JPH02122448A - 光磁気記録素子及びその製法 - Google Patents

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〕 本発明は書換え可能なディスク等に用いられる光磁気記
録素子に関し、耐候性、硬度及び耐環境性に優れた光磁
気記録素子並びにその製法に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

近時、書換え可能な光磁気記録媒体が盛んに研究されて
おり、この記録方式はその媒体に集束レーｑ−光を投光
して局部加熱し、これによってビットを書込み、そして
、磁気光学効果を利用して読出すという点が特徴であり
、この媒体として希土類元素−遷移金属元素から成る非
晶質金属磁化膜が注目されている。

この希土類元素にはＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙなどが、一方の遷
移金属元素にはＦｅ、Ｃｏなどが提案され、それぞれの
元素を少なくとも一種選択して組合せ、これによって媒
体用材料としており、例えばＧｄＤｙＰｅ、　ＧｄＴｂ
Ｆｅ、　ＤｙＦｅＣｏ等がある。

ところが、このような磁性媒体は酸化され易いという欠
点があり、この酸化が進行すると媒体が透明化し、光磁
気特性が低下する。

上記問題点に対して、この磁性層上に保護層を形成して
耐酸化性及び耐食性を高めることが提案されている。

この保護層としてＴｉ、Ｃｒ、ＡＩ、Ｃｕなどの金属、
ＴｉＯ□、　Ｓｉｎ、　５ｊＯｚ＋　ＭｇＦ２＋　５ｉ
Ｊ４などの誘電体、あるいはエポキシ系、アクリル系な
どの樹脂が知られている。

しかしながら、樹脂保護層は酸素や水分の侵入を完全に
防止するという知見からは未だ十分満足すべきものでな
く、また樹脂は勿論のこと、前記金属は硬度が低く、そ
のためにこの表面に傷が付き易くなり、所謂、耐傷性に
劣る。特に磁界変調用バイアス磁界印加ヘッドを磁性層
に近づけた場合、ディスク基板の面振れ、装置自体の振
動などによりディスク表面と磁界印加ヘッドが接触し、
記録ビットもしくはガイドトラックに損傷を与える恐れ
がある（これはヘソドクラνシュと呼ばれる）。

更に光磁気記録素子には温度や湿度などの変化又はその
過酷な条件下においても記録感度を低下せしめないよう
な優れた耐環境性が要求される。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は磁性媒体の腐蝕を防ぎ、高い記録
感度をもつ高性能な光磁気記録素子を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は磁性媒体用保護層の耐傷性を高め、
耐環境性にも優れた高信頼性の光磁気記録素子を提供す
ることにある。

本発明の更に他の目的はへッドクラソシュをなくし、磁
界変調用に適した光磁気記録素子を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、基体上に膜面に垂直な方向に磁化容易
軸を有する非晶質磁性層と該磁性層上に下記式 式中、門は窒素原子又は炭素原子を表わし、Ｘは０．０
５乃至０．９０の数であるのチタン化合物から成る非磁
性保護層を有して成る光磁気記録素子が提供される。

また本発明によれば、基体上に膜面に垂直な方向に磁化
容易軸を有する非晶質磁性層と非磁性保護層とを気相成
長によって形成させる光磁気記録素子の製法において、
チタニウム金属から成るターゲット並びに不活性ガスと
窒素化合物ガス及び炭素化合物ガスから成る群より選ば
れた反応性ガスとの組合せから成るスパッタリング用ガ
スを用いた反応性スパッタリングにより前記磁性層上に
下記式 式中、Ｈは窒素原子又は炭素原子であり、Ｘは０．０５
乃至０．９０の数である の組成の非磁性保護層を形成させることを特徴とする光
磁気記録素子の製法が提供される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明は、チタニウム原子に窒素原子又は炭素原子が化
学量論的量よりも小さい原子比で含有された化合物で非
磁性保護層！層を形成させると光磁気記録素子のＣ／Ｎ
比を高いレベルに維持しながら、該素子の硬度、耐熱衝
撃性及び耐食性を向上させ得るという知見に基づくもの
である。

本発明の光磁気記録素子は磁性層が形成される基体とし
てディスクの他にカード等の種々の形状を取り得るが、
以下、ディスク用基板を例にとって詳細に一説明する。

第１図及び第２図は本発明光磁気記録素子の典型的な層
構成を示しており、基板１上に干渉層２を介して磁性層
３を形成し、この磁性Ｎ３の上に前記したようなチタニ
ウム化合物（以下、ＴｉＭＸと略す）から成る保護層４
を形成する。或いは第２図に示すように第１図の積層構
成より干渉層２を除いてもよい。この非磁性保護層４の
上には所望により別種の保護層５を設けることもできる
。

本発明においては、このＴｉＭ、保護層４のチタニウム
（Ｔｉ）原子に対する窒素（Ｎ）又は炭素（Ｃ）の原子
の組成比率が０．０５乃至０．９０、好適には０．１０
乃至０．７５の範囲内になるように設定することが重要
である。

この原子組成比率が０，０５未満の場合には硬度が低下
し、その成膜速度が小さくなる。一方、０．９０を越え
る場合には耐熱衝撃性に劣ったり、或いは急激に成膜速
度が小さくなる。

このようにＴｉＭ、保護層はＴｉ原子とＮ又はＣ原子の
組成比率が重要であるが、原子間の結合状態については
未だ十分に解明しきれていない。しかしながら、Ｘ線回
折法による分析によると、チタンの低級窒化物又は炭化
物は非晶質状態で存在するか、或いはＴｉとＴｉＮ又は
ＴｉＣとの混晶の形で存在することが確かめられる。

このＴｉＭ、保護層４の厚みは２００乃至２０００人、
好適には６００乃至１０００人の範囲内に設定すればよ
く、この範囲内であれば記録感度を低下させずに高い保
護膜効果が実現できる。

また、ＴｉＭｘ保護層４はＴｉ原子とＮ又はＣ原子を主
要構成原子とするものであるが、上記原子以外の原子の
含有を排除するものではない。例えば反応性スパッタリ
ング法により形成する場合、そのターゲットにＴｉ金属
を用いるが、そのターゲットに含まれる他の金属が成膜
に伴って含有されてもよく、これらの他種金属には、例
えばＡＩ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎ　Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒなどがあ
る。これらの原子はＴｉＭ。

保護層全体あたり５原子％まで混入されることが許容さ
れる。

本発明の非磁性保護層は一般に８００乃至４０００Ｋｇ
／ｍｍ２、特′に１０００乃至２０００Ｋｇ／ｍｍ２の
マイクロビッカース硬度ｆｌｙ（荷重５０Ｋｇ／ｍｍ”
　）を有しているのがよく、また、その比抵抗値は一般
゛にＩ　ＸＩＯ２乃至３×ＩＯ３μΩ−Ｃｆｆｌ、特に
５Ｘ１０２乃至２　ＸＩＯ３μΩｃｍの範囲内にあるの
がよい。

本発明の非磁性保護層は、ＴｉＮ、　、Ｔｉｃ、の他に
７ｉ０ＸＣｙ　、ＴｔＯｘ　Ｎ　ｙ　、’ｒｉ？ｉＸ　
Ｃｙ　ｌＴｌ０Ｘ　Ｎ　ｙ　Ｃ＊、（０，０５≦Ｘ　＋
ｙ　＋ｚ≦０．０９）から成っていることができる。

前記磁性層は非晶質垂直磁化膜から成り、例えばＧｄＤ
ｙＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅ、　ＴｂＦｅＣｏ、　ＤｙＦｅ
Ｃｏ、　ＮｄＧｄＤｙＦｅ、　ＧｄＴｂＤｙＦｅ、　Ｇ
ｄＴｂＦｅＣｏ、　ＴｂＤｙＦｅＣｏ、　ＧｄＤｙＦｅ
Ｃｏ、　ＮｄＤｙＦｅＣｏ等々がある。

また、前記干渉層２は誘電体材料から成り、基板ｌと磁
性層３の間に介在させてエンハンスメント構成と成し、
これにより、みかけのカー回転角を増大させて性能指数
を高め、更にレーザー光による記録密度を向上させるこ
とができる。この干渉層２はＳｉ、＾ｌ、Ｔｉの窒化物
、Ｓｉの炭化物、Ｃｄ、Ｚｎの硫化物、Ｍｇのフッ化物
、ＡＩ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃｄ、Ｂｉの酸化物などの
材料により形成される。

更に前記基板ｌにはガラス板やプラスチック板が用いら
れ、このプラスチック基板用材料としてポリカーボネー
ト樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹
脂などがある。

また本発明においては、例えばこれらの図に示された保
護層４の上に他の保護層５を積層しても何等差支えない
。この保護層５として金属層又は樹脂層などがある。或
いは第３図に示すように第２図の構成を２個用意し、こ
れを接着層５ａを介して貼り合わせてもよい。

本発明の光磁気記録素子は薄膜形成手段により形成する
ことができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イ
オンブレーティング法、イオン注入法、メツキ法等々が
ある。

ＴｔＭｘ保護層を形成する場合、上記何れの薄膜形成手
段を用いることができるが、反応性スパッタリング法が
所望通りの組成制御ができ易いので有利である。

この反応性スパッタリング法によりＴｉＭ、保護層を形
成する場合には、ターゲットとしてＴｉ金属を配置し、
そして、スパッタリング用ガスにアルゴン（Ａｒ）ガス
、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス又はキ
セノン（Ｘｅ）ガスなどの不活性ガスと窒素化合物ガス
又は炭素化合物ガスなどの反応性ガスとの組合せを使用
する。

窒素化合物としては、ＮＺ、ＮＨｆｆ、ＮＯ，Ｎ２０．
ＮＯ□などが使用され、炭素化合物ガスとしては、メタ
ン、エタン、プロパンなどの炭化水素ガスや、メタノー
ル、エタノールなどのアルコールガスが使用される。当
然のことながら、低級窒化物を目的とする場合には窒素
ガスを、また炭化物を用いる場合には炭素化合物ガスを
それぞれ使用すればよい。

また、これらのガスの２種以上を用いてＯ，Ｎ及びＣの
うちの２種以上の原子を含有する化合物の膜を構成する
こともできる。

反応性スパッタリングにおける他の条件は、それ自体公
知のものであってよい。例えばスパッタリング圧は一般
に１乃至５０ｍＴｏｒｒ　、特に２乃至１０ｍＴｏｒｒ
の範囲内にあるのがよい。

本発明の製法は、一般に干渉層形成用ターゲット、磁性
層形成用ターゲット及びチタニウム金属ターゲットを備
えたスパッタリング装置を使用し、基体上に干渉層、磁
性層及びＴｉＭ、非磁性保護層をスパッタリングにより
順次形成させることにより実施される。このようにして
各層が形成された基体を取出し、非磁性保護層上に樹脂
保護層などを形成させる。

この樹脂保護層にはイオン透過性が小さい材料であれば
種々の材料を用いることができ、例えば水分透過率が低
い紫外線硬化型樹脂であれば、ＣｌイオンやＯＨイオン
などの侵入を阻止することができる点で望ましいと言え
る。この紫外線硬化型樹脂にはエポキシ系、ポリエステ
ル系、アクリル系、アクリルウレタン系がある。

上記樹脂保護層の厚みは０．１乃至５０μｍ、好適には
２乃至２０μｍの範囲内に設定するのが望ましく、０．
１　μｍ未満であると耐食性・耐腐蝕性の向上が期待で
きず、５０μｍを超えるとそれ自体の密着性が低下して
剥離する傾向が顕著になる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 交周波三源マグネトロンスパッタリング装置を用いてポ
リカーボネート製ディスク基板に干渉層（シリコンナイ
トライドを主要成分とし、これにＹ原子、ＡＩ原子及び
０原子を含む層であり、これは、所謂、ＹＳｉＡ１ＯＮ
層・・・インドリウムサイアロン層と呼ばれる層である
）を７５０人の厚みで形成し、更にＧｄＤｙＰｅ垂直磁
化膜（この膜の原子組成比は（Ｇｙｏ、　ａＤｙｏ、４
）ｏ、　ｚａＦｅｏ、　ｑｂである）を３２５　人の厚
みで順次形成した。そして、同装置内で続けてＴｉＮＸ
保護層を６５０人の厚みで形成し、第１図に示す構成の
光磁気記録素子を製作した。

このＴｉＮ、保護層の成膜条件は到着真空度を１０’ｍ
Ｔｏｒｒとし、そして、Ｔｉ金属をターゲットとし、投
入電力パワーを５００Ｗ、　Ａｒガス流量を３３ｓｅｃ
Ｍ、スパッタガス圧を３ｍＴｏｒｒに設定し、Ｎ２ガス
流量を１１０５ｃｃ以内で種々変化させた。尚、Ｎ２ガ
ス導入時も３ｍＴｏｒｒのスパッタガス圧となるように
ガス排気調節バルブにて調整した。

このようにした場合、ＴｉＮ、保護層のＮ２ガス流量に
対する原子組成比は第１表に示す通りである０尚１この
原子組成比はＸ−ｒａｙ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ
　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙにより求めており、そして
、各々の試料に対して実験を５回繰り返して得られる平
均値である。

〔以下余白〕

第 表 （例２） 本例においては、（例１）に示した各試料の硬度をマイ
クロビッカース硬度計（荷重５０Ｋｇ／ｍｍ２）により
測定したところ、第４図に示す通りの結果が得られた。

第４図中横軸はＮ２ガス流量であり、縦軸はマイクロビ
ッカース硬度１１ｖを表わし、また、本例の測定プロッ
トはＯである。

この結果より明らかな通り、Ｎ２ガスを僅かに流すだけ
でＴｉ金属に比べて飛躍的な高硬度特性が得られた。

（例３） 次に本例においては、（例１）に示す各試料について温
湿度サイクルテストを行い、また、Ｃ／Ｎ比を測定した
ところ、第２表に示す通りの結果が得られた。

Ｃ／Ｎ比は線束４ｍ１ｓｅｃ、記録周波数ＩＭＨｚ、バ
イアス磁界２００Ｇａｕｓｓの条件により求めた。そし
て、ＧｄＤｙＦｅ垂直磁化膜の厚みが３２５人に設定さ
れているので、ＴｉＮｘ保護層が反射膜としても作用し
、そのために光沢によりＣ／Ｎ比が異なる。尚、上記反
射機能は磁性層の厚みが３００人前後に設定されている
ために生じるものであり、その厚みが６００Å以上の場
合には反射機能が無視できる。

また、温湿度サイクルテストはＪＩＳ−Ｃ５０２４に基
づく条件で１０サイクル繰り返しており、その評価を三
段階に区分した。Ｏ印は外観、性状ともにほとんど変化
がなかった場合であり、Δ印は点状の腐蝕が僅かに発生
したが、実用上支障がない場合であり、Ｘ印は腐蝕や膜
のフクレ又は膜中のクラック発生が顕著となった場合を
示す。

第２表より明らかな通り、試料１１ｈ３　、Ｎ１１４及
び１１ｈ５は温湿度サイクルテストにより優れた耐環境
性があることが判る。また、試料阻２及び階６は若干点
状の腐食があったが、実用上支障はなかった。

然るに、試料Ｎｌｌは点状の腐蝕と膜のフクレが多発し
ており、そして、試料Ｎ１１７及び魔８は放射状のクラ
ンクが多発していた。

また、試料１に６，７．８はＣ／Ｎ比が顕著に小さくな
っていることが判る。

（例４） 本例においては、（例１）において用いられたＮ２ガス
の代わりにＣ１）４ガスを用いる以外は（例１）と同様
な条件によりＴｉｃ、保護層を形成させた。そして、Ｃ
１１４ガス流量と原子組成比との関係を第３表に示す。

第３表 （例５） 次に本例においては、（例４）に示す試料階１２．３に
ついて（例２）と同様に硬度を測定したところ、第４図
に示す通りの結果が得られた。

同図中のΔ印は本例の測定プロットである。

この結果より明らかな通り、ＣＨ４ガスを僅かに流ずで
けでＴｉ金属に比べて飛躍的な高硬度特性が得られた。

（例６） 次に（例４）に示す試料について温湿度サイクルテスト
を行い、また、Ｃ／Ｎ比を測定したところ、第４表に示
す通りの結果が得られた。尚、テスト条件及び測定条件
は（例３）に示す通りである。

〔以下余白〕

第 表 第４表より明らかな通り、試料１に２．１ｌｈ３及び患
４は温湿度サイクルテストにより優れた耐環境性がある
ことが判る。

また、本発明者等は上記実施例以外にＮ２ガスと０１１
、ガスの組合せ、Ｎ２ガスと０□ガスの組合せ、０□ガ
スとＣｔ＋ａガスの組合せにより、それぞれＴｉＮＣ，
Ｔｉ０Ｎ、Ｔｉ０Ｃの化合物の非磁性保護層を形成して
も同様な効果が得られることを確認した。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、高硬度
な保護層をもち、しかも、耐環境性にも優れており、こ
れにより、高性能且つ高信顛性の素子を提供することが
できた。

また、本発明の光磁気記録素子は上記のような高硬度保
護層を備えているためにヘッドクラッシュがなく、その
ために磁界変調用に有用となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明光磁気記録素子の積
層構造を示す断面図、第４図は窒素ガス又はメタンガス
流量に対するチタニウム化合物層の硬度を示す線図であ
る。 ・基板 ・干渉層 ・磁性層 ・チタニウム化合物保護層 ・保護層 特許出廓人　　（６６３）京セラ株式会社代表者安城欽
寿

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する
   非晶質磁性層と磁性層上に下記式 ＴｉＭ＿ｘ 式中、Ｍは窒素原子又は炭素原子を表わし 、ｘは０．０５乃至０．９０の数である のチタン化合物から成る非磁性保護層とを形成したこと
   を特徴とする光磁気記録素子。
2. （２）基体上に膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する
   非晶質磁性層と非磁性保護層とを気相成長によって形成
   させる光磁気記録素子の製法において、チタニウム金属
   から成るターゲット並びに不活性ガスと窒素化合物ガス
   及び炭素化合物ガスから成る群より選ばれた反応性ガス
   との組合せから成るスパッタリング用ガスを用いた反応
   性スパッタリングにより前記磁性層上に下記式 ＴｉＭ＿ｘ 式中、Ｍは窒素原子又は炭素原子を表わし 、ｘは０．０５乃至０．９０の数である の組成の非磁性保護層を形成させることを特徴とする光
   磁気記録素子の製法。