DE69114487T2

DE69114487T2 - Platin oder palladium/kobalt mehrschicht auf einer zinkoxid- oder indiumoxidschicht für magnetooptische aufzeichnung.

Info

Publication number: DE69114487T2
Application number: DE69114487T
Authority: DE
Inventors: Peter Carcia
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-02-15
Also published as: US5082749A; CN1055831A; EP0519949B1; JPH05505488A; EP0519949A1; DE69114487D1; JP3001631B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein derartiges Medium ist bereits aus EP-A- 0304873 bekannt.
Dünne Filme mit senkrechter magnetischer Anisotropie sind potentielle Anwärter für eine magnetische Aufzeichnung hoher Dichte und für eine magneto-optische Aufzeichnung. Beispiele für Materialien, die bei der Herstellung derartiger Filme verwendbar sind, umfassen die Oxidgranate und Ferrite, amorphe Legierungen der Seltenerd-Übergangsmetalle, Metallegierungen wie CoCr, sowie metallische Mehrfachschichten aus Platin/Kobalt (Pt/Co) und Palladium/Kobalt (Pd/Co), die in der US-A-4 587 176 offenbart sind.
Um für eine magneto-optische Aufzeichnung verwendbar zu sein, muß ein Material neben senkrechter magnetischer Anisotropie weitere Merkmale aufweisen. Diese Anforderungen umfassen eine rechteckige Hystereseschleife, einen ausreichenden Kerr- Effekt, eine große Koerzitivfeldstärke Hc bei Raumtemperatur sowie Schaltcharakteristika, die mit verfügbarer Laserkraft und Magnetfeldstärke kompatibel sind.
Pt/Co-Mehrfachschichten sind ein vielversprechender neuer Anwärter für ein magneto-optisches (MO) Aufzeichnungsmedium.
Sie haben senkrechte magnetische Anisotropie, rechteckige Hystereseschleifen, eine vernünftige Kerr-Rotation und ausgezeichnete Stabilität gegen Umwelteinflüsse. Diese Merkmale werden in verschiedenen neueren Veröffentlichungen detailliert diskutiert, W.B. Zeper et al., J. Appl. Phys. 65, 4971 (19889), F. J. A. M. Greidanus, Appl. Phys. Lett. 54, 2481 (1989) und P. F. Carcia et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 159, 115 (1989). Im Vergleich zu den Seltenerd- Übergangsmetall-(RE-TM)-Legierungen hat die Pt/Co- Mehrfachschicht eine höhere Korrosionsbeständigkeit und einen größeren Kerr-Effekt, d. h. ein größeres magneto-optisches Signal bei kürzeren Wellenlängen, was eine Aufzeichnung mit höherer Dichte erlaubt.
Eine magnetische Koerzitivfeldstärke Hc von etwa 1000 Oe ist für einige Aufzeichnungsanwendungen angemessen, höhere Koerzitivfeldstärken wären aber vorteilhafter und würden praktische Anwendungen erleichtern. Pt/Co-Mehrfachschichten, die durch Dampfabscheidung hergestellt werden (Elektronenstrahl-Verdampfung aus getrennten Pt- und Co- Quellen), haben eine Hc von etwa 1000 Oe. Das bevorzugte Herstellungsverfahren zur Herstellung dieser mehrschichtigen Filme ist Sputtern (Beschichtung durch Vakuumzerstäubung), da es einfacher ist als andere Verfahren und die erhaltenen Resultate reproduzierbarer sind. Allerdings haben gesputterte Pt/Co-Mehrfachschichten Koerzitivfeldstärken, die für eine magneto-optische Aufzeichnung zu gering sind. Ochiai et al., Jap. J. Appl. Phys. 28, L659 (198) und Ochiai et al., Digest of the Int'l. Mag. Conf.-1989, Wash., D. C. berichten über Hc von nur 100 bis 350 Oe für gesputterte Pt/Co- Mehrfachschichten, die unter Verwendung von Argon als Sputtergas hergestellt werden. Die veröffentliche Patentanmeldung "Improved Process for Sputtering Multilayers for Magneto-optical Recording", S. N. 441 499, eingereicht am 27. November 1989 im Namen von P. F. Carcia offenbart, daß ein Sputtern von Pt/Co-Mehrfachschichten in Krypton- oder Xenongas anstatt in Argongas, zu Koerzitivfeldstärken in der Größenordnung von 1000 Oe führt, die mit denen von durch Dampfabscheidung erhaltenen Filmen vergleichbar sind.
Eine praktische magneto-optische Plattenstruktur beinhaltet eine transparente dielektrische Schicht, d. h. eine Basisschicht, zwischen dem Substrat und der magnetischen Schicht. Außerdem kann eine gleichartige dielektrische Schicht auf der magnetischen Schicht abgeschieden sein. Die Hauptrolle der dielektrischen Schicht besteht darin, durch optische Interferenz die Kerr-Rotation der magnetischen Schicht und die Leseeffizienz zu erhöhen. Bernstein et al., IEEE Transactions on Magnetics, 21, 1613 (1985) diskutiert beispielsweise verschiedene dielektrische Konfigurationen, um so das Kerr-Signal von Seltenerd-Übergangsmetall-Legierungen zu erhöhen. Wenn die MO-Schicht eine RE-TM-Legierung, z. B. TbFeCo ist, dient eine auf der magnetischen Schicht abgeschiedene Schicht auch dazu, die sehr empfindlichen Seltenerdmetalle vor Oxidation, welche ihre MO-Eigenschaften beeinträchtigen kann, zu schützen. Üblicherweise werden Nitride (z. B. Si&sub3;N&sub4; oder AlN) verwendet, da die meisten Oxide leicht durch die Seltenerdelemente chemisch reduziert werden und folglich nicht länger schützend sind. Da Pt/Co- Mehrfachschichten gegenüber einer Oxidation viel weniger empfindlich sind, ist die Auswahl für die Dielektrizitätserhöhende Schicht nicht auf Nitride beschränkt, und es ist keine dielektrische Schicht zum Schutz der magnetischen Schicht vor der Atmosphäre erforderlich. Das Ergebnis ist, daß andere Materialien als Dielektrikum verwendet werden können, und ein Dielektrikum mit einem größeren optischen Brechungsindex das Kerr-Signal weiter verstärken kann. Außerdem kann das Dielektrikum als Basisschicht verwendet werden.
Es ist äußerst vorteilhaft, mit Laserlicht, das von der Substratseite der MO-Struktur einfällt, zu lesen und zu schreiben, da das relativ dicke Substrat die Effekte irgendwelcher fremder Teilchen an der Oberfläche defukussiert, so daß sie den Lese/Schreib-Prozeß nicht behindern oder stören. Eine Aufzeichnung an der Lufteinfallseite würde zusätzlich eine weitere dicke defokussierende Schicht auf der magnetischen Schicht erfordern.
Es wurden einige Anstrengungen unternommen, um die Koerzitivfeldstärke von Mehrfachschichten unter Verwendung von Basisschichten zu erhöhen. Y. Ochiai et al., EP 0304873 offenbaren Studien an gesputterten Pt/Co-Mehrfachschichten, die die Verwendung von Grundschichten zur Erhöhung von Hc beinhalten. Die Grundschicht (Basisschicht) war aus einem Metall gebildet, und zwar aus mindestens einem der folgenden: Cu, Rh, Pd, Ag, Ir, Pt und Au, die kubisch-flächenzentrierte Struktur haben und W, das kubisch-raumzentrierte Struktur hat, oder aus dielektrischen Materialien gebildet, eingeschlossen Oxide wie z. B. Al&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub5;, MgO, SiO&sub2;, TiO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2; oder Bi&sub2;O&sub3;; Nitride wie ZrN, TiN, Si&sub3;N&sub4;, AlN, AlSiN, BN, TaN oder NbN oder Oxid-Nitrid-Verbundmaterialien, Oxinitrid-Verbindungen. Es wurden im allgemeinen allerdings nur geringfügige Verbesserungen bei der Hc erreicht, und das beste Einzelresultat von 725 Oe erfordert eine Pt- Basisschicht mit einer Dicke von 1000 Å (100 nm). Diese ist für die meisten Verwendungen zur magneto-optischen Aufzeichnung unpraktisch, da sie ein Lesen und Schreiben von Information von der Substratseite aus verhindert, und die große Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit einer dicken Pt-Schicht leicht ein Schreiben mit der begrenzten Energie, die mit gängigen Festkörperlasern verfügbar ist, verhindern wird. Ein Hc von 700 Oe wurde mit einer 350 Å (35 nm)- Grundschicht aus Ta&sub2;O&sub5; in Verbindung mit einer etwa 600 Å (60 nm) dicken oberen Schicht aus Ta&sub2;O&sub5;, d. h. über der Mehrfachschicht, plus einer reflektierenden Pt-Schicht auf der oberen Ta&sub2;O&sub5;-Schicht erhalten. Ein großer Anstieg bei der Hc von Pd/Co-Mehrfachschichten wurde mit Pt- oder Pd- Grundschichten erzielt, und Hc stieg von 825 Oe ohne Pd- Grundschicht auf 3750 Oe mit einer 400 Å (40 nm) dicken Pd- Grundschicht an. Allerdings ist der Kerr-Effekt für die Pd/Co-Mehrfachschichten niedriger, und daher sind Pd/Co- Mehrfachschichten weniger vorteilhaft als Pt/Co- Mehrfachschichten.
S. Hashimoto et al., offenbart in Proceedings of the 13th Conference of the Applied Magnetics Association of Japan, S. 56 (1989) die Erhöhung der Hc von gesputterten Pt/Co- und Pd/Co-Mehrfachschichten durch eine metallische Grundschicht, wenn das Metall ein kubisch-flächenzentriertes Metall oder das kubisch-raumzentrierte W ist. Pt und Pd waren am effektivsten. Die maximale Hc von etwa 1000 Oe für Pt/Co- Mehrfachschichten wurde erreicht, wenn die Basisschichtdicke 400 bis 500 Å (40 bis 50 nm) war. Dickere Basisschichten führten zu keinem weiteren Anstieg bei der Hc. Wenn die Mehrfachschichten in Krypton- oder Xenongas anstatt in Argon gesputtert wurden, wie dies in der oben diskutierten veröffentlichen Patentanmeldung offenbart ist, können bei derselben Dicke der Pt-Basisschicht viel größere Koerzitivfeldstärken erzielt werden. Wie bereits oben diskutiert wurde, sind allerdings solche dicken Pt-Schichten in den meisten MO-Strukturen unerwünscht.
Y. Ochiai et al., offenbaren in Proceedings of the 13th Conference of the Applied Magnetics Association of Japan, S. 57 (1989) die Verwendung von dielektrischen Filmen als Basisschichten für gesputterte Pt/Co-Mehrfachschichten und legen Daten vor, die anscheinend im wesentlichen dieselben sind, wie die oben im Zusammenhang mit Y. Ochiai et al., EP 0304873 diskutierten.
Y. Iwasaki et al., behaupten in Proceedings of the 13th Conference of the Applied Magnetics Association of Japan, S. 129 (1989), daß, wenn es möglich wäre, die Koerzitivfeldstärke von Pt/Co-Mehrfachschichten unter Verwendung einer nicht-metallischen transparenten Basisschicht auf den von S. Hashimoto et al. (oben diskutiert), der eine Pt-Basisschicht verwendet, angegebenen Grad zu erhöhen, wären solche Filme als MO-Plattenmaterialien verwendbar. Y. Iwasaki et al. offenbaren die Verwendung von optisch-isotropen kubischen Metalloxiden wie z. B. Co-, Feund Ni-Oxiden als Materialien für die Basisschicht. Wenn eine 400 bis 600 Å (40 bis 60 nm) Basisschicht aus CoO mit kubischer Wustit-Phase verwendet wird, wird die Koerzitivfeldstärke einer Pt/Co-Mehrfachschicht auf etwa 1000 Oe erhöht. Eine in geeigneter Weise hergestellte 200 Å (20 nm) dicke Basisschicht aus Co0 führt zu einer Hc von 800 Oe. Basisschichten aus Fe- oder Ni-Oxide führten zu einer Hc von 600 Oe.
In der veröffentlichten Anmeldung "Method of Thermomagnetic Recording of Information and Optical Readout of the Stored Information and Also A Recording Element Suitable for Use in this Method", S. N. 384 587, eingereicht am 24. Juli 1989, werden dielektrische Schichten aus einem anorganischen Oxid, Nitrid, Selenid, usw. zwischen der Mehrfachschicht und dem Substrat diskutiert. Beispiele für geeignete Materialien sind Si&sub3;N&sub4;, AlN, SiO, SiO&sub2;, ZnO, Zn&sub3;N&sub2;, ZnSi&sub3;N&sub2;, ZnSe, ZrO&sub2;, TiO&sub2; und AlZrN&sub2;. Nur AlN ist in den Beispielen angeführt.
EP-A-0376375, das eine Druckschrift gemäß Artikel 54(3) und (4) EPC darstellt, offenbart ein Aufzeichnungselement, das ein Substrat und eine Aufzeichnungsschicht umfaßt. Dazwischen kann eine dielektrische Schicht angeordnet sein. Diese Schicht enthält beispielsweise ein anorganisches Oxid, Nitrid, Selenid. Geeignete Schichten bestehen aus Si&sub3;N&sub4;, AlN, SiO, SiO&sub2;, ZnO, Zn&sub3;N&sub2;, ZnSi&sub3;N&sub2;, ZnSe, ZrO&sub2;, TiO&sub2; und AlZrN&sub2;.
WO91/08578, die ebenfalls eine Druckschrift gemäß Artikel 54(3) und (4) EPC darstellt, offenbart ein Verfahren zur Beschichtung durch Vakuumzerstäubung (Sputtern) zur Herstellung eines mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht, wobei als Sputtergas Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Basisschicht bereit, die transparent ist, einen relativ großen Brechungsindex (n > 1,8) hat und die Koerzitivfeldstärke von Pt/Co- Mehrfachschichten erhöht, um dadurch eine Struktur zu liefern, die speziell für eine magneto-optische Aufzeichnung geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium bereit, das ein Substrat, eine Basisschicht aus einer Verbindung des Oxidtyps, die auf das Substrat gesputtert ist, und einen-mehrschichtigen Aufzeichnungsfilm, der auf die Basisschicht gesputtert ist, umfaßt, wobei die Basisschicht etwa 200 Å bist etwa 4500 Å (etwa 20 nm bis etwa 450 nm) dick ist, der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt- (Pt/Co) oder Palladium/Kobalt (Pd/Co)-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt oder Palladium und Kobalt besteht; das Substrat für die zur Aufzeichnung und zum Lesen verwendete Strahlung durchlässig ist; und wobei das beim Sputtern des mehrschichtigen Filmes verwendete Sputtergas ein Edelgas ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisschicht aus Zinkoxid oder Indiumoxid verwendet wird, und das Edelgas Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser, wahlweise zusammen mit Argon, ist. Bevorzugt ist die Verwendung von Krypton, Xenon oder eines Gemisches dieser als Sputtergas sowie die Verwendung eines Sputtergasdrucks von etwa 2 bis etwa 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa). Bevorzugt ist ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film und noch bevorzugter ist ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film, in dem alle Kobaltschichten im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) beträgt. Besonders bevorzugt ist der mehrschichtige Platin/Kobalt-Film, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist und dpt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.
Überraschenderweise verstärkt die Zinkoxid- oder Indiumoxid- Basisschicht nicht nur die Kerr-Rotation des mehrschichtigen Aufzeichnungsfilms, sondern erhöht auch die magnetische Koerzitivfeldstärke. Mit dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsmedium wurden hohe Koerzitivfeldstärken und rechteckige magnetische Hystereseschleifen erzielt. Mit einem mehrschichtigen Pt/Co- Film wurden Koerzitivfeldstärken in einer Höhe von 3000 Oe beobachtet.
Die vorliegende Erfindung liefert ein überlegenes magnetooptisches (MO) Aufzeichnungsmedium. Das Vorliegen einer Basisschicht aus Zinkoxid oder Indiumoxid zwischen dem mehrschichtigen Aufzeichnungsfilm und dem Substrat liefert diese Verbesserung gegenüber einem MO-Aufzeichnungsmedium des Standes der Technik. Zinkoxid und Indiumoxid sind gegenüber der Strahlung, die beim Aufzeichnen und Lesen verwendet wird, durchlässig und haben Brechungsindizes n von etwa 2. Es wurde festgestellt, daß eine Basisschicht auf Zinkoxid oder Indiumoxid nicht nur den Kerr-Effekt verstärkt, sondern auch die Koerzitivfeldstärke des mehrschichtigen Aufzeichnungsfilms erhöht. Zinnoxid kann ebenfalls als Basisschicht zur Erhöhung des Kerr-Effekts wie auch der magnetischen Koerzitivfeldstärke nützlich sein. Diese Oxide werden vorzugsweise durch Sputtern auf dem Substrat abgeschieden. Si&sub3;N&sub4; ist die zur Erhöhung des Kerr-Effektes am häufigsten verwendete dielektrische Schicht, allerdings wird bei ihrer Verwendung keine Verstärkung der Koerzitivfeldstärke beobachtet.
Der Oxidfilm kann auf einer Vielzahl von Substraten, z. B. Glas, Quarz oder einem transparenten Kunststoff wie Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat abgeschieden werden. Das Substrat muß für die Strahlung, die zur Aufzeichnung auf dem mehrschichtigen Aufzeichnungsfilm verwendet wird, durchlässig sein, ebenso wie für die zum Lesen verwendete Strahlung.
Der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm wird auf dem Oxidfilm abgeschieden, indem abwechselnd Schichten aus Platin und Kobalt oder Palladium und Kobalt aufgesputtert werden. Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser, können wahlweise zusammen mit Argon als Sputtergas zum Sputtern der Mehrfachschicht verwendet werden; allerdings ist die Verwendung von Krypton, Xenon oder eines Gemisches dieser als Sputtergas sowie die Anwendung eines Sputtergasdruckes von etwa 2 bis 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa) bevorzugt.
Pt/Co-Mehrfachschichten werden gegenüber Pd/Co- Mehrfachschichten bevorzugt, da sie einen höheren Kerr-Effekt aufweisen. Im Resultat bedeutet sie, daß das bevorzugte magneto-optische Aufzeichnungsmedium der Erfindung aus einem Substrat, einer Basisschicht aus Zinkoxid oder Indiumoxid, die auf das Substrat gesputtert ist und einem mehrschichtigen Aufzeichnungsfilm, der auf die Basisschicht gesputtert ist, besteht, wobei der Zinkoxid- oder Indiumoxid-Film etwa 200 Å bis etwa 4500 Å (etwa 20 nm bis etwa 450 nm), vorzugsweise von etwa 200 Å bis etwa 2000 Å (etwa 20 nm bis etwa 200 nm) dick ist, der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht, und das Substrat für die zum Aufzeichnen und Lesen verwendete Strahlung durchlässig ist.
Der mehrschichtige Platin/Kobalt-Film wird durch Sputtern (Beschichtung durch Vakuumzerstäubung) abwechselnder Schichten aus Platin und Kobalt abgeschieden. Vorzugsweise haben alle Kobaltschichten innerhalb des mehrschichtigen Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco und alle Platinschichten innerhalb des mehrschichtigen Films dieselbe Dicke dPt. dco ist vorzugsweise weniger als etwa 12 Å (1,2 nm), dpt weniger ist als etwa 24 Å (2,4 nm) und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Films ist weniger als etwa 750 Å (75 nm). Am günstigsten ist dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm und dpt/dco etwa 1 bis etwa 5. Die hier angeführten bevorzugten Bereiche definieren Strukturen, die die günstigsten Charakteristika für eine magneto-optische Aufzeichnung haben.
Zur Abscheidung des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films kann ein DC- oder RF-Magnetron-Sputtern angewendet werden. Die Substrate mit der Zinkoxid- oder Indiumoxid-Basisschicht werden typischerweise auf einem Drehtisch angeordnet und in abwechselnder wiederholender Art dem Pt- und Co-Sputterfluß ausgesetzt. Die Bewegung des Tisches kann so programmiert werden, daß der Tisch für vorher ausgewählte Zeiträume während der Pt- und Co-Abscheidung stehenbleibt. Auf diese Art kann die relative Dicke von Pt und Co gesteuert werden. Die Co- und Pt-Targets sind physikalisch getrennt, um die Möglichkeit einer Überlappung ihrer gesputterten Strömungen zu vermeiden. Obgleich Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser, wahlweise zusammen mit Argon als Sputtergas zum Sputtern der Pt/Co-Mehrfachschicht verwendet werden können, ist die Verwendung von Krypton, Xenon oder eines Gemisches dieser als Sputtergas bevorzugt, ebenfalls bevorzugt ist die Anwendung eines Sputtergasdruckes von etwa 2 bis etwa 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa).

BEISPIELE 1 BIS 33

In diesen Beispielen der Erfindung wurden die dünnen Zinkoxidfilme in einem Vakuumsystem mit Diffusionspumpe, dessen Hintergrunddruck etwa 5 x 106 Torr (6,7 x 10 Pa) betrug, auf Glassubstrate gesputtert. Die Filme wurden bei einem Gesamtdruck von Argon plus Sauerstoff von 8 mTorr (1,1 Pa) durch Vakuumzerstäubung (Sputtern) aufgetragen. In den Beispielen 1 bis 9 wurde ein Sauerstoffpartialdruck von 1 mTorr (0,13 Pa) verwendet; in den Beispielen 10 bis 21 wurden 2 mTorr (0,27 Pa) verwendet; und in den Beispielen 22 bis 32 wurden 4 mTorr (0,53 Pa) verwendet. Die Dicken des Zinkoxidfilms lagen im Bereich von 500 Å bis 4000 Å (50 nm bis 400 nm). Durch Röntgenbeugung wurde bestätigt, daß alle Filme aus ZnO bestanden, dessen C-Achse senkrecht zu der Ebene des dünnen Films ausgerichtet war. Nachdem die Zinkoxidfilme auf die Glassubstrate aufgesprüht worden waren, wurden die Substrate aus dieser Kammer entfernt, dadurch wurde der Zinkoxidfilm der Laborumgebung ausgesetzt, und dann in eine andere Vakuumkammer zur Abscheidung von Pt/Co- Mehrfachschichten gebracht.
Verschiedene im wesentlichen identische Zinkoxidfilme wurden hergestellt und vor dem Sputtern der Mehrfachschichten wurden einige dieser Zinkoxidfilme unter verschiedenen, aber milden Bedingungen durch Sputtern geätzt, um eine reine Zinkoxid- Oberflächenschicht zu schaffen, d. h. um Verunreinigungen zu entfernen, die auftreten können, wenn Zinkoxid während des Überführungsprozesses der Atmosphäre ausgesetzt ist.
Anschließend wurden Pt/Co-Mehrfachschichten bei 7 mTorr (0,94 Pa) Kr auf unbeschichtete und Zinkoxid-beschichtete Glas- und Siliziumsubstrate gesputtert. Alle mehrschichtigen Filme wurden durch DC-Magnetron-Sputtern aus getrennten Co- und Pt-Targets mit einem Durchmesser von 6,5" (16,5 cm) hergestellt. Die Sputterleistung für jedes Traget war 40 Watt. Die Substrate befanden sich auf einem drehbaren Tisch und wurden abwechselnd mit jedem Metall beschichtet. Der Abstand zwischen Substrat und Traget betrug etwa 3" (7,6 cm). Es gab keinen bemerkenswerten Unterschied in den Resultaten, die mit einem Glassubstrat erhalten wurden und denen, die mit einem polierten Siliziumsubstrat erhalten wurden. Für die Beispiele und Experimente, die hier beschrieben werden, wurden Glassubstrate verwendet. Während der Abscheidung war der rotierende Tisch so programmiert, daß es für eine gegebene Zeit unter jedem Target stehen blieb, wobei die Substratbewegung mit einem Computer gesteuert wurde. Vor der Abscheidung wurde die Vakuumkammer bis zu einem Hintergrunddruck von 2 x 10 Torr (2,7 x 10 Pa) evakuiert, bevor das Sputtergas eingeleitet wurde.
Ein Paar benachbarter Schichten aus Pt und Co wird als Doppelschicht bezeichnet. Die Anzahl der Pt-Schichten und die Anzahl der Co-Schichten entsprechen jeweils der Anzahl der Doppelschichten. In allen Beispielen wurden 10 Doppelschichten verwendet. Die Dicke dPt der Pt-Schichten beträgt 11,0 Å (1,1 nm) und die Dicke dco der Co-Schichten ist 3,5 Å (0,35 nm).
Die senkrechten magnetischen Hystereseschleifen der Filme auf Zinkoxid-beschichteten und unbeschichten Glassubstraten wurden gemessen und die Hc aufgeschrieben. Alle diese mehrschichtigen Filme haben eine einfache Magnetisierungsachse, die senkrecht zu der Filmebene ist und eine magnetische Rechteckigkeit die gleich 1 ist, d. h., die remanente Magnetisierung bei einem angelegten Feld von Null entspricht dem Sättigungswert.
Die Zusammensetzung des Sputtergases, das beim Sputtern der Zinkoxidfilme verwendet wurde, die Dicke der Zinkoxidfilme, die Sputter-Reinigungsbedingungen, d. h. die Spannung und die Zeit des Sputterns, die zum Ätzen der Zinkoxidfilme verwendet wurden, sowie die Hc sind in Tabelle I angegeben. Dieselbe Mehrfachschicht auf einem Glassubstrat ohne Basisschicht hat - als Vergleich - eine Hc von etwa 850 Oe.
Mehrschichtige Filme, die auf Zinkoxid gesputtert waren, hatten wesentlich größere Koerzitivfeldstärken als jene, die direkt auf Glas gesputtert waren. Die Größe von Hc hängt nur in geringem Umfang von den Herstellungsbedingungen des Zinkoxids und der Zinkoxid-Dicke und stärker von den Bedingungen des Sputterätzens oder -reinigens ab. Allgemein gilt, daß, wenn das Zinkoxid der Raumatmosphäre ausgesetzt worden ist, ein Ätzen der Zinkoxidschicht die Rechtigkeit der magnetischen Hysteresekurve im Vergleich zu der ungeätzter Zinkoxidschichten verbessert.
Wenn die Hysteresekurven, die bei Beispiel 30 ohne Ätzen erhalten wurden und jene von Beispiel 31, die mit Ätzen vor der Abscheidung der Mehrfachschicht erhalten wurden, aufgetragen werden, wird klar, daß mildere Ätzbedingungen die Größe von Hc nur schwach beeinträchtigen, entweder wird sie relativ zu der Hc, die mit ungeätzem Zinkoxid erhalten wird, leicht erhöht oder leicht vermindert. Größere Ätzspannungen und längere Ätzzeiten vermindern Hc immer, obgleich sie die rechteckige Gestalt der Hysteresekurve verbessern. Wenn die Ätzspannung zu groß ist oder die Ätzzeit zu lang ist, kann die Zinkoxidoberfläche aufgerauht werden, und dies vermindert die Koerzitivfeldstärke entsprechend. Es wird angenommen, daß die Schlüsselrolle des Ätzens darin besteht, die Zinkoberfläche zu reinigen und in ihren Zustand zurückzuführen, den sie hatte, bevor der Film aus der Vakuumkammer, in der er abgeschieden wurde, entfernt wurde. Daher kann ein Abscheiden der Zinkoxidschicht und der Pt/Co- Mehrfachschichten in derselben Vakuumkammer die Notwendigkeit eines Sputterätzens zur Reinigung der Zinkoxidoberfläche eliminieren. Dies wird in Beispiel 33 gezeigt, in dem derselbe mehrschichtige Pt/Co-Film, der in allen anderen Beispielen aufgesputtert worden war, in derselben Vakuumkammer auf eine 1000 Å (100 nm)-Zinkoxidschicht abgeschieden wurde, ohne daß das Zinkoxid der Raumatmosphäre ausgesetzt wurde und ohne daß das Zinkoxid geätzt wurde. In der erhaltenen quadratischen Hystereseschleife war Hc etwa 3100 Oe. Ätzen kann auch bei der Unterstützung einer Nukleierung einer Pt/Co-Mikrostruktur, die für eine hohe Koerzitivfeldstärke günstig ist, eine Rolle spielen.

BEISPIELE 34 BIS 39

In diesen erfindungsgemäßen Beispielen wurden dünne Filme aus Indiumoxid in einem Vakuumsystem mit Diffusionspumpe, dessen Hintergrunddruck etwa 5 x 10&supmin;&sup6; Torr (6,7 x 10&supmin;&sup4; Pa) betrug, auf Glassubstrate gesputtert. Bei einem Gesamtdruck Argon plus Sauerstoff von 8 mTorr (1,1 Pa) wurden Filme gesputtert. Es wurde ein Sauerstoffpartialdruck von 2 mTorr (0,27 Pa) verwendet. Die Dicken der Indiumfilme lagen im Bereich von 1000 Å bis 1800 Å (100 nm bis 180 nm). Nachdem die Indiumoxidfilme durch Vakuumzerstäubung auf die Glassubstrate aufgetragen worden waren, wurden die Substrate aus dieser Kammer entfernt, wodurch die Indiumoxidfilme der Laborumgebung ausgesetzt wurden, und dann wurden sie zur Abscheidung der Pt/Co-Mehrfachschichten in eine andere Vakuumkammer gebracht.
Verschiedene im wesentlichen identische Indiumoxidfilme wurden hergestellt und vor dem Sputtern der Mehrfachschichten wurden einige dieser Indiumoxidfilme bei verschiedenen, aber milden Bedingungen einem Sputterätzen unterzogen, um eine reine Indiumoxid-Oberflächenschicht zu schaffen, d. h. um irgendwelche Verunreinigungen, die auftreten können, wenn Indiumoxid beim Transport der Atmosphäre ausgesetzt wird, zu entfernen.
Anschließend wurden Pt/Co-Mehrfachschichten durch Sputtern bei 7 mTorr (0,94 Pa) Kr auf Indiumoxid-beschichtete Glas- und Siliziumsubstrate aufgetragen. Alle mehrschichtigen Filme wurden durch DC-Magnetron-Sputtern aus getrennten Co- und Pt- Targets mit einem Durchmesser von 6,5" (16,5 cm) hergestellt. Die Sputterleistung betrug 40 Watt für jedes Target. Die Substrate befanden sich auf einem drehbaren Tisch und wurden abwechselnd mit jedem Metall beschichtet. Der Abstand zwischen Substrat und Traget betrug etwa 3" (7,6 cm). Es bestand kein bedeutender Unterschied in den Resultaten, die mit einem Glassubstrat erhalten wurden, und jenen, die mit einem polierten Siliziumsubstrat erhalten wurden. Für die hier beschriebenen Beispiele und Experimente wurden Glassubstrate verwendet. Während der Abscheidung war der rotierende Tisch so programmiert, daß er für eine vorgegebene Zeit unter jedem Target stehen blieb, wobei die Substratbewegung mit einem Computer gesteuert war. Vor der Abscheidung wurde die Vakuumkammer auf einen Hintergrunddruck von etwa 2 x 10&supmin;&sup7; Torr (2,7 x 10&supmin;&sup7; Pa) evakuiert, bevor dann das Sputtergas eingeleitet wurde.
In allen Beispielen wurden 10 Doppelschichten verwendet. Die Dicke dPt der Pt-Schichten war 11,0 Å (1,1 nm), und die Dicke dco der Co-Schichten war 3,5 Å (0,35 nm).
Es wurden die senkrechten magnetischen Hysteresekurven der Filme auf Indiumoxid gemessen und Hc notiert. Alle diese mehrschichtigen Filme hatten eine leichte Magnetisierungsachse, die zu der Filmebene senkrecht war, und eine magnetische Rechteckigkeit gleich 1, d. h. die remanente Magnetisierung bei einem angelegten Feld von Null war gleich dem Sättigungswert.
Die Zusammensetzung des Sputtergases, das beim Auftragen der Indiumoxidfilme durch Sputtern verwendet wurde, die Dicke der Indiumoxidfilme, die Sputter-Reinigungsbedingungen, d. h. die Spannung und die Zeit des Sputterns, die zum Ätzen der Indiumoxidfilme verwendet wurden, sowie die Hc sind in Tabelle II angegeben. Dieselbe Mehrfachschicht auf einem Glassubstrat, das keine Basisschicht hat, zeigt im Vergleich dazu eine Hc von etwa 850 Oe.
Mehrschichtige Filme, die durch Sputtern auf Indiumoxid aufgetragen worden waren, hatten wesentlich größere Koerzitivfeldstärken als jene, die direkt auf Glas gesputtert worden waren. Die Größe von Hc hängt nur in geringem Ausmaß von den Herstellungsbedingungen des Indiumoxids und stärker von den Bedingungen des Sputterätzens oder -reinigens ab. Wenn das Indiumoxid der Atmosphäre ausgesetzt war, verbesserte ein Ätzen der Zinkoxidschicht im allgemeinen die Rechtigkeit der magnetischen Hystereseschleife im Vergleich zu jener ungeätzter Indiumoxidschichten. Mildere Ätzbedingungen hatten nur eine geringe Wirkung auf die Größe von Hc. Größere Ätzspannungen und längere Ätzzeiten reduzieren Hc, obgleich sie die rechteckige Gestalt der Hystereseschleife verbesserten. Wenn die Ätzspannung zu groß oder die Ätzzeit zu lang ist, kann die Indiumoxidoberfläche rauh werden und dies vermindert die Koerzitivfeldstärke entsprechend. Es wird angenommen, daß die Hauptrolle des Ätzens darin liegt, die Indiumoberfläche zu reinigen und den Zustand wieder herzustellen, den sie vor Entfernung des Films aus der Vakuumkammer, in der er abgeschieden wurde, hatte. Daher kann eine Abscheidung der Indiumoxidschicht und der Pt/Cd-Mehrfachschichten in derselben Vakuumkammer die Notwendigkeit eines Sputterätzens zum Reinigen der Indiumoxidoberfläche eliminieren. Das Ätzen kann auch bei der Unterstützung einer Nukleierung einer Pt/Co-Mikrostruktur, die für eine hohe Koerzitivfeldstärke günstig ist, eine Rolle spielen. TABELLE I Beispiel Zinkoxid Sputtergas Dicke (nm) Ätzpannung (V) Ätzzeit (min) keine Basischicht mTorr TABELLE II Beispiel Zinkoxid Sputtergas Dicke (nm) Ätzpannung (V) Ätzzeit (min) keine Basischicht mTorr

Claims

1. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium, das ein Substrat, eine Basisschicht aus einer Verbindung des Oxidtyps, die auf das Substrat gesputtert ist, und einen mehrschichtigen Aufzeichnungsfilm, der auf die Basisschicht gesputtert ist, umfaßt, wobei die Basisschicht etwa 200 Å bis etwa 4500 Å (etwa 20 nm bis etwa 450 nm) dick ist; der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt- oder Palladium/Kobalt-Film ist, der aus abwechsenden Schichten aus Platin und Kobalt oder Palladium und Kobalt besteht, das Substrat für die zur Aufzeichnung und zum Lesen verwendete Strahlung durchlässig ist; und wobei das beim Sputtern des mehrschichtigen Films verwendete Sputtergas ein Edelgas ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisschicht aus Zinkoxid oder Indiumoxid verwendet ist, und das Edelgas Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser, wahlweise zusammen mit Argon, ist.

2. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Xobalt besteht.

3. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, wobei dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å ist.

4. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, in dem dcc etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

5. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, in dem die Basisschicht aus Zinkoxid etwa 200 Å bis etwa 2000 Å (etwa 20 nm bis etwa 200 nm) dick ist.

6. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

7. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) beträgt.

8. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 7, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

9. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, in dem das Sputtergas, das beim Sputtern des mehrschichtigen Films verwendet wird, Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser ist.

10. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 9, wobei der Gasdruck des Sputtergases etwa 2 bis etwa 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa) ist.

11. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 10, bei dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

12. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 11, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) ist.

13. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 12, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

14. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, wobei das Sputtergas, das beim Sputtern des mehrschichtigen Films verwendet wird, Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser ist.

15. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 14, bei dem der Gasdruck des Sputtergases etwa 2 bis etwa 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa) beträgt.

16. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

17. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 16, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films in wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) ist.

18. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 17, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

19. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, in dem die Basischicht Indiumoxid ist.

20. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 19, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

21. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 20, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) ist.

22. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 21, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

23. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 19, in dem die Basisschicht aus Indiumoxid etwa 200 Å bis etwa 2000 Å (etwa 20 nm bis etwa 200 nm) dick ist.

24. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 23, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

25. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 24, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) ist.

26. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 25, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

27. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 19, wobei das Sputtergas, das beim Sputtern des mehrschichtigen Films verwendet wird, Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser ist.

28. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 27, wobei der Gasdruck des Sputtergases etwa 2 bis etwa 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa) ist.

29. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 28, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

30. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 29, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) ist.

31. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 30, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.

32. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 23, wobei das Sputtergas, das beim Sputtern des mehrschichtigen Films verwendet wird, Krypton, Xenon oder ein Gemisch dieser ist.

33. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 32, wobei der Gasdruck des Sputtergases etwa 2 bis etwa 12 mTorr (etwa 0,27 bis etwa 1,6 Pa) ist.

34. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 33, in dem der mehrschichtige Aufzeichnungsfilm ein mehrschichtiger Platin/Kobalt-Film ist, der aus abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt besteht.

35. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 34, in dem alle Kobaltschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dco haben, und alle Platinschichten des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films im wesentlichen dieselbe Dicke dPt haben, dco weniger als etwa 12 Å (1,2 nm) ist, dPt weniger als etwa 24 Å (2,4 nm) ist, und die Gesamtdicke des mehrschichtigen Platin/Kobalt-Films weniger als etwa 750 Å (75 nm) ist.

36. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 35, in dem dco etwa 2 bis etwa 5 Å (0,2 bis etwa 0,5 nm) ist, und dPt/dco etwa 1 bis etwa 5 ist.