JPH02108253A - 光磁気記録媒体およびその製造方法 - 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］ 本発明は光磁気記録媒体およびその製造方法に係り、よ
り詳しくは基板の信号面に形成される窒化シリコン系の
エンハンス膜（光学干渉透明膜）の組成と、その膜をス
パッタ成膜するためのスパッタ条件に関する。

〔従来の技術〕

近年、書き換え型の光記録媒体として、磁気的カー効果
を利用して信号を読み出す所謂光磁気記録媒体が注目さ
れている。この光磁気記録媒体は、レーザ光等の光エネ
ルギを光磁気記録層の表面に局部的に照射してその部分
をキュリー温度以上に加熱しつつ外部磁界を印加するこ
とによって信号の書き込みを行い、また、レーザ光など
特定な偏光面を有する光束を磁性体表面に照射し、その
照射光の偏光面に対する反射光の偏光面の変化（以下、
カー回転角という９）を検出して信号を読み小才、 この種の光磁気記録媒体とし１−１従来より、第８図に
示すように、基板１と光磁気記録層′２との間に誘電体
から成るエンハンス膜３を設けＩＥ−も（））す”；提
案されでいる（　＋’わかりやすい光デイ入夕１、株式
会社オブｉ−Ｄ　、、＝クス社、昭和６０年１２月ｌＯ
［１発行、９３〜９５頁）。

、＝の光磁気記録媒体は、基板Ｉ側から入射しｌ”再生
用光がエンハンス膜３と光磁気記録層ニジとの７１面お
よび基Ｆｉ、１とエンハ゛ノス膜３との界面で繰り退し
反射され、見掛１５Ｆ−のカー回転角を大きくすること
ができるので、エンハンス膜を有しないものに比べτ人
きく、信号の読み出しが容易に勺・る、。

す１掛【づトのカー回転角は、屈折率の大きなエンハン
ス膜３を用いるほど大きくなる５、また、このエンハン
ス膜３を形成する誘電体としては、水分の不透過性に優
４ｔ、光磁気記録層２の保護効果が高いことから、窒化
シリコン（ＳｉａＮ４）が特（二好適である。かかる見
地より５窒化シリコンを主成分とし、これにある種の元
素を添加し−〔屈折率が２゜ｌ以上に調整さ）１、ｌ−
エンハ゛ノス膜を備え！・−光磁気記録媒体が従来、ｌ
、り桿案、−′５れている（特開昭６１−２２４５８号
公報）１、 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、光磁気記録媒体ＬＴおいで再生出力に寄与４
゛るのはカー回転角の大きさではなく反射光の強度であ
るから、良好な再生特性を得るためには、１３−回転角
とともｊに反射率＋Ｊ、４６ろ程度人きくｉノなくては
ならない。

然るに、第９図に７１（ｔように、／ｉ１１折率ｎが犬
きＭｎンハ゛ノスＩ］％３を用いるぼど大きなカー回転
角ｏｈ　ｔ；、−得ることができるが、その反面１反射
率Ｒが低Ｆ１″る。カー回転角θには、信号の読み出し
を容易にするため、最低０．５５度以上、好ましくば０
ｏ６０度以上必要であり、一方、反射率Ｒは、オーＩ−
ボーカスサーボおよび１−ラツキングサボを容易にする
ため、最低２２（％）以上必要である。第９図より、好
適なカー回転角Ｏｋお上び反射−４ｔ、Ｒを得るために
は、エンハンス膜３の屈折率を２．０〜２゜１５に調整
する必要があることが判る。

前出の公開公報にも記載されている通り、窒化シリコン
（Ｓｉ３Ｎ−）の屈折率は、バルク材の場合、１．９〜
・２．１である。しかしながら、実験の結果、これをス
パッタ成膜して得られるエンハンス膜３には第１Ｏ図に
示すように酸素が混入されており、そのスパッタ条件に
よって屈折率が２．０〜２．８の範囲で変動して、所定
の屈折率を有するエンハンス膜３を安定に成膜すること
が難しいという事実が判明した。また、窒化シリコン系
のエンハンス膜は、一般に水分の不透過性に優れ、光磁
気記録層の保護効果が高いとされているが、適当な条件
の下でスパッタリングしないとピンホール密度や内部応
力が高くなり、基板との密着性が悪くなるという事実が
判明した。

かかる事情から、屈折率が２．０〜２．１５で、ピンホ
ール密度や内部応力が充分に低く、しかも基板との密着
性が良好なエンハンス膜を得るためのスパッタ条件の確
立、および許容酸素混、入牢の特定が嘱望されている。

本発明はかかる技術的要請に苅処するためになされたも
のであって、その第１の目的はカー回転角と反射率Ｒと
のバランスが良好で再生特性に優れ、しかもエンハンス
膜の物理的性質が良好で耐久性に優れた光磁気記録媒体
を提供することにあり、また第２の目的はそのような光
磁気記録媒体を製造するに好適な方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、前記第１の目的を達成するため、エンハンス
膜の組成を下式のように調整した。

Ｓ　ｉ　ｘ　Ｎ　ｙ　Ｏｚｏｏ−（ｘ−＋ｙ）但し、Ｒ
＜ｘ＜４９ ３７＜ｙ＜５７ ＲはｌＯｘ＋ｙ＝４８７を満たす値 単位は原子％である。

また、前記第２の目的を達成するため、窒化シリコン系
のエンハンス膜をスパッタ成膜する際、高真空度に真空
引きされた真空槽内に１０（体積％）〜３０（体積％）
の窒素ガスが混入されたアルゴンガスを供給して、真空
槽内のガス圧を０．１〜０．５（Ｐａ）に調整し、電極
に２．０〜１２．０（Ｗ／ｃｍ”　）の電力を投入した
。エンハンス膜の屈折率を調整する手段として、第三元
素を添加しない。

〔作用〕

光磁気記録媒体のピットエラーレートは低いほど好まし
いことは当然であるが、寿命試験後のピットエラーレー
トが１０−５以下であれば実用可能である。このような
光磁気記録媒体を得るためには、エンハンス膜に生成さ
れるピンホールの密度を２７０（個／　ｃ　ｍ　’　）
以下にしなくてはならない。

このピンホール密度は、真空槽内のガス圧と密接な関係
にあり、ガス圧を０．５　（Ｐａ）以下に調整しないと
以上のエンハンス膜を得ることができない。

また、エンハンス膜の内部応力が高いと、膜面の凹凸が
大きくなって当該膜面から対物レンズに戻る反射光量が
低下するとともに基板からの剥離を生じ易くなるので、
内部応力の低いエンハンス膜を形成することも再生特性
および耐久性に優れた光磁気記録媒体を得るうえで重要
である。

内部応力の低いエンハンス膜を形成する手段としては、
スパッタガスとして純アルゴンを用い、真空槽内のガス
圧を０．６　（Ｐａ）以上の高圧に調整するといった方
法を採ることもできるが、このようにすると以上のよう
にピンホール密度が高くなって光磁気記録媒体のピット
エラーレートが高くなるので採用することができない。

これに対し、アルゴンガスに窒素ガスを１０（体積％）
〜３０（体積％）混入すると、真空槽内のガス圧を０．
２　（Ｐａ）以下に低下することができ、純アルゴンガ
スを用いた場合とほぼ同等の値まで内部応力を低減する
ことができる。

さらに、基板とエンハンス膜との密着性に関してもエン
ハンス膜をスパッタ成膜する際のガス圧の影響が顕著で
あり、０．６　（Ｐａ）以上のガス圧条件下で成膜した
エンハンス膜は高温高湿下で剥離し易い。

一方、屈折率が２．０〜２．１５のエンハンス膜を得る
ためには、窒素ガスが１０（体積％）〜３０（体積％）
混入されたアルゴンガスを用いる場合、そのガス圧を０
．１　　（Ｐａ）　〜１．Ｏ（Ｐａ）に調整しなくては
ならない。

同様に、屈折率が２．０〜２．１５のエンハンス膜を得
るためには、窒素ガスが１０（体積％）〜３０（体積％
）混入されたアルゴンガスを用いる場合、電極に印加さ
れる電力を２．０〜１２．０（Ｗ／ｃｍ”　）に調整し
なくてはならない。

従って、スパッタ条件を以上のようにすることによって
、再生特性に優れ、しかも耐久性に優れた光磁気記録媒
体を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る光磁気記録媒体の製造方法を説明す
る。なお、エンハンス膜の形成方法以外に関する光磁気
記録媒体の製造方法、すなわち基板の製造方法、記録層
の形成方法、保護層の形成方法、記録単板同士の貼り合
せ方法等については従来より知られている方法をそのま
ま適用することができるので、説明を省略する。

第７図は本発明の実施に適用されるスパッタ装置の一例
を示す図であって、真空槽１１と、拡散ポンプ１２と、
メカニカルポンプ１３と、アルゴンガスボンベ１４と、
窒素ガスボンベ１５と、ｔｔ源１６とから主に構成され
ている。真空槽１１内には電源１６に接続されたターゲ
ット１７および１７ａと接地された対向電極１８とが対
向に配置されており、この対向電極１８に所定の信号パ
ターンが予じめ形成された基板１９が取り付けられてい
る。前記基板１９は、信号パターンを前記ターゲット１
７および１７ａに向けて前記対向電極１８に取り付けら
れる６ 拡散ポンプ１２およびメカニカルポンプ１３と真空槽１
１とを結ぶ管路２０，２１にはそれぞれ弁２２．２３が
設定されており、管路２０，２１から真空槽１１内に空
気が侵入しないようになっている。また、アルゴンガス
ボンベ１４および窒素ガスボンベ１５と真空槽１１とを
結ぶ管路２４゜２５にはそれぞれアルゴンガスボンベ１
４および窒素ガスボンベ１５と真空槽１１の差圧によっ
て作動する圧力弁２６．２７が設定されており、真空層
１１内の真空度が予じめ定められた値になったとき前記
アルゴンガスボンベ１４および窒素ガスボンベ１５から
前記差圧に応じたアルゴンガスおよび窒素ガスが真空槽
ｌｌ内に自動的に供給されるようになっている。

エンハンス膜の成膜に当っては、まず拡散ポンプ１２お
よびメカニカルポンプ１３を駆動して真空槽１１内の空
気を排出する。高純度のエンハンス膜を得るためには真
空槽１１内を可能な限り高真空度まで真空引きする方が
好ましく、少なくとも１Ｏ−４（Ｐａ）よりも高真空度
に真空引きされる。

次いで、圧力弁２６．２７を開いてアルゴンガスボンベ
１４および窒素ガスボンベ１５より真空槽１１内にアル
ゴンガスおよび窒素ガスを導入し、真空槽１１内のガス
圧をＯ，ｌ〜０．５（Ｐａ）に調整する。このとき、ア
ルゴンガスの導入量に対する窒素ガスの導入量は、１０
（体積％）〜３０（体積％）に調整される。

真空槽１１内のガス圧が安定した段階で、電源１６を駆
動し、スイッチ２８によりターゲット１７に２．０〜ｌ
　２．Ｏ（Ｗ／ｃｍ”　）の電力を投入する。

基板１９上に所定厚さ（通常、９００〜１０００オング
ストロ一ム程度）のエンハンス膜が成膜されたら電源１
６を停止し、再び１０−’（Ｐａ）以下の高真空に真空
引きする。その後、ターゲット１７ａを使用して前記エ
ンハンス膜上に光磁気記録層を積層し、第８図に示した
と同様の光磁気記録媒体を得る。

なお１本発明においては、ターゲット１７にシリコンも
しくは窒化シリコンを用い、エンハンス膜の屈折率を調
整するための特別な添加元素は添加されない。また、タ
ーゲット１７ａには、ＴｂＦｅＣｏ等の光磁気記録材料
を用いる。

第１図に、真空槽１１内のガス圧とエンハンス膜に生成
されるピンホールの密度との関係、および真空槽ｌｌ内
のガス圧と光磁気記録媒体のピットエラーレートとの関
係を示す。この図から明らかなように、真空槽１１内の
ガス圧を大きくするに従ってエンハンス膜に生成される
ピンホールの密度および光磁気記録媒体のピットエラー
レートが大きくなる。実用上、光磁気記録媒体のピット
エラーレートは、寿命試験後においても１０−５以下で
あることが要求されるので、この図より、真空槽ｌｌ内
のガス圧を０．５　（Ｐａ）以下に調整する必要がある
ことが判る。

第２図に、真空槽ｌｌ内に純アルゴンガスを導入したと
きのガス圧とエンハンス膜の内部応力との関係を示す。

この図から明らかなように、真空槽１１内に純アルゴン
ガスを導入した場合には、ガス圧を大きくするに従って
内部応力を低下することができ、ガス圧を０．６　（Ｐ
ａ）以上の高圧に調整することによって内部応力を約３
×ｌｏｇ（ｄｙｎ／ｃｍ２）以下にすることができる。

第３図に、真空槽１１内にアルゴンガスと窒素ガスの混
合ガスを導入したときのガス圧と窒素ガス混合率とエン
ハンス膜の内部応力との関係を示す。この図から明らか
なように、真空槽１１内にアルゴンガスと窒素ガスとの
混合ガスを導入すると、０．２　（Ｐａ）程度の低ガス
圧の下で、エンハンス膜の内部応力を約３　Ｘ　１０’
　　（ｄｙｎ／ｃｍ２）以下にすることができる。アル
ゴンガスに対する窒素ガスの混合率を１０（体積％）〜
３０（体積％）の範囲で変動させても内部応力はほとん
ど変動しない。

下表にエンハンス膜を成膜する際の真空槽１１内のガス
圧と基板１９に対するエンハンス膜の密着性との関係を
示す。密着性の良否は、エンハンス膜が成膜された基板
を６０℃×９０％ＲＨの高温高湿環境下に置き、１００
０時間経過後に剥離が生じたか否かによって判断した。

表中の０印は剥離を生じなかったことを示し、Δ印は一
部に剥離を生じたことを示し、Ｘ印は全面に亘って剥離
を生じたことを示している。

このデータからも明らかなように、基板とエンハンス膜
との密着性の観点からも、エンハンス膜をスパッタ成膜
する際のガス圧を０．５　（Ｐａ）以下にしなければな
らないことが判る。

第４図にアルゴンガス中に混合される窒素ガスの混合率
とそのガス圧とを変化させたときのエンハンス膜の屈折
率の変化を示す。この図から明らかなように、ガス圧を
Ｏ，ｌ　　（Ｐａ）　〜１．０（Ｐ　ａ）の範囲に調整
した場合には、２．０〜２．１５の屈折率を有するエン
ハンス膜を成膜することができる。しかし、ガス圧を０
．１　　（Ｐａ）以下にすると、安定して放電を継続す
ることができなくなり、安定な成膜ができなくなる。よ
って。

エンハンス膜を成膜する際の真空槽ｌｌ内のガス圧は０
．１　　（Ｐａ）以上に調整しなくてはならないことが
判る。

なお、真空槽ｌｌ内のガス圧が高くなるに従って窒素ガ
スの混合率に対するエンハンス膜の屈折率の変化が急激
になり、窒素ガスの混合率の制御が困難になるので、真
空槽ｌｌ内のガス圧をなるべく低く設定した方がエンハ
ンス膜の成膜が容易になる。

第５図にアルゴンガス中に混合される窒素ガスの混合率
と電源１６から対向電極１８に印加される電力とを変化
させたときのエンハンス膜の屈折率の変化を示す。この
図から明らかなように、電力を２．０　（Ｗ／ｃｍ”　
）　〜１２．０　（Ｗ／ｃｍ２）の範囲に調整した場合
には、２．０〜２．１５の屈折率を有するエンハンス膜
を成膜することができる。なお、印加電力が小さくなる
に従って窒素ガスの混合率に対するエンハンス膜の屈折
率の変化が急激になり、窒素ガスの混合率の制御が困難
になるので、印加電力をなるべく大きく設定した方がエ
ンハンス膜の成膜が容易になる。その反面、電力が１２
．０　（Ｗ／ｃｍ”　）を越えると、スパッタ中のター
ゲット表面温度が限界を越え、ターゲットが割れること
がある。

従って、エンハンス膜を成膜する際にターゲット１７に
印加する電力は、２．０　（Ｗ／ｃｍ２）〜１２．Ｏ（
Ｗ／ｃｍ”　）の範囲に調整しなくてはならないことが
判る。

以上の事実より、スパッタ条件を以上のようにすること
によって、再生特性に優れ、しかも耐久性に優れた光磁
気記録媒体を提供することができる。

第６図に、前記実施例に掲げたスパッタ条件の下で成膜
されたエンハンス膜の組成と屈折率とを示す。この図に
おいて、太線で囲まれた領域が前記実施例に掲げたスパ
ッタ条件の下で成膜されたエンハンス膜の組成と屈折率
である。エンハンス膜の組成を式で表わすと以下の通り
である。

Ｓ　ｉ　ｘ　Ｎ　ｙ　Ｏ１ｏｏ−＜ｘ　＋　Ｖ）但し、
Ｒ＜ｘ＜４９ ３７＜ｙ＜５７ Ｒは１０ｘ＋Ｙ＝４８７を満たす短 単位は原子％である。

なお、前記実施例においては、基板の信号面にエンハン
ス膜と光磁気記録膜とから成る２層構造の薄膜層を形成
した場合について説明したが、この薄膜層に他の薄膜を
追加することは必要に応じて適宜行うことができる。

例えば、前記光磁気記録膜上に窒化シリコン等の誘電体
層や金属層を設けて３層構造とし、媒体の耐久性を向上
するようにすることができる。また、前記光磁気記録膜
上に窒化シリコン等の誘電体層と金属層とを順次積層し
て４層構造とし、媒体の記録特性および耐久性を向上す
るようにすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によると、窒化シリコン系
のエンハンス膜をスパッタ成膜する際のスパッタ条件と
許容酸素混入率とが特定され、屈折率が２．０〜２．１
５で、ピンホール密度や内部応力が充分に低く、しかも
基板との密着性が良好なエンハンス膜を形成することが
できる。しかも、エンハンス膜の物性を調整するための
元素を何ら添加しないので、均質なエンハンス膜を形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空槽内のガス圧とエンハンス膜に生成される
ピンホールの密度および光磁気記録媒体のピットエラー
レートとの関係を示す説明図、第２図は真空槽内に純ア
ルゴンガスを導入したときのガス圧とエンハンス膜の内
部応力との関係を示す説明図、第３図は真空槽内にアル
ゴンガスと窒素ガスの混合ガスを導入したときのガス圧
と窒素ガス混合率とエンハンス膜の内部応力との関係を
示す説明図、第４図はアルゴンガス中に混合される窒素
ガスの混合率とそのガス圧とを変化させたときのエンハ
ンス膜の屈折率の変化を示す説明図、第５図はアルゴン
ガス中に混合される窒素ガスの混合率と対向電極に印加
される電力とを変化させたときのエンハンス膜の屈折率
の変化を示す説明図、第６図は本発明の製造方法によっ
て形成されたエンハンス膜の組成と屈折率とを示す説明
図、第７図は本発明の実施に適用されるスパッタ装置の
一例を示す断面図、第８図は従来より知られている光磁
気記録媒体の断面図、第９図はエンハンス膜の屈折率と
光磁気記録媒体のカー回転角および反射率との関係を示
す説明図、第１Ｏ図は従来方法によって形成されたエン
ハンス膜の組成と屈折率とを示す説明図である。 ■＝基板、２：光磁気記録層、３：エンハンス膜、１１
：真空槽、１２，１３：ポンプ、１４：アルゴンガスボ
ンベ、Ｉ５：窒素ガスボンベ。 １６：電源、１７：ターゲット、１９：基板。 ごン不−歩２慶Ｃ（ｌΔ炙り ５　　　　ミ　　　　６ Ｎ　　　　　　　　　　　　Ｌ＆Ｉ　　　　　　　　　
　　　　Ｊ−第２図 Ａ　ｒ　））”スＨ−（Ｐａノ ビ・ゾトエラームート 第 ３図 Ｎｘ、　力事ｒ％ノ 第６図 扶禾ｔσ１ｍ％ノ 第４図 第５ 図 Ｎ暇宇ｔ％） 第 ７図 第８図 ７．９ ２．０ ２．１ ２．２ 屓コケキ 用ト続有１）正置 （方式） ％式％ 光磁気記録媒体およびその製造方法 １曹′ 補正をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の信号面に窒化シリコン系のエンハンス膜を
   スパッタ成膜して成る光磁気記録媒体において、前記エ
   ンハンス膜の組成を下式のように調整したことを特徴と
   する光磁気記録媒体。 Ｓｉ＿ｘＮ＿ｙＯ＿１＿０＿０＿−＿（＿ｘ＿＋＿ｙ＿
   ）但し、Ｒ＜ｘ＜４９ ３７＜ｙ＜５７ Ｒは１０ｘ＋ｙ＝４８７を満たす値 単位は原子％である。
2. （２）基板の信号面に窒化シリコン系のエンハンス膜を
   スパッタ成膜する工程を含む光磁気記録媒体の製造方法
   において、前記エンハンス膜をスパッタ成膜する際、高
   真空度に真空引きされた真空槽内に１０（体積％）〜３
   ０（体積％）の窒素ガスが混入されたアルゴンガスを供
   給して、真空槽内のガス圧を０．１〜０．５（Ｐａ）に
   調整し、電極に２．０〜１２．０（Ｗ／ｃｍ＾２）の電
   力を投入することを特徴とする光磁気記録媒体の製造方
   法。