JPH025255A - 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］ 本発明は、主として光磁気記録媒体の記録層に用いられ
る金属酸化物磁性膜の製造方法に関するものであり、特
に金属酸化物磁性膜のイオンアシスト法による低温基板
上への成膜法に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

光磁気記録媒体は、記録容量の大きい記録材料として近
年活発に開発が進められ、実用化されている。光磁気デ
ィスクの記録材料として最も有望視され実用化されよう
としているのは、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＣｏ等に代表され
る非晶質希土類遷移金属である。この材料は磁気光学効
果が優れており、感度やＣ／Ｎにおいて良好な光磁気デ
ィスクを得ることができる。しかし、非晶質希土類遷移
金属は化学的に不安定でこの材料を用いた光磁気ディス
クは耐候性がよくないとかあるいはコストが高い等の問
題があった。一方、コバルトフェライトに代表される金
属酸化物磁性膜は比較的化学的に安定でありかつ安価で
もあり、前記の非晶質希土類遷移金属の材料の持つ問題
がなく、かつ磁気光学効果も優れておるので光磁気記録
媒体用材料として研究が行われている。

前記金属酸化物磁性膜を作成する方法としては、例えば
、特開昭６０−１２４９０号公報に開示されているよう
に、コバルトフェライト等の金属酸化物をターゲットと
して用いたスパッタ法によるものあるいは特開昭６３−
４７３５９号公報に開示されているように、ＦｅとＣｏ
の合金を主体とするターゲットを用いた酸化性ガス雰囲
気中でのスパッタ法などがある。

このうち前者の方法では基板上に成膜された薄膜の結晶
性が低く充分な磁気特性、光磁気特性が得られないので
、スパッタ中もしくは成膜後例えば特開昭６０−１１５
２０２に開示されているように５００℃以上の高温で加
熱する必要があった。

そのため基板に耐熱性が要求され基板の選択が大きな制
約を受は特にポリカーボネート（以下、ＰＣと略す）、
ポリメチルメタクリレート（以下ＰＭＭＡと略す）等の
樹脂基板を使用するのに大きな障害となっていた。一方
、後者の方法では比較的低温度での成膜が可能であり、
ある程度の磁気特性を得る事ができたが、それでも磁気
ヒステリシス曲線における角型比はせいぜい０．７程度
に過ぎず、光磁気記録媒体の記録層として実用に供する
為には記録層の角型比は少なくとも０．９５以上が必要
とされるので前記特開昭６３−４７３５９号公報で開示
された薄膜では光磁気記録媒体用記録層としては充分に
実用に耐えるものではなかった。

一方、内面磁化膜である窒化鉄の成膜方法として、窒素
のイオンを基板上に照射しながら、斜方薄着法で鉄原子
を蒸発させ、基板上で効率的に反応させて成膜するイオ
ンアシスト蒸着を用いることで、成膜速度の向上と、膜
面内のＭ−Ｈ特性における角型比（ＳＱ、）の向上が見
られることば知られている（特開昭６Ｏ−２８０２８）
が、本発明の対象とするような垂直磁化特性を要求され
る光磁気薄膜での光学特性の改善についての効果は全く
知られていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述したように金属酸化物磁性膜は、コバルトフェライ
ト等の金属酸化物をターゲットにしてスパツクする方法
においてもまた酸化性ガス雰囲気中で金属もしくは合金
をターゲットにしてスパツクする方法においても、従来
の技術では高温での処理を必要とせずにその磁気特性並
びに光磁気特性を付与する方法がなかった。そのため、
金属酸化物磁性膜は、光磁気記録媒体用の記録材料とし
て有望視されながらも実用化が充分になされなかった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するため
になされたものであり、基板の高温加熱処理をしな（で
もカー回転角（θＫ）や垂直磁気異方性等の光磁気特性
の優れた金属酸化物磁性膜を成膜する方法を提供するこ
とを特徴とする特許である。

［問題点を解決するための手段］ かかる本発明の目的は、基板上に記録層として金属酸化
物磁性膜を成膜する光磁気記録媒体の製造方法において
、酸素含存ガスあるいは不活性ガスのイオンを該基板上
に照射しつつ真空蒸着法もしくはスパッタ法により該金
属酸化物磁性膜を該基板上に成膜することを特徴とする
光は気記録媒体の製造方法により達成されることが明ら
かとなった。

本発明においては、前記基板上に前記金属酸化物磁性膜
を成膜する際前記基板上に前記酸素含有ガスあるいは前
記不活性ガスのイオンを前記基板に向けて照射するいわ
ゆるイオンビームアシスト成膜法により金属酸化物磁性
膜の成膜を行うことを特徴としている。

本発明によるとイオンビームアシスト成膜法の条件を最
適化して金属酸化物磁性膜を作製した場合、イオンの有
する運動エネルギーにより成膜時に表面の原子層を励起
することにより、またイオンの存する反応性で金属原子
と酸素原子もしくは酸素イオンとの反応速度定数が実効
的に向上することにより基板表面が１５０℃以下の低温
でも結晶性の良い光磁気特性、特にカー回転角が大きく
、垂直磁気異方性の優れた膜を得ることが可能となるこ
とが分った。

本発明の方法を第１図のイオンビームアシスト法を用い
た蒸着装置に基づいて説明する。

内部に冷却用水を通した基板ホルダー１上に固定された
基板２に向けて蒸発原子流９及びイオン流１０を制御す
るためのシャッター３及び４を間に挟んでイオン銃及び
蒸発源が配置されている。

Ｍ着槽８の内部を１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ以下の真空度
に調整した後、例えば、酸素含有ガスを前記イオンガン
のイオン発生室に入れ、プラズマを発生させる。

一方、電子ビーム銃により前記蒸発源内に置かれた例え
ばＦｅ１−ｘ　　Ｃｏｘを加熱する。しかる後、前記シ
ャッター４を開けて前記基板上に一定の角度で前記イオ
ンガンよりイオンを照射する。

次いで、前記シャッター３を開けて、前記蒸発源より金
属もしくは金属酸化物を前記基板上に蒸着して例えば、
コバルトフェライトの金属酸化物磁性膜を前記基板上に
成膜する。

本発明において、上記のＦｅ１−ｘ　　Ｃｏｘ以外に前
記金属酸化物磁性膜の原料として蒸着法においては蒸着
源に、スパッタ法においてはターゲットに用いる材料と
してはＣｏｘ　Ｆｅ３−、　Ｍｅ、０４（ただしＭｅは
Ｂｔ、　Ｓｌ、　Ｇｅ＋　Ｍｎ、　Ｎｉ＋　Ｔｔ＋　Ｚ
ｎ＋ＡＩ＋　Ｓｎ＋　Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｍｇｔ　Ｒｈ、
　Ｖ、　Ｇａ＋　Ｉｎ、　５ｂ＋　Ｓｃ＋Ｙ、　Ｓｓ、
　ＩＥｕ、　Ｔｂ、　Ｇｄのうち少なくもｓｙａｍ以上
の元素）　Ｒ３−ＪｚＦｅ５−ｙＭｙＯ＋ｚ　　（ただ
しＲは希土類もしくはイツトリウム、ＡはＢｉ＋　Ｓｒ
、　Ｃａ、　Ｂａ＋　ＣｄｌＰｂ、　ＭはＡＩ＋　Ｇａ
、　Ｓｃ＋　Ｉｎ＋　Ｃｒ＋　Ｃｕ＋　Ｚｎ＋　Ｍｇｔ
　ＮｉＳｉ、　Ｇｅのうち少なくも１種類以上の元素）
Ａ’、Ｆｅ３−、Ｃｏ、　Ｍｅ’　ｗ　０４　（ただし
Ａ′はＢａ。

Ｓｒ、　ｐｂ、　Ｃａのうち少なくとも１種類の元素で
あり。

Ｍｅ’　　はＧａ、　ＡＩ、　　Ｉｎｎ　Ｓｃ、　Ｔｉ
＋　Ｚｎ、　Ｓｎ、　Ｃｒ＋　Ｔａ。

Ｓｂ、　Ｂｉ、ν、　Ｙ、　Ｓｌ、、　Ｍｎのうち少な
くとも１種類以上の元素） 〔構成要件の説明〕 本発明で用いるイオンガンはカウフマン型に代表される
高効率のイオンガンが望ましいが必ずしもその限りでは
なく、気体放電を利用するプラズマイオン源として高周
波放電型、マイクロ波放電型、電子衝撃型、ＰＩＧ型、
電子振動型、電子ビーム入射型、デュオプラズマトロン
型、スパッタ型、レーザー照射型が、金属表面と原子間
の相互作用を利用する表面効果イオン源として表面電離
型、熱イオン放出型、強電界印加型、２次イオン放出型
が、塊状原子集団を利用するイオン源として電子衝撃型
、静電界印加型が使用可能である。

また基板としてはＰＣ，ＰＭＭＡ等の耐熱性の低い樹脂
が使えることが本発明の特徴であるが、勿論従来から使
用されている石英ガラス、無アルカリガラス、アルミナ
等の酸化物、アルミニウム、ステンレス等の金属等の耐
熱性の基板も使用できる。

イオン化して基板に照射するガスとしては、酸素以外に
水素、酸化窒素（ＮＯｘ）、アルゴン、ヘリウム、ネオ
ン等の反応性ガス、酸化性ガス、不活性ガスを用いるこ
とが可能である。また２種類以上のガスを混合して使用
することも可能である。またイオン化させない上記のガ
スを、イオン化させたガスと同時に用いた場合でも、本
発明の効果は得られる。照射するイオンの条件としては
加速電圧が５０Ｖ以上１ＫＶ以下、 （望ましくは２００ｖ以下、下限以下ではイオンガンの
動作が不安定、上限以上では逆スパツタでのエツジング
作用で膜形成が進まなくなる。）ビーム電流密度がＩＯ
Ａ／ｒｒｒ以下であることが望ましい。

基板に対する入射角は、通常６０＠以下である。

また必要に応じて熱電子を用いてイオンを中性化した高
エネルギー原子、分子のビームとして照射することも可
能である。供給するガスの量は、反応室の大きさ・排気
速度によっても異なるが、良い膜質を得るためには成膜
中の圧力が５Ｘ１０”４Ｔｏｒｒ以下にする必要がある
。またこのイオンの照射を成Ｗｉ前に行えば、基板表面
の洗浄と改質により膜と基板との密着性を向上させるこ
とができる。

前記酸化物磁性膜の原料となる原子は、電子ビーム加熱
もしくは抵抗加熱により蒸発するか、プラズマやイオン
ビームを用いたスパック法で蒸発し、基板上もしくは基
板近傍で酸素（イオン、励起分子、原子、オゾン）と反
応して、金属酸化物磁性膜を形成する。

以上、蒸着法を主体に本発明の詳細な説明したが、本発
明の方法はスパック法においても行なうことができ、光
磁気特性の優れた金属酸化物磁性膜を得ることができる
。

スパック法としては、高周波マグネトロンスパッタ法、
イオンビームスパック法等を用いることができるが、本
発明においては特にイオンビームスパッタ法が望ましい
。

以下の実施例、比較例により、本発明の新規な特徴を具
体的に説明する。

〔実施例−１〕 第一図に示すイオンアシスト法を用いた蒸着装置により
、コバルトフェライト薄膜を作製した。

蒸発源としては、Ｆｅ＠Ｃｏ０ａのコバルトフェライト
焼結体を用い、電子ビーム加熱法で蒸着を行う、その際
蒸発源の上方に固定した１、２■厚のポリカーボネート
基板に対して、６０＠角度を成す方向から、毎分５Ｍ１
のアルゴンガスをカウフマン型イオンガンでイオン化し
て得られるイオンビームとして基板上に照射しながら、
毎秒約１０人成膜速度で蒸着を行った。イオンの加速電
圧を５０Ｖとし、電流密度を０．１−１０Ａ／イで変化
させた。成膜室の圧力は１　ｘｔｏ−’　Ｔｏｒｒで行
った。また基板ホルダーは水冷して用いた。この方法に
よって製造されたコバルトフェライト薄膜は、−Ｃ式（
Ｆｆ！＋−ｘＣＯ，）ｓ　Ｏｓ□で示される組成であっ
た。また照射するイオンの電流密度に応じて第２図及び
第３図に示すようなカー回転角及び垂直異方性（イオン
アシスト無しの時と有りの時のＳＱ、の比）の変化を示
した。カーヒステリシスの測定は波長８３０ｎｍの半導
体レーザーを用い最大印加磁場は１６ｋｏｅとし、膜厚
は４０００−６０００人とした。カー回転角及び垂直異
方性ともにイオン照射を行うことにより増大しており、
イオン照射の効果が観察された。またイオン電流密度が
１０人／＋Ｔｒ以上では、基板表面温度が上昇するため
、樹脂基板上には均一な膜の形成が困難であった。これ
は、コバルトフェライト′ｆｇＪ膜の結晶化に対して成
膜時の基板加熱もしくは成膜後のアニールと同程度の効
果を、本発明のイオン照射で得られることを示している
。

〔比較例１〕 通常のマグネトロンスパッタ装置を用いて、ＦｅｚＣｏ
Ｏ４のコバルトフェライト焼結体をターゲットにし、ア
ルゴンガスでガラス基板上にコバルトフェライト薄膜を
スパッタ成膜した後、大気中５５０°Ｃで結晶化に十分
な時間アニールして得られた光磁気特性の優れた膜の、
カー回転角及び垂直異方性を第２図、第３図、第５図及
び第６図に示す。カーヒステリシスの測定は実施例１と
同一条件である。

〔実施例２〕 イオン加速電圧を５０−１１００　Ｖとしイオンの電流
密度を２人／ボとした以外は、上記実施例−１と同様な
方法によりコバルトフェライト薄膜を作製した。得られ
た膜のイオン加速電圧と成膜速度の関係を第４図に示す
。その結果、加速電圧１ｋＶ以上ではイオンによるエツ
チング効果が大きく、成膜速度が急激に下がる。その上
、得られた膜の表面は荒れ、そのために反射率が低下す
ると共に、垂直異方性は下がり、光磁気記録媒体として
不十分なものとなる。

〔実施例３〕 蒸発源としては、Ｆｅ、Ｃｏの鉄−コバルト合金を用い
、酸化に必要十分な盪の酸素ガスをイオン化して照射し
た以外は、上記実施例−１と同様な方法によりコバルト
フェライト薄膜を作製した。

照射するイオンの電流密度に応じて第５図及び第６図に
示すようなカー回転角及び垂直異方性の変化を示した。

カーヒステリシスの測定は波長８３０１ｍの半導体レー
ザーを用い最大印加ｍ場は１６ｋｏｅとした。カー回転
角及びＳＱ、　　ともにイオン照射を行うことにより増
大しており、イオン照射の効果が観察された。これは、
コバルトフェライト薄膜の結晶化に対して成膜時の基板
加熱もしくは成膜後のアニールと同程度の効果を、本発
明のイオン照射で得られることを示した。

〔実施例４〕 図１に概略を示すイオンアシスト薄着装置を用いて、Ｂ
ｉ置換イツトリウム−鉄ガーネット（ＢｉＨＹＩＧ）薄
膜を作製した。蒸発源としては、ＢｉｔＹＦｅｓＯ４の
焼結体を用い、電子ビーム加熱法で蒸着を行う、その際
蒸発源の上方に固定したＰＥＴフィルムの基板に対して
、蒸発源と一定の角度を成す方向から、一定流量のアル
ゴンガスをカウフマン型イオン銃でイオン化して得られ
るイオンビームとして基板上に照射しながら、−定の蒸
発速度で蒸着を行った。また照射するイオンの電流密度
に応じて図７．８に示すようなカー回転角及び垂直異方
性の変化を示す。カーヒステリシスの測定は、Ｃｒの反
射膜を設は実施例１と同じ条件で行った。カー回転角及
び垂直異方性ともにイオン照射を行うことにより増大し
ており、イオン照射の効果が観察された。これは、ガー
ネット薄膜の結晶化に対して成膜時の基板加熱もしくは
成膜後のアニールと同程度の効果が、本発明のイオン照
射で得られることが分かった。

〔比較例２］ 通常のマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｂ　ｉｚ　
ＹＦｅｓ　Ｏ＋ｚの焼結体をターゲットにし、アルゴン
ガスでガラス基板上にガーネット薄膜をスパッタ成膜し
た後、大気中６００″Ｃで結晶化に十分な時間アニール
して得られた光磁気特性の優れた膜の、カー回転角及び
垂直異方性を図７．８に示す。カーヒステリシスの測定
は実施例４と同一条件であった。

［本発明の効果〕 以上の通り、本発明のイオンアシスト成膜法により金属
酸化物磁性膜を製造すれば、結晶化温度の低下により特
に基板加熱を行わなくとも、光磁気記録媒体として要求
されるカー回転角と垂直異方性を有する磁性膜を得るこ
とが可能である。またこれによりＰＣ，ＰＭＭＡ等の樹
脂基板を使用することが可能となる。また製造面では、
材料コスト・製造プロセスコストの低減が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で使用したイオンアシスト法を用いた
蒸着装置の一例を示す図。 第２図は、実施例−１及び比較例−１におけるイオン電
流密度とカー回転角の関係を示す図。 カーヒステリシス曲線 第３図は、実施例−１及び比較例−１におけるイオン電
流密度と垂直磁気異方性との関係を示す図。 第４図は、実施例−２におけるイオン電流密度と成膜速
度の関係を示す図。 第５図は、実施例−３及び比較例−１におけるイオン電
流密度とカー回転角の関係を示す図。 第６図は、実施例−３及び比較例−１におけるイオン電
流密度と垂直磁気異方性との関係を示す図。 第７図は、実施例−４及び比較例−２におけるイオン電
流密度とカー回転角の関係を示す図。 第８図は、実施例−４及び比較例−２におけるイオン電
流密度と垂直磁気異方性との関係を示す図。 １一基板ホルダー ２一基板 ３−シャッター ４−シャッター ５−イオンガン ６−蒸発源 ７−電子ビーム銃 ８−蒸着槽 ９−蒸発原子流 １０−イオン流 特許出願人　富士写真フィルム株式会社第 図 イオンカ０記ミ電圧／ｋｖ 第 図 第 図 イオン雪シ丸皇鷹／Ａ、解２ 第 図 第８　図 手続補正書 １゜ ２゜ ３゜

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に記録層として金属酸化物磁性膜を成膜す
   る光磁気記録媒体の製造方法において、酸素含有ガスあ
   るいは不活性ガスのイオンを該基板上に照射しつつ真空
   蒸着法もしくはスパッタ法により該金属酸化物磁性膜を
   該基板上に成膜することを特徴とする光磁気記録媒体の
   製造方法。
2. （２）蒸発源に単体金属酸化物あるいは複合金属酸化物
   を用いかつ酸化性ガスあるいは不活性ガス雰囲気中で単
   元または多元同時蒸着法により前記金属酸化物磁性膜を
   基板上に成膜することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光磁気記録媒体の製造方法。
3. （３）ターゲットに単体金属酸化物あるいは複合金属酸
   化物を用いかつ酸化性ガスあるいは不活性ガス雰囲気中
   でスパッタを行うことにより前記金属酸化物磁性膜を基
   板上に成膜することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光磁気記録媒体の製造方法。
4. （４）前記蒸発源に単体金属あるいは合金を用いかつ酸
   化性ガス雰囲気中で単元または多元同時蒸着法により前
   記金属酸化物磁性膜を基板上に成膜することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録媒体の製造方
   法。
5. （５）前記ターゲットに単体金属あるいは合金を用いか
   つ酸化性ガスあるいは不活性ガス雰囲気中でスパッタを
   行うことにより前記金属酸化物磁性膜を基板上に成膜す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光磁気
   記録媒体の製造方法。
6. （６）前記基板上に照射する前記酸素含有ガスあるいは
   前記不活性ガスのイオンの照射を、加速電圧が１ＫＶ以
   下でありかつイオン電流密度が１０Ａ／ｍ＾２以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第５項記
   載の光磁気記録媒体の製造方法。
7. （７）前記イオンを中性化した後に前記基板上に照射す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の光磁気
   記録媒体の製造方法。
8. （８）前記基板にポリカーボネート、ポリメチルメタク
   リレート等の樹脂を用いかつ前記基板の温度を２００℃
   以下にすることを特徴とする特許請求の範囲第６項及び
   第７項記載の光磁気記録媒体の製造方法。