JP2904848B2

JP2904848B2 - 光磁気記録素子及びその製造方法

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Publication number: JP2904848B2
Application number: JP5035790A
Authority: JP
Inventors: 久雄有宗; 美津雄宮崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH0419840A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］この発明は、透明基板上に光磁気記録層と反射層との
少なくとも２つの層を積層した光磁気記録素子と、その
製造方法とに関する。この発明は特に、反射層を金属反
射層と非晶質低酸化物層との２層で形成し、反射率を維
持しながら、磁気記録層への保護効果を高めるようにし
た光磁気記録素子に関する。

［従来技術］透明基板上に、光磁気記録層と反射層とを積層した光
磁気記録素子は、大容量の次世代記録素子として注目さ
れている。これらの記録素子への書き込みは、レーザ光
で素子を局所的に加熱した状態で、磁場を加えて素子を
所定の方向に磁化させることで行う。記録素子からの読
み取りは、偏光したレーザ光を照射し、反射光のカー効
果やファラデー効果から行う。

ここでの問題は周知のように、光磁気記録層が酸化を
受け安く、耐食性が不十分な点にある。この点を補うも
のとして、笹森らは、CuCr合金,CuCrMo合金等の金属非
晶質反射層を用いることにより、光磁気記録層の保護を
図っている（特開昭61−57,053号）。しかしながらこの
場合、非晶質の反射層では反射率が低く、また金属非晶
質の反射層では保護効果も充分でなく、しかもターゲッ
ト材料が高価であるとの問題がある。

［発明の課題］この発明の課題は、以下の点に有る。

（１）金属反射層と非晶質低酸化物層との組み合わせに
より、高い反射率と光磁気記録層への高い保護効果とを
得る（請求項1,2）。

（２）非晶質低酸化物層を金属の低酸化物層とし、保護
効果を高める（請求項1,2）。

（３）金属反射層と非晶質低酸化物層との構成金属元素
を同一とし、２つの層のなじみを良くすると共に、素子
の製造を容易にする（請求項1,2）。

（４）同一ターゲットを用い、同一チャンバー内で、金
属反射層と金属低酸化物の非晶質低酸化物層との２層を
形成することを可能にする（請求項２）。

（５）反射層形成時の基板の昇温を抑制すると共に、成
膜速度を高める。また直流スパッタリングの使用を可能
にし、設備コストを低下させる（請求項２）。

［発明の構成と作用］この発明の光磁気記録素子は、透明基板上に少なくと
も光磁気記録層と該光磁気記録層上に積層した反射層と
を設けてなる光磁気記録素子において、前記反射層はAl
またはTiの金属反射層とAlまたはTiの非晶質低酸化物層
との複層よりなることを特徴とする。

一般に非晶質低酸化物層の反射率は低いが、金属反射
層の反射率は高い。一方金属反射層は酸素や水蒸気に犯
され易いが、非晶質低酸化物層は酸素や水蒸気への耐久
性が高い。そこで光磁気記録層側に金属反射層を設け、
その上部に非晶質低酸化物層を積層すれば、金属反射層
の反射率と、非晶質低酸化物層の保護効果とを得ること
ができる。

この発明の光磁気記録素子の製造方法では、Alまたは
Tiからなるターゲットを用いて直流スパッタリング法に
より金属反射層と非晶質低酸化物層との２層を成膜す
る。そして金属反射層の成膜は無酸素雰囲気で行い、非
晶質低酸化物層の成膜は酸素含有雰囲気で反応性スパッ
タリングにより行う。このようにすれば、同じターゲッ
トを用いて同じチャンバー内で、２つの層を成膜でき
る。

［実施例］第１図に、実施例の光磁気記録素子を示す。図におい
て、２はポリカーボネート樹脂製のディスク状基板で
（直径130mm）、ガラスやエポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂、あるいはアクリル樹脂等の任意の透明基板に変え
ることができる。４は下部誘電体層、６は上部誘電体層
で、読み出し時のカー効果を増大させ、読み出しを容易
にするために設ける。誘電体層4,6は、設けなくても良
い。誘電体層4,6には、アモルファス・イットリウムサ
イアロン（YSiAlON）やSiO2,SiO,CDeO2,ZrO2,TiO2,Bi2O
3等の酸化物、あるいはZnS,Sb2S3等の硫化物、Si3N4等
の窒化物等を用いる。

８は光磁気記録層で、基板２に垂直な磁化方向を持っ
た、非晶質薄膜を用いる。このような薄膜の材料には、
GdDyFe,GdTbFe,TbFeCo,DyFeCo,GdTbDyFe,GdTbFeCo,TbDy
FeCo,GdDyFeCo,NdGdDyFe,NdDyFeCo,NdGdDyFeCo等が有
る。

10は金属反射層、12は非晶質低酸化物層であり、この
両者を反射層14とする。反射層14は、基板側から入射し
たレーザ光を反射して、カー効果による読み出しを可能
にすると共に、酸素や水蒸気等から光磁気記録層８を遮
断して保護する。金属反射層10や非晶質低酸化物層12の
膜厚は任意である。

金属反射層10には安価で反射率の高いAlまたは耐腐食
性に優れたTiを用いる。また非晶質低酸化物層12にはAl
やTiの非晶質低酸化物を用いる。金属低酸化物では部分
酸化により金属元素の被酸化活性が低下しており、非晶
質低酸化物層12の耐久性を高めることができる。

次に製造上の容易さや、金属反射層10と非晶質低酸化
物層12とのなじみを考慮すると、これらの２層の金属成
分を同一にすることが好ましい。なおここで言う金属成
分が同一とは、非晶質の生成等のために加える微量添加
元素の含有量の相違等の、微妙な組成の変化を無視した
ものである。

Alの低酸化物を非晶質低酸化物層12に用いる場合、非
晶質のものを容易に得る条件は半金属元素を添加するこ
とである。ここで半金属元素としては、例えばC,B,Si,G
e,P,As,Sb,Te,Bi等がある。半金属元素は例えば、Alと
の原子比で0.02〜0.30程度添加する。

ここでは金属反射層10上に直接非晶質低酸化物層12を
積層したが、例えば金属Al反射層10と非晶質のAl低酸化
物層12との間に、窒化アルミニウム等を数原子層程度介
在させても良い。

16は樹脂層で、アクリル酸エステル系や、エポキシ
系、ポリエステル系、アクリル系、アクリルウレタン系
等の紫外線硬化樹脂等を用いる。樹脂層16は設けなくて
も良い。

実施例の光磁気記録素子は、次のように製造する。基
板２に適宜の薄膜形成技術を用いて、誘電体層4,6、光
磁気記録層８、金属反射層10、非晶質低酸化物層12を形
成する。次いでスピンコート法等により樹脂層16を形成
し、紫外線で硬化させて、素子を完成する。

ここで金属反射層10と非晶質低酸化物層12とを、同じ
ターゲットを用いて形成できれば便利である。このため
には、金属反射層10と非晶質低酸化物層12とをスパッタ
リングで形成し、金属反射層10は無酸素雰囲気でスパッ
タリングし、非晶質低酸化物層12は酸素含有雰囲気で、
反応性スパッタリングにより形成すれば良い。

更にスパッタリングにおける基板２の温度上昇を抑制
し、かつ膜形成速度を高めて量産性を向上させるため、
金属反射層10と非晶質低酸化物層12とを直流スパッタリ
ングで形成するのが好ましい。スパッタリング時に基板
温度が上昇すると、製造後の光磁気記録素子に残留応力
をもたらす。この残留応力は、基板２の反りや、記録特
性の悪化の原因となる。

［試験例］４個のチャンバーを有する、基板自公転方式の連続マ
グネトロンスパッタリング装置を用い、光磁気記録素子
を製造した。第１のチャンバーでは、直径130mmのポリ
カーボネート樹脂基板２を用い、アモルファス・イット
リウムサイアロン（YSiAlON）の下部誘電体層４を、900
Å厚に形成した。ターゲットにはSi3N4;Al2O3:Y2O3のモ
ル比が86:10:4の焼結体を用いた。

第２のチャンバーでは、GdDyFeをターゲットとし、ア
モルファスのGdDyFeの垂直磁化膜を200Å厚に形成し
た。

第３のチャンバーでは、前記と同じSi3N4:Al2O3:Y2O3
ターゲットを用い、上部誘電体層６を300Å厚に形成し
た。

第４のチャンバーでは、純度フォーナインの金属アル
ミニウム、あるいはこれにＣの半金属チップを乗せたも
のを用い、金属反射層10と非晶質低酸化物層12とを形成
した。半金属はＣの他に、Si,Ge,P,Sb,B,As,Se,Te,Biに
ついて実験した。また半金属チップに変えて、Liのチッ
プを用いることについても検討した。金属反射層10はAr
雰囲気で、非晶質低酸化物層12は、Ar/O2雰囲気で、反
応性スパッタリングにより成膜した。スパッタリング
は、RFスパッタリングとDCスパッタリングの双方を試み
た。膜厚はいずれも、金属反射層10が800Å、非晶質低
酸化物層12が150Åとした。スパッタリング雰囲気のAr
は任意の不活性ガスに変えることができる。また反応性
スパッタリングに用いたAr/O2雰囲気は、O2やO2＋CO2等
の混合ガスに変えることができる。

次いで、ウレタンアクリレートとアクリル酸エステル
の共重合体系紫外線硬化樹脂をスピンコートし、紫外線
で硬化させて、厚さ10μｍの樹脂層16を形成した。

得られた非晶質保護膜12の組成並びに結晶状態を表１
に、耐候性や反射率を表２に示す。非晶質保護膜12の組
成並びに結晶状態、反射率は、ガラス基板に保護膜12を
単独で形成して測定した。組成はエスカ分析法で、結晶
状態はＸ線回折法で測定した。主なＸ線回折図を第２図
（Ａ）〜第３図（Ｄ）に示す。用いた試料を表３に示
す。反射率は、基板側から波長800nmの単色光を照射し
て測定した。金属反射層10上に非晶質低酸化物層12を積
層したものの反射率は、金属反射層10の反射率に等しか
った。

耐候性試験は、ポリカーボネート基板２に、誘電体層
4,6と光磁気記録層８、金属反射層10、非晶質低酸化物
層12を積層した完全な素子について試験した。試験は、
80℃、RH85％の雰囲気に500時間放置した後、基板側か
ら光を当てて、透過光のスポットからピンホールの数を
求めることで行った。ピンホールは、面積120mm2の部分
について、直径0.5μｍ以上のものをカウントした。低
酸化物層12に欠陥が生じると、その部分から金属反射層
10や光磁気記録層８が酸化され、試料は透明となる。な
お試料（９），（10）の単味の金属Al板をターゲットし
たものでは、耐候性試験の時間を216時間とした。試料
（９），（10）の耐候性試験後の、400倍の顕微鏡写真
を第４図に示す。第４図（Ａ）は試料（９）（樹脂層無
し）での結果を、（Ｂ）は試料（10）（樹脂層無し）で
の結果を、（Ｃ）は試料（10）（樹脂層有り）での結果
を示す。

スパッタリングは、投入電力1Kw、ターゲットと基板
間の距離120mmで、Ar流量を33sccm（毎分標準状態換算
で33cc）とし、排気速度を変えて、Ar圧力を調整した。

表２から明らかなように、非晶質低酸化物層12を用い
ることにより、光磁気記録素子の耐久性が向上する。こ
れは非晶質の低酸化物保護層12の有効性を示している。
非晶質低酸化物層12の反射率は低く、結晶質Alの反射率
は高い。そこで非晶質低酸化物層12は結晶質の金属反射
層10と組み合わせ、反射率の低下を防止する。試料
（２）や試料（５）では、少量の酸素を加えてスパッタ
リングを行ったにもかかわらず、結晶質で反射率の高い
膜が得られている。このことは金属反射膜を形成する際
の、無酸素雰囲気との条件が緩やかなものであることを
示している。

表１で他に興味有る点は、RFスパッタリング、DCスパ
ッタリングともに、酸素流量と膜中の酸素含量とは対応
し、かつ酸素流量の増加により膜は結晶質から非晶質へ
と変化することにある。

表1,表２の結果から、非晶質低酸化物層12の組成を検
討する。組成をAlOxMyとすると、（ここには酸素含量を、ｙはＣ等の半金属含量を現
す。）、ｘは一般に0.2以上0.7以下、より典型的には0.45以上
0.65以下であり、ｙは一般に0.02以上0.03以下、より典型的には0.05以
上0.20以下となる。しかしながら半金属元素を加えな
い、Al単味のターゲットでも非晶質低酸化物層12が得ら
れており（試料（10））、ここで示した組成は１例に過
ぎない。

直流スパッタリングは、非晶質低酸化物層12の組成コ
ントロールを容易にし、非晶質低酸化物層12の再現性を
高める。また直流スパッタリングの方が、RFスパッタリ
ングよりも、スパッタリング時の基板温度の上昇が少な
く、かつ成膜速度も高い。

直流スパッタリングには一般に導電性のターゲットを
用いる必要があるが、これはAlの金属ターゲットを用
い、反応性スパッタリングでAlの低酸化物層を形成させ
ることで解決できる。金属ターゲットに対して長時間反
応性スパッタリングを行うと、ターゲット表面に絶縁性
の酸化物膜が形成され、スパッタリングが不可能にな
る。事実 Alの低酸化物層12の形成のみを同じターゲッ
トで繰り返すと、ターゲット表面が酸化され、スパッタ
リングが持続されなくなった。しかし試験例のように、
金属反射層10のスパッタリングと、非晶質低酸化物層12
とのスパッタリングとを繰り返すと、金属反射層10のス
パッタリング時にターゲット表面の酸化膜が除去され、
同じターゲットで繰り返しスパッタリングできた。

Al単味の金属ターゲットを用い、1KWのスパッタ電力
で、5000Å厚の金属反射層10を形成した場合について、
基板２の温度上昇の程度と成膜速度とを調べた。基板２
の温度の初期値を室温とすると、基板２の最高上昇温度
はRFスパッタリングで48〜54℃、DCスパッタリングで43
〜48℃であり、約５℃の差があった。即ちDCスパッタリ
ングの方が、成膜時の温度上昇が小さく、冷却後の素子
の残留応力や反りが小さい。次に成膜速度はDCスパッタ
リングで8.5Å/sec、RFスパッタリングで７Å/secで、D
Cスパッタリングの方が短時間で膜を形成できる。同様
に非晶質低酸化物層12の成膜速度もDCスパッタリングの
方が高く、成膜時の温度上昇を抑えられるのは、絶縁体
の基板に入射する電子のため、基板付近に負の電位分布
が形成され、以後の電子の入射を妨げるためである。一
方RFスパッタリングでは、RF波の位相が反転すると電位
分布が解消され、基板への電子の入射を妨げることがで
きない。またDCスパッタリングで成膜速度が高いのは、
加えた電圧のうち、Ar⁺イオンの加速に用いられる部分
が大きいためである。

なおここでは特定の実施例について説明したが、種々
の変形ができる。例えば光磁気記録素子を２枚接着剤で
貼り合わせて、サンドイッチ状にしても良い。また反射
層の材料を金属Al/非晶質 Al低酸化物系を中心に説明
したが、これに限るものではなく、例えば金属Ti/非晶
質Ti低酸化物系等に変えても良い。

［発明の効果］この発明では、以下の効果が得られる。

（１）金属反射層と非晶質低酸化物層との組み合わせに
より、高い反射率と光磁気記録層への高い保護効果とが
得られる（請求項1,2）。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の光磁気記録素子の断面図である。第２図（Ａ）〜（Ｃ）、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、非晶
質低酸化物層のＸ線回折図である。第４図（Ａ）〜（Ｃ）は、反射膜の金属組織を示す顕微
鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 11/10 521 G11B 11/10 541 G11B 11/10 523

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に少なくとも光磁気記録層と該
光磁気記録層上に積層した反射層とを設けてなる光磁気
記録素子において、前記反射層はAlまたはTiの金属反射
層とAlまたはTiの非晶質低酸化物層との複層よりなる光
磁気記録素子。
【請求項２】透明基板上に少なくとも光磁気記録層とAl
またはTiからなる反射層とを積層する光磁気記録素子の
製造方法であって、AlまたはTiからなるターゲットを用
いた無酸素雰囲気での直流スパッタリングにより金属反
射層を形成した後、AlまたはTiからなるターゲットを用
いた含酸素雰囲気での直流反応性スパッタリングにより
非晶質低酸化物層を前記金属反射層上に積層して、反射
層を成膜する工程を含む光磁気記録素子の製造方法。