JPS5941821A - 光磁気記録用非晶質磁性多層膜の製造方法 - Google Patents

光磁気記録用非晶質磁性多層膜の製造方法

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JPS5941821A
JPS5941821A JP15169382A JP15169382A JPS5941821A JP S5941821 A JPS5941821 A JP S5941821A JP 15169382 A JP15169382 A JP 15169382A JP 15169382 A JP15169382 A JP 15169382A JP S5941821 A JPS5941821 A JP S5941821A
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film
layer
bias sputtering
coercive force
sputtering method
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JP15169382A
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Kikuo Kobayashi
小林 規矩男
Yuji Togami
戸上 雄司
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Japan Broadcasting Corp
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3204Exchange coupling of amorphous multilayers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

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】 本発明は、光磁気記録用非晶質磁性多層薄膜に関するも
ので、特に、大面積で一様性がよく、かつ小ピットを安
定に書き込むことのできる希土類−鉄族合金系非晶質磁
性薄膜の新規な構成にかかわるものである。
G d Co v GdFeなどの非晶質磁性薄膜は、
その製作方法によっては膜面に垂直な磁気異方性をもた
せることができるので、記録密度を大幅に向上し得る可
能性がある。また、磁性体自体は書き換え可能な記録媒
体であり、この種の非晶質磁性薄膜は、非晶質であるが
故に結晶粒界に起因するノイズが無い等の長所も備えて
いる。従って、がかる非晶質磁性N膜は、書き換え可能
な高密度光磁気記録媒体としてビデイオディスクなどへ
の応用が有望視されている。
非晶質磁性薄膜を光磁気記録媒体として実用化するに際
しての問題点としては、大面積で一様性がよく、シかも
室温など通常の使用条件下で適当な強度のレーザ光によ
って書き込み可能な垂直磁化膜をいかにして形成するか
、および記録小ピットの安定化を図って記録密度を向上
させるがということがある。GdCoの場合、垂直磁化
膜を作るためバイアススパッタ法を用いる場合が多いが
、バイアススパッタ法によればMWが選択的にr5スパ
ッタされ、膜中の酸素量が減少し、しかも酸素分布が一
様となり、磁気的−磁性も増大する。
ここで、参考文献としては、Y、Togaml and
K、Kobayash l :Jpn、 J、Appl
 、Phyg 、、 Vo la、 No g (/9
g/ )。
PP /グ(7〜iyt夕、がある。
しかし、膜がきれいになり磁壁移動度が大となるから、
第1図の室温におけるカーヒステリシスループの実測例
に示すように保磁力H0が小さくなり過ぎて、小ビット
を安定に書き込むことができなくなる。第1図において
、曲線■はゼロバイアススパッタによる1層、曲線■は
本発明によるバイアススパッタとゼロバイアススパッタ
による’層、曲Mllはバイアススパッタによる7層の
場合をそれぞれ示す。
一方、ゼロバイアススパッタ法では垂直磁化膜は得られ
に<<、−4η性も充分なものは?Uられにくいが、第
11mの室温におけるカーヒスプリシスループの比較か
られかるように保磁力H0の大きいものが得られ、小ビ
ットを安定に書き込めるので、記録密度を上げることが
可能になる。
ここで、Gcl’Co膜を記録媒体として使用する場合
、補償’ILA度付近で保磁力が急激に減少する性質を
利用しており、膜の補償温度を室温付近に選ぶのが実用
的である。
なお、第1図の保磁力の温度変化は補償温度Tcomp
が同じ値を持つものとして示している。
以上では、非晶質磁性薄膜を光磁気記録用材料として実
用化するに際しての問題点を解決するにあたり単一層の
場合、従来試みられてきた例について述べてきたが、こ
れらの方法ですべての問題点を解決して、充分実用に供
し得るものはいまだ得られていなかった。
また、記録小ビットを安定化するための試みとして記録
媒体を多層フィルムとすることが行われてきた。
以下その例について述べる。
従来からある多層膜による改良法として、水平方向の磁
化膜で磁性層の中間にSiOなどの非砕性中聞膜を用い
たサンドイッチ構造によりビット密度の向上を図った例
が/9Ak年にJ、C,Bruyere。
G、C1ere、 0.Massenet、 D、I’
aecard、 R,Montmory。
L、Neel、 J、Valln、 and A、Ye
lon:IEEE Trans、Magn、。
MAG−/、 /7グ(19gt)において報告されて
いる。この例は、非磁性層を中間媒体に用い、その上下
の磁性層は同一特性の水平磁化膜をなし、記録は」ニ下
の膜全体になされ上下を合わセた全体の特性を利用して
磁気へ゛ンドで1T3j4み出すようにした記録媒体で
ある。
また、希土ル1と鉄族の両金属よりなる非晶質磁f’b
 薄H<’−において、スパッタリング条件を変化させ
、上下の組成比を変えることによって1−Fき込みビッ
トの安定化を図った例がY、Togami :Appl
 d’l+ys。
Lett、Jj、(/97g)A7.3.、特願昭A;
3−.2gり36号あるいは米国特許第グ啄、yt、z
t号に開示されている。この方法は上下の組Jあ比を変
化°させて補償温度を上下で変えることによってビット
の安定化を図ろうとするものである。
これら多層フ1ルム上の記録小ビットの安定化としては
以下のj1リリいくつかの理由が考えられる。
/)多層にわたって記録される場合、記録ビットの磁壁
がそれら多層の境界領域によって固定され動きが制限さ
れる。
2)一つの層の補償温度が室温近傍にあってその層の反
磁界が小さく、もう一つの層の補償温度を室温からずら
して反磁界を大きくしたので、記録ビットの周囲の大き
な反磁界によってヒ゛ントの安定化が図られる。
3)酸化や大きな反磁界によって磁化はしはしく丁垂直
方向から傾いているが、垂直磁化膜と水平磁化膜との2
層梅造を用いて磁力線がa層間で連結したループになる
ようにすると記録さtまたビットが安定化される。
多層フィルムにおける小ビットの安定化については、以
上いくつかの理由は考えられるものの、推論の域を出る
ものではなく、決定的にこの現象が解明されているとは
いえないが、物理的特性の異なる層を複数層用いて、多
層フィルムとすることによりそれら層間の相互作用によ
り小ビ゛ントの安定化が図られていることがわかる0 そこで、本発明の目的は、大面積にわたって一様性がよ
く、シかも保磁力を大きく1−るt【ど17て単一層に
対する特性改善を図った膜と小ビ・ントの安定化のため
の多層膜梠造とを適切に組み合わせて、各層がjp独に
て有する欠点を、多層し!構YI:とすることによりそ
れら多層膜の相互作用によって除去して、実用上充分7
:c程度に特性改善を図った非晶質磁性多F1搏Ilす
を提供することにある。
かかる目的を達成1−るために、本発明は、基板を治し
、該基板上に、バイアススパッタ法で付着させた膜とゼ
ロバイアススパッタ法で49着させた膜とからなる。2
つの層を少なくとも有することを特徴とする。
以下、図面をた照して、本発明の詳細な説明する。
第、2図は本発明による。2F7/構造の記録媒体の一
例を示し、ここで、基板l土にバイアススパッタ法によ
り第1層の膜2を形成する。この層コに具体的に記録を
行う。第、2層3はゼロバイアススパッタ法により)5
%9.2J二に作灸専された膜であり、第1M :lに
作用し“にのF?isの保磁力が大になるよう働く。
このような、2層構造にすると、第1層コは第1図に点
線で示した′1″、y性をもつ膜になる。この膜コは1
バイアススパツタ法で作った膿の特徴をもち、つまり大
面積にわたり一様性がよく、シがも一層膜にしたことに
より直径/ Itm (らいの小さいビットを安定に書
き込むことができる性質分もつ。
さらに1−2層膜の膜厚を変化させると、すなわちスパ
ッタリング時間を適当に変化させることによりS第1図
において点線を自由に上下に制御することができる。こ
の方法によって記録媒体として最適な保磁力をもつ磁性
薄膜を作ることができる。
光磁気記録媒体としてこの種の物質を考えたとき、保磁
力が大きい程小さいビットを安定に書けるが、あまり大
きいと書き込み用レーザ出力に限界があり、実用的でな
くなるので適当な保磁力を選び得ることは実用上は重要
なことである。
以下、非晶質GdCo磁性薄膜を例にとって本発明の具
体例について述べる。
第1FW!1.2は放電電圧:八りkV、バイアス■、
圧ニーlθOV1膜厚を100 nm程度にスパッタリ
ングする0この時の枦−膜のカーヒステリシスループを
スパッタ装置のターゲットの中心からの距flf Xに
応じて示すと、第3図のようになる。ここで、保磁力H
cは一一〇〇e稈度であることがわかる。
第1/図はバイアススパッタ法により作製された単一層
の膜において一様性が増大した結果を示す。
第7図には基板/の中心がらの型部に対する酸素用の分
布の捏子とカーヒステリシスループの変化のバイアス依
存性についての測定結果を示ず。ゼロバイアススパッタ
法により作製された膜(Vb=θV)とJf; 較しで
、バイアススパッタ法によす作製された膜(vk+−/
 00 V )においては、酸素分布は一様になり、磁
気的特性の一様性も増大していることがわかる。しかし
、バイアススパッタ法で作製された膜は21″JJ f
;Ylに示すように保磁力Heが小さくなり過きで、小
さいビットを安定に書き込めy、j くなる欠点がある
ゼロバイアス法によるffr 、! JP、: 、yは
放WE電圧:/、りに■、バイアス電圧:θVで、膜厚
を100 nm程度としてスパッタリング1゛る。
その時の単一11′Mのカーヒステリシスループをター
ゲット中心からの距M xに応じて示すと第5図のJ:
うになる。ここで、保磁力H0は/L2θoe程度であ
り、第1fMコと比較して保磁力が大となっていること
がわかる。しかし、ヒステリシスループの形は角形性が
くずれ、きれいな垂直磁化+1!i?となっていない。
そこで、上に述べたような冬作のもとで、aつの層を7
回のスパッタリング中に連続して作って本発明非晶質磁
性多層薄M”j: ’II造にすると、第を図G)〜C
)に示マーような結果/ン3召Jられた。なお、同図で
ターゲット中心からの距111fi X = A cm
のループは保磁力11cが大きくなっているが、これは
基板の端の影響が現われたからであり、ターゲット中心
部と端mζを除いた部分はかなり一様性が向」−シてい
る。具体的な作製法は、まず上記バイアススパッタ法に
よる鍋件のもとで第1層λを基板l上にスパッタリング
した後、ゼロバイアスにし、同時にスパッタ装置のヂュ
ーニングをA ’24に’m91 整して放’R[流が
所定の値になるように七ットして第′コM3をゼロバイ
アススパッタリングにより付着させればよい。
第1図は両JP1コおよび3のスパッタリング時間を変
えることにより厚さを次の第1表に示すように種々に変
化させた時の第1層膜コのカーヒステリシスループを示
す−0 第1表 このようにして作製された膜には直径1μmくらいの小
さいビットを安定に書き込むことができる。また、第6
図(4)〜(C)を比較対照するとわかるように、画W
i、2および3の膜厚を変化させることによって保磁力
Itcを自由に制御できる。なお、本例によれば、m3
Hの場合の保磁力Heより大きい保磁力が得られている
ことが゛わかる。
以上から明らかなように、本発明によれば、大面積にわ
たって一様性がよく、シかも直径/ 、m程度の小さい
ビットを安定に書き込むことができるよう外希土類−鉄
族合金系非晶質磁性多層薄膜を提供することができる。
また、本発明によれば、保磁力■■。の値を自由に制御
できるので、種々の用途に合わせて磁性材料を作製する
こともできる。
また、バイ°アススパッタリング膜とゼロバイアススパ
ッタリング膜の順序を逆にしてもよく、さらに本発明の
効果を損わない範囲で3層以上とし、もしくは誘電体層
など他の物質による層を含んでもよい。
また、以上の説明はGdCo膜の例について述べたが、
GdFeなど他の非晶質磁性薄膜にも本発明を適用し得
ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は種々の膜の温度に対する保磁力Heの変化を、
カーヒステリシスループと共に示す図、第、2図は本発
明非晶質磁性多層薄膜の・実施例を示す断面図、第3図
はバイアススパッタ時のカーヒステリシスループをター
ゲット中心からの距離を種々変えて示す図、第り図は基
板中心からの距離に対する酸素量とカーヒステリシスル
ープの変化のバイアス電圧依存性とを示す図、第左図は
ゼ四バイアス時のカーヒステリシスループをターゲット
中心からの距離を種々変えて示す図、第6図(4)〜(
C)は本発明により作製されたGdCo膜のカーヒステ
リシスルー13種々の膜厚について示す図である。 /・・・基 板、 −・・・バイアススパッタ法によす作製された第1層の
膜、 3・・・ゼロバイアススパッタ法により作製された第、
2層の膜。 特許出願人 日本放送協会 第3図 カーσ転角 第4図 基板中ノ0からの了巨離 第5図 々、−>ンJ介桃刹凪破×B や−ドブ1斗・pe目枦×5 當 弘−トクーt−会兵as囮菫×h 手続補正書 昭和37年71.29日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 事件の表示 特願昭!り# izt6g3号 乙0発明の名称 非晶質磁性多層薄膜 補正をする者 事件との関係      特 押出願人(435)日本
放送協会 4、イ 」正の対象  図 面 、]正の内容  第1図および第6図囚〜C)を別紙の
通りに訂正する。 第1図 (A) 第6図 (B)           (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板を有し、該基板上に、バイアススパッタ法で付着さ
    せた膜とゼロバイアススパッタ法で付着させた膜とから
    なる一つの層を少なくとも有することを特徴とする非晶
    質磁性多層薄膜。
JP15169382A 1982-09-02 1982-09-02 光磁気記録用非晶質磁性多層膜の製造方法 Granted JPS5941821A (ja)

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