DE3885711T2

DE3885711T2 - Magnetooptischer Aufzeichnungsträger.

Info

Publication number: DE3885711T2
Application number: DE3885711T
Authority: DE
Inventors: Vaughn W C O Minnesota Halling; Richard F C O Minnesot Willson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-10-26
Also published as: JPH01166509A; JP2735251B2; EP0314424A3; EP0314424B1; DE3885711D1; EP0314424A2; US4950556A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf amorphe, magnetische Dünnfilmmateriale und insbesondere auf einen magnetisierbaren Film mit einer magnetischen Anisotropie senkrecht zu der Ebene des Films.

Hintergrund

Magnetooptische Aufzeichnungsträger sind auch unter verschiedenen anderen Bezeichnungen bekannt: thermomagnetische Träger, strahlenadressierbare Register und photomagnetische Speicher. Alle diese Begriffe bezeichnen einen Datenträger bzw. Speicherelement, der bzw. das auf Strahlungsenergie anspricht, wobei die Verwendung dieser Energiequellen als Laserstrahlen sowohl zur Aufzeichnung als auch zur Abfrage möglich ist. Diese Medien modifizieren die Eigenschaft eines einfallenden polarisierten Lichtstrahls so, daß die Modifikation von einer elektronischen Vorrichtung erkannt werden kann, wie etwa von einer Photodiode.
Diese Modifikation stellt normalerweise eine Offenbarung des Faraday-Effekts oder des Kerr-Effekts an polarisiertem Licht dar. Bei dem Faraday-Effekt handelt es sich um die Drehung der Polarisationsebene des polarisierten Lichts, welches durch bestimmte magnetisierte Medien tritt. Bei dem Kerr-Effekt handelt es sich um die Drehung der Polarisationsebene eines Lichtstrahls, wenn dieser als auf der Oberfläche bestimmter magnetisierter Medien reflektiert wird.
Magnetooptische Aufzeichnungsträger weisen gegenüber magnetischen Aufzeichnungsträgern verschiedene Vorteile auf:
1. Der Zwischenraum zwischen dem Medium und dem Schreibkopf ist größer, wodurch die Berührungswahrscheinlichkeit geringer ist;
2. Durch die Verwendung eines Impulslaserstrahls als Schreibeinrichtung ist eine Datenspeicherung mit sehr hoher Dichte möglich; und
3. Durch eine Schutzschicht auf der magnetooptischen Schicht wird das Medium weniger durch Staub beeinträchtigt als dies bei magnetischen Medien der Fall ist.
Bei der magnetooptischen Aufzeichnung werden Daten in ein Medium geschrieben, das eine bevorzugt ausgerichtete remanente Magnetisierung aufweist, und zwar dadurch, daß eine lokalisierte Fläche (Fleck oder Bit) auf dem Aufzeichnungsträger einer elektromagnetischen oder anderen Energiequelle mit ausreichender Intensität ausgesetzt wird, um den Aufzeichnungsträger über dessen Curie- oder Ausgleichspunkttemperatur zu erwärmen und wobei das Medium gleichzeitig mit einem Magnetfeld vormagnetisiert wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der Energiequelle um einen Laser, der einen monochromatischen Ausgangsstrahl erzeugt. Das zur Umkehr der Magnetisierung des Aufzeichnungsträgers notwendige Magnetfeld ändert sich mit der Temperatur, auf welche der Aufzeichnungsträger erwärmt wird. Allgemein gilt für ein gegebenes Material, je höher die Temperatur, desto geringer die notwendige Koerzivfeldstärke des Magnetfelds.
Der Schreib- bzw. Aufzeichnungsvorgang für die Curie-Punkt- und die Ausgleichspunkt-Aufzeichnung lautet wie folgt:
1. Anfänglich befindet sich das Medium in einem unregelmäßig magnetisierten Zustand. Eine Domäne bezieht sich hierin auf den kleinsten stabilen magnetisierbaren Bereich; obwohl es sich normalerweise bei einer Domäne um einen gleichmäßig magnetisierten Bereich einer beliebigen Größe handelt. Eine ausgewählte Fläche des Mediums kann dadurch magnetisiert werden, daß sie einem ununterbrochenen Energiestrahl ausgesetzt wird sowie einem kleinen Vormagnetisierungsfeld, senkrecht zu der Oberfläche des Mediums.
2. Ein kleines Vormagnetisierungsfeld, das senkrecht zu der Oberfläche bzw. der Ebene des Mediums ausgerichtet ist, das jedoch zu dem vorher angewendeten Magnetfeld entgegengesetzt ausgerichtet ist, wird über das ganze Dünnschichtmedium angelegt.
3. Wenn das Vormagnetisierungsfeld richtig ausgerichtet ist, so wird ein Lichtstrahl, wie etwa ein Laserstrahl, von einer Strahlungsenergiequelle zu einer ausgewählten Stelle oder Bit auf dem Medium geleitet, wo der Strahl eine lokalisierte Erwärmung des Mediums auf eine Temperatur auf oder oberhalb der Curie- und/oder Ausgleichstemperatur bewirkt. Wenn der Laserstrahl entfernt wird, so kühlt das Bit unter dem Vorhandensein des Vormagnetisierungsfelds ab und dessen Magnetisierung wechselt in diese Richtung. Das Medium hat eigentlich ein magnetisches Wechselfeld, das temperaturabhängig ist. Das auf das bestrahlte Bit angewendete Vormagnetisierungsfeld wechselt selektiv die Bitmagnetisierung, wobei sich das Bit unter dem Einfluß des Lasers vorübergehend nahe seiner Curie- und/oder Ausgleichstemperatur befindet. Der vorübergehende Temperaturanstieg reduziert die Koerzitivkraft des Bits.
Bei dem Schreibvorgang wird der Schreiblaserstrahl (z.B. etwa 8- 12 mW) durch eine Objektivlinse auf den gewünschten Durchmesser (z.B. 1,0 Mikrometer) auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers fokussiert.
Das Speicherelement oder das aufgezeichnete Bit wird nichtlöschend dadurch abgefragt oder gelesen, daß ein schwacher (z.B. 1-3 mW) Strahl polarisierten Lichts (z.B. eines Laserstrahls) über einen ausreichend kurzen Zeitraum, um das Medium nicht soweit zu erwärmen, das dieses seinen Magnetzustand ändert, durch die Bitspeicherstelle geleitet wird. Der Leselaserstrahl ist normalerweise durch ein Prisma zu einem kreisförmigen Querschnitt geformt und durch eine Linse auf einen kleinen Durchmesser (z.B. 1,0 Mikron) auf den Aufzeichnungsträger polarisiert und fokussiert. Wenn der Lesestrahl durch den aufgezeichneten Fleck getreten ist, so wird er zur Erkennung jeder Veränderung oder des Fehlens einer Veränderung der Polarisation durch ein optisches Analysegerät geschickt.
Eine Änderung der Ausrichtung der Polarisation des Lichts wird durch die magnetooptischen Eigenschaften des Stoffes in dem Bit oder dem Fleck bewirkt. Somit werden der Kerr-Effekt, der Faraday-Effekt oder eine Kombination beider Effekte dazu verwendet, die Veränderung in der Ebene der Lichtpolarisation zu bewirken. Die Ebene der Polarisation des übertragenen oder reflektierten Lichtstrahls wird um den charakteristischen Drehwinkel 0 gedreht. Bei einer aufwärtsgerichteten Bitmagnetisierung dreht sie sich um 0 Grad und bei einer abwärtsgerichteten Magnetisierung um -0 Grad. Die aufgezeichneten Daten, die normalerweise in digitaler Form gegeben sind und durch die Logikwerte 1 oder 0 abhängig von der Richtung der Bitmagnetisierung dargestellt werden, werden dadurch erkannt, daß die Veränderung der Intensität des durch die individuellen Bits tretenden Lichts oder des von diesen Bits reflektierten Lichts abgelesen wird, wobei die Intensität auf die gedrehte Lichtmenge und den Drehwinkel anspricht.
Bei DRAW-Medien werden fünfundvierzig Dezibel einer Bandbreite von 30 kHz allgemein als das kleinstzulässige Träger-Rausch- Verhältnis angesehen. Die Geschwindigkeit, mit der die Bits abgefragt werden können und die Zuverlässigkeit, mit der die Daten gelesen werden können, hängt von der Stärke der magnetooptischen Eigenschaften ab, wie etwa von dem Drehwinkel und von der Fähigkeit des Abfragesystems diese Eigenschaften zu erkennen.
Die Hauptparameter, welche ein magnetooptisches Material kennzeichnen, sind der Drehwinkel, die Koerzitivkraft, die Curie- Temperatur und die Ausgleichspunkttemperatur. Das Medium umfaßt allgemein ein Einschicht- oder Mehrschichtsystem, wobei es sich bei mindestens einer der Schichten um eine Dünnschichtmetallegierungszusammensetzung handelt. Zweistoffige und dreistoffige Zusammensetzungen sind für die amorphe Metallegierungsbildung besonders geeignet. Geeignete Beispiele wären Seltenerd-Übergangsmetall-Zusammensetzungen wie etwa: Gadolinium-Kobalt (Gd-Co), Gadolinium-Eisen (Gd-Fe), Terbium- Eisen (Tb-Fe), Dysprosium-Eisen (Dy-Fe), Gd-Tb-Fe, Tb-Dy-Fe, Tb- Fe-Co, Terbium-Eisen-Chrom (Tb-Fe-Cr), Gd-Fe-Bi (Wismuth), Gd-Fe- Sn (Zinn), Gd-Fe-Co, Gd-Co-Bi, Gd-Dy-Fe und Tb-Fe-Co-Cr.
Die japanische Patentanmeldung mit der Nummer 59/206864 offenbart einen optischen magnetischen Aufzeichnungsträger, der eine amorphe Legierung und einen Film umfaßt. Der Film weist eine leichte Magnetisierungsachse in vertikaler Richtung gegen die Filmoberfläche auf. Der magnetooptische Aufzeichnungsträger weist eine Zweistoff-Zusarnrnensetzung auf, die in dem Medium so beschrieben istt, daß sie eine Zusammensetzung von Tb0,25 (Fe0,85 Co0,15)0,71Cr0,04 mit einer Filmdicke von 1000 A aufweist. Der Film wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens mit einem Sputtergasdruck von 3-8 Pa abgelagert.
Die japanische Patentanmeldung mit der Nummer 59/88076 beschreibt eine Terbium-Eisen-Cobalt-M-Legierungszusammensetzung zur Verwendung in einer amorphen, magnetisierbaren Dünnfilmschicht (wobei M mindestens ein Metall darstellt, das aus der Gruppe von Zinn, Wismuth, Nickel, Chrorn und Kupfer ausgewählt wird). Die Legierungszusarninensetzung ist: (Tbx(Fe&sub1;-yCov)) 1-x)) 1-zMz (x geht von 0,1 bis 0,4. v geht von 0,01 bis 0,5. z geht von 0,002 bis 0,1). Die amorphe magnetooptische Schicht wird bis auf eine Dicke von 0,01-1 Mikron auf einem geeigneten Substrat, wie etwa Glas, durch Vakuumablagerung oder Sputtern gebildet.
Amorphe magnetooptische Dünnfilme mit einer Terbium-Eisen-Kobalt- Zusammensetzung können durch ein Triodensputterverfahren abgelagert werden. Die Bedingungen für ein solches Sputterverfahren sind ein Anfangsvakuum von 4,4 x 10&supmin;&sup7; mBar und ein von dem Sputtergas (Argon) stammender Untergrundbetriebsdruck von 1,2 x 10&supmin;³ mBar. Zur Minimierung der Verschmutzung waren hohe Anfangsvakuumzustände notwendige. Zur Erhöhung der mittleren freien Weglänge von dem Sputtertarget zu dem Ablagerungssubstrat war ein verhältnismäßig geringer Argonsputterdruck notwendig, so daß die Verschmutzungen minimiert wurden. Ein solches Ablagerungsverfahren wird in dem U.S. Patent 4.569.881 an Freese u.a. offenbart.
Um solche Ablagerungsunterdruckzustände zu erreichen, muß die Vakuumkammer mindestens vier Stunden lang aus gepumpt werden und normalerweise wird sie über Nacht ausgepumpt, was Auspumpzeiten von 16 Stunden oder mehr zur Folge hat. Diese Vakuum- Herstellungszeiten führen zu hohen Energiekosten und zu Herstellungsunzulänglichkeiten.

Offenbarung der Erfindung

Bereitgestellt wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein magnetooptischer Aufzeichnungsträger, der ein Substrat und einen magnetisierbaren Film auf dem Substrat umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Film eine magnetische Anisotropie senkrecht zu dem Film aufweist, wobei der Film eine Legierung aus Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom aufweist, gekennzeichnet durch einen Sauerstoffgehalt zwischen 2- 6 Atomprozent etwa in der Mitte durch die Dicke des Films.
Vorzugsweise liegt der Chromgehalt in dem Film in dem ungefähren Bereich von 3-6 Atomprozent.
Außerdem liegt der bevorzugte Terbiumgehalt bei 27-30 Atomprozent, der bevorzugte Kobaltgehalt bei 13-15 Atomprozent und der bevorzugte Eisengehalt bei 51-54 Atomprozent.
Bereitgestellt wird gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines magnetooptischen Aufzeichnungsträgers, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellung eines Ablagerungssubstrats und einer Vakuumkammer, wobei die Vakuumkammer eine Zerstäubungstarget aus Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom umfaßt; anfängliches Auspumpen der Vakuumkammer auf 5,0 x 10&supmin;&sup6; mBar oder mehr; und Ablagerung von Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom zur Bildung eines dünnen Films auf dem Substrat und zwar unter Verwendung eines Triodenzerstäubungsverfahrens unter einem Untergrunddruck, so daß der Film ein Oxid bildet, das einem Sauerstoffgehalt zwischen 2-6 Atomprozent in der Mitte durch die Dicke des Films entspricht.
Zur Vorbereitung des Ablagerungsschritts wird ein kurzes Vorsputtern von etwa 30-45 Sekunden verwendet. Vorzugsweise wird die Dünnfilmlegierung bei einem Ablagerungsdruck von 1,2 x 10&supmin;³ mBar oder darüber und bis mindestens einem Ablagerungsdruck von 1,0 x 10&supmin;² mBar abgelagert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Ablagerung einer magnetooptischen Schicht bei höheren Unterdruckzuständen in einem Triodensputterverfahren. Die erzeugte magnetooptische Schicht ist durch zufriedenstellende Leistungsmerkmale gekennzeichnet, wobei einige Eigenschaften verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine graphische Ansicht eines Tiefenzusammensetzungsprofils durch eine Auger- Elektronenspektroskopie der Legierungsschicht aus Beispiel 1.
Figur 2 zeigt eine graphische Ansicht des Träger-Rausch- Verhältnisses als eine Funktion der Aufzeichnungslaserleistung der Legierungsschicht aus Beispiel 1.
Figur 3 zeigt eine graphische Ansicht eines Tiefenzusammensetzungsprofils durch eine Auger- Elektronenspektroskopie der Legierungsschicht aus Beispiel 2.
Figur 4 zeigt eine graphische Ansicht des Träger-Rausch- Verhältnisses als eine Funktion der Aufzeichnungslaserleistung der Legierungsschicht aus Beispiel 2.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Magnetisierbare Metallegierungen zur Verwendung in einem magnetooptischen Aufzeichnungsträger werden durch ein Sputterverfahren als Dünnfilme abgelagert. Es wurde davon ausgegangen, daß die Ablagerung solcher Legierungen unter Verwendung eines Sputterverfahrens sehr niedrige Unterdruckzustände voraussetzt. Zum Beispiel wurde die Vakuumkammer bei der Verwendung eines Triodensputterverfahrens auf einen Anfangsuntergrunddruck von wenigstens 4, 0 x 10&supmin;&sup7; mBar ausgepumpt und dann auf einen Ablagerungsdruck (nach der Einführung des Sputtergases) von etwa 1,3 x 10&supmin;³ mBar. Um diesen Anfangsuntergrunddruck zu erzielen, mußte die Vakuumkammer kennzeichnenderweise mindestens vier Stunden lang ausgepumpt werden und sie wurde allgemein über Nacht ausgepumpt (16 oder mehr Stunden), so daß das Vakuumsystem den niedrigen Untergrunddruck erreichen würde,
Der Grund für einen solchen niedrigen Anfangsuntergrunddruck war es, sicherzustellen, daß die Vakuumkammer von Schmutzstoffen befreit wird. Der hauptsächliche Schmutzstoff bei solch niedrigen Druckzuständen ist Wasser. Die Dünnfilme weisen Legierungszusammensetzungen auf, die hochoxidierende Seltenerdmetalle umfassen, welche mit Wasser schnell in Reaktion treten.
Ein anderes Verfahren zur Vorbereitung der Vakuumkammer umfaßt ein Vorsputtern über einen längeren Zeitraum, wie etwa 60 Minuten. Der Sauerstoff in der Vakuumkammer wird durch die Legierung, die an den Wänden der Kammer abgelagert ist, ausgespült. Die Vakuumkammer umfaßt einen Verschluß, der sich zwischen dem Sputtertarget und dem Ablagerungssubstrat befindet. Während dem Vorsputtern befindet sich der Verschluß an der geschlossenen Position, wodurch eine Ablagerung der Legierung auf dem Substrat vermieden wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung höherer Druckzustände in einem Triodensputterverfahren zur Ablagerung einer Metallegierung zur Erzeugung eines Dünnfilms zur Verwendung als magnetooptischer Träger. Inbesondere ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Ablagerung eines Dünnfilms, der eine Terbium-Kobalt-Eisen-Chrom- Legierung aufweist, in einer Umgebung, so daß ein Oxid gebildet wird. Das Oxid wirkt sich nicht schädlich auf die Aufzeichnungseigenschaften des Films aus. Es wurde festgestellt, daß durch das vorliegende Verfahren gebildete Oxide die magnetooptischen Eigenschaften des Dünnfilms verstärken.
Die Dünnfilmzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Terbiumgehalt von 26-30 Atomprozent, einen Kobaltgehalt von 13-15 Atomprozent, einen Eisengehalt von 51-54 Atomprozent und einen Chromgehalt von 3-6 Atomprozent. Die Auger- Elektronenspektroskopie zeigt, daß die Dünnfilmzusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen Sauerstoffgehalt von 2-6 Atomprozent nahe der Mitte des Films aufweist. Es wird davon ausgegangen, daß die Feuchtigkeit in der Vakuumkammer aufgrund des höheren Untergrunddrucks die Ursache für den nahe der Mitte des Dünnfilms gefundenen Sauerstoff darstellt.
Es scheint, als sei die Auf zeichnungsgrenze des Films bei der Aufzeichnung weniger von der linearen Geschwindigkeit abhängig. Unter der Aufzeichnungsgrenze wird die Laserleistung verstanden, die dazu notwendig ist, eine Fläche ("Bit") in dem Film magnetisch zu orientieren. Eine konstante Rotationsgeschwindigkeit der Platte, erzeugt eine sich verändernde lineare Geschwindigkeit, wobei sich die lineare Geschwindigkeit mit dem Radius der Platte erhöht. Bei der Aufzeichnung und der Abfrage von Platten wird eine konstante Rotationsgeschwindigkeit bevorzugt und es wird ferner ein Film bevorzugt, der weniger von der linearen Geschwindigkeit zur Aufzeichnung abhängt.
Zusätzlich ermöglicht die vorliegende Erfindung in dem Sputterverfahren einen größeren Spielraum der Betriebsbedingungen. Es wird ein Mindestausmaß des Vorsputtern notwendig, da in dem Film ein höherer Sauerstoffgehalt zulässig ist, als dies vorher bekannt war. Normalerweise sind nur 30-45 Sekunden des Vorsputterns notwendig, was ausreichend ist, um eine Anfangsschicht von dem Targetmetall zu entfernen. Ferner steht bei der Ablagerung der Terbium-Kobalt-Eisen-Filmschicht ein größerer Bereich für den Betriebsuntergrunddruck zur Verfügung. Es wurde vorher davon ausgegangen, daß ein Vakuum von mindestens 1,3 x 10&supmin;³ mBar notwendig war. Bei der Verwendung des vorliegenden Verfahrens erzeugten Ablagerungen bei Betriebsuntergrunddruckzuständen von bis zu 1,0 x 10&supmin;² mBar Filme mit zulässigen Aufzeichnungseigenschaften.
Der magnetooptische Film der vorliegenden Erfindung wird auf einem Substrat abgelagert, wie etwa auf einer Platte, die aus Polymethylmethacrylat (PNMA), Polycarbonat oder Polyester, hergestellt worden ist. Andere Substrate, wie sie in dem U.S. Patent 4.569.881 aufgeführt sind, liegen auch im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung. Kennzeichnenderweise wird anfangs eine SiOx-Schicht, mit x = 1 oder 2, auf einem Substrat abgelagert. Als nächstes wird die magnetooptische Legierungsfilmschicht durch Triodensputtern als eine zweite Schicht abgelagert. Dann wird auf der zweiten Schicht des magnetooptischen Legierungsfilms eine dritte Schicht SiOx abgelagert. Dann wird auf der dritten Schicht eine Reflexionsschicht abgelagert. Zum Beispiel kann Chromoxid als die vierte Schicht abgelagert werden und Kupfer kann als die fünfte Schicht auf der vierten Chromoxidschicht abgelagert werden und eine sechste Schicht aus Chromoxid kann dann auf dem Kupfer abgelagert werden.
Die ersten drei Schichten werden in einer Vakuumkammer abgelagert, welche eine Triodensputtervorrichtung aufweist und eine widerstandserhitzte Baffle-Sublimationsquelle. Die Chromoxidschichten werden durch Magnetronsputtern abgelagert und die Kupferschicht wird durch Vakuumwiderstandsverdampfung abgelagert.
Die vorliegende Erfindung wird durch Betrachtung der in dieser Beschreibung folgenden Beispiele weiter verdeutlicht. Die Beispiele sind als rein beispielhaft zu betrachten.

Beispiel 1

Zwei Kunststoffplatten (mit Tonrillen von 1,6 Mikron auf einer Seite) wurden auf einer Rotationsvorrichtung in einem Vakuumsystem angebracht, so daß die gerillte Oberfläche der Kunststoffplatten beschichtet werden konnten. Auf der Rotationsvorrichtung wurden ferner zwei Glasträger angebracht.
Das Vakuumsystem war mit zwei Ablagerungsguellen ausgestattet; mit einer widerstandserhitzten Baffle-Sublimationsquelle, mit SiO als Ausgangsstoff und mit einer Triodensputtervorrichtung mit einem Target aus Eisen, Terbium, Kobalt und Chrom. Während dem Belastungsverfahren wurden die Ablagerungskammer und die Quellen den umgebenden Laborbedingungen ausgesetzt.
Jede Quelle war mit einem extern zu betätigenden Verschluß ausgestattet, der zwischen der Quelle und der Rotationsvorrichtung positioniert war, so daß Ablagerungsstoff bei geöffnetem Verschluß die rotierenden Proben beschichtete. Bei geschlossenem Verschluß wurde der Ablagerungsstoff abgefangen, wodurch die Oberfläche des Verschlusses beschichtet wurde.
Das Vakuumsystem wird während der Erzeugung der Ablagerungen fortlaufend ausgepumpt.
Das Vakuumsystem wurde statisch gemacht und das Auspumpen eingeleitet. Bei 43 Minuten der Auspumpzeit lag der Druck bei 5,2 x 10&supmin;&sup6; mBar. Für die Restgasanalyse (RGA) wurde ein vierpoliges Massenspektrometer verwendet. Massenzahl Art RGA-Strom (x10&supmin;¹&sup0; A)
Bei einer Auspumpzeit von 44 Minuten wurde die SiOx-Quelle 3 Minuten lang widerstandserhitzt, wobei der Verschluß geschlossen war, um adsorbiertes Gas auszulassen. Dies fährt zu einem augenblicklichen Druckanstieg, während welchem die desorbierten Gase durch die Vakuumpumpe entfernt werden.
Bei einer Auspumpzeit von 50 Minuten wurde die erste Schicht von SiOx bis zu einer Dicke von etwa 400 Angström auf die rotierenden Proben aufgetragen. Die Beschichtungsgeschwindigkeit betrug etwa 4 Angström je Sekunde.
Bei einer Auspumpzeit von 56 Minuten betrug der Systemdruck 5,3 x 10&supmin;&sup6; mBar. Die Restgasanalyse zeigt die sauerstoffhaltigen Arten (*) nahe dem gleichen Pegel wie er vor der Ablagerung des SiOx vorhanden war. Massenzahl Art RGA-Strom (x10&supmin;¹&sup0;A)
Bei einer Auspumpzeit von 57 Miunten wurde Argongas mit 30 sccm eingelassen, was dazu führte, daß sich der Systemdruck bei 1,2 x 10&supmin;³ mBar stabilisierte. Bei 58 Minuten wurde die Triode aktiviert und es wurde 30 Sekunden lang eine Vorablagerung durchgeführt, welche gegen den verschlossenen Verschluß ablagerte. Dann wurde der Verschluß geöffnet und der Co-Tb-Fe-Cr- Stoff wurde in 90 Sekunden mit einer Geschwindigkeit von 3-4 Angström je Sekunde auf eine Dicke von etwa 320 Angström auf die rotierenden Proben aufgetragen. Der Triodenverschluß wurde geschlossen, die Vorrichtung abgeschaltet und das Argon abgedreht.
Bei einer Auspumpzeit von 63 Minuten betrug der Systemdruck 3,0 x 10&supmin;&sup6; mBar. Die Restgasanalyse zeigt in den sauerstoffhaltigen (*) Arten eine wesentliche Abnahme. Massenzahl Art RGA-Strom
Bei einer Auspumpzeit von 65 Minuten betrug der Druck 3,3 x 10&supmin;&sup6; mBar und die dritte Schicht aus SiOx wurde mit einer Geschwindigkeit von 3,5 Angström je Sekunde auf eine Dicke von etwa 290 Angström abgelagert.
Die beiden Platten und ein Glasträger wurden auf einer Rotationsvorrichtung in einem anderen Vakuumsystem angebracht, das mit zwei verschlossenen Ablagerungsquellen ausgestattet war. Eine röhrenförmige Magnetronguelle mit einem Chromtarget wurde dazu verwendet CrOx durch reaktives Sputtern abzulagern. Eine widerstandserhitzte Quelle wurde zur Kupferverdampfung verwendet.
Das Vakuumsystem wurde bei der Erzeugung der Ablagerungen fortlaufend ausgepumpt.
Das System wurde auf 1,4 x 10&supmin;&sup6; Torr (1,8 x 10&supmin;&sup6; mBar) ausgepumpt und Sauerstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,3 sccm eingelassen, wodurch sich der Druck bei 2,5 x 10&supmin;&sup5; Torr (3,3 x 10&supmin;&sup5; mBar stabilisierte) . Argon wurde mit 56 sccm eingelassen, um den Systemdruck auf 3,3 x 10&supmin;³ Torr (4,3 x 10&supmin;³ mBar) zu bringen. Das Magnetron wurde eingeschaltet und der Verschluß drei Sekunden lang geöffnet, während denen ein vierter CrOx-Film mit einer Dicke von weniger als 50 Angström auf den rotierenden Proben abgelagert wurde.
Die Magnetronquelle wurde abgeschaltet. Das Argon- und das Sauerstoffgas wurden abgedreht und das Vakuum stabilisierte sich bei 1,4 x 10&supmin;&sup6; Torr (1,8 x 10&supmin;&sup6; mBar).
Die Kupferverdampfungsquelle wurde aktiviert und die Ablagerungsgeschwindigkeit von 40 Angström je Sekunde stabilisierte sich vor der Öffnung des Verschlusses und des Auftragens eines fünften Films aus Kupfer auf eine ungefähre Dicke von 1200 Angström.
Eine sechste Schicht aus CrOx wurde auf die gleiche Weise abgelagert wie die vierte Schicht.
Eine Analyse der abgelagerten Legierung durch induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) zeigte einen Metallgehalt von 28,1 Atomprozent Terbium, 14,0 Atomprozent Kobalt, 53,9 Atomprozent Eisen und 4,0 Atomprozent Chrom.
Eine Auger-Elektronenspektroskopie (AES) zeigte etwa 4 Atomprozent Sauerstoff (Figur 1) an, in etwa in der Mitte der Dicke der Legierungsschicht. Die AES-Analyse wurde unter Verwendung einer Scanning-Auger-Mikrosonde des Modells 595 von Perkin-Elmer durchgeführt, unter Verwendung einer Kombination einer Auger-Oberflächenanalyse und eines Argon-Ionen-Sputter- Ätzens. Die in der Figur 1 dargestellten Profile wurden dadurch erhalten, daß die Empfindlichkeitsfaktoren für die Metallelemente so angepaßt wurden, daß die Konzentrationen in den Filmen mit den durch die ICP-Analyse erhaltenen Werten übereinstimmten. Eine Auger-Sauerstoffempfindlichkeit relativ zu Eisen wurde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentrationen verwendet.
Da die Sauerstoffkonzentrationen in den magnetooptischen Filmen gering waren, wurden bei der Analyse spezielle Vorsorgen getroffen, um die Sauerstoff-Readsorption auf der gemessenen Oberfläche zu minimieren. Das Argonsputtergas wurde in einer Ionenkanone einem Getter ausgesetzt, während die Vakuumkammer selbst einen gerade-verdampften reaktiven Film (Titan) auf einer durch Flüssigstickstoff gekühlten Oberfläche aufwies, zum Hochgeschwindigkeitspumpen von Sauerstoff und Wasserdampf. Das Ionenstrahlraster wurde bei dem magnetooptischen Teil das Tiefenprofils auf ein Viertel seiner Größe verkleinert, so daß der Ionenstrahl die äußere SiOx-Schicht an den Kanten der durch das Sputtern erzeugten Mulde nicht einsäumt.
Die Kunststoffplatten wurden unter Verwendung eines optischen Plattenspeichers (ODR) im Normalbetrieb getestet. Der ODR war mit einer Laserdiode ausgestattet, die mit einer ungefähren Wellenlänge von 820 Nanometern strahlt. Der ODR fokussierte den Laserstrahl und leitete ihn durch die Dicke der Kunststoffplatte auf die Legierungsschicht auf einer Rille der rotierenden Platte. Ein sich hinter der Platte befindendes Elektromagnet legte über einer Fläche, die größer war als die durch den fokussierten Laserstrahl adressierte Fläche, ein Feld an. Die Platten wurden mit 3240 U/min gedreht.
Eine Löschung (Vorausrichtung der ungeordnet ausgerichteten magnetischen Domänen in der Co-Tb-Fe-Cr+0-Schicht) einer Rille wurde dadurch erreicht, daß gleichzeitig ein Magnetfeld von 800 Oe angelegt wurde und die Laserstrahlenergie von 12 mW während einer Drehung der Platte auf die Rille gerichtet wurde.
Eine Aufzeichnung erfolgte durch Anlegen eines umgekehrten Magnetfelds von 200 Oe und gleichzeitiges Takten des Laserstrahls bei 4 Megahertz zwischen einer Leistung von 0 mW und der selektierten Aufzeichnungsleistung, wobei der Laserstrahl während einer Drehung der Platte auf die gleiche Rille gerichtet wird.
Eine Abfragung der aufgezeichneten Rillenfläche erfolgte ohne Magnetfeld dadurch, daß die Laserstrahlenergie von 2 mW auf die Rille gerichtet wurde und wobei die Veränderungen der Polarisation in dem reflektiertem Strahl ermittelt wurden.
Unter Verwendung der gleichen Rille auf der Platte wurden die Lösch-, Aufzeichnungs- und Abfragezyklen wiederholt; bei veränderter Aufzeichnungsleistung. Die Figur 2 veranschaulicht das Träger-Rausch-Verhältnis (C/N), das bei der Abfrage als eine Funktion der Aufzeichnungslaserleistung für eine der Platten dieses Beispiels ermittelt worden ist.
Dieses Träger-Rausch-Verhältnis der Medien ist besonders zulässig, da das Träger-Rausch-Verhältnis für die Aufzeichnungsleistungen von 6 bis 12 mW größer ist als 50 dB.

Beispiel 2

Unter Verwendung der in dem Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung wurden zwei Kunststoffplatten und zwei Glasträger zur Beschichtung in der Vakuumkammer positioniert.
Die Vakuumkammer wurde vor der Ablagerung 17 Stunden und 10 Minuten lang ausgepumpt und es wurde ein anfänglicher Untergrunddruck von 4,0 x 10&supmin;&sup7; mBar erreicht. Die Restgasanalyse zeigte für die sauerstoffhaltigen Arten bei dem Beschichtungsverfahren niedrigere Werte als in Beispiel 1. Der Betriebsdruck der Ablagerung für die magnetooptische Legierung betrug 1,2 x 10&supmin;³ mBar.
Eine erste SiOx-Schicht mit einer Dicke von etwa 400 Angström wurde auf zwei Glasträgern und zwei Kunststoffplatten abgelagert. Eine zweite Schicht aus Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom wurde durch Triodensputtern abgelagert. Die ICP-Analyse zeigte an, daß die Metallzusammensetzung dieser Schicht 27,8 Atomprozent Terbium, 13,9 Atomprozent Kobalt, 54,3 Atomprozent Eisen und 4,0 Atomprozent Chrom betrug. Die Dicke der zweiten Schicht lag bei einer Messung durch Kristallendpunktüberwachung bei ungefähr 320 Angström. Auf der zweiten Schicht wurde eine dritte SiOx-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 290 Angström abgelagert.
Eine AES-Tiefenprofilanalyse zeigte, daß die Mitte der Legierungsschicht etwa 2,0 Atomprozent Sauerstoff (siehe Figur 3) enthielt.
Eine reflektierende Oberfläche mit Chromoxid/Kupfer/Chromoxid wurde den beiden Kunststoffsubstraten und einem Glasträger in der in dem Beispiel 1 beschriebenen Art und Weise zugefügt.
Die Kunststoffplatten wurden im Normalbetrieb unter der Verwendung eines ODR wie in Beispiel 1 getestet.
Die Figur 4 veranschaulicht das Träger-Rausch-Verhältnis, das bei der Abfrage als eine Funktion der Aufzeichnungslaserleistung für eine Platte dieses Beispiels ermittelt worden ist. Die schlechte Qualität des Mediums wird dadurch dargestellt, daß das Träger- Rausch-Verhältnis für Aufzeichnungsleistungen von 7 bis 12 mW unter 40 dB liegt.

Beispiel 3

Die magnetooptische Schichtzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wurde im Vergleich zu einer magnetooptischen Schichtzusammensetzung aus Terbium, Kobalt und Eisen bewertet.
Unter Verwendung der in dem Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung wurden zuerst drei Kunststoffsubstratplatten in der Vakuumkammer positioniert. Die Vakuumkammer wurde 16 Stunden und 45 Minuten lang ausgepumpt, bis ein Untergrunddruck von 1,6 x 10&supmin;&sup7; mBar erreicht wurde. Eine este Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 300 Angström wurde von der widerstandserhitzten Baffle- Quelle abgelagert. Eine zweite Schicht, die einen magnetooptischen Stoff enthielt, wurde bei einem Argonsputterbetriebsdruck von 1,7 x 10&supmin;³ mBar abgelagert. Die zweite Schicht wies kein Chrom auf und die Zusammensetzung betrug nach ICP-Analyse 23,0 Atomprozent Terbium, 5,3 Atomprozerit Kobalt und 71,7 Atomprozent Eisen. Die Schicht wies eine ungefähre Dicke von 175 Angström auf, laut Kristallendpunktüberwachung. Eine dritte Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 300 Angström wurde ebenso in der gleichen Weise wie die erste Schicht abgelagert. Dann wurde durch Magnetronsputtern eine reflektierende Oberfläche einer Aluminium/Chromlegierung zugefügt, die laut Kristallendpunktüberwachung eine ungefähre Dicke von 1000 Angström aufwies.
Als zweites wurde unter Verwendung der in dem Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung eine magnetooptische Schicht aus Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom bei höheren Untergrunddruckzuständen abgelagert. Die Vakuumkammer wurde 1 Stunde und 10 Minuten lang ausgepumpt, bis ein Anfangsuntergrunddruck von 3,3 x 10&supmin;&sup6; mBar erreicht war. Eine erste Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 400 Angström wurde durch die widerstandserhitzte Baffle-Quelle abgelagert. Eine zweite Schicht der magnetooptischen Legierung wurde durch Triodensputtern bei einem Argonbetriebssputterdruck von 1,2 x 10&supmin;³ mBar abgelagert. Die Triode wurde aktiviert und es wurde für 45 Sekunden eine Vorablagerung durch Auftragen gegen den Verschluß durchgeführt. Der Verschluß wurde geöffnet und die Legierung wurde 90 Sekunden lang abgelagert, was zu einer magnetooptischen Schicht mit einer Dicke von ungefähr 270 Angström führte, gemessen durch Kristallendpunktüberwachung. Eine dritte Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 290 Angström wurde auf die gleiche Weise wie die erste Schicht abgelagert.
Die Platte wurde aus dem Vakuumsystem entfernt und der dritten Schicht wurde eine reflektierende Oberfläche zugefügt. Zuerst wurde durch Magnetronsputtern eine Chromoxidschicht von weniger als 50 Angström abgelagert. Eine fünfte Schicht aus Kupfer mit einer ungefähren Dicke von 1200 Angström wurde von einer widerstandserhitzten Quelle verdampft und eine sechste Schicht aus Chromoxid mit einer Dicke von weniger als 50 Angström wurde der Kupferschicht zugefügt.
Nachstehend ist eine Tabelle ausgeführt, welche die Platte mit der magnetooptischen Schicht ohne Chrom (als A bezeichnet) mit der Platte mit der magnetooptischen Schicht mit Chrom (bezeichnet als B) vergleicht. Die Tabelle zeigt, daß die chromhaltige magnetooptische Schicht, die bei den höheren Untergrunddruckzuständen abgelagert worden ist, eine Aufzeichnungsgrenzleistung aufweist, die weniger von der linearen Geschwindigkeit der Platte abhängt als die Terbium-Kobalt-Eisen- Schicht. Wie dies bereits vorstehend erörtert worden ist, ist es wünschenswert, die optischen Platten mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit zu drehen und da die lineare Geschwindigkeit bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit mit dem Plattenradius zunimmt, ist eine geringere Abhängigkeit der Aufzeichnungsleistung von der linearen Geschwindigkeit ein gewünschtes Merkmal. TABELLE Platte Aufzeichnungs Grenzleistung (mW) Bitgr. (UM) Platten radius A - magnetooptische Schicht ohne Chrom B - magnetooptische Schicht mit Chrom

Beispiel 4

Die Vorrichtung aus Beispiel 1 wurde dazu verwendet eine magnetooptische Schicht auf 4 Glasträgern und 2 Kunststoffplatten abzulagern.
Das Vakuumsystem wurde 1 Stunde und 7 Minuten lang bis auf einen Druck von 3,5 x 10&supmin;&sup6; mBar ausgepumpt, bevor mit dem Beschichtungsverfahren begonnen wurde. Eine Restgasanalyse zeigte bei dem Beschichtungsverfahren für die sauerstoffhaltigen Arten ähnliche Werte wie in Beispiel 1.
Eine erste Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 400 Angström wurde von der widerstandserhitzten Baffle-Quelie abgelagert. Eine zweite magnetooptische Schicht wurde durch Triodensputtern mit einem Argonsputterdruck von 1 x 10&supmin;² mBar durch das Einlassen von Argon mit 66 sccm während dem Betrieb der Triode abgelagert. Eine ICP-Analyse der Metallzusammensetzung der magnetooptischen Schicht betrug 29,8 Atomprozent Terbium, 14,1 Atomprozent Kobalt, 51,6 Atomprozent Eisen und 4,5 Atomprozent Chrom.
Eine dritte Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 290 Angström wurde auf der zweiten Schicht abgelagert. Eine vierte Schicht von CrOx mit einer Dicke von weniger als 50 Angström wurde durch Magnetronsputtern abgelagert. Eine fünfte Schicht aus Kupfer, die von einer widerstandserhitzten Quelle bedampft worden ist, wurde auf der vierten Schicht mit einer ungefähren Dicke von 1200 Angström abgelagert. Eine sechste Schicht von CrOx mit einer Dicke von weniger als 50 Angström wurde auf der Kupferschicht abgelagert.
Unter Verwendung eines ODR wie in Beispiel 1, wurde eine Kunststoffplatte im Normalbetrieb getestet. Die Akzeptanz des Mediums wurde dadurch dargestellt, daß das Träger-Rausch- Verhältnis für Aufzeichnungsleistungen von 7 bis 12 mW höher war als 50 dB.
Die an den inneren und äußeren Positionen der Platte durchgeführten Messungen der Aufzeichnungsgrenzleistung zeigten bezüglich der Aufzeichnungsleistung nur eine geringe Veranderung, was anzeigt, daß nur eine geringe Erhöhung der Aufzeichnungsleistung notwendig ist, wenn die lineare Geschwindigkeit der Platte mit zunehmenden Radien steigt. TABELLE Plattenradius (MM) U/min Aufzeichnungsgrenzleistung (mW) Bitgröße (UM)
Zusätzlich wurde zur Ablagerung der magnetooptischen Schicht in Beispiel 1 ein höhere Argonbetriebssputterdruck verwendet, wobei beide Beispiele ein zufriedenstellendes Produkt erzeugen, wodurch angezeigt wird, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein größerer Spielraum bezüglich des Sputterverfahrens möglich ist.

Beispiel 5

Das folgende Beispiel umfaßte die Ablagerung einer magnetooptischen Schicht von Terbium, Kobalt und Eisen und ohne Chrom, wobei die Schicht bei höheren Anfangs- und Untergrunddruckzuständen abgelagert wurde. Zur Ablagerung einer magnetooptischen Schicht auf 4 Glasträgern und 2 Kunststoffplatten wurde die Vorrichtung aus dem Beispiel 1 verwendet. Die Zeit des Auspumpens der Vakuumkammer betrug 1 Stunde und 7 Minuten und es wurde vor dem Beginn des Beschichtungsverfahrens ein Druck von 3,5 x 10&supmin;&sup6; mBar erreicht. Die Restgasanalyse zeigte an, daß die Pegel der sauerstoffhaltigen Arten während dem Beschichtungsverfahren den Werten in dem Beispiel 1 entsprachen.
Eine erste Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 400 Angström wurde von einer widerstandserhitzten Baffle-Quelle auf 4 Glasträger und zwei Kunststoffplatten abgelagert. Eine zweite magnetooptische Schicht wurde durch Triodensputtern mit einem Argonsputterdruck von 1,0 x 10&supmin;² mBar bei dem Betrieb der Triode durch Einlaß von Argon mit 66 sccm abgelagert. Eine ICP-Analyse der Schicht offenbarte eine Metallzusammensetzung von 30,7 Atomprozent Terbium, 13,4 Atomprozent Kobalt und 55,9 Atomprozent Eisen sowie 0 Atomprozent Chrom. Die Schicht betrug bei einer Messung durch Kristallendpunktüberwachung eine ungefähre Dicke von 375 Angström. Eine dritte Schicht aus SiOx mit einer ungefähren Dicke von 290 Angström wurde auf der zweiten Schicht abgelagert.
Dann wurde der dritten Schicht eine reflektierende Oberfläche zugefügt. Eine vierte Schicht von Chromoxid mit einer Dicke von weniger als 50 Angström wurde durch Magnetronsputtern auf der dritten Schicht abgelagert. Als nächstes wurde eine Kupferschicht mit einer Dicke von etwa 1200 Angström von der widerstandserhitzten Quelle verdampft. Dann wurde eine sechste Schicht aus Chromoxid mit einer Dicke von weniger als 50 Angström auf der Kupferschicht abgelagert.
Eine ODR-Prüfung der Kunststoffplatte offenbarte, daß eine höhere Laserenergie als 8 mW zur Einleitung der Aufzeichnung an den inneren und an den äußeren Durchmessern notwendig war. Ein solch hoher Aufzeichnungspegel weist eine begrenzte Brauchbarkeit auf. Das Träger-Rausch-Verhältnis lag bei Aufzeichnungsleistungen von 8 bis 11 mW nicht über 50 dB, wodurch die Brauchbarkeit der Platte begrenzt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar in Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch wird der Fachmann erkennen, daß in der Form und in Einzelheiten Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei von dem Geist und dem Geltungsbereich der Erfindug abzuweichen.

Claims

1. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger, der ein Substrat und einen magnetisierbaren Film auf dem Substrat umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Film eine magnetische Anisotropie senkrecht zu dem Film aufweist, wobei der Film eine Legierung aus Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom aufweist, gekennzeichnet durch einen Sauerstoffgehalt zwischen 2- 6 Atomprozent etwa in der Mitte durch die Dicke des Films.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Chromgehalt in dem Film in dem ungefähren Bereich von 3-6 Atomprozent bewegt.

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Terbiumgehalt bei 27-30 Atomprozent liegt, der Kobaltgehalt bei 13-15 Atomprozent liegt und der Eisengehalt bei 51-54 Atomprozent liegt.

4. Verfahren zur Herstellung eines magnetooptischen Aufzeichnungsträgers, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Bereitstellung eines Ablagerungssubstrats und einer Vakuumkammer, wobei die Vakuumkammer eine Zerstäubungstarget aus Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom umfaßt;

Anfängliches Auspumpen der Vakuumkammer auf 5,0 x 10&supmin;&sup6; mBar oder mehr; und

Ablagerung von Terbium, Kobalt, Eisen und Chrom zur Bildung eines dünnen Films auf dem Substrat, und zwar unter Verwendung eines Triodenzerstäubungsverfahrens unter einem Untergrunddruck, so daß der Film ein Oxid bildet, das einem Sauerstoffgehalt zwischen 2-6 Atomprozent in der Mitte durch die Dicke des Films entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Film unter einem Untergrunddruck von 1,2 x 10&supmin;³ mBar oder mehr abgelagert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromzusammensetzung des dünnen Films zwischen 3-6 Atomprozent liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Terbiumgehalt bei 27-30 Atomprozent liegt, der Kobaltgehalt bei 13-15 Atomprozent liegt und der Eisengehalt bei 51-54 Atomprozent liegt.