JPS59148318A - 磁性層の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ！、産業上の利用分野 本発明は磁性層（特に磁気記録媒体用の磁性層）の形成
方法に関するものである。

２、従来技術 従来、磁気記録媒体は、ビデオ、オーディオ、ディジタ
ル等の各種電気信号の記録に幅広く利用されている。　
これらは、基体上に被着形成された磁性層（磁気記録層
）の面内長手方向におゆる磁化を用いる方式として発達
してきた。　ところが、近年、磁気記録の高密度化に伴
ない、面内長手方向の磁化を用いる記録方式では、記録
信号が短波長になるにつれ、媒体内の反磁界が増して残
留磯−化の減衰と回転が生じ、再生出力が著しく減少す
る。　このため、記録波長をサブミクロン以下にするこ
とは極めて困難である。

一方、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の磁化（いわゆ
る垂直磁化）を用いる垂直磁化記録方式が、最近罠なっ
て提案されている（例５ば、［日経工ンクトｐニクスＪ
　１９７８年８月７日号＋１＆１１９２）。この記録方
式によれば、記録波長が短かくなる忙伴なって媒体内の
残留磁化に作用する反磁界が減少するので、高密度化に
とって好ましい特性を有し、本質的に高密度記録に適し
た方式であると考えられる。

ところで、このような垂直記録を能率良く行な５には、
磁気記録媒体の記録層が垂直方向（磁性層の厚さ方向）
に磁化容易軸を有していなければならない。　こうした
磁気記録媒体としては、基体（支持体）筆に、磁性粉末
とバインダ〒とを主成分とする磁性塗料を塗布し、磁性
層の垂直方向に磁化容易軸が向くように配向させた塗布
型の媒体が知られている。　この塗布型媒体には、Ｃｏ
、Ｆｅｊ０４　、　ｒ−Ｆｅｄ　ＯＢ　、Ｃｏ添加Ｆｅ
Ｂ　０４　、　Ｃｏ添添加−Ｆｅｄ　Ｑ３　、六方晶フ
ェライト（例えばバリウムフェライト）、ＭｎＢ１等が
磁性粉末として用いられている（特開昭５２−４６８０
３号、同５３−６７４０６号、同５２−７８４０３号、
同５５−８６１０３号、同５２−７８４０３号、同５４
−８７２０２号各公報）。

しかしながら、これらの塗布型媒体は、磁性層中に非磁
性のバインダーが存在しているために、磁性粉末の充填
密度を高めることには限界があり、従ってＳ／Ｎ比を充
分高くすることができない。

しかも、記録される信号の大きさは磁性粒子の寸法で制
約される等、磁性塗膜からなる磁性層を有する媒体は垂
直磁化記録用としては不適当である。

そこで、垂直磁化する磁性層を、例えばバインダーを用
いることなく磁性体を支持体上に連続的に被着したもの
で形成した連続薄膜型磁気記録媒体が、高密度記録圧適
したものとして注目されている。

この連続薄膜製の垂直磁化記録用記録媒体は、例えば特
公昭５７−１７２８２号に開示されているように、コバ
ルトとりｐムとの合金膜からなる磁気記録層を有してい
て、特１１Ｃｙｑム含有ｔは５〜２５重量％のＣｏ−Ｃ
ｒ合金膜が優れているとしている。　また、Ｃｏ−Ｃｒ
合金膜に３０重量％以下のｐジウムを添加してなる磁性
層を有する磁気記録媒体が特開昭５５−１１１１１０号
公報に開示され、更に＝バルトーバナジウム合金膜（例
えば米国電気電子通信学会：略称ＩＥＥＥ刊行の学会誌
’　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｌ
ａｍ　’　１９８２年第１８巻Ｎｎ６，１１１６頁）や
コバルト−ルテニウム合金膜（例えば１９８２年３月開
催の第１８回東北穴通研シンポジウム「垂直磁気記録」
論文集）を用いた磁気記録媒体が知られている。　この
うち、Ｃ。

−Ｃｒ　　系合金膜は、垂直磁化用として有望視はされ
ているが、次の如き欠点を有していることが判明した。

　　・ （１）、磁性層の面に垂直に磁化容易軸を配向させるに
は、１０””　Ｔｏｒｒｏ上の高真空中で磁性層を作成
する必要があり、かつ基体の高度な洗浄処理、低スパツ
タ速度等の如き条件を要し、垂直配向の制御要因が非常
圧複雑となる。

（２）、信号の記録、再生おいては、磁気記録媒体と垂
直記録／再生用ヘッドとを相対的に摺動させるため釦、
ヘッドと媒体との間の界面状態が悪く、媒体にきずが発
生し易く、ヘッドも破損等を生じる。　　　　　　− （３）、磁性層が硬いために、可撓性のある基体上に磁
性層を設けた場合に亀裂が入り易い。・（４）、磁気記
録媒体としての耐蝕性が充分でなく、従って表面に保護
膜を設ける必要がある。

（５）、原料のコバルトは安定に入手し難く、コストが
高くつく。

３、発明の目的 本発明者は、上記の如き実情忙鑑み、鋭意検討した結果
、高密度の垂直磁気記録に適し、機械的強度や化学的安
定等に優れた磁性層を高速で得ることのできる方法を見
出した。

４、発明の構成 化（ＭＨ）と磁性層の面九対し垂直方向での残留磁化（
Ｍｖ）との比（ＭＹ　／ＭＨ）が０．５以上である磁性
層をスパッタリング法によって基体上に形成するに際し
、前記磁性層の構成材料としての磁性材料（特に鉄を主
成分とするＦｅ−Ｃｏ等の強磁性合金）、かうなるター
ゲットを使用し、このターゲットの温度を前記磁性材料
のキュリ一点（、Ｔｃ　）以上にしてスパッタを行なう
ことを竺徴とするものである。

５、実施例 以下、本発明の実施例を図面参照下に詳細に説明する。

まず第１図につき、酸化鉄を特徴とする特許磁化記録用
の磁性層を形成するの釦好適な対向ターゲットスパッタ
装置を説明する。

図面において、１は真空槽、２は真空槽１を排気する真
空ポンプ等からなる排気系、３は真空槽１内に所定のガ
スを導入してガス圧力を設定するガス導入系である。　
ターゲット電極は、ターゲットホルダー４により一対の
ターグツ）Ｔ□、Ｔ。

を互い忙隔てて平行に対向配置した対向ターゲット電極
として構成されている。　ターゲット材料は、Ｆｅ、Ｆ
ｅを主成分とする強磁性合金（例えばＦｅ　　Ｃｏ　）
　、　Ｆｅｄ　０４　、γ−Ｆｅｚ　Ｏｓ　、ベルトラ
イド化合物（Ｆｅ、Ｑ４とγ−Ｆｅ、０．との中間組成
のもの）からなっていてよい。　これらのターゲット間
には、磁界発生手段（図示せず）Ｋよる磁界が形成され
る。　一方、磁性薄膜を形成すべき基体６は、基体ホル
ダー５によって、上記対向ターゲット間の側方［１１ぼ
垂直に配置される。

このように構成されたスパッタ装置において、平行忙対
向し合った両ターグツ）　ＴＩ、Ｔ、の各表面と垂直方
向忙磁界を形成し、この磁界により陰極降下部（即ち、
ターグツ）　Ｔ、−Ｔ、間に発生したプラズマ雰囲気と
各ターゲットＴ、及びＴ、との間の領域）での電界で加
速されたスパッタガスイオンのターゲット表面に対する
衝撃で放出されたγ電子をターゲット間の空間にとじ込
め、対向した他方のターゲット方向へ移動させる。　他
方のターゲット表面ぺ移動したγ電子は、その近傍の陰
極降下部で反射される。　こうして、γ電子はターゲッ
トＴ、−Ｔ、間において磁界に束縛されながら往復運動
を繰返すととＫなる。　この往復運動の間Ｋ、γ電子は
中性の雰囲気ガスと衝突して雰囲気ガスのイオンと電子
とを生成させ、これらの生成物がターゲットからのγ電
子の放出と雰囲気ガスのイオン化を促進させる。　従っ
て、ターグツ）Ｔ、−Ｔ、間の空間には高密度のプラズ
マが形成され、これに伴なりてターゲット物質が充分に
スパッタされ、側方の基体６上に磁性材料として堆積し
てゆくととＫなる。

この対向ターゲットスパッタ装置は、他の飛翔手段忙比
べて、高速スパッタによる高堆積速度の製膜が可能であ
り、また基体がプラズマ忙直接曝されることがなく、低
い基体温度での製膜が可能である等のことから、垂直磁
化膜を形成するの７有利である。　しかも、対向ターゲ
ットスパッタ装置によって飛翔した磁性膜材料の基体へ
の入射エネルギーは、通常のスパッタ装置のものよりも
小さいので、材料が所望の方向へ方向性を以って堆積し
易く、垂直磁化記録忙適した構造の膜を得易くなる。

次忙、上記のスパッタ装置を用いて磁気記録媒体を作成
する具体例を説明する。

この作成条件は以下の通りであった。

ターゲツト材　　　鉄（Ｃｏを１原子チ含有）基板　　
　　　　　　ガラス 対向ターゲット間隔　　１００ｍｍ スパッタ空間の磁界　　１４００ｅ ターゲツト形状　　１００ｍｍ直径 基板とターゲット端との間隔　　３０ｍｍ真空槽内の背
圧　、　Ｉ　Ｏ＝　Ｔｏｒｒ　　　　’導入ガス　　　
　　Ａｒ十０１ 導入ガス圧　　　　４　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒスパツタ
投入電力　　４２０Ｗ このようにして第２図に示す如く、ベースフィルム６上
に酸化鉄系の磁性層１０を有する磁気記録媒体が得られ
た。　この媒体について、磁性層の特性評価は、Ｘ線マ
イクμアナライザー（ＸＭＡ）Ｋよる組成の同定、Ｘ線
回折法による酸化鉄の状態、試料振動型磁力計による磁
気特性によって行なった。　得られた磁気記録媒体の特
性は次の如くでありた。

まず、磁性層の面方向での残留磁化量（ＭＨ）と磁性層
の面に垂直方向での残留磁化量（Ｍｖ）との比はＭＶ７
’ＭＨ≧０．５であった。　即ち、第３図に例示するよ
うに、破線で示す面方向での磁化時のヒステリシス曲線
と、実線で示す垂直方向での磁化時のヒステリシス曲線
とが夫々得られたが、印　−加磁界がゼｐのときの各磁
化量をＭＨ，ＭＹとした。

これによれば、前者のヒステリシス曲線は後者のヒステ
リシス曲線よりも小さく、ＭＹ／Ｍｌ（≧０．５となっ
ていることが明らかであり、垂直磁化にとりて好適な磁
性層が形成されていることが分る。

これは、酸化鉄系の磁性層においては驚くべき事実であ
る。

また、この磁気記録媒体の組成をＸＭＡ（Ｘ線マイクロ
アナライザ二日立製作所製「Ｘ−５５１１ｉＪＫＥＶＥ
Ｘ−７０００型）で測定したところ、Ｆｅが主ピークで
あり、Ｃｏが少量含まれていることが分りた。　実圧、
酸化鉄の状態を調べるために、Ｘ線回折装置（日本電子
社製ｒＪＤＸ−１０ＲＡＪ：ＣｕＫ、ｃ管球使用）を用
いて測定したところ、下記表に示すように、磁性層が酸
化鉄を主成分とするものであることが分った。　しかも
、この磁性層は、面内方向に対して垂直方向に秩序正し
い構造を有していることが電子顕微鏡で観察された。

（以下、余白次頁に続く） この垂直磁化の可能な磁性層は、従来の塗布型磁性層と
は根本的に異なり、バインダーを使用せず忙酸化鉄（例
えばＦｅ、０．、γ−Ｆｅｄ　Ｏ，、又はこれらの中間
組成の非化学量論的組成からなるベルトライド化合物）
自体が連続的に連なった薄膜からなっている。　この磁
性層においては、鉄と酸素の両元素の総和は磁性層・の
５０重量％以上であるのがよく、７０重量−以上である
のが更に望ましい。　また、鉄と酸素との比は、酸素の
原子数／鉄の原子数＝＝＝１〜３であるのがよく、４／
３〜２であるのが更によく、上記に例示した酸化鉄が適
当である。　但、磁性層には、鉄及び酸素以外の金属又
はその酸化物、或いは非金属、半金属又はその化合物等
を添加し、これによって磁性層の磁気特性（例えば保磁
力、飽和磁化量、残留磁化量）及びその結晶性、結晶の
特定軸方向への配向性の向上等を図ることができる。　
こうした添加元素又は化合物は予めターゲット中に混入
されてイテよく、その種類としてはＣｏ、　Ｃｏ−Ｍｎ
−Ｚｎ、Ｇｏ−Ｚｎ−Ｌｌ、　Ｃｒ、　Ｔｉ、　Ｌｉ−
０ｒ、　Ｍｇ、　Ｍｇ−Ｎｉ、Ｍｎ−Ｚｎ、　Ｎｉ、　
Ｎｉ　−ｋｌ、　Ｎｉ　−Ｚｎ、　Ｃｕ、　Ｃｕ　−Ｍ
ｎ、Ｃｕ　−Ｚｎ　　等が挙げられるが、この他の元素
及び化合物でもよい。

また、上記磁性層を有する磁気記録媒体に使用可能な基
体材料は、磁性材料が被着可能なものであれば種々のも
のが採用可能である。　例えば、ポリエチレンテレフ、
タレート、ポリ塩化ビニル。

三酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポ
リアミド、ポリメチルメタクリンートの如きプラスチッ
クス、ガラス等のセラミックス等力を使用可能である。

　基体の形状はシート、カード、ディスク、ドラムの他
、長尺テープ状でもよ（・。

本実施例によるスパッタ法で磁性層を形成すれば、従来
の薄膜型゛磁性層（更には無電解メッキによる磁性層）
に比べてずつと高速で製膜することができる。　例えば
製膜速度として、１０Ｘ〜５μｍ／駆　（望ましくは２
００Ｘ〜２μｍ　７ｍ　）が得られ、しかも結晶成長時
の配向性が良好となり、垂直磁化を良好九行なえる柱状
構造の膜構造が形成可能である。

上記したスパッタ装置を用いたスパッタリング法で酸化
鉄系の垂直磁化用の磁性層を形成するに際し、ターゲッ
ト電極Ｔ、　、　ＴＩ　（第１図参照）の温度をそのキ
為す一点以上にすることが極めて重要であることが判明
した。　これについて以下、詳細に説明する。

従来知られているスパッタリング法では、ａ性膜の形成
速度が低（、低コストで垂直磁化膜を形成することは非
常に困難である。　この原因を±、ターゲットとして強
磁性材料を使用するために、電子を閉じ込めるための磁
束が殆んどターゲットの内部を通ってしまい、これＫよ
って電子を閉じ込めることができず、スパッタ速度を高
めることができない。　これに対し、本発明の方法に基
いて、スパッタ時にターゲットの温度をそのキュリ一点
以上（例えばＦｓ　ターゲットの場合にはその＋エリ一
点（７６９℃）以上）に保持すれば、磁束をターゲット
の外部へ漏出させることができ。

これＫよって電子をターゲット間の空間に閉じ込めるこ
とができる。　この結果、スパッタ速度が向上し、高速
で磁性層を形成することができる。

このためには、第１図のスパッタ装置において各ターグ
ク）　Ｔ、　、　Ｔ、の内側近傍にヒーター１１之 （例グば抵抗加熱方式又はハｐグ′ンランプ、溶融金属
を通す方式によるヒーター）を配しておく。

第４図は、上記したターゲットの温度を変化させた場合
に実際に得られ元磁性膜の形成速度を示すものである。

　ここではターゲットとしてＦｓ（キ瓢り一点Ｔｃ−７
６９℃）を主成分とするものを使用したが、そのキュリ
一点Ｔａ　を境にして膜゛形成速度が急激に変化するこ
とが分る。　このデータから、スパッタ時にターゲット
温度をキュリ一点以上にすれば高速に製膜が可能であり
、キュリ一点未満だと低速でしか製膜することができな
いので、ターゲット温度をキュリ一点以上とすべきであ
ることが明らかである。

以上尤おいて、スパッタに使用する装置は上述の対向タ
ーゲット方式に限らず、プレーナーマグネトジンスパッ
タ装置も採用することができる。

６、発明の効果 本発明は上述した如く、垂直磁化に適した酸化鉄系磁性
層をスパッタリング法で形成する罠際し、ターゲットの
温度をターゲット材料のキュリ一点以上としているので
、垂直磁化用の酸化鉄系磁性層を極めて高速に形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を例示するものであワて、第１図は対向タ
ーゲットスパック装置の概略断面図。 第２図は磁気記録媒体の断面図、 第３図は磁気記録媒体のヒステリシス曲線図、第４図は
ターゲット温度による磁性膜形成速度の変化を示すグラ
フ である。 ナオ、図面忙示された符号において、 １・・・・・・・・・・　真空槽 ２・・・・・・・・・・　排気系 ３・・・・・・・・・・　ガス導入系 ４．５・・・・・・・・　ホルダー ６・・・・・・・・・・基体 ｌＯ・・・・・・・・・　磁性層 １１・・・・・・・・・　ヒーター Ｔ、　、　Ｔ、・・・・・・　ターゲットである。 代理人弁理士　逢　坂　　　宏　（他１名）第１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、酸化鉄を主成分とする連続層からなり、磁性層の面
   内方向での残留磁化（ＭＨ）　　と磁性層の面に対し垂
   直方向での残留磁化（ＭＹ　）との比（Ｍｖ／ＭＨ）　
   　が０．５以上である磁性層をスパッタリング法によっ
   て基体上に形成するに際し、前記磁性層の構成材料とし
   ての磁性材料からなるターゲットを使用し、このターゲ
   ットの温度を前記磁性材料のキ瓢す一点以上にしてスパ
   ッタを行なうことを特徴とする磁性層の形成方法。