JPS62157346A - 光磁気記録素子及びその製法 - 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〕 本発明はプラスチック基体に対する非磁性体層の密着力
を向上させると共に、この層の形成速度を高めて高信頼
性且つ高生産性を達成した光磁気記録素子並びにその製
法に関するものである。

〔先行技術及びその問題点〕

近年、光磁気記録媒体を用いた高密度記録が盛んに研究
されており、これはレーザー光を投光して記録媒体を局
部加熱することによりビットを四込み、磁気光学効果を
利用して読み出すとい・う大量の情報を間密度に記録す
る方式である。この光磁気記録媒体は希土類元素−遷移
金属から成る非晶質金属垂直磁化膜を主にスパッタリン
グ法によって成膜することによって得られる。

この光磁気記録方式によれば、光磁気特性を向上させる
ために記録媒体の改善と共に基板と記録媒体との間に透
光性非磁性体層を設けることが提累されている。

即ち、透明基板上に透光性非磁性体層を介して光磁気記
録媒体から成る磁性層を形成した光磁気記録素子におい
て、レーザー光を基板側から投光して再生するに際して
非磁性体層の膜厚ｔを反射防止効果が生じる条件、 ｔ＝λ／　４　ｎ・　（２ｍ＋１）　　（但し、λ：レ
ーザー光の再生波長、ｎ：非磁性体層の屈折率、ｍ＝０
、■、２．３、・・・・）に設定することにより極力−
効果のエンハンスメントを得ることが出来、再生性能が
顕著に向上する。

かかる非磁性体材料にはＣ（＋０２１　Ｚｒ０ｚ＋　ｒ
ｉｏ□、　ＡｌｚＯ：＋＋ＳｉＯなどの酸化物、５ｉＪ
４．ＡＩＮ、ＺｎＳなどの非酸化物があり、この非酸化
物については非晶質金属垂直磁化膜の界面に非磁性体材
料に起因する酸素が存在せず、酸素の拡散による磁性層
の劣化が少ないという利点があり、また水や大気中の酸
素などの遮断性に優れている非磁性体材料を選択するこ
とにより長期安定性且つ高信頼性の非磁性体層と成り得
る。

また、この高密度記録に用いられる光デイスク用の基板
には軽量、低価格、耐久性及び安全性、並びに射出成型
によるガイドトラック入り基板を大量に複製できること
からプラスチック材料が使用されるようになり、とりわ
け優れた透光性を有する高分子材料、例えばポリカーボ
ネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂などを用い
て光磁気記録用基板が製作されている。

しかし乍ら、このプラスチック基板上に非酸化物系非磁
性体層を介して磁性層を形成した従来の光磁気記録素子
によれば、非磁性体層とプラスチ・ツク基板との密着力
に劣り、環境条件によっては部分的な密着不足が発生し
、記録された情報を正確に読み出せなくなったりするな
ど素子自体の信頼性を著しく損うという問題があった。

更に、非磁性体層は、通常、磁性層の上に続けて形成し
て磁性層の耐環境性を向上させるための保護層として用
いることが多い。従って、かかる素子を量産化するにあ
たっては非磁性体層の成膜に相当の時間を要し、その成
膜速度が製造時間及び製造コストに大きく影響するため
に非磁性体層の成膜速度の高いものが望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情により完成されたものであり、その目
的はプラスチック基体に対する非磁性体層の密着力を向
上させ、高性能且つ高信頼性の光磁気記録素子を提供す
るにある。

本発明の他の目的は製造時間を短縮して製造コストを低
減せしめた安価な光磁気記録素子を提供するにある。

更に、本発明の他の目的は上記の如き優れた光磁気記録
素子の製法を提供するにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によれば、プラスチック基体上に、少なくとも膜
面に垂直な方向に磁化容易軸を有する非晶質金属垂直磁
化膜及び透光性非磁性体層を積層して成る光磁気記録素
子において、前記非磁性体層が３３乃至６５原子χの炭
素を含有した炭化珪素により形成されていることを特徴
とする光磁気記録素子が提供される。

更に本発明によれば、プラスチック基体上に、少なくと
も膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する非晶質金属垂
直磁化膜及び透光性非磁性体層をスパッタリング法によ
り積層する光磁気記録素子の製法において、スパッタリ
ング用不活性ガスに炭化水素ガスを混合して炭化珪素を
ターゲットとした反応性スパッタリング法を用いて前記
非磁性体層を３３乃至６５原子χの炭素を含有する炭化
珪素により形成することを特徴とする光磁気記録素子の
製法が提供される。

本発明の光磁気記録素子は磁性層の被着素地となる基体
が種々の形状を取り得るが、以下、ディスク用基板を例
にとって詳細に説明する。

第１図は本発明に係る光磁気記録素子の典型的な層構成
を示しており、プラスチック製ディスク用基板１の上に
第１非磁性体層２を介して磁性層３を積層し、その上に
第２非磁性体層４が設けられて、更にその上に保護層５
を形成している。

本発明においては、前記非磁性体層が主として炭化珪素
から成っており、炭素が３３乃至６５原子％望ましくは
４０乃至６０原子％含有することが重要である。尚、水
素は炭化水素ガスを用いた反応性スパッタリング法によ
り必然的に含有するものであるが、水素含有量は測定す
ることができないので、本発明に示す炭素の一部は水素
と結合したものであってもよい。

本発明者等の後述する実験に示す通り、炭化珪素をター
ゲットとして単にスパッタリングしただけでは炭素含有
量が３２原子χであり、これより更に炭素含有量が大き
くなるのに伴って基板と非磁性体層との密着力が著しく
向上するが、その反面、非磁性体層の屈折率が低下する
ことが判明した。

通常、レーザー光をプラスチック基板側から投光するに
あたって、基板（プラスチックスの屈折率は１．４〜１
６６程度である）と非磁性体層との屈折率の差が小さく
なると、レーザー光に対する反射防止効果が小さくなっ
て再生及び記録のそれぞれの出力が小さくなるという問
題がある。かかる問題が生じないような屈折率を維持す
るためには、前記炭素含有量を６５原子％以下に設定す
る必要がある。

本発明に示した優れた密着力は次に述べる理由により得
られると考えられる。

即ち、基板上に形成した薄膜は原子もしくは分子の結合
力によって決定されるものであり、共有結合〉水素結合
、イオン結合〉ファンデルワールス力による結合の順に
より結合力が大きくなっている。プラスチック基板にＳ
ｉ：ＩＮ、、ＳｉＯ等の薄膜を形成すると、この薄膜の
密着力は主としてファンデルワールス力による結合から
得られるものである。これに対して、本発明による非磁
性体層は炭化珪素に炭素又は炭素と水素を添加したもの
であって、これにより基板と該層の界面でＣ−Ｃ結合の
共有結合が多く生じて両者の密着力が向上するものと推
察できる。

更に、本発明においては、前記非磁性体層を形成するに
当たって、特に、スパッタリング用不活性ガスに炭化水
素ガスを混合して炭化珪素をターゲットとした反応性ス
パッタリング法を用いて所定量の炭素と共に水素を含有
させると、非磁性体層の化学的吸収係数が小さくなるこ
とを知見した。

即ち、珪素化合物をターゲットとしてＲＦスパッタリン
グや反応性スパッタリングにより形成される非磁性体層
は珪素を過剰に含有する非晶質薄膜となっており、膜中
には珪素のタングリングボンドが多数存在しているため
に、この層の光吸収係数が増大する傾向にあるが、炭化
珪素をターゲットとして炭化水素ガスとの反応性スパッ
タリング法を行ったところ、水素原子が前記ダングリン
グボンドと結合して非磁性体層の光吸収係数が顕著に減
少することが判明した。

本発明の製法において用いる炭化水素ガスには、メタン
、エタン、プロパン、ブタン、アセチレン、エチレンな
どがあり、このうち、メタン、アセチレンを用いるのが
望ましい。また、不活性ガスにはアルゴン、ヘリウム、
ネオン、クリプトン、キセノンなどが挙げられ、就中、
アルゴンを用いるとよい。

尚、本発明による非磁性体層には上記成分以外の成分が
含有するのを排除するものではない。例えば、層形成中
、反応装置内に残存する酸素などが必然的に混入するこ
とが許容され、かかる不可避成分は全体当たり２０原子
χまで混入してもよい。

次に上記の本発明光磁気記録素子の製造方法にについて
、第２図のマグネトロンスパッタリング装置を用いた製
作方法に基づいて詳述する。

図中、真空槽６の内部には、炭化珪素から成る第１ター
ゲツト７、磁性体合金から成る第２ターゲツト８、回転
駆動されることにより３■合せ薄膜が形成される円板状
の基板９が配置されている。

第１ターゲツト７と基板９の間には高周波スパッタリン
グが、そして第２ターゲツト８と基１反９の間には高周
波電圧もしくは直流電圧の印加によるスパッタリングが
行われる。

この第１．２ターゲツト７．８の下側には、プレーナー
マグネトロン型カッ−１゛が備えつけられ、これにより
電場と磁場の直交するペニング放電残少を利用して放電
ガス分子のイオン化効率が高められ、量産に適した高速
成膜が可能となる。

本発明によれば、上述した装置内で、非磁性体層の形成
と磁性層の形成とを任意の積層順で行う。

先ず、装置内をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空
に脱気した後、スパッタリング用の不活性ガス、例えば
アルゴンを所定の圧力になるように導入する。

雰囲気ガス圧がＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ未満では安定
な放電状態が得られず、成膜が困難となり、５ｏ×１Ｏ
−３Ｔｏｒｒを越えると、磁性薄膜中に含まれるアルゴ
ン（Ａｒ）や酸素（０）が増加して膜特性が劣化し、本
発明の目的を達成することがむずがしく、また均一性、
安定性も得にくくなるため、ｌＸｌ０−’〜５０　Ｘ　
Ｉ　Ｏ−’Ｔｏｒｒ、好適には３Ｘ１０−’〜２０Ｘ　
ｌ　Ｏ−’Ｔｏｒｒの範囲内に設定される。

７ｇ１図に示す素子の場合、アルゴンガス及び炭化水素
ガスを所定のガス圧となるように導入すると共に第１タ
ーゲツト７と基板９との間に高周波電力を印加し、第１
非磁性体層を形成させ所定の膜厚が得られた後、スパッ
タリングを停止させる。

次いで、第２ターゲツト８と基板９との間にも同様に高
周波電力もしくは直流電圧を印加して磁性層を形成し、
所定の膜厚になったとき、このスパッタリングを停止し
て、再度非磁性体層のスパックリングを行う。

本発明の光磁気記録素子は、プラスチック基板の上に上
述した通りの第１非磁性体層２を介して磁性層３として
膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する非晶質金属垂直
磁化膜、例えばＴｂＦｅ、　ＧｄＣｏ。

ＴｂＦｅＣｏ、　ＧｄＤｙＦｅ、　ＤｙＰｅＣｏ、　Ｇ
ｄＴｂＦｅＣｏ、　ＧｄＤｙＦｅＣｏ等を形成し、更に
その上に磁性層３の酸化等の防止のために第２非磁性体
層４を形成するのがよい。この層４も本発明に係る炭化
珪素系非磁性体層にするのがよく、これにより、共通の
同一ターゲットを用いることができる。

また、必要により第２非磁性体層４の一ヒに更に樹脂保
護層５を成形させることができる。樹脂保護層５として
は、それ自体公知の紫外線硬化型のアクリル樹脂、ポリ
エステル樹脂、アクリルウレタン樹脂等を用いることが
できる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 高周波二元マグネトロンスパッタリング装置にて、炭化
珪素をターゲットとして設置し、ディスク用基板１とし
てポリカーボネート基板を備えつけ、アルゴンガス及び
メタンガスを専大して、反応性スパッタリングにより７
５０人の第１非磁性体層２を形成した。然る後、ＤＣパ
ワー６００ＷにてＧｄＤｙＦｅ層を膜ＩＦＸ　１００．
０人で形成した。

更に、この磁性層３の上に前記第１非磁性体層２と同一
の製作条件で第２非磁性体層４を１０００人の厚みで被
覆した。

かくして得られた素子について、プラスチック基板に対
する密着力を測ったところ、第１表に示す１ｆｆｌりの
結果が得られた。

この測定法は、第２非磁性体層４の表面にセロハンテー
プを貼り付け、次いで引き剥ずことにより、薄膜形成し
た全面に対する剥離しなかった部分の面積を百分率で表
し、テスト数５個に対する平均値を求めた。

ゝへ、 第１表 第１表中、炭素含有量は電子分光法（Ｘ　−ｒａｙＰ　
ｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｓ　ｐｅｃｔｒｏｓｃｏ
ｐｙ　　°６°ＸＰＳ）法により求めた。

同表より明かな通り、炭素含有量が増大するのに伴って
密着強度が大きくなっていることが判る。

（例２） 高周波マグネトロンスパッタリング装置にて、炭化珪素
をターゲット（直径１５２ｍｍの円板状）としてプラス
チック基板とターゲットの間隔を１２０ｍｍに設定し、
アルゴンガスに対するメタンガスの分圧比率を変えて反
応性スパッタリングにより基板上に非磁性体層を形成し
た。尚、投入１７１？パワーはＩＫ臀に設定した。

かくして得られたテスト試料について、成膜速度、屈折
率及び膜組成を測ったところ、第２表及び第３図に示す
通りとなった。

成膜速度は、予め幅１ｍｍ位のマスクを一部に施した基
板上に成膜し、成膜後マスクを取り去って成膜箇所の時
間当りの厚みを測った。この厚みは触針式の表面粗さ計
により求められる。

屈折率は成膜した非磁性体層の透過率及び反射率を測定
して求めた。

また、この層の組成成分はこの層の表面を数百オングス
トローム程度プラズマエツチングした後、ｘｐｓ分析に
より求めた。

第２表より明らかな通り、膜組成中炭素含存量が６５原
子％を越えた試料阻８は光学定数が小さいため実用的で
はない。

更に、第３図にはアルゴンガス分圧を５　ｍＴｏｒｒに
設定してメタンガス分圧を変えた場合の成膜速度が示さ
れている。この図から明らかなように、メタンガスを混
合すると、その分圧が１．２ｍＴｏｒｒまでは成膜速度
が著しく大きくなることが判る。尚、水素ガスを混合し
た場合、成膜速度に変化がなかった。

−Ｆ述の実施例においては、ディスク用基板としてポリ
カーボネートを用いたが、ポリメチルメタクリレート基
板を用いても同様な結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、非磁性
体層のプラスチック基体に対する密着力が高められ、又
、レーザー光に対する反射防止効果が大きくなって再生
及び記録のそれぞれの出力を増大させることができる。

また、本発明の光磁気記録素子の製造方法によれば、非
磁性体層の製造時間を短縮して製造コストを改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光磁気記録素子の代表例の層構成
を示す断面図、第２図は本発明の実施例に用いられるマ
グネトロンスパンタリング装置の模式図、第３図は本発
明の実施例におけるメタンガスのガス分圧に対する成膜
速度を示した線図である。 ｌ・・・ディスク用基板 ２・・・第１非磁性体層 ３・・・磁性層 ４・・・第２非磁性体層 ５・・・保護層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基体上に、少なくとも膜面に垂直な
   方向に磁化容易軸を有する非晶質金属垂直磁化膜及び透
   光性非磁性体層を積層して成る光磁気記録素子において
   、前記非磁性体層が３３乃至６５原子％の炭素を含有し
   た炭化珪素により形成されていることを特徴とする光磁
   気記録素子。
2. （２）プラスチック基体上に、少なくとも膜面に垂直な
   方向に磁化容易軸を有する非晶質金属垂直磁化膜及び透
   光性非磁性体層をスパッタリング法により積層する光磁
   気記録素子の製法において、スパッタリング用不活性ガ
   スに炭化水素ガスを混合して炭化珪素をターゲットとし
   た反応性スパッタリング法を用いて前記非磁性体層を３
   ３乃至６５原子％の炭素を含有する炭化珪素により形成
   することを特徴とする光磁気記録素子の製法。