JPS61194809A - 薄膜形成方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は薄膜形成装置に係り、特に膜面に垂直な方向に
磁化容易軸を有する希土類−遷移金属非晶質フェリ磁性
合金薄膜よりなる記録層を有する光磁気記録媒体の製造
に適した薄膜形成装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

希土類−遷移金属非晶質フエリ磁性合金薄膜（以下、Ｒ
Ｅ−７Ｍ膜と略記する）は、（１）スパッ′タリング法
、蒸着法等の工業的に有利な成躾方法によって大面積の
ディスク基体上に均一な特性の記録層を形成し易い、　
（′２４　　基体の加熱なしでも容易に良好な特性の記
録層が得られるので、光ディスクとして実用的なポリメ
チルメタアクリレート、ポリカーボネイト等の樹脂基板
を使用することができる０等の利点から、自替え可能型
光磁気磁気記録媒体における記録層材料として最も有望
視されている。

しかしながら、ＲＥ−７Ｍ膜はこのように光磁気磁気記
録媒体の記録層として優れた特徴を有する反面、単層で
は再生信号に寄与する極カー回転角の大きさが不十分で
、再生ＣＮＲ（キャリア・ノイズ比）を高くとることが
難しいという問題がある。この問題を解決するには、再
生用光ビームの入射する側にＲＥ−ＴＭ膜に積層して透
明薄膜層を多重干渉層として設け、見掛は上のカー回転
角の増加を図るのが一般的に有利であるとされている。

光ディスクや光磁気記録媒体においては、エラーレイト
を低減させる目的から再生用光ビームの入射側は通常、
基体面側が選ばれるので、上記の透明１膜層は基体面と
ＲＥ−ＴＭＩＩＩどの間に設けられる。すなわち、成膜
プロセスとしては透明１１１１１層を成膜した侵に、Ｒ
Ｅ−ＴＭＷ！を成膜するという順序になる。

ところが、従来のこの種の透明薄膜層を有する光磁気記
録媒体では、発明者らがそのカーヒステリシス特性につ
いて測定したところ、第２図（ｂ）に示したような特性
となり、理想形（ループ形状が角形）からのずれが大き
いことが明らかとなった。すなわち、第２図（ｂ）にお
いてはループの立上がり、立下りが緩やかとなっており
、これは膜保磁力近傍の外部印加磁界Ｈの増加に伴う磁
化反転が緩慢に起こっていることを示している。このよ
うなカーヒステリシス特性を有する光磁気記録媒体をそ
のままメモリとして使用することは、記録ビット形状の
変形、記録ビットの磁気的不安定性をもたらし、好まし
くない。

発明者らは、従来の光磁気記録媒体が上記のようなカー
ヒステリシス特性を示す原因について鋭意検討した結果
、従来技術に基づいて作製された光磁気記録媒体は、基
体上に積層された透明薄膜層と記録層との界面での希土
類の組成成分比が記録層中でのそれより高くなり、膜厚
方向の組成均一性が悪いことがその主要因であることを
見出した。

〔発明の目的〕

本発明は上記の検討結果に基づいてなされたもので、そ
の目的は膜厚方向の組成均一性の良好な積層膜を形成で
きる薄膜形成装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る薄膜形成装置は、真空容器と、この真空容
器内に配置された基体上に前記真空容器内で第１の薄膜
を形成する手段と、前記真空容器内に気体プラズマを励
起するとともに前記基体面に前記気体プラズマに対して
負の電位を印加することにより前記第１の薄膜にプラズ
マ表面処理を施す手段と、前記真空容器またはこれと別
の真空容器内で前記基体上に前記第１の薄膜に積層して
第２の薄膜を形成する手段とを備えたことを特徴とする
。

すなわち第１の薄膜形成後、この第１の薄膜にプラズマ
表面処理を施してから、第２の薄膜を形成するようにし
た薄膜形成装置である。

〔発明の効果〕

本発明の薄膜形成装置を使用すれば、第１の薄膜形成後
のプラズマ表面処理により、その後に形成される第２の
薄膜との相互作用が少なくなり、両者の界面での特定成
分の組成成分比が増大する現象がなくなる結果、膜厚方
向の組成均一性の良好な積層膜の形成が可能となる。従
って、本発明の薄膜形成装置を例えば光磁気記録媒体の
製造に適用すれば、ＲＥ−ＴＭ膜からなる記録層および
透明薄膜層の膜厚方向の組成分布が均一化されることに
より、カーヒステリシス特性の良好な光磁気記録媒体が
得られる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の一実
施例に係る薄膜形成装置の構成を模式的に示すものであ
る。図において、１０は真空容器であり、内部に薄膜を
形成すべき基体１１と、第１．第２の薄膜のソースとな
るターゲット１２゜１３、さらにターゲット１２．１３
の前面に位置して、シャッタ１４．１５が配置されてい
る。光磁気記録媒体を製造する場合を例にとれば、基体
１１は例えばアクリル基板であり、またターゲット１２
は例えば５ｉ９Ｎ＋ターゲツト、またターゲット１３は
例えばＴｂＦｅ複合ターゲットである。真空容器１０に
はガス供給系１６および排気系１７がそれぞれ図示しな
いバブルを介して接続されている。また、真空容器１０
の外部に、基体１１に高周波電力を印加するためのＲＦ
電１１１１８と、ターゲット１２に高周波電力を印加す
るためのＲＦ１ａ１９、およびターゲット１３に直流電
力を印加するためのＤＣＩ′ＦＡ２０が設けられている
。

このような構造の薄膜形成装置を用いて、以下の手順で
光磁気記録媒体を製造した。まず、真空容器１ｏを１０
−　’　　［Ｔｏｒｒ　］程度ニマテ排気シた後、ガス
供給系１６を操作してＮ２　　（２０％分圧）−Ａｒ混
合ガスを６０［５ｃｃｉ］導入し、排気系１７のバブル
操作により容器１０内のガス圧力を５　［ｍＴｏｒｒ　
３に設定した。この状態でＲＦ電源１９を投入してＳｉ
３Ｎ４ターゲット１２のスパッタリングを開始し、放電
が安定したところでシャッタ１４を開け、同時に基体１
１を回転させを基体１１上に形成したのち、ＲＦｌ［１
９を切り、ガス供給系１６を操作してガスの供給を停止
し、容器１０内を再び１０−　’　　［Ｔｏｒｒ　］　
ＩＣ排気した。

次に、ガス供給系１６よりＡｒガスを６０［ｓｃｃｍ　
］容器１０内に導入し、容器１０内圧力を５　［ｍＴｏ
ｒｒ　］に維持した後、ＲＦＩ源１８を投入し、基体１
１にＲＦｉｌｉ力を１０１００Ｗ（１４０／ｄ）印加し
た。この操作により基体１１の前面にＡｒガスのプラズ
マが励起されると同時に、基体１１はプラズマに対して
約−２５０Ｖの負電位に自己バイアスされる。基体１１
面をこの条件下で５分間プラズマに晒した後、ＲＦＩ源
１８を切りプラズマを遮断した。

次に、Ｄ（４源２ｏを投入し、ＴｂＦｅターゲット１３
のスパッタリングを開始し、放電が安定した後にシャッ
タ１５を開き、前記Ｓｉ３Ｎ＋Ｉ！上にＴｂＦｅ膜を１
０００人の厚さ成膜した。そして、ＤＣ電源２０を切り
、ガス供給系１６．排気系１７のバルブ閉めて容器１０
内に大気を導入し、基体１１を取出した。

上述した本発明に係る薄膜形成装置を用いた光磁気記録
媒体の製造プロセスを整理すると、次のようになる。

■　まず、基体（アクリル基板）１を中性洗剤溶液中で
超音波洗浄する。

■　次に、基体１をスパッタリング容器内にセットし、
該容器内を１０−　’　Ｔｏｒｒ以下の圧力まで排気す
る。

■　次に、該容器内にＮ２　　（２０％分圧）−Ａｒガ
スを全圧５　ｍ　Ｔ　ｏｒｒまで導入し、Ｓｉ３Ｎ＋タ
ーゲツトを使用して、基体１上に５ｉｉＮ＋１を１００
０人の厚さにスパッタリング成膜し、透明薄膜層２を形
成する。

■　そして次に、該容器内を排気後、Ａｒガスを全圧５
　ｍ　Ｔ　ｏｒｒまで導入し、基体１に１００ＷのＲＦ
電力を投入して、基体１面、すなわち透明薄膜層２であ
るＳｉ３Ｎ＋ｌＩをＡｒガスプラズマ中に５分間程度晒
す。この際、同時に基体１に接地電位（Ａｒガスプラズ
マの電位）に対して一２６０Ｖ程度の負の電位を印加す
る。

■　次に、上記ＲＦ電力を切ってプラズマを遮断した後
、ＴｂＦｅターゲットを使用し、同じＡｒガス中でスパ
ッタリングを行なうことにより、記録ｌＩ３としてのＴ
ｂＦｅ１ｌを１ｏｏｏＡ程度ノ厚すに形成する。

この製造プロセスにおいては、■の透明薄膜層２の成膜
工程後、■のプラズマ表面処理を施すことが従来技術と
異なっている。

第２図はこのようにして第１図の装置で製造した光磁気
記録媒体の構造を示す断面図である。図において、基体
１は好ましくはアクリルその他の樹脂基板であり、この
基体１上に多重干渉層を構成する透明薄膜層２として例
えばＳｉ３Ｎ＋膜が形成され、さらにこの上に記録層３
として例えばＴｂＦｅ膜が形成されている。４は透明１
１１１１層２と記録１１３との界面を示す。

この光磁気記録媒体の基本的な構成は従来と同様である
が、界面４近傍の組成構造が従来とは異なっている。す
なわち、本発明に基づ（光磁気記録媒体においては界面
４近傍における希土類（Ｔｂ）の組成比が、記録層３中
のＴｂの組成比以下となっている。このような構造の光
磁気記録媒体のカーヒステリシス特性は、第３図（ａ）
に示されるようになる。カーヒステリシス特性の測定に
は、光源としてＨｅ−Ｎｅレーザを、また偏光子検光子
としてグラントムソン・プリズムを、また媒体へ印加す
る磁界発生源として極性反転可能な電磁石をそれぞれ備
えた測定装置を使用し、Ｈｅ−Ｎｅレーザからのレーザ
光を偏光子を通して記録層３の膜面側から入射し、その
反射光を検光子を通して光検出器で検出して測定を行な
った。なお、実用上は前述の如く記録・再生時にレーザ
光を基体１面側から入射するのであるが、本発明の詳細
な説明する上では記録層３の膜面側から見たカーヒステ
リシス特性の測定結果で議論することは、基体１面側か
らのカーヒステリシス特性について議論することと本質
的に同じである。

第３図（ａ）に示すカーヒステリシス特性は、第３図（
ｂ）の従来技術による光磁気記録媒体の特性と比較して
理想形に極めて近く、磁化反転が外部磁界Ｈの増加に対
して急峻に起こることが明らかである。

次に、本発明者らが上記のような効果を確認するために
行なった実験結果について述べる。第４図（ａ）は第１
図の薄膜形成装置を用いて上記■〜■のプロセスによっ
て得た光磁気記録媒体について、記録層３の膜面側から
基体１面側に向けてＡｒイオンでエツチングしながら、
オージェ電子分光法により膜厚方向の組成分布を測定し
た結果を示したものである。また、第４図＜ｂ）は■の
プラズマ表面処理を行なわずに得た従来の光磁気記録媒
体について同様に膜厚方向の組成分布を測定した結果を
示している。この第４図から明らかなように、従来の光
磁気記録媒体では（ｂ）の如く透明１ｉ１１１１層２と
記録層３との界面４において、希土類であるＴｂが記録
層３中のＴｂより大となってピークが生じているのに対
し、本発明に基づく光磁気記録媒体では（ａ）の如く、
界面におけるこのようなピークはなく、膜厚方向の組成
均一性が良好となっている。

一方、第５図に本発明の薄膜形成装置を用いて製造した
光磁気記録媒体と、プラズマ表面処理手段を有しない従
来の薄膜形成装置を用いて製造した光磁気記録媒体につ
いて透明ｉＪ膜層２の赤外吸収特性を測定した結果を示
す。横軸は波数（１／λ）、縦軸は吸収率である。第５
図（ａ）は前記■のプラズマ表面処理を行なった後の透
明薄膜層の特性、（ｂ）はプラズマ表面処理を行なわず
成膜したままの状態の透明薄膜層の特性である。第５図
（ａ）においては（ｂ）における１／λ−９３５α−１
の主ビークＰ１のほかに、１／λ−１０６０（：１１−
’付近で、もう１つのピークＰ２が主ビークＰ１とはっ
きり分離した形で現われている。この新ビークＰ２の出
現は、前記のプラズマ表面処理によって透明薄膜層２　
（Ｓ　ｉ３Ｎ４１）表面の溶存酸素が固定化されること
によりＳｉＯないしＳｉＯ２が形成された結果によるも
のと推測される。従って、このようにして透明薄ＩＩＩ
層２の表面近傍の酸素が記録層３　（ＴｂＦｅ膜）小の
希土類のＴｂと結合しにくくなる結果、第４図（ａ）に
示したように界面でのＴｂのピークのない膜厚方向の組
成の均一な媒体が得られるものと考えられる。

なお、上記実施例において透明薄膜層２がＳｉ３Ｎ＋の
場合について前記■に相当するプラズマ表面処理プロセ
スの条件を種々変えて行なったところ、基体１に光磁気
記録媒体として実用的な樹脂基板を使用する際には、基
体１への熱負荷が過大とならないように基体１へのバイ
アス電圧は５００ｖ以下、処理時間は連続して行なう場
合で１０１ｉｎ以下、より好ましくはそれぞれ４００Ｖ
以下、５１ｎ以下が適当であり、またプラズマ表面処理
の効果を十分に発揮させる上ではバイアス電圧は１００
Ｖ以上、より好ましくは２５０Ｖ以上が適切であること
が実験的に見出された。

上記実施例では透明！１１！１１２を通常のスパッタリ
ング法により成膜した後、プラズマ表面処理を行なった
場合について説明したが、透明薄１１１１１２の成膜を
バイアス・スパッタリング法により行ない、その後に記
録層３を成膜する方法によっても全く同様の効果が得ら
れる。その場合、バイアス・スパッタリング法に際して
印加するバイアス電圧の最適範囲は、前記実施例におけ
るプラズマ表面処理の場合と同様である。但し、この方
法によると透明薄膜層３を所望の膜厚に成膜するに要す
る時間が長くなる場合には、基体１への熱負荷が過大と
なる。従って、基体１として熱に弱い樹脂基板を使用す
る場合は、透明薄膜層２を所望の膜厚より薄めに通常の
無バイアス・スパッタリング法により成膜した後、残る
膜厚弁の成膜をバイアス・スパッタリング法に切換えて
行なう方法が適切である。このようにすれば透明薄膜層
２の材料を、スパッタレートの遅いものも含めて幅広く
選定することができる。

第６図に本発明の他の実施例に係る薄膜形成装置の構成
を示す。この実施例は主として、第１の′ａ膜およびそ
のプラズマ表面処理と、第２のｉｌｌ影形成を別々の真
空容器内で行なうようにした点が第１図の実施例と異な
る。

第６図において、１１は基体、１３は第２の薄膜のソー
スとしてのＴｂＦｅターゲット、２０゜３０は真空容器
、２１はプラズマ発生用コイル、２２．３２はガス供給
系、２３．３３は排気系、２４．２５はＲＦ電源、３１
はシャッタ、３４はＤＣ電源、さらに４０は両頁空容器
２０．２３間に設けられたバルブ付きの基体搬送路であ
る。

このＷＩ膜形成装置を用い、以下の手順で光磁気記録媒
体を製造した。まず、真空容器２０．３０を排気し、次
いで第１の真空容器２０内にのみガス供給系２２よりＣ
２Ｈ４ガスを１２０　［ｓｃｃｍ］導入し、排気系２３
を調整して容器２０内のガス圧力を１　［Ｔｏｒｒ　］
に帷持した。この状態でＲＦ電源２５を操作してコイル
２１を介して基体１１の前面に０２　Ｈ４ガスプラズマ
を励起し、基体１１上に第１の薄膜としてエチレンプラ
ズマ重合膜を形成した。但し、このときＲＦ’ｌ源２４
は短絡として基体１１を接地電位に保持した。

次に、ＲＦ電源２４を操作して基体１１に１００ＷのＲ
Ｆ電力を印加することにより、Ｃ２Ｈ４ガスプラズマに
対して基体１１表面に約−２５０Ｖの自己バイアスを発
生させ、５分間エチレンプラズマ重合を継続し、最終的
に膜厚１０００人のエチレンプラズマ重合膜を形成した
。ここで、この基体１１への負バイアスの印加をプラズ
マ重合膜の形成に際して最初から行なわないのは、基体
１１が樹脂基板であることを考慮して基体１１への熱負
荷を低減するためである。

次に、真空容器２０内を排気した模、基体搬送路４０の
バルブを開けて基体１１を第２の真空容器３０内へ移し
、その後パルプを閏じた。次いで、シャッタ３１を閉じ
た状態でＤＣ電源３４を操作してＴｂＦｅターゲットの
スパッタリングを開始し、放電が安定した段階でシャッ
タ３１を開き、基体１１を回転させて基体１１上に第２
の薄膜としてのＴｂＦｅ１ｌを１０００人の厚さに形成
した。

この第６図の１１！Ｊ形成装置を用いて製造した光磁気
記録媒体も、第１図の装置を用いて製造したものと同様
に良好なカーヒステリシス特性を示した。これに対し、
上記実施例において本発明に基づく独自の手段である、
エチレンプラズマ重合膜の形成時に基体１１にプラズマ
に対して負の電位（自己バイアス）を印加する手段を有
しない従来の薄膜形成層装置により製造された光磁気記
録媒体は、第３図（ｂ）に示したような、ループ形状が
角形から程遠い好ましくない特性を示した。

なお、本発明はその伯要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施が可能である。例えば実施例では第１の薄膜である
透明１８！１１としてＳｉ３Ｎ＋膜を形成する場合を例
示したが、５ｉ３Ｎ４Ｈの他に例えばＳｉＯ２膜、Ｔｉ
Ｏ２膜、ＡβＮ膜等であってもよい。また、第２の薄膜
である記録層としてのＲＥ−７Ｍ膜については実施例で
例示したＴｂＦｅ膜以外の例えばＴｂＣａ１１．ＴｂＦ
ｅＣ。

膜、ＧｄＴｂＦｅ躾等であってもよい。透明薄膜層およ
び記録層の材質がこれらいずれの場合においても、本発
明による製造装置を使用して光磁気記録媒体を製造する
ことにより、前記実施例で述べたと同様の効果が得られ
ることが確認された。

さらに、透明薄膜層を成膜後プラズマ表面処理を行なう
実施例において、透明薄膜層の成膜のための手段として
スパッタリング法またはエチレンプラズマ重合法による
ものを述べたが、蒸着法によるものでもよいことは論を
持たない。また、記録層の成膜手段もスパッタリング法
に代えて蒸着法を用いることができる。但し、記録層の
成膜手段としては、大面積にわたり一様な特性の膜形成
が可能で、また制御性の良い方法としてスパッタリング
法によるものがより望ましい。さらに、本発明による薄
膜形成装置は上述した光磁気記録媒体の製造にのみ適用
され得るものではなく、一般的に２層あるいはそれ以上
の多層膜を形成する場合について有効である。

以上述べたように、本発明の薄膜形成装置を用いれば、
層間の界面での特定成分の異常ピークのない膜季方向の
組成均一性が良好な多層膜の形成が可能であり、例えば
光磁気記録媒体の製造に適用した場合カーヒステリシス
特性の良好な媒体を実現することが可能となる。また、
本発明による７ＩＩ膜形成装置を使用しての成膜プロセ
スによれば、熱負荷が小さく抑えられるので、光磁気配
−媒体において実用的な樹脂基板を使用でき、成膜方法
としてもスパッタリング法、蒸着法といった工業的に有
利な方法を使用することが可能である。また、本発明に
おけるプラズマ表面処理手段としては、プラズマに対し
て負の電位を基体に印加する手段を通常の薄膜形成装置
に付加するだけでよく、装置価格も従来のものと大差が
ない程度に抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る薄膜形成装置の構成を
示す図、第２図は本発明の薄膜形成装置により製造され
る光磁気記録媒体の一例の断面図、第３図（ａ＞（ｂ）
は本発明の薄膜形成装置により製造された光磁気記録媒
体と従来の光磁気記録媒体のカーヒステリシス特性を示
す図、第４図（ａ）（ｂ）は本発明に係る光磁気記録媒
体および従来の光磁気記録媒体の膜厚方向の組成分布を
オージェ電子分光法により測定した結果を示す図、第５
図（ａ）（ｂ）は本発明に係る光磁気記録媒体における
プラズマ表面処理後の透明薄膜層および従来の光磁気配
Ｂ’ｌＸ体における成膜したままの状態の透明薄膜層の
赤外吸収特性を示す図、第６図は本発明の他の実施例に
係る１膜形成装置の構成を示す図である。 １・・・基体、２・・・透明薄膜層（第１の薄膜）、３
・・・記録層（第２の薄１１１）、４・・・透明溝１１
１１ｉと記録層との界面、１０．２０．３０・・・真空
容器、１１・・・基体、１２．１３・・・ターゲット、
１４．１５゜３１・・・シャッタ、１６．２２．３２・
・・ガス供給系、１７．２３．３３・・・排気系、１８
．１９．２４゜２５・・・ＲＦ電源、２０．３４・・・
ＤＣ電源、２１・・・コイル。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第４図 （ａ） スへＯツヌ時内（分） スへ０ツタ仄Ｎす（４ト） 第５図 （ａ） ＋６００　１４００　１２００　＋０００　８ω　６０
０　４００＋Ａ（ｅｍｌ＞ ＋Ａ　（Ｃｍ”　）　　１≠り 第６閃

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器と、この真空容器内に配置された基体上
   に前記真空容器内で第１の薄膜を形成する手段と、前記
   真空容器内に気体プラズマを励起するとともに前記基体
   面に前記気体プラズマに対して負の電位を印加すること
   により前記第１の薄膜にプラズマ表面処理を施す手段と
   、前記真空容器またはこれと別の真空容器内で前記基体
   上に前記第１の薄膜に積層して第２の薄膜を形成する手
   段とを備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
2. （２）第１の薄膜を形成する手段は透明薄膜を形成する
   ものであり、第２の薄膜は希土類−遷移金属非晶質フェ
   リ磁性合金薄膜を形成するものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。