JPS6224432A - 磁気記録媒体の製造方法 - 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】 ！ＬＭ次星 本発明は、垂直磁気記録に用いることができる磁気記録
媒体の製造方法に関する。

旦」 従来、磁気記録は、プラスチックフィルムのような非磁
性支持体］二に、酸化鉄などの強磁性体微粉末および樹
脂バインダーを主成分とする磁性層を形成し、磁性層の
面方向と平行方向に磁化を行う方法が一般に用いられて
きた。しかし、このような面内磁気記録において記録密
度を大きくしようとすると、磁性層内の減磁界が増加す
るため、記録密度の向上には限界があった。

近年、この面内記録方式の欠点を解決するものとして、
磁性層の面方向に対して垂直方向に磁化容易軸をもつ磁
性層を用い、垂直方向に磁化を行う垂直磁気記録方式が
提案された。この方式は、記録密度が高まるほど磁性層
内の減磁界が減少するので、本質的に高密度記録に適し
ており、多くの研究が行われている。

垂直方向に磁化容易軸をもつ磁性層としては。

たとえばスパッタリング法や蒸着法で形成されたＣｏ−
Ｃｒ、Ｇｏ−０，Ｇｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｒ。

Ｆ　ｅ、０４．　Ｂ　ａ　Ｆ　ｅ、、Ｏ，、、Ｃｏ　Ｆ
　ｅ、Ｏ，薄膜が検討されている。また、その他のもの
として、無電解メッキ法によるＣｏ−Ｎ１−Ｐｔ（Ｒｅ
）や、塗布法によってＢａＦｅ１□００．、Ｙ−Ｆｅ２
０□。

ＣｒＯ２などの強磁性体微粉末を結合剤とともに支持体
上に付着せしめ、磁場配向によって磁化容易軸を垂直方
向に揃える方法も検討されている。

しかしながら、塗布法によるものは結合剤を用いるため
に磁性層の磁化量が減少するので、記録密度の向上のた
めにはスパッタリング法、蒸着法等のＰＶＤ法によるも
のや、メッキ法の方が好ましい。

垂直磁化材料の中でも、六方晶最密充填（ｈａｐ）構造
のマグネ１−ブランバイト型バリウムフェライ１〜は、
磁気異方性が大きいこと、化学的に安定であること、さ
らにはコストが安いことなどの理由から多くの研究がな
されてきており、近年、その特徴を生かし磁気光学効果
を利用して記録・再生する超高密度記録の研究も進んで
いる。

しかしながら、垂直配向したマグネトブランバイト型六
方品フェライト磁性膜を形成するには、ＺｎＯ９膜など
のエピタキシャル成長のための下地層を設け、かつ支持
体温度を５００℃以上にして成膜する必要があった。５
００℃より低い温度で成膜するとアモルファス膜となり
磁性を示さないため、基板としてはシリコンウェハー等
の耐熱性を有するものを用いる必要があった。しかし、
現在５００℃以上で熱変形しないプラスチックフィルム
がないため、マグネトブランバイト型六方品フェライト
の強磁性酸化物薄膜を用いた連続磁性膜を得ることは困
難であった。

充１Ｊ口［眞 本発明は、垂直配向性に優れた磁性層を有する磁気記録
媒体を低温下に製造する方法を提供するものである。

見匪夏直産 本発明の磁気記録媒体の製造方法は、支持体上に一般式
（Ｉ） ％式％（Ｉ） （式中、Ｍｅ、Ｍａ、ｘ、ｎは次の通りである。

Ｍｅ：Ｂａ、Ｐｂ、ＳｒおよびＳｃから選ばれる少なく
とも１種の金属元素 Ｍａ：Ｆｅと置換可能な１種または２種以上の金属元素 ｘ：０≦Ｘ≦１ ｎ：５≦ｎ≦６） で表わされた強磁性酸化物からなる磁性層を形成するに
当って、低圧雰囲気下で、その酸化に必要な酸素ガスの
存在下に、磁性層の形成に必要な各金属元素の少なくと
も１種を金属の形とし、かつ、ＭｅとＦｅおよび／また
はＭａとを別々の蒸発源から蒸発せしめるとともに、こ
れをイオン化して支持体上に付着せしめることを特徴と
する。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

第１図は本発明で得られる磁気記録媒体の構成例を示す
断面図であり、支持体１１上に下地層１３が形成され、
さらに、この上に強磁性酸化物からなる磁性層１５が形
成されている。

磁性層１５は、以下の一般式（Ｉ）で表わされる強磁性
酸化物からなる。

ＭｅＯ−ｎ（ＭａＸＦｅ２−１（０，）　　　（［）（
式中、Ｍｅ、Ｍａ、ｘ、ｎは次の通りである。

Ｍｅ：Ｂａ、Ｐｂ、ＳｒおよびＳｃから選ばれる少なく
とも１種の金属元素 Ｍａ：Ｆｅと置換可能な１種または１以上の金属元素 ｘ：０≦Ｘ≦１ ｎ：５≦ｎ≦６） ここで、Ｆｅと置換可能な金属元素Ｍａとしては、たと
えば、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ。

Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｉｎなどが挙げられ、
これらの一種または二種以上で置換することができる。

これらの元素で置換することにより、保磁力、垂直異方
性、キューリ一温度などの特性を制御することができる
。一般式（りにおける置換数Ｘは０．１〜０．７の範囲
が好ましく、より好ましくは０．２〜０．５である。

磁性層１５の厚さは１μｍ以下が適当であり、好ましく
は０．１〜０．５μｍの範囲である。

本発明では、この磁性層の形成に必要な金属元素を低圧
雰囲気下に金属の形で蒸発せしめるとともに、該雰囲気
中に金属を酸化するに十分な酸素ガスを導入し、さらに
これをイオン化して支持体上に酸化物薄膜を付着せしめ
る。イオンブレーティング装置のようなイオン化手段を
具えた真空槽内に支持体を入れ、真空槽を真空に排気し
、ついで酸素ガスを所定流量で導いて酸化雰囲気とする
。つぎに、強磁性酸化物薄膜の形成に必要な金属元素を
、金属の形で蒸発源から蒸着させる。金属粒子は酸化さ
れ、イオン化されて支持体上に酸化物薄膜を形成する。

金属は、その酸化物よりも融点が低いので、金属の形で
蒸発源から蒸発せしめることにより、蒸着の制御が容易
となり、また、加熱手段を簡略化することもできる。

スパッタ法はターゲットと得られる膜の組成の間にズレ
が少ないため、本発明のような複雑な組成の強磁性酸化
物を簿膜化するには適していた。しかし、中性粒子で成
膜するスパッタ法では強磁性酸化物薄膜を得るのに５０
０℃以上の支持体温度を必要とするため、プラスチック
フィルムのような耐熱性の小さい基板上に、磁性層を形
成することが困難であった。これに対し、イオン化され
た活性で大きな運動エネルギーをもつ粒子で成膜する本
方法によれば、強磁性酸化物の結晶化温度を低下させる
ことができ、低い支持体温度で良好な垂直磁化膜が得ら
れる。

このとき、イオン化された粒子のみでなく励起状態とな
った蒸発粒子も低温化に効果をもたらしていると考えら
れる。支持体温度は、より高い温度を用いることもでき
るが、２００〜３５０℃程度で十分である。

蒸発粒子のイオン化のための方式としては、プラズマを
発生させてプラズマ中の電子でイオン化する方式、熱陰
極からの電子を蒸発粒子に当ててイオン化する方式、イ
オン化電極を設けて加熱材料からの二次電子線でイオン
化する方式、グリッドを用いてイオン化効率を向上させ
る方式（特開昭５７−１７１６６６号公報）など、種々
の方式を用いることができる。

しかし、金属を酸化し、イオン化して蒸着する方法では
、スパッタ法と比較して磁性層の組成を一般式（Ｉ）の
範囲内におさめるのが困難であり、特に連続して蒸着し
ていると蒸発源中の組成が変化してくる。殊に、一般式
（Ｉ）のＭｅとしてｐｂを選んだときには、蒸発源中で
元素の偏析が現われ長時間にわたって均一な組成の強磁
性酸化物薄膜を形成することが困難となる。

この問題は、ＭｅとＭ　ａ　ｘＦ　Ｑ　２−Ｘとを分離
させた蒸発源から別々にかつ同時に蒸発させ、酸化させ
て支持体上に付着せしめることにより改善することがで
きる。この結果、組成の変化を著しく抑えて一般式（Ｉ
）で表わす範囲の強磁性酸化物薄膜を低支持体温度で、
かつ長時間連続成膜した場合にも、良好な垂直磁気特性
の磁性層を安定して形成することができる。各金属はそ
れぞれ別の蒸発源から、その蒸気圧等を考慮して個々の
条件で蒸発され、一般式〇）に示した組成の磁性層が形
成されるように付着速度が制御される。また、必要によ
り一般式Ｎ）のＭａとＦｅとを、同様に別々の蒸発源か
ら蒸発せしめることもできる。

下地層１３は、磁性層１５の配向性を改善するために設
けられるものである。下地層１３は、たとえば、Ｚｎ○
、ＡＩＮ、Ｂｅｄ、Ａｌ□○１．α−Ｆｅ２０．などの
ｈｃｐ構造のもの、ＭｇＯ。

Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉなどの面心立方構造（ｆ、ｃ、ｃ）の
ものから形成され、これらの０面または（Ｉ１１）面上
に磁性層がエピタキシャル成長する。下地層ｌ：）の膜
厚は１μｍ以下が適当であり、好ましくは５００〜３０
００人である。下地層１３の形成方法としては、真空蒸
着法、イオンブレーティング法、スパッタリング法など
のＰＶＤ法（物理的気相成長法）やその他の薄膜形成方
法が使用できる。

また、磁性層１５の上には、目的に応じて誘導体層、反
射層、さらには保護層や潤滑層などを設けることができ
る。

支持体１１としては、ポリイミド、ポリアミド。

ポリエーテルサルホンなどの耐熱性プラスチックは勿論
のこと、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
、ポリメチルメタクリレートの如きプラスチックも使用
できる。また、従来用いられていたシリコンウェハーや
ガラスなどのセラミックス、金属支持体なども使用でき
る。

支持体の形状としては、シート状、カード状、ディスク
状、ドラム状、長尺テープ状など任意の形態をとること
ができる。プラスチックフィルムを支持体としたときは
、テープ状の連続磁気記録媒体が可能となる。テープ状
とすることにより、ディスク状と比較して飛躍的に、大
面積化が可能となり、高記録密度・高記録容量の記録媒
体が実現できる。また、プラスチックフィルムを用いた
ときは、支持体の薄型化が可能であり、たとえば１〜１
００μｌ、より好ましくは５〜３０μｍの厚さとするこ
ともできる。

発明の効果 本発明によれば、一般式（Ｉ）の強磁性酸化物薄膜から
なる磁性層を形成するに際し、酸化に十分な酸素ガスの
存在下に金属の形で蒸発せしめるとともに、イオン化し
て支持体上に付着せしめることにより、低支持体温度で
垂直磁気特性に優れた磁気記録媒体を得ることができ、
プラスチック基板を用いた記録媒体の製造に好適である
。

本発明の磁気記録媒体は、たとえば、記録、再生用のト
ランスデユーサ−として補助磁極励磁型垂直ヘッドを用
い、直接媒体に記録、再生を行うこともできるし、光磁
気記録とよばれているような、磁界と熱を用いて記録し
、磁気光学効果を利用して再生する記録、再生方式に応
用することも可能である。

実施例１ イオンブレーティング装置を用いて、５０μｍ厚のポリ
イミドフィルム（支持体）上に、下記の条件により下地
層として厚さ３０００人のＺｎ○の薄膜を形成した。

蒸発材料　　　　　　　　　　ＺｎＯ 支持体温度　　　　　　　　　３００℃真空槽内の背圧
　　　　　　　１０””　Ｔｏｒｒ蒸発源一基板間隔　
　　　　　３０ｃｍ酸素圧力　　　　　　　　　　３　
Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ高周波電力　　　　　　　　　１
００Ｗ得られたＺｎＯ薄膜のＸＭｃ回折図形にはＺｎ○
の０面の回折ピークしか見られず、また、（００２面）
のΔＯｓｏは２．２度であった。

次いで、同上の装置を用いて次の条件により上記ＺｎＯ
薄膜上に厚さ０．３μｍの Ｂａ０・６Ｆｅ２０．の磁性層を形成して磁気記録媒体
を作成した。このとき、蒸発源は２つ用い、それぞれに
ＢａとＦｅとを別個に入れ、２つの電子銃により個々に
蒸発速度を制御して同時に蒸発せしめ、磁性層が上記組
成となるようトこした。

反応性イオンブレーティング条件 支持体温度　　　　　　　　　３５０℃真空槽内の背圧
　　　　　　　１０−″Ｔｏｒｒ蒸発源一基板間隔　　
　　　　３０ｃＩ１１酸素圧力　　　　　　　　　　８
　Ｘ　１Ｏ−４Ｔｏｒｒ高周波電力　　　　　　　　　
１００Ｗこの磁性層をＶＳＭで保磁力（Ｈｅ）、飽和磁
化（Ｍｓ）、異方性磁界（Ｈｋ）を測定した結果は次の
通りであり、良好な垂直磁化膜であった。

Ｈｃ　上＝　２．２ＫＯｅ Ｈｃ　／　＝０．３０ＫＯｅ Ｍｓ　工＝３５０ｅｍｕ／ｃｃ １４　ｋ　Ｌ　＝　１５ＫＯｅ さらに、この磁性層にＸ線回折分析を行ったところ、第
２図に示すように（００６）、　（００８）のＣ面の強
い回折ピークがみられ、かつ、０面以外の回折ピークは
みられず、Ｃ面配向膜となっていることが判った。

また、この方法によれば、２枚、３枚と作製枚数を増加
しても、また、連続的に製造しても、同条件で同様の特
性のものが得られた。

比較例１ 蒸発源を１つとし、蒸発材料として Ｂａ・４ＦＣを用いる他は実施例１と全く同様にして磁
気記録媒体を作成した。得られた記録媒体のＸ線回折に
よる回折ピークや磁気特性は実施例１と同様であった。

しかし、２枚目、３枚目の磁気記録媒体を作成するに従
い、回折ピークが低下し、磁気特性も劣化していった。

比較例２ 実施例１と同様にして、ＺｎＯ薄膜を形成した。ついで
、空気中で焼結した Ｂａ０・６Ｆｅ２０３をターゲットとして用い、対向タ
ーゲット式スパッタ装置にて総ガス圧３ｍＴｏｒｒ、膜
形成速度２０人／分の条件で、上記ＺｎＯ薄１模の上に
０．３　μｍ厚のＢａ０・６Ｆｅ２０゜薄膜を作成した
。

支持体温度が５５０℃では、良好な垂直磁化膜が得られ
たが、３５０℃ではアモルファスとなり磁性層とはなら
なかった。

実施例２ 実施例１と同様にしてＺｎＯ薄膜を作成した。

ついで、同じイオンブレーティング装置を用いて、支持
体温度を３００℃とした以外は実施例１と全く同様の条
件で、ｐｂとＦｅとを別々の蒸発源に入れて加熱し、厚
さ０．３μｍのＩ）　ｂｏ・６Ｆｅｚｏｎ薄膜を形成し
て磁気記録媒体を得た。

ｖＳＭでの副室結果は次の通りであり、良好な垂直磁化
膜であった。

Ｈｃ上＝１．３にＯｅ Ｈｃ　／　＝　０　、２８ＫＯｅ Ｍ　ｓ　ＪＬ　＝３４０ｅｍｕ／ｃｃ Ｈｋ　ＪＬ　：　１５ＫＯｅ Ｘ線回折ピークは、実施例１と同様に（００６）、（０
０８）の０面の回折ピークがみられた。

比較例３ 蒸発源を１つにし、蒸発材料を Ｐｂ−ｎＦｅ（ｎは３〜９の７種類）とした以外は実施
例２と全く同様にして薄膜を作成した。

しかし、できた薄膜はいずれもｐｂ○。

γ−Ｆｅ、Ｏ，，Ｆｅ、０４等の混晶からなっておＩＪ
、Ｐｂ０・ｎＦｅ２Ｏ，は得られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により得られる磁気記録媒体の構成例を
示す断面図である。 第２図は、実施例で得られた磁性体層のＸ線回折スペク
トルである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持体上に一般式（ I ） ＭｅＯ・ｎ（Ｍａ＿ｘＦｅ＿２＿−＿ｘＯ＿３）（ I
   ）（式中、Ｍｅ、Ｍａ、ｘ、ｎは次の通りである。 Ｍｅ：Ｂａ、Ｐｂ、ＳｒおよびＳｃから選 ばれる少なくとも１種の金属元素 Ｍａ：Ｆｅと置換可能な１種または２種以 上の金属元素 ｘ：０≦ｘ≦１ ｎ：５≦ｎ≦６） で表わされた強磁性酸化物からなる磁性層を形成するに
   当って、低圧雰囲気下で、その酸化に必要な酸素ガスの
   存在下に、磁性層の形成に必要な各金属元素の少なくと
   も１種を金属の形とし、かつ、ＭｅとＦｅおよび／また
   はＭａとを別々の蒸発源から蒸発せしめるとともに、こ
   れをイオン化して支持体上に付着せしめることを特徴と
   する磁気記録媒体。