JPH07105583A - 光磁気記録媒体の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保磁力の低下を引き起こすことなく表面が平
坦な誘電体膜を有する光磁気記録媒体の作製方法を提供
する。 【構成】 誘電体膜と、実質的に希土類と遷移金属とか
らなる磁性膜とが、基板上に設けられた光磁気記録媒体
の製造方法において、該誘電体膜を、所望の厚さよりも
薄い厚さの誘電体膜を形成したところでその表面を平坦
化処理し、その後、所望の厚さになるように前記誘電体
膜を積み増す。 【効果】 平坦化処理した表面に積み重ねられた誘電体
膜の最終表面にはダングリングボンドがほとんどないた
め、その上に積層される磁性膜の保磁力の低下がなく、
しかも搬送波対雑音比も改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光記録媒体の製造方法に
係り、特に、再生性能の向上を図ることができる製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報の消去、書換えが可能な光記録媒体
として、光磁気記録媒体が注目されている。光磁気記録
媒体は、透明基板上に誘電体膜や磁性膜、金属膜などを
設けてなる。記録に当たっては、半導体レーザ等の熱エ
ネルギーを用いて磁性膜に磁区を書き込んで情報を記録
し、磁気光学効果を利用して情報を読みだす。

【０００３】光磁気記録媒体の作製には一般にスパッタ
リングが用いられている。スパッタリングでは、誘電体
膜や磁性膜、金属膜を構成する材料をターゲットとして
用い、このターゲットに直流あるいは交流の高電圧を印
加してターゲット原子を叩きだし、基板上に製膜する。

【０００４】この時、ターゲット原子はほぼ同じ方位か
ら基板上に入射するため、膜の成長は一般にある方位で
優先的に生じる。このため、成長が著しかった部分とそ
うでなかった部分とでは、膜の厚みが異なる。このた
め、膜表面にはかなり大きな凹凸が生じてしまう。この
ような凹凸は、光磁気記録媒体を構成するいずれの膜に
おいてもみられるものである。

【０００５】特に、基板上に最初に誘電体膜を設け、そ
の上に磁性層を積層するときには、誘電体膜の表面に顕
著な凹凸があると、その誘電体膜の上に形成する磁性膜
の磁気特性を劣化させたり、光の乱反射を引き起こした
りして、光磁気記録媒体の再生性能を低下させる原因と
なっている。

【０００６】このような凹凸の解消を図る手段として
は、例えば第１４回日本応用磁気学会学術講演概要集６
５頁（８ａＤ−７）に示されているように、基板上に形
成したＳｉＮ膜を逆スパッタによりエッチング処理する
こと、つまり逆エッチがあげられる。この逆エッチ処理
によりＳｉＮ膜表面の平坦性が改善され、この膜の上に
形成される磁性膜（Ｐｔ／Ｃｏ積膜膜）の膜質が緻密に
なり、このことが磁性膜の垂直磁気異方性の向上につな
がることが、述べられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
らは、このような逆エッチを施したＳｉＮ膜上に、希土
類と遷移金属とからなる磁性膜を形成した場合には、磁
性膜の保磁力が大幅に低下するという問題を見出した。
保磁力の低下により、レーザ光を用いて記録する際の記
録感度が大きく変わったり、記録された磁区の形状がい
びつになるなどの悪影響があることも見出した。

【０００８】本発明の目的は、このような保磁力の低下
を引き起こすことなく、表面が平坦な誘電体膜を有する
光磁気記録媒体の作製方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光磁気記録媒体の作製方法では、少なくとも
誘電体膜と、実質的に希土類と遷移金属とからなる磁性
膜とが基板上に設けられた光磁気記録媒体の製造方法に
おいて、該誘電体膜は、所望の厚さよりも薄い厚さの誘
電体膜を形成したところでその表面が平坦化処理され、
その後、所望の厚さになるように前記誘電体膜を積み増
すことによって作製されてることを特徴とする。

【００１０】ここで、実質的に希土類と遷移金属とから
なる磁性膜としては、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｆｅ−
Ｃｏ，Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎ
ｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ，Ｔｂ
−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｂ等がある。また、磁性膜は単層で用
いられるのみではなく、二層以上積層して用いることも
できる。例えば、交換結合した磁性膜を三層積層して構
成することにより、光強度の変調によりオーバライトが
可能な媒体を構成することもできる。

【００１１】誘電体膜には、ＳｉＮ，ＺｎＯ，ＡｌＮ，
ＴａＯ，ＳｉＣなどの窒化物、酸化物、炭化物等が使用
可能である。

【００１２】基板には、ガラスやプラスチック（ポリカ
ーボネイトやＰＭＭＡ）等の透明な円板を用いる。

【００１３】これらの誘電体膜や磁性膜を基板上に作製
するには、生産性や再現性などの点から、スパッタリン
グを用いることが好ましい。この場合には、所望の膜が
得られるように、ターゲットに投入する電力やスパッタ
リングガスの圧力、スパッタリング時間などを調整す
る。

【００１４】ここで、本発明では、誘電体膜を作製する
際に、所望の厚さよりも薄い厚さだけまず作製する。例
えば、誘電体膜を８０ｎｍの厚さだけ作製したいときに
は、７５ｎｍの厚さの誘電体膜を基板上にまず形成す
る。そのあと基板に電力を印加し、誘電体膜を逆エッチ
して、表面を平坦化処理する。逆エッチにより、誘電体
膜の一部は削り取られ膜厚が薄くなるから、この分は後
から積み増す。すなわち、逆エッチにより誘電体膜が５
ｎｍの厚さだけ削り取られたとすると、その上に改めて
１０ｎｍの厚さだけ誘電体膜を作製して、目的とする８
０ｎｍの厚さとする。

【００１５】誘電体膜を作製するのに用いるスパッタリ
ングガスとしては、ＡｒやＸｅ等の不活性ガスが適して
いる。逆エッチの際にはこのような不活性ガスを使用し
てもよいし、不活性ガスに水素、窒素、酸素、水蒸気等
の反応性ガスを混合して用いることも可能である。ま
た、スパッタリング時と逆エッチ時とで、スパッタリン
グの電力やガス圧を変えることも可能である。

【００１６】例えば、スパッタリング電力として、約１
３ＭＨｚの高周波を１ｋＷ投入し、５ｍＴｏｒｒのＡｒ
ガス圧のもとでスパッタリングを行い所定の膜厚だけ誘
電体膜を作製した後、同じガス圧のもとで基板に５００
Ｗの高周波電力を印加し、該誘電体膜を逆エッチすると
いうプロセスをとる。なお、これらのスパッタリング条
件、逆エッチ条件は使用する装置ごとに設定されるべき
ものであり、ここに示した条件が唯一ではない。

【００１７】膜の作製手段としては、スパッタリングに
限定されることはない。抵抗加熱や電子ビーム蒸着など
の真空蒸着や、分子線エピタキシー(MBE)等の手段もあ
る。これらの手段により膜作製を行ったときには、装置
にイオンガンを準備しておき、イオンガンで不活性ガス
のイオンを作りこれを誘電体膜表面に照射して、平坦化
処理を行う。

【００１８】

【作用】誘電体膜表面を逆エッチすることにより、誘電
体膜表面の凸部分が選択的にエッチされて、凹凸が平坦
化される。同時に、誘電体表面では元素同士の結合が断
ち切られ、結合の「手」が余っている状態、すなわちダン
グリングボンドが形成されている。このような表面上
に、実質的に希土類と遷移金属とからなる磁性膜が積層
されると、その界面近傍の希土類元素は、誘電体を構成
する元素のダングリングボンドと結合する。このため、
磁性膜の磁気特性が大きく変化する。

【００１９】ところが、逆エッチした表面に誘電体膜を
積み重ねると、積み重ねた誘電体膜がダングリングボン
ドを覆い尽くす。通常のスパッタリング条件で作製され
る限りにおいて、誘電体膜自体は化学的な結合が極めて
強く、その表面といえどもダングリングボンドはほとん
どない。従って、逆エッチした表面に積み重ねられた誘
電体膜の最終表面にはダングリングボンドがほとんどな
い。このため、その上に積層される磁性膜の磁気特性は
なんらの影響も受けない。

【００２０】逆エッチだけでなく、一般に誘電体膜表面
の平坦化処理は表面層の物理的、化学的「研磨」を伴う
ため、誘電体膜を構成する元素のダングリングボンドを
その表面に必然的に作り出す。このようなダングリング
ボンドは化学的に極めて活性であり、その上に積層され
る磁性膜を変質させる。誘電体膜を積み重ねることは、
上述のような理由から、平坦化処理された誘電体膜表面
に必然的に必要な層である。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて詳述する。図
１に示すような、中心に１５ｍｍの穴を有する直径１３
０ｍｍの円板状のポリカーボネイト基板１を真空中で８
０℃の温度で３時間の脱水処理を行った後、図２に示す
高周波マグネトロンスパッタ装置２２内の基板ホルダ２
に取り付ける。この後排気口３より真空槽４内の大気を
排気し、７μＴｏｒｒの真空度まで真空排気した。真空
排気後、ガス導入口５よりＡｒガスを１０ｍＴｏｒｒ導
入した。この時点で基板ホルダ２を毎分５０回の速さで
回転させた。

【００２２】ステージ６上には直径１２５ｍｍの窒化シ
リコン（ＳｉＮ）ターゲット９が取り付けられている。
切り替えスイッチ１３は、各ステージを選択して高周波
電源１２と接続するためのスイッチである。

【００２３】まず、ステージ６が高周波電源１２につな
がるように切り替えスイッチ１３を選択し、ステージ６
に対して１ｋＷの高周波電力を印加してスパッタリング
を開始した。ここで、シャッター１４は閉じたまま１０
分間のスパッタリングを行い、その後シャッター１４を
開いて基板１上に誘電体膜を作製した。８分間のスパッ
タリングにより７０ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜が基板
１上に形成されたところでシャッター１４を閉じ、高周
波電力の印加も終了した。

【００２４】次に切り替えスイッチ１３を切り替えて基
板ホルダ２と基板１に高周波電源１２がつながるように
して、基板１に５００Ｗの電力を投入し、逆エッチを行
った。逆エッチは３分間行い、基板１上に形成されてい
た窒化シリコン膜を１０ｎｍだけ削り取った。

【００２５】その後、切り替えスイッチ１３を再び切り
替えて、高周波電源１２をステージ６上の窒化シリコン
ターゲット９につないだ。先程と同じようにシャッター
は１４閉じたまま１ｋＷの電力のもとでまず１０分間の
スパッタリング行い、その後シャッターを開いて、逆エ
ッチした窒化シリコン膜上に窒化シリコン膜を作製し始
めた。シャッター１４を開いてから３４秒後にシャッタ
ー１４を閉じ、窒化シリコンを５ｎｍだけ積み増した。

【００２６】次いで、直径１２５ｍｍのＴｂＦｅＣｏタ
ーゲット１０の取り付けられたステージ７に高周波電源
１２をつなぎ、シャッター１５を閉じた状態でステージ
７に５００Ｗの電力を印加してスパッタリングを開始し
た。この状態で１０分間のスパッタリングを行なった
後、シャッター１５を３分間開いて２０ｎｍの膜厚のＴ
ｂＦｅＣｏ膜を窒化シリコン上に積層した。

【００２７】この後、再び窒化シリコンターゲット９の
取り付けられたステージ６に高周波電源１２をつなぎ、
シャッター１４を閉じた状態でステージ６に１ｋＷの電
力を印加してスパッタリングを開始した。この状態で１
０分間のスパッタリングを行なった後、シャッター１４
を２分３５秒間開いて２０ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜
をＴｂＦｅＣｏ膜上に積層した。

【００２８】最後にアルミニウムターゲット１１の取り
付けられたステージ８に高周波電源１２をつなぎ、シャ
ッター１６を閉じた状態でステージ８に５００Ｗの電力
を印加してスパッタリングを開始した。この状態で１０
分間のスパッタリングを行なった後、シャッター１６を
１分３０秒間開いて３０ｎｍのアルミニウム膜を窒化シ
リコン膜上に積層した。

【００２９】スパッタリングが終了した後、膜が積層さ
れた基板１を真空槽から取りだした。この後、製膜した
面上にスピンコート法により、紫外線硬化樹脂を１０μ
ｍの厚さだけ塗布した。

【００３０】図３は、以上のようにして作製した光磁気
記録媒体１７の断面構造である。ポリカーボネイト基板
１の上には、窒化シリコン膜１８、ＴｂＦｅＣｏ膜１
９、窒化シリコン膜１８、アルミニウム膜２０、紫外線
硬化樹脂２１がそれぞれ６５ｎｍ、２０ｎｍ、２０ｎ
ｍ、３０ｎｍ、１０μｍだけ積層されている。この光磁
気記録媒体１７の断面を走査型電子顕微鏡で観察したと
ころ、基板１直上の窒化シリコン膜１８には６０ｎｍの
厚さのところに界面を有している（図示せず）ことがわ
かった。

【００３１】本発明になる光磁気記録媒体１７(媒体Ａ
と呼ぶ)の効果を示すために、比較例として以下の２種
類の光磁気記録媒体を作製した。すなわち、上述の作製
方法において基板１上に、逆スパッタを行なうことなく
６５ｎｍの窒化シリコンを設けた光磁気記録媒体(以下
媒体Ｂと呼ぶ)と、基板１上に７０ｎｍの窒化シリコン
を設けた後逆エッチを行ない膜厚を６５ｎｍとした光磁
気記録媒体（以下媒体Ｃと呼ぶ）を作製した。両媒体と
も、基板１の直上に設ける窒化シリコン膜１８の作製方
法以外は、膜の作製方法及び膜厚は同じである。

【００３２】磁気光学カー効果を利用してこれらの媒体
のヒステリシスループを測定したところ、図４に示すご
とく、媒体Ｃでは逆エッチを行なっているため、磁性膜
の保磁力が低下（６．５ｋＯｅ）している。ところが、
本発明になる光磁気記録媒体(媒体Ａ)では、逆エッチを
行なっているにも係らず、逆エッチを行なっていない媒
体Ｂと同じ保磁力（１１．５ｋＯｅ）である。

【００３３】さらに、これらの媒体に以下の条件のもと
で信号を記録し、その記録・際性特性を評価した。な
お、レーザ光は基板側から入射した。

【００３４】レーザ波長：７８０ｎｍ 媒体線速度：１０ｍ／ｓｅｃ デューティ：５０％ 再生光強度：１ｍＷ 対物レンズ開口数：０．５５ 記録周波数：１ＭＨｚ バイアス磁界：４００Ｏｅ この時のキャリアとノイズの記録パワー依存性を図５に
示す。媒体Ｂは６ｍＷからキャリアが立上り、１０ｍＷ
あたりでキャリア、ノイズとも飽和している。６ｍＷ以
下のパワーにおいては、信号は記録されていない。しか
しながらこの時のノイズレベル（未記録時ノイズ）は−
６０ｄＢmであった。これに対し、媒体Ｃでは、未記録
時ノイズが媒体Ｂより４ｄＢ低く−６４ｄＢmである。
これは、媒体Ｂでは基板１上の窒化シリコン膜１８の平
坦性が良く、その上に形成されているＴｂＦｅＣｏ膜１
９のレーザ光入射側の面も平坦性が良い。このためＴｂ
ＦｅＣｏ膜１９で光が反射される際に乱反射しなくなり
媒体ノイズが著しく低下したからである。しかしなが
ら、媒体Ｃでは保磁力が低下しているため記録磁区形状
が悪く、記録後のノイズレベル（記録時ノイズ）が−５
２ｄＢmとなり、媒体Ｂ(−５８ｄＢm)よりも逆に悪い。

【００３５】一方、本発明になる光磁気記録媒体(媒体
Ａ)では、未記録時ノイズ（−６４ｄＢm）、記録時ノイ
ズ（−６１ｄＢ）ともに、三者の中で最も低くなってい
る。この結果、搬送波対雑音比（キャリアレベルとノイ
ズレベルとの比）が６１ｄＢと大きくなった。ちなみ
に、媒体Ｂでは５７ｄＢ、媒体Ｃでは５２ｄＢである。
膜の作製手段としては、スパッタリングに限定されるこ
とはない。抵抗加熱や電子ビーム蒸着などの真空蒸着
や、分子線エピタキシー(MBE)等の手段もある。これら
の手段により膜作製を行ったときには、膜の内部応力が
小さいため、基板表面の平坦性を損なうことがなく、も
ともと媒体ノイズが低い。このため、平坦化処理を行な
わなくとも良好な光磁気記録媒体を作製することができ
る。もちろん、本発明になる作製方法、すなわち誘電体
膜の平坦化処理を行ないそのあと誘電体膜を積み増すこ
とにより、更に媒体ノイズの低い光磁気記録媒体を作製
することができる。ただし、上記製膜方法は生産性が低
いため、光磁気記録媒体を量産するには不向きである。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にな
る光磁気記録媒体の作製方法では、少なくとも誘電体膜
と、実質的に希土類と遷移金属とからなる磁性膜とが基
板上に設けられた光磁気記録媒体の製造方法において、
該誘電体膜は、所望の厚さよりも薄い厚さの誘電体膜を
形成したところでその表面が平坦化処理され、その後、
所望の厚さになるように前記誘電体膜を積み増すことに
よって作製されているため、磁性膜の保磁力の低下がな
く搬送波対雑音比の大きい媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板を示す断面図。

【図２】本発明の実施に用いたスパッタリング装置の概
略図。

【図３】本発明の実施例の光磁気記録媒体の断面図。

【図４】本発明の実施例および比較例の記録媒体のカー
ヒステリシスループ図。

【図５】本発明の実施例および比較例の記録媒体の記録
・再生特性図。

【符号の説明】

１…基板、４…真空槽、６，７，８…ステージ、９，１
０，１１…ターゲット、１２…高周波電源、１４、１
５、１６…シャッター、１７…本発明になる光磁気記録
媒体、１８…窒化シリコン膜、１９…ＴｂＦｅＣｏ膜、
２１…紫外線硬化樹脂、２２…スパッタリング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 治一 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも誘電体膜と、実質的に希土類と
   遷移金属とからなる磁性膜とが基板上に設けられた光磁
   気記録媒体の製造方法において、該誘電体膜は、所望の
   厚さよりも薄い厚さの誘電体膜を形成したところでその
   表面が平坦化処理され、その後、所望の厚さになるよう
   に前記誘電体膜を積み増すことによって作製されている
   ことを特徴とする、光磁気記録媒体の製造方法。
2. 【請求項２】少なくとも誘電体膜と、実質的に希土類と
   遷移金属とからなる磁性膜とが基板上に設けられた光磁
   気記録媒体の製造方法において、該膜はスパッタリング
   により作製されており、該誘電体膜は、所望の厚さより
   も薄い厚さの誘電体膜を形成したところで逆エッチによ
   り平坦化処理が行われ、その後所望の厚さになるように
   前記誘電体膜を積み増すことによって作製されているこ
   とを特徴とする、光磁気記録媒体の製造方法。