JP2004273010A - Method for manufacturing magneto-optical recording medium and sputtering system - Google Patents

Method for manufacturing magneto-optical recording medium and sputtering system Download PDF

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Teruyuki Ota
輝之 太田
Kazutomo Miyata
一智 宮田
Makoto Watanabe
渡辺  誠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a magneto-optical recording medium capable of manufacturing the magneto-optical recording medium of high recording density using magnetic super high resolution technology with high mass productivity, and further provide a sputtering system. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the magneto-optical recording medium having a first process of disposing a plurality of targets 7a and 7b composed of materials different from each other and a sheet of substrate 4 opposite to each other and a second process of forming a magneto-optical recording layer composed of a magnetic material on the substrate by rotating the substrate without moving the substrate and performing sputtering while independently applying voltages to the plurality of targets and the sputtering system 1 used for the same are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体の製造方法およびスパッタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、基板上に信号記録層や誘電体層などが積層された積層膜が形成されてなり、信号記録層に光が照射されることにより情報信号の読み出しや書き込みが行われる光学記録媒体が普及している。
【0003】
これらの光学記録媒体のなかで、光磁気ディスクは信号記録層として希土類遷移金属非晶質合金等からなる光磁気記録膜を用い、この信号記録層にレーザー光を照射しながら外部磁界を印加することにより情報の記録が行われる。また、記録された情報の再生は、レーザー光を信号記録層に照射し、その反射光の偏向面の回転を検出することにより行われる。これらの光学記録媒体において、できるだけ多くの情報を記録可能とすべく記録密度の高密度化が盛んに行われている。
【0004】
これまでの光学記録媒体の高密度化は、媒体に集光される光スポット径を小さくすることにより行われてきた。光スポット径は、使用される光源の波長(λ)と対物レンズの開口数(NA: Numerical Aperture)によって制限されており、ほぼλ/(2NA)に比例する。したがって、高密度化を達成するためには、レーザー光の短波長化、および対物レンズの高NA化が必要とされる。
【0005】
波長に関しては、第1世代光ディスクにおける830nmから、現在のDVDでは650nmまで短波長化されており、また、NAに関しても、第1世代光ディスクでおよそ0.45、DVDでは0.60と高NA化が進んでいる。さらに最近では波長400nmの青色レーザーを光源として用い、NAを0.85とした光ディスクシステムの実用化に向けての開発が盛んに行われている。
【0006】
また、一方で、光磁気記録膜間の相互作用を利用して実効的な光スポット径を小さくする技術(磁気的超解像)も提案されている。磁気的超解像は、多層化した光磁気記録膜間の交換結合または静磁結合の温度依存性を利用して光スポット内の高温部分もしくは低温部分あるいはその両方を磁気的にマスクすることにより、実効的な光スポット径を小さくして再生を行う技術であり、現在製品化にまで至っている。
【0007】
さらには、実効的な光スポット径が小さくなったことにより信号量が減少するという問題点を解決する方法として、特許文献1に開示された光磁気再生方法および再生装置がある。この光磁気再生方法は、光磁気記録媒体の第一光磁気記録層(磁壁移動層)に第三光磁気記録層(記録層)から第二光磁気記録層(中間層)を介して転写された磁区を、再生時に照射されるレーザー光の温度勾配を利用してレーザースポット内で磁壁移動させることにより、磁区を拡大させて再生するものである。これにより、再生分解能の飛躍的な向上が達成できる。
【0008】
近年の光磁気記録媒体の高密度化に伴い、記録層に保持される記録マークの大きさも小さくなりつつある。記録マークの異方性エネルギーは記録マークの体積に比例するため、記録マークの微小化はそのまま異方性エネルギーの減少に繋がる。これにより、微小記録マークが保持できない、繰り返し記録特性が悪化するなどの問題が生じてきている。
【0009】
この異方性エネルギーの減少を防ぐために、光磁気記録膜を希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜によって構成し、光磁気記録膜の単位体積当たりの異方性エネルギー自体を増加させることにより、記録マークの体積の減少分を補うという手段が用いられている(特許文献2参照)。特許文献2には、希土類と鉄族金属の周期性のある積層多層膜において、積層する膜厚の周期が1〜2nmのとき、垂直磁気異方性が最大となる例が示されている。
【0010】
このような光磁気記録膜は、図11に示すような自公転式スパッタ装置40を用いて形成される。自公転式スパッタ装置40の基板キャリア41には複数の基板ホルダー(不図示)が設置され、基板ホルダーにディスク基板42が保持される。複数の基板ホルダーは基板キャリア41の中心軸(公転軸43)を中心として、略円形に配置される。
【0011】
基板キャリア41は公転軸43を中心に回転し、これにより、ディスク基板42が例えば矢印Aで示す方向に公転する。各基板ホルダーにはディスク基板42を回転させる機構が設けられている。ディスク基板42は自転軸44を中心として例えば矢印Bで示す方向に自転しながら、公転軸43のまわりを公転する。基板キャリア41と対向するように、複数の円形のターゲット45a〜45dが設置される。通常、ターゲット45a〜45dは基板キャリア41の公転軸43を中心として円形に配置される。図11は4個のターゲットが設けられている例を示すが、ターゲットの個数は限定されない。
【0012】
積層多層膜を形成する場合、ターゲット45a〜45dとして互いに組成が異なるものを用いる。例えばターゲット45aにTb(テルビウム)ターゲット、ターゲット45bにFeCo1−x(鉄−コバルト)ターゲット、ターゲット45cにFeCo1−yターゲット、ターゲット45dにFeCo1−zターゲットを用いる。x、y、zは互いに異なり、1より小さい。
【0013】
これらのターゲット45a〜45dに独立に電圧を印加し、電圧を印加するターゲットを順次変更することにより、全体としてはTbFeCo膜であって、微視的には組成の異なる極薄層が積層された、異方性エネルギーの高い積層多層膜を形成できる。なお、ターゲットの種類や、形成される光磁気記録膜の組成は上記の例に限定されない。
【0014】
一方、光磁気記録媒体を構成する層をスパッタリングにより形成する際に、互いに組成が異なる複数のターゲットを用いる必要がない場合は、図12に示すような静止対向型枚葉式スパッタ装置50が用いられることが多い。静止対向型枚葉式スパッタ装置50では、1つの真空槽51内に1つのディスク基板52と1つの円形のターゲット53が対向するように配置される。ディスク基板52は基板ホルダー54に保持され、基板自転機構55により軸56を中心として例えば矢印Aで示す方向に回転するが、軸56の位置は変化しない。ディスク基板52と円形のターゲット53の位置が一定のまま、成膜が行われる。
【0015】
積層多層膜を形成する場合は、積層多層膜を構成する膜の数に応じた複数の真空槽を連続して設置する。各真空槽は図12と同様の構成とし、これらの真空槽内に互いに異なるターゲットを1個ずつ配置する。複数の真空槽の間でディスク基板を順次移動させ、成膜を行う。通常、隣接する真空槽の間にはゲートバルブが設けられるが、ゲートバルブを設けない装置構成により、ディスク基板の搬送時間を短縮させることもできる(特許文献3参照)。
【0016】
【特許文献1】
特開平6−290496号公報
【特許文献2】
特開2002−197741号公報
【特許文献3】
特開平5−156442号公報参照
【特許文献4】
特開平8−264526号公報
【特許文献5】
特開2000−353343号公報
【特許文献6】
特開2001−143220号公報
【特許文献7】
特開平10−18031号公報
【特許文献8】
特開平11−335835号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
光磁気記録膜の成膜において、図12に示すような静止対向型枚葉式スパッタ装置を用いる場合に比較すると、図11に示すような自公転式スパッタ装置を用いる場合は、一連の成膜の所要時間(タクトタイム)が長くなる。これは、自公転式スパッタ装置は基板を自転および公転させる機構が複雑であり、このような機構を収納するための真空槽を大きくしなければならないことに起因する。真空槽が大きい場合、真空槽内を真空に引く時間が長くなり、基板キャリアを搬送する時間も長くなる。
【0018】
従来、特許文献3記載のスパッタ装置以外にも、光磁気記録媒体などの製造に用いられる様々なスパッタ装置や方法が提案されている。例えば特許文献4には、複数のターゲットを円周上に配置し、基板をその円周に沿って公転させながら、スパッタリングにより基板に強誘電体膜を形成する方法が開示されているが、この方法では基板の自転は必須ではない。特許文献4には、基板がターゲット上を通過する時間や、ターゲットに印加する電界を調整し、成膜される強誘電体膜の厚さを制御することが記載されているが、この方法によれば、基板の搬送によりタクトタイムが長くなる。
【0019】
また、特許文献5には、ターゲットに印加する直流電圧にパルス電圧を重畳しながらスパッタリングを行う光磁気記録媒体の製造方法が開示されている。この方法は膜質の改善を目的としたものであり、1枚の基板と1つのターゲットを対向させてスパッタリングが行われ、複数のターゲットは用いられない。
【0020】
特許文献6には、磁気ヘッドを構成する絶縁層を、スパッタリングにより基体上に均一に形成する方法が開示されている。この方法によれば、ターゲットと対向させた基体を公転させながらスパッタリングを行う途中で、基体を面内で180°反転させたり、平行移動したりする。この方法は、下地の基体に凸部がある場合に適し、光磁気記録媒体のように膜厚の面内均一性を高くする必要がある場合には適さない。
【0021】
特許文献7には、ターゲットと基板との間に遮蔽板を設け、膜厚の均一性を高めたスパッタ装置が開示されている。また、特許文献8には、複数の基板を複数のターゲットと対向させる自公転式スパッタ装置が開示されている。しかしながら、これらの装置は自公転式であるため、成膜のタクトタイムを短縮できない。
【0022】
以上のように、磁気的超解像の技術を利用して再生が行われる光磁気記録膜は、異方性エネルギーを高くするため、希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜とすることが好ましい。しかしながら、従来、このような積層多層膜は自公転式スパッタ装置により形成されていたため、成膜のタクトタイムが長いという問題があった。
【0023】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、磁区拡大や磁壁移動等の磁気的超解像技術を用いる高記録密度の光磁気記録媒体を量産性よく製造できる光磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、異方性エネルギーの高い光磁気記録膜を短時間で形成できるスパッタ装置を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光磁気記録媒体の製造方法は、互いに異なる材料からなる複数のターゲットと1枚の基板が対向するように、複数の前記ターゲットを固定し、かつ前記基板の中心位置を固定する第1の工程と、複数の前記ターゲットに独立に電圧を印加しながら、前記基板を自転させてスパッタリングを行い、前記基板上に磁性材料からなる光磁気記録層を形成する第2の工程とを有することを特徴とする。
【0025】
前記第2の工程において、複数の前記ターゲットへの電圧の印加は、同時に連続的に行っても、交互に行っても、いずれでもよい。好適には、複数の前記ターゲットは、希土類元素と遷移金属の少なくとも一方を含有する。好適には、前記第2の工程は、磁気的超解像や磁区拡大技術、磁壁移動技術を用いる高記録密度の光磁気記録媒体の光磁気記録層を形成する工程である。
【0026】
これにより、高密度記録の光磁気記録媒体の光磁気記録層の成膜のタクトタイムを大幅に短縮することが可能となる。本発明の光磁気記録媒体の製造方法によれば、光磁気記録層の形成において、基板を公転させずにターゲットと静止対向させ、自転させる。基板を回転させる機構が小さいため、基板およびターゲットが収納される真空槽も大きくならず、真空槽を短時間で真空にできる。また、基板を公転させる時間が不要である。したがって、基板を自公転させてスパッタリングを行う場合に比較して、光磁気記録媒体の生産性が向上する。
【0027】
上記の目的を達成するため、本発明のスパッタ装置は、真空槽と、前記真空槽内に複数のターゲットを固定するターゲット固定手段と、前記ターゲット固定手段に固定された複数の前記ターゲットと対向するように、前記真空槽内に1枚の基板を保持し、前記基板の中心位置を固定して前記基板を自転させる基板保持手段と、複数の前記ターゲットに独立に電圧を印加する電圧印加手段とを有することを特徴とする。
【0028】
これにより、異方性エネルギーの高い光磁気記録膜を短時間で形成することが可能となる。したがって、例えば希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜を含む高密度記録の光磁気記録媒体を高い生産性で製造することが可能となる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。本発明に係る光磁気記録媒体の製造方法によれば、積層多層膜によって構成される光磁気記録膜を、図1に示すような静止対向型枚葉式スパッタ装置1を用いて形成する。本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1は、真空槽2内にディスク基板ホルダー3を有する。
【0030】
光磁気記録膜が形成されるディスク基板4は、基板ホルダー3に保持される。ディスク基板4としては、例えばアモルファスポリオレフィンやポリカーボネート等の樹脂を射出成形等によりディスク状に成形したものが用いられる。基板ホルダー3は基板自転機構5により、軸6を中心として例えば矢印Aで示す方向に回転する。これにより、ディスク基板4が軸6を中心として自転する。
【0031】
真空槽2内にはディスク基板4と対向するように、複数の小径のターゲット7a、7bが配置されている。ターゲット7a、7bは軸6の周囲に配置され、ターゲット7a、7bの材料は互いに異なる。図1は2つのターゲットが配置されている例を示すが、ターゲットの数は限定されない。互いに材料や組成(元素の存在比)が異なる3つ以上のターゲットを、軸6を中心として円形に並ぶように配置してもよい。
【0032】
2つのターゲット7a、7bにはそれぞれ電圧印加機構が取り付けられており、ターゲット7a、7bに独立に電圧を印加することが可能となっている。本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置は、DC(直流)マグネトロンスパッタ装置とする。本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置によれば、ターゲットはディスク基板に対し、傾斜するように配置することが望ましい。
【0033】
1つのディスク基板と1つのターゲットが対向する静止対向型枚葉式スパッタ装置(図12参照)の場合は、ディスク基板より十分に大きいターゲットをディスク基板と平行に配置することにより、光磁気記録膜の厚さをディスク基板上の全面で均等にしている。
【0034】
一方、図1の静止対向型枚葉式スパッタ装置1の場合、複数のターゲット7a、7bが配置されるため、ディスク基板4と1つのターゲットが対向する部分の面積が小さい。図2は、図1のディスク基板4とターゲット7a、7bを軸6と平行な方向で見たときの平面図である。実線はディスク基板4を示し、点線はターゲット7a、7bの投影を示す。ディスク基板4と1つのターゲットとの重なり部分は軸6より外側となる。
【0035】
この場合、ディスク基板4と平行にターゲット7a、7bを配置すると、成膜される光磁気記録膜のディスク半径方向での厚さのばらつきが大きくなりやすい。そこで、成膜される光磁気記録膜の厚さがディスク基板上の全面で均等となるような角度で、ターゲットを傾斜させる。
【0036】
図3は、図1のディスク基板4とターゲット7a、7bを拡大した図である。図3のAはターゲット7aからスパッタされた元素が多く存在する部分を示し、Bはターゲット7bからスパッタされた元素が多く存在する部分を示す。図3に示すように、1つのターゲットからスパッタされてディスク基板4に到達する元素は、ディスク基板4上の一部で高密度となる。
【0037】
ターゲットの直径を大きくしても、他のターゲットの配置による幾何学的な制約があるため、ディスク基板と対向する部分の面積の変化は小さく、ディスク基板と対向しない部分の面積が増大する。したがって、本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1によれば、光磁気記録膜の厚さを均一化したり、ディスク基板に到達する元素を増加させたりする目的で大径のターゲットを用いる必要がない。小径のターゲットを用いても、大径のターゲットを用いた場合と同様に均一な厚さの光磁気記録膜を形成できる。また、ターゲットの直径を小さくできることから、ターゲットの利用効率が高くなり、ターゲットのコストを低減できる。
【0038】
具体例を説明すると、図12に示す静止対向型枚葉式スパッタ装置50では、直径64mmのディスク基板に対して、例えば直径127mmのターゲットが用いられ、ターゲットの直径がディスク基板の直径の2倍以上である。一方、図1に示す本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1では、直径64mmのディスク基板4に対して、例えば直径約100mm以下のターゲットを選択できる。
【0039】
ターゲットの数を増やした場合、ターゲットが重ならないようにターゲットの直径をさらに小さくする。直径64mmのディスク基板に対して、3つのターゲットを用いる場合、例えば直径約80mmのターゲットを選択できる。以上のように、本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1で用いられるターゲットの直径は、1つのターゲットを1つのディスク基板に対向させる静止対向型枚葉式スパッタ装置において、均一な厚さの光磁気記録膜を形成するのに必要とされるターゲットの直径よりも明らかに小さい。なお、ターゲットの直径は上記の例に限定されず、ターゲットの数や、ターゲットを傾斜させる角度等を含めたターゲットの幾何学的配置等に応じて、適宜変更できる。
【0040】
次に、上記の本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1を用いて、異方性エネルギーの高い光磁気記録膜を形成する方法について説明する。希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜を形成するには、一方のターゲット7aとして例えばTb、Gd(ガドリニウム)、Dy(ジスプロシウム)からなる希土類元素ターゲットを用い、他方のターゲット7bとして例えばFeCoからなる遷移金属ターゲットを用いる。
【0041】
あるいは、ターゲット7a、7bとして同じ希土類元素および遷移金属を含み、希土類元素と遷移金属の比率が互いに異なるような2種類のターゲットを用いてもよい。例えば、ターゲット7aに希土類元素の比率がターゲット7bよりも高いTb35(FeCo)65を用い、ターゲット7bに遷移金属の比率がターゲット7aよりも高いTb(FeCo)95を用いても、希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜を形成できる。
【0042】
図1に示すように、ディスク基板4を真空槽2内に搬送し、基板ホルダー3に固定した後、図示しない真空引き機構により真空槽2内を高真空度に排気する。真空引き機構としては、例えばクライオポンプ、ターボ分子ポンプ等が用いられる。その後、Ar(アルゴン)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)等の希ガスを真空槽2内に導入し、基板自転機構5を用いてディスク基板4を自転させながら、電圧印加機構によりターゲット7a、7bに電圧を印加して、ターゲットを放電させる。
【0043】
ターゲット7a、7bへの電圧の印加は、両方に連続的に行っても、交互に行っても、いずれでもよい。ターゲット7a、7bの両方に連続的に電圧を印加した場合、図3に示すターゲット7aからスパッタされた元素が多く存在する部分Aでは、ターゲット7aの材料が堆積し、ターゲット7bからスパッタされた元素が多く存在する部分Bでは、ターゲット7bの材料が堆積する。
【0044】
一方のターゲット材料が堆積した部分には、ディスク基板4の自転に伴って他方のターゲット材料が堆積する。所定の厚さの光磁気記録膜が形成されるまで、ディスク基板4を自転させることにより、希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜が形成される。希土類元素と遷移金属の積層される周期は例えば1〜2nm程度にすることができる。このような周期で希土類元素と遷移金属を交互に積層させることにより、積層多層膜の異方性エネルギーを大きくできることが知られている(特許文献2参照)。
【0045】
ターゲット7a、7bに交互に電圧を印加した場合、電圧が印加されたターゲットのみから元素がスパッタされる。したがって、例えばターゲット7aに電圧が印加されている間は、図3に示す部分Aでターゲット7aの材料が堆積し、部分Bでは成膜が行われない。この場合、ターゲット7aの1回当りの放電時間T7aと、ターゲット7bの1回当りの放電時間T7bを、ディスク基板4の自転周期Tsubの整数倍とすることが望ましい。これにより、ターゲット7aの材料から形成される層と、ターゲット7bの材料から形成される層の厚さがそれぞれ一定となる。したがって、希土類元素の層と遷移金属の層の厚さをより厳密に制御できる。
【0046】
図4は、ターゲット7aとターゲット7bの放電時間チャートの一例である。図4に示すように、ターゲット7aとターゲット7bに交互に電圧が印加される。放電時間T7aと放電時間T7bは異なってもよい。また、放電時間T7aと放電時間T7bが一部重なり、2つのターゲットに同時に放電が行われる時間があってもよい。
【0047】
図1に示す本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1によれば、希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜を形成するための成膜時間を、図11に示すような自公転式スパッタ装置を用いる場合の例えば1/10〜1/20程度に大幅に短縮できる。例えば、TbFeCo膜を厚さ50nmで形成する場合、本実施形態の装置によれば5秒程度で成膜できるのに対し、自公転式の装置の場合、50〜100秒程度必要となる。
【0048】
自公転式の装置で1つの基板キャリア41(図11参照)に10〜20枚のディスク基板を装着すれば、計算上はディスク基板1枚当たりの成膜時間が、本実施形態のスパッタ装置1の場合と等しくなる。しかしながら、基板キャリア41に装着するディスク基板の枚数を多くすると、真空槽が大きくなり、真空槽を真空引きする時間が長くなったり、ターゲットを大型化する必要があったりする。したがって、自公転式の装置に装着するディスク基板の枚数を増やすことは現実的ではない。
【0049】
また、基板搬送時間や真空排気時間は、静止対向型枚葉式スパッタ装置の方が自公転式の装置に比較して著しく短い。例えば、ディスク基板を装置内に搬入、または装置から搬出するための所要時間は、本実施形態のスパッタ装置の場合、1秒程度でよいのに対し、自公転式の装置の場合は、例えば30秒程度必要である。以上のように、本実施形態のスパッタ装置によれば、スパッタリングにより光磁気記録層を堆積させる時間と、その前後の基板搬送、真空排気の時間のいずれも、大幅に短縮できる。
【0050】
図1に示す本実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1は、光磁気記録媒体を構成する層を形成するための他の真空槽と連続して配置することができる。図5は複数の真空槽2の上面図の例である。図5に示すように、複数の真空槽2を円周上に配置し、1箇所の真空槽をディスク基板搬入・搬出部8とする。
【0051】
ディスク基板4はディスク基板搬入・搬出部8で基板ホルダー3に取り付けられる。基板ホルダー3は、伸縮部9に連結され、ディスク基板4が1つの真空槽2から隣接する真空槽2に移動する間、伸縮部9が縮む。各真空槽2内と伸縮部9が収納されている部分(複数の真空槽2により囲まれた部分)は、共通の真空引き機構により一様に排気することができる。
【0052】
各真空槽2にはターゲット7が固定され、ターゲット7には電圧印加機構10によって電圧が印加される。各真空槽2で光磁気記録媒体を構成する層の1層がスパッタリングにより形成される。複数の真空槽2のうちの少なくとも1つの真空槽2Aに、複数のターゲット7a、7bを固定し、図1に示す構成とする。
【0053】
複数の伸縮部9は、複数の真空槽2の中央に設けられた回転機構により、例えば矢印Rで示す方向に回転する。ディスク基板4がディスク基板搬入・搬出部8から搬入され、各真空槽2を一巡してディスク基板搬入・搬出部8から搬出されるまでに、スパッタリングにより積層膜が形成される。上記の構成のスパッタ装置によれば、光磁気記録媒体を構成する積層膜を、大気中に暴露せずに製造できる。
【0054】
なお、図5に示す構成は、図1に示すスパッタ装置1を他の真空槽と連続して配置した場合の一例を示し、真空槽の配置は図5の例に限定されない。例えば、複数の真空槽を一列に配置してディスク基板搬入部とディスク基板搬出部を別個に設け、複数の真空槽の間でディスク基板を一方向に移動させて積層膜を形成することもできる。
【0055】
【実施例】
(実施例1)
本発明の効果を確認するため、本発明の光磁気記録媒体の製造方法を用いて作製した光磁気記録膜の単位体積当りの異方性エネルギーの測定を行った。図6は実施例1のサンプルを示す断面図である。図6に示すように、Si(シリコン)基板11上に第1誘電体層12、光磁気記録層13および第2誘電体層14をこの順で積層し、このサンプルについて異方性エネルギーの測定を行った。
【0056】
第1誘電体層12および第2誘電体層14は、1つのターゲットをSi基板11に対向させる静止対向型枚葉式スパッタ装置(図12参照)を用いて形成した。光磁気記録層13は、サンプル1−1、1−2については図1に示すような本発明の実施形態の静止対向型枚葉式スパッタ装置1を用いて形成し、比較サンプル1−3については、図12に示すような1つのターゲットを基板と対向させる静止対向型枚葉式スパッタ装置50を用いて形成した。
【0057】
(サンプル1−1)
サンプル1−1では、2つのターゲットに連続的に電圧を印加しながら光磁気記録層の形成を行った。以下、サンプル1−1を作製した方法を説明する。まず、静止対向型枚葉式スパッタ装置の真空槽内にSi基板とSiターゲットを対向するように設置し、真空槽内を5×10−5Pa程度まで真空引きした。この真空槽内に0.2〜0.8Pa程度のガス圧でArガスに加えてNガスを導入し、Siターゲットによる反応性スパッタリングを行い、第1誘電体層12として30nm厚のSiN膜を形成した。この時、Siターゲットに投入したパワーは2kW、成膜時間は5.3秒であった。
【0058】
次に、第1誘電体層12を形成した真空槽に連続して設置されている、あらかじめ5×10−5Pa以下に排気されたTbターゲットとFeCoターゲットが配置された真空槽内に、第1誘電体層12が形成されたSi基板を収容した。この真空槽内に0.1〜0.8Pa程度のガス圧でArガスを導入し、基板を自転させながらTbターゲットとFeCoターゲットによる同時スパッタリングを行い、光磁気記録層13として50nm厚のTbFeCo膜を形成した。この時、Tbターゲットに投入したパワーは300W、FeCoターゲットに投入したパワーは1.5W、成膜時間は8秒であった。
【0059】
基板を自転させることにより、TbFeCo膜の内部には、Tbの存在比が高い極薄層とFeCoの存在比が高い極薄層が交互に積層される。このような微視的な構造は透過型電子顕微鏡(TEM)やオージェ分光分析により確認できる。Tbの存在比が高い極薄層とFeCoの存在比が高い極薄層の厚さがそれぞれ約0.5nmとなり、2層の極薄層が約1nmの周期で積層されるように、基板の自転速度やターゲットの印加電圧を調節した。
【0060】
次に、光磁気記録層13を形成した真空槽に連続して設置されている、あらかじめ5×10−5Pa以下に排気されたSiターゲットが配置された真空槽内に、第1誘電体層12および光磁気記録層13が形成されたSi基板11を収容した。この真空槽内にArガスに加えてN(窒素)ガスを導入し、ガス圧を0.2〜0.8Pa程度に設定した。そして、Siターゲットによる反応性スパッタリングを行い、第2誘電体層14として30nm厚のSiN膜を形成した。この時、Siターゲットに投入したパワーは2kW、成膜時間は5.3秒であった。
【0061】
(サンプル1−2)
サンプル1−2では、2つのターゲットに交互に電圧を印加しながら光磁気記録層の形成を行った。光磁気記録層13の形成以外はサンプル1−1と同じ条件でサンプルの作製を行った。
【0062】
光磁気記録層13の形成では、まず、真空槽内にTbターゲットとFeCoターゲットを設置し、真空槽内を5×10−5Pa程度まで真空引きした。この真空槽内に第1誘電体層12が形成されたSi基板11を収容した。この真空槽内に0.1〜0.8Pa程度のガス圧でArガスを導入し、基板を自転させながらTbターゲットとFeCoターゲットのスパッタリングを交互に繰り返すことにより、光磁気記録層13として50nm厚のTbFeCo膜を形成した。この時、Tbターゲットに投入したパワーは300W、FeCoターゲットに投入したパワーは1.5W、成膜時間は16秒であった。
【0063】
基板の自転周期Tsubは0.25秒、Tbターゲットの1回当りの放電時間T7a、FeCoターゲットの1回当りの放電時間T7bはともに0.25秒に設定した。これにより、サンプル1−1と同様に、TbFeCo膜の内部にTbの存在比が高い極薄層とFeCoの存在比が高い極薄層が積層され、Tbの存在比が高い極薄層とFeCoの存在比が高い極薄層の厚さはそれぞれ約0.5nm、2層の極薄層の積層される周期が約1nmとなった。
【0064】
(比較サンプル1−3)
比較サンプル1−3では、光磁気記録層13の形成以外はサンプル1−1、1−2と同じ条件でサンプルの作製を行った。光磁気記録層13の形成では、まず、真空槽内にTbFeCo合金ターゲットを設置し、真空槽内を5×10−5Pa程度まで真空引きした。真空槽内に合金ターゲットと対向するように、第1誘電体層12が形成されたSi基板11を収容した。
【0065】
この真空槽内に0.1〜0.8Pa程度のガス圧でArガスを導入し、TbFeCo合金ターゲットのスパッタリングを行い、光磁気記録層13として50nm厚のTbFeCo膜を形成した。この時、TbFeCo合金ターゲットに投入したパワーは1kW、成膜時間は6秒であった。比較サンプル1−3では合金ターゲットを用いたため、TbFeCo膜の内部に周期構造は形成されなかった。
【0066】
以上のようにして作製したサンプルの異方性エネルギーを測定した。比較サンプル1−3の異方性エネルギーが3×10erg/ccであるのに対して、サンプル1−1は8×10erg/cc、サンプル1−2は1×10erg/ccとなった。すなわち、本発明の方法により形成された光磁気記録層では、異方性エネルギーの増加が見られた。
【0067】
(実施例2)
実施例2では、高い記録密度を実現できるDWDD方式(domain wall displacement detection)(特許文献1参照)で再生が行われる光磁気記録媒体の製造に、本発明を適用した例について説明する。DWDD方式では、光磁気記録媒体の磁壁移動層に記録層から中間層を介して転写された磁区を、再生時に照射されるレーザー光の温度勾配を利用してレーザースポット内で磁壁移動させることにより、磁区を拡大させて再生する。
【0068】
図7に示すように、実施例2の光磁気記録媒体においては、ディスク基板21上に第1誘電体層22、再生層23、磁壁移動層24、第1中間層25、第2中間層26と、記録保持層27、記録補助層28、第2誘電体層29、熱拡散層30および保護膜31がこの順で積層される。
【0069】
ディスク基板21としては、例えばアモルファスポリオレフィン、ポリカーボネート等の樹脂材料が射出成形等によりディスク状に成形されたものを用いる。
第1誘電体層22は、光磁気記録媒体の光学的な効率を向上させ、かつ、ディスク基板21からの水分が再生層23や磁壁移動層24に拡散するのを抑制して、ディスクの腐食を防止する。第1誘電体層22としては、例えばSiN膜が40〜100nm程度の厚さで形成される。
【0070】
再生層23は、記録保持層27から転写される磁区の磁壁を磁壁移動層24とともに移動させ、再生信号特性を改善させる。再生層23としては、例えばGdFeCoやGdFe等の層が5〜50nm程度の厚さで形成される。
磁壁移動層24は、記録保持層27から転写される磁区の磁壁を移動させ、光磁気効果が発揮される層である。磁気移動層24としては、例えばGdFeCo、GdFe、GdFeAl、GdFeSi等の層が5〜50nm程度の厚さで形成される。
【0071】
第1中間層25、第2中間層26は、記録保持層27から磁壁移動層24への磁区の転写をコントロールする層であり、それぞれ例えばTbFeCo、TbFeCoAl、TbFeCoSi、TbFe、TbFeAl、TbFeSi等の層が、5〜40nmの厚さで形成される。
【0072】
記録保持層27は情報信号が記録、保持される層であり、例えばTbFeCo等の層が20〜100nmの厚さで形成される。
記録補助層28は、情報信号が記録保持層27に記録される際に、記録磁界感度特性を良くすることにより、記録特性を向上させる。記録補助層28としては、例えばGdFeCo等の層が20〜100nmの厚さで形成される。
【0073】
第2誘電体層29は、光磁気記録媒体に照射された光による熱の拡散をコントロールし、記録再生特性を良好とするために設けられる。第2誘電体層29としては、例えばSiN膜が50〜80nm程度の厚さで形成される。
熱拡散層30は、光磁気記録媒体に照射された光による熱の拡散をコントロールし、記録再生特性を良好とするために設けられる。熱拡散層30としては、例えばAl層が3〜20nm程度の厚さで形成される。
【0074】
保護膜31は、記録用磁気ヘッドとの衝突や接触の際の光磁気記録媒体の損傷や磨耗に対する耐性の向上を図るためのものであり、例えば紫外線硬化型樹脂をスピンコート等の方法で塗布することにより、5〜20μm程度の厚さで形成される。
【0075】
上記の各層のうち、スパッタリングにより形成される層は、すべて静止対向型枚葉式スパッタ装置で形成される。各層を形成するための真空槽は、層が形成される順に連続して設置される。記録保持層27が形成される真空槽を除き、真空槽内に1つのターゲットが配置される。記録保持層27は本発明を適用して形成され、記録保持層27を形成するための真空槽には、図1に示すように、2つのターゲットが配置される。このような装置構成によれば、光磁気記録媒体を大気中に暴露せずに、多層積層膜を形成できる。
【0076】
第1誘電体層22、再生層23、磁壁移動層24、第1中間層25、第2中間層26、記録補助層28、第2誘電体層29、熱拡散層30については、上記のような材料および厚さの層を形成する場合の通常のスパッタリング条件で成膜を行った。記録保持層27は、以下のように形成した。
【0077】
(サンプル2−1)
記録保持層27の形成では、まず、真空槽内にTbターゲットとFeCoターゲットを設置し、真空槽内を5×10−5Pa程度まで真空引きした。この真空槽内に第1誘電体層22、再生層23、磁壁移動層24、第1中間層25、第2中間層26が形成されたディスク基板21を収容した。
【0078】
真空槽内を再度、1×10−4Pa程度まで真空引きして、真空槽内に0.1〜0.8Pa程度のガス圧でArガスを導入し、基板を自転させながらTbターゲットとFeCoターゲットとを同時にスパッタリングした。これにより、記録保持層27として50nm厚のTbFeCo膜を形成した。この時、Tbターゲットに投入したパワーは300W、FeCoターゲットに投入したパワーは1.5W、成膜時間は8秒であった。TbFeCo膜の内部には、Tbの存在比が高い極薄層とFeCoの存在比が高い極薄層がそれぞれ約0.5nmの厚さで交互に積層された。
【0079】
(比較用サンプル2−2)
比較用サンプル2−2では、1つのターゲットを1つのディスク基板と対向させる、通常の静止対向型スパッタ装置を用いて記録保持層27を形成した。記録保持層27の形成以外は、サンプル2−1と同じ条件でサンプルの作製を行った。
【0080】
比較用サンプル2−2の記録保持層27の形成では、まず、真空槽内にTbFeCo合金ターゲットを設置し、真空槽内を5×10−5Pa程度まで真空引きした。この真空槽内に第1誘電体層22、再生層23、磁壁移動層24、第1中間層25、第2中間層26が形成されたディスク基板21を収容した。
【0081】
真空槽内を再度、1×10−4Pa程度まで真空引きし、真空槽内に0.1〜0.8Pa程度のガス圧でArガスを導入した。TbFeCo合金ターゲットのスパッタリングを行うことにより、記録保持層27として厚さ50nmのTbFeCo膜を形成した。この時、TbFeCo合金ターゲットに投入したパワーは1kW、成膜時間は6秒であった。比較サンプル2−2では合金ターゲットを用いたため、TbFeCo膜の内部に周期構造は形成されなかった。
【0082】
(光磁気記録媒体の再生)
以上のように作製された光磁気記録媒体において、記録情報の記録再生を行った。記録保持層27への情報信号の書き込みは、従来の光磁気記録媒体と同様に、光磁気記録媒体にレーザー光を照射しながら外部磁界を変調して行った。サンプル2−1および比較用サンプル2−2に、最短マーク長が0.2μmである情報信号の書き込みを行った。
【0083】
図8に、サンプル2−1の再生特性として、ビットエラーレート(bER)の再生パワー(Pr)依存性を示す。サンプル2−1のビットエラーレートのボトム値として3×10−5の値が得られた。それに対し、比較用サンプル2−2では再生特性が悪いために、ビットエラーレートの測定が出来なかった。
【0084】
次に、記録保持層に0.2μmマーク長の情報信号の書き込みを行い、C/N測定を行った。サンプル2−1のC/Nは42dBであり、記録保持層27の異方性エネルギーが大きいため、記録マークが記録保持層に安定に保持された。一方、比較用サンプル2−2のC/Nは30dBであった。したがって、比較用サンプル2−2の記録保持層には、記録マークが保持できなかったことがわかる。
【0085】
以上の結果から、本発明に係る光磁気記録媒体の製造方法によれば、希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜を形成でき、DWDD方式が用いられる光磁気記録媒体の光磁気記録層の異方性エネルギーを高くできることがわかる。本発明に係る光磁気記録媒体の製造方法およびスパッタ装置によれば、良好な記録再生特性が得られる高密度記録の光磁気記録媒体を短時間で製造できる。
【0086】
また、例えば図5に示すように、希土類元素と遷移金属の周期性のある積層多層膜を、他の層と連続的に形成できるため、光磁気記録媒体の生産性が高い。さらに、小型のターゲットを用いて異方性エネルギーの高い光磁気記録層を形成できるため、高記録密度の光磁気記録媒体を低コストで製造できる。
【0087】
(実施例3)
本発明に係るスパッタ装置により光磁気記録層を形成したときの膜厚均一性について、図9および図10を参照して説明する。図9および図10はいずれも厚さ50nmのTbFeCo膜を直径64mmのディスク基板に形成した例であり、図9は膜厚分布のガス圧依存性を示す。また、図10は膜厚分布のターゲット−基板間(TS間)距離に対する依存性を示す。
【0088】
自公転式スパッタ装置の場合、ターゲットからの粒子がディスク基板の全体に入射するため、成膜条件によらず、比較的容易に膜厚を均一にできる。一方、本発明に係るスパッタ装置の場合、ターゲットからディスク基板に入射する粒子の密度に分布があるため(図3参照)、成膜条件やTS間距離の調整が必要となる。
【0089】
ガス圧等の成膜条件や、TS間距離等を適切に制御することにより、本発明に係る静止対向型枚葉式スパッタ装置においても、十分な膜厚均一性が確保できる。なお、TS間距離はターゲットの中心とディスク基板との距離とした。膜厚分布は、例えば±2%以内であれば許容される。
【0090】
図9の例では、TS間距離を52mmで一定とし、真空槽内に導入するArガスのガス圧を0.1Paと0.3Paで変化させた。この場合、ガス圧0.1Paのときに十分な膜厚均一性が得られ、0.3Paではディスク基板の縁に近い部分で膜厚のばらつきが大きくなっている。但し、TS間距離やターゲット径等の他の条件を変化させることにより、ガス圧0.3Paで十分な膜厚均一性を確保することも可能である。
【0091】
図10の例では、ガス圧を0.1Paで一定とし、TS間距離を52mmと58mmで変化させた。この場合、TS間距離52mmのときとTS間距離58mmのときのいずれも十分な膜厚均一性が得られた。以上のように、ガス圧等の成膜条件やTS間距離等を最適化することにより、本発明に係るスパッタ装置においても、十分な膜厚均一性を確保できる。
【0092】
本発明の光磁気記録媒体の製造方法およびスパッタ装置の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、本発明の光磁気記録媒体の製造方法をDRAD(double masked rear aperture detection)方式、FAD(front aperture detection)方式、CAD(center aperture detection)方式等、DWDD方式以外の磁気超解像方式が用いられる光磁気記録媒体の光磁気記録層の形成に適用してもよい。
【0093】
また、スパッタ装置はDCマグネトロンスパッタ装置に限定されず、RF(高周波)マグネトロンスパッタ装置、あるいはマグネトロンスパッタ装置以外のスパッタ装置であってもよい。さらに、ディスク基板の直径は上記の例に限定されず、ターゲットの直径等を変更することにより、直径の異なるディスク基板にも本発明を適用可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【0094】
【発明の効果】
本発明の光磁気記録媒体の製造方法によれば、磁区拡大や磁壁移動といった磁気的超解像技術を用いる高記録密度の光磁気記録媒体を量産性よく製造できる。本発明のスパッタ装置によれば、異方性エネルギーの高い光磁気記録膜を短時間で形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の光磁気記録媒体の製造方法を示す概略図である。
【図2】図2は図1のターゲットとディスク基板の平面図である。
【図3】図3は図1のターゲットからディスク基板に入射する粒子の分布を示す図である。
【図4】図4は本発明の光磁気記録媒体の製造方法における複数のターゲットの放電時間チャートである。
【図5】図5は本発明の光磁気記録媒体の製造方法で用いられる装置の構成の一例を示す上面図である。
【図6】図6は本発明の実施例1に係るサンプルの断面図である。
【図7】図7は本発明の実施例2に係るサンプルの断面図である。
【図8】図8は本発明の実施例2に係る光磁気記録媒体の再生特性を示す図である。
【図9】図9は本発明の実施例3に係る光磁気記録媒体の膜厚分布を示す図である。
【図10】図10は本発明の実施例3に係る光磁気記録媒体の膜厚分布を示す図である。
【図11】図11は従来の光磁気記録媒体の製造方法で用いられる自公転式スパッタ装置の概略図である。
【図12】図12は従来の光磁気記録媒体の製造方法で用いられる静止対向型枚葉式スパッタ装置の概略図である。
【符号の説明】
1…静止対向型枚葉式スパッタ装置、2、2A…真空槽、3…基板ホルダー、4…ディスク基板、5…基板自転機構、6…軸、7、7a、7b…ターゲット、8…ディスク基板搬入・搬出部、9…伸縮部、10…電圧印加機構、11…シリコン基板、12…第1誘電体層、13…光磁気記録層、14…第2誘電体層、21…ディスク基板、22…第1誘電体層、23…再生層、24…磁壁移動層、25…第1中間層、26…第2中間層、27…記録保持層、28…記録補助層、29…第2誘電体層、30…熱拡散層、31…保護膜、40…自公転式スパッタ装置、41…基板キャリア、42…ディスク基板、43…公転軸、44…自転軸、45a〜45d…ターゲット、50…静止対向型枚葉式スパッタ装置、51…真空槽、52…ディスク基板、53、53a〜53c…ターゲット、54…基板ホルダー、55…基板自転機構、56…軸。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a magneto-optical recording medium and a sputtering apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, optical recording media in which a signal recording layer, a dielectric layer, and the like are laminated on a substrate and a signal recording layer is illuminated with light to read and write information signals, and the optical recording medium is widely used. are doing.
[0003]
Among these optical recording media, a magneto-optical disk uses a magneto-optical recording film made of a rare-earth transition metal amorphous alloy or the like as a signal recording layer, and applies an external magnetic field while irradiating the signal recording layer with a laser beam. Thus, information is recorded. Reproduction of the recorded information is performed by irradiating the signal recording layer with laser light and detecting the rotation of the deflection surface of the reflected light. In these optical recording media, recording densities have been actively increased in order to record as much information as possible.
[0004]
Hitherto, the density of an optical recording medium has been increased by reducing the diameter of a light spot focused on the medium. The light spot diameter is limited by the wavelength (λ) of the light source used and the numerical aperture (NA) of the objective lens, and is approximately proportional to λ / (2NA). Therefore, in order to achieve high density, it is necessary to shorten the wavelength of laser light and increase the NA of the objective lens.
[0005]
The wavelength has been shortened from 830 nm for the first generation optical disc to 650 nm for the current DVD, and the NA has been increased to about 0.45 for the first generation optical disc and 0.60 for the DVD. Is progressing. Further, recently, development for practical use of an optical disk system using a blue laser having a wavelength of 400 nm as a light source and an NA of 0.85 has been actively performed.
[0006]
On the other hand, a technique (magnetic super-resolution) for reducing the effective light spot diameter by utilizing the interaction between the magneto-optical recording films has also been proposed. Magnetic super-resolution is achieved by magnetically masking the high-temperature part and / or the low-temperature part in the light spot using the temperature dependence of exchange coupling or magnetostatic coupling between multilayered magneto-optical recording films. It is a technology for reproducing by reducing the effective light spot diameter, and has now been commercialized.
[0007]
Further, as a method for solving the problem that the signal amount is reduced due to a decrease in the effective light spot diameter, there is a magneto-optical reproducing method and a reproducing apparatus disclosed in Patent Document 1. In this magneto-optical reproducing method, the data is transferred from a third magneto-optical recording layer (recording layer) to a first magneto-optical recording layer (domain wall moving layer) of a magneto-optical recording medium via a second magneto-optical recording layer (intermediate layer). The magnetic domain is reproduced by expanding the magnetic domain by moving a magnetic domain wall in a laser spot using a temperature gradient of a laser beam irradiated at the time of reproduction. Thereby, a dramatic improvement in the reproduction resolution can be achieved.
[0008]
With the recent increase in density of magneto-optical recording media, the size of recording marks held in a recording layer is also decreasing. Since the anisotropic energy of a recording mark is proportional to the volume of the recording mark, miniaturization of the recording mark directly leads to a decrease in anisotropic energy. As a result, problems such as the inability to hold the minute recording marks and the deterioration of the repetitive recording characteristics have arisen.
[0009]
In order to prevent this decrease in anisotropic energy, the magneto-optical recording film is composed of a multilayered multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal, and the anisotropic energy per unit volume of the magneto-optical recording film is increased. Accordingly, means for compensating for the decrease in the volume of the recording mark is used (see Patent Document 2). Patent Document 2 discloses an example in which the perpendicular magnetic anisotropy becomes maximum when the period of the laminated film thickness is 1 to 2 nm in a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and an iron group metal.
[0010]
Such a magneto-optical recording film is formed using a self-revolution type sputtering apparatus 40 as shown in FIG. A plurality of substrate holders (not shown) are provided on the substrate carrier 41 of the self-revolution type sputtering apparatus 40, and the disk substrate 42 is held by the substrate holder. The plurality of substrate holders are arranged in a substantially circular shape around the central axis (revolution axis 43) of the substrate carrier 41.
[0011]
The substrate carrier 41 rotates around the revolving shaft 43, whereby the disk substrate 42 revolves, for example, in the direction indicated by the arrow A. Each substrate holder is provided with a mechanism for rotating the disk substrate 42. The disk substrate 42 revolves around the revolving shaft 43 while revolving around the revolving shaft 44 in a direction indicated by an arrow B, for example. A plurality of circular targets 45a to 45d are provided so as to face the substrate carrier 41. Usually, the targets 45 a to 45 d are arranged in a circle around the revolving axis 43 of the substrate carrier 41. FIG. 11 shows an example in which four targets are provided, but the number of targets is not limited.
[0012]
When forming a laminated multilayer film, targets 45a to 45d having different compositions are used. For example, a Tb (terbium) target is used as the target 45a, and an Fe is used as the target 45b. x Co 1-x (Iron-cobalt) target, Fe on target 45c y Co 1-y Fe on target, target 45d z Co 1-z Use a target. x, y and z are different from each other and smaller than 1.
[0013]
By independently applying a voltage to these targets 45a to 45d and sequentially changing the targets to which the voltages are applied, an ultrathin layer having a TbFeCo film as a whole and different in composition microscopically was laminated. In addition, a laminated multilayer film having high anisotropic energy can be formed. The type of the target and the composition of the formed magneto-optical recording film are not limited to the above examples.
[0014]
On the other hand, when it is not necessary to use a plurality of targets having different compositions when the layers constituting the magneto-optical recording medium are formed by sputtering, a stationary facing single-wafer sputtering apparatus 50 as shown in FIG. 12 is used. Is often done. In the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 50, one disk substrate 52 and one circular target 53 are arranged in one vacuum chamber 51 so as to face each other. The disk substrate 52 is held by the substrate holder 54 and is rotated about the axis 56 by the substrate rotation mechanism 55 in, for example, the direction indicated by the arrow A, but the position of the axis 56 does not change. Film formation is performed while the positions of the disk substrate 52 and the circular target 53 are kept constant.
[0015]
In the case of forming a multilayer multilayer film, a plurality of vacuum chambers corresponding to the number of films constituting the multilayer multilayer film are continuously installed. Each vacuum chamber has the same configuration as that of FIG. 12, and different targets are arranged one by one in these vacuum chambers. A disk substrate is sequentially moved between a plurality of vacuum chambers to form a film. Normally, a gate valve is provided between the adjacent vacuum chambers. However, the apparatus configuration without the gate valve can shorten the transfer time of the disk substrate (see Patent Document 3).
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-6-290496
[Patent Document 2]
JP 2002-197741 A
[Patent Document 3]
See JP-A-5-156442
[Patent Document 4]
JP-A-8-264526
[Patent Document 5]
JP 2000-353343 A
[Patent Document 6]
JP 2001-143220 A
[Patent Document 7]
JP-A-10-18031
[Patent Document 8]
JP-A-11-335835
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In the formation of the magneto-optical recording film, compared with the case of using a stationary facing single-wafer sputtering apparatus as shown in FIG. (Tact time) becomes longer. This is because the mechanism for rotating and revolving the substrate in the self-revolution type sputtering apparatus is complicated, and the vacuum chamber for accommodating such a mechanism must be enlarged. When the vacuum chamber is large, the time required to evacuate the vacuum chamber increases, and the time required to transport the substrate carrier also increases.
[0018]
Conventionally, in addition to the sputtering apparatus described in Patent Document 3, various sputtering apparatuses and methods used for manufacturing a magneto-optical recording medium and the like have been proposed. For example, Patent Document 4 discloses a method of forming a ferroelectric film on a substrate by sputtering while arranging a plurality of targets on a circumference and orbiting the substrate along the circumference. In the method, the rotation of the substrate is not essential. Patent Literature 4 describes that the time required for a substrate to pass over a target and the electric field applied to the target are adjusted to control the thickness of a formed ferroelectric film. According to this, the tact time becomes longer due to the transfer of the substrate.
[0019]
Patent Document 5 discloses a method of manufacturing a magneto-optical recording medium in which sputtering is performed while a pulse voltage is superimposed on a DC voltage applied to a target. This method is intended to improve the film quality, and sputtering is performed with one substrate and one target facing each other, and a plurality of targets are not used.
[0020]
Patent Document 6 discloses a method of uniformly forming an insulating layer constituting a magnetic head on a substrate by sputtering. According to this method, the substrate is turned 180 ° in the plane or parallelly moved during the sputtering while revolving the substrate facing the target. This method is suitable when the underlying substrate has a convex portion, and is not suitable when it is necessary to increase the in-plane uniformity of the film thickness as in a magneto-optical recording medium.
[0021]
Patent Document 7 discloses a sputtering apparatus in which a shielding plate is provided between a target and a substrate to improve the uniformity of the film thickness. Patent Document 8 discloses a self-revolving sputtering apparatus in which a plurality of substrates are opposed to a plurality of targets. However, since these devices are of the revolving type, the tact time of film formation cannot be reduced.
[0022]
As described above, the magneto-optical recording film to be reproduced using the magnetic super-resolution technique is a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal in order to increase the anisotropic energy. Is preferred. However, conventionally, such a multilayer multilayer film has been formed by a self-revolution type sputtering apparatus, and thus has a problem that the tact time of film formation is long.
[0023]
The present invention has been made in view of the above problems, and therefore, the present invention can produce a magneto-optical recording medium of high recording density using magnetic super-resolution techniques such as magnetic domain expansion and domain wall movement with good mass productivity. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magneto-optical recording medium. Another object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of forming a magneto-optical recording film having high anisotropic energy in a short time.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a magneto-optical recording medium according to the present invention includes fixing a plurality of targets such that a plurality of targets made of mutually different materials and one substrate face each other; A first step of fixing the center position of the substrate, and sputtering is performed by rotating the substrate while independently applying a voltage to the plurality of targets to form a magneto-optical recording layer made of a magnetic material on the substrate. And a second step.
[0025]
In the second step, the application of the voltage to the plurality of targets may be simultaneously performed continuously or alternately. Preferably, the plurality of targets contain at least one of a rare earth element and a transition metal. Preferably, the second step is a step of forming a magneto-optical recording layer of a high-density magneto-optical recording medium using magnetic super-resolution, magnetic domain enlarging technology, or domain wall motion technology.
[0026]
Thereby, the tact time for forming the magneto-optical recording layer of the high-density recording magneto-optical recording medium can be significantly reduced. According to the method for manufacturing a magneto-optical recording medium of the present invention, in forming the magneto-optical recording layer, the substrate is stationary and opposed to the target without rotating, and is rotated. Since the mechanism for rotating the substrate is small, the size of the vacuum chamber in which the substrate and the target are stored does not increase, and the vacuum chamber can be evacuated in a short time. Further, the time for revolving the substrate is not required. Therefore, the productivity of the magneto-optical recording medium is improved as compared with the case where sputtering is performed while the substrate revolves around itself.
[0027]
In order to achieve the above object, a sputtering apparatus of the present invention has a vacuum chamber, a target fixing means for fixing a plurality of targets in the vacuum chamber, and a plurality of the targets fixed to the target fixing means. As described above, a substrate holding means for holding one substrate in the vacuum chamber, fixing the center position of the substrate, and rotating the substrate, and a voltage applying means for independently applying a voltage to the plurality of targets. It is characterized by having.
[0028]
This makes it possible to form a magneto-optical recording film having high anisotropic energy in a short time. Therefore, for example, a magneto-optical recording medium for high-density recording including a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal can be manufactured with high productivity.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. According to the method of manufacturing a magneto-optical recording medium according to the present invention, a magneto-optical recording film composed of a multilayer multilayer film is formed using a stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 as shown in FIG. The stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of this embodiment has a disk substrate holder 3 in a vacuum chamber 2.
[0030]
The disk substrate 4 on which the magneto-optical recording film is formed is held by the substrate holder 3. As the disk substrate 4, for example, a resin such as amorphous polyolefin or polycarbonate molded into a disk shape by injection molding or the like is used. The substrate holder 3 is rotated by the substrate rotation mechanism 5 about the shaft 6 in a direction indicated by an arrow A, for example. As a result, the disk substrate 4 rotates around the axis 6.
[0031]
A plurality of small-diameter targets 7 a and 7 b are arranged in the vacuum chamber 2 so as to face the disk substrate 4. The targets 7a, 7b are arranged around the axis 6, and the materials of the targets 7a, 7b are different from each other. FIG. 1 shows an example in which two targets are arranged, but the number of targets is not limited. Three or more targets having different materials and compositions (element abundance ratios) may be arranged so as to be arranged in a circle around the axis 6.
[0032]
A voltage applying mechanism is attached to each of the two targets 7a and 7b, so that a voltage can be independently applied to the targets 7a and 7b. The stationary facing single-wafer sputtering apparatus of this embodiment is a DC (direct current) magnetron sputtering apparatus. According to the stationary facing single-wafer sputtering apparatus of the present embodiment, it is desirable that the target is disposed so as to be inclined with respect to the disk substrate.
[0033]
In the case of a stationary facing single-wafer sputtering apparatus in which one disk substrate and one target are opposed to each other (see FIG. 12), a target sufficiently larger than the disk substrate is arranged in parallel with the disk substrate, so that the magneto-optical recording film is formed. Is made uniform over the entire surface of the disk substrate.
[0034]
On the other hand, in the case of the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 shown in FIG. 1, since a plurality of targets 7a and 7b are arranged, the area where the disk substrate 4 and one target face each other is small. FIG. 2 is a plan view when the disk substrate 4 and the targets 7a and 7b in FIG. 1 are viewed in a direction parallel to the axis 6. The solid line indicates the disk substrate 4, and the dotted line indicates the projection of the targets 7a and 7b. The overlapping portion between the disk substrate 4 and one target is outside the axis 6.
[0035]
In this case, if the targets 7a and 7b are arranged in parallel with the disk substrate 4, the variation in the thickness of the magneto-optical recording film to be formed in the radial direction of the disk tends to increase. Therefore, the target is inclined at an angle such that the thickness of the magneto-optical recording film to be formed is uniform over the entire surface of the disk substrate.
[0036]
FIG. 3 is an enlarged view of the disk substrate 4 and the targets 7a and 7b of FIG. FIG. 3A shows a portion where a large amount of elements sputtered from the target 7a are present, and FIG. 3B shows a portion where a large amount of elements sputtered from the target 7b are present. As shown in FIG. 3, elements that reach the disk substrate 4 by being sputtered from one target have a high density in a part of the disk substrate 4.
[0037]
Even if the diameter of the target is increased, the change in the area of the portion facing the disk substrate is small, and the area of the portion not facing the disk substrate increases because of the geometrical restrictions due to the arrangement of other targets. Therefore, according to the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of the present embodiment, a large-diameter target is used for the purpose of equalizing the thickness of the magneto-optical recording film or increasing the number of elements reaching the disk substrate. No need. Even when a small-diameter target is used, a magneto-optical recording film having a uniform thickness can be formed as in the case of using a large-diameter target. Further, since the diameter of the target can be reduced, the use efficiency of the target is increased, and the cost of the target can be reduced.
[0038]
To describe a specific example, in the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 50 shown in FIG. 12, for example, a target having a diameter of 127 mm is used for a disk substrate having a diameter of 64 mm, and the diameter of the target is twice the diameter of the disk substrate. That is all. On the other hand, in the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of this embodiment shown in FIG. 1, a target having a diameter of about 100 mm or less can be selected for the disk substrate 4 having a diameter of 64 mm.
[0039]
When the number of targets is increased, the diameter of the targets is further reduced so that the targets do not overlap. When three targets are used for a disk substrate having a diameter of 64 mm, for example, a target having a diameter of about 80 mm can be selected. As described above, the diameter of the target used in the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of the present embodiment has a uniform thickness in the stationary facing single-wafer sputtering apparatus in which one target faces one disk substrate. Is clearly smaller than the diameter of the target required to form the magneto-optical recording film. Note that the diameter of the target is not limited to the above example, and can be appropriately changed according to the number of targets, the geometrical arrangement of the targets including the angle at which the targets are inclined, and the like.
[0040]
Next, a method of forming a magneto-optical recording film having a high anisotropic energy using the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of the present embodiment will be described. In order to form a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal, a rare earth element target made of, for example, Tb, Gd (gadolinium) or Dy (dysprosium) is used as one target 7a, and the other target 7b is made, for example. A transition metal target made of FeCo is used.
[0041]
Alternatively, two types of targets including the same rare earth element and transition metal as the targets 7a and 7b and having different ratios of the rare earth element and the transition metal may be used. For example, the target 7a has a higher rare earth element ratio Tb than the target 7b. 35 (FeCo) 65 And the target 7b has a higher transition metal ratio Tb than the target 7a. 5 (FeCo) 95 Can be used to form a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal.
[0042]
As shown in FIG. 1, the disk substrate 4 is transported into the vacuum chamber 2 and fixed to the substrate holder 3, and then the vacuum chamber 2 is evacuated to a high degree of vacuum by a vacuuming mechanism (not shown). As the evacuation mechanism, for example, a cryopump, a turbo molecular pump, or the like is used. Thereafter, a rare gas such as Ar (argon), Kr (krypton), or Xe (xenon) is introduced into the vacuum chamber 2, and the target 7 a is rotated by the voltage application mechanism while rotating the disk substrate 4 using the substrate rotation mechanism 5. , 7b to discharge the target.
[0043]
The application of the voltage to the targets 7a and 7b may be performed continuously, alternately, or alternately. When a voltage is continuously applied to both of the targets 7a and 7b, the material of the target 7a is deposited and the element sputtered from the target 7b is deposited in a portion A where a large amount of elements sputtered from the target 7a are present as shown in FIG. In the portion B where a large amount of the target 7b exists, the material of the target 7b is deposited.
[0044]
In the portion where one of the target materials is deposited, the other target material is deposited as the disk substrate 4 rotates. By rotating the disk substrate 4 until a magneto-optical recording film having a predetermined thickness is formed, a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal is formed. The period at which the rare earth element and the transition metal are stacked can be, for example, about 1 to 2 nm. It is known that by alternately laminating rare earth elements and transition metals at such a period, the anisotropic energy of the laminated multilayer film can be increased (see Patent Document 2).
[0045]
When a voltage is alternately applied to the targets 7a and 7b, the element is sputtered only from the target to which the voltage is applied. Therefore, for example, while the voltage is being applied to the target 7a, the material of the target 7a is deposited in the portion A shown in FIG. In this case, it is desirable that the discharge time T7a per one time of the target 7a and the discharge time T7b per one time of the target 7b be an integral multiple of the rotation period Tsub of the disk substrate 4. Thereby, the thickness of the layer formed of the material of the target 7a and the thickness of the layer formed of the material of the target 7b become constant. Therefore, the thicknesses of the rare earth element layer and the transition metal layer can be more strictly controlled.
[0046]
FIG. 4 is an example of a discharge time chart of the targets 7a and 7b. As shown in FIG. 4, a voltage is alternately applied to the targets 7a and 7b. The discharge time T7a and the discharge time T7b may be different. Further, the discharge time T7a and the discharge time T7b may partially overlap, and there may be a time during which two targets are simultaneously discharged.
[0047]
According to the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of the present embodiment shown in FIG. 1, the film forming time for forming a periodic multilayered film of a rare earth element and a transition metal is set as shown in FIG. For example, when the self-revolving type sputtering apparatus is used, it can be greatly reduced to about 1/10 to 1/20. For example, when a TbFeCo film is formed with a thickness of 50 nm, the apparatus according to the present embodiment can form a film in about 5 seconds, while a self-revolving apparatus requires about 50 to 100 seconds.
[0048]
If 10 to 20 disk substrates are mounted on one substrate carrier 41 (see FIG. 11) by a revolving type apparatus, the film forming time per disk substrate is calculated, and the sputtering apparatus 1 according to the present embodiment is used. Is equal to However, when the number of disk substrates to be mounted on the substrate carrier 41 is increased, the size of the vacuum chamber is increased, so that the time required to evacuate the vacuum chamber becomes longer or the size of the target needs to be increased. Therefore, it is not realistic to increase the number of disk substrates to be mounted on the self-revolution type device.
[0049]
Further, the substrate transfer time and the vacuum evacuation time are significantly shorter in the stationary facing single-wafer sputtering apparatus than in the self-revolving apparatus. For example, the time required for loading or unloading the disk substrate into or out of the apparatus may be about 1 second in the case of the sputtering apparatus of the present embodiment, whereas it is 30 seconds in the case of a revolving type apparatus. It takes about a second. As described above, according to the sputtering apparatus of this embodiment, both the time for depositing the magneto-optical recording layer by sputtering and the time for transporting the substrate and evacuation before and after the time can be significantly reduced.
[0050]
The stationary facing type single-wafer sputtering apparatus 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 can be arranged continuously with another vacuum chamber for forming a layer constituting a magneto-optical recording medium. FIG. 5 is an example of a top view of the plurality of vacuum chambers 2. As shown in FIG. 5, a plurality of vacuum chambers 2 are arranged on a circumference, and one vacuum chamber is used as a disk substrate loading / unloading section 8.
[0051]
The disk substrate 4 is attached to the substrate holder 3 at the disk substrate loading / unloading section 8. The substrate holder 3 is connected to the expansion and contraction unit 9, and the expansion and contraction unit 9 contracts while the disk substrate 4 moves from one vacuum tank 2 to the adjacent vacuum tank 2. The inside of each of the vacuum chambers 2 and the portion where the expansion and contraction portion 9 is housed (the portion surrounded by the plurality of vacuum chambers 2) can be uniformly evacuated by a common vacuuming mechanism.
[0052]
A target 7 is fixed to each vacuum chamber 2, and a voltage is applied to the target 7 by a voltage application mechanism 10. In each vacuum chamber 2, one of the layers constituting the magneto-optical recording medium is formed by sputtering. A plurality of targets 7a and 7b are fixed to at least one vacuum tank 2A of the plurality of vacuum tanks 2 to obtain a configuration shown in FIG.
[0053]
The plurality of expansion / contraction sections 9 are rotated in a direction indicated by an arrow R, for example, by a rotation mechanism provided at the center of the plurality of vacuum chambers 2. A laminated film is formed by sputtering before the disk substrate 4 is loaded from the disk substrate loading / unloading unit 8 and is unloaded from the disk substrate loading / unloading unit 8 after making a round of each vacuum chamber 2. According to the sputtering apparatus having the above-described configuration, the laminated film constituting the magneto-optical recording medium can be manufactured without being exposed to the air.
[0054]
The configuration shown in FIG. 5 shows an example in which the sputtering apparatus 1 shown in FIG. 1 is arranged continuously with another vacuum chamber, and the arrangement of the vacuum chamber is not limited to the example shown in FIG. For example, a plurality of vacuum chambers may be arranged in a row to separately provide a disk substrate carry-in section and a disk substrate carry-out section, and the disk substrate may be moved in one direction between the plurality of vacuum chambers to form a laminated film. .
[0055]
【Example】
(Example 1)
In order to confirm the effect of the present invention, the anisotropic energy per unit volume of the magneto-optical recording film manufactured by using the method for manufacturing a magneto-optical recording medium of the present invention was measured. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a sample of the first embodiment. As shown in FIG. 6, a first dielectric layer 12, a magneto-optical recording layer 13 and a second dielectric layer 14 are laminated in this order on a Si (silicon) substrate 11, and the sample is measured for anisotropic energy. Was done.
[0056]
The first dielectric layer 12 and the second dielectric layer 14 were formed using a stationary facing single-wafer sputtering apparatus (see FIG. 12) in which one target faces the Si substrate 11. The magneto-optical recording layer 13 is formed using the stationary facing single-wafer sputtering apparatus 1 of the embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 for the samples 1-1 and 1-2, and for the comparative sample 1-3. Was formed using a stationary facing single-wafer sputtering apparatus 50 in which one target as shown in FIG. 12 was opposed to a substrate.
[0057]
(Sample 1-1)
In sample 1-1, the magneto-optical recording layer was formed while continuously applying a voltage to the two targets. Hereinafter, a method for producing Sample 1-1 will be described. First, a Si substrate and a Si target are placed in a vacuum chamber of a stationary facing single-wafer sputtering apparatus so as to face each other. -5 It was evacuated to about Pa. In this vacuum chamber, N gas is added in addition to Ar gas at a gas pressure of about 0.2 to 0.8 Pa. 2 A gas was introduced and reactive sputtering was performed using a Si target to form a 30 nm-thick SiN film as the first dielectric layer 12. At this time, the power applied to the Si target was 2 kW, and the film formation time was 5.3 seconds.
[0058]
Next, 5 × 10 5 is previously installed continuously in the vacuum chamber in which the first dielectric layer 12 is formed. -5 The Si substrate on which the first dielectric layer 12 was formed was housed in a vacuum chamber in which the Tb target and the FeCo target evacuated to Pa or less were placed. An Ar gas is introduced into the vacuum chamber at a gas pressure of about 0.1 to 0.8 Pa, and a Tb target and a FeCo target are simultaneously sputtered while rotating the substrate, and a 50 nm thick TbFeCo film is formed as the magneto-optical recording layer 13. Was formed. At this time, the power applied to the Tb target was 300 W, the power applied to the FeCo target was 1.5 W, and the film formation time was 8 seconds.
[0059]
By rotating the substrate, ultra-thin layers having a high Tb abundance ratio and ultra-thin layers having a high abundance ratio of FeCo are alternately stacked inside the TbFeCo film. Such a microscopic structure can be confirmed by a transmission electron microscope (TEM) or Auger spectroscopy. The thickness of the ultra-thin layer having a high Tb abundance ratio and the thickness of the ultra-thin layer having a high abundance ratio of FeCo are each about 0.5 nm, and two ultra-thin layers are stacked at a period of about 1 nm. The rotation speed and the voltage applied to the target were adjusted.
[0060]
Next, 5 × 10 5 is installed continuously in the vacuum chamber in which the magneto-optical recording layer 13 is formed. -5 The Si substrate 11 on which the first dielectric layer 12 and the magneto-optical recording layer 13 were formed was housed in a vacuum chamber in which a Si target evacuated to Pa or less was placed. In addition to Ar gas, N 2 (Nitrogen) gas was introduced, and the gas pressure was set at about 0.2 to 0.8 Pa. Then, reactive sputtering was performed using a Si target to form a 30-nm-thick SiN film as the second dielectric layer 14. At this time, the power applied to the Si target was 2 kW, and the film formation time was 5.3 seconds.
[0061]
(Sample 1-2)
In Sample 1-2, the magneto-optical recording layer was formed while alternately applying a voltage to the two targets. A sample was produced under the same conditions as in Sample 1-1 except that the magneto-optical recording layer 13 was formed.
[0062]
In forming the magneto-optical recording layer 13, first, a Tb target and an FeCo target are placed in a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is 5 × 10 -5 It was evacuated to about Pa. The Si substrate 11 on which the first dielectric layer 12 was formed was accommodated in this vacuum chamber. An Ar gas is introduced into the vacuum chamber at a gas pressure of about 0.1 to 0.8 Pa, and sputtering of a Tb target and an FeCo target is alternately repeated while rotating the substrate, so that the magneto-optical recording layer 13 has a thickness of 50 nm. Was formed. At this time, the power applied to the Tb target was 300 W, the power applied to the FeCo target was 1.5 W, and the film formation time was 16 seconds.
[0063]
The rotation period Tsub of the substrate was set to 0.25 seconds, and the discharge time T7a for one time of the Tb target and the discharge time T7b for one time of the FeCo target were both set to 0.25 seconds. As a result, similarly to the sample 1-1, the ultra-thin layer having a high Tb abundance and the ultra-thin layer having a high abundance of FeCo are laminated inside the TbFeCo film, and the ultra-thin layer having a high abundance of Tb and the FeCo The thickness of each of the ultrathin layers having a high abundance ratio was about 0.5 nm, and the cycle of laminating the two ultrathin layers was about 1 nm.
[0064]
(Comparative sample 1-3)
In Comparative Sample 1-3, a sample was manufactured under the same conditions as Samples 1-1 and 1-2 except for the formation of the magneto-optical recording layer 13. In forming the magneto-optical recording layer 13, first, a TbFeCo alloy target is placed in a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is 5 × 10 -5 It was evacuated to about Pa. The Si substrate 11 on which the first dielectric layer 12 was formed was accommodated in the vacuum chamber so as to face the alloy target.
[0065]
An Ar gas was introduced into the vacuum chamber at a gas pressure of about 0.1 to 0.8 Pa, and a TbFeCo alloy target was sputtered to form a 50 nm thick TbFeCo film as the magneto-optical recording layer 13. At this time, the power applied to the TbFeCo alloy target was 1 kW, and the deposition time was 6 seconds. In Comparative Sample 1-3, no periodic structure was formed inside the TbFeCo film because an alloy target was used.
[0066]
The anisotropic energy of the sample manufactured as described above was measured. Comparative sample 1-3 has an anisotropic energy of 3 × 10 5 erg / cc, whereas Sample 1-1 is 8 × 10 5 erg / cc, sample 1-2 is 1 × 10 6 erg / cc. That is, in the magneto-optical recording layer formed by the method of the present invention, an increase in anisotropic energy was observed.
[0067]
(Example 2)
In a second embodiment, an example will be described in which the present invention is applied to the manufacture of a magneto-optical recording medium that performs reproduction by a DWDD method (domain wall displacement detection) capable of realizing a high recording density (see Patent Document 1). In the DWDD method, the magnetic domain transferred from the recording layer to the domain wall moving layer of the magneto-optical recording medium via the intermediate layer is moved by a magnetic domain wall in a laser spot by using a temperature gradient of a laser beam irradiated at the time of reproduction. The magnetic domain is enlarged and reproduced.
[0068]
As shown in FIG. 7, in the magneto-optical recording medium of the second embodiment, a first dielectric layer 22, a reproducing layer 23, a domain wall displacement layer 24, a first intermediate layer 25, and a second intermediate layer 26 are formed on a disk substrate 21. And a recording holding layer 27, a recording auxiliary layer 28, a second dielectric layer 29, a thermal diffusion layer 30, and a protective film 31 are laminated in this order.
[0069]
As the disk substrate 21, for example, a resin material such as amorphous polyolefin or polycarbonate molded into a disk shape by injection molding or the like is used.
The first dielectric layer 22 improves the optical efficiency of the magneto-optical recording medium and suppresses the diffusion of moisture from the disk substrate 21 into the reproducing layer 23 and the domain wall displacement layer 24, thereby preventing the disk from corroding. To prevent As the first dielectric layer 22, for example, a SiN film is formed with a thickness of about 40 to 100 nm.
[0070]
The reproduction layer 23 moves the domain wall of the magnetic domain transferred from the recording holding layer 27 together with the domain wall movement layer 24, and improves the reproduction signal characteristics. As the reproducing layer 23, a layer of, for example, GdFeCo or GdFe is formed with a thickness of about 5 to 50 nm.
The domain wall motion layer 24 is a layer that moves the domain wall of the magnetic domain transferred from the recording holding layer 27 and exerts a magneto-optical effect. As the magnetic transfer layer 24, for example, a layer of GdFeCo, GdFe, GdFeAl, GdFeSi or the like is formed with a thickness of about 5 to 50 nm.
[0071]
The first intermediate layer 25 and the second intermediate layer 26 are layers that control the transfer of magnetic domains from the recording holding layer 27 to the domain wall motion layer 24. Is formed with a thickness of 5 to 40 nm.
[0072]
The record holding layer 27 is a layer on which information signals are recorded and held. For example, a layer of TbFeCo or the like is formed with a thickness of 20 to 100 nm.
The recording auxiliary layer 28 improves recording characteristics by improving recording magnetic field sensitivity characteristics when an information signal is recorded on the recording holding layer 27. As the recording auxiliary layer 28, a layer of, for example, GdFeCo is formed with a thickness of 20 to 100 nm.
[0073]
The second dielectric layer 29 is provided to control the diffusion of heat due to the light applied to the magneto-optical recording medium and to improve the recording / reproducing characteristics. As the second dielectric layer 29, for example, a SiN film is formed with a thickness of about 50 to 80 nm.
The thermal diffusion layer 30 is provided for controlling the diffusion of heat due to the light applied to the magneto-optical recording medium and improving the recording / reproducing characteristics. As the thermal diffusion layer 30, for example, an Al layer is formed with a thickness of about 3 to 20 nm.
[0074]
The protective film 31 is for improving the resistance to damage and abrasion of the magneto-optical recording medium in the event of collision or contact with the recording magnetic head. For example, a UV curable resin is applied by a method such as spin coating. By doing so, it is formed with a thickness of about 5 to 20 μm.
[0075]
Of the above layers, all of the layers formed by sputtering are formed by a stationary facing single-wafer sputtering apparatus. Vacuum chambers for forming each layer are continuously installed in the order in which the layers are formed. Except for the vacuum chamber where the record holding layer 27 is formed, one target is arranged in the vacuum chamber. The record holding layer 27 is formed by applying the present invention, and two targets are arranged in a vacuum chamber for forming the record holding layer 27 as shown in FIG. According to such an apparatus configuration, a multilayer laminated film can be formed without exposing the magneto-optical recording medium to the atmosphere.
[0076]
The first dielectric layer 22, the reproducing layer 23, the domain wall displacement layer 24, the first intermediate layer 25, the second intermediate layer 26, the recording auxiliary layer 28, the second dielectric layer 29, and the heat diffusion layer 30 are as described above. Film formation was performed under normal sputtering conditions for forming layers of various materials and thicknesses. The record holding layer 27 was formed as follows.
[0077]
(Sample 2-1)
In forming the record holding layer 27, first, a Tb target and an FeCo target are set in a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is 5 × 10 -5 It was evacuated to about Pa. The disk substrate 21 on which the first dielectric layer 22, the reproducing layer 23, the domain wall motion layer 24, the first intermediate layer 25, and the second intermediate layer 26 were formed was accommodated in the vacuum chamber.
[0078]
The inside of the vacuum chamber is again 1 × 10 -4 After evacuation to about Pa, Ar gas was introduced into the vacuum chamber at a gas pressure of about 0.1 to 0.8 Pa, and the Tb target and the FeCo target were simultaneously sputtered while rotating the substrate. Thus, a 50 nm thick TbFeCo film was formed as the recording holding layer 27. At this time, the power applied to the Tb target was 300 W, the power applied to the FeCo target was 1.5 W, and the film formation time was 8 seconds. Inside the TbFeCo film, ultrathin layers having a high Tb abundance ratio and ultrathin layers having a high abundance ratio of FeCo were alternately stacked with a thickness of about 0.5 nm.
[0079]
(Comparative sample 2-2)
In the comparative sample 2-2, the recording holding layer 27 was formed using a normal stationary facing type sputtering apparatus in which one target faces one disk substrate. A sample was manufactured under the same conditions as in Sample 2-1 except for the formation of the record holding layer 27.
[0080]
In the formation of the recording holding layer 27 of the comparative sample 2-2, first, a TbFeCo alloy target was set in a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber was 5 × 10 -5 It was evacuated to about Pa. The disk substrate 21 on which the first dielectric layer 22, the reproducing layer 23, the domain wall motion layer 24, the first intermediate layer 25, and the second intermediate layer 26 were formed was accommodated in the vacuum chamber.
[0081]
The inside of the vacuum chamber is again 1 × 10 -4 It was evacuated to about Pa and Ar gas was introduced into the vacuum chamber at a gas pressure of about 0.1 to 0.8 Pa. By performing sputtering of the TbFeCo alloy target, a 50 nm thick TbFeCo film was formed as the recording holding layer 27. At this time, the power applied to the TbFeCo alloy target was 1 kW, and the deposition time was 6 seconds. In Comparative Sample 2-2, since an alloy target was used, no periodic structure was formed inside the TbFeCo film.
[0082]
(Reproduction of magneto-optical recording medium)
Recording information was recorded and reproduced on the magneto-optical recording medium manufactured as described above. The writing of the information signal to the recording holding layer 27 was performed by modulating the external magnetic field while irradiating the magneto-optical recording medium with a laser beam, similarly to the conventional magneto-optical recording medium. An information signal with the shortest mark length of 0.2 μm was written to Sample 2-1 and Comparative Sample 2-2.
[0083]
FIG. 8 shows the reproduction power (Pr) dependence of the bit error rate (bER) as the reproduction characteristic of sample 2-1. The bottom value of the bit error rate of sample 2-1 is 3 × 10 -5 Was obtained. On the other hand, in the comparative sample 2-2, the bit error rate could not be measured due to poor reproduction characteristics.
[0084]
Next, an information signal having a mark length of 0.2 μm was written on the recording holding layer, and C / N measurement was performed. The C / N of Sample 2-1 was 42 dB, and the recording marks were stably held on the recording holding layer 27 because the anisotropic energy of the recording holding layer 27 was large. On the other hand, the C / N of Comparative Sample 2-2 was 30 dB. Therefore, it can be seen that the recording mark could not be held in the recording holding layer of the comparative sample 2-2.
[0085]
From the above results, according to the method of manufacturing a magneto-optical recording medium according to the present invention, a multilayer multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal can be formed, and the magneto-optical recording of a magneto-optical recording medium using a DWDD method is It can be seen that the anisotropic energy of the layer can be increased. According to the method for manufacturing a magneto-optical recording medium and the sputtering apparatus according to the present invention, a magneto-optical recording medium for high-density recording that can obtain good recording and reproducing characteristics can be manufactured in a short time.
[0086]
Further, as shown in FIG. 5, for example, a laminated multilayer film having a periodicity of a rare earth element and a transition metal can be formed continuously with other layers, so that the productivity of the magneto-optical recording medium is high. Further, since a magneto-optical recording layer having high anisotropic energy can be formed using a small target, a magneto-optical recording medium having a high recording density can be manufactured at low cost.
[0087]
(Example 3)
The film thickness uniformity when the magneto-optical recording layer is formed by the sputtering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10 show examples in which a TbFeCo film having a thickness of 50 nm is formed on a disk substrate having a diameter of 64 mm. FIG. 9 shows the gas pressure dependence of the film thickness distribution. FIG. 10 shows the dependency of the film thickness distribution on the distance between the target and the substrate (between the TS).
[0088]
In the case of the self-revolution type sputtering apparatus, since the particles from the target enter the entire disk substrate, the film thickness can be relatively easily made uniform regardless of the film forming conditions. On the other hand, in the case of the sputtering apparatus according to the present invention, since the density of particles incident from the target to the disk substrate has a distribution (see FIG. 3), it is necessary to adjust the film forming conditions and the distance between TS.
[0089]
By appropriately controlling the film forming conditions such as the gas pressure, the distance between TSs, and the like, sufficient film thickness uniformity can be ensured even in the stationary facing single-wafer sputtering apparatus according to the present invention. The distance between the TSs was the distance between the center of the target and the disk substrate. The film thickness distribution is acceptable if it is within ± 2%, for example.
[0090]
In the example of FIG. 9, the distance between the TSs is fixed at 52 mm, and the gas pressure of the Ar gas introduced into the vacuum chamber is changed between 0.1 Pa and 0.3 Pa. In this case, when the gas pressure is 0.1 Pa, a sufficient thickness uniformity is obtained, and when the gas pressure is 0.3 Pa, the variation in the film thickness is large in a portion near the edge of the disk substrate. However, by changing other conditions such as the distance between TSs and the diameter of the target, it is also possible to secure a sufficient film thickness uniformity at a gas pressure of 0.3 Pa.
[0091]
In the example of FIG. 10, the gas pressure was kept constant at 0.1 Pa, and the distance between TS was changed between 52 mm and 58 mm. In this case, sufficient film thickness uniformity was obtained both when the distance between TSs was 52 mm and when the distance between TSs was 58 mm. As described above, by optimizing the film forming conditions such as the gas pressure, the distance between TSs, and the like, a sufficient film thickness uniformity can be ensured even in the sputtering apparatus according to the present invention.
[0092]
Embodiments of the method of manufacturing a magneto-optical recording medium and the sputtering apparatus of the present invention are not limited to the above description. For example, the method of manufacturing the magneto-optical recording medium of the present invention is a DWD (double masked detection detection) method, a FAD (front aperture detection) method, a DWD super image method other than a CAD (centre aperture detection) method, and the like. The present invention may be applied to formation of a magneto-optical recording layer of a magneto-optical recording medium to be used.
[0093]
The sputtering device is not limited to the DC magnetron sputtering device, but may be an RF (high frequency) magnetron sputtering device or a sputtering device other than the magnetron sputtering device. Further, the diameter of the disk substrate is not limited to the above example, and the present invention can be applied to disk substrates having different diameters by changing the diameter of the target and the like. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0094]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a magneto-optical recording medium of the present invention, a magneto-optical recording medium having a high recording density using a magnetic super-resolution technique such as magnetic domain expansion or domain wall motion can be manufactured with high productivity. According to the sputtering apparatus of the present invention, a magneto-optical recording film having high anisotropic energy can be formed in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a method for manufacturing a magneto-optical recording medium according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a target and a disk substrate of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a distribution of particles incident on a disk substrate from the target of FIG. 1;
FIG. 4 is a discharge time chart of a plurality of targets in the method of manufacturing a magneto-optical recording medium according to the present invention.
FIG. 5 is a top view showing an example of the configuration of an apparatus used in the method of manufacturing a magneto-optical recording medium according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a sample according to Example 1 of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a sample according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing reproduction characteristics of the magneto-optical recording medium according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a film thickness distribution of a magneto-optical recording medium according to Example 3 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a film thickness distribution of a magneto-optical recording medium according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic view of a revolving-type sputtering apparatus used in a conventional method of manufacturing a magneto-optical recording medium.
FIG. 12 is a schematic view of a stationary facing single-wafer sputtering apparatus used in a conventional method of manufacturing a magneto-optical recording medium.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 1: stationary facing single-wafer sputtering apparatus, 2, 2A: vacuum chamber, 3: substrate holder, 4: disk substrate, 5: substrate rotation mechanism, 6: axis, 7, 7a, 7b: target, 8: disk substrate Loading / unloading section, 9: expansion / contraction section, 10: voltage application mechanism, 11: silicon substrate, 12: first dielectric layer, 13: magneto-optical recording layer, 14: second dielectric layer, 21: disk substrate, 22 .., A first dielectric layer, 23, a reproducing layer, 24, a domain wall displacement layer, 25, a first intermediate layer, 26, a second intermediate layer, 27, a recording holding layer, 28, a recording auxiliary layer, 29, a second dielectric Layer, 30: Thermal diffusion layer, 31: Protective film, 40: Rotating revolving type sputtering apparatus, 41: Substrate carrier, 42: Disk substrate, 43: Revolving axis, 44: Rotating axis, 45a to 45d: Target, 50: Stationary Opposing single-wafer sputtering apparatus, 51: vacuum chamber, 52: disk Plate, 53,53A~53c ... target, 54 ... substrate holder, 55 ... substrate rotation mechanism, 56 ... shaft.

Claims (8)

互いに異なる材料からなる複数のターゲットと1枚の基板が対向するように、複数の前記ターゲットを固定し、かつ前記基板の中心位置を固定する第1の工程と、
複数の前記ターゲットに独立に電圧を印加しながら、前記基板を自転させてスパッタリングを行い、前記基板上に磁性材料からなる光磁気記録層を形成する第2の工程とを有する
光磁気記録媒体の製造方法。
A first step of fixing a plurality of targets so that a plurality of targets made of different materials and one substrate face each other, and fixing a center position of the substrate;
A second step of rotating the substrate and performing sputtering while independently applying a voltage to the plurality of targets to form a magneto-optical recording layer made of a magnetic material on the substrate. Production method.
前記第2の工程において、複数の前記ターゲットに同時に連続的に電圧を印加する
請求項1記載の光磁気記録媒体の製造方法。
2. The method of manufacturing a magneto-optical recording medium according to claim 1, wherein in the second step, a voltage is continuously and simultaneously applied to the plurality of targets.
前記第2の工程において、複数の前記ターゲットに交互に電圧を印加する
請求項1記載の光磁気記録媒体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein in the second step, a voltage is alternately applied to the plurality of targets.
1回当たりの電圧印加時間を前記基板の自転周期の整数倍とする
請求項3記載の光磁気記録媒体の製造方法。
4. The method for manufacturing a magneto-optical recording medium according to claim 3, wherein the voltage application time per time is set to an integral multiple of the rotation period of the substrate.
複数の前記ターゲットは、希土類元素を含有する磁性材料からなる第1のターゲットと、遷移金属を含有する磁性材料からなる第2のターゲットを含む
請求項1記載の光磁気記録媒体の製造方法。
2. The method for manufacturing a magneto-optical recording medium according to claim 1, wherein the plurality of targets include a first target made of a magnetic material containing a rare earth element and a second target made of a magnetic material containing a transition metal.
前記第1のターゲットと前記第2のターゲットの少なくとも一方は、希土類元素と遷移金属の両方を含有し、ターゲット中の希土類元素と遷移金属の存在比が前記第1のターゲットと前記第2のターゲットで異なる
請求項5記載の光磁気記録媒体の製造方法。
At least one of the first target and the second target contains both a rare earth element and a transition metal, and the abundance ratio between the rare earth element and the transition metal in the target is such that the first target and the second target are present. 6. The method for manufacturing a magneto-optical recording medium according to claim 5, wherein
前記第1の工程において、前記光磁気記録層の少なくとも一部の磁化が転写される第1の磁性層と、前記第1の磁性層上に形成された、前記第1の磁性層よりキュリー温度が低い第2の磁性層とを有する前記基板を複数の前記ターゲットに対向させ、
前記第2の工程において、前記第2の磁性層上に前記光磁気記録層として、前記第2の磁性層よりキュリー温度が高い第3の磁性層を形成する
請求項1記載の光磁気記録媒体の製造方法。
In the first step, a first magnetic layer to which at least a part of the magnetization of the magneto-optical recording layer is transferred, and a Curie temperature higher than the first magnetic layer formed on the first magnetic layer. The second substrate having a low second magnetic layer to a plurality of the targets,
2. The magneto-optical recording medium according to claim 1, wherein, in the second step, a third magnetic layer having a higher Curie temperature than the second magnetic layer is formed as the magneto-optical recording layer on the second magnetic layer. Manufacturing method.
真空槽と、
前記真空槽内に複数のターゲットを固定するターゲット固定手段と、
前記ターゲット固定手段に固定された複数の前記ターゲットと対向するように、前記真空槽内に1枚の基板を保持し、前記基板の中心位置を固定して前記基板を自転させる基板保持手段と、
複数の前記ターゲットに独立に電圧を印加する電圧印加手段とを有する
スパッタ装置。
A vacuum chamber,
Target fixing means for fixing a plurality of targets in the vacuum chamber,
A substrate holding unit that holds one substrate in the vacuum chamber so as to face the plurality of targets fixed to the target fixing unit, fixes the center position of the substrate, and rotates the substrate.
A voltage applying means for independently applying a voltage to the plurality of targets.
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