JPH01297808A

JPH01297808A - 磁性ガーネット膜の製造方法

Info

Publication number: JPH01297808A
Application number: JP12773788A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Fujii; 映志藤井; Hideo Torii; 秀雄鳥井; Masaki Aoki; 正樹青木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1989-11-30
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH0758656B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は高密度、非接触の光磁気記録を可能とする磁性
ガーネット膜の製造方法に関するものである。

従来の技術現在数に実用化され一般的に普及しているディスクメモ
リーは、磁気ディスクである。これは、記録、再生、消
去が可能であるためさまざまな分野で利用されている。

しかし磁気ヘットと記録媒体とが接触に近い状態にある
ため損傷に対する信転性に欠けさらに今後ますます多く
なって行くと考えられる情報量を、よりコンパクトに蓄
えるには、磁気記録方式には限界がある。そこで高密度
記録が可能な方式によるメモリー装置の開発が象、かれ
ている。

最近急速に発展してきた光ディスクは、非接触で高密度
記録を可能にするといった磁気ディスクにない大きな特
長をもっている。しかし、光デイスクメモリーは磁気デ
ィスクのように書き換え機能がないといった欠点もある
。

書き換え可能だが高密度化に限界があり、接触に近い状
態にある磁気ディスクと高密度化が可能で非接触方式で
はあるが書き換え機能がない光ディスクの利点を兼ね備
えた記録方式が光磁気記録である。つまり光磁気ディス
クメモリーは、高密度化、書き換え可能な非接触記録方
式なのである。

光磁気記録媒体として代表的なものに希土類金属（Ｇｄ
、Ｔｂ、Ｄｙ他）と遷移金属（Ｆｅ、Ｃｏ。

Ｎｉ）とのアモルファス合金膜（ＲＥ−′ＦＭｌｌＦ）
がある。ＲＥ−ＴＭ膜は、スパッタ法や真空蒸着法など
で大面積なものが低温で作製でき、また大きな垂直磁気
異方性ももたせることができ、現在すでに実用化直前ま
できている。

しかし、上記ＲＥ−ＴＭ膜は、化学的、熱的に不安定で
あり、さらに磁気光学効果（この場合カー回転角θｋ）
が小さい（θｋが０．３−０．４　ｄｃｇ程度）といっ
た欠点がある。これらの欠点に対してはかなり検討され
てはいるが、光磁気記録媒体として十分な緒特性にはい
まだ至っていないのが現状である。

上記ＲＥ−ＴＭ膜に比べ、酸化物系材料は、その熱的化
学的安定性と大きな磁気光学効果を持つ材料として以前
から研究されていた。その材料として、磁性ガーネット
膜（ビスマス置換ガーネット膜）、コバルトフェライト
膜などがある。特に、磁性ガーネット膜は可視から近赤
外線領域において光吸収が少なく、磁気光学効果（この
場合ファラデー回転角θ、）が大きいため、光磁気記録
媒体として非常に有望な材料である。

ところが磁性ガーネット膜は過去ＬＰＥ法や熱ＣＶＤ法
によって単結晶基板上にしか得られなかったため、高コ
スト、基板の種類が限定される、などの大きな障害があ
った。

最近、磁性ガーネット膜がスパンタ法によりガラス基板
上に得られるようになったため、光磁気記録媒体として
利用可能となって来た。

発明が解決しようとする課題スパッタ法により、ガラス基板上に光磁気記録媒体とし
ての特性を満足するような磁性ガーネット膜を得るため
には、基板温度を５（１０°Ｃ以上にしなくてはならな
い。そのため、下地基板として耐熱性ガラス基板を用い
なくてはならないのであ本発明は上記問題点に鑑み、光
磁気記録媒体として磁性ガーネット膜を２（１０°Ｃ以
下の低温で比較的簡単に製造する方法を提供するもので
ある。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明は、磁性ガーネット膜
の製造方法に、高密度プラズマの活性さを利用したマグ
ネトロンプラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（
ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法。

ＥＣＲプラズマスパンタ法を用いることにより、２（１
０°Ｃ以下の低温で磁性ガーネット膜を成膜するという
構造を備えたものである。

作用本発明は上記した構成の製造方法であるので、マグネト
ロンプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、ＥＣ
Ｒプラズマスパッタ法において成膜時の条件を選んでや
ることにより、光磁気記録媒体である磁性ガーネット膜
を比較的容易に、低温で成膜できるという作用がなされ
る。

実施例（実施例１）以下本発明の一実施例マグネトロンプラズマＣＶＤ法に
よる磁性ガーネット膜の製造方法について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるマグネトロンプラズ
マＣＶＤ装置の概略図を示すものである。

図において１は反応チャンバー、２は電極、３は反応チ
ャンバー内を低圧に保つための排気系で、４は下地基板
、５は磁場印加用の電磁石、６は高周波電源（１３，５
６ＭＨｚ）　、７，８，９．１０は原料の入った気化器
で、１１はキャリアガスボンベ（Ｎ２）、１２は反応ガ
スボンベ（０２）、１３は基板加熱ヒーターである。

気化器７に鉄アセチルアセトナト〔Ｆｅ（Ｃ５Ｈ７０２）３〕、８にビスマスアセチルア
セトナト〔Ｂｉ　（Ｃ５Ｈ７０２）８〕、９にイットリ
ウムジピハロイドメタン〔Ｙ〔（Ｃ４Ｈ９ＣＯ）２ＣＨ〕８〕、１０にアルミニ
ウムアセチルアセトナ１〜ＣＡＰ、（Ｃ５Ｈ７０２）３Ｌを入れ、それぞれ１３０
°Ｃ，１２０°Ｃ，１（１０°Ｃ，１０５°Ｃに加熱し
、その蒸気を窒素キャリア（流量２３ＣＣＭ）とともに
排気系３により減圧された反応チャンバー１内に導入す
る。同時に反応ガスである酸素（流量７３ＣＣＭ）も導
入し、電磁石５より磁場（４７５Ｇ）を印加してプラズ
マを発生（電力０．２Ｗ／ａｆｌ）させ、３０分間減圧
下（２，５ＸＩＯ”Ｔｏｒｒ　）で反応を行ない、１５
０°Ｃに加熱したガラス基板上に成膜した。得られた膜
を解析すると、組成がＢ　ｉｚ、ｂ　Ｙｏ、ａ　Ｆ　ｅ
ｘ、ｂ　Ａｊ２＋、＜　０１２でガーネット型の結晶構
造をしていた。ＳＥＭにより膜構造を観察すると、生成
膜は柱状構造を有し、コラム径３３０人、膜厚４（１０
０人であった。

ＶＳＭにより磁気特性を測定すると、垂直方向の保磁力
、磁化、角形比はそれぞれ１．９０ｅ。

１３０　ｅｍｕ／ｃ　ｃ、　０．９８であった。さらに
波長７８０ｎｍ（ＬＤ光源）でのファラデー回転角を測
定したところ、３．６ｄｅｇ／μｍであった。

次に、上記成膜条件で下地基板に３．５インチ径ポリカ
ーボネート光磁気ディスク基板を用いてＢ’　２−６　
Ｙｏ、４Ｆ　ｅ　３．６　Ａ　Ｎ　１．４０１２膜を堆
積させた後、前記膜上に反射膜（Ｃｒ：１０１（１０ｎ
を蒸着し、ディスク構造として、記録光源にＬ　Ｄを用
い記録パワー］ＯｍＷ、再生パワー２ｍＷ、記録周波数
０．５Ｍ］（ｚ、線速度２．５ｍ／ｓｅｃにおいて記録
再生を行なった結果Ｃ／Ｎ値は５１ｄＢであった。

以下同様にして、他の金属化合物を用いた場合について
の結果を上記結果と合わせて第１表に示す。

なお、特許請求の範囲において、プラズマを維持する時
の圧力が１．０　Ｘ　１０　”’　〜１．　０Ｔｏｒｒ
としたのば１．ＱＴｏｒｒ以」−だと化学衆着の際プラ
ズマが有効に効かないため低温で磁気ガーネット膜が得
られないためである。また１、　ＯＸ　１０゛３Ｔｏｒ
ｒ以下だと成膜速度が非常に遅くなってしまうからであ
る。

（以　下　余　白）（実施例２）以下本発明の一実施例のＥＣＲプラズマＣＶＤ法による
磁性ガーネット膜の製造方法について図面を参照しなが
ら説明する。

第２図はＩ？、ＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略図を示し
ている。図において２１ばＥＣＲの高密度プラズマを発
生させるためのプラズマ室、２２はＥＣＲに必要な磁場
を供給する電磁石であり、２３ば反応室、２４はマイク
ロ波、（２，４５ＧＨｚ）導入口、２５はプラズマ源と
なるガス（酸素）の導入口、２６は下地基板、２７は基
板ホルダーで冷却水により常に基板を一定に保てるよう
になっている。２８，２９，３０，３１ば原料の入った
気化器で、３２はキャリアガス（Ｎ２）導入口である。

３３は反応室を強制排気するためのポンプ（油回転ポン
プおよびターボ分子ポンプ）につながっている排気口で
ある。

まずプラズマ室２１および反応室２３内を１．ＯＸ　１
０′６Ｔｏｒｒまで減圧して吸着ガス等を除去する。

次にプラズマ室２１に導入口２５からプラズマ源となる
酸素（流量２０３ＣＣＭ）を導入し、導入口２４より２
．４５　ＧＨｚのマイクロ波を５（１０Ｗ印加して、電
磁石により磁界強度を８７５ガウスとすることによりＥ
ＣＲブラスマを発生させる。

その際、電磁石２２による発散磁界により、発生したプ
ラズマはプラズマ室２１より反応室２３に引き出される
。また、気化器２８，２９，３０゜３１にそれぞれ、鉄
アセチルアセトナト、ビスマスアセチルアセトナト、イ
ットリウムジピハロイトメタン、アルミニウムアセチル
アセトナトを入れておき、それぞれ１３０°Ｃ，１２０
°Ｃ，１（１０°Ｃ１１０５°Ｃに加熱し、その蒸気を
窒素キャリア（流量それぞれ０．５３ＣＣＭ）とともに
反応室２３内に導入する。導入された蒸気をプラズマ室
２１内より引き出された活性なプラズマに触れさせるこ
とにより、４５分間反応を行ないガラス基板２６上に成
膜した。

なお、成膜時の基板温度は９０°Ｃで一定であった。ま
た成膜時の真空度は１．５Ｘ］０’Ｔｏｒｒであった。

得られた膜を解析した結果、膜組成り　ｆｚ、ｅ　Ｙｏ、２　Ｆ　（！：＋、ｓ　ＡＬ、５
０１２で、ガーネット型の結晶構造をしていた。ＳＥＭ
により膜構造を観察すると、生成膜は柱状構造を有し、
コラム径３（１０人、膜厚４８（１０人であった。また
、垂直方向の保磁力、磁化、角形比はそれぞれ２．１０
ｅ１２０ｅｍｕ／ＣＣ，０，９９であった。さらに波長
７８０ｎｍでのファラデー回転角は３．７ｄ　ｃ　ｇ　
／　１ｔ　ｍであった。

次に、実施例１の場合と同様に光磁気特性を調べたとこ
ろＣ／Ｎ値は５２ｄＢであった。

以下同様にして、他の金属化合物を用いた場合について
の結果を上記結果と合わせて第２表に示す。

（以　下　余　白）（実施例３）以下本発明の一実施例のＥＣＲプラズマＣＶＤ法による
磁性ガーネッ１〜膜の製造方法について図面を参照しな
がら説明する。

第２図において、実施例２ではキャリアガスとして窒素
を用いプラズマ源となるガスとして酸素を用いたが、今
回はキャリアガスに反応ガスである酸素を用い、流量を
気化器２Ｂ、２９，３０゜３１に対してそれぞれ２３Ｃ
ＣＭとし、プラズマ源として窒素を用いて（流量２５Ｓ
ＣＣＭ）導入口２５から導入し、他は実施例２の場合と
同じ条件で成膜した。

生成膜の光磁気特性を第３表に示す。

（以　下　余　白）なお、プラズマ源となるガスを窒素以外のガス（例えば
Ａ、　ｒ　）等に変化させた場合も同様に良い光磁気特
性を示ず磁性ガー不７１−膜が得られた。

（実施例４）以下本発明の一実施例のＥＣＲプラズマスバンタ法によ
る磁性ガーネット膜の製造方法について図面を参照しな
がら説明する。

第３図ばＥＣＲプラズマスパッタリング装置の概略図を
示している。図において４１は高密度プラスマを発生さ
せるためのプラズマ室、４２はＥＣＲに必要な磁場を供
給する電磁石であり、４３は反応室、４４はマイクロ波
（２，４５ＧＨｚ）導入口、４５はプラズマ源となるガ
スの導入口、４６はスパッタ電源、４７はクーゲラＩ・
、４８は下地基板、４９は基板ボルダ−１５０は反応室
を強制排気するためのポンプ（油回転ポンプまたはター
ボ分子ポンプ）につながっている排気口である。また５
１は酸素導入口である。

まずプラズマ室４１および反応室４３内を１．０Ｘ　１
０６Ｔｏｒｒまで減圧して吸着ガス等を除去する。

次にプラスマ室４１に導入口４５からプラズマ源となる
アルゴン（流量２０３ＣＣＭ）および酸素（流量５３Ｃ
ＣＭ）を導入し、導入［」４４より２、４５　ＧＨｚの
マイクロ波を５（１０Ｗ印加して、電磁石により磁界強
度を８７５ガスとすることによってＥ　ＣＲプラズマを
発生させ、電磁石４２による発散磁界により反応室４３
に引き出される。

ターゲント４７として鉄、ビスマス、イツトリウム。

アルミニウムを用意しておき、スバ、り電源に４（１０
Ｗ印加することによりスパッタし、導入口５１より導入
した酸素とともにＥＣＲ特存の基板上でのイオン衝撃効
果により下地基板４８上に磁性ガー不）Ｉ・膜を３０分
間成膜した。なお、成膜時の真空度は３．　ＯＸ　１０
’　Ｔｏｒｒで、基板温度は１２０°Ｃで一定であった
。

得られた膜を解析した結果、膜組成りｉ２，８Ｙ０．２
　Ｆ　ｅｚ、ｑ　ＡＥ＋、＋　　０１２で、ガーネット
型の結晶構造をしており、柱状構造をしていた。コラム
径は３５０人、膜厚は４（１００人であった。

また、垂直方向の保磁力、磁化、角形比はそれぞれ２．
０ＫＯｃ、１５１ｅｍｕ／ＣＣ，０，９８で、波長７８
０ｎｍにおけるファラデー回転角は３．７６ｅｇ／μｍ
であった。

次に、実施例１．２．３と同様に光磁気特性を調べたと
ころＣ／Ｎ値は５０ｄＢであった。

以下同様にして、他のクーゲラ１−を用いた場合につい
ての結果を上記結果と合わせて第４表に示す。

（以　下　余　白）なお、ターゲットに鉄やビスマスを含む化合物を用いた
り、プラズマ源のガスとして上記ガス以外のものを用い
た場合についても、他の条件を選んでやることにより表
４に示した程度の光磁気特性を示す生成膜が得られた。

また、特許請求の範囲の請求項（２）、　（３）、　（
４）において、プラズマを維持するときの圧力を１．０
×１０’　〜１．０Ｘ１０°２Ｔｏｒｒとしたのは、ｌ
Ｘｌ０”、　Ｔｏｒｒ以下だと反応生成物の成膜速度が
遅く実用上問題があるためであり、Ｉ　Ｘ　１０’　Ｔ
ｏｒｒ以上だとプラズマが有効に効かないためである。

第１表、第２表、第３表、第４表より、光磁気記録媒体
としての磁性ガーネット膜の製造方法として、マグネト
ロンプラズマＣＶＤ法およびＥＣＲプラズマＣＶＤ法お
よびＥＣＲプラズマスパッタ法が非常に有効な方法であ
ることがわかる。これは、上記製造方法で成膜を行なう
際、下地基板として非晶質のガラスや樹脂基板等を用い
た場合、生成膜が下地基板に対して柱状構造を有し、か
つ低温で成膜することからそのコラム径が３（１０〜４
（１０人程度と小さいことより、媒体ノイズが大幅に低
減しているからである。

しかし、マグネトロンプラズマＣＶＤ法、　ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法のいずれにお
いても、下地基板に磁性ガーネット膜の格子定数（１２
，６２４人）に匹敵する格子定数をもつ基板を用いると
、エピタキシャル成長させることにより単結晶膜を作製
することも可能であり、このことは、本製造方法が光磁
気記録媒体だけでなく光通信用デバイス（アイソレータ
等）の磁性ガーネット膜の製造方法にもなりうろことを
示している。

発明の効果以上述べてきたように本発明は、高密度プラズマの活性
さを利用した成膜方法であるため、１５０°Ｃ以下の低
温で、磁性ガーネット膜を合成できる製造方法であり、
光磁気記録の分野においてきわめて有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるマグネトロンプラズ
マＣＶＤ装置の概略図、第２図は本発明の一実施例にお
けるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略図、第３図は本発
明の一実施例におけるＥＣＲプラズマスパッタリング装
置の概略図である。１・・・・・・反応チャンバー、２・・・・・・電極、
３・・・・・・排気系、４・・・・・・下地基板、５・
・・・・・電磁石、６・・・・・・高周波電源、７，８
，９．１０・・・・・・気化器、１１・・・・・・キャ
リアガスポンベ、１２・・・・・・反応ガスボンベ、１
３・・・・・・基板加熱ヒーター、２１・・・・・・プ
ラズマ室、２２・・・・・・電磁石、２３・・・・・・
反応室、２４・・・・・・マイクロ波導入口、２５・・
・・・・プラズマ源となるガスの導入口、２６・・・・
・・下地基板、２７・・・・・・基板ホルダー、２Ｂ、
２９，３０．３１・・・・・・気化器、３２・・・・・
・キャリアガス導入口、３３・・・・・・排気口、４１
・・・・・・プラズマ室、４２・・・・・・電磁石、４
３・・・・・・反応室、４４・・・・・・マイクロ波導
入口、４５・・・・・・プラズマ源となるガスの導入口
、４６・・・・・・スパッタ電源、４７・・・・・・タ
ーゲット、４８・・・・・・下地基板、４９・・・・・
・基板ホルダー、５０・・・・・・排気口、５１・・・
・・・酸素導入口。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビスマスを含む化合物と鉄を含む化合物の混合蒸
気である原料ガスと酸素、または希土類元素を含む化合
物とアルミニウムを含む化合物とガリウムを含む化合物
のうち一種類以上の化合物を含む蒸気を上記混合蒸気に
加えた原料ガスと酸素を、磁場を印加することにより高
密度化した減圧プラズマ中で分解させ、対象基板上にガ
ーネット型の結晶構造をもつ酸化鉄を化学蒸着すること
を特徴とする磁性ガーネット膜の製造方法。
（２）ビスマスを含む化合物と鉄を含む化合物の混合蒸
気である原料ガスと酸素、または希土類元素を含む化合
物とアルミニウムを含む化合物とガリウムを含む化合物
のうち一種類以上の化合物を含む蒸気を上記混合蒸気に
加えた原料ガスと酸素を、電子サイクロトロン共鳴を用
いて発生させた高密度プラズマを利用して分解させ、対
象基板上にガーネット型の結晶構造をもつ酸化鉄を化学
蒸着することを特徴とする磁性ガーネット膜の製造方法
。
（３）ビスマスを含む化合物と鉄を含む化合物の混合蒸
気である原料ガス、または希土類元素を含む化合物とア
ルミニウムを含む化合物とガリウムを含む化合物のうち
一種類以上の化合物を含む蒸気を上記混合蒸気に加えた
原料ガスを、電子サイクロトロン共鳴を用いて発生させ
た高密度酸素プラズマを利用して分解させ、対象基板上
にガーネット型の結晶構造をもつ酸化鉄を化学蒸着する
ことを特徴とする磁性ガーネット膜の製造方法。
（４）ビスマスを含む金属又は化合物と鉄を含む金属又
は化合物のターゲット、あるいは前記ターゲットとさら
に希土類元素を含む金属又は化合物とアルミニウムを含
む金属又は化合物とガリウムを含む金属又は化合物のう
ち一種類以上の金属又は化合物のターゲットを用いて、
対象基板上にビスマスを含む鉄合金又は鉄化合物をスパ
ッタリングしながら、電子サイクトロン共鳴を用いて発
生させた高密度酸素プラズマを対象基板に照射して、ガ
ーネット型の結晶構造をもつ酸化鉄薄膜を形成すること
を特徴とする磁性ガーネット膜の製造方法。
（５）鉄を含む化合物が、β−ジケトン系金属錯体、ま
たはビスシクロペンタジエニル錯塩、または金属アルコ
キシド、または鉄カルボニルであることを特徴とする請
求項（１），（２），（３）のいずれかに記載の磁性ガ
ーネット膜の製造方法。
（６）ビスマスを含む化合物が、βージケトン系金属錯
体、またはビスシクロペンタジエニル錯塩、または金属
アルコキシド、またはトリフェニルビスマスであること
を特徴とする請求項（１），（２），（３）のいずれか
に記載の磁性ガーネット膜の製造方法。
（７）希土元素を含む化合物が、β−ジケトン系金属錯
体、またはビスシクロペンタジエニル錯塩、または金属
アルコキシドであることを特徴とする請求項（１），（
２），（３）のいずれかに記載の磁性ガーネット膜の製
造方法。
（８）アルミニウムを含む化合物が、β−ジケトン系金
属錯体、またはビスシクロペンタジエニル錯塩、または
金属アルコキシドであることを特徴とする請求項（１）
，（２），（３）のいずれかに記載の磁性ガーネット膜
の製造方法。
（９）ガリウムを含む化合物が、金属アルコキシドであ
ることを特徴とする請求項（１），（２），（３）のい
ずれかに記載の磁性ガーネット膜の製造方法。
（１０）プラズマを維持するときの圧力が１．０×１０
＾−＾３〜１．０Ｔｏｒｒであることを特徴とする請求
項（１）記載の磁性ガーネット膜の製造方法。
（１１）プラズマを維持するときの圧力が１．０×１０
＾−＾５〜１．０×１０＾−＾２Ｔｏｒｒであることを
特徴とする請求項（２），（３），（４）のいずれかに
記載の磁性ガーネット膜の製造方法。