JPS62157347A - 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誘電体層の密着力を
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書込み、磁気光学効果を
利用して読み出すという大量の情報を高密度に記録する
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誘
電体層を設けることが提案されている。

即ち、透明基板上に透明誘電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配り、★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
誘電体層の膜厚ｔを反射防止効果が生じる条件、 Ｌ＝λ／４ｎ・　（２ｍ＋１）　　（但し、λ：レーザ
ー光の再生波長、ｎ：誘電体層の屈折率、ｍ＝０．１．
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。

かかる誘電体材料にはＣｅＯ２，Ｚｒ０ｚ＋Ｔｔ０２．
Ａｌ２Ｏ３゜ＳｉＯなどの酸化物、５ｔＪｔ＋八ＩＮ、
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誘電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
に優れている誘電体材料を選択することにより長期安定
性且つ高倍転性の誘電体層と成り得る。

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誘電
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、誘電体層とプラスチッ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、誘電体層は、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
ては誘電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誘電
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誘電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。

〔問題点を解決するための手段〕

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
化膜及び誘電体層を積層して成る光磁気記録素子におい
て、前記誘電体層が３０原子％以下（０を含まず）の炭
素を含有した窒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
直磁化膜及び誘電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窒化珪素をターゲッ
トとした反応性スパッタリング法を用いて前記誘電体層
を３０原子２以下（０を含まず）の炭素を含有する窒化
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７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ｌの上に
第１誘電体層２を介して磁性層３を積層し、その上に第
２誘電体層４が設けられて、更にその上に保護Ｎ５を形
成している。

本発明においては、前記誘電体層が主として窒化珪素か
ら成っており、炭素が３０原子％以下（０を含まず）、
望ましくは５乃至２５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、前記炭素含有量
が大きくなるのに伴って基板と誘電体層との密着力が著
しく向上するが、その反面、誘電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１．４〜１．６程度である）と誘電体層との屈
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
に屈折率を維持するためには、前記炭素含有量を３０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　３　Ｎ　４　＋　Ｓ　ｉ　Ｏ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
発明による誘電体層は窒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結合の共有結合が生じて両者の密着力が向上する
ものとＨＤ察できる。

更に、本発明においては、前記誘電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
ガスを混合して窒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、誘電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誘電体層は
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、窒化珪
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
ボンドと結合して誘電体層の光吸収係数が顕著に一減少
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、本発明による誘電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、アルミナヤ
イットリア、タングステンカーバイドなどそれ自体周知
の窒化珪素用焼結助材や、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ン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、窒化珪素から成る第１ター
ゲツト７、磁性体台−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組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と基板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
マグネトロン型カソードカ＜ｊｉｆｔ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減少を利用し
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、誘電体層の形成と
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、５０×１０
−３Ｔｏｒｒを越えると、磁性薄膜中に含まれるアルゴ
ン（Δｒ）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かしく、また均一性、
安定性も得にくくなるため、ｌＸｌ０−’〜５０　Ｘ　
１０−’Ｔｏｒｒ、好適には３×１Ｏ−３〜２０Ｘ　１
０−”Ｔｏｒｒの範囲内に設定される。

第１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誘
電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、再度誘電体層のスパッタリングを行う。

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誘電体層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、　ＤｙＦｅＣｏ、　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誘電体層
４を形成するのがよい。この層４も本発明に係るＳｉ３
Ｎ、系誘電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誘電体層４の上に更に樹脂保護
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、窒化
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
メタンガスを導入して、反応性スパッタリングにより７
５０人の第１誘電体層２を形成した。然る後、ＤＣパワ
ー６００ＷにてＧｄＤｙＦｅ層を膜厚ｔｏｏｏ人で形成
した。

更に、この磁性層３の上に前記第１誘電体層２と同一の
製作条件で第２誘電体層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表に示す通りの結果が
得られた。

この測定法は、第２誘電体層４の表面にセロハンテープ
を貼り付け、次いで引き剥すことにより、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。

第１表 第１表中、炭素含有量は電子分光法（Ｘ　−ｒａｙＰｈ
ｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
　　°°０Ｘ　Ｐ　Ｓ）法により求めた。

同表より明かな通り、炭素含有■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、窒化珪素
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誘電体層を形成した
。尚、投入ＲＦパワーはＩＫ讐に設定した。

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。

屈折率は成膜した誘電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、膜組成中炭素含有量が３０原
子％を越えた試料ＩＶｈ６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を（Ａ
）、メタンガスに代えて窒素ガスを用いた場合の成膜速
度を（Ｂ）として示されている。

この図から明らかなように、メタンガスを混合すると成
膜速度が著しく大きくなるが、窒素ガスを混合すると成
膜速度が小さくなる。尚、水素ガスを混合した場合、成
膜速度に変化がなかった。

上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、誘電体
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、誘
電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
グネトロンスパッ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又は窒素ガスのガス分圧
に対する成膜速度を示した線図である。 ■・・・ディスク用基板　２・・・第１誘電体層３・・
・磁性層　　　　　４・・・第２誘電体層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誘
   電体層を積層して成る光磁気記録素子において、前記誘
   電体層が３０原子％以下（０を含まず）の炭素を含有し
   た窒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誘
   電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窒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誘電体層を３０原子％以
   下（０を含まず）の炭素を含有する窒化珪素により形成
   することを特徴とする光磁気記録素子の製法。