JPH027250A - 酸化物薄膜の成膜方法 - 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、主として光磁気ディスクの記録材料として使
われる酸化物薄膜の成膜方法に関するものであり、特に
スパッタ方法の改良により該酸化物薄膜の特性特に角型
比を向上させることに関するものである。

［従来技術の及びその問題点〕 光磁気ディスクは、記録容量の大きい記録材料として近
年活発に開発が進められ、実用化されている。光磁気デ
ィスクの記録材料として最も有望視され実用化されよう
としているのは、ＴｂＦｅＣｏ。

ＧｄＣｏ等に代表される非晶質希土類遷移金属である。

この材料は磁気光学効果が優れており、感度やＣ／Ｎに
おいて良好な光磁気ディスクを得ることができる。しか
し、非晶質希土類遷移金属は化学的に不安定でこの材料
を用いた光磁気ディスクは耐候性がよくないという問題
があった。さらに、非晶質希土類金属遷移金属は、高価
であるという問題もあった。一方、コバルトフェライト
に代表される酸化物材料は比較的化学的に安定でありか
つ安価でもあり、前述の非晶質希土類遷移金属の材料の
持つ問題がなく、かつ磁気光学効果も優れておるので光
磁気ディスク用材料として研究が行われている。

前記コバルトフェライト薄膜を作成する方法としては、
例えば、特開昭６０−１２４９０号公報に開示されてい
るように、コバルトフェライトをターゲットとして用い
たスバンタ法によるものあるいは特開昭６３−４７３５
９号公報に開示されているように、ＦｅとＣｏの合金を
主体とするターゲットを用いた酸化性ガス雰囲気中での
スバ・７り法などがある。

このうち前者の方法では基板上に成膜された薄膜の結晶
性が低く充分な磁気特性、光磁気特性が得られないので
、スパッタ中もしくは成膜後基板を５００℃以上の高温
で加熱する必要があった。そのため基板に耐熱性が要求
され基板の選択が大きな制約を受は特に高分子系の基板
を使用するのに大きな障害となっていた。一方、後者の
方法では比較的低温度での成膜が可能であり、ある程度
の磁気特性を得る事ができたが、それでも磁気ヒステリ
シス曲線における角型比はゼいぜい０．７程度に過ぎず
、光（ｎ気ディスクの記録層として実用に供する為には
記録層の角型比は少なくとも０．９５以上が必要とされ
るので前記特開昭６３−４７３５９号公報で開示された
薄膜では光（１気デイスク用薄膜としては充分に実用に
耐えるものではなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述したようにコバルトフェライト薄膜は、コバルトフ
ェライトをターゲットにする方法においてもまた酸化性
ガス雰囲気中でスパッタする方法においても、従来の技
術では高温での処理を必要とせずにその磁気特性並びに
光（ｎ気持性を付与する方法がなかった。そのため、コ
バルトフェライ１−薄１１Ｑは、光記録ディスク用の記
１４ｉ　４４料として有望視されながら実用化が充分に
なされなかった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するため
になされたものであり、光磁気特性が良好で高いＣ／Ｎ
をもった光磁気ディスクを得るために基板の高温加熱処
理を必要とせずに磁気ヒステリシス曲線における角型比
及び抗磁力が優れた酸化物薄膜を成膜する方法を提供す
ることを目的とするものである。さらに、本発明は適当
なキューリー温度を有し記録感度の優れた酸化物薄膜の
成膜方法を提供することをも目的としている。

［問題点を解決するための手段］ かかる本発明の目的は、酸化性ガス雰囲気中でスパッタ
を行うことにより基板上に酸化物薄膜を成膜する方法に
おいて、ＦｅとＣｏの合金ターゲットを用いて該基板に
バイアス電圧を加えながら高周波スパッタすることを特
徴とする酸化物薄膜の成膜方法により達成される。

通常、基板にはバイアス電圧を加えない従来の方法とは
異なり、本発明の方法では基板にバイアス電圧を加える
ことにより、スパッタ中にプラズマ中の正電荷をもった
アルゴンイオンや酸素イオンが前記基板の電位に引き付
けられて前記基板表面を叩く、そして、この衝突したイ
オンは前記基板に到達したＦｅ及びＣｏを主体としたス
パッタ原子に運動エネルギーを与え、マイグレーション
効果を与える。そき結果、前記基板を加熱せずとも成膜
される薄膜の結晶性及び結晶配向性を制御することがで
き磁気特性及び光磁気特性の優れた酸化物７Ｒ膜を得る
ことができる。

本発明の方法を、第１図の高周波マグネトロンスパッタ
装置を用いた例で以下に説明する。

真空ポンプ１により排気を行い、チャンバー２内の真空
度を１０−’Ｔｏｒｒ以下にした後前記チャンバー２内
に前記チャンバ−２の側壁に設置された不活性ガス用導
入口３及び酸化性ガス導入口４よりアルゴンガス等の不
活性ガスと酸素ガス等の酸化性ガスを前記不活性ガス用
導入口３及び酸化性ガス導入口４にそれぞれ設置された
マスフローコントローラーによって流量を制御して所定
量の不活性ガス及び酸化性ガスを前記チャンバー２内に
送りスパッタ時の前記チャンバー２内のガス圧が２ｍｍ
Ｔｏｒｒ乃至３ＱｍｍＴｏｒｒとなるようにする。次い
で基板ホルダー５に固定された基板６に直流電源ユニ７
ト７により所定のバイアス電圧を望ましくは１００ボル
ト以下、特に望ましくは−２００ボルト以下加えておき
、しかる後裏面に（５３石８を配したＦｅとＣｏの合金
ターゲット９にスパッタ用高周波電源１０により所定の
スパッタ電力を印加して前記基板６上にスパッタにより
コバルトフェライト薄膜の酸化物薄膜を成膜する。

なお、成膜中に前記基板６の温度があまり高くならない
よう前記基板ホルダー５には、冷却用の水が通されてい
る。

本発明で用いる前記ＦｅとＣｏの合金ターゲットの組成
としては、その中に占めるＣｏの原子比率が３０乃至５
０原子％であることが望ましい。Ｃ。

の量が少ないと前記基板にバイアス電圧をかけても充分
な特性の改良がみられず、ヒステリシス曲線における角
型比において充分な値が得られない。

また逆にあまり多くなっても非磁性の相が現れるように
なり好ましくない。また、前記Ｆ　ｅ　（！：　Ｃ。

の合金中にＣｒを含有したターゲットを使用すると、得
られる前記酸化物薄膜のキューリー温度が２００　’Ｃ
以下に抑えられ、半導体レーザーによる書き込みが容易
になり好ましい。この場合、Ｃ「の含有量が多すぎると
キューリー温度が低すぎてしまい、また少なすぎると逆
に高すぎて前記酸化物薄膜の感度が低下して好ましくな
い、従って、前記ＦｅとしＣｏの合金レーザ７）中に含
有させるＣｒ量としては、該合金全体の１０乃至４０原
子％であることが望ましい。

本発明における前記酸化性ガスとしては、通常アルゴン
などの不活性ガス中に酸素を混入した混合ガスが使用で
きる。目的を充分に達成させるには成膜中の酸化度が重
要であり、そのために混合ガス中の酸素量と成膜速度を
制御する必要がある。

すなわち、酸素量が多くなると酸化度は高（なり、成膜
速度が大きくなると酸化度は低下する。酸化度があまり
高いと薄膜中に非磁性相か現れ磁気特性及び光磁気特性
が損なわれて好ましくない。

方、酸化度が低すぎると磁気異方性が小さくなり充分な
磁気ヒステリシス曲線における角型比が得られない、ス
パッタ中のガス圧としては２乃至３０＋ｎＴｏｒｒであ
ることが望ましい。

本発明で採用する前記高周波スパッタ法は、従来より知
られている通常の方法で行えばよく本発明の目的を達成
するために特別な条件は必要でない、また、前記基板に
加えるバイアス電圧には、特に制限はないが通常−１０
０ボルト以下であることが望ましい。それよりも大きく
なり０に近づくと充分な磁気特性並びに光磁気特性が得
られない。

次に、本発明の新規な効果を実施例により明確化する。

［実施例−１］ ＦｅとＣｏの合金ターゲットとして、Ｆｅが７０原子％
、Ｃｏが３０原子％の組成のレーザ・ノド９を用い、第
１図に示すような高周波マグネトロンスパッタ装置によ
ってガラス基板６上にコバルトフェライト薄膜を成膜し
た。

前記真空ポンプ１による排気により前記チャンバー２内
の真空度を１０−　’Ｔｏｒｒ以下にした後、前記チャ
ンバー２内に、前記不活性ガス用のガス導入口３及び前
記酸化性ガス用ガス導入口４から、それぞれマスフロー
コントローラーにより流量を制御して、アルゴンガス及
び酸素ガスを導入し、スパッタ時のスパッタガス圧が６
ｍＴｏｒｒとなるようにした。一方、前記ガラス基板６
には、前記直流電源ユニット７により一２００ボルトの
電圧を加えておき、そして前記ＦｅとＣｏの合金ターゲ
ット９には、スパッタ用高周波電源１０より２５０Ｗの
スパッタ電力を印加してガラス基板６上にスパッタによ
り０．５μｍの膜厚の酸化物薄膜を成膜した。

なお、ガスの流量をスパッタガス中の酸素の量を３，５
体積％、４．５体積％及び５．５体積％となるように変
化させて成膜した。

以上のようにして得られたガラス基板６上に成膜した酸
化物ｉｓ膜の各サンプルのカーヒステリシス曲線を次の
ような条件で測定した。その結果を第２図、第３図及び
第４図に示す。

測定は、波長８３０ｎｍの半導体レーザーを前記酸化物
薄膜の膜面側から入射させ、最大磁場を１６ｋｏｅにし
て外部磁場を印加した。なお、みやすくするために図に
はカー回転角の符号を通常とは逆にした。

第３図をみると酸素量が４．５体積％の場合、角型比が
ほとんど１．０に近く極めて特性の良好な酸化物薄膜が
得られることが分かった。一方、第２図及び第４Ｍの酸
素量が３．５体積％及び５．５体積％ではカーヒステリ
シス特性は良くなかった。このことから、スパッタ時の
酸化性ガス雰囲気中の酸素含有量には最適値があること
が分かった。

［実施例−２］ 実施例−１において、バイアスｉｆｔ圧ヲー３００ボル
ト、−４００ボルト及び−５００ボルトと変化させ、か
つスパッタ中の酸素含有量を４．５体積％とした。

それ以外の条件は実施例−１と同一にして、酸化物薄膜
を成膜した。

得られたカーヒステリシス曲線は第３図とほぼ同様であ
り角型比がほとんど１．０である酸化物薄膜が得られた
。このことから、前記ガラス基板にかけるバイアス電圧
が、少な（とも−３００ボルトから一５００ボルトの範
囲では、角型比は非常に良好な値が得られることが分か
った。

［比較例−１］ 前記ガラス基板に加えるバイアス電圧を一１００ボルト
とし、かつ酸素導入量をいろいろかえた以外は実施例−
１と同一の条件で酸化物薄膜の成膜を行った。そのとき
の最適酸素量で得られたサンプルのカーヒステリシス曲
線が第５図である。基板に加えるバイアス電圧を低くす
ると角型比は０．９以下になってしまうことが分かった
。

［比較例−２］ ＦｅとＣｏの合金ターゲットの組成をＦｅが８０原子％
、Ｃｏが２０原子％にしたこと、及び酸素導入量以外は
実施例−１と同一の条件で酸化物薄膜を成膜した。第６
図にはそのときの最適酸素量（３，３体積％）で得られ
たサンプルのカーヒステリシス曲線を示す。この結果、
基板にバイアス電圧を加えてもＣｏ量が少ないと角型比
は低下してしまうことが分かった。

［比較例−３］ ＦｅとＣｏの合金ターゲットの組成をＦｅが４０原子％
、Ｃｏが３０原子％、Ｃｒが３０原子％にかえ、スパッ
タ電力を２００Ｗにしさらにガス流量比を酸素ガスが３
体積％に変えた以外実施例＝１と同じ条件で同しスパッ
タ装置で酸化物薄膜の成膜を行った。最適酸素量はほぼ
３体積％であり、そのときのサンプルのカーヒステリシ
ス曲線を第７図に示した。さらに、このサンプルのキュ
ーリー温度をカーヒステリシス曲線の温度変化から求め
たところおよそ１５０℃であった。この温度は現在実用
化が検討されている光磁気記録媒体の記録層の代表的な
材料であるＴｂＦｅＣ０系のキューリー温度とほぼ同じ
であり、本実施例で得られたＣｒを含む酸化物ｉｎが光
磁気ディスク用記録材料として適していることが分かっ
た。

［実施例−４］ バイアス電圧を一３００ボルト、−４００ボルト及び−
５００ボルトとしたこと、酸素導入量を最適値に選んだ
こと以外は実施例−３と同一の条件で酸化物７！４）１
９を成膜した。そしてそのカーヒステリシス曲線及びキ
ューリー温度を測定したところ実施例−３とほぼ同様な
結果が得られた。

［判明の効果］ 以上の説明から明らかなように、Ｃｏが２０％以上のＦ
ｅはＣｏの合金ターゲットを用いて酸化性ガス雰囲気中
で高周波スパッタ法を行う際、基板にバイアス電圧を加
えるという本発明の方法を用いれば、該基板に加熱処理
を施さずともカーヒステリシス曲線における角型比が０
．９５を越えほぼ１．０に近い磁気特性及び光磁気特性
が優れた酸化物薄膜を得ることができ、かつ光磁気ディ
スクの設計において、基板の選択の巾を広げることがで
き実用上非常に有利である。さらに、ＦｅとＣｏの合金
中にＣｒを含有させたターゲットを用いて、基板電極に
バイアス電圧を加えながら酸化性ガス雰囲気中で高周波
スパツクを行う方法により上記と同様の角型比の優れた
酸化物薄膜が得られるだけでなく、キューリー温度を２
００℃以下とすることができ、半導体レーザーで書き込
みが可能で良好な再生信号を出せる光磁気ディスクを提
供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例及び比較例で用いた高周波マグネトロ
ンスパッタ装置。 第２図は、実施例−１において酸素ガス導入量が３．５
体積％であるときの酸化物薄膜サンプルのカーヒステリ
シス曲線 第３図は、実施例−１おいて酸素ガス導入量が４．５体
積％であるときの酸化物薄膜サンプルのカーヒステリシ
ス曲線 第４図は、実施例−１において酸素ガス導入量が５．５
体積％であるときの酸化物薄膜サンプルのカーヒステリ
シス曲線 第５図は、比較例−１において酸素ガス導入量が最適量
であるときの酸化物薄膜サンプルのカーヒステリシス曲
線 第６図は、比較例−２において酸素ガス導入量が最適量
であるときの酸化物薄膜サンプルのカーヒステリシテ曲
線 第７図は、実施例−３において酸素ガス導入量が３．０
体積％であるときの酸化物ｙｔ膜サンプルのカーヒステ
リシテ曲線 なお、第２図から第７図までの図の中で縦軸はカー回転
角（任意スケール）、横軸は外部磁場を示す。 第１　図 スパッタ用高周波電源 チャンバー 不活性ガス導入口 酸化性ガス導入口 基板ホルダー 基板 直流電源ユニット 磁石 ＦｅとＣｏの合金ターゲット スパッタ用高周波電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化性ガス雰囲気中でスパッタ法により基板上に
   酸化物薄膜を成膜する方法において、ＦｅとＣｏの合金
   ターゲットを用いて該基板にバイアス電圧を加えながら
   高周波スパッタを行うことを特徴とする酸化物薄膜の成
   膜方法。
2. （２）ＦｅとＣｏの合金ターゲットの組成がＣｏが３０
   原子５以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の酸化物薄膜の成膜方法。
3. （３）基板に加えるバイアス電圧が−２００ボルト以下
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸
   化物薄膜の成膜方法。
4. （４）Ｃｒを１０乃至４０原子％含むＦｅとＣｏの合金
   ターゲットを用いることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の酸化物薄膜の成膜方法。