JP2876062B2 - 磁性膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁性膜に関し、詳しくは、良好な垂直磁気異
方性を有し、かつ、大きなファラデー回転角が得られて
特に光磁気記録に好適な窒化物磁性対薄膜（磁性膜）に
関するものである。

〔従来の技術〕

磁性体薄膜を適当な基板（非磁性支持体）上に形成し
たものは記録媒体（磁気記録媒体、光磁気記録媒体）と
して利用されている。殊に、光磁気記録方式に採用され
ている記録媒体（以降「光磁気記録媒体」という）に
は、記録感度が高いこと、磁気光学効果（ファラデー効
果、カー効果）が大きいこと、大面積のものが均質かつ
安価に製作できること、安定性にすぐれていること等が
要求される。これに加えて、磁気光学効果の大きさは磁
化の向きと光の進行方向とが平行なとき最も大きくな
り、また、面に垂直な磁化という条件は垂直磁気記録の
要件も満たしているため高密度記録にも適する。従っ
て、媒体の面に垂直に磁化をもつ材料が選択されねばな
らない。

こうした要請から、光磁気記録媒体における磁性膜の
材料として（１）垂直磁気記録媒体で採用されている磁
性材料（代表的には六方晶最密充填（hcp）構造のマグ
ネトプラムバイト型Baフェライト）を使用したり、
（２）MnBi、MnCuBi、MnGaGe、MnAlGe、PiCo（以下多結
晶）；（YBi）_３（FeGa）₅O₁₂（単結晶）;GdCo、GdFe、
TbFe、GdTbFe、TbDyFe（以上アモルファス）などが使用
されたりしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

だが、前記（１）のBaフェライト磁性材料の製膜は低
基板温度で行ないにくく、また、半導体レーザの波長域
（例えば780nm、830nmなど）では大きな磁気光学効果を
得ることができないといった欠点がある。もっとも、例
えば三価の鉄イオンを二価のCoと四価のTiで置換してフ
ァラデー効果を大きくする試みもなされているが、この
場合には製膜温度が更に高温となり、基板材料の選択が
大幅に制限を受けるようになる。こうした傾向は他の酸
化物磁性体薄膜例えばガーネット薄膜などについても同
様にいえることである。

一方、前記（２）のうちの多結晶材料を用いた光磁気
記録媒体は粒界による公散乱のノイズが問題になり高い
S/N比が得られない。この多結晶材料に比べて、前記
（２）のうちのアモルファス材料を用いた光磁気記録媒
体はそうした不都合が生じないため光磁気記録材料の主
流をなしているが、これらは参加しやすく安定性に不安
があるといった欠点を有している。

これまでいろいろ述べた不都合な現象特に酸化するこ
となく安定性にすぐれた磁性材料の開発が進められてき
た結果、近時は、窒化鉄が注目されている。窒化鉄は錆
びることがなく、強磁性体であり、しかも基板に対して
垂直方向に磁気異方性を有するため録音テープ、ビデオ
テープ、コンピュータ用の大容量記憶装置などの高密度
磁気記録媒体に応用することが提案されている（特開昭
55−33093号、同59−228705号、同60−76021号、同61−
110328号、同62−103821号などの公報）。

しかし、これまで提案されてきた窒化物磁性材料は、
主として、その垂直磁気異方性に注目した垂直磁気記録
媒体に対してであって、光磁気記録媒体への応用は見送
られているのが実情である。

本発明の目的は、高密度記録及び再生が行なえる光磁
気記録媒体に有用な磁性膜を提供するものである。本発
明の他の目的は、特にファラデー効果による再生能率を
向上せしめた磁性膜を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の磁性膜（磁性体薄膜）はFe,Co及びNiより選
ばれる少なくとも一種の金属の窒化物〔一般式:M_xN（ｘ
＝２〜３）で表わされ、Ｍは前記金属である〕を主成分
とし、かつ、これに希土類元素のうちのGd、Tb、Dy及び
／又はHoが含有され、垂直磁気異方性を有していること
を特徴とする。

この磁性体薄膜は、一般には直接又は反射層を介して
比磁性支持体上に形成されて、主として、光磁気記録媒
体に供されるが、前記磁性体薄膜と前記非磁性支持体と
の間に、前記反射層に代えて、アモルファス希土類・遷
移元素合金薄膜を形成することもできる。

また、この磁性体薄膜はFe,Co及びNiのいずれかの金
属の酸化物を含有しているものも好ましい（この場合、
金属酸化物の磁性体薄膜中に占める量は約20％以下であ
るのが好ましい）。

また、この磁性体薄膜はFe,Co及びNiのいずれかの金
属の弗化物を含有しているものも好ましい（この場合、
金属弗化物の磁性体薄膜中に占める量は約40％以下であ
るのが好ましい）。

また、この磁性体薄膜はFe,Co及びNiのいずれかの金
属のアモルファスを含有しているものも好ましい（この
場合、前記金属のアモルファスの磁性体薄膜中に占める
量は約40重量％以下であるのが好ましい）。

この磁性体薄膜は特に下記の割合で構成されるものが
好ましい。

54atomic％≦Fe、Co及び／又はNi≦73atomic％ 20atomic％≦Ｎ≦32atomic％ 3atomic％≦Gd、Dy及び／又はHo≦20atomic％ こうした磁性体薄膜は、これが光磁気記録媒体として
利用される場合には、非磁性体支持体、反射層又はアモ
ルファス希土類・遷移元素合金薄膜にFe、Co及び／又は
NiとGd、Tb、Dy及び／又はHoとの化合物と、窒素原子と
を磁界中で反応・堆積させて金属窒化物［M_xN（ｘ＝２
〜３）］を主成分とし、Gd、Tb、Dy及び／又はHoを含有
する磁性体薄膜を形成せしめればよい。

この光磁気記録媒体の製造方法においては、窒素原子
とともに弗素原子を磁界中で反応せしめて金属弗化物を
前記磁性体薄膜に含有させることもできる。

また、この光磁気記録媒体の製造方法においては、F
e、Co及びNiより選ばれる少なくとも１種の金属原子、
これらの合金、これらの窒化物及び／又は弗化物、更に
は、これらとGd、Tb、Hoなどとの化合物をターゲットと
し、このターゲットにプラズマ化された窒素を衝突させ
ることも好ましい。

また、この光磁気記録媒体の製造方法においては、前
記プラズマ化された窒素とともにプラズマ化されたアル
ゴンが用いられることも好ましい。

また、この光磁気記録媒体の製造方法においては、前
記金属原子（Fe、Ni、Co）、希土類元素（Gd、Tb、Dy、
Ho）、窒素原子とともに炭素原子及び酸素原子を磁界中
で反応せしめて炭素及び酸素を前記磁性体薄膜に含有さ
せるようにすることも好ましい。

また、この光磁気記録媒体の製造方法においてはFe、
Co及びNiより選ばれる少なくとも１種の金属、これらの
合金、これらの窒化物及び／又は弗化物、更には、これ
らとGd、Tb、Dy、Hoなどとの化合物をターゲットとし、
このターゲットにプラズマ化された窒素、炭素及び酸素
を衝突させて前記磁性体薄膜に炭素及び窒素を含有させ
るようにすることも好ましい（この場合、前記プラズマ
化された窒素、炭素及び酸素とともにプラズマ化された
アルゴンを用いるの好ましい）。

更にまた、この光磁気記録媒体の製造方法において
は、前記磁界が非磁性支持体の裏面側に配設させた磁石
により前記支持体の面に垂直にむいた磁束を主体として
いるようにしたことも好ましい。

ちなみに、本発明者は窒化鉄磁性材料についていろい
ろな角度から研究検討を行なった結果、各種製膜法特
にイオンビームスパッタ法を用いFeの窒化物を製造する
ことによって、大きな垂直磁気異方性磁界（H_K≧4KOe）
をもち、かつ、0.3deg/μｍ以上のファラデー回転角
（θ_Ｆ）を有するＧ軸配向性にすぐれた磁性体薄膜が製
膜しうることを確めた。特にＣ軸配向性を向上させるこ
とによって、透光性及びファラデー回転角が向上し、光
磁気記録媒体に好適となることを見出した。また、こう
した磁性体薄膜は他の鉄族元素（Co,Ni）にも認められ
ること、及びFe、Ni、Coの二種以上を含む窒化物にも認
められることを確めた。また、磁性膜中に希土類元素
（Gd、Tb、Dy及びHoの少なくとも一種）を含有させると
更に垂直磁気特性が向上する（H_Kは５〜6KOe程度とな
り、角型比Sq_⊥は約0.2くらいとなる）。これら希土類
元素は窒化物の結晶で含有されていてもよいし、Fe、C
o、Niなどの一部と置換した形で含有されていてもよい
し、粒界に偏析する形で含有されていてもよく、特にそ
の形態にはとらわれないことを確めた。本発明はこれら
に基づいてなされたものである。

以下に本発明を添付の図面に従がいながらさらに詳細
に説明する。

第１図及び第２図は本発明に係る磁性膜を用いた光磁
気記録媒体の代表的な二例を表わしており、ここで11は
非磁性支持体、12は磁性体薄膜、13は反射層である。

第１図に示したタイプの光磁気記録媒体は、非磁性支
持体11側から記録・再生レーザー光が照射されるもので
あり、従って、ここでの非磁性支持体11は光に透明でな
ければならない。一方、第２図に示したタイプの光磁気
記録媒体は、磁性体薄膜12側から記録・再生レーザー光
が照射されるものであり、従って、ここでの非磁性支持
体11は光に透明であっても不透明であってもかまわな
い。

なお、これら光磁気記録媒体においては、必要に応じ
て、表面層を形成する反射層13上（第１図の場合）又は
磁性体薄膜12上（第２図の場合）に保護層や潤滑層が設
けられたり、また、第１図の例では非磁性支持体11と磁
性体薄膜12との間或いは第２図の例では磁性体薄膜12と
反射層13との間に磁気光学効果を強めるための誘電体層
などが設けられたりしてもよい。

非磁性支持体11としてはプラスチックフィルム、セラ
ミック、金属、ガラスなど適宜の非磁性材料が用いられ
る。支持体11用プラスチックとしてはポリイミド、ポリ
アミド、ポリエーテルサルホン等の耐熱性プラスチック
は勿論のこと、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化
ビニル、三酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリメ
チルメタクリレートのごときプラスチックも使用でき
る。また、支持体11の形状としては、シート状、カード
状、ディスク状、ドラム状、長尺テープ状等の任意の形
状をとることができる。

磁性体薄膜12は一般式 M_xN （但し、ＭはFe、Co及びNiから選ばれる金属の少なくと
も１種であり、ｘ＝２〜３である。） で表わされる窒化物を主成分とし、これに希土類元素の
うちのGd、Tb、Dy及び／又はHoを含有した垂直磁気異方
性を有した窒化物磁性体である。

なお、これら希土類元素は一軸異方性エネルギーKuが
静磁エネルギー２πMs²に比べて大きく、薄膜にした場
合、垂直磁化膜が得られやすい。だが、このものの含有
量は、前記のように、強磁性金属（Fe、Co及び／又はN
i）の合計量より多くてはならない。多いと垂直磁化膜
とならないか、又は、不透明な膜となってしまい光磁気
記録材料として適さないものとなる。

M_xNで表わされる窒化物磁性体は、ｘの値によって大
よそ決ったキュリー点をもつようになる。また、ｘ値の
値によって、例えばF_xNであればbcc、fcc、hcp、orthな
どの結晶構造をとるようになる。そして、これら結晶構
造のちがいによって磁気特性等の物性も相違してくる。
前記結晶構造のうち記録媒体（磁気記録媒体、光磁気記
録媒体）として有用なのはfcc構造及びhcp構造（ε相）
のもの一特にhcp構造（ε相）のものが望ましい一であ
り、従って、本発明におけるM_xN磁性体薄膜はε−M_xNで
垂直磁化膜がＣ軸方向に配向した多結晶薄膜となってい
る。

先に触れたように、従来においては、M_xN磁性体薄膜
が多結晶で形成されていると、アモルファス磁性体薄膜
とちがって、粒界が存在し、そのため光透過の際にノイ
ズを発生させ又光透過率が低く（10〜20％）ファラデー
回転角（θ_Ｆ）が大きくとれないものと考えられてい
た。しかし、本発明磁性体薄膜によれば、そうした危惧
は問題とならず、実用面で関心がもたれている光熱書込
みに対する繰り返し安定性及びθ_Ｆ値を良好ならしめる
ことが可能となる。

本発明者の観察したところによれば、多結晶といって
も結晶子径は数10Å（Fe_xNで約50Å）程度であって、光
の波長に対しては小さく殆んど影響がなくθ_Ｆ値が大き
くとれ（Fe_xNで約で約0.7deg/μｍ）、従って、S/N比を
大きくとれることが見出された。

更に、本発明者は、Ｎ（窒素）をFe（鉄）中に多く入
れると、レーザー光透過率は向上し40％（λ＝800nmの
とき）にも達することも確めている。光熱記録（キュリ
ー点記録）である場合にはある程度磁性体薄膜は光を吸
収し加熱に使用されなければならない。

窒化鉄中のＮ成分は多い方が光透過率の向上をもたら
すが、磁性体薄膜は記録時キュリー温度（Tc）近くまで
加熱されねばならないため、この点においては、Tc値は
低い方（但し、Tc値が50℃より低いと記録維持に支障を
きたすようになるので50℃くらいが限度である）が感度
はよい。Fe_xNのｘの値を２に近いところまでもっていく
と−換言すればFe中にＮを多く入れるようにすると−キ
ュリー点（Tc）は下がってくる。実用上、Tcは100〜200
℃の範囲が望ましいが、Fe₃Nの場合Tc≒290℃であり、
これがｘの値の上限である。なお、窒化物磁性体薄膜の
場合は加熱におる抗磁力の低下を利用して書込むことも
可能である。

窒化鉄で製膜された従来のものは垂直磁化膜といわれ
ながらも、垂直磁気異方性は必ずしも良好ではない。垂
直磁気異方性の充分でない磁性体薄膜はビット径が１μ
ｍ以下の高密度記録に適さず、垂直磁気異方性磁界
（H_K）は1KOeと小さく、これではθ_Ｆ値を大きくするこ
とができない。

結局、本発明の磁性体薄膜は磁性材料として主とし
て窒化鉄Fe_xN（ｘが２〜３）が用いられているが、これ
に特定された希土類元素が含有されており、 ファラデー回転角は0.3deg/μｍ以上であり、hcp構
造を有しており、Ｃ軸配向（Ｃ軸方向に結晶が堆積し
ている）しており、かつ、垂直磁気異方性磁界（H_K）
は4KOe以上（一般には５〜6KOe程度）となっているもの
である。

垂直磁気異方性磁界（H_K）及びファラデー回転角（θ
_Ｆ）について、このような大きな値が得られるのは、磁
性体薄膜中にFe₄Nやα−Feなどが含まれていないこと、
六方晶のε相Fe_xN（２＜ｘ≦３）がＣ軸配向しているこ
と、及び、特定の希土類元素が含有していることのため
である。本発明者はＣ軸配向度に従って光透過率が向上
すること及びθ_Ｆ−Ｈ曲線に於いて角型比が向上するこ
とを確認している。Ｘ線回析法においてＣ面のロッキン
グ曲線から求めた半値巾（△θ₅₀）を用いてＣ軸配向の
程度は評価できる。本発明によれば、（002）から求め
た△θ₅₀は１度以下であり、１度以上では垂直異方性磁
界が4KOe以下となり、また、光透過率やファラデー回転
角が不十分であることも確認している。そして先に触れ
たように、かかる磁性体薄膜の形成にはイオンビームス
パッタ法が特に適している。

なお、特開昭61−20078号公報には、ε相窒化鉄Fe_xN
（ｘ＝２〜３）からなる磁性材料が記載されているが、
このFe_xNは磁性粉末であり、これの磁性体層を支持体上
に形成させるにはバインダー等を用い塗工する必要があ
る。従って、磁性体層の感度は低いものになり勝ちで半
導体レーザー等の光熱では記録不十分であり、用途は例
えばテープのダビング等で実施されているマスターテー
プ（Hi−Hc）とコピーテープ（Low−Hc）とを重ねて熱
転写する場合などに限定されるものと思われる。

特開昭60−25204号公報には、アモルファス窒化鉄Fe
_1-xN_x（ｘ≧0.4）を主成分とした磁性層を有する磁気記
録媒体が記載されているが、ａ−窒化鉄（アモルファス
窒化鉄）であるうえｘ≧0.4とＮ成分が多くて−本発明
の範囲外である−本発明の意図することが達成しえな
い。

また、特開昭62−232101号公報には、窒化鉄磁性材料
の製造法が記載され、Ｃ軸配向や垂直磁気異方性につい
ても述べられている。だが、ここでの窒化鉄は、その第
３図に示されているように、垂直磁気異方性磁界が約1K
Oeと低いものである。

本発明に係る磁性体薄膜を形成する窒化物は、垂直磁
気異方性磁界は約4KOe以上（一般には５〜6KOe程度又は
それ以上）となるものである。

本発明の磁性体薄膜は窒化物により製膜されたものに
限らず、前記式（M_xN）において、ＭがCo,NiあるいはF
e,Co及びNiから選ばれる少なくとも二種の組合せであっ
てもかまわない。但し、これらにおいては、先に触れた
ｘ＝２〜３、θ_Ｆが0.3deg/μｍ以上、hcp構造、Ｃ軸配
向、及び垂直磁気異方性磁界（H_K）が4KOe以上になる条
件を充していなければならないことは勿論である。

磁性体薄膜12の厚さは100〜10000Å好ましくは500〜3
000Åくらいが適当である。本発明の磁性体薄膜12は、
窒化物磁性体の垂直成分が大幅に増大しているので、薄
い膜でも大きなファラデー回転角が得られる。

反射層13の材料としてはAu,Al,Ag,Pt,Cr,Nd,Ge,Rh,C
u,TiNなどが用いられ、電子ビーム（EB）蒸着法等の各
種蒸着法やイオンプレーティグ、スパッタリング、PVD
法、CVD法等の薄膜形成法により製膜される。反射層13
の厚さは１μｍ以下好ましくは0.05〜0.5μｍくらいが
適当である。

また、前記誘電体層の材料としてはSiO₂、TiO₂、窒化
シリコン、窒化アルミニウム、アモルファスSiなどをあ
げることができ、潤滑層の材料としてはカーボン、二酸
化モリブデン、二硫化タングステン、α−オレフィン重
合物、常温で液体の不飽和炭化水素（ｎ−オレフィン二
重結合が末端の炭素に結合した化合物；炭素数約20）、
炭素数12〜20の一塩基性脂肪酸と炭素数３〜12の一価ア
ルコールとからなる脂肪酸エステル類などをあげること
ができる。

本発明における窒化物磁性体は、下地層を設けなくて
も製膜の初期から良好なＣ軸配向膜となるので0.1μｍ
以下でも例えば0.05μｍ厚でもＣ軸配向膜が得られ、こ
のため、透明性の良好な垂直磁気異方性膜が得られる。
特開昭59−228705号公報記載の垂直磁気記録媒体は0.1
μｍ以下では垂直磁気異方性膜が得にくいと述べられて
いる。この為、製膜初期の0.1μｍ厚部分は透光性や垂
直磁気異方性が劣り、全膜中に光を透過させて利用する
光磁気記録媒体にとっては好ましいとは言えなく、本発
明と明瞭に異なる点である。従って、本発明の窒化物磁
性体は下地層が不要であるが、しかし設けてもかまわな
い。その厚さは0.05〜0.5μｍくらいが適当である。

下地層の設けられる位置は、第１図に示した光磁気記
録媒体であれば非磁性支持体11と磁性体薄膜12との間で
あり、非磁性支持体11と磁性体薄膜12との間に誘電体層
が設けられたものであればその誘電体層と磁性体薄膜12
との間である。また、第２図に示した光磁気記録媒体で
あれば反射層13と磁性体薄膜12との間である。

下地層はその上に形成される窒化物磁性体薄膜12と格
子定数が同じか又はそれに近い結晶面をもった非磁性材
料から選択される。従って、この下地層上に形成される
窒化物磁性体薄膜12はhcp構造をもつ垂直配向膜が成長
するようになる。このような下地層としては特に例えば
Ti、Zr、Mgなどのhcp構造を呈するものによるのが望ま
しい。

更に、磁性体薄膜12の垂直磁気異方性を一層向上させ
るために、磁性体薄膜中に非磁性元素例えばB,Si,Pなど
を20重量％以下の量で加え、磁性体薄膜12の飽和磁化Ms
を低下させることで垂直磁気異方性をより良好ならしめ
ることも効果的である。また、磁性体薄膜12のファラデ
ー回転角θ_Ｆをより向上させるために、例えばEu²⁺,Pr
³⁺などの常磁性イオンが磁性体薄膜12及び前記下地層中
に加えられることも有効である。

磁性体薄膜12の飽和磁化を減少させ垂直磁気異方性を
向上させる手段としては、前記下地層を設ける他に、磁
性体薄膜中に酸素を入れることが有効である。

酸素を磁性体薄膜12中に入れることは、結果的に、C
o,Ni及び／又はFeの酸化物（酸化物磁性体）がCo,Ni及
び／又はFeの窒化物と混合・共存されることになる。こ
こでのCo,Ni及び／又はFeの酸化物磁性体の好適な具体
例としては、FeO,Fe₂O₃,Fe₃O₄,CoO,Co₂O₃,Co₃O₄,NiO,Ni
₂O₃などがあげられる。これら酸化物磁性体は、窒化物
磁性体と同様、いずれも化学的・熱的に安定である。こ
れら酸化物磁性体と窒化物磁性体とが混合・共存された
窒化物酸化物混合磁性体は光磁気記録媒体として利用さ
れた場合、光透過率が向上するようになる。

この窒化物酸化物混合磁性体薄膜は、例えば純鉄をタ
ーゲット材料として選択した場合、これに酸素を含む窒
素ガス（好ましくはアルゴンが加えられる）のイオン化
したものを照射させFeをスパッタさせることにより、非
磁性支持体上に酸素の入った窒化物膜を形成せしめるよ
うにすればよい。

そして、これら窒化物酸化物磁性体薄膜にあっては 23atomic％≦Ｍ≦69atomic％ 8atomic％≦Ｎ≦31atomic％ 3atomic％≦Gd,Tb,Dy及び／又はHo≦20atomic％ 5atomic％≦０≦45atomic％ の範囲にあるものが望ましい。これら数値はイオン化ガ
スの量比をN₂10〜80％、Ar10〜80％、0 2〜15％くらい
に調整しておくことにより所期の値にすることができ
る。

前記の磁性体薄膜12の飽和磁化を減少させることと、
この層12のキュリー温度（Tc）を低下させ、かつ、レー
ザー光の透光性を向上せしめるために、磁性体薄膜中に
弗素を入れることは有効である。

弗素を磁性体薄膜12中に入れることは、結果的に、C
o,Ni及び／又はFeの弗化物がCo,Ni及び／又はFeの窒化
物と混合・共存されることになる。ここでのCo,Ni及び
／又はFeの弗化物の適宜な具体例としては、FeF₂,FeF₃,
Fe₂F₅,CoF₂,CoF₃,NiF₂などがあげられる。

光磁気記録媒体においては、キュリー点（キュリー温
度：磁化が消失し書込む温度）は前述のとおり、低すぎ
ると使用中記録が消えてしまうし、高すぎるとレーザー
光出力を高くしなければならない。また、磁気光学効果
のうちファラデー効果を用いる方式は、磁性体薄膜12の
厚さに大きく影響され、透光性の適度であることが要求
される。

磁性体薄膜12の透光性が適度であることはレーザー光
を吸収して膜を加熱させるのであるが、透光性が乏しい
とファラデー回転角が大きくとれずS/N比が大きくなら
ない。もっとも、窒化物磁性体（M_xN）中のＮ成分を多
くすれば、透光性を向上させ及びキュリー温度を下げる
ことはできるが、Ｎ成分が多すぎると低い加熱で窒素は
膜中から抜けやすく安定性に欠ける。

こうした配慮から窒化物磁性体薄膜（M_xN）に弗素を
含有させるようにすれば、良好な垂直磁化膜でかつ適度
の透光性キュリー温度とを備えた理想的な光磁気記録媒
体が得られるようになる。これはM_xN（窒化物）中にFe,
Co及びNiの弗化物（アモルファスをも含む）が適当量混
合され薄膜として形成されたことにより、膜中のＮ成分
の脱離が防止され化学的物理的に安定となったためと考
えられる。この窒化物弗化物混合磁性体薄膜にあって
は、 23atomic％≦Ｍ≦69atomic％ 8atomic％≦Ｎ≦31atomic％ 3atomic％≦Gd,Tb,Dy及び／又はHo≦20atomic％ 5atomic％≦Ｆ≦45atomic％ の範囲にあるものが望ましい。

この窒化物弗化物混合磁性体薄膜の形成は、先の窒化
物酸化物混合磁性体薄膜形成の際のイオン化ガスのうち
の「酸素」を「弗素」に代えればよく、また、イオン化
ガスの量比を適宜調整することにより行なわれる。

また、磁性体薄膜12の飽和磁化を減少させるととも
に、キュリー温度を低下させ透光性を向上させるための
他の手段としては、窒化物磁性体（M_xN）中に炭素及び
酸素を入れることも有効である。この場合にあっては 20atomic％≦Ｍ≦60atomic％ 10atomic％≦Ｎ≦20atomic％ 3atomic％≦Gd,Tb,Dy及び／又はHo≦20atomic％ 5atomic％≦Ｃ≦45atomic％ 5atomic％≦０≦45atomic％ （但し、20atomic％≦Ｃ＋０≦50atomic％である。） の範囲が適当である。

炭素は容易に膜中に混入できるだけでなく、透光性向
上に寄与する。このことは酸素についても言えることは
既述のとおりである。これに加えて、炭素及び酸素は結
晶のhcp構造や配向性を劣化させることがないという効
果をもたらす。

炭素や酸素は窒化物磁性体（M_xN）の製膜にあってF
e、Co及び／又はNiと結合して結晶をつくってもかまわ
ないが、膜中にアモルファス的にとり込まれている方が
光学的には好ましい。炭素と酸素との量的組合せによっ
ては500〜900nmのレーザー光を用いて、膜厚1000〜3000
Åの場合に光透過率を20〜60％という広い範囲で制御可
能である。

この炭素及び酸素を混入させた窒化物磁性体（窒化物
炭化物酸化物混合磁性体）薄膜の形成は、先の窒化物酸
化物混合磁性体薄膜形成の際のイオン化ガスのうちの
「酸素」を「一酸化炭素（CO）」に代えればよく、ま
た、イオン化ガスの量比を適宜調整することにより行な
われる。よく知られ又はこれまでにも度々触れたよう
に、ファラデー回転角は磁性体薄膜中を光が透過する長
さに比例するので、薄膜を厚くすればファラデー回転角
は大きくなる。

ところで、光磁気記録方式にあって「カー効果」を用
いる媒体は、磁性体薄膜表面で光を反射させその時の回
転角（カー転角）によって記録を読みとるというもので
あるが、このタイプは磁性体薄膜としてアモルファス希
土類・遷移金属合金（ａ−希土類・遷移金属合金）が一
般に使用されている。

本発明者は、カー効果とこれまで記載した磁性体薄膜
のファラデー効果とを併用した光磁気記録媒体が（M_xN
磁性体の製膜）によっても有用であることを確めた。

もっとも、単にカー効果及びファラデー効果を併用し
た光磁気記録媒体自体は従来知られているかも知れない
が、ａ−希土類・遷移金属合金は酸素を嫌う（酸化す
る）ので、このアモルファス合金層上には現在精力的に
研究されている酸化物磁性体（例えばBaフェライト、Co
フェライト、GdFeガーネット、Bi置換ガーネットなど）
を積層しにくいといった欠点があった。

本発明においては、そこで第１図及び第２図の反射層
13に代えてａ−希土類・遷移金属合金層（アモルファス
合金層）を形成せしめることも可能である。アモルファ
ス合金層の反射率は約50％（λ≒800nm）であり、反射
層としての機能を有している。ａ−希土類・遷移金属合
金層と本発明に係る磁性体薄膜とは磁気特性が近似して
いる法が望ましいことから、前記アモルファス合金層の
材料にはGdCo、GdFe、TbF、ｅ、GdTbFe、TbDyFe、TbFeC
oなどのごときFe、Coを主要成分としたものが用いられ
る。

このタイプの光磁気記録媒体では、ａ−合金層と本発
明に係る磁性体薄膜との間で組成が幾分混合したものと
なるかも知れないが、両層は磁気特性が比較的近似して
いることから不都合は生じない。勿論、両層でキュリー
温度、補償温度をあわせることもできる。なお、ａ−合
金層が自由表面に位置する場合には、その上に保護層
（AlN,SiN,SiO,TiO,TiN,SiO₂などの薄層）が設けられる
ことが好ましい。また、誘電体層が設けられてよいこと
は第１図、第２図において説明したのと同様である。

本発明の光磁気記録媒体の製造は、既述のとおり、種
々の製造法が採用しうるが、その中でも磁性体薄膜につ
いてはイオンビームスパッタ法によるのが有利である。

第３図は本発明方法の実施に好適な装置の一例の概略
を示したものである。

この装置においては、真空槽２内部にイオン銃３の先
端部がつき出すように配置されている。イオン銃３はガ
スボンベ４から供給されるN₂ガス（好ましくはN₂ガスと
Arガスとの混合ガス）に数KVの直流電圧を印加してプラ
ズマ化し、先端部前面の穴から、そのプラズマをターゲ
ット５に向けて放射できるようになっている。

ここでは、ガスボンベ４から供給されるガスはN₂ガス
又はN₂ガスとArガスとの混合ガスとしているが、（ａ）
窒化物磁性体薄膜が酸素を含むもの（窒化物酸化物混合
磁性体薄膜）である場合には供給ガス中に更に酸素ガス
を加え、（ｂ）前記（ａ）のものが例えば酸素及び炭素
を含むもの（窒化物炭化物酸化物混合磁性体薄膜）であ
る場合には更にCOガス又はCO₂ガスを加えるようにすれ
ばよい。便宜上、磁性体薄膜はFe_xN薄膜であるとして説
明を進めることにするが、製膜手段及び使用金属又は合
金等それ自体に本質的な差異がある訳ではない。いま、
ターゲット５を銃鉄（純度:99.99％程度）にしておく
と、プラズマ化された窒素原子及びアルゴン原子（N₂75
％＋Ar25％）はターゲット５の鉄原子をスパッタする。

スパッタされた鉄原子とターゲット前面のプラズマ中
の窒素原子とは反応しFe_xN（ｘ＝２〜３）となって非磁
性支持体11の表面に堆積し、薄膜（磁性体薄膜）を形成
する。

こうして非磁性体11上に磁性体薄膜12を形成すること
ができるが、この薄膜形成にあっては、非磁性支持体11
の裏面側であって非磁性支持体11の面に垂直方向にむい
た磁束を主体とする磁界を存在せしめるように磁石６を
配設して行なうのが極めて望ましい。

非磁性支持体11はゆっくり回転する回転ロール７で移
動されるようになっているが、非磁性支持体11は加熱や
冷却などはなされず常温に維持されている。

イオン銃３に供給されるガスには、いずれの場合にお
いても、不活性ガスであるArガスを共存させておくのが
好ましい。

非磁性支持体11がフレキシブルでない場合には、回転
ロール７を用いることなく、その代り、その非磁性支持
体11の保持具が用いられる。

磁石６は電磁石、永久磁石のいずれであってもよく、
また、磁石の個数は任意である。要は先に述べたとお
り、非磁性支持体11の面に対して垂直方向となる磁束を
主体とした磁界が形成しうるものであれば足りる。磁界
の強さは10〜5000ガウス好ましくは100〜1000ガウスに
設定される。

真空槽２内の真空度（ガス圧力）は１〜10×10^-5Torr
好ましくは１〜５×10^-5Torrである。

〔実施例〕

次に第３図に示した装置を用いての磁性体薄膜の製造
について記載する。

比較例１ ここでは、ターゲット５を純鉄（純度:99.99％）と
し、真空槽２内の圧力を約１×10^-5Torr一定となるよう
にairを導入し、また、導入ガスをN₂（75％）＋Ar（25
％）の混合ガスとして、全ガス圧力を1.5×10^-1Torrと
し、イオン銃電圧を約6.0KVとし、イオン銃電流を4.0m
A、ターゲット基板間距離17mmとした条件で、かつ、イ
オン銃３から放射されるプラズマのターゲット５及び非
磁性支持体（厚さ約1mmのガラス基板）11への入射角を
ともに約40゜として製膜を行なって基板上に約2000Å厚
の磁性膜を堆積させた。このもののＸ線回析では２θ＝
41.2degに回析ピークがみられ、また、元素分析を行な
った結果、膜中の酸素含有率は26.5atomic％であり、炭
素含有率は6.8atomic％であった。

なお、イオン銃３から放射されるプラズマのターゲッ
ト５や非磁性支持体11への入射角は、40゜程度が好まし
いとしたが、必ずしも限定されるわけではなく、例えば
非磁性支持体11の移動速度、堆積膜〔ε相Fe_xN（ｘ＝２
〜３）薄膜〕の厚さ等を配慮して適宜選択しうるもので
ある。

実施例１ ターゲット材料をFeTb（Fe濃度:85atomic％）に代え
た以外は比較例１とまったく同様にして磁性膜を形成し
た。この磁性膜にはTbNの微小なピークも観察され、ま
たＸ線回析の結果２θ＝41.2degに回折ピークが観察さ
れ、ε相窒化鉄〔Fe_xN（ｘ＝２〜３）〕のＣ軸配向膜で
あるのが認められた。

実施例２ ターゲット材料をFeGd（Fe濃度:90atomic％）に代え
た以外は比較例１とまったく同様にして磁性膜を形成し
た。Ｘ線回析の結果は実施例１と同様にしてε相窒化鉄
のＣ面が観察された。

実施例３ ターゲット材料をFeDy（Fe濃度:90atmic％）にかえた
以外は比較例１とまったく同様にして磁性膜を形成し
た。Ｘ線回析の結果は実施例１と同様にε相窒化鉄のＣ
面が観察された。

実施例４ ターゲット材料をFeHo（Fe濃度:90atomic％）に代え
た以外は比較例１とまったく同様にして磁性膜を形成し
た。Ｘ線回析の結果は実施例１と同様にしてε相窒化鉄
のＣ面が観察された。膜中の酸素及び炭素含有率はほぼ
比較例１と同様であった。これらについてVSMで測定し
て得られた磁気特性をまとめて表−１に示す。

〔発明の効果〕 本発明の光磁気記録媒体によれば、光透過率が高くフ
ァラデー効果が大きいため、良好な記録・再生が行なえ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る磁性膜を用いた代表的な
光磁気記録媒体の二例の断面図である。第３図は光磁気
記録媒体の製造の望ましい手段を説明するための概略図
である。 １……光磁気記録媒体 ２……真空槽 ３……イオン銃、４……ガスボンベ ５……ターゲット、６……磁石 ７……回転ロール 11……非磁性支持体 12……磁性体薄膜、13……反射層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Fe,Co及びNiより選ばれる少なくとも一種
   の金属（Ｍ）の窒化物〔M_xN（ｘ＝２〜３）〕を主成分
   とし、かつ、これに希土類元素のうちのGd、Tb、Dy及び
   ／又はHoが含有されたものからなり、垂直磁気異方性を
   有していることを特徴とする磁性膜。