JPS62285253A - 光磁気記録媒体の製造方法 - 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］ この発明は、スパッタによって基板上に非晶質希土類・
遷移金属合金膜を形成する光磁気記録媒体の製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ Ｆ　ｅ　ｓ　Ｃｏなどの遷移金属に、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｄｙ
等の希土類元素を入れた場合、垂直磁気異方性膜となる
こと、および磁気光学効果が比較的大きくなることが知
られている。さらに適度な保磁力とキュリ一温度を与え
得ることから、光磁気記録媒体の材料として、非晶質希
土類・遷移金属合金薄膜が実用化されている。具体的に
は、ＧｄＣｏ。

ＧｄＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＤｙＦｅなどが
開発されている。

従来、この非晶質希土類・遷移金属合金薄膜の製造は、
日本金属学会会報第２４巻第７号（１９８５）ｐ５ｇ１
〜ｐ５８７やトリケッブス社「光磁気ディスクＪ　　（
１９８６）ｐ４３〜ｐ８１に記載されているように、真
空蒸着法、直流２極スパツタ法、３極スパツタ法、高周
波スパッタ法、ブレチー型マグネトロンスパッタ法など
によってなされている。これらの製造法の中では、装置
が簡単で、膜組成の１；制御性に優れ、さらには大面積
の基板に均一に膜を形成できるという点から、主として
高周波スパッタ法の採用が検討されている。

［発明が解決しようとする間屈点］ 光磁気記録媒体は垂直磁化膜でなければならないが、こ
のためには膜の形状による磁気異方性に打ち勝つだけの
垂直磁気異方性エネルギを誘起させる必要がある。従来
の製造法で非晶質希土類・遷移金属合金薄膜を形成した
場合、この垂直磁気異方性エネルギの値が不十分であっ
た。

第３図は、スパッタ法で膜を製造するとき、基板側に印
加した直流バイアス電圧（Ｖｂ）に対する非晶質ＧｄＣ
ｏ、ＧｄＦｅ５ＤｙＦｅ、ＴｂＦｅ１ｌの垂直磁気異方
性エネルギの変化を示している。第４図は、非晶質Ｇｄ
Ｃｏ、ＧｄＦｅ膜における垂直磁気異方性エネルギのス
パッタガス圧力による変化を示している。垂直磁気異方
性エネルギ〉Ｏの領域で垂直磁化膜となる。材料がＴｂ
Ｆｅ合金の場合には、垂直磁気異方性エネルギはｌＸｌ
０　　ｅｒｇ／ａｍ　　と満足すべき値を示す。

しかし、その他の材料の場合、たとえばＧｄＦｅ合金の
場合には、垂直磁気異方性エネルギは１×１０　　ｅｒ
ｇ／ｃｍ　　程度であり、不十分である。

また、たとえばＧｄ、ｚＮｄ、、Ｆｅ、、やＧｄ、ｐｓ
ｍｔｏＦｅ’Ｉｆのような材料では、従来の製造法によ
れば、垂直磁気異方性エネルギが２Ｘ１０”ｅｒｇ／　
ｃ　ｍ　　以下となり、光磁気記録媒体としては記録の
長期保存に対する信頼性に不安があった。

ＴｂＦｅ等のＴｂ系材料では、従来の製造法によっても
実用上十分に高い垂直磁気異方性エネルギを呈する。し
かし、Ｔｂは、希土類元素の中でも最も資源の乏しい元
素の１つであり、高価である。そこで、Ｔｂを使用しな
い非晶質希土類・遷移金属合金でも、ＴｂＦｅと同等の
垂直磁気異方性エネルギを発揮し得る薄膜の出現が望ま
れる。

また、従来から最も多く使用されている高周波スパッタ
リング法によって薄膜を形成する場合、安定な放電が発
生するガス圧は２Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ以上であるが、こ
の条件下では膜が柱状組織を呈し、記録ビット形状に歪
みを生じさせるという問題もあった。

それゆえに、この発明の目的は、大きな垂直磁気異方性
エネルギを呈する非晶質希土類・遷移金属合金薄膜を得
ることのできる製造方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、スパッタによって基板上に非晶質希土類・
遷移金属合金膜を形成する光磁気記録媒体の製造方法で
あって、以下のことを特徴とする。

ａ、　　　２枚のターゲットを、そのスパッタ面が空間
を隔てて対面するように配置する。

ｂ、　前記基板を、前記２枚のターゲット間に作られる
空間の側面に配置する。

Ｃ１前記２枚のターゲット間に作られる空間内の磁束密
度が９０ガウス以上となるように前記スパッタ面に略垂
直な方向に磁界を印加し、さらに該空間のガス圧をｌＸ
ｌ０　　Ｔｏｒｒ以下として放電によるスパッタを生じ
させて前記基板上に薄膜を形成する。

［作用］ 垂直磁気異方性の起源として、株式会社シーエムシー社
発行「機能材料Ｊ　１９８３年７月号ｐ２３〜ｐ３１に
見られるように、歪誘導磁気異方性、原子配列の異方性
、形状誘導磁気異方性等が指摘されているが、あまり明
らかにはなっていない。

本願発明では、２枚のターゲットをそのスパッタ面が空
間を隔てて対面するように配置し、基板を２枚ターゲッ
ト間に作られる空間の側面に配置しているので、反跳ア
ルゴンやγ電子による衝撃が少ない状態で基板上に成膜
を行なうことができる。

また、このような構造において、２枚のターゲット間に
作られる空間内の磁束密度が９０ガウス以上となるよう
にスパッタ面に略垂直な方向に磁界を印加すれば、空間
のガス圧がｌＸｌ０　　Ｔ。

ｒｒ以下というような高い真空度であっても安定なプラ
ズマを発生させることが可能となる。このような方法で
スパッタを行なえば、真空度が高いためにスパッタ粒子
が方向性を持った大きな運動エネルギを有したままで基
板に到達する。このことに加えて、反跳アルゴンやγ電
子による衝撃が少ないので、基板上に形成される薄膜は
、方向性の高い原子配列をなし、高い磁気異方性を与え
るものと推定される。しかも、その組織は極めて緻密で
、たとえばその断面を解像度５０Ａの電子顕微鏡で観察
しても全く滑らかである。

真空度が高いほどスパッタ粒子はより大きな運動エネル
ギを有して基板に到達するようになるが、安定した放電
を維持するために、２枚のターゲット間に作られる空間
のガス圧は、好ましくは、ｌＸｌ０　　Ｔｏｒｒ〜５Ｘ
１０　　Ｔｏｒｒとなるようにされる。

より磁気異方性の高い膜を得るためには、基板の面内方
向に大きな磁界を印加した状態で成膜を行なうことは好
ましくない。このような観点から、たとえば基板を含む
真空容器外周に巻いたコイルによって磁界を印加するよ
りも、ターゲットの背面に設けた磁石によって磁界を印
加することが好ましい。また、ｌＸｌ０　　Ｔｏｒｒ以
下での安定な放電のためには、電磁石またはサマリウム
コバルト磁石等の著しく磁束密度の大きな永久磁石を使
用することが望ましい。なお、基板面上における磁束密
度が８０ガウス以下となるようにするのがよい。この部
分での磁束密度が８０ガウスを越える場合、基板上に形
成される膜の垂直磁気異方性エネルギが減少する傾向が
認められる。

［実施例］ 実施例１ 第１図に模式的に示す装置を用いて、基板上に薄膜を形
成した。直径２０５ｍｍの２枚のターゲット１，１は、
チャンバ８内において、スパッタ面が１３０ｍｍの間隔
を隔てて平行に対面するように配置されている。ターゲ
ット１．１の背面には、鉄芯を有する電磁石２が設けら
れている。この電磁石２によってスパッタ面に略垂直な
方向に磁界を印加し、さらにチャンバ８との間に直流電
圧を印加してスパッタリングを行なった。なお、基板３
は、２枚のターゲット１．１間に作られる空間の側面に
配置されている。また、図中、６は排気口、７はガス導
入口である。

２枚のターゲット１，１間に作られる空間内の磁束（資
）度を測定したところ、２枚のターゲット１゜１のスパ
ッタ面から等距離に位置する中心面４の部分およびこの
中心面４の外周部分５のところで最少の磁束密度を示し
た。これらの部分４．５のところで磁束密度が８０ガウ
スのとき、ガス圧が２Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ以下では安定
な放電を示さなかった。しかし、磁束密度が９２ガウス
のときには、ガス圧がｌＸｌ０　　Ｔｏｒｒで安定して
放電するようになった。

最少磁束密度を示す部分４，５における磁束密度を１０
５ガウスに固定してスパッタリングを実施した。スパッ
タ条件は、下記の通りとしした。

ａ、基板：６０ｍｍφのガラス円板 す、ターゲット二ＣｏまたはＦｅ上に希土類元素チップ
をモザイク状に配置した２０５ｍｍφの複合ターゲット Ｃ０到達真空度：ｌＸ１０　　Ｔｏｒｒｄ、ガス圧：５
Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ　〜ｌＸｌ０　　Ｔ　ｒ　ｒ ｅ、投入型カニ５００Ｗａｔｔ ｆ６　プリスパッタ時間：１５分 ｇ、スパッタ時間＝３分 磁気トルクメータにより垂直磁気異方性エネル　　　　
　−ギを測定したところ、第２図に示す結果が得られた
。第２図から明らかなように、はぼ１×１Ｏ−ｊＴｏｒ
ｒで従来の製造法における垂直磁気異方性エネルギの最
大値を示し、５Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ以下では、特に大き
な垂直磁気異方性エネルギの値を示した。しかし、ｌＸ
ｌ０　　Ｔｏｒｒ未満では垂直磁気異方性エネルギの値
はあまり変わらず、ｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒ以下とするこ
とはあまり意味がないと思われる。

基板３の位置を動かすことにより、基板面上での磁界を
変化させたところ、基板面の磁束密度が８０ガウス以上
では、垂直磁気異方性エネルギが減少するような傾向が
認められた。

実施例２ 直径１００ｍｍのターゲット２枚を距離１０５ｍｍ離し
て平行に配置した。そして、ターゲット裏面よりＳｍＣ
ｏ磁石により磁界を印加して、さらにチャンバとの間に
直流電圧を印加して、Ｇｄｔｐ　Ｎ　ｄ　、、　Ｆ　ｅ
　ＩｇおよびＧ　ｄ、Ｉ　Ｓ　ｍ、ａ　Ｆ　ｅ２．のス
パッタを行なった。ガス圧８Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ以下に
おいて３Ｘ１０’　ｅｒｇ／ｃｍＪ以上の異方性エネル
ギを有する垂直磁化膜を作製することができた。このと
き、ターゲット間の空間で磁束密度が１０７ガウス以上
、基板面で最大６０ガウスであった。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、同一組成の材料であ
っても、従来の製造方法に比べて、より大きな垂直磁気
異方性を有する媒体を製造することができる。

Ｔｂ系材料では、従来の製造法によっても実用上十分に
高い垂直磁気異方性エネルギを呈していた。これに対し
て、Ｇｄ系、Ｄｙ系等の材料では、従来の製造法では、
垂直磁気異方性エネルギの値が不十分であった。Ｇｄ系
やＤｙ系材料などにこの発明を適用すれば、Ｔｂ系材料
とほぼ同等の垂直磁気異方性エネルギを呈するようにな
る。ＧｄやＤｙはＴｂに比べてその資源が豊富であるの
で、この発明は、光磁気ディスク等の記録媒体の実用化
に対して特に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施するのに使用される装置の一
例を模式的に示す図である。第２図は、この発明の実施
例１において、スパッタガス圧力に対する垂直磁気異方
性エネルギの変化を示す図である。 第３図は、従来の製造法において、基板バイアス電圧に
対する非晶質ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅ、ＤｙＦｅ、ＴｂＦｅ
膜の垂直磁気異方性エネルギの変化を示す図である。第
４図は、従来の製造法において、非晶質ＧｄＣｏ、Ｇｄ
Ｆｅ膜における垂直磁気異方性エネルギのスパッタガス
圧力による変化を示す図である。 図において、１はターゲット、２は電磁石、３は基板、
６は排気口、７はガス導入口、８はチャンバを示す。 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタによって基板上に非晶質希土類・遷移金
   属合金膜を形成する光磁気記録媒体の製造方法において
   、 ２枚のターゲットを、そのスパッタ面が空間を隔てて対
   面するように配置し、 前記基板を、前記２枚のターゲット間に作られる空間の
   側面に配置し、 前記２枚のターゲット間に作られる空間内の磁束密度が
   ９０ガウス以上となるように前記スパッタ面に略垂直な
   方向に磁界を印加し、さらに該空間のガス圧を１×１０
   ＾−＾３Ｔｏｒｒ以下として放電によるスパッタを生じ
   させて前記基板上に薄膜を形成することを特徴とする、
   光磁気記録媒体の製造方法。
2. （２）前記磁界は、前記ターゲットの背面に設けられた
   磁石によって印加される、特許請求の範囲第１項に記載
   の光磁気記録媒体の製造方法。
3. （３）前記基板面上における磁束密度が８０ガウス以下
   となるようにされる、特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の光磁気記録媒体の製造方法。
4. （４）前記空間のガス圧が１×１０＾−＾４Ｔｏｒｒ〜
   ５×１０＾−＾４Ｔｏｒｒとなるようにされる、特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の光磁気
   記録媒体の製造方法。