JPH02301045A - 光磁気記録媒体の製造方法 - 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〕 本発明は光磁気記録媒体の製造に利用され、特に、透明
基板上に透明誘電体層と、非晶質希土類遷移金属合金薄
膜からなる記録層とを積層する光磁気記録媒体の製造方
法に関する。

〔概要〕

本発明は、透明基板上に透明誘電体層と、非晶質希土類
遷移金属合金薄膜からなる記録層とを積層する光磁気記
録媒体の製造方法において、透明誘電体層と記録層を形
成するスパッタリング真空室を別にし、ターゲットは基
板に対して水平に配置され、基板側に面した側の辺が奥
行きの辺に対して長い長方形の一対の対向ターゲットと
し、さらに記録層形成にはこの対向ターゲットを二つ用
い一方を希土類金属、他方を遷移金属合金としかつ各々
のターゲットに投入される電力量を独立に制御し、さら
に透明基板自体を所定の回転比率で自公転させて、形成
を行うことにより、記録特性ふよび信頼性を向上させた
光磁気記録媒体を製造できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

可搬性大容量記憶媒体として、光ディスクは特に実用化
研究が盛んに行われており、特に何度でも書換えが可能
な光ディスクである光磁気記録媒体はその普及が期待さ
れており、高性能で安価な製造方法が研究されている。

光磁気記録媒体に使われる希土類遷移金属合金薄膜材料
（ＴｂＰｅＣｏ、ＮｄＤｙＦｅＣｏおよびＧｄＴｂＦｅ
Ｃｏなど）は組成により、その記録物性が顕著に変わる
。このため、組成が容易に制御でき、組成がずれず、大
面積に均一に成膜する方法が適している。

一般的に光磁気記録媒体の成膜法としては、マグネトロ
ンスパッタリング法が使用されており、この方法では、
基板とターゲツト材が向き合っており、スパッタ中基板
がプラズマにさらされ、再スパツタ現象により組成がず
れ、それをあらかじめ予想し補正する必要があった。ま
た、基板がプラズマにさらされるため、プラズマにより
基板が加熱され、熱による変型や焼けを生じる虞れがあ
り、膜の構造が柱状構造を取りやすく高品質な膜が得ら
れにくい欠点があることが知られている。

一方、希土類遷移金属合金は非常に酸化されやすいため
に、一般的に窒化シリコンのような金属窒化物透明誘電
体薄膜で挟み酸化を防止している。

この金属窒化物を作成する際に、一般的に反応性スパッ
タ法により保護層を成膜しており、従来のマグネトロン
スパッタリング法では記録層を成膜後、保護膜を成膜す
ると反応性ガスのプラズマにさらされるため、記録層の
物性が変化し特性が変化する欠点があった。また、同一
真空室で記録層と保護層を成膜すると残留窒素ガスによ
って、記録層の特性劣化が起きることが知られている。

このガスの影響については、米国電気電子学会（ＩＢＢ
Ｂ）、ＭＡＧ−２３（５）　２２７８−２２８０　（１
９ｇ？）や応用物理学会誌（Ｊ、　Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　）、６１（８）　、３３４３−３３４５（
１９８７）等に既に詳しく報告されており、この影響が
ないようにする必要がある。残留ガスの発生源はそのほ
か基板からも発生する。特に樹脂基板を用いた場合が顕
著であり、成膜前によく脱ガスをする必要がある。

光磁気記録媒体は全面に渡り、組成が均一であり、かつ
膜厚が均一である必要がある。記録層のスパッタターゲ
ツト材には希土類遷移金属合金が使われているが、その
合金ターゲットの製造方法により各元素の飛散方向が異
なり、同一条件下では異なった組成の膜が得られてしま
う欠点があった。このため、同一合金組成であった場合
、ターゲットの製造方法が異なると元素の飛散方向が異
なるため、製造方法が異なったターゲットを用いる場合
、成膜最適条件をもう一度調べる必要があった。また、
組成変更は不可能であるので、生産過程で経時変化によ
り、組成がずれた場合変更が効かない欠点がある。一方
、膜厚組成分布は、マグネトロンスパッタリング法では
プラズマが一箇所に集中し、時間と共に、ターゲットの
削れ方が変化するため、組成ずれが起き、それに伴い膜
厚分布および組成分布も悪くなる欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点９ 以上説明したように、従来の光磁気記録媒体の製造方法
には、種々の欠点があり、優れた記録再生特性を有しか
つ高信頼性の光磁気記録媒体を製造できない問題点があ
る。

本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、優
れた記録再生特性を有しかつ高信頼性の光磁気記録媒体
の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、透明基板上に透明誘電体層と非晶質希土類遷
移金属合金薄膜からなる記録層とを積層する光磁気記録
媒体の製造方法において、前記透明誘電体層を形成する
第一のスパッタリング真空室と、前記記録層を形成する
第二のスパッタリング真空室と、前記透明基板の前処理
を行う真空室とをそれぞれ独立させて、これら各室をゲ
ートバルブで仕切り、前記第一および第二のスパッタリ
ング真空室に、前記透明基板側に面した側の辺が奥行き
の辺に対して長い長方形の１対のターゲットを対向して
設置し、かつ、１対の記録層成膜用ターゲットの材質を
、一方を希土類金属、他方を遷移金属合金とし、各々の
ターゲットに投入される電力量を独立に可変できる電気
回路を配置して前記記録層を形成することを特徴とする
。

また、本発明は、前記透明基板を自公転させ、その自公
転の回転比率を １．２：１〜３．３＋１ とすることが好ましい。

〔作用〕

基板の前処理室、透明誘電体層の成膜および記録層の成
膜をゲートバルブで区切られたそれぞれ別の真空室で行
うことにより、記録層に対するスパッタガスや残留ガス
の影響がないようにした。

また、基板が成膜中にプラズマにさらされないように、
ターゲットを平行に２枚対向させた対向ターゲットを用
い、基板はそれに垂直に置く。さらに、ターゲットの形
状を基板側の辺が他側の辺よりも大きい長方形とするこ
と、ならびに基板支持機構に自転機構と公転機構を設け
、その回転比を所定範囲に保ち基板に自公転を与えるよ
うにすることにより、成膜の組成および膜厚が均一化さ
れるようにした。そのうえ、記録層用の対向ターゲット
を希土類用および遷移金属合金用の２組とし、それぞれ
独立に投入電力を最適に制御できるようにすることによ
り、組成の制御を容易とした。

従って、得られる透明誘電体層、特に記録層は、組成お
よび膜厚分布が均一となり、さらに成膜中にプラズマに
さらされないため表面性および膜質が良好となり、優れ
た記録再生特性を有し、かつ高信頼性の膜質を有する光
磁気記録媒体を製造することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例による光磁気記録媒体用スパ
ッタ装置の構成を示す説明図、第２図はその基板とター
ゲットとの配置状態を示す説明図、第３図はそのターゲ
ットの構成を示す説明図、および第４図はその記録層ス
パッタ室の構成を示す説明図である。

第１図によると、本実施例による光磁気記録媒体用スパ
ッタ装置は、透明誘電体層を形成する第一のスパッタリ
ング真空室としての保護膜スパッタ室２と、記録層を形
成する第二のスパッタリング真空室としての記録層スパ
ッタ室３と、透明基板の前処理を行う真空室としての基
板前処理室ｌとを備え、これら三つの真空室は、左から
基板前処理室１、保護膜スパッタ室２、記録層スパッタ
室３の順に並べられ、各真空室間はゲートバルブ４でそ
れぞれ仕切られ、各真空室間は搬送系１４により試料が
移動できる構成となっている。

そして、真空排気系は、油回転式真空ポンプ（ロータリ
一式真空ポンプ）で予備排気し、その後はクライオ真空
ポンプで排気するようになっている。クライオ真空ポン
プはターボ分子ポンプや油拡散ポンプに比べて、クリー
ンな真空を実現でき、水の排気速度がターボ分子ポンプ
に比べて大きいのが特徴で、特に光磁気記録媒体に使用
される樹脂基板の脱水および脱ガスには非常に適してい
る。

基板前処理室ｌでは赤外線ランプにより基板を加′熱し
水分や残留モノマーを除去するような構造になっている
。膜形成のためのプラズマ発生用の電源としては、保護
膜形成用の１台の高周波電源１５と記録層形成用の２台
の直流電源１６および１７とを備えている。

基板の支持機構（以下、パレットという。）５は第２図
に示すように、１枚当たり、直径５．２５インチの基板
６が４枚取り付けられるようになっており、自転と公転
ができるようになっている。自転と公転の回転数比はパ
レット５に取り付けられているギヤを変更することによ
り変えることができるようになっている。公転速度は毎
分０〜６０回転まで可変することができ、それに伴い自
転ギヤの比率により自転の回転数が決まるようになって
いる。このパレット５は、基板前処理室１に最大８パレ
ツト格納できるようになっており、３２枚の基板６を同
時に処理することが可能である。

ターゲット１０は第２図に示すように、１００ｍｍｘ１
６０ｍｍの長方形をしており、無酸素銅等の材質ででき
たバッキングブレー）１１に接着され固定されている。

配置は長さ１６０ｍｍの側が基板６側に面しており、タ
ーゲットとターゲットの距離が１４０ｍｍの間隔で上下
に平行に向き合っている対向ターゲットとした。この対
向ターゲットが、保護膜スパッタ室２に１組、記録層ス
パッタ室３に２組取り付けられている。基板６とターゲ
ラ）１０との中心間距離は１２０〜１４０ｍｍの間で変
更できるようになっている。

第３図に示したように、ターゲットＩＯの下にアルニコ
永久磁石１２により、プラズマをターゲット間に閉じ込
めるように磁界をかけ、プラズマをターゲット１０間に
閉じ込めるようになっている。このアルニコ永久磁石１
２はターゲットｌＯの材料により変えられるように交換
可能になっている。磁界の大きさはターゲット中心上で
２００Ｇａｕｓｓ以上がよい。

スパッタガスとしては、保護膜スパッタ室２がアルゴン
（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）とが流量コントローラにより制
御しながら供給されるようになっている。

同様に記録層スパッタ室３にもアルゴンガスが供給され
るようになっている。これらのガスはチャンバーに導入
される前にラインフィルターにより、ボンベから供給さ
れるガスの中の塵を除去してから導入するようになって
いる。

記録層スパッタ室３には第４図に示すように、対向ター
ゲット８および９の２組の対向ターゲットが設けられ、
一方の対向ターゲット８のターゲットの材質は希土類金
属とし可変の直流電源１６と電源ケーブル１３により接
続され、他方の対向ターゲット９のターゲット６の材質
は遷移金属合金とし可変の直流電源１７と電源ケーブル
１３により接続され、それぞれ最適の投入電力が与えら
れるようになっている。

次に、この実施例による光磁気記録用スパッタ装置を用
いての検討結果について説明する。

まず、プラズマの影響について、従来のマグネトロンス
パッタリング方式と比較してみた。ガラス基板の上に希
土類遷移合金金属としてＴｂＦｅＣ０記録層が膜厚１１
００ｎになるようにそれぞれの方式で作成し、走査型ト
ンネル電子顕微鏡で表面を観察したところ、中心線平均
表面粗さがマグネトロン方式が１．５ｎｍで、対向ター
ゲット方式がＱ、７ｎｍであり１．明らかに表面の荒さ
が小さく、対向ターゲット方式の方が優れていた。これ
は高分解能走査型電子顕微鏡からも明らかであった。

それから、成膜中の基板の熱上昇について調べた結果、
マグネトロン方式では、基板とターゲット間距離を１０
０ｍｍにし、基板を冷却せずに自公転を行わず投入電力
を１ｋＷにした場合、基板温度は３００℃以上になり、
同様に対向ターゲット方式では基板ターゲット中心間距
離を１２０ｍｍ（ターゲットの端からは７０ｍｍ）にし
、基板は冷却せず投入電力を１ｋｋにした場合、基板温
度はおよそ２００℃であった。

対向ターゲット方式で、夕、−ゲットの形状を１００Ｘ
　１００ｍｍの正方形のものと、１００８１６０ｍｍ（
７）ものとで基板を自公転せずに成膜し、膜厚の分布比
較したものが第５図である。第５図から判るように、明
らかに１００Ｘ　１６０ｍｍの方が膜厚分布がよく、基
板に対する側の辺が長くなればなるほど、膜厚が均一な
領域は増えることは明らかである。

記録層スパッタ室３において、一方の対向ターゲット８
をテルビウムＴｂ　（純度９９．９％以上）、もう一方
のターゲット９をＦｅＣｏ　（組成比Ｆｅ：Ｃｏ　＝９
２：３ａｔ％、純度９９．９％以上）にし、第４図に示
したように、Ｔｂの対向ターゲット８側とＦｅＣｏ側の
対向ターゲット９側とにそれぞれ独立に直流電源１６お
よび１７により、それぞれの投入電力の比率を変化させ
た２元同時対向ターゲット式スパフタ法により、ＴｂＦ
ｅＣｏ膜を成膜し組成の変化を調べたものを第６図に示
す。第６図において、横軸は対向ターゲット８への投入
電力ｐｔｂと対向ターゲット９への投入電力Ｐ　ＦｅＣ
ｏとの投入電力比ＰＴｂ／Ｐｐ＊ｃｏであり、縦軸は得
られた記録層の保磁力Ｈｃの特性である。第６図に示し
たように投入電力を任意に変化させることにより、希望
の特性の記録層が得られることが判った。

次に、ＴｂＦｅＣｏ合金ターゲットを用いた対向ターゲ
ット式スパッタと２元同時対向ターゲット式スパッタで
スパッタ経過時間による組成変化を調べたところ、第７
図に示したように、ＴｂＦｅＣｏ合金ターゲットを用い
たものは時間と共に組成がふらつくことが判った。合金
ターゲットの場合時間と共に組成が変化するため、量産
する際に組成の経時変化は避けられず、媒体間の均一性
に問題が生じる。合金は組成が容易に変更できないため
、途中でそれを変更することは不可能である。ＴｂＦｅ
Ｃｏ合金ターゲットの組成がずれるのは、結晶粒界や偏
析が合金中に存在するためで、ＴｂとＦｅＣｏの場合、
スパッタ収率および飛散方向が著しく違うため、スパッ
タが進行すると粒界や偏析の違う部分が時間と共にいろ
いろな所に現れるため、組成がずれると考えられている
。従って、現状の鋳造技術では、この材料に関しては組
成ずれや分布の変化は避けられない問題となっており、
２元同時スパッタの方が電源の制御だけで組成が制御で
きるため、生産性の点からも向いている。しかも、でき
あがった光磁気記録媒体をすぐに非破壊組成分析で分析
を行えば、すぐに次の媒体の成膜にその結果を反映する
ことが容易である。従って、自動化もしやすく、生産コ
ストの低減も可能である。

次に、基板の回転の影響について調べた。基板を回転せ
ずに公転のみで作成した場合と、基板を自公転（自公転
比２．３３：１、公転回転数３Ｏｒｐｍ）させた場合を
比較したものが第８図である。

自公転の比率を、１，２　　：　１．１．５５：　１．
２：１．２．３３　：　ｌ　、２．７７　：　１．３：
１１および３．３：１の７種のパレットを作り比較した
結果を第１表に示す。第１表に示した組成分布および膜
厚分布は、ＴｂＦｅＣｏの同一条件で成膜した場合の比
較であり、自転と公転の比が、２．３３　：　１．２．
７７　：　１および３．３＝１が他の事例に比べてよい
分布を示し、特に、２．３３：１がよく、自転と公転の
比率が割り切れないものがよい分布を示した。また、同
一条件で作成した光磁気記録媒体（ポリカーボネート基
板ＰＣ／窒化シリコン５ｉｓＮ＜８０ｎｍ　／ＴｂＦｅ
Ｃｏ６０ｎｍ／窒化シリコンＳｉ、Ｎ、８０ｎｍ　）の
記録再生特性（記録周波数２ＭＨｚ　、　Ｄｕｔｙ５０
％、記録レーザーパワー５．２ｍＷ。

ディスク回転数１ｇｏｏｒｐｍ　、記録半径３０ｎｍ）
を比べても同様の結果が得られた。

それから、従来のマグネトロンスパッタリング法で作成
した光磁気記録媒体と本実施例により作成した光磁気記
録媒体の耐久試験を行った。マグネトロンスパッタリン
グの媒体の作成条件を第２表に、本実施例の作成条件を
第３表に示す。なお、第２表および第３表において、第
１層および第３層は透明誘電体層であり、第２ＷＡは記
録層である。

第２表の条件で作成した光磁気記録媒体と第３表の条件
で作成した光磁気記録媒体の耐環境特性を比較した。比
較にはＢＥＲ（ピットエラーレート）で測定し、８０℃
９０％Ｒ１（の条件下で放置した場合の結果を第９図に
示した。これから明らかなように、本実施例の方が長時
間エラーレートの上昇がみられなかった。

第２表　マグネトロンスパッタリング法による作成条件
第３表　実施例の作成条件 以上本発明の実施例について説明したが、本発明はＴｂ
ＦｅＣｏだけではなく、他の希土類遷移金属合金で垂直
磁化可能なものであればいずれでもよく、保護膜につい
ても保護特性並びに光学特性が優れている誘電体であれ
ばいずれでも本発明は適用可能である。また、光磁気媒
体に限らず、相変化型光記録媒体にも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、希土類遷移金属
合金を用いた光磁気記録媒体の特性を十二分に引き出し
、しかも高品質な膜が得られ、長期間信頼性のある光磁
気記録媒体を製造でき、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光磁気記録媒体用スパ
ッタ装置の構成を示す説明図。 第２図はその基板とターゲットの配置状態を示す説明図
。 第３図はそのターゲットの構成を示す説明図。 第４図はその記録層スパッタ室の構成を示す説明図。 第５図はそのターゲットの大きさの違いによる膜厚分布
の違いを示す特性図。 第６図はＴｂ用対向ターゲットとＦｅＣｏ用対向ターゲ
ットに投入する電力の比率を変えたときのＴｂＦｅＣ。 の保磁力の特性を表す特性図。 第７図はＴｂＦｅＣｏ合金ターゲットを使った場合の対
向ターゲット方式と２元同時対向ターゲット方式とのス
パッタ経過時間による組成のずれを表す特性比較図。 第８図は自公転させた場合と公転のみの場合の膜厚分布
の違いを表す特性比較図。 第９図は本実施例による媒体と従来方法による媒体とに
ついて耐久試験結果を示す特性比較図。 ｌ・・・基板前処理室、２・・・保護膜スパッタ室、３
・・・記録層スパッタ室１，４・・・ゲートバルブ、５
・・・基板自公転支持機構（パレット）、６・・・基板
、７．８．９・・・対向ターゲット、ｌＯ・・・ターゲ
ット、１１・・・バッキングプレート、１２・・・アル
ニコ永久磁石、１３・・・電源ケーブル、１４・・・搬
送系、１５・・・高周波電源、１６．１７・・・直流電
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板上に透明誘電体層と非晶質希土類遷移金属
   合金薄膜からなる記録層とを積層する光磁気記録媒体の
   製造方法において、 前記透明誘電体層を形成する第一のスパッタリング真空
   室と、前記記録層を形成する第二のスパッタリング真空
   室と、前記透明基板の前処理を行う真空室とをそれぞれ
   独立させて、これら各室をゲートバルブで仕切り、 前記第一および第二のスパッタリング真空室に、前記透
   明基板側に面した側の辺が奥行きの辺に対して長い長方
   形の１対のターゲットを対向して設置し、 かつ、１対の記録層成膜用ターゲットの材質を、一方を
   希土類金属、他方を遷移金属合金とし、各々のターゲッ
   トに投入される電力量を独立に可変できる電気回路を配
   置して前記記録層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。 ２、前記透明基板を自公転させ、その自公転の回転比率
   を １．２：１〜３．３：１ とする請求項１記載の光磁気記録媒体の製造方法。