JPS62119732A - 垂直磁化膜の製造方法 - 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］ 本発明は垂直磁化１１りの製造方法に係り、特に垂直磁
気記録に用いられる少なくともバリウム等のアルカリ土
類金属元素を含むフェライト類から成る垂直磁化膜を生
成するに当り、フェライト類の結晶な配向性良く、堅ろ
う膜として基板上にブレーティングするに好適な垂直磁
化膜の製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、高密度磁気記録の可能な方式として、長手（面内
）磁化を用いる方式に代り、垂直磁化を用いる磁気記録
方式が提唱され、研究が進められている。この垂直磁化
方式の磁性膜としては、コバルト（Ｇｏ）とクロム（Ｃ
ｒ）を用いた合金薄膜をスパッタや蒸着法によりベース
上に生成したものが多く用いられており、良好な特性を
実現している。

他方、バリウムフェライト等の酸化物をベースに塗布し
て磁性膜を形成した垂直磁化媒体が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前者のＧｏ−Ｃｒ垂直薄膜は磁気的に良
好な特性を有する反面、可撓性に乏しくフレキシブル磁
気ディスク等に用いた場合に良好なヘットタッチを得に
くいという問題点がある。更に、蒸着やスパッタで生成
した薄膜表面は平滑性か悪く磁気ヘッドの摩耗や表面は
く離等の欠点を有している。更に酸化物媒体に較べ耐食
性に劣るという欠点もある。

他方、後者のバリウムフェライト等の酸化物をベース上
に塗布して成る垂直媒体は、可撓性に優れ表面の平滑性
か良いという長所を有する反面、バインダの混入による
充填率の関係から、本来バリウムフェライトの有する磁
束密度５５００Ｇに対して、現実には２０００Ｇ程度し
か確保されておらず、優れた磁気特性を得る上での障害
となっていた。

一方、バリウムフェライトを蒸着やスパッタ技術を用い
てち密に薄膜として生成する試みも行なわれているか、
組成変化等の問題点があるばかりでなく、ＰＥＴ等の可
撓性基板上に成膜する事は温度等の理由から困難である
という問題があった。

本発明は上記の様な従来の技術の問題点を解消するため
に鋭意研究を行った結果完成されたものであり、その目
的とするところは、バリウムフェライト等のフェライト
類を用いて、イオンブレーティング技術により垂直磁化
膜を生成することにより、可撓性及び表面平滑性を確保
し、且つ良好な磁気特性を実現し得る垂直磁化膜を製造
する方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段コ すなわち、本発明はアルカリ土類金属元素を含有するフ
ェライト類を蒸発させ、不活性ガスの高周波励起プラズ
マ中で反応させ、被蒸着基板りに垂直配向性をもった結
晶構造磁性膜として成長させることを特徴とする垂直磁
化膜の製造方法である。

以下、図面を参照しながら、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る垂直磁化膜の製造方法に使用する
装置の１例を示す説明図である。同第１図に示すように
、装置は図示していない排気系に連通ずる排気口ｌ並び
にガス導入のための可変リークバルブ２を配した給気口
３を有する密閉真空容器（以下、ベルジャと称する）４
内部に抵抗加熱により材料５を蒸発させるボート６と高
周波励起により低圧気体の放電プラズマを発生するコイ
ル状の電極７と被蒸着基板８を保持すると共にプラズマ
加速用の負の直流電圧を印加されるホルタ９を適宜配置
して構成される。なお、電極７はベルジャ４との間に１
０〜２０ＭＨｚ程度の高周波電界を発生する高周波電源
１０に接続される。一方、ホルダ９はベルジャ４に対し
て負の加速用直流電圧を印加する直流電源１１に接続さ
れる。さらに、ボート６には図示していない発熱体が組
み込まれており、この発熱体は材料５の蒸発用の電源１
２に接続される。

次に、上記の様な構成からなる装置を使用して本発明の
垂直磁化膜の製造方法の一実施態様について説明する。

なお、アルカリ土類金属を含有するフェライト類として
代表的なバリウムフェライトを使用する場合について説
明する。

まず、ホルダ９にポリエステルやポリイミド等の可撓性
の基板８を装着する。ボート６内に材料５としてペレッ
ト状または粉体にした／ヘリウムフェライ）　ＢａＯ・
ｎＦｅ２Ｏ３を入れ、所定位置に保持する。

次に、排気口１よりベルジャ４内の空気を引き抜き、ｌ
Ｏ”Ｔｏｒｒ以下迄排気した後、給気口３よりＭＷリー
クバルブ２を介してアルゴンガスＡｒヲ導入し、１０−
４〜ｔｏｌＴｏｒｒ程度にベルジャ４内の圧力を保つ。

次に、電極７に高周波電源ＩＯより高周波電圧を印加し
、ベルジャ４内にグロー放電を発生させる。しかる後蒸
発用電源１２よりポート６に給電し、材料５としてのバ
リウムフェライトを蒸発させる。併せて、直流電源１１
よりホルダ９に負の電圧を印加する。

上述の様なプロセスをとることによって、ポート６より
出たバリウムフェライトの粒子は、電極７付近を通過す
るときに放電しているガスイオンと衝突して、電荷の交
換が行なわれ、イオン化する。イオン化された粒子は中
性粒子と共に基板８に付着するが、ホルダ９に印加され
ている負電圧の作用により運動エネルギーを与えられて
付着力を強化される。なお、ボート６から蒸発したバリ
ウムフェライト粒子は、イオン化されたものと中性のも
のの混在したものとなるため、基板８上に付着する際、
結晶の方位成長が助長され、−軸配向性をもった結晶膜
として成長する。このように高周波励起放電プラズマを
発生するコイルと、基板に直流電圧印加手段をもつ成膜
装置において、成膜時の基板温度上昇は、きわめて小さ
くおさえられ、有機樹脂フィルムの基板などの熱変形は
事実上、問題とならなくなる。なお、この場合、ベルジ
ャ４内のガス圧が高ければ高い程、基板８の表面に対し
て垂直方向に柱状組織となり易い。

以上の様にして、基板８上にはバリウムフェライトＢａ
Ｏ−ｎＦｅ２Ｏ：Ｉ（但し、ｎは１〜９の整数を示す）
の膜が得られるが、ｎ＝６、つまり六方晶構造のバリウ
ムフェライトＢａＯ・６Ｆｅ＊Ｏｉの柱状結晶をち密に
成膜することにより、可撓性、表面性、磁気特性の優れ
た垂直磁化膜を得ることができるものである。ちなみに
、バリウムフェライト中、六方晶構造を有するＢａＯ・
６（Ｆｅ２０３）を垂直配向性良く、ち密に製膜する場
合、ベルジャ内のガス圧や高周波電源の条件等、各種の
条件を適宜制御する事によって、実現することができる
。

さらに、垂直磁化膜の特性を向上させるためには、以上
に説明したイオンブレーティングの方法に加えて、第２
図および第３図に示すようなバイアス磁界印加手段を持
つ装置で成膜すると、良好な結果を得ることができる。

すなわち、第２図に示す様にホルダ９の上部に上下方向
に磁化された永久磁石１３を配置し、基板８に垂直方向
磁界を印加し成膜するものである。

この場合、ホルダ９がそのまま永久磁石材料で構成され
ているものを使用すれば、上記と同一の効果を得ること
ができる。また、第３図に示す様にベルジャ外部にバイ
アス磁界コイル１４．１４’を設置し、基板８に垂直な
バイアス磁界を印加する手段も加えることができる０例
えば、コイルによるバイアス磁界はその磁界強度がコン
トローラプルであり、広い面積に均一磁界をかけること
ができるので好ましい。

このように垂直磁界をバイアスとして与えた場合、バリ
ウムフェライト膜の結晶磁気異方性及び誘導磁気異方性
のエネルギーが高くなり、垂直異方性に優れたＩＦＪを
得ることが可能となる。

上記の説明においてはアルカリ土類金属を含有するフェ
ライト類としてバリウムフェライト材料を蒸発させ、基
板上にブレーティングする方法について例示したが１本
発明の実施はこれに限定されるものではなく、２種類以
上の材料を蒸発させ、プラズマ中で反応させて、最終的
に垂直磁化膜を基板上に生成する如き方法を採っても良
い。

以下、その材料の組み合せの具体例を列挙すると、Ｂａ
Ｏ＋　　Ｆｅ２Ｏ＋　、　　Ｂａ（ＯＨ）ｚ　＋　Ｆｅ
２Ｏ３゜ＢａＣＯ３＋　　Ｆｅ２Ｏ：＋　、　　　Ｂａ
Ｏ＋　　Ｆｅ（ＯＨ）３゜Ｂａ（ＯＨ）２　＋　　Ｆｅ
（ＯＨ）３　、−　　Ｂａ（：０３　　＋　　Ｆｅ（Ｏ
Ｈ）３　。

ＢａＯ＋　Ｆｅ　、　　Ｂａ（ＯＨ）２　＋　Ｆｅ等が
挙げられるが、必ずしもこれ等に限定されるものではな
い。

なお１本発明において、上記の２種類の材料は１個のボ
ートに混合して入れても、２個のボートに個別に入れて
も良く、プラズマ中で良好な反応が行なわれ、Ｂａ０・
６（Ｆｅ、０．）の柱状結晶が基板上に一軸配向性良く
ブレーティングされる様な条件（アルゴンガス圧、加速
電圧、高周波条件、等）を適宜選択することによって、
良好でち密な垂直磁化膜を生成することができる。

また、上記の説明では、ベルジャ内に導入するガスとし
てアルゴンガスな用いる場合を例示したが、不活性ガス
であれば、ネオン、ヘリウム、クリプトン等その他どの
様なガスでも適用可能である。

一方、ベルジャ内に不活性ガスに加えて酸素等の反応性
ガスを導入し、両者の分圧を適宜制御することによって
プラズマ中の反応に基づくフェライト類の垂直磁化膜を
生成することもできる。この場合に用いられる蒸発材料
の組み合せの具体例を列挙すると、ＢａＯ・ｎＦｅ２０
ｚ　（但し、ｎは１〜９の整数を示す）　、　ＢａＯ＋
Ｆｅ２Ｏ３，Ｂａ（ＯＨ）２＋Ｆｅ２Ｏ３゜５ａｃｏ３
＋　　Ｆｅ７０３．　　　ＢａＯ＋　　Ｆｅ（ＤＨ）３
　　。

Ｂａ（ＯＨ）？＋　　Ｆｅ（ＯＨ）３．　　ＢａＯ＋　
　Ｆｅ　　、Ｂａ（ＯＨ）ｚ　　＋Ｆｅ等が挙げられる
が、必ずしもこれ等に限定されるものではない。

Ｌ記の材料を蒸発させ、プラズマ中で反応性ガスにより
反応させることによって、基板上にＢａＯ・ｎ（Ｆｅ；
１３）の５！膜を生成することが可能であり、適宜条件
の選択によってＢａＯ・８（Ｆｅ２０３）の様な六方晶
構造の物質を垂直−軸配向性をもって基板上に、ち密に
ブレーティングすることができる。

なお、上記各蒸発材料中、Ｂａ（ＯＨ）ｚ、　ＢａＣＯ
３゜Ｆｅ（ＤＨ）３はいずれも結晶水を含んでいても良
く、反応条件の選択により、垂直磁化膜の生成が可能で
ある。

また、と記の説明は垂直磁化膜としてアルカリ土類金属
元素のうち、バリウムを用いたバリウムフェライトの場
合を例示したが、バリウムの代りにストロンチウム等の
他のアルカリ土類金属元素を用いて、六方晶構造の物質
を生成できれば、同様に基板上に垂直磁化膜を形成させ
ることができる。

［作用］ 本発明においてはアルカリ土類金属元素を含有するフェ
ライト類を蒸発させ、不活性ガスの高周波プラズマ中で
反応せしめているので、加熱されて蒸発したフェライト
類の粒子は不活性ガスの高周波プラズマ中を通過すると
きに、生成している不活性ガスイオンと衝突して電荷の
交換が行われ、一部の粒子はイオン化し、イオン化され
た粒子と中性粒子の混合状態となり、またホルダに印加
された負電圧により吸引されて運動エネルギーを付与さ
れ基板への付着力を増強され被蒸Ｒ基板へ付着するため
に、結晶の方位成長が増長され、被蒸着基板上に垂直方
向の一軸配向性を有する結晶構造磁化膜を形成するもの
と推定される。

また、被蒸着基板の近傍にバイアス磁界を印加しながら
成膜すると結晶磁気異方性および誘導磁気異方性のエネ
ルギーが増大されより垂直異方性にすぐれた結晶構造磁
化膜を形成するものと推定される。

［実施例コ 次に、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例１ 第１図に示す装置を用いて、下記の方法により基板に垂
直磁化膜を形成した。まず、ホルダにたて１５０＋＋ｍ
、よこ１５０ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍの可撓性基板を装
着した。ボートにベレット状のバリウムフェライトＢａ
Ｏ・６ＦｅｚＯ＋を入れ、ベルジャ内の所定の位置に保
持した。

次に排気口より排気し、ベルジャ内を空気圧１０−’Ｔ
ｏｒｒにした後、給気口よりアルゴンガスな導入し、　
　１０−’Ｔｏｒｒの真空状態に保持した。高周波電源
から電極に高周波電力２００Ｗ、高周波電界１３．６　
Ｍ　ｔ（ｚを発生させ放電を行った。

次に、蒸発用電源からの給電によりボートを約１５００
℃に加熱し、バリウムフェライトを溶融、蒸発させ、５
分間可撓性基板にイオンブレーティングを行ったところ
、膜厚１ｇｍの表面か平滑で可撓性のある垂直磁化膜を
積層した可撓性基板が得られた。

得られた可撓性基板の磁気特性をＶ、Ｓ、Ｈにより試験
を行ったところＨｃ’−１００００，Ｊ、＝４８００Ｇ
の結果が得られた。

実施例２ 実施例１と同様の装置を用いて、給気口より導入する不
活性ガスとして、アルゴンと酸素を４＝１の割合に混合
した混合気体を使用した以外は実施例１と同様の条件下
で実験を行った。その結果、膜厚ＩＢｎ＋で表面は平滑
て可撓性のある可撓性基板が得られた。

得られた可撓性基板の磁気特性をＶ、Ｓ、Ｍにより試験
を行ったところ実施例１と同様の結果が得られた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、従来可撓性や表
面平滑性で問題のあったＧｏ−Ｃｒ等の合金系の垂直媒
体に代えて、酸化物を組成に含むバリラムフェライト等
のフェライト類を用いることによって、可撓性と表面平
滑性を実現し、更にこのフェライト類を高周波反応性イ
オンブレーティング技術を通じて垂直配向性良く、ち密
に製膜することによって、良好な磁気特性を可能とした
垂直磁化膜の製造方法を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る垂直磁化膜の製造方法に使用する
装置の１例を示す説明図、第２図及び第３図は装置の他
の例を示す部分説明図である。 ｌ・・・排気口　　　　２・・・可変リークバルブ３・
・・給気口　　　　４・・・ベルジャ５・・・材料　　
　　　６・・・ボート７・・・電極　　　　　８基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ土類金属元素を含有するフェライト類を
   蒸発させ、不活性ガスの高周波励起プラズマ中で反応さ
   せ、被蒸着基板上に垂直配向性をもった結晶構造磁性膜
   として成長させることを特徴とする垂直磁化膜の製造方
   法。
2. （２）不活性ガスと反応性ガスの混合気体の高周波励起
   プラズマ中で反応させる特許請求の範囲第１項記載の垂
   直磁化膜の製造方法。
3. （３）被蒸着基板の近傍に磁界印加手段を設け、該被蒸
   着基板にバイアス磁界を印加しながら成膜する特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の垂直磁化膜の製造方法。