JPH05504993A - 磁気光学記録用多層体をスパッターする方法 - 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】 発明の名称 磁気光学記録用多層体をスパッターする方法。

産業上の利用分野 本発明は、スパッターされた白金／コバルト多層薄膜を製造する改良された方法 と、この方法によって製造された薄膜に関する。

従来の技術 垂直磁気異方性を有する薄膜は、高密度磁気記録と高密度磁気光学記録に使用可 能な材料の有力なものである。そうした薄膜の製造に使用可能な材料の例は、米 国特許第４．５８７．１７６号（Ｐ、　Ｆ、　Ｃａｒｃｉａ）に開示されるよう な、酸化物であるガーネット及びフェライト、アモルファス希土類遷移金属合金 、ＣｏＣｒのような金属合金、及ｒＪＰｔ／ＣＯ及びＰｄ／Ｃｏの金属多層体を 含む。

磁気光学記録用として有効であるためには、その材料は垂直磁気異方性のほかに 別の諸特性を持たなければならない。こうした要件には、角形ヒステリシスルー プ、十分なカー（Ｋｅｒｒ）効果、大きな室温保磁力Ｈ１及び使用可能なレーザ ー出力と磁界強さに適合したスイッチイング特性が含まれる。これら必要な特性 の全ては、最近の刊行物に記述されているように、蒸着Ｐｔ／Ｃｏ及びＰｄ／Ｃ 。

多層体によって示されている（例えば、Ｗ、　Ｂ、　Ｚｅｐｅｒ他、　Ｊ、Ａｐ ｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　６５゜４９７１　（１９８９）と、Ｆ、　Ｊ、　Ａ、　Ｍ 、　Ｇｒｅｉｄａｎｕｓ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　５４．２４ ８１　（P９８９） を参照されたい）６ Ｐｔ／Ｃｏ多層体は、より高いカー効果を示すが故に、磁気光学記録に関しては Ｐｄ／Ｃｏ多層体よりも好ましい。スパッタリングは、他の方法よりも単純であ り且つそれによって得られる結果の再現性がより高いが故に、こうした多層薄膜 を調製するための好ましい製造方法である。しかし、スパッターされたＰｔ／Ｃ 。

多層体の保磁力は、磁気光学記録のためには小さすぎる。例えば、０ｃｈｉａｉ 他。

Ｊａｐ、　Ｊ、Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　２８．　Ｌ６５９　（１９８９）と、 ０ｃｈｉａｉ他、　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｔ’戟B Ｍａｇ、　Ｃｏｎｆ、　−１９８９，ＩＦａｓｈ、、　Ｄ、　Ｃ，は、スパッタ ーガスとしてアルゴンを使用して調製したスパッターされたＰｔ／Ｃｏ多層体で は、そのＨが１００〜３５００ｅ（８〜２８　ｋＡ／ａ＋）に過ぎないことを報 告している。これらＨの値は、書込み一磁界として使用される一般的に約４０　 ｋＡ／ｍであるＨ　の値より小さいか、又は、それと同程度の大きさである。そ の結果として、新たな情報を書き込む際に、書込み一磁界が、既知のＰｔ／Ｃｏ 多層体中の直前に書き込まれた情報を変化させる可能性がある。

これとは対照的に、蒸着Ｐｔ／Ｃｏ多層体は、約１００００ｅ（８０ｋＡ／＋ｓ ）のＨを有し、に のＨ値は、直前に書き込まれた情報を書込み処理中において保存するのに十分な 大きさである。

Ｙ、　０ｃｈｉａｉ他によるＥＰ　０３０４８７３は、Ｈを増大させるために下 引き層の使用を含む、スパッタされたＰｔ／Ｃｏ多層体の研究を開示する。しか し、この場合には、一般的には僅かなＨの改善しか得られず、７０００ｅ（５６ ｋＡ／ｓ）という卓越した最上の結果を得るには、厚さ１０００人（１００ｎｍ ）のｐｔ下層を必要とする。そのようなｐｔ下層が、基板側からの情報の読取り と書込みを不可能にし、その厚いｐｔ層の大きな熱容量と熱拡散率が、現行の固 体レーザーを用いて得られる限定された出力による書込みを不可能にしそうであ るが故に、そのような厚いＰｔ下層の必要性は多くの磁気光学記録応用物にとっ て非実用的である。

一般に、スパッターされたＰｔ／Ｃｏ多層体と、スパッターされた金属多層体に 関する全ての参照文献は、スパッターガスとしてアルゴンの使用を開示してい本 発明の目的は、高い保磁力を有し且つ磁気光学記録に適したＰｔ／Ｃｏ多層体を 直接的にスパッターする方法を提供することである。

発明の要約 本発明は、白金とコバルトの交互層から成る白金／コノくルト（Ｐｔ／Ｃｏ）多 層薄膜を製造する改良されたスパッタリング法であって、この改良は、スノク・ ツタ−ガスとしてクリプトン、キセノン又はそれらの混合物を使用することから 成る。

約２〜約１２　ｍＴｏｒｒ　（約０．２７〜約１．６Ｐａ）のスパッタリングガ ス圧力が好ましい。

この方法は、そのコバルト層の全てが実質的に同一の厚さｄｃｏを有し、且つ、 その白金層の全てが実質的に同一の厚さｄ　を有し、更に、ｄｃｏが約１２人（ １゜Ｐｔ ２ｎｍ）未満であり、ｄ、ｔが約２４人（２，４ｎｍ）未満であり、且つ、その 多層薄膜の総厚さが約７５０人（７５ｎｍ）　未満である、高い磁気保磁力を有 し且つ磁気光学記録に適したＰｔ／Ｃｏ多層薄膜の製造に特に有効である。

本発明は、この方法で作られるＰｔ／Ｃｏ多層薄膜をも提供する。そのコノくル ト層の全てが実質的に同一の厚さｄ　を有し、且つ、その白金層の全てが実質的 Ｏ に同一の厚さｄＰｔを有し、更に、ｄＣｏが約１２人（１，２ｎｍ）未満であり 、ｄＰｔが約２４人（２，４ｒ＋ｍ）未満であり、且つ、その多層薄膜の総厚さ が約７５０人（７５ｎｍ）未満であるＰｔ／Ｃｏ多層薄膜が好ましい。ｄｏｏが 約２〜約５人（約０．２〜約０．５ｎｍ）であり、且つｄＰｔ／ｄｃｏが約１〜 約５である多層薄膜が、特に好ましい。

本発明の多層薄膜は、アルゴン中でスパッターされる同一のｄｃｏとｄＰｔ及び 層数を有する多層薄膜よりも、遥に大きな磁気保磁力を有する。その結果として 、本発明の多層薄膜は、アルゴン中でスパッターされる多層薄膜とは対照的に、 磁気光学記録に有効である。

発明の詳細な説明 本発明は、スパッターガスとしてクリプトン、キセノン又はそれらの混合物を使 用して白金／コバルト（Ｐｔ／Ｃｏ）多層薄膜を作るための、改良されたスパッ タリング法を提供する。この薄膜は、白金とコバルトの層を交互にスパッターす ることによって生成される。その多層薄膜中のコバルト層の全てが実質的に同一 の厚さｄｃｏを有し、且つ、その白金層の全てが実質的に同一の厚さｄＰｔを有 することが好ましい。ｄｃｏが約１２人（１，２正）未満であり、ｄＰｔが約２ ４人（２゜４止）未満であり、且つ、その多層薄膜の総厚さが約７５０人（７５ ｒｕ＋＋）未満であることが好ましい。更に、ｄＣｏが約２〜約５人（約０．２ 〜約０．５ｎｍ）であり、且つ、ｄＰｔ／ｄＣｏが約１〜約５であることが最も 好ましい。ここで規定された好ましい範囲は、磁気光学記録に最も適した特性を 有する構造に一致する。

この多層薄膜は、例えばガラス、研磨シリコン、研磨サファイア（Ａ１２０３） 、紙、アルミニウム、又は、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ（ エチレンテレフタラート）等のようなポリマー材料の様々な基板の上に、Ｐｔ、 ！：Ｃ。

の交互層として沈着され得る。

ＤＣ又はＲＦマグネトロンによるスパッタリングが使用可能である。典型的には 、基板を、回転テーブル上に置き、ｐｔスパッタリング流れとＣｏスパッタリン グ流れに対して交互に繰り返して露出する。ＰｔとＣｏの沈着中子め選択された 一定時間そのテーブルが停止することが出来るように、そのテーブルの動きをプ ログラムし得る。こうすることによって、ｐｔとＣｏの相対厚さを調節すること か可能である。ＰｔターゲットとＣｏターゲットのスパッターされる流れが重な り合う可能性を排除するために、そのＰｔターゲットとＣｏターゲットを物理的 に分離することが好ましい。

スパッターガスは、クリプトン、キセノン、又はそれらの混合物である。約２〜 約１２ｍ丁ｏｒｒ　（約０．２７〜約１．６Ｐａ）のスパッタリングガス圧力が 好ましい。

本発明の方法は、アルゴンをスパッターガスとして使用した場合に得られるＰｔ ／Ｃｏ界面よりもはっきりと、又はより明瞭に画定されたＰｔ／Ｃｏ界面を結果 的に生ずると考えられる。これらのはっきりした界面は、結果的に、垂直磁気異 方性（幻に対する大きな界面寄与（例えば、Ｐ、　Ｆ、　Ｃａｒｃｉａ他、　Ａ ｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ。

４７、１４８　（１９８９））と考えられ、そしてその結果、その磁気保磁力（ Ｈ＝２に／Ｍ）も大きい。一般的には、この技術のスパッタリング薄膜のより低 いＨの原因は、蒸着薄膜の場合に比べて、その界面がより不明確であること又は 、化学的に混合された界面によるものであると考えられている。一般的にスパッ タリングは蒸着よりも高エネルギーの粒子を含んでいる。最も高いエネルギーの 、且つ、それ故多層体界面に対する最も潜在的破裂粒子は、より買置の大きいＰ ｔターゲットから跳ね返り、且つ成長中の薄膜に衝撃を与えるスパッターガスイ オン（例えばＡｒ”　）である。これらのスパッターガスイオンは、はぼ直ちに 中性化されるが故に、一般的に「エネルギー中性粒子」と呼ばれる。これらの流 束とエネルギーの両方は、ターゲット原子とスパッターガス原子の質量差に比例 している。即ち、最も可能性が高いスパッターガス原子の跳ね返りエネルギーは 、次式で近似的に与えられる。

前式中でＥｏはガスイオンの初期エネルギーであり、町はターゲットの原子質量 であり、輩　はスパッタリングガスの原子質量である。スパッタリングに使用可 能な幾つかの非反応性ガスは、各々に質量２０．４０．８３．１３１のＮｅ、　 Ａｒ５Ｋｒ。

Ｘｅを含む。ｐｔの質量が１９５であるので、スパッターガスの選択によって、 衝撃ガス原子のエネルギーと流束の両方を調節することが可能である。

実施例 全ての薄膜を、各々に直径６．５”（１６，５ｃ■）のＣｏターゲッとｐｔツタ −ットからの、ＤＣマグネトロンスパッタリングによって調製した。各々のター ゲットに対するスパッタリング電力は４０Ｗたった。回転テーブル上に基板を！ き、各々の金属で交互に被覆した。ターゲットと基板の間の距離は約３”（７， ６ａｍ）だった。

ガラス基板を用いて得られた結果と、研磨シリコン基板を用いて得られた結果と の間には、大きな差異はなかった。ここに記載される実施例と実験例に関しては 、ガラス基板を使用した。コンピュータによって基板の動きを制御することによ って、沈着中に回転テーブルが各ターゲットの下で一定時間に亙って静止状態を 維持するように、回転テーブルをプログラムした。１秒間のＣｏターゲット下の 滞留時間ｔｃｏは、結果的に約３〜４人（０，３〜０．４ｎｍ）のＣｏ厚さを生 じせしめる。３〜６秒間のｐｔツタ−ゲット下滞留時間ｔＰｔは、結果的に約１ ０〜２０人（１，０〜２．０ｒｕｓ）のｐｔ厚さを生じせしめる。沈着を行う前 には、スパッタリングガス導入前、約２　ｘｌＯＴｏｒｒ　（２，７ｘｌＯ−５ Ｐａ）のバックグラウンド圧に、真空チャンバをポンプで排気した。

１対の隣接するｐｔ層とＣｏ層を「二重層」と称する。もちろん、ｐｔ層の数と Ｃ。

層の数は、各々に二重層の数Ｎに等しい。

以下で開示される多層薄膜は全て、その薄膜平面に垂直な磁化容易軸と、ｌに等 しい磁気角形比を有し、即ち、ゼロ印加磁場におけるその残留磁化が飽和値に等 しい。

叉施皿上二土 １０個のＰｔ／Ｃｏ二重層を各々が有する４個の試料を、クリプトンをスパッタ ーガスとして使用し、各々のスパッターガス圧力を５．７．８．１０　ｒａＴｏ ｒｒとしてスパッターした。Ｃｏターゲット下の滞留時間ｔｃｏは１秒であり、 ｐｔツタ−ゲット下滞留時間ｔ１．は３秒であった。それらの試料の実際厚さｄ ｌ、とｄｃｏを表１に示す。得られたＨ　は、スパッターガス圧力の増大に伴っ て増大し、これも表１に示す。得られたＨ　は全て６０００ｅ　（４８ｋＡ／ｍ ）を超えている。これらの４個の薄膜の極性カー回転角θは、約０．２５〜約０ ．３０度の範囲であった。これらの薄膜は磁気光学記録用に有効であろう。

災施皿旦二旦 ５．１０．１５．２０個のＰｔ／Ｃｏ二重層を含有する４個の試料各々を、クリ プトンをスパッターガスとして使用し、そのスパッターガス圧力を７　ｍＴｏｒ ｒとしてスパッターした。Ｃｏターゲット下の滞留時間ｔｃｏは１秒であり、Ｐ ｔターゲット下の滞留時間ｔ　は４秒であった。実際厚さｄＰｔとｄ。０を表１ に示す。得られたｐｔ Ｈは、その二重層の数Ｎが１０以上である場合には、このＮとは無関係であり、 に れも表１に示す。得られたＨ　は全て５７００ｅ　（４６ｋＡ／ｍ）を超えてお り、これらの薄膜は磁気光学記録用に有効であろう。

大施何旦 ２５個のＰｔ／Ｃｏ二重層を含有する試料を、キセノンをスパッターガスとして 使用し、そのスパッターガス圧力を１０　ＩＩＴｏｒｒとしてスッパターした。

Ｃｏターゲット下の滞留時間ｔ　は１秒であり、ｐｔツタ−ゲット下滞留時間ｔ 、ｔは４秒たつＯ た。実際厚さｄＰｔとｄｃｏが表１に示す。得られたＨｃは１４９５０ｅ　（１ ２０ｋＡ／ｍ）であり、この薄膜は磁気光学記録用に有効であろう。

大施週刊 ４０個のＰｔ／Ｃｏ二重層を有する試料を、キセノンをスパッターガスとして使 用し、そのスパッターガス圧力を５　ｍＴｏｒｒとしてスッパターした。Ｃｏタ ーゲット下の滞留時間ｔｃｏを１秒であり、Ｐｔターゲット下の滞留時間ｔＰｔ は３秒だった。

実際厚さｄＰｔとｄ。０を表１に示す。得られたＨ８は７８５０ｅ　（６２ｋＡ ／ｍ）であり、この薄膜は磁気光学記録用に有効であろう。

止校叉鉄皿へ二旦 １０個のＰｔ／Ｃｏ二重層を各々有する２個の試料を、アルゴンをスパッターガ スとして使用し、そのスパッターガス圧力を各々５　ｍＴｏｒｒと１０　ｔａＴ ｏｒｒとしてスバッーした。Ｃｏターゲット下の滞留時間ｔ。０は１秒であり、 ｐｔツタ−ゲット下滞留時間ｔＰｔは３秒だった。実際厚さｄｌ、とｄ。０を表 １に示す。得られたＨ８をも表１に示す。これら薄膜は磁気光学記録用には有効 ではないだろう。

犬施皿■ 光重合性アクリレート系ラッカーによって形成され且つその層の上に約８０ｎｍ のＡｆＮ層が沈着させられている予め溝切りされた層で被覆された、直径５．２ ５”（１３，３ｃｍ）のガラスディスクに関して、Ｐｔ／Ｃｏ多層ディスクの熱 磁気記録特性を測定した。そのＡｌ１Ｎ層上に直接的に沈着したＰｔ／Ｃｏ多層 記録要素は、ｄｌ、＝１１．０人（１，１ｎｍ）且つｄｃｏ＝３．５人（０，３ ５Ｍ）の１０個の二重層から構成された。

その溝は、レーザー光のためのガイドトラックを与え、その人ｆＮ誘電層が、総 体的な磁気−光学性能示数Ｒθ２　（Ｒが反射率であり且っθがカー回転角であ る）を増大させる。そのＰｔ／Ｃｏ多層体は、７　ｍＴｏｒｒ　（０，９３Ｐａ ）の圧力でクリプトンガスによってＰｔ層とＣｏ層を交互にスパッターすること によって形成された。

その磁気保磁力は約８０００ｅ　（６４ｋＡ／−だった。

ディスク回転速度５　＋ａ／ｓ、帯域幅３０　ＫＨｚ　、周波数１１１Ｈｚ、レ ーザーパルス幅４００　ｎｓ　、書込み出力４．７ｍＷ、書込みフィールド３０ ００ｅ　（２３ｋＡ／ｍ）　、読取り出力１．２＋ａＷによる幾つかの熱磁気実 験において、磁区はこの記録要素に、　書き込まれ且つ記憶させられた。磁区の 書込みと読取りは、約８２０　ｎｒｎの波長を有するへ１ＧａＡｓレーザーから の基板入射、放射で行なわれた。そのＳＮ比は１０．４ｄであり、その書込みノ イズは非常に僅かだった。

国際調査報告　。Ｍ／ｌｌｅ。、、７．、ｔ７ゎ。

国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．白金とコバルトの交互層から成る白金／コバルト多層薄膜を製造する方法に おいて、スバッターガスとしてクリプトン、キセノン又はそれらの混合物を使用 することを特徴とする改良されたスパツタリング方法。
2. ２．前記スバッターガスがクリプトンである請求項１に記載の方法。
3. ３．前記スバッターガスがキセノンである請求項１に記載の方法。
4. ４．スバッターガス圧力が約２〜約１２ｍＴｏｒｒ（約０．２７〜約１．６Ｐａ ）である請求項１に記載の方法。
5. ５．前記コバルト層の全てが実質的に同一の厚さｄＣｏを有し、且つ、前記白金 層の全てが実質的に同一の厚さｄＰｔを有し、更に、該ｄＣｏが約１２Å（１． ２ｎｍ）未満であり、該ｄＰｔが約２４Å（２．４ｎｍ）未満であり、且つ、該 多層薄膜の総厚さが約７５０Å（７５ｎｍ）未満である請求項１に記載の方法。
6. ６．該ｄＣｏが約２〜約５Å（約０．２〜約０．５ｎｍ）であり、ｄＰｔ／ｄＣ ｏが約１〜約５である請求項５に記載の方法。
7. ７．スバッターガスがクリプトンである請求項６に記載の方法。
8. ８．スバッターガスがキセノンである請求項６に記載の方法。
9. ９．前記コバルト層の全てが実質的に同一の厚さｄＣｏを有し、且つ、前記白金 層の全てが実質的に同一の厚さｄＰｔを有し、更に、該ｄＣｏが約１２Å（１． ２ｎｍ）未満であり、該ｄＰｔが約２４Å（２．４ｎｍ）未満であり、且つ、該 多層薄膜の総厚さが約７５０Å（７５ｎｍ）未満である請求項４に記載の方法。
10. １０．該ｄＣｏが約２〜約５Å（約０．２〜約０．５ｎｍ）であり、ｄＰｔ／ｄ Ｃｏが約１〜約５である請求項９に記載の方法。
11. １１．スバッターガスがクリプトンである請求項１０に記載の方法。
12. １２．スバッターガスがキセノンである請求項１０に記載の方法。
13. １３．請求項１に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。
14. １４．請求項５に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。
15. １５．請求項６に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。
16. １６．請求項９に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。
17. １７．請求項１０に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。
18. １８．請求項１１に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。
19. １９．請求項１２に記載の方法で作られた白金／コバルト多層薄膜。