JPH05120750A

JPH05120750A - 光磁気メモリ素子の製造方法

Info

Publication number: JPH05120750A
Application number: JP28270691A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Nakayama; 純一郎中山; Michinobu Saegusa; 理伸三枝; Junji Hirokane; 順司広兼; Hiroyuki Katayama; 博之片山; Kenji Ota; 賢司太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【構成】光磁気メモリ素子の製造方法は、スパッタリ
ングにより少なくとも２層の磁性層を積層する方法であ
って、第１磁性層３をスパッタリングにより成膜する工
程、第１磁性層３に対して逆スパッタリングを行う工
程、及び逆スパッタリングを行なった第１磁性層３の面
に次に成膜する第２磁性層４をスパッタリングにより成
膜する工程を含んでいる。【効果】従来、保磁力の増加に大きく関与していた他
の要因を考慮することなく、界面磁壁エネルギーのみに
基づいて、複数の磁性層を積層してなる光変調オーバー
ライト用の光磁気メモリ素子を定量的に設計できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングにより
少なくとも２層の磁性層が積層されてなる光磁気メモリ
素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フェリ磁性体である非晶質希土類−遷移
金属合金膜を記録媒体として用いた光磁気ディスクは、
書き換え可能な光記録媒体として注目され、且つ研究開
発が行なわれている。一般に普及している光磁気ディス
ク装置は、光変調方式により記録されているため、原理
的にオーバーライトが行なえない。しかし、オーバーラ
イトは連続情報記録には不可欠であり、コンピュータ用
外部メモリとしても処理時間を短縮して高性能化を図る
ために必要とされる。

【０００３】また、光磁気ディスクに対してオーバーラ
イトを行なう方法として磁界変調方式を採用すると、磁
界を高速に変調することが本質的に困難である。これに
対して、ディスク構造と磁気ヘッドに工夫を凝らした
り、媒体組成や添加元素を適当に選択することによっ
て、磁化の飽和磁界を小さくしたりすることで対処して
いる。

【０００４】そこで、非晶質希土類−遷移金属合金膜の
交換結合２層記録媒体と、初期化用補助磁石とを用いた
光変調方式によるオーバーライトの方法が知られている
（例えば、日本応用磁気学会研究会資料５３−１５（１
９８８）PP.87参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成によるオーバーライトにおいては、２層の磁性
層間で、界面に働く交換結合力による、磁化の転写がス
ムーズに行なわれることが前提となっている。

【０００６】複数の磁性層が積層されてなる光磁気メモ
リ素子の場合、一般に磁性層間の界面に磁壁が形成さ
れ、界面磁壁エネルギーが蓄えられて全体として保磁力
が増加して大きくなる。しかし、実際は、この界面磁壁
エネルギーのみが積層された磁性層の保磁力の増加に関
与しているわけではなく、他の要因も上記保磁力の増加
に大きく関与している。

【０００７】したがって、上記界面磁壁エネルギーのみ
に基づいて、複数の磁性膜が積層された光磁気メモリ素
子を定量的に設計できず、光磁気メモリ素子の品質の低
下および全体的なコスト高を招来するという問題点を有
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気メモリ素
子の製造方法は、スパッタリングにより少なくとも２層
の磁性層が積層されてなる光磁気メモリ素子の製造方法
において、以下の手段を講じている。

【０００９】即ち、本発明は、磁性層をスパッタリング
により成膜する工程、該磁性層に対して逆スパッタリン
グを行う工程、及び逆スパッタリングを行なった磁性層
の面に次に成膜する磁性層をスパッタリングにより成膜
する工程を含んでいる。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、先ず、スパッタリングに
より第１の磁性層が成膜される。そして、上記第１の磁
性層上に第２の磁性層を成膜するのに先立って、第１の
磁性層の接合面に対して逆スパッタリングが行なわれ
る。この逆スパッタリングにより、第２の磁性層に対す
る第１の磁性層の接合面はエッチングされる。

【００１１】その後、第１の磁性層の接合面に、更に第
２の磁性層がスパッタリングにより成膜される。

【００１２】これにより、第１の磁性層と第２の磁性層
の界面に蓄えられる界面磁壁エネルギーのみが、積層さ
れた磁性層の保磁力の増加に関与するようになる。した
がって、この保磁力の増加を見積もることが可能となる
と共に、磁性層間の磁化の転写がスムーズに行なわれ
る。

【００１３】なお、第２の磁性層の成膜以降は、磁性層
の層数に応じて上記工程を繰り返し行なうことにより所
望の光磁気メモリ素子が製造できる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図１２
に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００１５】本実施例に係る製造方法において製造され
る光磁気メモリ素子は、図１に示すように、透明基板１
を有し、この透明基板１の上に、磁気カー効果を助長す
るエンハンス層２、第１磁性層３、第２磁性層４、保護
層５とがスパッタリングにより、順次積層された構成で
ある。なお、上記スパッタリングは、例えば図３乃至図
５に示す装置にて行なえばよい。

【００１６】上記透明基板１の材質としては、例えばガ
ラスやポリカーボネート等が挙げられる。この透明基板
１上に、エンハンス層２として、例えば８００オングス
トロームの厚みのＡｌＮがスパッタリングにより成膜さ
れる。

【００１７】つまり、図４に示すように、高周波電源１
８がＡｌターゲット１５に接続されており、放電ガスで
あるＡｒガス、及び活性ガスであるＮ₂ガス（Ａｒ：Ｎ
₂＝４：１の混合ガス）をチャンバー１１内に導入した
状態で反応性スパッタリングを行い、化合物薄膜である
ＡｌＮが透明基板１上に成膜される。なお、ＡｌＮのス
パッタリング条件は、ガス圧が８ミリトール（mTorr ）
であり、印加電力が１（ｋＷ）であり、スパッタリング
時間が４（分間）である。また、シャッター１３は、透
明基板１上に不要な膜が成膜されないようにするための
ものである。

【００１８】その後、エンハンス層２の上には、第１磁
性層３として、例えば５００オングストロームの厚みの
Ｔｂ_0.18Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10がスパッタリングにより非晶
質希土類−遷移金属合金膜として同一チャンバー１１内
で成膜される。

【００１９】つまり、図３に示すように、高周波電源１
７がＴｂ_0.18Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10ターゲット１４に接続さ
れており、放電ガスであるＡｒガスをチャンバー内に導
入した状態でスパッタリングを行い、この結果Ｔｂ_0.18
Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10がエンハンス層２上に成膜される。な
お、この時のスパッタリング条件は、ガス圧が９（mTor
r ）であり、印加電力が１（ｋＷ）であり、スパッタリ
ング時間が９０（秒間）である。

【００２０】この第１磁性層３に対して、以下のように
して逆スパッタリング（エッチング）が行なわれる。

【００２１】即ち、図５に示すように、高周波電源１９
が透明基板１に接続されており、放電ガスであるＡｒガ
スをチャンバー１１内に導入した状態で逆スパッタリン
グが行われる。この時、他のターゲット１４〜１６は接
地されている。この逆スパッタリングにより、第１磁性
層３の膜厚は５００オングストロームから４００オング
ストロームに減少する。なお、この時のスパッタリング
条件は、ガス圧が９（mTorr ）であり、印加電力が７０
０（Ｗ）であり、逆スパッタリング時間が５（分間）で
ある。

【００２２】第１磁性層３の上には、第２磁性層４とし
て、例えば４００オングストロームの厚みのＴｂ_0.25Ｆ
ｅ_0.65Ｃｏ_0.10がスパッタリングにより成膜されてい
る。これは、第１磁性層３の成膜時と同様にして行なわ
れ、Ｔｂ_0.25Ｆｅ_0.65Ｃｏ_0.10ターゲット１６に上記高
周波電源が接続され、Ｔｂ_0.18Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10ターゲ
ット１４が接地される以外は、上記と同一のチャンバー
１１内で、しかも同一のスパッタリング条件でスパッタ
リングを行うので、ここではその詳細な説明を省略す
る。

【００２３】第２磁性層４の上には、保護層５として、
例えば８００オングストロームの厚みのＡｌＮがスパッ
タリングにより成膜される。なお、保護層５の成膜は、
スパッタリング条件等、上記のエンハンス層２の成膜時
と同様に行なわれるので、ここではその詳細な説明を省
略する。

【００２４】なお、上記実施例においては、説明の便宜
上、高周波電源１７〜１９をそれぞれ別電源としている
が、本発明はこれに限定されず、一つの高周波電源を使
用し、適宜スイッチ回路等によりその接続先を選択する
構成でもよい。更には、直流電源を用いたスパッタリン
グでもよい。

【００２５】以上のようにして、製造された光磁気メモ
リ素子の保磁力Ｈ_Cに対する磁気カー回転角θ_Kの特性
を図２に示す。図２に示すように、本実施例に係る製造
方法により製造された光磁気メモリ素子の保磁力Ｈ_Cの
測定値は８．５１６（ｋＯｅ）であった。この値は、第
１磁性層３および第２磁性層４とを積層した際に、その
界面に生じる磁壁の界面磁壁エネルギーにのみ基づいて
見積もれる。そこで、図６乃至図１０を参照しながら、
以下にこの保磁力Ｈ_Cの大きさを評価する。

【００２６】図６は、磁性層２２としてＴｂ_0.18Ｆｅ
_0.72Ｃｏ_0.10またはＴｂ_0.25Ｆｅ_0.65Ｃｏ_0.10（上記第
１磁性層３又は第２磁性層４に対応する）をそれぞれ単
層で４００オングストロームだけガラス基板２１（０．
５mmの厚み）上に前述と同一の装置およびスパッタリン
グ条件で成膜し、さらに磁性層２２上にＡｌＮからなる
保護層２３を８００オングストロームだけ成膜して構成
した測定サンプルを示している。

【００２７】例えば、磁性層２２として、Ｔｂ_0.18Ｆｅ
_0.72Ｃｏ_0.10のみを単層でガラス基板２１上に成膜した
場合、磁気カー回転角θ_Kの保磁力Ｈ_C依存性は図７に
示すようになる。つまり、Ｔｂ_0.18Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10の
みを単層で成膜した場合、その保磁力Ｈ_Cの測定値は
４．２３２（ｋＯｅ）であった。

【００２８】又、磁性層２２として、Ｔｂ_0.25Ｆｅ_0.65
Ｃｏ_0.10のみを単層で成膜した場合、磁気カー回転角θ
_Kの保磁力Ｈ_C依存性は図８に示すようになり、その保
磁力Ｈ_Cの測定値は１．７９６（ｋＯｅ）であった。

【００２９】図７及び図８に示すような磁気カー回転角
θ_Kの保磁力Ｈ_C依存性を有する磁性層をそれぞれ第１
磁性層３および第２磁性層４とし、第１磁性層３に対し
て逆スパッタリングを行なわずに、直接、第２磁性層４
を成膜し、図９に示すような構成の光磁気メモリ素子を
比較例として製造した。第１磁性層３に対して逆スパッ
タリングを行なわなかったので、図９中の太い波線で示
すように、界面が粗面になっている。なお、図１と同様
の機能を有する部材については同一の参照符号を付記
し、ここではその詳細な説明を省略する。

【００３０】図１０は、図９の構成を有する光磁気メモ
リ素子の磁気カー回転角θ_Kの保磁力Ｈ_C依存性を測定
したものである。図１０に示すように、この場合の保磁
力Ｈ_Cの測定値は１２．４６３（ｋＯｅ）であった。

【００３１】図７乃至図１０から明らかなように、逆ス
パッタリングを行なわずに第１磁性層３と第２磁性層４
とを順次積層した場合、積層に伴う保磁力Ｈ_Cが増加し
てどれくらいの大きさになるかを見積もることができな
い。これは、界面磁壁エネルギーのみが、積層された磁
性層の保磁力の増加に関与しているわけではなく、他の
要因も上記保磁力の増加に大きく関与しているからであ
る。

【００３２】一方、本実施例のように、第２磁性層４を
第１磁性層３上にスパッタリングするのに先立って、第
１磁性層３に対して逆スパッタリングを行なうと、図２
に示したように、保磁力Ｈ_Cが８．５１６（ｋＯｅ）に
なり、第１磁性層３の単層の保磁力４．２３２（ｋＯ
ｅ）より約４．３（ｋＯｅ）大きくなる。この保磁力の
増加量は、２層の磁性層３・４を積層した場合、界面磁
壁エネルギーによる増加分として見積もり可能なもので
ある。即ち、本発明の場合、保磁力Ｈ_Cの増加は、界面
に生成される磁壁に蓄積される界面磁壁エネルギーのみ
により決まる。

【００３３】なお、本実施例においては、説明の便宜
上、２層の磁性層からなる光磁気メモリ素子の製造方法
について説明しているが、本発明はこれに限定されず、
３層以上の磁性層からなる光磁気メモリ素子の製造方法
に対しても適用可能である。また、本実施例において
は、第１磁性層３および第２磁性層４の材質として、Ｔ
ｂ_0.18Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10及びＴｂ_0.25Ｆｅ_0.65Ｃｏ_0.10
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、
交換結合磁性体であればよい。

【００３４】ここで、図１１及び図１２を参照しなが
ら、本実施例の製造方法により製造された光磁気メモリ
素子に対して、２レベルに変調されたレーザパワー
Ｐ_L、Ｐ_Hの光ビームを照射して行なう光変調方式によ
りオーバーライトを実施する例について説明すると、以
下のとおりである。なお、上記レーザパワーＰ_L、Ｐ_H
は、再生時のレーザパワーよりも大きく設定されてい
る。また、レーザパワーＰ_Lは、その照射により第１磁
性層３がキュリー点Ｔ_c1に達するように設定される一
方、レーザパワーＰ_Hは、その照射により第２磁性層４
がキュリー点Ｔ_c2に達するように設定されている。

【００３５】図１２に示すように、保磁力Ｈ_Cの温度Ｔ
依存性が図中（１）及び（２）の特性を有するように、
第１磁性層３及び第２磁性層４の材質がそれぞれ選定さ
れている。つまり、室温での第１磁性層３の保磁力は大
きく、そのキュリー点Ｔ_c1は小さい。一方、室温での第
２磁性層４の保磁力は小さく、そのキュリー点Ｔ_c2は大
きい。

【００３６】図１１に示すように、室温において、初期
化磁界Ｈ_init（図中上向き）を第２磁性層４の側から印
加する。この初期化磁界Ｈ_initは、図１２に示すよう
に、第１磁性層３の室温での保磁力よりも小さく、且つ
第２磁性層４の室温での保磁力よりも大きくなるように
設定されている。このため、第２磁性層４は印加された
初期化磁界Ｈ_initにより磁化の向きが所定の向きに揃え
られる（図中上向き）一方、第１磁性層３の磁化の向き
は変えられずに直前の状態を保持する（図１１中の左部
参照）。

【００３７】それから、情報の書込みに先立って、第１
磁性層３に対して以下の消去動作が行なわれる。即ち、
第１磁性層３に平行に、図中矢印で示す方向に光ビーム
が移動され、第１磁性層３と磁性層４とが順次積層され
た光磁気記録媒体に対して第１磁性層３の側から対物レ
ンズを介して集光されたレーザパワーＰ_Lの光ビームが
照射される。

【００３８】この光ビームの照射により、第１磁性層３
の照射部位の温度が上昇し、やがてキュリー点Ｔ_c1に達
すると、第１磁性層３の保磁力が略ゼロになる。この
時、バイアス磁界Ｈ_bが図１１に示すように第２磁性層
４の側から印加されているが、キュリー点Ｔ_c1における
第２磁性層４の保磁力はバイアス磁界Ｈ_bよりも大きい
ので、第２磁性層４の磁化の向きは変化しない（図中上
向きのまま）。

【００３９】そして、光ビームの照射が停止され、この
照射部位の冷却の過程で、界面に働く交換結合力により
第２磁性層４の磁化の向きが第１磁性層３に転写され
て、第１磁性層３の磁化の向きが第２磁性層４と同じに
なる（図１１中の中央部参照）。なお、上記バイアス磁
界Ｈ_bは、室温での第２磁性層４の保磁力よりも小さく
なるように設定されている。

【００４０】そして、第２磁性層４に対して以下のよう
に記録動作を行なってオーバーライトが完了する。即
ち、更に、上記バイアス磁界Ｈ_bを印加しながら、レー
ザパワーＰ_Hの光ビームが照射されると、第２磁性層４
の照射部位の温度が上昇し、やがてキュリー点Ｔ_c2に達
し、第２磁性層４の保磁力が略ゼロになる。

【００４１】これに伴って、上記バイアス磁界Ｈ_bによ
り第２磁性層４の磁化の向きが変えられ、上記バイアス
磁界Ｈ_bの向き（図中下向き）に等しくなる。そして、
光ビームの照射が停止され、この照射部位の冷却の過程
で、界面に働く交換結合力により第２磁性層４の磁化の
向きが第１磁性層３に転写されて、第１磁性層３の磁化
の向きが第２磁性層４と同じ向き（図中下向き）になる
（図１１中の右部参照）。

【００４２】なお、図１１においては、説明の便宜上、
オーバーライトする部位が第１磁性層３上で恰も異なる
ように描いているが、実際には同一部位でオーバーライ
トが行なわれている。また、情報の再生は、第１磁性層
３に対して行なわれ、これは従来の光磁気ディスクの再
生方法と同様に、光磁気ディスクからの反射光の偏波面
の回転を検出することによって行なわれる。

【００４３】本実施例の製造方法により製造された光磁
気メモリ素子に対してオーバーライト動作を行なうと、
第１磁性層３の逆スパッタリングにより第２磁性層４か
ら第１磁性層３への磁化の転写がスムーズに行なわれ
る。

【００４４】

【発明の効果】本発明の光磁気メモリ素子の製造方法
は、以上のように、磁性層をスパッタリングにより成膜
し、該磁性層に対して逆スパッタリングを行った後、逆
スパッタリングを行なった磁性層の面に次に成膜する磁
性層をスパッタリングにより成膜する構成である。

【００４５】それゆえ、界面に働く交換結合力による磁
性層間の磁化の転写をスムーズに、しかも確実に行え
る。また、界面磁壁エネルギーのみを、積層された磁性
層の保磁力の増加に関与させることができる。

【００４６】したがって、従来のように保磁力の増加に
大きく関与していた他の要因を考慮することなく、界面
磁壁エネルギーのみに基づいて、複数の磁性層を積層し
てなる光変調オーバーライト用の光磁気メモリ素子を定
量的に設計できるので、光磁気メモリ素子の品質の向上
および全体的なコスト低減を実現できるという効果を併
せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法により製造された光磁気メモ
リ素子の断面図である。

【図２】図１の光磁気メモリ素子における磁気カー回転
角の保磁力依存性を示す説明図である。

【図３】本発明の光磁気メモリ素子の製造方法において
使用される装置を示す説明図であり、第１磁性層或いは
第２磁性層をスパッタリングする場合を示している。

【図４】本発明の光磁気メモリ素子の製造方法において
使用される装置を示す説明図であり、エンハンス層をス
パッタリングする場合を示している。

【図５】本発明の光磁気メモリ素子の製造方法において
使用される装置を示す説明図であり、第１磁性層に対し
て逆スパッタリングをする場合を示している。

【図６】本発明の逆スパッタリングの効果を明らかにす
るために用いられた測定サンプルの断面図である。

【図７】上記測定サンプルの磁性層が第１磁性層単層の
場合の磁気カー回転角の保磁力依存性を示す説明図であ
る。

【図８】上記測定サンプルの磁性層が第２磁性層単層の
場合の磁気カー回転角の保磁力依存性を示す説明図であ
る。

【図９】本発明の製造方法において、逆スパッタリング
せずに製造した場合の光磁気メモリ素子の断面図であ
る。

【図１０】図９の光磁気メモリ素子における磁気カー回
転角の保磁力依存性を示す説明図である。

【図１１】本発明の製造方法により製造された光磁気メ
モリ素子のオーバーライト動作を説明するための説明図
である。

【図１２】本発明の製造方法により製造される光磁気メ
モリ素子の第１磁性層及び第２磁性層の保磁力の温度依
存性を示す説明図である。

【符号の説明】

１透明基板２エンハンス層３第１磁性層（磁性層）４第２磁性層（磁性層）５保護層１４Ｔｂ_0.18Ｆｅ_0.72Ｃｏ_0.10ターゲット１６Ｔｂ_0.25Ｆｅ_0.65Ｃｏ_0.10ターゲット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片山博之大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シヤープ株式会社内 (72)発明者太田賢司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シヤープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリングにより少なくとも２層の磁
性層が積層されてなる光磁気メモリ素子の製造方法にお
いて、磁性層をスパッタリングにより成膜し、該磁性層に対し
て逆スパッタリングを行った後、逆スパッタリングを行
なった磁性層の面に次に成膜する磁性層をスパッタリン
グにより成膜することを特徴とする光磁気メモリ素子の
製造方法。