JP2004127436A - 情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面記録再生方式において、反射層又は放熱層の膜の表面に形成される保護層又は記録層が疎な膜となって、光学特性や磁気特性等が変わり記録時や再生時にノイズの原因となったりするのを無くす。
【解決手段】ヘッダーとデータ記録再生を行うランド及びグルーブとを設けた基板１に、金属層２、第１保護層３、記録層４、第２保護層５をこの順に積層して多層膜を形成し、膜面側から記録再生を行う情報記録媒体の製造方法において、金属層２を形成した後、前記金属層２表面に電界により加速された粒子を照射した後、金属層２、第１保護層３、記録層４、第２保護層５を形成する。反射層又は放熱層としての金属層２の膜表面が平坦化され、その上に形成される保護層又は記録層が疎な膜となるのを防ぐことができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体及びその製造方法に関し、特に光磁気記録媒体の両面に記録することを可能にし、記録磁区をより微小化して高い密度の記録容量を有する光磁気記録媒体とその製造方法を提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体は、大容量・高密度記録が可能な可搬型記録媒体であり、近年のマルチメディア化に伴うコンピュータやテレビ等における動画の大容量保存ファイルを記録する書き換え型媒体として広く使われている。従来の書き換え型光記録媒体は、一般に射出成形により得られた円盤状のプラスチック基板に記録層を含む多層膜を形成し、プラスチック基板側からレーザーを照射して、記録、再生、消去を行っていた。近年、記録層に光ヘッドを近づけて記録再生を行う、表面記録再生方式が高密度記録の手段として注目されている。この表面記録再生方式では、光学ヘッドを記録媒体に近づける必要があるために、従来の光記録媒体のように基板を通して記録層にレーザービームを照射するのではなく、基板を通さずに直接膜面側から記録層にレーザービームを照射する方法を用いる。
【０００３】
すなわち、従来の光記録媒体では、多層膜の構成が、基板／第１保護層／記録層／第２保護層／反射層となっているのが一般的であるのに対して、表面記録媒体では例えば、基板／反射層／第２保護層／記録層／第１保護層という逆構成となっている。
【０００４】
ところで、光記録媒体においては、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と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。グルーブ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グループ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。
【０００５】
また、媒体の高密度化の工夫としては、次のような提案がなされている。
【０００６】
光学的状態の変化をレーザービームの照射加熱により生起させる記録モードにおいては、形成される状態変化領域（記録マーク）の大きさや形状は、局所的な加熱によって記録層上に誘起される温度分布によって決まる。記録層上に誘起される温度分布は膜面方向の熱拡散の影響を受けるため、単位時間当たりの入射熱量を一定にして定線速で加熱領域を移動させた場合でも、移動距離や直前に加熱した領域からの距離の違いによって、形成される温度分布は複雑な変化の仕方をする。
【０００７】
このため、単純に情報に対応させた加熱操作を行うと、情報パターンによって形成されるマークの幅が変動してしまう。このようなマーク列を光ビームの走査によって時系列的に読み出すと、マーク検出のタイミングジッターが増大するため、元の情報を正しく再生できない危険性がある。この問題を回避するため、単位時間当たりの入射熱量や、加熱時間等を情報パターンに応じて調整する記録補償方式が種々提案されているが、この場合記録手段が複雑化するという問題がある。
【０００８】
そこで、特開平６−２９０４９６号公報においては、第１の磁性層、第２の磁性層、及び第３の磁性層が順次積層され、第３の磁性層は、第１の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく、第２の磁性層は第１の磁性層及び第３の磁性層よりもキュリー温度の低い光磁気記録媒体、及びこの光磁気記録媒体を用いて記録マークの境界部に存在する第３の磁性層の磁壁を温度勾配によって移動させて、この磁壁移動に伴う磁化反転を、反射光の偏光状態の変化として検出する高密度記録再生方法が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来とは逆の順序で膜を形成すると、記録層に従来とは異なった現象が生じる。例えば、反射層又は放熱層を有する媒体の場合、反射層又は放熱層の材料として通常アルミ又はアルミ合金が用いられるが、これらの膜は、膜表面が粗くなりその上に形成される保護層又は記録層がその膜表面の状態を反映した疎な膜となる。そのため、保護層又は記録層の構造が疎な膜となり、膜の光学特性や磁気特性等が従来と異なり記録時や再生時にノイズの原因となったり、記録マークの形状が一様でなかったりして、記録再生特性が従来より悪くなったり、マージンが少ないという問題があった。また、保護層が疎な膜であるため、保護層の性能が従来より悪くなり耐久性に問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、表面記録再生方式において、反射層又は放熱層の膜の表面が粗くなりその上に形成される保護層又は記録層が疎な膜となるのを防ぐことにより、膜の光学特性や磁気特性等が変わり記録時や再生時にノイズの原因となったりするのを無くすことであり、また、保護層の性能が悪くなり耐久性が悪化することを防ぐ情報記録媒体及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の情報記録媒体は、ヘッダーとデータ記録再生を行うランド及びグルーブとを設けた基板に、少なくとも金属層、記録層、保護層をこの順に積層した多層膜が形成され、膜面側から記録再生を行う情報記録媒体において、膜面側の前記金属層表面は、電界により加速された粒子により照射された表面である。
【００１２】
また、本発明の情報記録媒体の製造方法は、ヘッダーとデータ記録再生を行うランド及びグルーブとを設けた基板に、少なくとも金属層、記録層、保護層をこの順に積層して多層膜を形成し、膜面側から記録再生を行う情報記録媒体の製造方法において、金属層を形成した後、前記金属層表面に電界により加速された粒子を照射した後、記録層、保護層を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の情報記録媒体としての光記録媒体の一例を示す模式断面図である。基板１の上に金属層２、第１保護層３、記録層４、第２保護層５をこの順に積層している。第１保護層３は、熱的特性の観点から設けられているが、なくてもよい。第２保護層５の上に、カーボンに水素や窒素を添加させたダイヤモンドライクカーボン等の固体潤滑層を積層してもよい。また、紫外線硬化樹脂接着層を介して、０．１ｍｍ等の薄いカバー層を設けてもよい。紫外線硬化樹脂のみの薄い層を設けてもよい。
【００１５】
基板１は、ヘッダーとデータ記録再生を行うランド及びグルーブとが設けられており、材料として樹脂、ガラス、又は、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よい。
【００１６】
情報記録媒体を構成する材料としては、誘電体材料、アルミ等の金属材料、希土類−遷移金属に代表される光磁気材料、ＧｅＳｂＴｅに代表される相変化材料等公知の材料が使える。これらの材料を用いた情報記録媒体の各層の形成方法は、従来のマグネトロンスパッタ法や蒸着法、ＣＶＤ法等の公知の方法が使える。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。
【００１７】
また、電界による粒子を加速する手段としては、イオンミリングやイオンビーム発生に用いられているイオン源、ＲＦバイアススパッタエッチングがある。このイオン源を用いる方法においては、基板表面の帯電を防止するために、イオンを中性化する方法が一般的である。基板表面における反応を起さないために、加速する粒子としては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｈｅ等の不活性元素が用いられる。イオンを照射する（ミリングと呼ぶ）際にイオンとしてＡｒイオンを用いると、Ａｒは原子半径が情報記録媒体の記録層に使われている材料と同程度のため、ミリングする際にその膜構造を反映したものになるものと考える。Ａｒの他に、ＮｅやＨｅを用いてもよいが、Ａｒよりミリングレートが遅いので、Ａｒを使用することが望ましい。さらに、ＫｒやＸｅはＡｒより原子半径が大きく、Ａｒより重たいので、ミリングする際に表面近傍の元素を弾き飛ばすより打ち込む効果が出て、表面を平坦化する効果がある。この効果はＫｒよりＸｅの方が顕著である。金属材料の種類により、これらの不活性原子を適宜選択すればよい。本発明の目的の一つは、表面性の改善であるため，膜厚が熱的特性に影響を及ぼすほど照射する必要はない。イオンは、単体でもよいし、混合したものでもよい。基板の溝深さや溝形状によっては、指向性のないＲＦバイアススパッタエッチングを用いてもよい。その際のガス種は、上記と同様なものが使える。
【００１８】
【実施例】
［実施例１］
基板表面にトラックピッチ０．４５μｍのランド／グルーブ部を有するφ８６ｍｍのポリカーボネート基板１上に、金属層２、第１保護層３、記録層４、第２保護層５を順次この順で積層した。溝深さは、１００ｎｍとした。金属層２として、膜厚５０ｎｍのＡｌＣｒ合金をマグネトロンスパッタ装置により形成した後、イオンビームを用いて該ＡｌＣｒ膜表面をミリングした。用いたイオンは、Ｘｅイオンである。イオン引き出し開口部の大きさは、直径１２０ｍｍであり、イオンビーム電流は、２００ｍＡ、ビーム電圧は６００Ｖであった。照射時間は、２０ｓｅｃであった。ビーム電流、ビーム電圧、照射時間は、膜表面のＳＥＭ観察やＡＦＭによる観察及び磁気特性及び記録再生特性を評価して実験的に求められる。
【００１９】
その後、この上に、第１保護層３として、Ｓｉターゲットを用いてＡｒとＮ_２の混合ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＮ膜を形成し、さらにこの上に形成される記録層４として膜厚２５ｎｍのＴｂＦｅＣｏをＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。その後、第２の保護層５として膜厚９０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。その後、紫外線硬化樹脂を用いて、０．１ｍｍのポリカーボネートシートを貼り合わせた。比較例１として、ＡｌＣｒ膜表面をミリング処理しないで連続して実施例１と同様な第１保護層３、記録層４、第２保護層５を順次形成した光磁気記録媒体を作成した。これらの媒体を光ヘッドと磁気ヘッドコイルを一体にした光磁気ヘッドによって記録再生を行って評価、比較した。
【００２０】
記録は、レーザービームを一定のパルス状に照射しながら外部磁界を記録信号に応じて変調させて記録を行う光磁界変調方式を用いて行った。レーザー波長は、６５０ｎｍ、ＮＡは、０．８５の光ヘッドを用いた。記録マーク長は、０．５μで行った。再生は同じヘッドを用い、ＣＮ比が最もよくなる再生パワーで行った。実施例１の媒体は、比較例１に比べて５ｄＢ以上良かった。
【００２１】
［実施例２］
基板表面にトラックピッチ０．４５μｍのランド／グルーブ部を有するφ８６ｍｍのポリカーボネート基板１上に、金属層２、第１保護層３、記録層４、第２保護層５を順次この順で積層した。溝深さは、１６０ｎｍとした。金属層２として、膜厚６０ｎｍのＡｌＣｒ合金をロングスロースパッタ装置により形成した後、イオンビームを用いて該ＡｌＣｒ膜表面をミリングした。用いたイオンは、Ｘｅイオンである。イオン引き出し開口部の大きさは、直径１２０ｍｍであり、イオンビーム電流は、２００ｍＡ、ビーム電圧は６００Ｖであった。照射時間は、４０ｓｅｃであった。この際、ランド部膜厚が、５０ｎｍとなるようにした。ビーム電流、ビーム電圧、照射時間は、磁気特性及び記録再生特性を評価して実験的に求められる。ミリングによる副次的効果として、溝傾斜部のＡｌＣｒ膜厚が薄くなる。そのため、クロスライト、クロスイレースに対するパワーマージンが増える。
【００２２】
その後、この上に、第１保護層３として、Ｓｉターゲットを用いてＡｒとＮ_２の混合ガス雰囲気中でロングスロースパッタ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＮ膜を形成し、さらにこの上に形成される記録層４として膜厚２５ｎｍのＴｂＦｅＣｏをロングスロースパッタ法により形成した。その後、第２の保護層５として膜厚９０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。その後、紫外線硬化樹脂を用いて、０．１ｍｍのポリカーボネートシートを貼り合わせた。比較例２として、ＡｌＣｒ膜表面をミリング処理しないで連続して実施例２と同様な媒体を作成した。記録再生の評価は、実施例１と同様な条件で行ったが、クロスライトパワーマージンの評価を追加した。実施例２の媒体は、比較例２に比べてＣＮ比が５ｄＢ以上良く、クロスライトパワーマージンも比較例２に比べて、＋／−３％以上良かった。
【００２３】
［実施例３］
図２は、本発明の実施例３，４の光記録媒体を示す模式断面図である。
【００２４】
本実施例の製造方法を、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。
【００２５】
この場合、記録層として少なくとも、第１、第２、第３の磁性層（４ａ，４ｂ，４ｃ）が順次積層されている磁性多層膜を用いる。第３の磁性層４ｃは、周囲温度近傍の温度において、第１の磁性層４ｃ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２の磁性層４ｂは、第１及び第３の磁性層４ａ，４ｃよりもキュリー温度の低い磁性膜からなり、第１の磁性層４ａは垂直磁化膜からなっている。第３の磁性層４ｃには第２の磁性層４ｂ側に近いほどキュリー温度が低下するように膜厚方向にキュリー温度の勾配を付与してもよい。
【００２６】
基板表面にランドのピッチが０．４５μｍのランド／グルーブ部を有するφ８６ｍｍのポリカーボネート基板１上に、金属層２からなる放熱層、第１保護層３、磁性層４ａ，４ｂ，４ｃ、第２保護層５を順次この順で積層した。溝深さは、４０ｎｍとした。金属層２として、膜厚５０ｎｍのＡｌＣｒ合金をマグネトロンスパッタ装置により形成した後、イオンビームを用いて該ＡｌＣｒ膜表面をミリングした。用いたイオンは、Ｘｅイオンである。イオン引き出し開口部の大きさは、直径１２０ｍｍであり、イオンビーム電流は、２００ｍＡ、ビーム電圧は６００Ｖであった。照射時間は、２０ｓｅｃであった。ビーム電流、ビーム電圧、照射時間は、磁気特性及び記録再生特性を評価して実験的に求められる。
【００２７】
その後、この上に、第１保護層３として、Ｓｉターゲットを用いてＡｒとＮ_２の混合ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。引き続き真空を破らないでターゲットを変えて各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層を成膜した。第１の磁性層４ａとしてＴｂＦｅＣｏＣｒ層を８０ｎｍ、第２の磁性層４ｂとしてＴｂＦｅＣｒ層を１０ｎｍ、第３の磁性層４ｃとしてＧｄＦｅＣｏＣｒ層を３０ｎｍ順次成膜した。
【００２８】
上記膜厚は、グルーブ部上の膜厚である。各磁性層の組成は、全て補償組成近傍になるようにＣｏ及びＣｒの量を調整し、キュリー温度は、第３の磁性層４ｃが２１０℃、第２の磁性層４ｂが１２０℃、第１の磁性層４ａが２９０℃程度となるように設定した。その後、第２の保護層５として膜厚３５ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。その後、紫外線硬化樹脂を用いて、０．１ｍｍのポリカーボネートシートを貼り合わせた。比較例３として、ＡｌＣｒ膜表面をミリング処理しないで連続して実施例３と同様な第１保護層、磁性層、第２保護層を順次形成した光磁気記録媒体を作成した。これらの媒体を光ヘッドと磁気ヘッドコイルを一体にした光磁気ヘッドによって記録再生を行って評価、比較した。
【００２９】
記録は、レーザービームを一定のパルス状に照射しながら外部磁界を記録信号に応じて変調させて記録を行う光磁界変調方式を用いて行った。レーザー波長は、４１０ｎｍ、ＮＡは、０．８５の光ヘッドを用いた。記録マーク長は、０．１５μで行った。この際、ランド部をアニールすることにより磁壁移動による再生特性の最適化を図った。再生は同じヘッドを用い、ＣＮ比が最もよくなる再生パワーで行った。実施例３の媒体は、著しく高いＣＮ比が得られた。それに対して、比較例３の媒体は、再生信号が不十分で実用レベルに達していなかった。比較例３の媒体は、マーク長０．４μ以上で実用レベルのＣＮ比が得られた。
【００３０】
［実施例４］
実施例３において、イオンミリングの代わりにＸｅガスを用い、ＲＦバイアススパッタエッチングを行った以外は、実施例３と同様な光磁気記録媒体を作成した。エッチング条件は、ＲＦパワー１００ｗ、圧力０．５Ｐａ、時間は、６０ｓｅｃであった。記録再生の評価結果は実施例３と同等であった。
【００３１】
［実施例５］
基板表面にトラックピッチ０．４５μｍのランド／グルーブ部を有するφ８６ｍｍのポリカーボネート基板１上に、金属層２、第１保護層３、記録層４、第２保護層５を順次この順で積層した。溝深さは、１００ｎｍとした。金属層２として、膜厚１５０ｎｍのＡｌＣｒ合金をマグネトロンスパッタ装置により形成した後、イオンビームを用いて該ＡｌＣｒ膜表面をミリングした。用いたイオンは、Ｘｅイオンである。イオン引き出し開口部の大きさは、直径１２０ｍｍであり、イオンビーム電流は、２００ｍＡ、ビーム電圧は６００Ｖであった。照射時間は、２０ｓｅｃであった。
【００３２】
その後、この上に、第１保護層３として、ＺｎＳ：ＳｉＯ_２を２０ｎｍ、記録層４としてＧｅ_２２Ｓｂ_２５Ｔｅ_５３を２０ｎｍ、第２保護層５として、ＺｎＳ：ＳｉＯ_２を７０ｎｍ形成した。その後、紫外線硬化樹脂を用いて、０．１ｍｍのポリカーボネートシートを貼り合わせた。比較例４として、ＡｌＣｒ膜表面をミリング処理しないで連続して実施例５と同様な第１保護層、記録層、第２保護層を順次形成した相変化記録媒体を作成した。これらの媒体を相変化光ヘッドにより記録再生を行って評価、比較した。レーザー波長は、４１０ｎｍ、ＮＡは、０．８５の光ヘッドを用いた。記録マーク長は、０．１５μで行った。実施例５の媒体は、比較例４に比べて３ｄＢ以上良かった。
【００３３】
上記実施例は、本発明を適用した例の一部であり、他の構成の媒体に適用しても構わない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の情報記録媒体及びその製造方法によれば、表面記録再生方式において、反射層又は放熱層の膜の表面が粗くなりその上に形成される保護層又は記録層が疎な膜となるのを防ぐことにより、記録時や再生時にノイズの原因となったり、記録マークの形状が一様でなかったりして、記録再生特性が従来より悪くなるということがなく、マージンが少ないということもなく、基板側記録再生方式と同等の性能を確保することができる。また、保護層の性能が悪くなり耐久性が悪化することを防ぎ、従来より高密度化された情報記録媒体及びその製造方法の提供が可能である。さらに、煩雑で特殊な工程を用いることなくコスト的に十分実用レベルである情報記録媒体及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録媒体を示す模式断面図
【図２】本発明の実施例３，４の光記録媒体を示す模式断面図
【符号の説明】
１　基板
２　金属層
３　第１保護層
４　記録層
４ａ　第１の磁性層
４ｂ　第２の磁性層
４ｃ　第３の磁性層
５　第２保護層

Claims (10)

1. ヘッダーとデータ記録再生を行うランド及びグルーブとを設けた基板に、少なくとも金属層、記録層、保護層をこの順に積層した多層膜が形成され、膜面側から記録再生を行う情報記録媒体において、膜面側の前記金属層表面は、電界により加速された粒子により照射された表面であることを特徴とする情報記録媒体。
2. 前記多層膜は、金属層、第１保護層、記録層、第２保護層をこの順に積層したものであることを特徴とする請求項１に記載された情報記録媒体。
3. 前記記録層が少なくとも第１の磁性層、第２の磁性層、及び第３の磁性層が順次積層され、第３の磁性層は、第１の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく、第２の磁性層は第１の磁性層及び第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性層からなることを特徴とする請求項１に記載された情報記録媒体。
4. 前記記録層が少なくともＴｂＦｅＣｏからなることを特徴とする請求項１に記載された情報記録媒体。
5. ヘッダーとデータ記録再生を行うランド及びグルーブとを設けた基板に、少なくとも金属層、記録層、保護層をこの順に積層して多層膜を形成し、膜面側から記録再生を行う情報記録媒体の製造方法において、金属層を形成した後、前記金属層表面に電界により加速された粒子を照射した後、記録層、保護層を形成することを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
6. 前記多層膜は、金属層、第１保護層、記録層、第２保護層をこの順に積層して形成されることを特徴とする請求項５に記載された情報記録媒体の製造方法。
7. 前記電界により加速された粒子が、不活性原子からなることを特徴とする請求項５に記載された情報記録媒体の製造方法。
8. 前記不活性原子が、Ｘｅ原子であることを特徴とする請求項７に記載された情報記録媒体の製造方法。
9. 前記粒子を加速する手段が、イオンビーム源であることを特徴とする請求項５に記載された情報記録媒体の製造方法。
10. 前記粒子を加速する手段が、ＲＦバイアススパッタエッチング法であることを特徴とする請求項５に記載された情報記録媒体の製造方法。

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