DE4440006A1 - Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium

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DE4440006A1
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magneto
medium
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Iv William Albert Challener
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Description

Die Erfindung betrifft magneto-optische Speichermedien, die einen Stapel aus Dünnfilmschichten auf einem Substrat aufweisen.
Magneto-optische Aufzeichnungssysteme weisen eine opti­ sche Lese/Schreibstrahlanordnung und ein magnetisierbares Speichermedium, normalerweise eine Platte, auf. Das Schreiben wird mit einem sehr intensiven, fokussierten Lichtstrahl, z. B. einen Laserstrahl, durchgeführt, der die Magnetisierung des Mediums ändert, indem er einen örtlich bestimmten Bereichs des Mediums über dessen Curie-Temperatur hinaus erwärmt und den Bereich unter einem angelegten Magnetfeld abkühlen läßt. Das Lesen wird mit einem weniger intensiven, linear polarisierten Strahl durchgeführt, der bei einer Transmission durch das Medium und/oder einer Reflexion von demselben eine Drehung der Polarisation um einen charakteristischen Winkel u oder -ξ in Abhängigkeit von der lokalen Magnetisierung des Mediums erfährt. Optische Detektoren können verwendet werden, um den Drehungswinkel in ein binäres Datensignal umzusetzen.
Magneto-optische Speichermedien bestehen normalerweise aus einer Anzahl von Dünnfilmschichten, die auf ein Substrat aufgebracht worden sind. Die magentisierbare Aufzeichnungs­ schicht besteht im allgemeinen aus einer amorphen Metallegie­ rung mit einer geeigneten Curie-Temperatur und Koerzitivkraft­ werten für gute Leistungsfähigkeit beim magneto-optischen Aufzeichnen.
Viele der Elemente, die für die amorphe Aufzeichnungs­ schicht geeignet sind, reagieren stark mit Sauerstoff oder an­ deren Elementen, die in der unmittelbaren Nachbarschaft des Mediums vorhanden sein könnten. Um die Medien vor Qualitäts­ minderung zu schützen, wird üblicherweise eine transparente dielektrische Schicht, auch bekannt als Behinderungs- oder Schutzschicht, auf einer oder auf beiden Seiten der magneti­ sierbaren amorphen Schicht aufgebracht. Um wirksam zu sein, dürfen die dielektrischen Materialien nicht selbst mit der amorphen Metallschicht oder irgendeiner anderen Schicht reagieren, müssen chemische und mechanische Beständigkeit gegenüber einer Qualitätsminderung durch Wärme, Feuchtigkeit und korrosive Chemikalien aufweisen und müssen für die Wellen­ längen, die zum Lesen und Schreiben von Daten verwendet werden, durchlässig sein. Solche dielektrischen Schichten können auch eine thermische Barriere darstellen, die die Aufzeichnungseffizienz erhöhen soll, und eine Interferenzver­ besserung ermöglichen, um den magneto-optischen Drehungswinkel zu erhöhen.
Gegenwärtig bekannte Dielektrika sind Siliziumsuboxid (SiOy, y<2), Titandioxid, Siliziumdioxid, Zeroxid, Aluminium­ oxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Metall- oder Halbleiteroxinitride.
Die Geschwindigkeit, mit der das Medium gelesen werden kann, und die Zuverlässigkeit der resultierenden Daten hängen von den magneto-optischen Eigenschaften des Mediums ab. Eine wichtige Eigenschaft für eine optimale Leistungsfähigkeit ist das Verhältnis zwischen dem gelesenen Träger und dem Rauschen (CNR). Das CNR ist bekanntlich abhängig vom Drehungswinkel (u) und von der Elliptizität (ε) sowie von der Remission (Reflexionsvermögen) R des Mediums.
Die Dicke der verschiedenen Schichten des magneto-opti­ schen Mediums zusammen mit den optischen Eigenschaften der im Medium verwendeten Materialien nehmen Einfluß auf die Lei­ stungsfähigkeit des Mediums. Bei einem herkömmlichen magneto­ optischen Medium mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht, zwei dielektrischen Schichten und einer Reflexionsschicht können R und ε unabhängig voneinander gesteuert werden, indem die Dicken der beiden dielektrischen Schichten verändert werden, während u abhängig bleibt. Die Medienempfindlichkeit oder die Laserleistungsanforderung zum Lesen und Schreiben können unabhängig voneinander verändert werden, indem die Dicke der Reflexionsschicht verändert wird.
Ein magneto-optisches Laufwerk ist im allgemeinen so konstruiert, daß er am besten arbeitet, wenn die Medieneigen­ schaften innerhalb bestimmter Bereiche liegen. Deshalb ist der Aufbau eines magneto-optischen Mediums oftmals auf eine zu­ friedenstellende Leistung bei einer spezifischen Laserstrahl­ wellenlänge λ eines bestimmten Laufwerks "abgestimmt". Gegen­ wärtig gebräuchliche Laufwerke weisen im allgemeinen Laser mit Wellenlängen im Bereich von etwa 780 bis 830 nm auf. Die Parameter R, u und ε ändern sich deutlich mit λ, was bedeutet, daß ein Medium, das für eine Verwendung mit langen Laser­ strahlwellenlängen geeignet ist, nicht mit einem Laufwerk mit einem kurzwelligeren Laser kompatibel sein muß.
Die Erfindung betrifft ein magnetisch-optisches Auf­ zeichnungsmedium zum Sicherstellen einer minimierten Remissi­ onsänderung über einen Wellenlängenbereich eines einfallenden Lichtstrahls. Das Medium weist in der Reihenfolge der Aufzäh­ lung auf: ein Substrat, eine zusammengesetzte dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex n₁ an der Grenzschicht zwischen der dielektrischen Schicht und dem Substrat und mit einem Brechungsindex n₂ (n₂<n₁) an gegenüberliegenden Seiten der dielektrischen Schicht, eine magnetisierbare Aufzeich­ nungsschicht, eine wahlweise vorhandene zweite dielektrische Schicht und eine Reflexionsschicht. Die zusammengesetzte Schicht kann aus zwei aneinandergrenzenden, im wesentlichen diskreten Teilschichten aus verschiedenen dielektrischen Materialien mit verschiedenen Brechungsindices hergestellt sein. Als Alternative kann die zusammengesetzte Schicht aus einer einzigen dielektrischen Schicht mit einem Brechungsin­ dexgradienten über seine Dicke bestehen. Die Differenz Δn zwischen n2 und n1 beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 und liegt mit größerer Bevorzugung im Bereich zwischen etwa 0,3 und 1,0. Der Brechungsindex n₁ liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1,8 bis 3,0 und n₂ vorzugsweise im Bereich von etwa 1,4 bis 2,5.
Die gesamte prozentuale Spiegelremission bei normalem Einfall in das Medium liegt bei einem Wellenlängenbereich von 400 bis 850 nm vorzugsweise im Bereich von etwa 18 bis 30% und mit größerer Bevorzugung im Bereich von etwa 22 bis 26%. Die höchste prozentuale Spiegelremission, die über den Wellenlän­ genbereich gemessen wird, ist vorzugsweise geringer als etwa das 1,25fache der niedrigsten prozentualen Remission, die über den Bereich gemessen wird, und mit größerer Bevorzugung geringer als etwa das 1,1fache.
Die Dicke der Schichten im Medium können verändert wer­ den, um die Remission, die Elliptizität und die Medienempfind­ lichkeit unabhängig voneinander für eine bestimmte Wellenlänge zu optimieren. Der zusätzliche Freiheitsgrad, der durch die zusammengesetzte dielektrische Schicht geschaffen wird, ermöglicht es dann, daß die Remissionsänderung über einen Wellenlängenbereich minimiert wird.
Das Ergebnis ist ein magneto-optisches Medium, das mit mehreren verschiedenen Lese- und Schreiblaserstrahlen im sichtbaren und im nahen Infrarotwellenlängenbereich effektiv arbeitet.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung der Schichten, die eine erfin­ dungsgemäße Ausführungsform des magneto-optischen Mediums aufweist;
Fig. 2 eine grafische Darstellung der Beziehung zwi­ schen der gespiegelten Remission (R) und der Einfallstrahlwel­ lenlänge (λ) für ein magneto-optisches Medium, das gemäß Beispiel 1 hergestellt worden ist;
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Beziehung zwi­ schen der gespiegelten Remission (R) und der Einfallstrahlwel­ lenlänge (λ) für ein bekanntes magneto-optisches Medium.
Ein erfindungsgemäßer mehrschichtiger Stapel 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Der mehrschichtige Stapel 10 besteht in der Reihenfolge der Aufzählung aus einem Substrat 12, einer zusammengesetzten dielektrischen Schicht 14, einer magneto-op­ tischen Aufzeichnungsschicht 20, einer wahlweise vorhandenen zweiten dielektrischen Schicht 22 und einer Reflexionsschicht 24.
Das Substrat 12 kann aus irgendeinem Material ausgebil­ det sein, das nichtmagnetisch und dimensionsstabil ist, wodurch Rauschen und Bewegungsbereichsänderungen während des Aufzeichnens und der Wiedergabe minimiert werden. Geeignete Substrate sind u. a. Glas, Spinell, Quarz, Saphir, Aluminium­ oxid, Metalle, z. B. Aluminium und Kupfer, und Polymere, z. B. Polymethylmetacrylat (PMMA), Polykarbonat (PC), amorphes Polyolefin und Polyester. Glas dient vorzugsweise für Anwen­ dungen, die eine hohe Dimensionsstabilität erfordern, während Polymere bei in Massenproduktion hergestellte Medien aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Kosten bevorzugt werden. Transparente Substrate sind erforderlich für ein Substratein­ fallsmedium. Das Substrat ist normalerweise eine Scheibe mit einem Nenndurchmesser von 64, 86 oder 130 mm.
Die magneto-optische Aufzeichnungsschicht 20 weist nor­ malerweise eine Legierung aus mindestens einem Element selte­ ner Erden und mindestens einem Übergangsmetall, z. B. Tb-Fe-Co, Gd-Tb-Fe, Nd-Dy-Fe-Co und Tb-Fe, auf.
Die zusammengesetzte dielektrische Schicht 14 ist zwi­ schen dem Substrat 12 und der magneto-optischen Aufzeich­ nungsschicht 20 angeordnet. Die dielektrische Schicht 14 schützt die magneto-optische Aufzeichnungsschicht 14 vor Korrosion aufgrund der Reaktion mit Elementen in der äußeren Umgebung oder mit Verunreinigungen im Substrat 12. Die zusam­ mengesetzte dielektrische Schicht 14 dient außerdem als thermische Barriere, um das Substrat 12 vor der Wärme zu schützen, die vom Schreiblichtstrahl erzeugt wird, und bewirkt eine Interferenzverbesserung, um den charakteristischen magneto-optischen Drehungswinkel zu erhöhen und die Refle­ xionsgrad des Mediums zu verringern.
Die zusammengesetzte dielektrische Schicht 14 hat einen ersten Brechungsindex n₁ an der Grenzschicht zum Substrat 12 und einen zweiten Brechungsindex n₂ an der Grenzschicht zur Aufzeichnungsschicht 20, so daß n₁ mindestens um 0,1 größer ist als n₂. Die Differenz zwischen n₁ und n₂, also Δn, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,3 bis 1,0 und mit größerer Bevorzugung bei etwa 0,8. Der Brechungsindex n₁ liegt vorzugs­ weise im Bereich von etwa 1,8 bis 3,0 und mit größerer Bevor­ zugung bei etwa 2,5. Der Brechungsindex n₂ liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1,4 bis 2,5 und mit größerer Bevorzugung bei etwa 1,7. Die oben genannten Werte für n₁, n₂ und Δn gelten für Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm.
Die zusammengesetzte dielektrische Schicht 14 kann aus einer einzigen dielektrischen Schicht mit einem Brechungsin­ dexgradienten über seine Dicke. Bevorzugte Materialien für die zusammengesetzte dielektrische Schicht 14 sind u. a. SiOxNy, SiCxNy, SiCxHy und AlOxNy. Als Alternative kann die zusammen­ gesetzte dielektrische Schicht 14 aus zwei aneinandergrenzen­ de, im wesentliche diskrete Teilschichten 16 und 18 herge­ stellt sein, die aus verschiedenen dielektrischen Materialien bestehen. Die Brechungsindexe n₁ und n₂ der Teilschichten 16 und 18 sollten jeweils in den gleichen Bereichen liegen, wie oben angegeben.
Die Teilschichten 16 und 18 können aus Materialien her­ gestellt sein, die aus einer Gruppe von bekannten dielektri­ schen Materialien ausgewählt sind, die im Laserstrahlwellen­ längenbereich von 400 bis 900 nm im wesentlichen lichtdurch­ lässig, mit der Aufzeichnungsschicht 20 im wesentlichen nichtreaktionsfähig sind und mit der bekannten Dünnfilmbe­ schichtungstechnik, z. B. durch Sputtern oder Oberflächenzer­ stäubung, aufgebracht werden können. Bei im wesentlichen lichtdurchlässigen dielektrischen Materialien hat der Bre­ chungsindex (K) einen imaginären Teil, der auch als Extinkti­ onskoeffizient bezeichnet wird und der über diesen Bereich kleiner ist als 0,15. Nützliche dielektrische Materialien für die erste Teilschicht (mit dem höheren Brechungsindex) sind u. a. SiC, SiC:H, SiN, SiON, TiO₂ und diamantähnlicher Kohlen­ stoff. Nützliche dielektrische Materialien für die zweite Teilschicht sind u. a. MgF₂, YOx, SiOx, SiOxNy, SiC:H und AlOxNy.
Die wahlweise vorhandene zweite dielektrische Schicht 22 ist zwischen der Aufzeichnungsschicht 20 und der Reflexi­ onsschicht 24 angeordnet. Die zweite dielektrische Schicht 22 schützt die magneto-optische Legierung in der Aufzeichnungs­ schicht 20 davor, mit den Materialien in der Reflexionsschicht 24 oder mit Elementen in der äußeren Umgebung zu reagieren, wobei die Wärmeableitung von der Aufzeichnungsschicht verringert wird. Die zweite dielektrische Schicht 22 bietet eine zusätzliche Interferenzverbesserung, wodurch sich das Ausgangssignal des gelesenen Lichtstrahls verbessert. Die zweite dielektrische Schicht 22 weist normalerweise ein im we­ sentlichen lichtdurchlässiges dielektrisches Material, z. B. Siliziumdioxid (SiO₂), auf, obwohl andere bekannte dielektri­ sche Materialien, die im wesentlichen mit der magneto-opti­ schen Legierung nicht reagieren, auch verwendet werden können.
Die Reflexionsschicht 24 weist normalerweise ein Mate­ rial, z. B. Kupfer, Aluminium, Gold oder eine Legierung aus diesen Materialien, auf. Die Reflexionsschicht 24 hat norma­ lerweise eine Remission, die größer ist als 50% der Licht­ strahlaufzeichnungswellenlänge. Die Reflexionsschicht 24 weist normalerweise eine Aluminium-Chrom-(Al-Cr-)Legierung mit etwa 4 Gew.-% (2% relative Atommasse) Chrom auf.
Die Dicke der Schichten in Stapel 10 gemäß der Erfin­ dung kann unter Verwendung einer der beiden Verfahren bestimmt werden, um die Remissionsänderung zu minimieren, während der magneto-optische Drehungseffekt beibehalten wird. Wenn die zu­ sammengesetzte dielektrische Schicht 14 aus den Teilschichten 14 und 18 mit unterschiedlichen Brechungsindices besteht, die genau bekannt sind, und die Teilschichten nicht miteinander reagieren, kann die Schichtdicke unter Verwendung eines Computerprogramms zur optischen Dünnfilmmodellierung bestimmt werden. Das Programm verwendet bekannte Gleichungen (wie z. B. die, die beschrieben ist in "Optical Waves in Layered Media" von Pochi Yeh (New York, John Wiley & Sons, 1988)), um die er­ warteten magneto-optischen Eigenschaften des Mediums iterativ zu berechnen.
Wenn eine physikalische oder chemische Reaktion zwi­ schen den Teilschichten 16 und 18 abläuft, z. B. eine partielle Migration von einer Teilschicht in die andere, oder wenn die zusammengesetzte dielektrische Schicht 14 aus einer einzigen Schicht mit einem unbekannten Brechungsindexgradienten herge­ stellt ist, dann kann die optimale Schichtdicke durch einen experimentellen Iterationsvorgang bestimmt werden. Dieser Vorgang kann folgendermaßen durchgeführt werden.
Die angenäherten Anfangsdicken der Schichten 12, 14, (16, 18), 20, 22 und 24 werden unter Verwendung eines Compu­ ter-Modellierungsprogramms bestimmt. Als nächstes wird die Re­ mission der gewünschten langen Wellenlänge gemessen. Die Dicke der Teilschicht 16 der zusammengesetzten dielektrischen Schicht 14 wird dann iterativ verändert, um die gewünschte langwellige Remission, Rlong, zu ermitteln (Änderung der Remission durch Änderung der Dicke der Teilschicht). Die Dicke der Teilschicht 18 der zusammengesetzten dielektrischen Schicht 14 wird dann iterativ verändert, um die kurzwellige Remission, Rshort, zu ermitteln, die die Remissionsänderung, Rlong-Rshort, für den betreffenden Wellenlängenbereich mini­ miert. Die Dicke der Teilschicht 18 wird verändert, je nach­ dem, ob Rshort zu hoch oder zu niedrig ist. Wenn Rlong-Rshort auf den gewünschten Wert herabgesetzt worden ist, wird Rlong noch einmal gemessen. Wenn Rlong bei dem gewünschten Wert nicht länger ist, wird die Dicke der Teilschicht 16 iterativ verändert, um einen neuen gewünschten Rlong zu ermitteln. Die Dicke der Teilschichten 16 und 18 werden dann iterativ noch einmal verändert, bis die gewünschten Werte Rlong und Rlong- Rshort ermittelt sind.
Als nächstes wird die Elliptizität ε gemessen. Die Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 22 wird iterativ verändert, bis der gewünschte Wert ε ermittelt ist. Da diese Veränderung normalerweise die Remissionswerte des mehrlagigen Stapels 10 beeinträchtigt, werden die Dicken der dielektri­ schen Teilschichten 16 und 18 so weit verändert, wie es erforderlich ist.
Die Aufzeichnungsschicht 20 hat normalerweise eine Dicke im Bereich von etwa 20 bis 30 nm. Die Dicke der Auf­ zeichnungsschicht 20 kann in diesem Bereich verändert werden, um die optischen und thermischen Eigenschaften des mehrlagigen Stapels 10 zu verbessern.
Die Reflexionsschicht 24 ist bei Wellenlängen über 400 nm vorzugsweise optisch undurchlässig, und die gespiegelte Re­ mission des mehrlagigen Stapels 10 ist bei normalem Einfall, einschließlich der Reflexionen auf der Vorder- und Rückfläche, vorzugsweise im Bereich von etwa 18 bis 30% über einen Wellen­ längenbereich von 400 bis 850 nm, mit größerer Bevorzugung in­ nerhalb des Bereichs von etwa 22 bis 26% und mit besonderer Bevorzugung bei etwa 24%.
Die höchste prozentuale gespiegelte Remission, die über den Wellenlängenbereich von 400 bis 850 nm gemessen wird, beträgt vorzugsweise weniger als das 1,25fache des über den Bereich gemessenen, niedrigsten prozentualen Wertes. Wenn z. B. die minimale Remission über den Bereich 24% beträgt, sollte die maximale Remission nicht größer sein als das 1,25fache von 24%, d. h. 30%. Mit größerer Bevorzugung beträgt die höchste prozentuale Remission weniger als das 1,1fache der niedrigsten prozentualen Remission, die über einen Wellenlängenbereich von 400 bis 850 nm gemessen wird. Wenn die über den Bereich gemessene minimale Remission etwa 20% betrüge, dann würde folglich die über den Bereich gemessene maximale gespiegelte Remission etwa 22% nicht überschreiten.
Die Schichten, die das erfindungsgemäße magneto-opti­ sche Aufzeichnungsmedium aufweist, können mit den bekannten Vakuumbeschichtungstechniken hergestellt werden, die in der Lage sind, dünne, defektfreie Filme mit gleichmäßigen und steuerbaren Dicken zu erzeugen. Nützliche Sputter-Techniken sind u. a. das HF-Magnetron- und das Gleichstrommagnetron-; das Trioden-, Dioden-, Elektronenstrahlaufdampfungs-, thermisches Aufdampfungs- und Ionenstrahl-Sputtern. Der Fachmann ist in der Lage, die Sputter-Bedingungen, z. B. Gasdurchflußmenge, Target-Leistungsdichte und Sputter-Zeit so zu wählen, daß ein Film mit der gewünschten Dicke und Zusammensetzung erzeugt wird.
Targets oder Auftreffplatten werden für eine geeignete Zeitdauer einem Vorsputtern oder einer Vorzerstäubung der Oberfläche unterzogen, um deren Oberflächen zu reinigen. Das Vorsputtern wird durchgeführt, indem das Vakuumbeschichtungs­ system unter Betriebsbedingungen betrieben wird, während das Substrat vor dem abgestäubten Material abgeschirmt wird, das vom Target kommt. Wenn eine Folge von Schichten in einer einzelnen Kammer mit einem reaktionsfähigen Gas dem Sputtern unterzogen wird, wird die Kammer zwischen den Sputterzyklen unter Vakuum für eine ausreichend lange Zeit gereinigt, um Restgas aus dem vorherigen Sputterzyklus zu entfernen.
Eine zusammengesetzte Schicht 14 mit einem Brechungsin­ dexgradienten über ihre Dicke kann mit verschiedenen Sputter­ verfahren hergestellt werden. Der Gasdruck kann z. B. während des Sputterverfahrens verändert werden, das Gasgemisch kann verändert werden (z. B. das Verhältnis zwischen O₂ und N₂), oder zwei oder mehr Targets können gemeinsam gesputtert werden, während das Substrat nacheinander langsam an ihnen vorbeigeführt wird.
Die Erfindung wird ferner anhand der folgenden Bei­ spiele erläutert. (Alle Messungen sind angenähert.)
Beispiel 1
Die Medien wurden erzeugt unter Verwendung eines Sta­ pel-Vakuumbeschichtungssystems, das aus einer einzelnen zylindrischen Kammer bestand, die mit einer Cryopumpe ausge­ stattet war. In der Kammer waren vier Sputter-Kanonen, die ei­ ne Triodenvorrichtung, zwei Magnetrons mit Gleichstromquellen und ein Magnetron mit einer HF-Stromquelle umfaßten. Die Sputter-Kanonen wurden mit Metallplatten voneinander abge­ schirmt, um gegenseitige Kontaminierung zu minimieren. Das Target für die Triode bestand aus einer Therbium-Eisen-Kobalt- (Tb-Fe-Co-)Legierung. Eines der Gleichstrommagnetrons hatte ein handelsübliches Siliziumkarbid-(SiC-)Target mit etwa 50 Gew.-% Silizium, während das andere Gleichstrommagnetron ein Target aus einer Aluminium-Chrom-(AlCr-)Legierung mit etwa 2% relativer Atommasse Chrom hatte. Das Target für das HF-Magne­ tron bestand aus einem dielektrischen Magnesiumfluorid- (MgF₂-)Material.
Die Substrate waren in der Kammer an einer Planetenge­ triebebefestigungsplattform angeordnet, die sich über den Sputter-Kanonen befand. Die Substrate waren eine Polykarbonat­ scheibe mit einem Durchmesser von 130 mm, deren eine Seite mit Rillen versehen waren, ein 2,5 cm × 7,6 cm großer Mikroskopob­ jektträger aus Glas, ein 19 cm² großer Polyimidfilm und eine Siliziumscheibe mit einem Durchmesser von 5,1 cm. Die Polykar­ bonatscheiben waren an dem Planetengetriebe so angeordnet, daß die mit Rillen versehene Seite beschichtet wurde. Das Plane­ tengetriebe war so ausgeführt, daß es sich während des Sput­ terns mit einer gesteuerten Geschwindigkeit drehen konnte. Au­ ßerdem konnten die Substrate sich unabhängig voneinander auf dem sich drehenden Planetengetriebe während des Sputterns dre­ hen, um die Gleichmäßigkeit der Dünnfilmbeschichtung zu maximieren. Die Verfahrensbedingungen für die Vorsputter- und Sputterzyklen wurden in einen Computer eingegeben, der geeig­ net war, den Betrieb des Vakuumbeschichtungssystems zu steu­ ern. Die Kammer wurde dann verschlossen und für mindestens 12 Stunden lang auf einen Basisdruck von etwa 0,05 mPa (4 × 10-7 Torr) evakuiert.
Die Targets wurden entsprechend dem folgenden Ablauf vorgesputtert, wobei das Planetengetriebe in einer feststehen­ den Position war, so daß die Substrate nicht mit dem abge­ stäubten Material beschichtet wurden. Zuerst wurde das MgF₂- Target für 15 Minuten unter Verwendung des HF-Magnetrons in einer Argongasatmosphäre bei einem Druck von 400 mPa (3 × 10-3 Torr) und einer konstanten Vorwärtsleistung von 400 W und einer Target-Leistungsdichte von 8,7 W/cm² vorgesputtert. Als das Sputtern beendet war, wurde die Kammer unter kontinuierli­ chem Vakuum für etwa 5 Minuten gereinigt, um eine gegenseitige Kontaminierung zwischen den Sputter-Zyklen zu vermeiden. Das SiC-Target wurde dann für 15 Minuten unter Verwendung eines Gleichstrommagnetrons in einem Gasgemisch aus etwa 90 Vol.-% Argon und 10 Vol.-% Methan bei 800 mPa (6 × 10-3 Torr) und ei­ ner konstanten Leistung von 1000 W vorgesputtert. Nach einer Reinigungszeit von etwa 15 Minuten wurde das AlCr-Target für 10 Minuten unter Verwendung des anderen Gleichstrommagnetrons bei 117 mPa (8,8 × 10-4 Torr) Argongasdruck und 500 W Leistung vorgesputtert. Nach einer etwa 15-minütigen Reinigungszeit wurde das Tb-Fe-Co-Target für 10 Minuten unter Verwendung der Triode mit einem Argongasdruck von 160 mPa (1,2 × 10-3 Torr) vorgesputtert. Die Target-Spannung blieb bei 400 V konstant, wobei der Plasmastrom 6 A und der Emitterstrom 35 A betrug, was zu einer Leistung von 730 W am Target führte.
Nachdem eine Wartezeit von etwa 15 Minuten vergangen war, in der die Kammer gereinigt wurde, wurden dann die Dünnfilme in folgender Weise auf die Substrate aufgebracht. Zuerst wurde ein Gasstrom mit einem Gemisch aus Argon und Methan in die Kammer eingeleitet, um einen Druck von 800 mPa (6 × 10-3 Torr) zu erreichen. Das Ar/CH₄-Gemisch bestand aus 10 Vol.-% CH₄. Um die erste Teilschicht der D1-Schicht aufzu­ bringen, wurde das SiC-Target unter Verwendung des Gleich­ strommagnetrons bei einer Leistung von 1000 W für 4 Minuten gesputtert, wobei 14 Sekunden eine angenäherte Schichtdicke von 39 nm ergeben sollen. Das Vorhandensein des CH₄ im Gasge­ misch führte zu einer Hydrogenisierung der gesputterten Schicht, was eine Zusammensetzung, nämlich SiC:H, ergab. Die Kammer wurde dann für etwa 30 Minuten gereinigt, um jegliches verbleibendes Methangas zu entfernen. Die zweite Teilschicht der zusammengesetzten dielektrischen Schicht wurde dann durch Sputtern des MgF₂-Targets unter Verwendung des HF-Magnetrons mit einer Leistung von 400 W und einem Argondruck von 400 mPa (3 × 10-3 Torr) für 52 Minuten beschichtet, wobei 5 Sekunden eine angenäherte Schichtdicke von 40 nm ergeben sollen. Nachdem die Kammer für etwa 15 Minuten gereinigt worden ist, wurde die magneto-optische Aufzeichnungsschicht unter Verwen­ dung der Triode mit einer Leistung von 740 W beschichtet. Das Tb-Fe-Co-Target wurde bei einem Argondruck von 160 mPa (1,2 × 10-3 Torr) für 56 Sekunden gesputtert, um eine angenäherte Schichtdicke von 200 Ångström zu erreichen. Nachdem die Kammer für etwa 15 Minuten gereinigt worden ist, wurde dann die zweite dielektrische Schicht aufgebracht, indem wiederum das SiC-Target mit dem Gleichstrommagnetron mit einer Leistung von 1000 W gesputtert wurde. Das gleiche Argon/Methan-Gasgemisch, das für die erste dielektrische Teilschicht verwendet worden ist, wurde eingeleitet, um für eine Dauer von 2 Minuten einen Druck von 800 mPa (6 × 10-3 Torr) zu erreichen, wobei 43 Sekunden eine angenäherte Schichtdicke von 25 nm ergeben sollen. Schließlich wurde nach einer weiteren Reinigungszeit von etwa 15 Minuten die Reflexionsschicht unter Verwendung des Gleichstrommagnetrons mit einer Leistung von 500 W aufge­ bracht. Das AlCr-Target wurde bei einem Argondruck von 117 mPa (8,8 × 10-4 Torr) für 10 Minuten gesputtert, wobei 32 Sekunden eine angenäherte Schichtdicke von 110 nm ergeben sollen. Die Sputter-Kammer wurde dann zur Atmosphäre hin belüftet, so daß das fertiggestellte Substrat herausgenommen werden konnte.
Um den Brechungsindex der ersten Teilschicht der zusam­ mengesetzten dielektrischen Schicht zu messen, wurde der SiC:H-Film allein unter Verwendung der gleichen Sputterbedin­ gungen, die oben beschrieben worden sind, auf einen Glas- Objektträger aufgebracht. Die Remissions- und Transmissions­ messungen am Glas-Objektträger wurden benutzt, um den reellen Teil des Brechungsindexes (n₁) zu bestimmen, der zwischen etwa 2,06 bei einer Wellenlänge von 400 nm und 1,96 bei einer Wellenlänge von 850 nm schwankte. Der imaginäre Teil des Brechungsindex (K) schwankte zwischen etwa 0,12 bei 400 nm und 0,00 bei 850 nm. Ebenso wurde die zweite Teilschicht, die MgF₂ aufweist, selbständig auf einen Glas-Objektträger aufgebracht, und zwar unter Verwendung der Sputterbedingungen, die oben be­ schrieben worden sind. Der reelle Teil des Brechungsindex (n₂) dieser Schicht schwankte über einen Bereich von etwa 1,52 bei 500 nm bis 1,59 bei 850 nm. Der imaginäre Teil des Brechungs- Index (K) reichte von etwa 0,045 bei 400 nm bis etwa 0,002 bei 850 nm.
Die Zusammensetzung nach der relativen Atommasse des Tb-Fe-Co-Films, der die magneto-optische Aufzeichnungsschicht umfaßt, wurde auf der Siliziumscheibe mit Hilfe der Röntgen­ strahl-Fluoreszensspektroskopie gemessen und ergab etwa 25,3% Tb, 64,8% Fe und 9,9% Co. Ein Diagramm der gespiegelten Remission (R) als Funktion der Wellenlänge (λ) des einfallen­ den Strahls über einen Bereich von 400 bis 850 nm ist in Fig. 2 dargestellt. Es wurde festgestellt, daß die gespiegelte Remission (R) des Glas-Mikroskopobjektträgersubstrats, das mit fünf Dünnfilmschichten beschichtet worden ist, 24 ± 1% be­ trägt, wenn sie durch das Glas im Wellenlängenbereich von 400 bis 850 nm gemessen wird, wie in Fig. 2 dargestellt. Dies bedeutet eine große Verbesserung gegenüber handelsüblichen ma­ gneto-optischen Aufzeichnungsmedien, deren Remission sich über den gesamten Wellenlängenbereich stark ändert. Wie in Fig. 3 dargestellt, änderte sich die gespiegelte Remission der be­ kannten Medien (Linie 32) zwischen einem Tiefstwert von etwa 5% und einem Höchstwert von etwa 25%, also mit einem relativen prozentualen Anstieg von 500%. Dagegen zeigt die Messung von 24% ± 1% gemäß der Erfindung (Fig. 2) als höchsten Wert des Bereichs der gespiegelten Remission (25%) gegenüber dem un­ tersten Wert (23%) einen relativen prozentualen Anstieg von nur etwa 8%.
Das Träger-Rausch-Verhältnis (CNR) wurde bei der be­ schichteten Scheibe getestet, indem ein Signal von 3,7 MHz bei einem Tastverhältnis von 26% unter Verwendung eines 830-nm-La­ sers mit einem Radius von 33 mm bei einer Scheibenumdrehung von 1800 U/min aufgezeichnet wurde. Dies ergab eine Länge des aufgezeichneten Zeichens von 0,76 µm. Die Spur wurde zunächst zuerst mit einer Laserleistung von 8 mW in einem Feld von -400 Oe gelöscht, bevor sie mit einer Laserleistung von 6,5 mW in einem Feld von +200 Oe beschrieben wurde. Das aufgezeichnete Signal wurde mit 1,5 mW gelesen, und das gemessene CNR betrug bei der Industriestandardbandbreite von 30 kHz 41,0 dB.
Beispiel 2
Eine zweite Gruppe von Substraten wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 1 beschichtet, außer daß die Gesamtbe­ schichtungszeit für die zweite Teilschicht der zusammengesetz­ ten dielektrischen Schicht nur 3 Minuten betrug, wobei 48 Sekunden eine angenäherte Schichtdicke von 35 nm ergeben sollen. Die gespiegelte Remission des Glas-Mikroskopobjektträ­ gers nach der Beschichtung betrug im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 850 nm durch das Glas 18,5 ± 1%.

Claims (10)

1. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium (10), das in der Reihenfolge der Aufzählung aufweist:
ein Substrat (12);
eine dielektrische Schicht (14), die mindestens eine Schicht aufweist;
eine magneto-optische Aufzeichnungsschicht (20); und
eine Reflexionsschicht (24);
wobei die dielektrische Schicht einen ersten Brechungs­ index n₁ an der Grenzfläche zum Substrat und einen zweiten Brechungsindex n₂ an der Grenzfläche zur Aufzeichnungsschicht hat, wobei n₁ - n₂ = Δn im Bereich von etwa 0,3 bis 1,0 liegt.
2. Medium nach Anspruch 1, bei dem n₁ im Bereich von etwa 1,8 bis 3,0 und n₂ im Bereich von etwa 1,4 bis 2,5 liegt.
3. Medium nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die dielek­ trische Schicht ferner zwei Teilschichten aufweist, wobei die erste Schicht (16) an das Substrat angrenzt und einen Bre­ chungsindex gleich n₁ hat und die zweite Schicht (18) an die Aufzeichnungsschicht angrenzt und einen Brechungsindex gleich n₂ hat.
4. Medium nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die dielek­ trische Schicht aus einer einzelnen Schicht besteht und bei der die Schicht einen Brechungsindexgradienten über ihre Dicke hat.
5. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Medium gekennzeichnet ist durch eine gespiegelte Remission bei normalem Einfall im Bereich von etwa 18% bis 30% über einen Bereich von Wellenlängen von 400 nm bis 580 nm.
6. Medium nach Anspruch 5, bei dem die Remission im Be­ reich von etwa 22% bis 26% liegt.
7. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Medium gekennzeichnet ist durch eine gespiegelte Remission bei normalem Einfall, die einen hohen und einen niedrigen Wert über einen Bereich von Wellenlängen von 400 nm bis 850 nm aufweist, wobei der hohe Wert niedriger ist als das 1,25fache des niedrigen Wertes.
8. Medium nach Anspruch 7, bei dem der hohe Wert nied­ riger ist als das 1,1fache des niedrigen Wertes.
9. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer zweiten dielektrischen Schicht (22), die zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Reflexionsschicht angeordnet ist.
10. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium (10), das in der Reihenfolge der Aufzählung aufweist:
ein Substrat (12);
eine zusammengesetzte dielektrische Schicht (14), die eine erste (16) und eine zweite (18) Teilschicht aufweist;
eine magneto-optische Aufzeichnungsschicht (20);
eine zweite dielektrische Schicht (22); und
eine Reflexionsschicht (24);
wobei die erste Teilschicht an das Substrat angrenzt und einen Brechungsindex n₁ hat und die zweite Teilschicht an die Aufzeichnungsschicht angrenzt und einen Brechungsindex n₂ hat, wobei n₁ - n₂ = Δn im Bereich von etwa 0,3 bis 1,0 liegt und wobei das Medium eine gespiegelte Remission bei normalem Einfall im Bereich von etwa 18% bis 30% über einen Bereich von Wellenlängen von 400 nm bis 850 nm aufweist.
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