JP2004326920A - 情報記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＷＤＤ、ＭＡＭＭＯＳ等のメモリ層及びスイッチング層に使用されるＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ膜の垂直磁気異方性を大きくする。
【解決手段】コスパッタリングにより成膜する際にＴｂターゲットとＦｅを主成分とするターゲットを基板公転回転軸に対して、最も離れるように対称な位置に設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に記録膜を形成してなる情報記録媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に記録膜を形成してなる情報記録媒体として、種々の光記録媒体や磁気記録媒体が知られている。光で検出可能な光学的状態の変化に対応させて情報を記録する光記録媒体は高密度化が可能であり、光ディスクや光カードとして実用化されている。光記録媒体上に形成される光学的状態の変化としては、凹凸のピット、反射膜の有無・変形、屈折率変化、磁化反転等がある。このうち、磁化反転は、反射光の偏光状態の変化として検出され、その他の形態では、反射光量の変化として検出される。
【０００３】
また、このような光検出方式の場合、記録や再生時に光を所定の場所に導くためにトラッキングとフォーカスという機構が採用されている。その仕組みを構成する要素として通常媒体上に案内溝呼ばれる溝が形成されている。この溝は通常記録には使われない。しかし、近年高密度化するために特開平６−３４９０７３号公報に開示されているようにこの溝（グルーブと呼ぶ）にも記録をすること（ランド／グルーブ記録方式と呼ぶ）が提案されている。この場合、グルーブの底面はランド表面及び基板表面に対して平行な平面である。溝は情報トラックが形成されている側から見て凹となっている部分をいう。さらに高密度化を図るためにトラックピッチを小さくして狭トラックを図ることが考えられるが、その際隣接するトラックのデータを破壊しないための工夫として特開平９−１６１３２１号公報に開示されているようにランド部と溝部の段差すなわち溝深さを深くすることが提案されている。前述の高密度化は、トラック密度向上に関するものであるが、さらなる高密度化の要望に対して線記録密度の向上が研究されている。これらの要望に答えるものとして、磁気超解像（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ＳｕｐｓｅｒＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を利用した光磁気記録媒体の提案がなされており、実用化されているものとしてＧＩＧＡＭＯが挙げられる。さらなる線記録密度向上が可能な媒体として、ＤＷＤＤやＭＡＭＭＯＳが提案されている。これらの媒体は、光磁気記録媒体であり、材料として希土類−遷移金属非晶質合金が用いられている。
【０００４】
これらの媒体のメモリ層（情報を保存する役割をする磁性層）に用いられる材料として、小さい磁区すなわち小さな記録マークでも安定に記録可能な垂直磁気異方性の大きなＴｂＦｅＣｏが用いられている。この磁性層は一般的にスパッタリングにより形成されている。スパッタ装置では、形成しようとする膜の構成元素からなるターゲットが用意され、そのターゲット上に発生させたプラズマによりターゲットから原子を弾き飛ばして基板に付着させ、膜を形成する。一般的なスパッタ装置では、ターゲットに対向する位置に複数の基板を装着した基板ホルダーを配置し、基板ホルダーを自転あるいは自公転させながらスパッタを行なっている。生産用の場合、スパッタ装置の小型化、低コスト化の観点から枚葉式スパッタ装置が生産に用いられている。市販されている装置として、ユナクシス社のスプリンターやアルバック社のＳＭＯがある。これらの装置で前記メモリ層を形成する場合は、ターゲットとして合金ターゲットが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前述のＤＷＤＤのように小さなマークを記録する媒体に枚葉式スパッタ装置で合金ターゲットにより形成された各層を採用した媒体を作成し、評価を行った。例として本発明者提案の図５に示すような特開平６−２９０４９６号公報に開示されている光磁気記録媒体（ＤＷＤＤ媒体）を作成した。その際、第１磁性層（移動層と呼ぶ）としてＧｄＦｅＣｏ膜を、第２磁性層（スイッチング層と呼ぶ）としてＴｂＦｅ膜を、第３磁性層（メモリ層と呼ぶ）としてＴｂＦｅＣｏ膜をそれぞれ３０ｎｍ、１０ｎｍ、８０ｎｍ形成した。成膜後、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５の光ヘッドを有する装置で膜面側からランド部にトラッキングを掛けながら、レーザー光を照射してランド部の磁気特性を消失する処理（アニール処理という）を行った。そして、この上に耐摺動性に優れた磁界変調用紫外線硬化樹脂を設けた。この媒体を波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６５の光ヘッドを有する光ディスク評価装置で記録再生特性を評価した。線速２．４ｍ／ｓ、記録マーク長０．１５μのトーン信号を磁界変調記録方式で記録し、再生してジッター値を測定した。ジッター値は、５ｎｓで実用には問題があるレベルで、しかも、再生劣化という最適再生パワーで同じトラックを照射している内にジッターが悪くなるという問題があった。これはメモリ層の不安定性に起因するものである。これに対して、近年特開平１１−２０００４２号公報に開示されているようにメモリ層の安定性を高めるため希土類主体の層と遷移金属主体の層とが交互に積層された膜（マルチレイヤー層）が提案されている。そこで、本発明者は、スパッタ装置の低コスト化及び省設置スペース化のため、該マルチレイヤー層形成を前述の枚葉式スパッタ装置への適用を検討してきた。装置コスト及び設置スペースの観点から装置の多チャンバー化を抑制するため及び組成の選択自由度を持たせるため、及び組成の制御性を確保するため、Ｔｂ系の材料を成膜するスパッタ室Ｐ３（図３）にはＴｂターゲット、Ｆｅターゲット、Ｃｏターゲット及び添加元素たとえばＣｒで構成されるターゲットの４個のターゲットを配置して成膜検討を行なった。マルチレイヤー形成可能な基板ホルダーとして，自公転可能なホルダーを用いた。ターゲットは膜厚分布がよい配置となっており、基板公転回転中心に対してターゲット中心は偏心しており等角度で同心円上に配置されている。本発明者は、上記成膜装置を用いて、前述の本発明者提案の図５に示すような特開平６−２９０４９６号公報に開示されている光磁気記録媒体（ＤＷＤＤ媒体）の作成及びプロセス検討を試みた。図２に示すように当初Ｔｂターゲットに隣接してＦｅターゲットを配置して、前述のＤＷＤＤ膜を形成し、光磁気記録媒体を作成し特性を評価していた。本発明者提案の特開平６−２９０４９６号公報に開示されているように第１磁性層を別のチャンバーＰ２で形成し，第２磁性層及び第３磁性層を前述のＰ３で形成していた。下地層及び上地層は，窒化シリコンを形成するスパッタ室Ｐ１で形成した。その際、第１磁性層（移動層と呼ぶ）としてＧｄＦｅＣｏ膜を、第２磁性層（スイッチング層と呼ぶ）としてＴｂＦｅ膜を、第３磁性層（メモリ層と呼ぶ）としてＴｂＦｅＣｏ膜をそれぞれ３０ｎｍ、１０ｎｍ、８０ｎｍ形成した。成膜後、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５の光ヘッドを有する装置で膜面側からランド部にトラッキングを掛けながら、レーザー光を照射してランド部の磁気特性を消失する処理（アニール処理という）を行った。そして、この上に耐摺動性に優れた磁界変調用紫外線硬化樹脂を設けた。このようなスパッタ装置及びプロセスで作成したＤＷＤＤ媒体を、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６５の光ヘッドを有する光ディスク評価装置で記録再生特性を評価した。線速２．４ｍ／ｓ、記録マーク長０．１５μのトーン信号を磁界変調記録方式で記録し、再生してジッター値を測定した。しかし、ジッター値は、４．６ｎｓと実用レベルには十分ではない特性であった。実用レベルとしては、一般的に４．０ｎｓ以下が要求される。本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コスパッタリングにより基板上に小さな記録マークが記録再生可能な多層膜を有する情報記録媒体を形成する成膜方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、情報記録媒体の情報トラックの両側に、該情報トラック面に対して非平行な面を有する傾斜部が設けられた基板上に、少なくとも１層の記録層を含む複数の層を有する希土類−遷移金属を使用した情報記録媒体の製造方法において、該記録層の少なくとも一つ以上の記録層が、希土類ターゲット中心軸と鉄のターゲット中心軸が基板公転回転中心軸に対して最も離れた対称な位置に配置された成膜装置により形成されたことを特徴とする情報記録媒体の製造方法により達成される。
【０００７】
（作用）
上述の本発明によれば、スイッチング層あるいはメモリ層に用いられているＴｂＦｅ膜あるいはＴｂＦｅＣｏ膜を異方性が大きな膜にでき、小さなマークを安定に記録し、再生できる光磁気記録媒体が作成できる。前述の図２において説明したように従来のターゲット配置によるＴｂＦｅ膜あるいはＴｂＦｅＣｏ膜は異方性が小さく、小さなマークの記録再生が安定しない光磁気記録媒体となってしまう。これは以下の理由によるものと考えられる。
【０００８】
基板がターゲットの配置されている円周上より内側にあるため、Ｔｂターゲット及びＦｅターゲットを用いたコスパッタリングを行って、基板を自転及び自公転させても、Ｔｂの原子が基板上に付着した直後あるいは付着している状態でＦｅの原子が基板上に付着する状態で、ＴｂＦｅ膜あるいはＴｂＦｅＣｏ膜が形成される。基板が回転し、位置がずれてもこのような状態の繰り返しとなる。そのため、Ｔｂ及びＦｅ原子が常に混ざり合っている状態で成膜され、Ｔｂ主体の層とＦｅ主体の層が交互に積層されたマルチレイヤーにならないため、保磁力が小さくなりその結果としてＭｓＨｃ積が小さくなり、小さなマークの安定性が悪くなる。ＤＷＤＤ媒体の場合、スイッチング層として採用しているＴｂＦｅ膜には、大きな磁壁エネルギーが要求される。これは、以下の理由による。メモリ層から転写された磁壁が、移動層に転写されてレーザー光が照射されることによる昇温で生じた温度勾配により発生した磁壁が移動する駆動力が大きく、メモリ層からの磁区を移動層（第１磁性層）に転写する際にスイッチング層の磁壁エネルギーが小さいと温度上昇に伴う移動層の磁壁移動が早く始まり、磁壁抗磁力の膜面内ムラや磁壁駆動力のムラの影響を受けやすく、ジッターの値が悪く即ち再生時の信号振幅の立ち上がり位置の揺らぎが大きくなる。図１に示すような本発明のＴｂとＦｅのターゲット配置の場合、従来と異なりＴｂの原子が基板上に付着した直後あるいは付着している状態でＦｅの原子が基板上に付着する割合は少なくなった状態で、ＴｂＦｅ膜あるいはＴｂＦｅＣｏ膜が形成される。この効果によりマルチレイヤーに近い状態でＴｂが多い層とＦｅが多い層との交互積層膜が形成されるため、異方性が大きくなるものと考えられる。図４に一般的に言われている垂直磁気異方性の大きさを表すＭｓ＊Ｈｃ積の温度依存性を示す。横軸は、絶対温度におけるキュリー温度で規格化した値である。これらの膜は、自転成膜により作成したものである。図４からわかるように本発明のターゲット配置により形成されたＴｂＦｅ膜のＭｓ＊Ｈｃ積の方が傾きが大きい。このことはＭｓ＊Ｈｃ積が従来より大きくなっていることを示している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態を実施例により図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明のターゲット配置を示す模式図である。本図はターゲット個数が４個の場合であるが、３個の場合でも、ＴｂターゲットとＦｅターゲットが最も離れた対称な位置に配置すればよい。さらに２個の場合でも同様にすればよい。ターゲットを取り付ける公知のマグネトロンカソードの代わりに、材料を蒸発させることが可能な蒸発源を用いてもよい。必要に応じてＦｅターゲットに予め添加元素やＣｏを添加したターゲットを用いてもよい。
【００１１】
図５は、本発明の光記録媒体の一例を示す模式断面図である。基板の上に第１保護層、第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層、第２保護層がこの順に積層されている。基板としては、樹脂、ガラス、または、金属板を用いることができる。樹脂としては、機械特性、転写性等の光ディスク基板の特性を満たす熱可塑性樹脂であれば、特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン等が使用可能である。金属板の場合は，光硬化型樹脂を用いて溝を形成しても良い。溝幅や溝深さは再生時や記録時に使用するレーザービームの波長、情報記録媒体の記憶容量、クロスイレース／クロスライトのパワーマージン、クロストークのマージン、基板の製造マージン等を考慮して決められる。
【００１２】
第１保護層は、ＳｉＮのような公知の材料が用いられ公知のように基板からの水分や酸素等の不純物ガスによる磁性層の劣化防止と磁気光学効果のエンハンス効果のために設けられる。第２保護層は、公知のように紫外線硬化樹脂等からの不純物等による磁性層劣化防止のために設けられる。第２保護層の上に、公知の紫外線硬化樹脂を設ける。この樹脂の上に潤滑性の高い材料を設けてもよい。
【００１３】
情報記録媒体の磁性層を構成する材料としては、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ等希土類−遷移金属に代表される光磁気材料等公知の材料が使える。耐食性及び磁気異方性及びキュリー温度を制御するため、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ等の添加元素を加えてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜実施例１＞
本発明の製造方法を特開平６−２９０４９６号公報に提案されている記録媒体に適用した例について説明する。この場合、記録膜として少なくとも、第１、第２、第３、第４の磁性層が順次積層されている磁性多層膜を用いる。第１及び第２の磁性層は、周囲温度近傍の温度において、第４の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さい磁性膜からなり、第３の磁性層は、第１、第２及び第４の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性膜からなり、第４の磁性層は垂直磁化膜からなっている。第２の磁性層のキュリー温度は，第１の磁性層よりも低く、第３の磁性層よりも高い。
【００１５】
グルーブのピッチを０．５５μｍ、段差（深さ）を０．０６μｍとし、グルーブ部の底面部に０．３５μｍ幅の基板表面に平行な平面を有するフラット部を設けたプラスチック基板を用いた。図３に示される枚葉式スパッタ装置の自公転ホルダーに装着した。各スパッタ装置内を到達真空度：２．０×１０^−５Ｐａ以下に真空排気した後、Ｐ１室にＡｒガス及びＮ２ガスを導入し、ＳｉＮ膜を基板を自公転させながら、３５ｎｍ成膜した。引き続き真空を破らないで他のチャンバー（Ｐ２室）に移動し、第１の磁性層及び第２磁性層の構成元素からなる合金ターゲットを用いて磁性膜を成膜した。第１の磁性層としてＧｄＦｅＣｏ層を１８ｎｍ、第２の磁性層としてＧｄＦｅＣｒ層を１８ｎｍであった。次にＰ３室に移動し、第３の磁性層としてＴｂＦｅ層を１０ｎｍ形成した。形成する際に図１に示すようにＴｂターゲット中心軸とＦｅターゲット中心軸が基板回転中心軸に対して、対称な位置にある状態でスパッタリングを行なった。第４の磁性層としてＴｂＦｅＣｏ層を第３の磁性層を形成したスパッタ室と同じチャンバーで行ない８０ｎｍ成膜した。その際，Ｃｏターゲットは、前記ＴｂターゲットとＦｅターゲットとの間にあり、基板回転中心軸からの距離は、３個のターゲットとも同じであった。各磁性層の組成は、ＣｏおよびＣｒの量を調整し、キュリー温度は、第１の磁性層が２９０℃補償温度２８０℃、第２の磁性層が２００℃補償温度は室温以下、第３の磁性層が１５５℃補償温度はキュリー温度以上、第４の磁性層が３２０℃補償温度は１００℃程度となるように設定した。最後に、上地層として前述と同様にＳｉＮ層を４５ｎｍ成膜した。
【００１６】
＜比較例１＞
実施例１において、第３及び第４の磁性層を形成する際に、Ｆｅターゲットの位置にＣｏターゲットを取り付け、Ｃｏターゲットの位置にＦｅターゲットを取り付けた以外は、実施例１と同様のサンプルを作製した。すなわち図２に示すようにＴｂターゲットとＦｅターゲットが隣接する配置となっている。
【００１７】
これらのディスクを波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５の光学ヘッドをもつ評価機で膜面側からレーザー光をランド部にトラッキングを掛けながら照射してランド部をアニール処理した。アニール条件は、線速４．５ｍ／ｓ、アニールパワーを４．６ｍｗ〜６．２ｍｗまで、０．１ｍｗ刻みで行い、各アニールパワーにつき２０トラックずつ行なった。この後、これらのディスクを膜面上にＵＶ硬化樹脂保護コートを形成した。
【００１８】
このようにして作製した各サンプルをレーザー波長６５０ｎｍ、対物レンズＮＡ０．６５の光学ヘッドを持つドライブ装置にセットし、線速２．４ｍ／ｓの一定速度で回転させ、半径１９ｍｍの位置で記録特性の測定を行った。摺動型磁気ヘッドにより磁界を８ＭＨｚで変調しながら、グルーブ上に記録用にＤＣレーザーを照射して、マーク長０．１５μｍの繰り返しパターンを磁界変調記録した。この信号を再生パワー２．５ｍＷで再生し、Ｃ／Ｎの記録パワー依存性を各サンプルについて比較した。この際、ランド部の最適なアニールパワーは、各アニールパワーのトラックにそれぞれ記録・再生し、最もジッター値がよいアニールパワーのトラックを選択し、比較した。結果は、ジッターの値として実施例１の媒体は、４．０ｎｓ、比較例１の媒体は、４．６ｎｓであった。
【００１９】
＜実施例２＞
実施例１において、第３の磁性層及び第４の磁性層を形成するスパッタ室のターゲットがＴｂ、Ｆｅ、Ｃｏの３個で、図６に示すようにＴｂターゲットとＦｅターゲットが対称な位置にあり、ＣｏターゲットはＴｂターゲットとＦｅターゲットの間に設けられているスパッタ室で第３及び第４の磁性層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の媒体を形成した。
【００２０】
＜比較例２＞
実施例２において、図７に示すようにＴｂ、Ｆｅ、Ｃｏのターゲットが等配の位置に設けられたスパッタ室を用いて、第３及び第４の磁性層を形成した以外は、実施例２と同様にして、比較例２の媒体を形成した。
【００２１】
これらのディスクを実施例１と同様に膜面からアニールし、ディスク特性を評価した。結果は、ジッターの値として実施例２の媒体は、４．０ｎｓ、比較例２の媒体は、４．３ｎｓであった。
【００２２】
＜実施例３＞
実施例１において、図８に示すようにＴｂとＦｅＣｏターゲットの２個のターゲットが対称な位置に設けられたスパッタ室を用いて第４の磁性層を形成、ＦｅＣｏの代わりにＦｅターゲットを取り付けた図８と同様なターゲット配置を示すスパッタ室を用いて第３の磁性層ＴｂＦｅを形成した以外は、実施例１と同様にして実施例３の媒体を作成した。
【００２３】
＜比較例３＞
実施例３において、図８とは異なりＴｂとＦｅＣｏターゲットが対称でない位置に設けられたスパッタ室を用いて第４の磁性層を、ＦｅＣｏの代わりにＦｅターゲットを取り付けたスパッタ室を用いて第３の磁性層を形成した以外は、実施例３と同様にして比較例３の媒体を作成した。
【００２４】
これらのディスクを実施例１と同様に膜面からアニールし、ディスク特性を評価した。
【００２５】
結果は、ジッターの値として実施例３の媒体は、４．０ｎｓ、比較例３の媒体は、４．３ｎｓであった。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の第１の効果は、この結果として、高密度化可能となり、また、媒体ならびに記録装置を低コスト化することができる。
【００２７】
本発明の第２の効果は、特開平６−２９０４９６号公報に開示されている光磁気記録媒体と組み合わせた場合において、コストアップすることなく、超高密度再生特性を向上させることである。
【００２８】
本発明の第３の効果は微小磁区の保存性を向上させ、超高密度記録が可能な媒体を提供することできることである。
【００２９】
本発明は例示した媒体に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるターゲット配置図。
【図２】比較例１におけるターゲット配置図。
【図３】本発明において使用した枚葉式成膜機を示す模式図。
【図４】本発明において製造されたＴｂＦｅ膜のＭｓ＊Ｈｃ積の温度依存性を示す図。
【図５】本発明において製造される光磁気記録媒体の膜構成を示す模式図。
【図６】本発明の実施例２におけるターゲット配置図。
【図７】比較例２におけるターゲット配置図。
【図８】本発明の実施例３におけるターゲット配置図。

Claims (1)

1. 情報記録媒体の情報トラックの両側に、該情報トラック面に対して非平行な面を有する傾斜部が設けられた基板上に、少なくとも１層の記録層を含む複数の層を有する希土類−遷移金属を使用した情報記録媒体の製造方法において、該記録層の少なくとも一つ以上の記録層が、希土類ターゲット中心軸と鉄を主とするターゲット中心軸が基板公転回転中心軸に対して最も離れた対称な位置に配置された成膜装置により形成されたことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。

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