JP4078641B2

JP4078641B2 - Thin film magnetic recording medium

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Publication number: JP4078641B2
Application number: JP2002298454A
Authority: JP
Inventors: 正彦杉山; 勝瀬川
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP2003196823A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非磁性基板上に、スパッタリング法により非磁性金属よりなる下地膜を形成し、この下地膜の上に、斜方蒸着法により磁性膜をそれぞれ形成した薄膜磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録媒体の記録密度は急速に高密度化が図られている。この高密度化の過程で、磁気記録媒体は高抗磁力、高磁束密度を有する酸化鉄テープからメタルテープ及び薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）へと高性能なものに移行してきていることは周知の事実である。
この磁気記録媒体の応用として、例えば、ＶＴＲ分野では、今後、デジタル化、高精細化を達成するために、特に、薄膜テープが注目されてきてから久しいものである。
【０００３】
ところで、薄膜テープとしては、磁性膜が斜方蒸着法により形成された、いわゆる蒸着テープが実用化されている。
これは、具体的には後述するピアス型電子銃を用いて、真空中で電子ビームをルツボ内のＣｏ、ＣｏＮｉなどの磁性材料に照射して、これらの材料を溶融、蒸発させ、酸素を導入しながら、後述するＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡ（ポリアミド）などのベースフィルム上にＣｏＯ、ＣｏＮｉＯよりなる薄膜を形成することにより製造されるものである。
【０００４】
図１５は、この斜方蒸着法を使用した、一般的な成膜装置の構成を示した構成図である。
この図１５に示す如く、斜方蒸着法を適用した薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）成膜装置２０は、真空槽１内が図示しない真空ポンプにより真空状態に保たれている。この真空槽１内には、一対のフィルム巻回用ロール２、３と、一対のテープガイドロール４、５と、冷却キャンロール７とが配置されている。
【０００５】
そして、ベースフィルム６への通常の成膜時には、前記した一対のフィルム巻回用ロール２、３のうち、一方（供給側）のフィルム巻回用ロール２に巻回したベースフィルム６を、テープガイドロール４、冷却キャンロール７、テープガイドロール５に沿って他方（巻取り側）のフィルム巻回用ロール３に向かって図中矢印方向に走行させている。
【０００６】
この際、薄膜テープの媒体素材となるベースフィルム６は、例えば、所定厚さのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いている。
また、冷却キャンロール７の内部には、図示しない冷却装置が設けられ、前記ベースフィルム６への蒸着時に、温度上昇によるベースフィルム６の変形などを抑制している。
【０００７】
また、真空槽１内で冷却キャンロール７の斜め右下方には、例えば、Ｃｏなどの磁性金属材料１１を収容した箱状のルツボ８が配置されている。
更に、前記した真空槽１の右側壁１ａには、前記した磁性材料１１を溶融、蒸発させるための加熱装置として、例えば、ピアス型電子銃１２が斜め左下方のルツボ８に向かって取付けられている。
このピアス型電子銃１２は、ルツボ８内の磁性金属材料１１に向かって電子ビーム１３が出射されるように構成されており、電子ビーム１３の照射により磁性金属材料１１を、例えば溶融させることにより、冷却キャンロール７に沿って走行しているベースフィルム６に蒸着させている。
【０００８】
また、ベースフィルム６の走行時に、前記したルツボ８から蒸発した磁性金属材蒸気１１ａが冷却キャンロール７に付着しないように、ベースフィルム６のエッヂ部分を覆う必要がある。
更に、薄膜テープを作製する場合には、電磁変換特性向上の要求から、ベースフィルム６の面に対して蒸発したＣｏなどの磁性金属材蒸気１１ａの付着入射角度を制限する必要があり、不適切な部分での蒸着を防ぐために、入射角規制マスク９、１０を冷却キャンロール７とルツボ８との間に配設している。
【０００９】
ここで、一方のマスク９は、前記した冷却キャンロール７の所定位置に配置されることにより、磁性金属材料１１の磁性金属材蒸気１１ａのベースフィルム６に対する最大入射角θｍａｘが規制され、また、他方のマスク１０は、前記した冷却キャンロール７の所定位置に配置されることにより、同じく最小入射角θｍｉｎが規制されるものである。
【００１０】
そして、前記したベースフィルム６が冷却キャンロール７の外周面を走行している間に、所定の角度に設定された最大及び最小入射角の範囲（この範囲を、蒸着開口部という）で磁性金属材蒸気１１ａがベースフィルム６の表面に付着し、磁性膜が形成される。
このとき得られる磁性膜の磁気特性は、磁性金属材料１１の磁性金属材蒸気１１ａの最大入射角θｍａｘ及び最小入射角θｍｉｎにより決定される。一般には、最大入射角θｍａｘ＝９０°、最小入射角θｍｉｎ＝４０°に設定されている。
【００１１】
なお、前記した冷却キャンロール７と入射角規制マスク１０との間で最小入射角θｍｉｎ側の内側には、図示しない酸素ガス導入パイプが取付けられており、この図示しない酸素ガス導入パイプに設けられた、これまた図示しない複数の孔から酸素ガスＯ₂が、ルツボ８内から蒸発した磁性金属材蒸気１１ａに向かって射出されるものである。
【００１２】
また、ピアス型電子銃１２から出射される電子ビーム１３は、軌道に偏向磁界を印加する偏向マグネット１５と、ルツボ８に近接して配置された偏向マグネット１４とにより制御されている。
従って、ルツボ８の長手方向に電子ビーム１３を走査することにより、蒸発したＣｏなどの磁性金属材蒸気１１ａがベースフィルム６の幅方向に、例えば、Ｃｏ−ＣｏＯなどの部分酸化磁性膜として極薄く膜付けされ、この部分酸化磁性膜をベースフィルム６の長手方向に成膜することにより、長尺な薄膜テープが他方（巻取り側）のフィルム巻回用ロール３に巻取られるものである。
【００１３】
なお、ルツボ８に近接して偏向マグネット１４を設置せずに、ピアス型電子銃１２から出射された直進する電子ビーム１３を、ピアス型電子銃１２内の偏向マグネット１５のみを用いてルツボ８内で走査させる方法もあり、そのような方法によっても勿論よいものである。
【００１４】
図１６は、前記した斜方蒸着法を適用した薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）成膜装置２０により形成された薄膜磁気記録媒体の一部を構成する非磁性下地膜及びこの非磁性下地膜の上に形成された磁性膜の状態を模式的に示した模式図である。すなわち、この図１６は、ベースフィルム走行方向に磁性膜を切断した際の断面を、加速電圧２００ｋＶで透過型電子顕微鏡（（株）日立製作所製Ｈ−８００）により観察して得られた、５０〜２５０万倍の断面写真より構造を模式化したものである。
【００１５】
この図１６において１６は、図示しないベースフィルムとなる非磁性基板の上に、斜方蒸着法により導入酸素量の制御により磁性金属材蒸気を非磁性化して形成された柱状構造を有する非磁性金属酸化膜（ＣｏＯ）よりなる下地膜であり、この非磁性下地膜１６には、微小Ｃｏ結晶粒子（以後Ｃｏ粒子と呼ぶ）が多い柱状領域１６Ａと、微小ＣｏＯ結晶粒子（以後ＣｏＯ粒子と呼ぶ）が多い領域１７Ａとが長手方向に形成されている。そして、この柱状領域１６Ａは、膜面に垂直又は垂直方向からやや傾いた形状として形成されている。１８は、この非磁性下地膜１６の上に斜方蒸着法により導入酸素量を最適化して形成された磁性膜である。
【００１６】
すなわち、従来の薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）成膜装置２０で、斜方蒸着法により形成された薄膜磁気記録媒体は、前記した如く非磁性下地膜１６は、Ｃｏ粒子とＣｏＯ粒子とより形成されている。そして、非磁性下地膜１６を構成する各部のＣｏ粒子とＣｏＯ粒子の相対的な数は、柱状領域１６Ａと柱状領域１６との間の領域１７ＡにはＣｏＯ粒子が多く、柱状領域１６Ａの内部にはＣｏ粒子が多い。
【００１７】
すなわち、Ｃｏ粒子が多い柱状領域１６Ａは、それが長手方向に複数個（１６ａ〜１６ｎ）形成されており、また、ＣｏＯ粒子が多い領域１７Ａは、前記したＣｏ粒子が多い複数個（１６ａ〜１６ｎ）の柱状領域の間に、これまたそれが長手方向に複数個（１７ａ〜１７ｎ）形成されているものである。
【００１８】
このため、前記した長手方向に複数個形成されたＣｏ粒子が多い柱状領域１６ＡとＣｏＯ粒子が多い領域１７Ａとの境界を形成する粒界は明瞭になる。
【００１９】
また、前記した磁性膜１８は、Ｃｏ粒子が多い柱状領域（１８ａ〜１８ｎ）と、このＣｏ粒子が多い柱状領域（１８ａ〜１８ｎ）の間にＣｏＯ粒子が多い領域（１９ａ〜１９ｎ）とで形成されている。
【００２０】
複数個の柱状領域（１８ａ〜１８ｎ）は、膜面に斜め方向に傾いた形状をしている。前記した柱状領域１６Ａを有する非磁性下地膜１６の上から斜方蒸着法で酸素を導入してＣｏＯ磁性膜１８を形成して薄膜テープを完成する場合は、非磁性ＣｏＯ膜を作成する場合より酸素濃度が低い。
従って、Ｃｏ蒸発粒子は、導入した酸素との衝突確率が非磁性下地膜（ＣｏＯ膜）１６を作成する場合より低くなるため直進する割合が多く、前記した図１５に示すように初期の入射角はθｍａｘに設定しているため、ベースフィルム６面に斜めに入射することになる。このため、粒子の集合体は入射方向に近い斜め方向に成長して柱状構造をとることになると思われる。
【００２１】
ところで、従来の記録再生用のヘッドとしては、磁束誘導型ヘッドが用いられていたが、ヘッドインピーダンスが高いため、このヘッドの熱雑音によりＣＮ比が制限されていた。
また、記録機器の小型化によりヘッドとテープの相対速度が低くなると、再生出力が小さくなり、高ビットレートで信号を記録再生することが難しくなってきている。一方、記録媒体の高密度化には、抗磁力を高めるとともに磁性膜の膜厚を薄くする必要がある。
【００２２】
前記した磁束誘導型ヘッドを用いてこの高抗磁力化に対応した場合において、磁性膜の膜厚を大幅に薄くした場合には、再生出力が低下しＳＮ比が低下するという問題が生じる。この問題を解決するヘッドとしては、磁気抵抗効果を用いたＭＲヘッドが注目されている。
このＭＲヘッドは、記録媒体との相対速度に関係なく高出力が得られる。また、このＭＲヘッドは、全帯域にわたり抵抗値が小さいため、磁束誘導型ヘッドと比較して熱雑音を大幅に低減できる利点がある。
【００２３】
しかしながら、このＭＲヘッドは、記録媒体からの磁束が一定量以上になるとＭＲ素子が飽和し、素子の動作範囲が線形領域を越え、波形歪みやパルスの非対称性が発生する。
一方、ＭＲ素子に吸収される磁束量は、記録媒体の残留磁束密度Ｂｒと磁性膜厚δの積であるＢｒδに比例する。このため、ＭＲヘッドに最適なＢｒ、δを設定する必要がある。一般にＭＲヘッドに最適な磁性膜厚δは、磁束誘導型ヘッドを用いた場合よりも薄くなる。
【００２４】
しかしながら、前記した斜方蒸着法を適用して形成された磁性膜を、ＭＲヘッドに最適な膜厚に設定するため、膜厚を１０００オングストロームより薄くした場合に、抗磁力Ｈｃが急激に低下する問題が発生した。
【００２５】
これを解決する方法として、斜方蒸着法により、非磁性基板上に酸素雰囲気中で磁性金属材料であるＣｏを蒸発させて形成した非磁性ＣｏＯの下地膜を設け、この下地膜の上に斜方蒸着法により、ＣｏＯ磁性膜を形成することにより、磁性膜厚が１０００オングストローム以下の領域における抗磁力Ｈｃの低下を防ぐ方法が提案されている（登録２９８８１８８、日本応用磁気学会誌Ｖｏｌ２１，ＮＯ４−２、１９９７年「ＣｏＯ斜方蒸着膜におけるＣｏＯ下地膜効果」）。
【００２６】
この方法は、孤立化したＣｏＯ非磁性下地膜の成長粒子上に、Ｃｏ−ＣｏＯ磁性膜を成膜した時に、ＣｏＯ非磁性下地膜の成長粒子にならってＣｏ−ＣｏＯ磁性膜の成長粒子も孤立化することにより、Ｃｏ−ＣｏＯ磁性膜の粒子間の磁気的相互作用が少なくなることによって極薄のＣｏ−ＣｏＯ磁性膜においても静磁気特性の劣化を防ぐものである。
【００２７】
【特許文献１】
特許第２９８８１８８号公報（第５−６頁、第５図）
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる方法によれば、以下の如くの問題点があった。
すなわち、この方法によれば、▲１▼非磁性ＣｏＯ下地膜を３００オングストローム以上形成する必要があり、材料コストが上がってしまう。
▲２▼非磁性ＣｏＯ下地膜、ＣｏＯ磁性膜を形成する場合、前記した図１５のベースフィルム６走行系を２回通して蒸着する必要があり、量産性が甚だ悪い。
▲３▼前記したベースフィルム６の２回走行により、ベースフィルム６表面と、下地膜表面にゴミが混入したり、キズが入る確率が高くなり、完成した薄膜テープのドロップアウトが多くなる。
▲４▼前記した量産性が悪い問題点を解決するために、１回のベースフィルムの走行により生産を終えるためには、冷却キャンロール７を２台設置し、ピアス型電子銃１２、ルツボ８も２台設置する必要があり、結果的には設備導入費がかかりすぎるので実用的でない。
【００２９】
以上の問題点を考察すると、非磁性下地膜の材質、膜厚等において問題が発生していることが分かった。
また、非磁性下地膜が良好に成膜されたものであっても、この下地膜を構成する微粒子の状態によっては所望の磁気特性が得られない場合があることも分かった。
以上のことより、非磁性下地膜の材質、膜厚等の選択が正しければ所望の磁気特性が得られるはずであるという知見が生まれることになる。
【００３０】
そこで、本発明者等はかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、下地膜を構成する微粒子の構造、下地膜の膜厚、下地膜の材質等が所定のものである場合には、所望の磁気特性が得られる薄膜磁気記録媒体を案出したもので、本発明は、かかる薄膜磁気記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した目的を達成するためになされたものであり、非磁性基板上に非磁性金属酸化膜よりなる非磁性等方下地膜と、斜方蒸着法により形成されたＣｏ系磁性膜とが順次積層された薄膜磁気記録媒体であって、前記非磁性等方下地膜は、ＣｏよりもＯを多く含有し、かつ前記非磁性基板表面から成長した柱状結晶を有しない微小ＣｏＯ結晶粒子のみの領域からなり、前記Ｃｏ系磁性膜は、前記微小ＣｏＯ結晶粒子からなる第１領域と、前記Ｏよりも前記Ｃｏが多いＣｏＯを含有し、前記ＣｏＯの前記非磁性等方下地膜に接する部分が前記非磁性等方下地膜の表面に対して所定の角度を有し、かつ前記非磁性等方下地膜の表面から上方に向かって形成された柱状結晶からなる第２領域と、が前記積層の方向と直交する方向に交互に形成されてなり、前記非磁性等方下地膜の厚さは、５〜３００オングストロームであり、前記Ｃｏ系磁性膜の厚さは、１００〜１０００オングストロームであることを特徴とする薄膜磁気記録媒体を提供する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３９】
【実施形態１】
以下、本発明になる薄膜磁気記録媒体の好ましい実施形態１について説明する。図１は、第１の発明である実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を模式的に示した模式図、図２は、実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を構成する非磁性下地膜及びこの非磁性下地膜の上に形成された磁性膜の状態を模式的に示した模式図、図３は、実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を製造するための薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）成膜装置の構成図、図４は、実施形態１における非磁性下地膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図、図５は、実施形態１における磁性膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図、図６は、実施形態１における非磁性下地膜の成膜時の条件を変化させた場合の、非磁性下地膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図、図７は、実施形態１における非磁性下地膜を得るための酸素分圧と飽和磁化との関係を示す説明図、図８は、実施形態１における磁性膜の初期成長角度θとＨｃの関係を示す説明図、図９は、図２，図１６の要部拡大図、図１０は、実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を構成する磁性膜表面の状態を示す拡大図、図１１は、薄膜磁気記録媒体を構成する他の磁性膜表面の状態を示す拡大図である。
【００４０】
まず、第１の発明である実施形態１について説明する。なお、図２は、前記した図１６と同様にベースフィルム走行方向に磁性膜を切断した際の断面を、加速電圧２００ｋＶで透過型電子顕微鏡（（株）日立製作所製Ｈ−８００）により観察して得られた、５０〜２５０万倍の断面写真より構造を模式化したものである。
【００４１】
図１、図２において、薄膜磁気記録媒体３０は、ベースフィルムとなる、例えば、前記したＰＥＴフィルムを用いた非磁性基板３１、この非磁性基板３１の上に非磁性金属酸化膜の微粒子が柱状に集合して成長したものではなく、スパッタリング法により形成された、非磁性金属酸化膜の微粒子が等方的に成長し、前記した微粒子の集合体を分離する明瞭な粒界のない非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２、この非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の上に斜方蒸着法により形成されたＣｏＯ磁性膜３３より大略構成されている。
【００４２】
図２の模式図より明らかな如く、実施形態１に係わる非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、前記した従来例と異なり、ＣｏＯ粒子が多い領域３２ａのみで構成されている。すなわち、Ｃｏ粒子が多い柱状領域が基板面から成長が終了する表面まで存在せず、このＣｏ粒子が多い柱状領域はＣｏＯ磁性層３３のみに存在するために非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、前記した柱状Ｃｏ粒子が長手方向に実質的に線状の構造として配列されるものではないものである。
【００４３】
すなわち、実施形態１では、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の成膜に際してスパッタリング法を用いているので、導入する酸素、アルゴンの量を多く用いることができ、従って、前記した斜方蒸着法で非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２を形成する場合よりも成膜時の圧力を高くすることができるため、後述するスパッターターゲットよりスパッタされたＣｏ粒子は、前記した斜方蒸着法による蒸発粒子より更にランダムな方向から基板面に到達することになる。
また、粒子のエネルギーは、斜方蒸着法より高いため、基板面に到達した粒子の移動量が大きい。このため、従来例と異なりＣｏＯ粒子として等方的構造が得られたものと思われる。
【００４４】
（実施例１）
以下、前記した実施形態１になる構造を有する薄膜磁気記録媒体３０を製造する方法につき、図３〜図１１を参照して説明する。
なお、実施形態１になる構造を有する薄膜磁気記録媒体３０を製造するための成膜装置４０としては、基本的には前記した図１５の成膜装置２０を用いて行うので、その装置の具体的構成等についての説明は省略し、相違点のみについて説明する。
【００４５】
図３に明示される如く、実施形態１になる構造を有する薄膜磁気記録媒体３０の成膜装置４０において、前記した図１５の斜方蒸着法を適用して形成した薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）の成膜装置２０と相違する点は、成膜に際し供給側のフィルム巻回用ロ―ル２に巻回されたベースフィルム６が矢印方向に走行された際、テープガイドロール４と、一方（この実施例では供給側）の入射角規制マスク９との間にスパッターターゲット４１を配置した点にある。
【００４６】
また、スパッタリング法により成膜を行う部分と蒸着法により成膜する部分の圧力及び構成ガスは異なるため、真空槽１の上部１ｂと下部１ｃは隔壁４２により分離され、各真空槽１ｂ，１ｃは図示しない独立の排気系により排気され、所定の圧力に保たれている。
【００４７】
ここでは、図３中のベースフィルム６は、図１における非磁性基板３１となるものである。
まず、図３に示す如くバージンのベースフィルム６上に非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２を成膜する成膜工程では、一対のフィルム巻回用ロール２，３のうちで一方（供給側）のフィルム巻回用ロール２に巻回させたベースフィルム６を冷却キャンロール７に沿って入射角規制マスク９の最大入射角θｍａｘ側から最小入射角θｍｉｎ側に走行させながら他方（巻取側）のフィルム巻回用ロール３に向かう途中で、スパッターターゲット４１、具体的にはＣｏターゲットを用いてアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ₂）ガスを導入してスパッタリング法により成膜を行い、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２をベースフィルム６上に形成する。
【００４８】
次に、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２が形成されたベースフィルム６が、冷却キャンロール７の外周面を走行している間に、所定の角度に設定された最大及び最小入射角の範囲で、斜方蒸着法により図示しない酸素ガス導入パイプにより導入した所定量の酸素（Ｏ₂）ガスをルツボ８内の磁性金属材１１であるＣｏから蒸発した磁性金属材蒸気１１ａに向けて射出することにより、磁性金属材蒸気１１ａを非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２上に形成して、図１に示すように非磁性基板３１（ベースフィルム６）上に非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２、ＣｏＯ磁性膜３３が順次成膜されるものである。
【００４９】
前記した斜方蒸着法によるＣｏＯ磁性膜３３の成膜に際し、このＣｏＯ磁性膜３３の成長粒子は、入射角規制マスク９の最大入射角θｍａｘ側での粗な付着状態から最小入射角θｍｉｎ側での密な付着状態に移行しながらベースフィルム６上に成膜されるものである。
すなわち、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、非磁性微粒子が等方的に成長し、前記微粒子の集合体を分離する明瞭な粒界を有しない構造として成膜されるものである。
そして、前記した等方構造を有する非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２及びＣｏＯ磁性膜３３を成膜したベースフィルム６は、他方（巻取側）のフィルム巻回用ロール３に巻き取られるものである。
【００５０】
なお、前記した非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の膜厚は、５〜６００オングストロームの範囲で変化させるとともにＣｏＯ磁性膜３３を下記の成膜条件で形成した。
【００５１】
非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の成膜条件
Ａｒ分圧（ｍＴｏｒｒ）２
Ｏ₂分圧（ｍＴｏｒｒ）１．７
ＣｏＯ磁性膜３３の成膜条件
Ｏ₂ガス圧（Ｔｏｒｒ) ３．８×１０^-5
膜厚（オングストローム）５００
【００５２】
（比較例１）
図１５の成膜装置２０を用いて、酸素を導入して６×１０^-4Ｔｏｒｒのガス圧にした状態で、斜方蒸着法により、Ｃｏを蒸発させて、ベースフィルム６上に非磁性下地膜を形成した。この非磁性下地膜の膜厚は、実施例１と同様５〜６００オングストロームの範囲で変化させて形成した。前記した非磁性下地膜の上に実施例１と同様な条件で、斜方蒸着法によりＣｏＯ磁性膜３３を形成した。
ここで、比較例１で形成した非磁性下地膜は、非磁性微粒子が柱状的に成長し、前記微粒子の集合体を分離する明瞭な粒界を有する構造として成膜された非磁性柱状ＣｏＯ下地膜である。
【００５３】
（比較例２）
比較例１と同様、図１５の成膜装置２０を用い、非磁性下地膜なしの状態で、ＣｏＯ磁性膜３３のみを実施例１と同様な条件でベースフィルム６上に斜方蒸着法により形成した。
【００５４】
前記した実施例１で形成した非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２及び比較例１で形成した非磁性柱状ＣｏＯ下地膜とＣｏＯ磁性膜３３に関して、各下地膜の状態及び膜厚違いによる磁性膜のＨｃの変化を図４に示す。図４中、○は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜の場合、●は、非磁性柱状ＣｏＯ下地膜の場合、△は、下地膜なしの場合を示し，縦軸は、ＣｏＯ磁性膜のＨｃ、横軸は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜の厚さを示している。
【００５５】
この図４より明らかな如く、実施例１のように、すなわち、非磁性微粒子が等方的に成長し、前記微粒子の集合体を分離する明瞭な粒界を有しない構造として成膜された非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、５〜３００オングストロームの範囲で、比較例１で形成した非磁性柱状ＣｏＯ下地膜よりＨｃが高い。特に、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、５０〜２００オングストロームの範囲で同じ膜厚の非磁性柱状ＣｏＯ下地膜では得られない２１００Ｏｅ以上のＨｃが得られるものである。
【００５６】
また、非磁性柱状ＣｏＯ下地膜の膜厚が２５オングストローム以下では、下地膜がない場合とＨｃは同じで、Ｈｃを増加する効果はないが、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、膜厚が５オングストロームの薄い範囲でも、Ｈｃを増加する効果があることが分かる。
【００５７】
また、図４より明らかな如く、下地膜なしの状態では、Ｈｃは、たかだか１２００Ｏｅ程度であり、実用に供さないものであることが分かる。
【００５８】
（実施例２）
実施例１と同様な成膜条件で非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２をスパッタリング法で５０オングストローム形成し、この非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の上にＣｏＯ磁性膜３３を実施例１と同じ成膜条件で、膜厚１００〜１８００オングストロームの範囲で斜方蒸着法により形成した。
【００５９】
（比較例３）
非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２なしの状態で、ＣｏＯ磁性膜３３のみを実施例２と同様な条件で、膜厚１００〜１８００オングストロームの範囲でベースフィルム６上に斜方蒸着法により形成した。
【００６０】
実施例２と比較例３の結果を図５に示す。
図５中、○は、厚さ５０オングストロームの非磁性等方ＣｏＯ下地膜の場合、●は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜無しの場合を示し、縦軸は、ＣｏＯ磁性膜のＨｃ、横軸は、ＣｏＯ磁性膜の厚さを示している。
ＣｏＯ磁性膜３３の膜厚が１００オングストローム〜１０００オングストロームの範囲で、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２を形成することによりＨｃが増加しており、効果が大きいことが分かる。特に、ＣｏＯ磁性膜３３の膜厚が１００オングストロームでも、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２が無い場合よりＨｃが６００Ｏｅ増加しており、効果が大きいことが分かる。
【００６１】
図６は、ＣｏＯ磁性膜３３の膜厚を５００オングストロームに設定した場合の非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の最適成膜条件を得るための説明図であり、特に、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の膜厚を変化させると共に、成膜時の酸素分圧とアルゴン分圧を変化させた場合の、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の厚みと抗磁力との関係を示す説明図である。図６中、縦軸は、ＣｏＯ磁性膜のＨｃ、横軸は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜の厚さを示している。
【００６２】
この図６より明らかな如く、各膜厚においてＡｒ分圧が２ｍＴｏｒｒ、Ｏ₂分圧が１．７ｍＴｏｒｒの時に、高Ｈｃが得られることがわかる。
【００６３】
図７は、前記した最適な非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２を得るための酸素分圧と非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の飽和磁化Ｍｓとの関係を示す説明図である。図７中、縦軸は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の飽和磁化Ｍｓ、横軸は、酸素分圧を示している。
この図７より明らかなように、アルゴン（Ａｒ）分圧が２ｍＴｏｒｒでは、Ｏ₂分圧が０．７４ｍＴｏｒｒ以上で、アルゴン（Ａｒ）分圧が１０ｍＴｏｒｒでは、Ｏ₂分圧が２ｍＴｏｒｒ以上の部分で磁化がなく、この部分で非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２が得られることが分かる。従って、第１の実施例では、この範囲内において図６のアルゴン（Ａｒ）分圧及び酸素（Ｏ₂）分圧を決めたものである。
【００６４】
図８及び図９は、ＣｏＯ磁性膜３３の初期成長角度θとＨｃの関係を示すもので、図８はその説明図、図９は要部拡大図である。図８中、〇は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜有りの場合、●は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜なしの場合を示し、縦軸は、ＣｏＯ磁性膜のＨｃ、横軸は、ＣｏＯ磁性膜の初期成長角を示している。なお、初期成長角度θは、前記した透過型電子顕微鏡観察による磁性膜の断面写真より得られた値である。
以下、その点につき具体的に説明する。
【００６５】
更に、図８について詳細に説明すると、同図中、●は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２が無い場合における膜厚が共に３５０オングストロームで、それぞれ１４００Ｏｅと１１００ＯｅのＨｃを有するＣｏＯ磁性膜３３の場合であり、〇は、スパッタリング法により膜厚１００オングストロームの非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２を形成した上に非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２が無い場合と同じ成膜条件で形成したＣｏＯ磁性膜３３の場合であり、それぞれのＣｏＯ磁性膜３３のＨｃと初期成長角度θの変化を示している。そして、矢印は、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２が無い状態で形成されたＣｏＯ磁性膜３３のＨｃが非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２上に形成された場合の初期成長角θのシフトする様子を示している。非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の付与により初期成長角度θは、３°〜４°低下していることから、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２がある場合には、初期成長方向を水平方向に寝かせる作用が強いことが分かる。このため、自己陰影効果が高まり高Ｈｃが得られるものと思われる。
【００６６】
また、従来例の蒸着法により膜厚１００オングストロームの非磁性ＣｏＯ柱状下地膜を形成し、この上にＣｏＯ磁性層３３を前記と同様な成膜条件で形成した際の初期成長層の変化は、非磁性柱状ＣｏＯ下地膜が無い場合と有る場合では、非磁性柱状ＣｏＯ下地膜の付与により初期成長角度θは、１°〜２°低下する。以上から、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２は、非磁性柱状ＣｏＯ下地膜より初期成長方向を水平方向に寝かせる作用が強く、このため自己陰影効果が高く、Ｈｃの増加効果が大きくなったものと思われる。
【００６７】
更に、図１０、図１１を用いて非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２の有無による効果の相違について説明する。前記した如く図１０は、実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を構成する磁性膜表面の状態を示す拡大図、すなわち、スパッタリング法により非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２を設けた場合の磁性膜表面の高分解能ＳＥＭ（（株）日立製作所製Ｈ−５０００）によるＳＥＭ像、また図１１は、非磁性等方下地膜を設けない場合の磁性膜表面の高分解能ＳＥＭによるＳＥＭ像である。
【００６８】
このＣｏＯ磁性膜３３表面の高分解能ＳＥＭ観察から明らかな如く、図１１に示す比較例２の下地膜がないＣｏＯ磁性膜３３には、粒界に空隙は見られないが、図１０に示す実施例１、実施例２になる非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２があるＣｏＯ磁性膜３３の粒界には明瞭な空隙が発生していることが分かる。これは、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２によりＣｏＯ磁性膜３３の粒界に空隙が発生し、これにより粒子の孤立化が促進され、Ｈｃが増加したものと考えられる。
【００６９】
図１２は、一般的な薄膜磁気記録媒体を模式的に示した模式図、図１３は、一般的な薄膜磁気記録媒体を構成する非磁性下地膜の条件を変化させた場合の酸素分圧と抗磁力との関係を示す説明図、図１４は、一般的な薄膜磁気記録媒体を構成する非磁性下地膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図である。
【００７０】
次に、一般的な薄膜磁気記録媒体について説明する。図１２において、一般的な薄膜磁気記録媒体５０は、ベースフィルムとなる、例えば、前記したＰＥＴフィルムを用いた非磁性基板５１、この非磁性基板５１の上にスパッタリング法により形成された非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２、この非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２の上に斜方蒸着法により形成されたＣｏＯ磁性膜５３より大略構成されている。
【００７１】
（比較例４）
以下、前記した一般的な薄膜磁気記録媒体５０を製造する方法について説明する。なお、一般的な構造を有する薄膜磁気記録媒体５０を製造するための製造装置としては、基本的には前記した図３の成膜装置４０を用いて行うので、その装置の具体的構成等についての説明は省略し、相違点のみについて説明する。
【００７２】
一般的な構造を有する薄膜磁気記録媒体５０の成膜装置４０において、実施形態１に係わる構造を有する薄膜磁気記録媒体３０と根本的に相違するところは、非磁性下地膜として窒化膜を用いることにある。従って、スパッターターゲット４１にはＣｏターゲットを用いてアルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ2）ガスを導入してスパッタリング法により成膜を行なうことになる。
【００７３】
ここでは、図３中のベースフィルム６は、図１２における非磁性基板５１となるものである。
すなわち、図３に示す如くバージンのベースフィルム６上に非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２を成膜する成膜工程では、一対のフィルム巻回用ロール２，３のうちで一方（供給側）のフィルム巻回用ロール２に巻回させたベースフィルム６を冷却キャンロール７に沿って入射角規制マスク９の最大入射角θｍａｘ側から最小入射角θｍｉｎ側に走行させながら他方（巻取側）のフィルム巻回用ロール３に向かう途中で、スパッターターゲット４１、具体的にはＣｏターゲットを用いてアルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ₂）ガスを導入してスパッタリング法により成膜を行い、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２をベースフィルム６上に形成する。
【００７４】
次に、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２が形成されたベースフィルム６が、冷却キャンロール７の外周面を走行している間に、所定の角度に設定された最大及び最小入射角の範囲で、斜方蒸着法により図示しない酸素ガス導入パイプにより導入した所定量の酸素（Ｏ₂）ガスをルツボ８内の磁性金属材１１であるＣｏから蒸発した磁性金属材蒸気１１ａに向けて射出することにより、磁性金属材蒸気１１ａを非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２上に形成して、図１２に示すように非磁性基板５１（ベースフィルム６）上に非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２、ＣｏＯ磁性膜５３が順次成膜されるものである。
【００７５】
前記した斜方蒸着法によるＣｏＯ磁性膜５３の成膜に際し、このＣｏＯ磁性膜５３の成長粒子は、入射角規制マスク９の最大入射角θｍａｘ側での粗な付着状態から最小入射角θｍｉｎ側での密な付着状態に移行しながらベースフィルム６上に成膜されるものである。
そして、前記した構造を有する非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２及びＣｏＯ磁性膜５３を成膜したベースフィルム６は、他方（巻取側）のフィルム巻回用ロール３に巻き取られるものである。
【００７６】
なお、前記した非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２の膜厚は１００オングストロームに設定すると共にＣｏＯ磁性膜５３の膜厚を下記の成膜条件で形成した。
【００７７】
非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２の成膜条件
Ａｒ分圧（ｍＴｏｒｒ）２
Ｎ₂分圧（ｍＴｏｒｒ）１
ＣｏＯ磁性膜５３の成膜条件
Ｏ₂ガス圧（Ｔｏｒｒ) １．８×１０^-5〜８．３×１０^-5
膜厚（オングストローム）５００
【００７８】
（比較例５）
非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２なしの状態で、前記したベースフィルム６の上に比較例１と同様な条件で、ＣｏＯ磁性膜５３を５００オングストロームの膜厚で形成した。
【００７９】
この比較例４と比較例５の結果を図１３に示す。図１３中、●は、非磁性窒化Ｃｏ下地膜有りの場合、〇は、非磁性窒化Ｃｏ下地膜無しの場合を示し、縦軸は、ＣｏＯ磁性膜のＨｃ、横軸は、酸素圧力を示している。この図１３より明らかな様に、磁性膜成膜時の酸素（Ｏ₂）圧が１．８×１０^-5〜４．０×１０^-5Ｔｏｒｒの範囲で、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２を設けた場合には、それを設けない場合に比して、ＣｏＯ磁性膜５３のＨｃが最大で４００Ｏｅ増加している。また、酸素圧が４．０×１０^-5〜５．７×１０^-5Ｔｏｒｒの範囲で高いＨｃが得られていることが分かる。
【００８０】
（比較例６）
Ｃｏターゲットを用いてＡｒガスとＮ₂ガスを導入して、比較例４と同様のｒ分圧、Ｎ₂分圧条件で、スパッタリング法により膜厚を１０〜２００オングストロームの範囲で変化させて、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２をベースフィルム６上に形成した。そして、この非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２上に図３に示す成膜装置４０によりＣｏを斜方蒸着法により蒸発させＯ₂ガスを導入して、Ｏ₂圧力が４．１×１０^-5Ｔｏｒｒの条件で膜厚５００オングストロームのＣｏＯ磁性膜５３を形成した。
【００８１】
（比較例７）
非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２よりなる下地膜なしの状態で膜厚５００オングストロームのＣｏＯ磁性膜５３のみを比較例６と同様な条件でベースフィルム６上に斜方蒸着法により形成した。
【００８２】
比較例６と比較例７の結果を図１４に示す。図１４中、●は、非磁性ＣｏＮ下地膜有りの場合、△は、非磁性ＣｏＮ下地膜無しの場合を示し、縦軸は、ＣｏＯ磁性膜のＨｃ、横軸は、非磁性ＣｏＮ下地膜の厚さを示している。図１４に示すように、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２が５０〜２００オングストロームの範囲で、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２がない場合よりＨｃが増加していて効果が大きいことが分かる。
【００８３】
また、図示していないがＣｏＯ磁性膜５３表面の高分解能ＳＥＭ観察から、比較例５，７の下地膜がないＣｏＯ磁性膜５３には粒界に空隙は見られないが、比較例４、比較例６になる非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２があるＣｏＯ磁性膜５３の粒界には明瞭な空隙が発生しているものである。これは、非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２よりなる下地膜によりＣｏＯ磁性膜５３の粒界に空隙が発生し、これにより粒子の孤立化が促進され、Ｈｃが増加したものと考えられる。
【００８４】
本各実施例の説明では、非磁性等方ＣｏＯ下地膜３２及び非磁性窒化Ｃｏ下地膜５２の成膜方法としてスパッタリング法を用いて説明したが、これはあくまでも一方法である。また、非磁性ＣｏＯ下地膜の成膜結果として等方的なものが得られるのであればスパッタリング法に限定されるものではない。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、本請求項１になる発明によれば、非磁性金属膜よりなる下地膜は、ＣｏよりもＯを多く含有し、かつ非磁性基板表面から成長した柱状結晶を有しない微小ＣｏＯ結晶粒子のみの領域からなり、Ｃｏ系磁性膜は、微小ＣｏＯ結晶粒子からなる第１領域とＯよりもＣｏを多いＣｏＯを含有した複数の柱状部を有し、複数の柱状部のそれぞれは、下地膜に接する部分が下地膜の表面に対して所定の角度を有し、かつ下地膜の表面から上方に向かって形成された第２領域とからなり、下地膜の厚さは、５〜３００オングストロームであり、Ｃｏ系磁性膜の厚さは、１００〜１０００オングストロームであるので、複数の柱状部が孤立化するため、抗磁力Ｈｃを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明である実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を模式的に示した模式図である。
【図２】実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を構成する非磁性下地膜及びこの非磁性下地膜の上に形成された磁性膜の状態を模式的に示した模式図である。
【図３】実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を製造するための薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）成膜装置の構成図である。
【図４】実施形態１における非磁性下地膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図である。
【図５】実施形態１における磁性膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図である。
【図６】実施形態１における非磁性下地膜の成膜時の条件を変化させた場合の、非磁性下地膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図である。
【図７】実施形態１における非磁性下地膜を得るための酸素分圧と飽和磁化との関係を示す説明図である。
【図８】実施形態１における磁性膜の初期成長角度θとＨｃの関係を示す説明図である。
【図９】図２、１６の要部拡大図である。
【図１０】実施形態１に係わる薄膜磁気記録媒体を構成する磁性膜表面の状態を示す拡大図である。
【図１１】薄膜磁気記録媒体を構成する他の磁性膜表面の状態を示す拡大図である。
【図１２】一般的な薄膜磁気記録媒体を模式的に示した模式図である。
【図１３】一般的な薄膜磁気記録媒体を構成する非磁性下地膜の条件を変化させた場合の酸素分圧と抗磁力との関係を示す説明図である。
【図１４】一般的な薄膜磁気記録媒体を構成する非磁性下地膜の厚みと抗磁力との関係を示す説明図である。
【図１５】従来例に係わる薄膜磁気記録媒体を製造するための薄膜磁気記録媒体（薄膜テープ）成膜装置の構成図である。
【図１６】従来の薄膜磁気記録媒体成膜装置により形成された薄膜磁気記録媒体の一部を構成する非磁性下地膜及びこの非磁性下地膜の上に形成された磁性膜の状態を模式的に示した模式図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film magnetic recording medium in which a base film made of a nonmagnetic metal is formed on a nonmagnetic substrate by sputtering, and a magnetic film is formed on the base film by oblique deposition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the recording density of magnetic recording media has been rapidly increased. It is well known that in the process of increasing the density, magnetic recording media are shifting from iron oxide tapes having high coercive force and high magnetic flux density to high performance from metal tapes and thin film magnetic recording media (thin film tapes). Is the fact of
As an application of this magnetic recording medium, for example, in the VTR field, in order to achieve digitalization and high definition in the future, it has been a long time since a thin film tape has been attracting attention.
[0003]
By the way, as a thin film tape, what is called a vapor deposition tape in which the magnetic film was formed by the oblique vapor deposition method is put into practical use.
Specifically, using a Pierce type electron gun, which will be described later, a magnetic material such as Co or CoNi in a crucible is irradiated in a vacuum to melt and evaporate these materials and introduce oxygen. However, it is manufactured by forming a thin film made of CoO and CoNiO on a base film such as PET, PEN, PI (polyimide), and PA (polyamide) described later.
[0004]
FIG. 15 is a configuration diagram showing a configuration of a general film forming apparatus using this oblique vapor deposition method.
As shown in FIG. 15, in a thin film magnetic recording medium (thin film tape) film forming apparatus 20 to which the oblique deposition method is applied, the inside of the vacuum chamber 1 is kept in a vacuum state by a vacuum pump (not shown). In the vacuum chamber 1, a pair of film winding rolls 2 and 3, a pair of tape guide rolls 4 and 5, and a cooling can roll 7 are arranged.
[0005]
During normal film formation on the base film 6, the base film 6 wound around one (supply side) film winding roll 2 of the pair of film winding rolls 2 and 3 is taped. Along the guide roll 4, the cooling can roll 7, and the tape guide roll 5, the film is run in the direction of the arrow in the figure toward the other (winding side) film winding roll 3.
[0006]
At this time, for example, a PET (polyethylene terephthalate) film having a predetermined thickness is used as the base film 6 serving as a medium material of the thin film tape.
Further, a cooling device (not shown) is provided inside the cooling can roll 7 to suppress deformation of the base film 6 due to a temperature rise during vapor deposition on the base film 6.
[0007]
A box-like crucible 8 containing a magnetic metal material 11 such as Co, for example, is disposed in the vacuum chamber 1 at the lower right side of the cooling can roll 7.
Further, for example, a pierce-type electron gun 12 is attached to the right side wall 1a of the vacuum chamber 1 as a heating device for melting and evaporating the magnetic material 11 toward the crucible 8 obliquely to the lower left. Yes.
The pierce-type electron gun 12 is configured such that an electron beam 13 is emitted toward the magnetic metal material 11 in the crucible 8. By irradiating the electron beam 13, the magnetic metal material 11 is melted, for example. The base film 6 running along the cooling can roll 7 is vapor-deposited.
[0008]
Further, it is necessary to cover the edge portion of the base film 6 so that the magnetic metal material vapor 11a evaporated from the crucible 8 does not adhere to the cooling can roll 7 when the base film 6 travels.
Furthermore, in the case of manufacturing a thin film tape, it is necessary to limit the incident angle of the magnetic metal material vapor 11a such as Co evaporated on the surface of the base film 6 because of a demand for improving electromagnetic conversion characteristics. In order to prevent vapor deposition at such a portion, incident angle restriction masks 9 and 10 are disposed between the cooling can roll 7 and the crucible 8.
[0009]
Here, the one mask 9 is disposed at a predetermined position of the cooling can roll 7 described above, whereby the maximum incident angle θmax of the magnetic metal material 11 with respect to the base film 6 of the magnetic metal material vapor 11a is regulated, The other mask 10 is arranged at a predetermined position of the cooling can roll 7 described above, so that the minimum incident angle θmin is similarly regulated.
[0010]
While the base film 6 is traveling on the outer peripheral surface of the cooling can roll 7, the magnetic metal is within a range of maximum and minimum incident angles set to a predetermined angle (this range is called a vapor deposition opening). The material vapor 11a adheres to the surface of the base film 6, and a magnetic film is formed.
The magnetic characteristics of the magnetic film obtained at this time are determined by the maximum incident angle θmax and the minimum incident angle θmin of the magnetic metal material vapor 11a of the magnetic metal material 11. Generally, the maximum incident angle θmax = 90 ° and the minimum incident angle θmin = 40 ° are set.
[0011]
In addition, an oxygen gas introduction pipe (not shown) is attached inside the minimum incident angle θmin between the cooling can roll 7 and the incident angle restriction mask 10 and is provided on the oxygen gas introduction pipe (not shown). In addition, oxygen gas O from a plurality of holes (not shown).₂Is ejected from the crucible 8 toward the evaporated magnetic metal material vapor 11a.
[0012]
The electron beam 13 emitted from the pierce-type electron gun 12 is controlled by a deflection magnet 15 that applies a deflection magnetic field to the trajectory and a deflection magnet 14 that is disposed in the vicinity of the crucible 8.
Therefore, by scanning the electron beam 13 in the longitudinal direction of the crucible 8, the evaporated magnetic metal material vapor 11a such as Co is extremely thin as a partially oxidized magnetic film such as Co—CoO in the width direction of the base film 6. A film is formed and this partially oxidized magnetic film is formed in the longitudinal direction of the base film 6, whereby a long thin film tape is wound on the other film winding roll 3 (winding side).
[0013]
In addition, without the deflection magnet 14 being installed in the vicinity of the crucible 8, the straightly traveling electron beam 13 emitted from the piercing electron gun 12 is used in the crucible 8 using only the deflection magnet 15 in the piercing electron gun 12. There is also a method of scanning with, and such a method is of course good.
[0014]
FIG. 16 shows a nonmagnetic underlayer film constituting part of the thin film magnetic recording medium formed by the thin film magnetic recording medium (thin film tape) film forming apparatus 20 to which the oblique vapor deposition method is applied, and the nonmagnetic underlayer film. It is the schematic diagram which showed typically the state of the magnetic film formed on it. That is, FIG. 16 was obtained by observing the cross section when the magnetic film was cut in the base film running direction with a transmission electron microscope (H-800, manufactured by Hitachi, Ltd.) at an acceleration voltage of 200 kV. The structure is modeled from a cross-sectional photograph of ˜2.5 million times.
[0015]
In FIG. 16, reference numeral 16 denotes a nonmagnetic metal having a columnar structure formed by demagnetizing a magnetic metal material vapor by controlling the amount of oxygen introduced by oblique vapor deposition on a nonmagnetic substrate serving as a base film (not shown). This is a base film made of an oxide film (CoO). The non-magnetic base film 16 includes a columnar region 16A having a lot of fine Co crystal particles (hereinafter referred to as Co particles) and fine CoO crystal particles (hereinafter referred to as CoO particles). A region 17A with a large amount is formed in the longitudinal direction. The columnar region 16A is formed in a shape that is perpendicular to the film surface or slightly inclined from the vertical direction. Reference numeral 18 denotes a magnetic film formed on the nonmagnetic underlayer film 16 by optimizing the amount of introduced oxygen by oblique deposition.
[0016]
That is, in the conventional thin film magnetic recording medium (thin film tape) film forming apparatus 20, the thin film magnetic recording medium formed by the oblique deposition method has the nonmagnetic underlayer 16 formed of Co particles and CoO particles as described above. Has been. The relative number of Co particles and CoO particles in each part constituting the nonmagnetic undercoat film 16 is such that the region 17A between the columnar region 16A and the columnar region 16 has a large amount of CoO particles, and the columnar region 16A has an inner portion. Has many Co particles.
[0017]
That is, a plurality of columnar regions 16A with a lot of Co particles are formed in the longitudinal direction (16a to 16n), and a region 17A with a lot of CoO particles is a plurality of the above-mentioned Co particles (16a to 16n). ), A plurality (17a to 17n) are formed in the longitudinal direction.
[0018]
For this reason, the grain boundary forming the boundary between the columnar region 16A having a large amount of Co particles formed in the longitudinal direction and the region 17A having a large amount of CoO particles becomes clear.
[0019]
The magnetic film 18 is formed of a columnar region (18a to 18n) rich in Co particles and a region (19a to 19n) rich in CoO particles between the columnar regions (18a to 18n) rich in Co particles. Has been.
[0020]
The plurality of columnar regions (18a to 18n) have a shape inclined obliquely to the film surface. In the case where a thin film tape is completed by introducing oxygen from above the nonmagnetic underlayer film 16 having the columnar region 16A by oblique deposition to form the CoO magnetic film 18, the case of forming a nonmagnetic CoO film is required. Low oxygen concentration.
Therefore, the Co vaporized particles have a higher rate of rectilinear movement because the collision probability with the introduced oxygen is lower than that in the case of forming the nonmagnetic underlayer film (CoO film) 16, and the initial incident angle as shown in FIG. Is set to θmax, it is incident obliquely on the surface of the base film 6. For this reason, it seems that the aggregate of particles grows in an oblique direction close to the incident direction and takes a columnar structure.
[0021]
Incidentally, a magnetic flux induction type head has been used as a conventional recording / reproducing head. However, since the head impedance is high, the CN ratio is limited by the thermal noise of the head.
Further, when the relative speed between the head and the tape is reduced due to the downsizing of the recording device, the reproduction output becomes small, and it becomes difficult to record and reproduce the signal at a high bit rate. On the other hand, to increase the recording density, it is necessary to increase the coercive force and reduce the thickness of the magnetic film.
[0022]
When the magnetic flux induction type head is used to cope with this high coercive force, if the film thickness of the magnetic film is significantly reduced, there arises a problem that the reproduction output is lowered and the SN ratio is lowered. As a head for solving this problem, an MR head using a magnetoresistive effect has attracted attention.
This MR head can obtain a high output regardless of the relative speed with respect to the recording medium. In addition, since the MR head has a small resistance value over the entire band, there is an advantage that thermal noise can be greatly reduced as compared with the magnetic flux induction type head.
[0023]
However, in this MR head, when the magnetic flux from the recording medium exceeds a certain amount, the MR element is saturated, the operating range of the element exceeds the linear region, and waveform distortion and pulse asymmetry occur.
On the other hand, the amount of magnetic flux absorbed by the MR element is proportional to Brδ, which is the product of the residual magnetic flux density Br of the recording medium and the magnetic film thickness δ. For this reason, it is necessary to set Br and δ optimum for the MR head. In general, the optimum magnetic film thickness δ for the MR head is thinner than when a magnetic flux induction type head is used.
[0024]
However, in order to set the magnetic film formed by applying the above oblique deposition method to an optimum film thickness for the MR head, the coercive force Hc rapidly decreases when the film thickness is made less than 1000 angstroms. Problem has occurred.
[0025]
As a method for solving this problem, a nonmagnetic CoO base film formed by evaporating Co, which is a magnetic metal material, in an oxygen atmosphere is provided on a nonmagnetic substrate by oblique vapor deposition, and an oblique film is formed on the base film. There has been proposed a method of preventing the coercive force Hc from being lowered in a region where the magnetic film thickness is 1000 angstroms or less by forming a CoO magnetic film by the lateral evaporation method (Registration 2988188, Journal of Applied Magnetics Society of Japan Vol21, NO4-). 2, 1997 “CoO underlayer effect in CoO oblique deposition film”).
[0026]
In this method, when a Co—CoO magnetic film is formed on the isolated CoO nonmagnetic underlayer grown particles, the Co—CoO magnetic film growth particles are isolated in the same way as the CoO nonmagnetic underlayer grown particles. As a result, the magnetic interaction between the particles of the Co—CoO magnetic film is reduced, thereby preventing the magnetostatic characteristics from deteriorating even in the extremely thin Co—CoO magnetic film.
[0027]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2988188 (page 5-6, FIG. 5)
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
However, this method has the following problems.
That is, according to this method, (1) it is necessary to form a nonmagnetic CoO underlayer of 300 angstroms or more, which increases the material cost.
{Circle around (2)} When forming a non-magnetic CoO undercoat film and a CoO magnetic film, it is necessary to deposit through the base film 6 traveling system of FIG. 15 twice, so that mass productivity is very bad.
{Circle around (3)} By the above-mentioned base film 6 traveling twice, there is a high probability that dust will enter the surface of the base film 6 and the surface of the base film or scratches will occur, and the dropout of the completed thin film tape will increase.
(4) In order to solve the above-mentioned problem of poor mass productivity, two cooling can rolls 7 are installed, the piercing electron gun 12, the crucible 8 in order to finish production by running the base film once. However, it is not practical because two equipments need to be installed.
[0029]
Considering the above problems, it has been found that there are problems in the material and film thickness of the nonmagnetic underlayer.
It has also been found that even when the nonmagnetic underlayer is satisfactorily formed, desired magnetic properties may not be obtained depending on the state of the fine particles constituting the underlayer.
From the above, the knowledge that a desired magnetic characteristic should be obtained if the selection of the material, film thickness, etc. of the nonmagnetic underlayer is correct is born.
[0030]
Therefore, as a result of intensive investigations to solve such problems, the present inventors have determined that the structure of the fine particles constituting the base film, the film thickness of the base film, the material of the base film, etc. are predetermined. A thin-film magnetic recording medium capable of obtaining magnetic characteristics has been devised, and an object of the present invention is to provide such a thin-film magnetic recording medium.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been made to achieve the above-described object, and comprises a nonmagnetic metal oxide film on a nonmagnetic substrate.Non-magnetic isotropic undercoatAnd a thin film magnetic recording medium in which a Co-based magnetic film formed by oblique deposition is sequentially stacked,Non-magnetic isotropic undercoatConsists of a region of only fine CoO crystal grains containing more O than Co and having no columnar crystals grown from the surface of the non-magnetic substrate, and the Co-based magnetic film is composed of the fine CoO crystal grains. One area and,Co rather than OButContains a lot of CoOThe CoOSaidNon-magnetic isotropic undercoatThe part in contact withNon-magnetic isotropic undercoatA predetermined angle with respect to the surface of theNon-magnetic isotropic undercoatFormed upward from the surface ofConsisting of columnar crystalsThe second region andAre alternately formed in a direction perpendicular to the direction of the lamination,SaidNon-magnetic isotropic undercoatThe Co-based magnetic film has a thickness of 5 to 300 angstroms, and the Co-based magnetic film has a thickness of 100 to 1000 angstroms.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, various technically preferable limitations are attached thereto. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
[0039]
Embodiment 1
A preferred embodiment 1 of the thin film magnetic recording medium according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a thin film magnetic recording medium according to Embodiment 1 as the first invention. FIG. 2 is a nonmagnetic underlayer film constituting the thin film magnetic recording medium according to Embodiment 1, and FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the state of the magnetic film formed on the nonmagnetic underlayer, and FIG. 3 shows a thin film magnetic recording medium (thin film tape) composition for manufacturing the thin film magnetic recording medium according to the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the thickness of the nonmagnetic underlayer and the coercive force in Embodiment 1, and FIG. 5 shows the relationship between the thickness of the magnetic film and the coercive force in Embodiment 1. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the thickness of the nonmagnetic underlayer and the coercive force when the conditions at the time of forming the nonmagnetic underlayer in Embodiment 1 are changed, and FIG. The relationship between the oxygen partial pressure and saturation magnetization for obtaining the nonmagnetic underlayer in Embodiment 1 is shown. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the initial growth angle θ and Hc of the magnetic film in the first embodiment, FIG. 9 is an enlarged view of the main part of FIGS. 2 and 16, and FIG. FIG. 11 is an enlarged view showing the state of the surface of another magnetic film constituting the thin film magnetic recording medium, and FIG. 11 is an enlarged view showing the state of the surface of the magnetic film constituting the thin film magnetic recording medium.
[0040]
First, Embodiment 1 which is 1st invention is demonstrated. In FIG. 2, the cross section when the magnetic film was cut in the base film running direction was observed with a transmission electron microscope (H-800, manufactured by Hitachi, Ltd.) at an acceleration voltage of 200 kV, as in FIG. The structure is modeled from a cross-sectional photograph of 500 to 2.5 million times obtained.
[0041]
1 and 2, a thin film magnetic recording medium 30 serves as a base film. For example, a nonmagnetic substrate 31 using the above-described PET film, and fine particles of a nonmagnetic metal oxide film are columnar on the nonmagnetic substrate 31. Non-magnetic metal oxide film formed by sputtering method isotropically grown and isotropically grown, and there is no clear grain boundary separating the above-mentioned aggregate of fine particles, etc. A CoO base film 32 and a CoO magnetic film 33 formed on the nonmagnetic isotropic CoO base film 32 by an oblique deposition method are roughly constituted.
[0042]
As is apparent from the schematic diagram of FIG. 2, the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 according to the first embodiment is composed of only a region 32a with a lot of CoO particles, unlike the conventional example described above. That is, the columnar region with a lot of Co particles does not exist from the substrate surface to the surface where the growth ends, and the columnar region with a lot of Co particles exists only in the CoO magnetic layer 33. The above-mentioned columnar Co particles are not arranged as a substantially linear structure in the longitudinal direction.
[0043]
That is, in the first embodiment, since the sputtering method is used for forming the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32, it is possible to use a large amount of oxygen and argon to be introduced. Since the pressure at the time of film formation can be made higher than when the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is formed, Co particles sputtered from a sputter target described later are further emitted from the above-described oblique deposition method. The substrate surface is reached from a random direction.
Further, since the energy of the particles is higher than that in the oblique vapor deposition method, the amount of movement of the particles reaching the substrate surface is large. For this reason, it is considered that an isotropic structure was obtained as CoO particles unlike the conventional example.
[0044]
(Example 1)
Hereinafter, a method of manufacturing the thin film magnetic recording medium 30 having the structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
The film forming apparatus 40 for manufacturing the thin film magnetic recording medium 30 having the structure according to the first embodiment is basically performed using the film forming apparatus 20 shown in FIG. Description of the general configuration and the like will be omitted, and only differences will be described.
[0045]
As clearly shown in FIG. 3, in the film forming apparatus 40 for the thin film magnetic recording medium 30 having the structure according to the first embodiment, the thin film magnetic recording medium (thin film tape) formed by applying the oblique vapor deposition method of FIG. ) Is different from the film forming apparatus 20 in that when the base film 6 wound around the supply-side film winding roll 2 travels in the direction of the arrow during film formation, The sputtering target 41 is disposed between the incident angle regulating mask 9 on the supply side (in this embodiment).
[0046]
In addition, since the pressure and constituent gas of the portion where the film is formed by the sputtering method and the portion where the film is formed by the vapor deposition method are different, the upper portion 1b and the lower portion 1c of the vacuum chamber 1 are separated by the partition wall 42. It is exhausted by an independent exhaust system (not shown) and maintained at a predetermined pressure.
[0047]
Here, the base film 6 in FIG. 3 becomes the nonmagnetic substrate 31 in FIG.
First, in the film forming step of forming the nonmagnetic isotropic CoO base film 32 on the virgin base film 6 as shown in FIG. 3, one of the pair of film winding rolls 2 and 3 (supply side) While the base film 6 wound on the film winding roll 2 runs along the cooling can roll 7 from the maximum incident angle θmax side of the incident angle regulating mask 9 to the minimum incident angle θmin side, the other (winding side) is moved. On the way to the film winding roll 3, using a sputtering target 41, specifically, a Co target, argon (Ar) gas and oxygen (O₂) A gas is introduced to form a film by a sputtering method, and a nonmagnetic isotropic CoO base film 32 is formed on the base film 6.
[0048]
Next, while the base film 6 on which the nonmagnetic isotropic CoO base film 32 is formed travels on the outer peripheral surface of the cooling can roll 7, it is within a range of maximum and minimum incident angles set to a predetermined angle. A predetermined amount of oxygen (O) introduced by an oxygen gas introduction pipe (not shown) by oblique deposition.₂) By injecting the gas toward the magnetic metal material vapor 11a evaporated from Co, which is the magnetic metal material 11 in the crucible 8, the magnetic metal material vapor 11a is formed on the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32, As shown in FIG. 1, a nonmagnetic isotropic CoO base film 32 and a CoO magnetic film 33 are sequentially formed on a nonmagnetic substrate 31 (base film 6).
[0049]
When forming the CoO magnetic film 33 by the oblique deposition method described above, the CoO magnetic film 33 grows from the rough adhesion state on the maximum incident angle θmax side of the incident angle regulating mask 9 on the minimum incident angle θmin side. The film is formed on the base film 6 while shifting to a dense adhesion state.
That is, the non-magnetic isotropic CoO underlayer 32 is formed as a structure having no clear grain boundary that isotropically grows non-magnetic fine particles and separates the aggregates of the fine particles.
The base film 6 on which the nonmagnetic isotropic CoO base film 32 and the CoO magnetic film 33 having the isotropic structure described above are wound around the other film winding roll 3 (winding side). is there.
[0050]
The film thickness of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 was changed in the range of 5 to 600 angstroms, and the CoO magnetic film 33 was formed under the following film formation conditions.
[0051]
Deposition conditions of nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32
Ar partial pressure (mTorr) 2
O₂Partial pressure (mTorr) 1.7
Deposition conditions for the CoO magnetic film 33
O₂Gas pressure (Torr) 3.8 × 10^-Five
Film thickness (Angstrom) 500
[0052]
(Comparative Example 1)
By using the film forming apparatus 20 of FIG.^-FourIn the state of the Torr gas pressure, Co was evaporated by oblique vapor deposition to form a nonmagnetic underlayer on the base film 6. The film thickness of this nonmagnetic underlayer was changed in the range of 5 to 600 angstroms as in Example 1. A CoO magnetic film 33 was formed on the nonmagnetic undercoat film by oblique deposition under the same conditions as in Example 1.
Here, the nonmagnetic underlayer formed in Comparative Example 1 has a nonmagnetic columnar CoO film formed as a structure having clear grain boundaries in which nonmagnetic fine particles grow columnarly and separate the aggregates of the fine particles. It is a geological film.
[0053]
(Comparative Example 2)
Similarly to Comparative Example 1, using the film forming apparatus 20 of FIG. 15, only the CoO magnetic film 33 is formed on the base film 6 by the oblique vapor deposition method under the same conditions as in Example 1 with no nonmagnetic underlayer. did.
[0054]
Regarding the nonmagnetic isotropic CoO base film 32 formed in Example 1 and the nonmagnetic columnar CoO base film and CoO magnetic film 33 formed in Comparative Example 1, the Hc of the magnetic film due to the state of each base film and the film thickness difference. FIG. 4 shows the change. In FIG. 4, ◯ indicates a nonmagnetic isotropic CoO underlayer, ● indicates a nonmagnetic columnar CoO underlayer, Δ indicates no underlayer, and the vertical axis indicates Hc of the CoO magnetic layer. The horizontal axis represents the thickness of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer.
[0055]
As is apparent from FIG. 4, as in Example 1, the nonmagnetic fine particles were isotropically grown and formed into a structure having no clear grain boundaries separating the fine particle aggregates. The magnetic isotropic CoO underlayer 32 has a higher Hc than the nonmagnetic columnar CoO underlayer formed in Comparative Example 1 in the range of 5 to 300 angstroms. In particular, the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is capable of obtaining Hc of 2100 Oe or more that cannot be obtained with a nonmagnetic columnar CoO underlayer having the same film thickness in the range of 50 to 200 angstroms.
[0056]
Further, when the film thickness of the nonmagnetic columnar CoO underlayer is 25 angstroms or less, Hc is the same as that without the underlayer and there is no effect of increasing Hc, but the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 has a film thickness. It can be seen that there is an effect of increasing Hc even in a thin range of 5 angstroms.
[0057]
In addition, as is apparent from FIG. 4, it can be seen that Hc is about 1200 Oe in the state without the base film and is not practically used.
[0058]
(Example 2)
A nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is formed by sputtering to 50 Å under the same film forming conditions as in the first embodiment, and a CoO magnetic film 33 is formed on the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 in the same manner as in the first embodiment. The film was formed by oblique deposition in the range of 100 to 1800 angstroms under film conditions.
[0059]
(Comparative Example 3)
Without the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32, only the CoO magnetic film 33 was formed on the base film 6 by the oblique deposition method in the range of 100 to 1800 angstroms under the same conditions as in Example 2.
[0060]
The results of Example 2 and Comparative Example 3 are shown in FIG.
In FIG. 5, ◯ indicates a case of a nonmagnetic isotropic CoO underlayer having a thickness of 50 Å, ● indicates a case without a nonmagnetic isotropic CoO underlayer, and the vertical axis indicates Hc of the CoO magnetic film, and the horizontal axis Indicates the thickness of the CoO magnetic film.
It can be seen that Hc is increased by forming the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 in the range of the film thickness of the CoO magnetic film 33 from 100 angstroms to 1000 angstroms, and the effect is great. In particular, even when the thickness of the CoO magnetic film 33 is 100 Å, Hc is increased by 600 Oe compared with the case where the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is not provided, and it can be seen that the effect is great.
[0061]
FIG. 6 is an explanatory diagram for obtaining the optimum film formation conditions for the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 when the thickness of the CoO magnetic layer 33 is set to 500 angstroms, and in particular, the nonmagnetic isotropic CoO underlayer. It is explanatory drawing which shows the relationship between the thickness of a nonmagnetic isotropic CoO base film 32, and a coercive force at the time of changing the film thickness of 32, and changing the oxygen partial pressure at the time of film-forming, and argon partial pressure. In FIG. 6, the vertical axis represents the Hc of the CoO magnetic film, and the horizontal axis represents the thickness of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer.
[0062]
As apparent from FIG. 6, the Ar partial pressure is 2 mTorr, O at each film thickness.₂It can be seen that high Hc is obtained when the partial pressure is 1.7 mTorr.
[0063]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the oxygen partial pressure for obtaining the optimum nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 and the saturation magnetization Ms of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32. In FIG. 7, the vertical axis represents the saturation magnetization Ms of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32, and the horizontal axis represents the oxygen partial pressure.
As apparent from FIG. 7, when the partial pressure of argon (Ar) is 2 mTorr, O₂When the partial pressure is 0.74 mTorr or more and the argon (Ar) partial pressure is 10 mTorr, O₂It can be seen that there is no magnetization at the portion where the partial pressure is 2 mTorr or more, and the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is obtained at this portion. Therefore, in the first embodiment, the argon (Ar) partial pressure and oxygen (O) in FIG.₂) The partial pressure is determined.
[0064]
8 and 9 show the relationship between the initial growth angle θ of the CoO magnetic film 33 and Hc, FIG. 8 is an explanatory diagram thereof, and FIG. 9 is an enlarged view of a main part. In FIG. 8, ◯ indicates the presence of a nonmagnetic isotropic CoO underlayer, ● indicates the case without a nonmagnetic isotropic CoO underlayer, the vertical axis indicates Hc of the CoO magnetic film, and the horizontal axis indicates CoO magnetism. The initial growth angle of the film is shown. The initial growth angle θ is a value obtained from a cross-sectional photograph of the magnetic film obtained by observation with the transmission electron microscope.
This point will be specifically described below.
[0065]
Further, FIG. 8 will be described in detail. In FIG. 8, the black circles indicate the thicknesses of the CoO magnetic film 33 in the absence of the non-magnetic isotropic CoO underlayer 32, which are 350 angstroms and have Hc of 1400 Oe and 1100 Oe, respectively. ◯ indicates a CoO magnetic film formed under the same film formation conditions as in the case where the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 having a thickness of 100 Å is formed by sputtering and the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is not present. This shows the change in Hc and initial growth angle θ of each CoO magnetic film 33. The arrow indicates the shift of the initial growth angle θ when Hc of the CoO magnetic film 33 formed without the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is formed on the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32. Is shown. Since the initial growth angle θ is reduced by 3 ° to 4 ° due to the application of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32, when the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is present, the initial growth direction is set to the horizontal direction. It turns out that the action to lie down is strong. For this reason, it seems that the self-shading effect is enhanced and high Hc is obtained.
[0066]
In addition, when a nonmagnetic CoO columnar base film having a film thickness of 100 Å is formed by a conventional vapor deposition method, and the CoO magnetic layer 33 is formed thereon under the same film formation conditions, the change in the initial growth layer is as follows: When there is a case where there is no nonmagnetic columnar CoO underlayer and when there is a nonmagnetic columnar CoO underlayer, the initial growth angle θ decreases by 1 ° to 2 ° due to the application of the nonmagnetic columnar CoO underlayer. From the above, the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 has a stronger action of laying the initial growth direction in the horizontal direction than the nonmagnetic columnar CoO underlayer, so that the self-shadowing effect is high and the effect of increasing Hc is increased. Seem.
[0067]
Further, the difference in effect due to the presence or absence of the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 will be described with reference to FIGS. As described above, FIG. 10 is an enlarged view showing the state of the surface of the magnetic film constituting the thin film magnetic recording medium according to Embodiment 1, that is, the surface of the magnetic film when the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 is provided by sputtering. FIG. 11 is an SEM image obtained by high-resolution SEM of the surface of the magnetic film in the case where the nonmagnetic isotropic undercoat film is not provided.
[0068]
As is apparent from the high-resolution SEM observation of the surface of the CoO magnetic film 33, the CoO magnetic film 33 without the base film of Comparative Example 2 shown in FIG. It can be seen that clear voids are generated at the grain boundaries of the CoO magnetic film 33 having the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 according to Example 1 and Example 2. This is presumably because voids were generated at the grain boundaries of the CoO magnetic film 33 by the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32, which promoted isolation of the particles and increased Hc.
[0069]
  FIG.generalFIG. 13 schematically shows a thin film magnetic recording medium.generalFIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the oxygen partial pressure and the coercive force when the conditions of the nonmagnetic underlayer constituting the thin film magnetic recording medium are changed.generalIt is explanatory drawing which shows the relationship between the thickness of a nonmagnetic base film which comprises a thin film magnetic recording medium, and a coercive force.
[0070]
  next,generalA thin film magnetic recording medium will be described. In FIG.generalThe thin film magnetic recording medium 50 serves as a base film, for example, a nonmagnetic substrate 51 using the above-described PET film, a nonmagnetic Co nitride base film 52 formed by sputtering on the nonmagnetic substrate 51, and the nonmagnetic substrate 51. It is generally composed of a CoO magnetic film 53 formed on the magnetic nitrided Co underlayer 52 by oblique deposition.
[0071]
(Comparative Example 4)
  Hereinafter, as described abovegeneralA method for manufacturing the thin film magnetic recording medium 50 will be described. In addition,generalAs a manufacturing apparatus for manufacturing the thin film magnetic recording medium 50 having the structure, basically, the film forming apparatus 40 of FIG. 3 described above is used. Therefore, the description of the specific configuration of the apparatus is omitted. Only the differences will be described.
[0072]
  generalIn the film forming apparatus 40 for the thin film magnetic recording medium 50 having the structure,A fundamental difference from the thin film magnetic recording medium 30 having the structure according to the first embodiment is that a nitride film is used as the nonmagnetic underlayer. Accordingly, the sputtering target 41 is formed by sputtering using a Co target and introducing argon (Ar) gas and nitrogen (N2) gas.
[0073]
Here, the base film 6 in FIG. 3 becomes the nonmagnetic substrate 51 in FIG.
That is, in the film forming step of forming the nonmagnetic Co nitride base film 52 on the virgin base film 6 as shown in FIG. 3, one of the pair of film winding rolls 2 and 3 (supply side) While the base film 6 wound around the winding roll 2 runs along the cooling can roll 7 from the maximum incident angle θmax side of the incident angle regulating mask 9 to the minimum incident angle θmin side, the other (winding side) film On the way to the winding roll 3, using a sputtering target 41, specifically, a Co target, argon (Ar) gas and nitrogen (N₂) A gas is introduced to form a film by sputtering, and a nonmagnetic Co nitride base film 52 is formed on the base film 6.
[0074]
Next, while the base film 6 on which the non-magnetic nitrided Co undercoat film 52 is running on the outer peripheral surface of the cooling can roll 7, it is within a range of maximum and minimum incident angles set to a predetermined angle, A predetermined amount of oxygen (O) introduced by an oxygen gas introduction pipe (not shown) by oblique deposition.₂) By injecting the gas toward the magnetic metal material vapor 11a evaporated from Co which is the magnetic metal material 11 in the crucible 8, the magnetic metal material vapor 11a is formed on the nonmagnetic nitrided Co underlayer 52, and FIG. As shown in FIG. 12, a nonmagnetic Co nitride base film 52 and a CoO magnetic film 53 are sequentially formed on a nonmagnetic substrate 51 (base film 6).
[0075]
When forming the CoO magnetic film 53 by the oblique deposition method described above, the CoO magnetic film 53 grows from the rough adhesion state on the maximum incident angle θmax side of the incident angle regulating mask 9 to the minimum incident angle θmin side. The film is formed on the base film 6 while shifting to a dense adhesion state.
The base film 6 on which the nonmagnetic Co nitride base film 52 and the CoO magnetic film 53 having the above-described structure are formed is wound around the other (winding side) film winding roll 3.
[0076]
The film thickness of the nonmagnetic Co nitride underlayer 52 was set to 100 angstroms, and the film thickness of the CoO magnetic film 53 was formed under the following film formation conditions.
[0077]
Deposition conditions for non-magnetic Co nitride underlayer 52
Ar partial pressure (mTorr) 2
N₂Partial pressure (mTorr) 1
Deposition conditions for the CoO magnetic film 53
O₂Gas pressure (Torr) 1.8 × 10^-Five~ 8.3 × 10^-Five
Film thickness (Angstrom) 500
[0078]
  (Comparative Example 5)
  On the base film 6 in the state without the nonmagnetic Co nitride base film 52.Comparative Example 1The CoO magnetic film 53 was formed to a thickness of 500 Å under the same conditions as those described above.
[0079]
  thisComparative Example 4WhenComparative Example 5The results are shown in FIG. In FIG. 13, ● indicates the presence of a nonmagnetic Co nitride base film, ○ indicates the absence of a nonmagnetic nitride Co base film, the vertical axis indicates Hc of the CoO magnetic film, and the horizontal axis indicates the oxygen pressure. ing. As is clear from FIG. 13, oxygen (O₂) Pressure is 1.8 × 10^-Five~ 4.0 × 10^-FiveIn the range of Torr, when the nonmagnetic Co nitride base film 52 is provided, the Hc of the CoO magnetic film 53 is increased by 400 Oe at the maximum as compared with the case where it is not provided. The oxygen pressure is 4.0 × 10.^-Five~ 5.7 × 10^-FiveIt can be seen that high Hc is obtained in the Torr range.
[0080]
  (Comparative Example 6)
  Ar gas and N using Co target₂Introducing gas,Comparative Example 4R partial pressure, N₂Under the partial pressure conditions, the nonmagnetic Co nitride base film 52 was formed on the base film 6 by changing the film thickness in the range of 10 to 200 angstroms by sputtering. Then, Co is evaporated on the nonmagnetic Co nitride base film 52 by the oblique deposition method using the film forming apparatus 40 shown in FIG.₂Introducing gas, O₂Pressure is 4.1 × 10^-FiveA CoO magnetic film 53 having a thickness of 500 angstroms was formed under the condition of Torr.
[0081]
  (Comparative Example 7)
  Only the CoO magnetic film 53 having a film thickness of 500 Å is formed without the base film made of the nonmagnetic Co nitride base film 52.Comparative Example 6The film was formed on the base film 6 by the oblique vapor deposition method under the same conditions as described above.
[0082]
  Comparative Example 6WhenComparative Example 7The results are shown in FIG. In FIG. 14, ● indicates the presence of a nonmagnetic CoN underlayer, Δ indicates the absence of a nonmagnetic CoN underlayer, the vertical axis indicates Hc of the CoO magnetic film, and the horizontal axis indicates the nonmagnetic CoN underlayer. The thickness is shown. As shown in FIG. 14, it can be seen that the nonmagnetic Co nitride underlayer 52 is in the range of 50 to 200 angstroms, and Hc is increased and the effect is greater than when the nonmagnetic nonnitride Co underlayer 52 is not present.
[0083]
  Although not shown, a comparative example is obtained from high-resolution SEM observation of the surface of the CoO magnetic film 53.5,7In the CoO magnetic film 53 without the underlying film, voids are not seen at the grain boundaries.Comparative Example 4 and Comparative Example 6Clear voids are generated at the grain boundaries of the CoO magnetic film 53 where the nonmagnetic Co nitride base film 52 becomes. This is presumably because voids were generated at the grain boundaries of the CoO magnetic film 53 by the underlayer made of the nonmagnetic Co nitride underlayer 52, which promoted isolation of the particles and increased Hc.
[0084]
In the description of each embodiment, the sputtering method is used as the method for forming the nonmagnetic isotropic CoO underlayer 32 and the nonmagnetic nitrided Co underlayer 52, but this is only one method. Further, the method is not limited to the sputtering method as long as an isotropic film can be obtained as a result of forming the nonmagnetic CoO underlayer.
[0085]
【The invention's effect】
  As described in detail above, according to the invention of claim 1, the base film made of the nonmagnetic metal film isThe Co-based magnetic film is made up of a first region consisting of fine CoO crystal particles and O. The region is composed of only fine CoO crystal particles containing more O than Co and having no columnar crystals grown from the surface of the nonmagnetic substrate. Each of the plurality of columnar parts has a predetermined angle with respect to the surface of the base film, and each of the columnar parts has a predetermined angle with respect to the surface of the base film. Since the thickness of the base film is 5 to 300 angstroms and the thickness of the Co-based magnetic film is 100 to 1000 angstroms, a plurality of columnar portions are formed. Since it is isolated, the coercive force Hc can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a thin film magnetic recording medium according to Embodiment 1 which is the first invention.
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a state of a nonmagnetic underlayer film constituting the thin film magnetic recording medium according to Embodiment 1 and a magnetic film formed on the nonmagnetic underlayer film.
FIG. 3 is a configuration diagram of a thin film magnetic recording medium (thin film tape) film forming apparatus for manufacturing the thin film magnetic recording medium according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the thickness of the nonmagnetic underlayer and the coercive force in Embodiment 1.
5 is an explanatory diagram showing the relationship between the thickness of a magnetic film and the coercive force in Embodiment 1. FIG.
6 is an explanatory diagram showing the relationship between the thickness of the nonmagnetic underlayer and the coercive force when the conditions for forming the nonmagnetic underlayer in Embodiment 1 are changed. FIG.
7 is an explanatory diagram showing a relationship between oxygen partial pressure and saturation magnetization for obtaining a nonmagnetic underlayer in Embodiment 1. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the initial growth angle θ and Hc of the magnetic film in the first embodiment.
FIG. 9 is an enlarged view of a main part of FIGS.
10 is an enlarged view showing the state of the surface of the magnetic film constituting the thin film magnetic recording medium according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 11 is an enlarged view showing the state of the surface of another magnetic film constituting the thin film magnetic recording medium.
FIG.generalIt is the schematic diagram which showed the thin film magnetic recording medium typically.
FIG. 13generalIt is explanatory drawing which shows the relationship between oxygen partial pressure at the time of changing the conditions of the nonmagnetic base film which comprises a thin film magnetic recording medium, and a coercive force.
FIG. 14generalIt is explanatory drawing which shows the relationship between the thickness of a nonmagnetic base film which comprises a thin film magnetic recording medium, and a coercive force.
FIG. 15 is a configuration diagram of a thin film magnetic recording medium (thin film tape) film forming apparatus for manufacturing a thin film magnetic recording medium according to a conventional example.
FIG. 16 schematically shows the state of a nonmagnetic underlayer film constituting a part of a thin film magnetic recording medium formed by a conventional thin film magnetic recording medium deposition apparatus and a magnetic film formed on the nonmagnetic underlayer film. It is the schematic diagram shown in.

Claims

非磁性基板上に非磁性金属酸化膜よりなる非磁性等方下地膜と、斜方蒸着法により形成されたＣｏ系磁性膜とが順次積層された薄膜磁気記録媒体であって、
前記非磁性等方下地膜は、ＣｏよりもＯを多く含有し、かつ前記非磁性基板表面から成長した柱状結晶を有しない微小ＣｏＯ結晶粒子のみの領域からなり、
前記Ｃｏ系磁性膜は、前記微小ＣｏＯ結晶粒子からなる第１領域と、前記Ｏよりも前記Ｃｏが多いＣｏＯを含有し、前記ＣｏＯの前記非磁性等方下地膜に接する部分が前記非磁性等方下地膜の表面に対して所定の角度を有し、かつ前記非磁性等方下地膜の表面から上方に向かって形成された柱状結晶からなる第２領域と、が前記積層の方向と直交する方向に交互に形成されてなり、
前記非磁性等方下地膜の厚さは、５〜３００オングストロームであり、前記Ｃｏ系磁性膜の厚さは、１００〜１０００オングストロームであることを特徴とする薄膜磁気記録媒体。A thin-film magnetic recording medium in which a nonmagnetic isotropic underlayer made of a nonmagnetic metal oxide film and a Co-based magnetic film formed by oblique deposition are sequentially laminated on a nonmagnetic substrate,
The nonmagnetic isotropic underlayer film contains a region containing only fine CoO crystal grains containing more O than Co and having no columnar crystals grown from the surface of the nonmagnetic substrate.
The Co-based magnetic layer includes a first region made of the fine CoO crystal grains, contain CoO said Co is greater than the O, wherein said portion in contact with the nonmagnetic isotropic underlayer film of the CoO nonmagnetic like A second region made of columnar crystals having a predetermined angle with respect to the surface of the anisotropic underlayer and formed upward from the surface of the nonmagnetic isotropic underlayer is orthogonal to the direction of the stacking Formed alternately in the direction,
A thin-film magnetic recording medium characterized in that the nonmagnetic isotropic undercoat film has a thickness of 5 to 300 angstroms, and the Co-based magnetic film has a thickness of 100 to 1000 angstroms.