JPS62250625A - フエライト薄膜の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、高密度の記録再生を可能とするフェライト薄
膜の製造方法に関するものである。

従来の技術 近年、磁気記録および光磁熱気記録は、高密度化の方向
へ進みつつある。これらのうち磁気記録については、従
来は、面内に磁化の容易軸を持っているいわゆる面内磁
化による磁気記録方式が主流であった。しかしながらこ
の方式では、記録密度を上げれば上げるほど磁気記録媒
体内の磁化方向が互いに反発し合うように並ぶため高密
度化を計るのが困難になってきている。そこで近年磁気
記録の新しい方式として、磁気記録媒体の面内に対して
垂直方向に磁化容易軸を持っているいわゆる垂直磁化に
よる磁気記録方式が開発され〔例えば、岩崎“垂直磁化
を用いた高密度磁気記録”日経エレクトロニクス（８，
７）隘１９２．　　Ｐ、１００，１９７８）記録密度が
飛躍的に増大することが可能となった。

光磁熱気記録においても垂直磁気と同様に高密度記録を
達成するのには、垂直磁化であることが必要である。

しかじ光磁熱気記録の場合垂直磁化膜である以外に、記
録時には、熱による磁性の変化を、再生には、磁気に付
随する光学効果を利用する点で磁気記録方式とは異って
いる。すなわち記録においては、レーザ光の熱を利用し
、再生には、光磁気記録媒体のカー効果あるいは、ファ
ラデー効果を利用している。〔例えば、今村修武　テレ
ビジョン学会誌第３９巻４号　１９８５年　ページ３６
５〜３６８〕又この媒体を例えば光磁気ディスクにした
場合このディスクのＣＮ比（信号とノイズの比）を向上
させるためには、大きなカー効果（大きなカー回転角）
が必要である。〔例えば、阿倍正紀　日本応用磁気学会
誌第８巻５号　１９８４年　ページ３６６〜３７２〕 そこで近年、マンガンビスマス（ＭｎＢｉ）　、ガドリ
ニウムコバルト（ＧｄＣｏ）　、ガドリニウムテルビニ
ウム鉄（ＧｄＴｂＦｅ）等のカー回転角の大きい光磁気
記録媒体が、真空蒸着法やスパッタリング法によって開
発されてきている。〔例えば、今村修武テレビジョン学
会誌第３９巻４号　１９８５年　ページ３６５〜３６８
　〕 しかしながらこれらの記録媒体は、いずれも金属の薄膜
を利用しており、特にＧｄ、　Ｔｂ、　Ｆｅ等の金属は
酸化されやすく、信顛性の必要なコンピュータ用の外部
記憶装置等には、適応しにくいと考えられる。

また一方、化学的に極めて安定な酸化物強磁性体を光磁
気記録に使用しようとする試みがあり、〔例えば、阿倍
日本応用磁気学会誌第７巻２号１９８３年、ページ１２
３〜１２６〕スパツタ法や気相熱分解法にて主にコバル
トフェライト膜が７００℃〜８００℃の熱処理によって
作成されている。

発明が解決しようとする問題点 これらの光熱磁気記録媒体において、ＭｎＢ１．　Ｇｄ
Ｃｏ、　Ｇｄ、　ＴｂＦｅ合金は、垂直磁化膜でしかも
低温で合成できるが、膜の酸化による信頼性の低下の問
題があり、特に安価なポリカーボネートやポリイミド等
の基板を使用する場合これらの基板が水分を吸着しやす
いため、この吸着した水分によって上記の合金が酸化さ
れるという問題がある。

また一方、コバルトフェライトは、酸化物であるため膜
の酸化の問題がなく安定で、しかも安価であるが、この
膜をスパッタ法や気相熱分解法で作成し、カー効果の大
きい膜を得るためには、７ＱＯ℃〜８００℃の熱処理（
結晶化）が必要であり、低融点ガラス、アルミニウムポ
リカーボネート、ポリイミド等の基板を使用することは
、困難である。

しかもコバルトフェライトは、スピネル系の等友釣結晶
構造を持っているため、バリウムフェライトやＣｏ　−
Ｃｒのように結晶磁気異方性による垂直磁化膜とはなら
ないため高密度記録を達成するのが困難という問題点が
ある。

さらにスパッタ法や気相熱分解法に変るフェライト製膜
法として、プラズマＣＶＤ法が考えられる。この方法は
通常１０Ｔｏｒｒ〜Ｑ、１Ｔｏｒｒの減圧下で製膜され
るため比較的低温（３５０℃〜２００℃）でフェライト
膜を合成できるが、アクリルやポリエチレンテレフタレ
ート等の耐熱温度が７０℃以下の基板上には、フェライ
ト膜を作成できないという問題点がある。

問題点を解決するための手段 本発明は、前記問題点を解決するため、従来のスパッタ
法や気相熱分解法あるいは、通常のプラズマＣＶ［）法
ではなく、低圧力下（１０−’〜１０−４Ｔｏｒｒ）で
のマグネトロン放電により得られたプラズマあるいは、
電子サイクロトロン共鳴（Ｅ　ＣＲ）により得られたプ
ラズマ中に反応ガスを流し、これらの低圧での高密度プ
ラズマの活性さを利用したプラズマＣＶＤ法によって基
板加熱なしで、光熱磁気記録に適したコバルトフェライ
ト垂直磁化膜を製造する方法を提供する。

作用 発明者らは、マグネトロン放電あるいは、電子サイクロ
トロン共鳴（Ｅ　ＣＲ）により得られたプラズマＣＶＤ
法を用いることによって室温でコバルトフェライトが得
られることを見いだした。すなわち、Ｃｏ、　Ｆｅおよ
びＭ（ただしＭは、ＡＩ、　Ｃｒ。

Ｆｅ、　Ｇｄ＋　Ｍｒ＋、　Ｉｎのうちのいずれか一種
）を含有する金属キレート、例えば、Ｃｏ（Ｃ，Ｈ，ｏ
）、　（コバルトアセチルアセトン）およびＦｅ（ＣＪ
？Ｏ）　３　（鉄アセチルアセトン）の蒸気と反応ガス
としての酸素をＩＱ−４Ｔｏｒｒ〜１０−４Ｔｏｒｒに
減圧された反応容器（チャンバー）に導入して、高周波
あるいは、マイクロ波プラズマを発生させ、基板上にコ
バルトフェライト結晶を析出させるものである。

このように室温でコバルトフェライトの析出が可能とな
るのは、低圧下１０”　’　〜１０−　４Ｔｏｒｒ）に
おけるマグネトロン放電や、ＥＣＲ放電を用いた高密度
プラズマ中においては、化学反応を低温で引きおこす活
性なラジカルやイオン等の化学種が多く存在し、通常の
ＣＶＤ　（熱による分解析出をおこすＣＶＤ）や通常の
プラズマＣＶＤ（Ｏ，１〜数Ｔｏｒｒでマグネトロン放
電やＥＣＲ放電を用いないプラズマＣＶＤ）では、エネ
ルギー的におこり得ない反応が室温でおこることが可能
であるためである。

Ｃ例えば、日経マイクロデバイス　１９８５年春号特別
編集版　Ｐ、９３〜１００〕 また一般にマグネトロン放電やＥＣＲ放電を用いたプラ
ズマＣＶＤ法は、通常の熱ＣＶＤ法にくらべて低温（室
温付近）で酸化物、炭化物、窒化物等の高融点物質が合
成できるばかりでなく、熱分解反応を伴うために低温に
おいても高純度でしかも結晶性の良い柱状構造の膜が得
られる。そのためコバルトフェライトのような等方性結
晶の磁化膜（面内磁化膜）を低温で垂直磁化膜（コバル
トフェライトは、等方性結晶であるため膜の柱状構造に
よる形状異方性に起因する垂直異方性を利用して、垂直
磁化膜とする）にするのには、最適の方法である。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面にもとづいて説
明する。図は、本発明の一実施例におけるマグネトロン
放電プラズマＣＶＤ装置の概略図を示すものである。図
において、１１は反応チャンバー、１２はマグネトロン
放電を行なうための７グネツトを内蔵した高周波電極、
１３は高周波電源、１４は基板ホルダー、１５は基板、
１６はコバルトを含有するキレートのバブラー、１７は
鉄を含有するキレートのバブラー、１８はＭ（ただし、
ＭはＡＩ、　Ｃｒ。

Ｇｄ、Ｍｎ、　Ｉｎのうちのいずれか一種）を含有する
キレートのバブラー、１９は窒素（Ｎｔ）キャリアガス
のボンベ、２０は０□反応ガスのボンベ、２１はロータ
リーポンプである・ まずコバルトアセチルアセトン（Ｃｏ（ＣｓＨｒＯ）３
）　。

鉄アセチルアセトン（Ｆｅ（ＣｓＨＪ）　３］およびア
ルミニウムアセチルアセトン（Ａｌ　（Ｃ５ＩＩ７０）
　３）を１５０℃に加熱されたバブラー、１６．１７．
１８にそれぞれ入れ、バブル用のＮｔガス１９をそれぞ
れ８０ｃｃ／分、１２０ｃｃ／分および４ｃｃ／分流し
、これらの蒸気をロータリーポンプ２１によって減圧状
態になった反応チャンバー１１内のアルミニウム基板１
５に導入する。

次に同じく反応ガスである、酸素（Ｏ□）２０を２００
ｃｃ／分の流量で同じくアルミニウム基板上に流し、約
２５分間反応させた。この時のガス圧は１．Ｉ　Ｘ　１
０−”Ｔｏｒｒで基板の温度は４０℃、高周波電力（１
３，５６Ｍｆｌｚ）は、５００Ｗ　（５Ｗ／ｃｄ）であ
った。またマグネットの磁力は、基板近傍で約４００ガ
ウスであった。

この時基板上に析出したコバルトフェライトの膜厚は、
２２５０人であった。次にこの膜について、Ｘ線による
結晶構造の解析、およびカー回転角の測定（波長７８０
ｎｍのレーザ光をフェライト膜上に入射させアルミ面で
反射し再びフェライト膜を通過してきたレーザ光を検出
して測定）を行なった。

その時の結果を表の試料番号１に示す。以下同様にして
、基板温度、キレートの種類、バブラーの量ＣＮｔの流
量）、反応チャンバーの圧力（ロータリーポンプのバル
ブ操作により変化させる）マグネットの強さ、プラズマ
発生の方法等を変化させたときの、Ｘ線解析、カー効果
（カー回転角の大きさ）を表の試料番号２〜２４に示す
。また試料番号２５〜２６は、本発明外の比較例である
。

＊ただし、階５、Ｓζ計陳凄す ＊ただし、騙久Ｉは比較例 ＊ただし、ｋ仮には比較例 ここでＸ線解析は、コバルトフェライトの結晶構造と膜
の配向性、および添加物Ｍ（ただしＭはＡＩ＋　Ｃｒ、
　Ｆｅ、　ｃｄ、　Ｍｎｌ　Ｉｎのうちのいずれか一種
）の固溶状態を調べた。またカー効果（カー回転角の大
きさ）は、偏光面変調法〔例えば、合材テレビジョン学
会誌３９巻４号　１９８５年　３６６ページ〕により調
べた。またコバルトフェライト膜が垂直磁化膜かどうか
は、ＶＳＭ　（振動試料型磁力計）による膜の磁気特性
（Ｂ−Ｈカーブ）から調べた。

なお、チャンバー内の減圧を１０−４Ｔｏｒｒ〜１０−
４Ｔｏｒｒとしたのは、１０−４Ｔｏｒｒより気圧が高
いとチャンバー内の各種粒子（中性、ラジカル、イオン
等）の平均自由行程が短かくなり各種粒子がある程度の
運動エネルギーを持って反応に寄与することが困難にな
る。そのため低温でコバルトフェライトを合成するのが
むずかしくなるためである。また１０−４Ｔｏｒｒ以下
になるとマグネトロン放電を維持することが困難であり
、またフェライト膜の成長速度が低（なってしまうから
である。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、低圧プラズマ
の活性さを巧みに利用して、５０℃以下の低温で光磁気
効果の大きいコバルトフェライトの垂直膜が作成できる
方法であって、高密度の光熱磁気記録を達成するのにき
わめて有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例におけるプラズマＣＶＤ装置の
概略図である。 １１・・・・・・反応チャンバー、１２・・・・・・マ
グネトロン放電を行なうためのマグネットを内蔵した高
周波電極、１３・・・・・・高周波電源、１４・・・・
・・基板ホルダー、１５・・・・・・基板、１６・・・
・・・コバルトを含有するキレートのバブラー、１７・
・・・・・鉄を含有するキレートのバブラー、１８・・
・・・・Ｍ（ただし、ＭはＡＩ、　Ｃｒ、　Ｇｄ、　Ｍ
ｎ、　Ｉｎのうちのいずれか一種）を含有するキレート
のバブラー、１９・・・・・・窒素（ｌ　キャリアガス
のボンベ、２０・・・・・・０２反応ガスのボンベ、２
１・・・・・・ロータリーポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）およびＭ〔ただし、Ｍ
   はアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）
   、ガドリニウム（Ｇｄ）、マンガン（Ｍｎ）、インジウ
   ム（Ｉｎ）のうちのいずれか一種〕を含有する金属キレ
   ートの蒸気と、反応ガスとしての酸素ガス（Ｏ＿２）を
   １０＾−＾１Ｔｏｒｒ〜１０＾−＾４Ｔｏｒｒに減圧さ
   れたチャンバー内に導入し、マグネトロン放電を用いた
   プラズマあるいは、電子サイクロトロン共鳴により生じ
   たプラズマ中でこれらの蒸気を分解させ、基板上に、一
   般式ＣｏＦｅ＿−＿ｘＭ＿ｘＯ＿４〔ただし、Ｍは、Ａ
   ｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇｄ、Ｍｎ、Ｉｎのうちのいずれか一
   種の元素で、Ｘは、０〜１．０の数〕で示されるフェラ
   イトを析出させることを特徴とするフェライト薄膜の製
   造方法。