JPH01298029A

JPH01298029A - 光磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH01298029A
Application number: JP12773888A
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: 1989-12-01

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、非接触記録を可能とする光磁気記録
媒体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、記銖、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。

しかし磁気ヘッドと記録媒体とが接触に近い状態にある
ため…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
畜えるには、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急がれ
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（Ｇ
ｄ、Ｔｂ、　Ｄｙ他）と遷移金属（Ｆ　ｅ。

Ｃｏ、Ｎｉ）とのアモルファス合金膜（ＲＥ−ＴＭ膜）
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０．３〜０．４ｄｅｇ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
だ致っては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もつ材料として以
前から研究されていた。その材料として、ビスマス置換
ガーネット膜、コバルトを含むスピネル型酸化鉄膜など
がある。

ところがこれらの材料は過去ＬＰＥ法や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ていた、などの大きな障害があっ
た。

最近、ビスマス置換ガーネット膜がスパッタ法によりガ
ラス基板上に得られるようになったが、スパッタ堆積後
に高温で熱処理（約５００　”Ｃ以上）しなくてはなら
ない。また、コバルトを含むスピネル型酸化鉄のスパッ
タ膜にも同様のことが言える。

しかし、コバルトを含むスピネル型酸化鉄薄膜は、フェ
ライト−メツキ法により９０°Ｃ以下の水溶液中で直接
得られており、プラスチックなど耐熱性のない安価な基
板上にも成膜が可能となってきた。

発明が解決しようとする課題９０°Ｃ以下の低温で作製できるコバルトを含むスピネ
ル型酸化鉄のフェライト・メツキ膜において（１００）
面に配向した膜が得られないため垂直磁化膜とならない
。また上述したように、スパッタ法によればビスマス置
換ガーネット膜やコバルトを含むスピネル型酸化鉄膜の
垂直磁化膜が得られるのであるが、スパッタ後に高温で
の熱処理が必要であるため下地基板に制限を受ける。

本発明は上記問題点に鑑み、光磁気記録媒体として、（
１００）面に配向したコバルトを含むスピネル型酸化鉄
垂直磁化膜を、８０°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、光磁気記録媒体の
製造方法に、磁場により高密度化したマグネトロンプラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法を用いること
により、高密度プラズマの活性さを利用して、８０゛Ｃ
以下の低温で（１００）に配向したコバルトを含むスピ
ネル型酸化鉄の光磁気記録媒体を比較的簡単に成膜する
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、成膜時の
条件を選んでやることにより、直接光磁気記録媒体であ
る（１００）に配向したコバルトを含むスピネル型酸化
鉄の垂直磁化膜を、比較的容易に、耐熱性に乏しい安価
な基板に８０°Ｃ以下の低温で製造する方法を提供する
ものである。

実施例（実施例１）以下本発明の一実施例のマグネトロンプラズマＣＶＤ法
によるコバルトを含むスピネル型酸化鉄薄膜の製造方法
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ｌ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Ｎ源（１３，５
６Ｍ］七Ｌ　７，８．９は原料の入った気化器で、１０
はキャリアガスボンへ（Ｎ２）、１１は反応ガスボンベ
（０２）、１２は基板加熱ヒーターである。

気化器７に鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトナト〔Ｆｅ（Ｃ
５Ｈ７０２）３〕、８にコバルト（ＩＩ）アセチルアセ
トナト（Ｃｏ　（Ｃ５Ｈ，Ｏ□）８〕、９にクロム（Ｉ
［ｌ）アセチルアセトナト〔Ｃｒ（Ｃ５Ｈ７０□）８〕
、を入れ、それぞれ１３０°Ｃ，１１０°Ｃ，１１０”
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（５３ＣＣＭ
）も導入し、電磁石５より磁場（５４０Ｇ）を印加して
プラズマを発生（電力０．１Ｗ／ｃ４）させ、２０分間
減圧下（１，０×　１０２Ｔｏｒｒ　）で反応を行ない
、７０°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ＣｏＣｒＦｅＯ４でスピネル型の結晶構造をしており、
（１００）面に配向していた。ＶＳＭにより磁気特性を
測定した結果垂直方向のＨｃ　＝　２．４ＫＯｅ、　Ｍ
　ｓ　＝　ｌ　８０ｅ＊ｕ／ｃｃ、角形比０．９６であ
った。またＳＥＭにより膜構造を観察するとコラム径４
００人、膜厚８０００人であり、さらにファラデー回転
角を測定したところ波長７８０ｎｍ（ＬＤ）で３．２　
Ｘ　１０　’　ｄｅｇ／ｃｍ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ＣｏＣｒＦｅ０
．膜を堆積させた後ＣｏＣｒＦｅ０゜膜上に反射膜（Ｃ
ｒ　：　１０１００ｎをスパッタで作製し、ディスク構
造として、記録光源にＬＤを用い記録パワー５ｍＷ、再
生パワー２ｍＷ、記録周波数０．５ＭＨｚ、線速度２．
５　ｍ　／　ｓにおいて記録再生を行なった結果Ｃ／　
Ｎ　（ｉ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。

（以　下　余　白）下地基板としてガラス、ポリカーボネート以外にＳｔ　
　（１１１）、Ｓｉ　　（１００）、サファイヤＲ面、
サファイヤＣ面、ポリイミドを用いて成膜した場合につ
いても（１００）に配向したコバルトを含む酸化鉄薄膜
が生成した。つまり、（１００）配向性は下地基板の影
響を受けなかった。

また、プラズマ中に磁場を印加することにより印加しな
い場合と比べて、低プラズマ電力で高速堆積も可能とな
ると言った利点もある。

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１．０Ｘ１０’〜１．０Ｔｏｒｒとしたのは、
］、　ＯＴｏｒｒ以上だと化学蒸着の際プラズマが有効
に効かないため低温でコバルトを含むスピネル型酸化鉄
薄膜が得られないためである。また１、０Ｘ１０’Ｔｏ
ｒｒ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。

（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
コバルトを含むスピネル型酸化鉄薄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ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略図を示してい
る。図において２１はＥＣＲＯ高密度プラズマを発生さ
せるためのプラズマ室、２２は電子サイクロトロン共鳴
に必要な磁場を供給する電磁石であり、２３は反応室、
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温
度に保てるようになっている。２８，２９．３０は原料
の入った気化器で、３１はキャリアガス（Ｎ２）導入口
である。３２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１３内を１．０×　１
０’　Ｔｏｒｒまで減圧して吸着ガス等を除去する０次
にプラズマ室２Ｉ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．
４５ＧＨｚのマイクロ波を４００Ｗ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ＥＣＲプ
ラズマを発生させる。

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にそれぞれ、鉄アセチ
ルアセトナト、コバルトアセチルアセトナト、クロムア
セチルアセトナトを入れておき、１３０°Ｃ，１１０°
Ｃ，１１０°Ｃに加熱し、その蒸気を窒素キャリア（流
量それぞれ２３ＣＣＭ）とともに反応室２３内に導入す
る。

導入された蒸気を反応室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、３０分間反応を行な
い、ガラス基板１６上に成膜した。

なお成膜時の基板温度は４０“Ｃで一定であった。

また成膜時の真空度は１．０×　１０４Ｔｏｒｒであっ
た。

得られた膜を解析した結果、ＷｉＭｉ成ＣｏＣｒ、１Ｆ
ｅ、、、Ｏ，で（１００）面に配向したスピネル型の結
晶構造をしており、コラム径３２０人、膜厚は５０００
人であった。またファラデー回転角は、７８０ｎｍの波
長において３．５　Ｘ　１０　’　ｄｅｇ／ｃｔｓであ
り、垂直方向のＨｃ−２，２ＫＯｅ、Ｍｓ−１６０ｅｓ
ｕ／ｃｃ、角形比０．９７であった。

次に、マグネトロンプラズマＣＶＤ法での生成膜（実施
例１）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
コバルトを含むスピネル型酸化鉄薄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、？Ｊ
Ｌ量を気化器２Ｂ、２９．３０に対してそれぞれ同様に
４ＳＣＣＭとし、プラズマ源として窒素を用いて（ｍＷ
　２０　Ｓ　ＣＣＭ　）導入口２５から導入し、他は実
施例２の場合と同様に成膜した。

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
アルゴン、ＮＨ３）等に変化させた場合も同様に良い光
磁気特性を示すコバルトを含むスピネル型酸化鉄膜が得
られた。

（実施例４）以下本発明の一実施例のＥＣＲプラズマスパッタ法によ
るコバルトを含むスピネル型酸化鉄薄膜の製造方法につ
いて図面を参照しながら説明する。

第３図はＥＣＲプラズマスパ、タリング装置の概略図を
示している０図において４１は高密度プラズマを発生さ
せるためのプラズマ室、４２は電子サイクロトロン共鳴
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（２，４５０１（ｚ）導入口、４５は
プラズマ源となるガス、４６はスパッタ電源、４７はタ
ーゲット、４８は下地基板、４９は基板ホルダー、５０
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
。また５１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、０×　１
０’　Ｔｏｒｒまで減圧して吸着ガス等を除去する。次
にプラズマ室４１に導入口４５からプラズマ源となるア
ルゴン（流ｉ２０ｓｅｃＭ）および酸素（ｔＥＩ５３　
ＣＣＭ　）を導入し、導入口４４より２．４５Ｇｌセの
マイクロ波を６００Ｗ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ってＥＣＲ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。ターゲット４７として鉄、コバルト　ク
ロムを用意しておき、スパッタ電源に４００Ｗ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特有の基板上でのイオン衝撃効果により下
地基板４８上にコバルトを含むスピネル型酸化鉄薄膜を
３０分間成膜した。なお、成膜時の真空度は２．５　Ｘ
　１０’　Ｔｏｒｒであった。また基板温度は、成膜の
間６０°Ｃで一定であった。

得られた膜を解析した結果、膜組成ＣｏＣｒＦｅ０４で、（１００）面に配向したスピネル
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３７０人、膜厚は７５００人であった。またファラ
デー回転角は、７８０ｎｍの波長において３．３　Ｘ　
１０　’　ｄｅｇ／ｃｍであり、垂直方向のＨｃ−２，
４ＫＯｅＳＭｓ＝１７２ｅｍｕ／ｃｃ、角形比０．９８
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、他のターゲットを用いた場合について
の結果の一例を上記結果と合わせて第４表に示す。

（以　下　余　白）なお、ターゲットに鉄やコバルト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、特許請求の範囲請求項（２）、　（３）、　（４
）において、プラズマを維持する時の圧力を］、０ＸＩ
ＯＪ５〜１．０×　１０２Ｔｏｒｒとしたのは、ｌＸｌ
０”以下だと反応生成物の成膜速度が遅（実用上問題が
あるためであり、Ｉ　Ｘ　Ｉ　０２Ｔｏｒｒ以上だとプ
ラズマが有効に効かないためである。

表１１表２２表３９表４より、光磁気記録媒体の製造方
法として、マグネトロンプラズマＣＶＤ法およびＢＣＲ
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
方法で成膜を行なった場合生成膜が下地基板に対して垂
直方向に（１００）に配向した柱状構造を有し、かつ低
温で成膜することからそのコラム径が３００〜４５０人
程度と小さいことにより、媒体ノイズが低減しているか
らである。

発明の効果以上延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、８０°Ｃ以下の低温
で直接（＋００）面に配向し下Ｉｌ！！基板に対して垂
直方向に柱状成長したコバルトを含むスピネル型酸化鉄
薄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・・・・・・気化器１．１０・・・・・・キャリア
ガスボンへ、１１・・・・・・反応ガスボンベ、１２・
・・・・・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（２，４５Ｇｌ（ｚ）
　１人口、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、２８．２９．３０・・・・・・気化器、３
１・・・・・・キャリアガス導入口、３２・・・・・・
排気口、４Ｘ・・・・・・プラズマ室、４２・・・・・
・ｉｉ１％’？ｘ石、４３・・・・・・反応室、４４・
・・・・・マイクロ波（２，４５ＧＨｚ）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。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名４イー−−
アラズフ１［４２−−−Ｔ−ゾロ、ろＳＯ−＋叶’ｉＴ３５１−ｇ笑ス（杵＼し４σ千−１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄を含む化合物とコバルトを含む化合物の混合蒸
気と酸素、または前記混合蒸気にさらに鉄およびコバル
ト以外の元素を含む化合物の蒸気を加えた混合蒸気と酸
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、対象基板上にコバルトを含むスピネ
ル型酸化鉄薄膜を化学蒸着することを特徴とする光磁気
記録媒体の製造方法。
（２）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、鉄を含む化合物とコバルト
を含む化合物の混合蒸気または前記混合蒸気にさらに鉄
およびコバルト以外の元素を含む化合物の蒸気を加えた
混合蒸気を分解させ、対象基板上にコバルトを含むスピ
ネル型酸化鉄薄膜を化学蒸着することを特徴とする光磁
気記録媒体の製造方法。
（３）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、鉄を含む化合物とコバルトを含
む化合物の混合蒸気と酸素あるいは前記混合蒸気にさら
に鉄およびコバルト以外の元素を含む化合物の蒸気を加
えた混合蒸気と酸素を分解させ、対象基板上にコバルト
を含むスピネル型酸化鉄薄膜を化学蒸着することを特徴
とする光磁気記録媒体の製造方法。
（４）鉄を含む金属又は化合物とコバルトを含む金属又
は化合物のターゲット、あるいは前記ターゲット以外に
さらに鉄およびコバルト以外の元素を含む金属又は化合
物のターゲットを用いて、対象基板上にコバルトを含む
鉄合金あるいは鉄化合物をスパッタリングしながら、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
ラズマを対象基板に照射して、コバルトを含むスピネル
型酸化鉄薄膜を形成することを特徴とする光磁気記録媒
体の製造方法。
（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体、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光磁気記
録媒体の製造方法。
（６）コバルトを含む化合物が、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体、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光磁気記録媒体の製
造方法。
（７）鉄およびコバルト以外の元素がクロム，亜鉛，ア
ルミニウム，マンガン，ロジウム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光
磁気記録媒体の製造方法。
（８）鉄およびコバルト以外の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
ル錯体、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），（７）のいずれかに
記載の光磁気記録媒体の製造方法。
（９）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）記載の光磁気記録媒体の製造方法。
（１０）プラズマを維持するときの圧力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
載の光磁気記録媒体の製造方法。