JP2006099926A - 光磁気記録媒体および層構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成により効果的に、カー回転角の増大と記録密度および記録感度の向上を図り得る光磁気記録媒体および層構造を提供する。
【解決手段】 基板１０上に微細な凹凸構造を形成し、その上に磁性層２０を形成する。凹凸構造１０ａは、磁性層２０に反映される。反映された凹凸構造によって、再生レーザ光に多重反射が生じる。再生レーザ光に多重反射が生じると、磁性層２０にて反射が繰り返される度に、カー回転作用が重畳される。これにより、再生レーザ光に対するカー回転角の増大効果が見込まれる。また、磁性層２０に反映された凹凸構造によって、磁性層２０の表面積が増大する。このため、レーザ光照射による磁性層２０の温度上昇が促進される。さらに、印加磁界は凹凸構造の先端部に集中するため、凹凸構造部分の磁界強度を高めることができる。よって、レーザ光および印加磁界に対する磁性層２０の記録感度が増大する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光磁気記録媒体および層構造に関し、特に、カー回転角を増大させる手法として用いて好適なものである。

従来、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magnetic Optical）やＭＤ（Mini Disc）が開発され、商品化されている。これら光磁気記録媒体では、再生光を照射したときのカー回転角が再生信号のＳＮに影響することから、これまで、カー回転角を増大させるための手法が種々検討されている。

たとえば、以下に示す特許文献１では、記録層の組成や層構成を改良することによって、青色レーザ光に対するカー回転角の低下を抑制するようにしている。すなわち、記録層を構成するＲＥ−ＴＭ合金の組成をＴＭrichとするとともに、記録層上に反強磁性層を形成し、さらに、反強磁性層を形成することによる表面荒れに対しては、反強磁性層の下地に表面平滑性の良い平坦化層を形成するようにしている。この他、誘電体層にてレーザ光を反復的に反射させることにより、カー回転角を大きくする方法も検討されている。

また、光磁気記録媒体においては、記録感度を向上させる手法が種々検討されている。たとえば、以下に示す特許文献２では、記録層の他に記録補助層と強磁性層を配し、記録補助層が外部磁界により発生する磁界と、強磁性層の作用による磁束の集中によって、記録層の位置における磁界を増強させ、記録感度の向上が図られている。

さらに、光磁気記録媒体においては、記録密度を向上させる手法が種々検討されている。たとえば、以下に示す特許文献３では、微小な記録セルを非記録領域で分離して形成することにより、記録密度の向上が図られている。
特開２００４−３０７１７号公報 特開平１１−３５３７２５号公報 特開２００３−１０９２４７号公報

しかし、上記特許文献１の方法によれば、記録層の組成をＴＭrichとし、さらに、反強磁性層や平坦化層を別途配さなければならないため、媒体構成の自由度に制約が生じ、また、コストの点でデメリットが生じる可能性もある。また、誘電体層を別途配する場合には、その分、コストの上昇が生じ、また、特許文献１の場合と同様、媒体構成の自由度に制約が生じるとの問題もある。

また、上記特許文献２の方法によれば、記録感度向上のために記録補助層と強磁性層を別途配さねばならず、製造工程が複雑になるとの問題が生じる。さらに、上記特許文献３の方法によれば、記録密度を向上させるために記録セルを非記録領域で分離して形成する必要があり、製造工程の複雑化とコストの上昇を招くとの問題が生じる。

そこで、本発明は、媒体構成の自由度を制約することなく、簡易な構成により効果的に、カー回転角の増大と記録感度および記録密度の向上を図り得る光磁気記録媒体および層構造を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、それぞれ以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、レーザ光と外部磁界を用いて記録および再生が行われる光磁気記録媒体において、磁性層の膜面に、前記レーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸構造を形成したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光磁気記録媒体において、前記凹凸構造は、前記レーザ光の偏光面にカー回転角を付与する磁性層の膜面に形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光磁気記録媒体において、前記凹凸構造は、基板上に形成された凹凸構造が前記磁性層の膜面に反映されることにより形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の光磁気記録媒体において、前記磁性層の凹凸構造は、前記基板の前記凹凸構造を有する面上に前記磁性層を直接形成することにより、前記磁性層の膜面に反映されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３に記載の光磁気記録媒体において、前記基板と前記磁性層の間に中間層が配されており、この中間層は、前記基板上の凹凸構造が前記磁性層の膜面に反映される程度の膜厚に設定されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３乃至５の何れかに記載の光磁気記録媒体において、前記基板に形成された凹凸構造は、該基板面上に無数の柱状突起を所定のピッチにて形成することにより構成されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の光磁気記録媒体において、前記磁性層は、再生レーザ光の照射によって記録層の磁化方向が転写される層であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の光磁気記録媒体において、前記磁性層は、記録レーザ光の照射と前記外部磁界の印加によって磁化方向が固定される層であることを特徴とする。

請求項９の発明は、磁性層の層構造に関するものであって、レーザ光の偏光面にカー回転角を付与すると共に、膜面に前記レーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸構造が形成されていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、磁性層の層構造に関するものであって、レーザ光照射による昇温と外部磁界の印加によって磁化方向が固定されると共に、膜面に前記レーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸構造が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、磁性層の膜面に微細な凹凸構造を形成するといった新規な構成の採用により、カー回転角を効果的に増大させることができ、同時に、記録感度と記録密度を飛躍的に向上させることができる。また、本発明によれば、記録層の組成の変更や、特別な層の配置等は必要とされないため、媒体構成の自由度に制限を与えることなく、様々な層構成の光磁気記録媒体に対し広く本発明を適用することができる。

特に、請求項３乃至６のように、基板面上に凹凸構造を形成し、これを磁性層の膜面に反映するようにすれば、成膜時に凹凸構造を膜面に形成するプロセスが不要となり、もって、記録媒体の製造プロセスが複雑化するのを抑制することができる。なお、基板面上の凹凸構造は、以下の実施形態に示す如く、既存の射出成形技術等を用いることにより、簡易かつ円滑に形成することができる。

また、本発明は、請求項７に示すように、再生ビームの照射によって記録層の磁化方向が再生層に転写される方式の光磁気記録媒体にも適用することができる。この場合、再生層が本発明における磁性層に相当し、よって、再生層の膜面に凹凸構造が形成されることとなる。

この他、本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、あくまでも、本発明の一つ例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。

まず、図１に光磁気記録媒体の基本構成を示す。

図示の如く、光磁気記録媒体は、基板１０上に磁性層２０が形成された構成となっている。ここで、基板１０は、一般に、ポリカーボネート等の透光性材料から形成されている。また、磁性層２０は、磁性材料からなっている。この磁性材料を基板１０上にスパッタ等によって膜形成することにより、磁性層２０が生成される。

基板１０の磁性層形成面には、微細な凹凸構造１０ａが形成されている。したがって、この凹凸構造１０ａ上に、上記の如く磁性層２０を形成すると、磁性層２０の膜面に、基板１０の凹凸構造１０ａが反映される。

なお、凹凸構造１０ａは、磁性層２０に反映された凹凸構造によって、レーザ光に多重反射が生じ得るような大きさに設定される。レーザ光に多重反射が生じると、磁性層２０にて反射が繰り返される度に、カー回転作用が重畳される。これにより、レーザ光に対するカー回転角の増大効果が見込まれる。このような理由から、凹凸構造１０ａは、磁性層２０に反映された凹凸構造によって、レーザ光に多重反射が生じ得るような大きさに設定するのが好ましい。

たとえば、レーザ光のビームスポットが複数の凹凸構造１０ａに同時に掛かるように凹凸構造１０ａの大きさを設定すれば、凹凸構造１０ａによって、レーザ光に多重反射を引き起こすことができる。この場合、少なくとも、凹凸構造１０ａの面内方向ピッチを、レーザ光の波長よりも小さく設定すれば、レーザ光のビームスポットが複数の凹凸形状に同時に掛かるようになる。すなわち、凹凸構造１０ａの面内方向ピッチを、レーザ光の波長よりも小さい構造とすれば、レーザ光に、凹凸構造１０ａによる多重反射を引き起こすことができるようになる。

加えて、このように微細な凹凸構造１０ａを形成すると、記録感度の向上と記録密度の向上を同時に図ることができるようになる。

記録層２０の表面に凹凸構造が反映されている場合には、表面が平坦である場合に比べ、レーザ光照射時における受光表面積が大幅に増大する。これにより、レーザ光に対する熱吸収率が向上し、記録層２０の温度が効率的に高められる。また、記録層２０の表面に凹凸構造が反映されていると、外部からの印加磁界が凹凸構造の先端部に集中するようになる。このため、表面が平坦である場合に比べ、先端部に大きな磁界が加えられることとなり、この部分における磁界の印加効率が高められる。このように、記録層２０の表面に凹凸構造が反映されている場合には、記録層の熱効率と磁界印加効率が同時に高められることとなる。よって、レーザ光と磁界の双方に対して記録層の感度が向上し、その結果、低レーザパワーおよび低磁界強度によっても円滑に記録を行うことができるようになる。

さらに、記録層２０の表面に凹凸構造が反映されている場合には、上記のように、磁界が凹凸構造の先端部に集中するようになるため、凹凸構造先端の微細領域における磁化が可能となる。このとき、レーザ光の照射よって記録層に生じる熱は、凹凸構造の側壁が熱伝送に対する障壁として作用するため、記録層の面内方向に逃げにくくなる。このため、記録層が平坦な場合に比べ、より小さな領域（レーザスポットの中央領域）が局部的に昇温されるようになる。かかる温度上昇領域の制限によって、より限られた凹凸構造先端部のみが磁化されることとなる。その結果、記録マークの微小化が図られ、記録密度の向上が図られる。

（１）カー回転角に対する検証
上記構成を有する光磁気記録媒体を実際に作成してカー回転角の測定を行った。以下、測定結果について説明する。

＜測定例１＞
図２は、基板１０上に形成された凹凸構造１０ａの二次電子写真像を示すものである。同図（ａ）は上面側から撮像したときの写真像、同図（ｂ）は斜め上面側から撮像したときの写真像である。なお、同図の写真像は、凹凸構造１０ａ上にＣｏ50Ａｌ50at.％の合金膜（磁性層）をスパッタによって２０ｎｍ形成した後、電子写真撮像のためにＰｔ−Ｐｄを１０Å蒸着した状態で撮像を行ったときのものである。

同図に示すように、本測定では、縦横均等に一定ピッチにて円柱状の突起が並ぶようにして、凹凸構造１０ａが形成されている。また、凹凸構造１０ａのピッチ（隣り合う円柱状突起間の距離）は、縦横ともに２５０ｎｍであり、円柱状突起の高さは、１７０ｎｍとなっている。

なお、同図に示す基板１０は、以下のようにして形成される。

まず、シリコン原盤にスピンコートによりレジストを塗布する。ここで用いられるレジストは電子ビーム用のものであり、例えば、住友化学工業社製・NEB22などを用いることができる。その後、ＥＢ描画（電子ビームカッティング）にて、上記ピッチの凹凸構造を形成する。この描画後、現像処理を行い、ＲＩＥ加工を行う。さらに、酸素プラズマアッシングを行って、残存するレジストを除去する。これにより、シリコン原盤上に凹凸構造が形成される（Ｓｉ原基）。

次に、このＳｉ原基に対し、Ｎｉスパッタを行い、さらに、電解めっきによって、Ｎｉを堆積する。そして、堆積したＮｉ層をＳｉ原盤から剥離して、スタンパを作製する。このスタンパを用いて、射出成形により基板１０を作製する。これにより、凹凸構造が転写された基板１０が形成される。

なお、射出成形機は、例えば名機製M-35B-D-DM等を用いることができる。また、基板材料としては、ポリカーボネートやポリオレフィンといった透光性材料を用いることができる。本測定では、ポリカーボネートが用いられている。基板材料は、これ以外に、生分解性材料を用いることもできる。こうすると、廃棄時における環境負荷等を小さくすることができる。

なお、ＥＢ描画に代えてレーザビームカッティングを用いることもできる。この場合、シリコン原盤上には、フォトレジスト層が塗布される。また、カッティングビームとしては、波長４００ｎｍ程度のレーザ光が用いられる。

このようにして生成した基板１０上に、Ｃｏ50Ａｌ50at.%の合金膜を、スパッタによって２０nm形成する。なお、測定にて用いる光磁気記録媒体には、基板１０上に磁性膜（磁性層２０）のみが形成されている。ここで、磁性膜の形成は、以下のようにして行われる。

真空チャンバで５×１０−５Pa以上まで真空引きを行ったのち、Arガスを導入し、０．６Paの雰囲気中でスパッタを行う。チャンバ内には、CoターゲットとAlターゲットが設置されており、同時にそれぞれに電力を投入することにより合金化するCo-スパッタ法を用いてＣｏ50Ａｌ50at.%の合金膜（磁性膜）を製膜する。尚、基板１０は、磁性膜を均一に製膜するために、放電中に、４０rpmで自公転させる。

このようにして生成した光磁気記録媒体について、カー回転角測定器を用いてカー回転角の測定を行った。測定結果を図３に示す。同図には、比較例として、磁性層形成面が平行なガラス基板上に、Ｃｏ50Ａｌ50at.%の合金膜を、スパッタによって２０nm形成した光磁気記録媒体に対するカー回転角の測定結果を重ねて示してある。

なお、かかる測定は、カー回転角測定器から長径１ｃｍ、短径１ｍｍ程度の平行光を、波長λを変えながら光磁気記録媒体に照射しつつ磁界を印加し、そのときの反射光のカー回転角θｋをカー回転角測定器にて測定することにより行った。なお、平行光は、磁性膜側から照射した。

同図から、４００〜８５０ｎｍの波長帯において、カー回転角θｋは、基板１０に凹凸構造１０ａを形成した方が、ガラス基板に比べ、一様に増加していることが分かる。特に、ＭＤ、ＭＯの記録再生に用いられる赤色レーザ光および赤外レーザ光の波長帯域（６５０ｎｍ、７８０ｎｍ）において、カー回転角θｋの増大効果が大きくなっていることが分かる。このことから、基板１０上に凹凸構造１０ａを形成することにより、ＭＤ、ＭＯに対する再生信号特性の向上を図ることができるものと期待できる。

＜測定例２＞
図４および図５は、基板１０上に形成された凹凸構造１０ａの二次電子写真像を示すものである。図４は上面側から撮像したときの写真像、図５は斜め上面側から撮像したときの写真像である。図５（ａ）（ｂ）では、写真像の倍率が相違している。なお、この写真像は、凹凸構造１０ａ上に電子写真撮像のためにＰｔ−Ｐｄを２０Å蒸着した状態で撮像を行ったときのものである。

同図に示すように、本測定では、縦横ほぼ均等に円柱状の突起が並ぶようにして、凹凸構造１０ａが形成されている。凹凸構造１０ａのピッチ（隣り合う円柱状突起間の距離）は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、２５０ｎｍ前後であり、円柱状突起の高さは、２７０ｎｍとなっている。

なお、本測定例では、図４と図２（ａ）を比較して分かるとおり、円柱状突起の密度が、上記測定例１の場合と比べ、疎となっている。また、図５と図２（ａ）を比較して分かるとおり、本測定例では、円柱状突起の上端部が平坦またはやや凹んでおり、この点において、上記測定例１の場合とは相違している。なお、本測定例における円柱状突起の高さは２７０ｎｍであり、上記測定例１の１７０ｎｍに比べ高くなっている。

この基板１０上に、Ｃｏ50Ａｌ50at.%の合金膜を、スパッタによって２０nm形成した。なお、測定にて用いる光磁気記録媒体には、基板１０上に磁性膜（磁性層２０）のみが形成されている。磁性膜の形成方法は、上記測定例１と同様である。また、基板の生成も、上記測定例１にて示した方法によって行うことができる。

このようにして生成した光磁気記録媒体について、上記と同様、カー回転角測定器を用いてカー回転角の測定を行った。測定結果を図６に示す。同図には、比較例として、平坦なガラス基板上に、Ｃｏ50Ａｌ50at.%の合金膜を、スパッタによって２０nm形成した光磁気記録媒体に対するカー回転角の測定結果を重ねて示してある。

同図から、４００〜５００ｎｍの波長帯において、カー回転角θｋは、基板１０に凹凸構造１０ａを形成した方が、ガラス基板に比べ、増加しているが、５００〜９００ｎｍの波長帯においては、逆に、ガラス基板の方が、カー回転角θｋが大きくなっていることが分かる。また、基板１０に凹凸構造１０ａを形成した場合には、４００ｎｍ近傍の波長帯において、カー回転角θｋが、測定例１におけるカー回転角θｋ（基板１０に凹凸構造１０ａを形成した場合のもの）よりも大きくなっていることが分かる。

このことから、基板１０に図４および図５に示すような凹凸構造１０ａを形成した場合には、短波長帯域のレーザ光を再生レーザ光として用いる場合にカー回転角の増大効果を図ることができ、たとえば、青紫レーザ光を用いた次世代タイプのＭＤ、ＭＯに用いた場合に、再生信号特性の向上を図ることができるものと期待できる。

＜測定例３＞
本測定例では、膜面垂直方向の外部磁界を保持可能な記録層（垂直磁化膜）を形成し、これに実際に書き込みを行いながらカー回転角測定装置にてカー回転角の測定を行った。この測定例では、測定例１で用いた図２に示す基板１０上に、Ｓｉｎ膜（酸化防止膜）をスパッタによって５ｎｍ形成し、その上に、Ｔｂ17Ｆｅ65Ｃｏ18at.%の合金膜（記録層）をスパッタによって２０nm形成した。さらに、その上に、Ｓｉｎ膜（酸化防止膜）をスパッタによって５ｎｍ形成した。合金膜の形成は、上記測定例１、２と同様にして行った。すなわち、真空チャンバ内に、Ｔｂターゲット、ＦｅターゲットおよびＣｏターゲットを設置し、投入電力を制御して合金膜を成膜した。合金膜を均一に製膜するために、放電中に、基板を４０rpmで自公転させた。

比較例として、磁性層形成面が平坦なガラス基板上に、Ｓｉｎ膜（酸化防止膜）を５ｎｍ、Ｔｂ17Ｆｅ65Ｃｏ18at.%の合金膜（記録層）を２０nm、Ｓｉｎ膜（酸化防止膜）を５ｎｍ形成した光磁気記録媒体を用いて同様の測定を行った。

測定結果を図８に示す。同図から、４００〜８００ｎｍの波長帯において、カー回転角θｋは、基板１０に凹凸構造１０ａを形成した方が、平坦なガラス基板に比べ、一様に増加していることが分かる。特に、ＭＤ、ＭＯの記録再生に用いられる赤色レーザ光および赤外レーザ光の波長帯域（６５０ｎｍ、７８０ｎｍ）において、カー回転角θｋの増大効果が大きくなっていることが分かる。このことから、基板１０上に凹凸構造１０ａを形成することにより、ＭＤ、ＭＯに対する再生信号特性の向上を図ることができるものと期待できる。また、波長４００ｎｍ付近でもカー回転角θｋが増加しており、青色レーザ光を用いたシステムにおいても再生信号特性の向上を図ることができる。

＜測定例４＞
本測定例では、測定例３と同様、実際に書き込みを行ってカー回転角の測定を行った。なお、本測定例では、測定例３の場合に比べ、合金膜の組成比をＴｂ19Ｆｅ61Ｃｏ20at.%に変えてある。その他の条件は、測定例３と同様である。なお、比較例についても、合金膜の組成比をＴｂ19Ｆｅ61Ｃｏ20at.%に変えてある。

測定結果を図９に示す。同図から、４００〜５００ｎｍの波長帯において、カー回転角θｋは、基板１０に凹凸構造１０ａを形成した方が、平坦なガラス基板に比べ、僅かに増加していることが分かる。この波長帯においては、測定例３の場合に比べ、凹凸構造によるカー回転角の効果がかなり小さくなっている。これに対し、５００〜８００ｎｍの波長帯においては、基板１０に凹凸構造１０ａを形成した方が、平坦なガラス基板に比べ、カー回転角θｋが急激に増加していることが分かる。特に、赤色レーザ光の波長帯域（６５０ｎｍ）において、カー回転角θｋの増大効果が大きくなっていることが分かる。このことから、この組成比の合金膜を用いた場合には、赤色から赤外色の波長帯に対してカー回転角の増大効果を図ることができ、特に、赤色レーザ光に対する再生信号特性を向上させることができるものと期待できる。また、合金膜の組成比を変更することにより、カー回転角の増大効果が顕著となる波長帯域を適宜変更させ得ることが分かる。

（２）記録密度に対する検証
＜測定例１＞
上記測定例３（カー回転角に対する検証）の薄膜作成条件にて作成した試料に書き込みを行ったときの記録マークの形成状態を光学顕微鏡にて測定した。上記測定例３に示すようにして生成した光磁気記録媒体に、レーザ光を走査させながら磁界を印加して書き込みを行った後、光学顕微鏡にて記録マークの測定を行った。書き込み時に用いたレーザ光の波長は６３５ｎｍである。このレーザ光を、対物レンズ（開口数０．５５）にて収束させながら、基板側から入射させた。書き込み時のレーザパワーは６ｍＷ、磁性層上のスポット径は１μｍである。磁性層に対する印加磁界Ｈｅｘは５００Ｏｅである。

記録マークの測定は、書き込み軌跡を含む領域に直線偏光のレーザ光を照射しつつ、この領域を光学顕微鏡で撮影することにより行った。光学顕微鏡の前方に検光子を配し、この検光子を記録マークによるカー回転角に整合する位置に調整する。この状態で、光学顕微鏡にて書き込み軌跡を含む領域を撮影する。このようにして撮影すると、撮影領域中、記録マークの形成個所が白く光る撮影写真が得られる。

測定結果を図１０に示す。同図（ａ）は光学顕微鏡による撮影写真である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のうち、白枠で囲んだ部分の拡大図（模式図）である。なお、図中、１Ｔは、凹凸構造の１単位（２５０ｎｍ）の長さである。

同図から、凹凸構造の単位長（２５０ｎｍ）レベルにて記録マークを形成できたことが分かる。同図（ｂ）に示すごとく、書き込み時に照射したレーザ光のビームスポットは１μｍであるのに対し、記録マークの幅はその約１／４の２５０ｎｍ（１Ｔ）程度となっている。凹凸構造を形成しない場合、記録マークの最小幅は精々６００ｎｍ程度である。したがって、凹凸構造を形成した場合には、記録マークの最小幅を数段小さくできることが分かる。よって、凹凸構造を形成した場合には、記録密度を大幅に向上させることができ、光磁気記録媒体の高容量化を図ることができる。なお、記録マークの最小幅は凹凸構造の１単位長と同程度であることから、凹凸構造を形成した場合には、凹凸構造単位で書き込みを行い得るものと期待できる。よって、凹凸構造の単位長をさらに小さくできれば、記録密度をさらに高め得るものと期待できる。

＜測定例２＞
上記測定例３（カー回転角に対する検証）にて用いた光磁気記録媒体に対し、上記測定例３におけるレーザパワー（６ｍＷ）よりも大きなパワー（８ｍｗ）のレーザ光にて走査した後の状態をＡＦＭにて測定した。

測定結果を図１１に示す。同図（ａ）はＡＦＭによる撮影写真である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のうち、白枠で囲んだ部分の模式図である。同図から、凹凸構造の単位長（２５０ｎｍ）幅にて凹凸構造に潰れが生じていることが分かる。この潰れは、高パワーのレーザ光を照射することによって凹凸構造が熱変形したことにより生じたものと推測される。この測定結果から、凹凸構造単位（２５０ｎｍ）にて磁性層を効果的に加熱できたことが分かる。このことから、凹凸構造を形成した場合には、凹凸構造単位幅にて記録マークを形成でき（レーザスポット径よりもかなり小さい部分を効果的に加熱できる）、記録密度の向上を図り得るものと期待できる。

（３）記録感度に対する検証
上記測定例３（カー回転角に対する検証）にて用いた光磁気記録媒体に対し、印加磁界を変えながら書き込みを行い、記録マークの形成状態を検証した。検証は、上記記録密度に対する検証の測定例１と同様、光学顕微鏡を用いて行った。書き込み時に用いたレーザ光の波長は上記と同様６３５ｎｍである。このレーザ光を、上記と同様、対物レンズ（開口数０．５５）にて収束させながら基板側から入射させた。書き込み時のレーザパワーは６ｍＷ、磁性層上のスポット径は１μｍである。印加磁界の変更は、磁気ヘッドと光磁気記録媒体の距離を変更することによって行った。

図１２に検証結果を示す。同図に示すとおり、凹凸構造を形成した場合には、３００Ｏｅ程度の印加磁界によっても記録マークを形成することができた。これに対し、凹凸構造を形成しない平坦な基板の場合には、通常、１０００Ｏｅ程度の印加磁界が必要とされている。よって、凹凸構造を形成した場合には、印加磁界に対する記録感度を大幅に向上させ得ることが分かる。

なお、上記記録密度に対する検証の測定例２にて示したとおり、凹凸構造を形成した場合には、８ｍＷ程度のレーザパワーにて凹凸構造に潰れが生じる。このことから、比較的小さなレーザパワーによっても凹凸構造を効果的に温度上昇させ得ることが分かる。すなわち、凹凸構造を形成した場合には、印加磁界に対する記録感度（磁気感度）の他、レーザ光に対する磁性層の記録感度（温度上昇効率）も向上させ得ることが分かる。

以下、光磁気ディスクの具体的構成例について説明する。

図１３に、光磁気ディスク１００の層構造を示す。図示の如く、光磁気ディスク１００は、基板１１１と、誘電体層１１２と、記録層１１３と、誘電体層１１４と、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂層１１５から構成されている。

基板１１１には、螺旋状のグルーブが形成されており、さらに、このグルーブの表面に、上記のような凹凸構造１１１ａが形成されている。この基板１１１上に、誘電体層１１２、記録層１１３、誘電体層１１４が順次スパッタ法によって積層される。その後、誘電体層１１４の傷や酸化等を防ぐために、ＵＶ硬化樹脂１１５がスピンコート法等によって形成されている。

誘電体層１１２は、AlN、SiNなどの透光性材料であって、凹凸構造１１１ａを転写可能で且つ記録層１１３の酸化を防止できる程度の膜厚（５nm〜４０nm程度）とされる。

記録層１１３は、TbFeCo、TbDyFeCO、TbFe等の希土類遷移金属あるいはCo-Ptの積層膜などからなり、垂直磁化膜として機能し且つ均一に膜形成できる程度の膜厚（１０nm〜）とされ、好ましくは２０nm〜８０nm程度とされる。記録層１１３は、垂直磁化膜であり室温で補償組成であり、記録温度以上でキュリー温度となる。

誘電体層１１４は、AlNやSiNからなり、膜厚は５〜１０００nm程度とされる。なお、凹凸構造１１１ａの熱破壊を回避するために、誘電体層１１４上にさらに放熱層を形成するようにしても良い。この場合、誘電体層１１４は熱伝導特性が優れた材料（AlN、等）にて形成するのが好ましい。ＵＶ硬化樹脂層１１５は、内周に樹脂を塗布し、ディスクを回転させることで外周まで均一に５μｍ程度の厚さにした後、紫外線によって硬化させて形成される。

なお、基板１１１は、ポリカーボネート材料を射出成形することにより生成される。ここで、グルーブ上の凹凸構造１１１ａは、上記に示す電子ビームエッチングまたはレーザビームエッチングによる手法の他、例えば、物質の自己組織化を用いた手法によって形成することができる。以下、この手法について説明する。

まず、従来のカッティングでＬ/Ｇ（ランド／グルーブ）基板の原盤を準備する。ここで、トラックピッチは150nm〜600nm程度である。ここに、polystyrene-polymethylmethacrylate(PS-PMMA)ジブロックコポリマーをグルーブに充填する。充填したジブロックコポリマーを約２００度で数十時間加熱すると、グルーブの中にPMMAが直径40nm、ピッチ80nm程度のドット状に規則的に自己組織化する。これを酸素プラズマ処理することでPMMAが選択的に除去される。除去された穴にspin-on-glass(SOG)を充填し、エッチングを行うことで、原盤上のグルーブ部分に、PMMAの除去部分に応じた凹凸構造が作製される。ここに、上記と同様、Ｎｉスパッタを行い、さらに、電解めっきによってＮｉを堆積してスタンパを生成する。そして、このスタンパを用いて射出成形を行い、凹凸構造が転写された基板１１１が形成される。

本実施例では、記録層１１３の基板側表面に、凹凸構造１１１ａの形状が反映されている。すなわち、記録層１１３と基板１１１に間に介在する誘電体層１１２は、上記の如く、基板１１１上の凹凸構造１１１ａが記録層１１３の表面に反映されるに十分な薄さの膜厚となっている。このため、再生時には、レーザ光が、記録層１１３表面に反映された凹凸構造１１１ａによって多重反射され、反射の度に、垂直磁化膜となった領域からカー回転角が重畳される。したがって、記録層１１３の磁化によってレーザ光に付与されるカー回転角は大きくなる。

また、本実施例では、凹凸構造１１１ａの形成によって記録層１１３の表面積が大きくなる。このため、上記の如く、記録層１１３の熱吸収特性が大きくなり、記録層１１３の温度をキュリー温度以上に高め易くなる。また、凹凸構造１１１ａの形成によって、面内方向における熱伝播が抑制されるため、温度の上昇している領域を小さく絞り込むことができる。よって、本実施例によれば、記録感度の向上と、記録マークの微小化を同時に図ることができる。

本実施例は、超解像型の光磁気ディスクに本発明を適用した場合のものである。

図１４に、光磁気ディスク１００の層構造を示す。図示の如く、光磁気ディスク１００は、基板１０１と、誘電体層１０２と、再生層１０３と、マスク層１０４と、中間層１０５と、記録層１０６と、誘電体層１０７と、放熱反射層１０８と、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂層１０９から構成されている。

基板１０１には、螺旋状のグルーブが形成されており、さらに、このグルーブの表面に、上記のような凹凸構造１０１ａが形成されている。この基板１０１上に、誘電体層１０２、再生層１０３、マスク層１０４、中間層１０５、記録層１０６、誘電体層１０７、放熱反射層１０８が順次スパッタ法によって積層される。その後、放熱反射層１０８の傷や酸化等を防ぐために、ＵＶ硬化樹脂１０９がスピンコート法等によって形成されている。

具体的には、誘電体層１０２は、AlN、SiNなどの透光性材料であって、膜厚は20nm〜80nm、典型的には40nm程度とされる。再生層１０３は、GdFeCoからなり、膜厚は20nm〜40nm、典型的には25nmとされる。この再生層１０３は、室温では面内異方性を示し、温度が150℃以上のときに垂直磁化膜となる特性を持つ。

マスク層１０４は、GdFeAlからなり、膜厚は10nm〜30nm、典型的には15nm程度とされる。このマスク層１０４は、面内磁化膜であり、１４０度から１５０℃において磁化を失い、１５０℃でキュリー温度以上である特性をもつ。

中間層１０５は、AlNやSiNからなり、膜厚は５〜２０nmである。この中間層１０５は、再生層１０３もしくはマスク層１０４と記録層１０６の交換結合を遮断し、記録層１０５に記録された信号を漏れ磁界によって再生層１０３に静磁的に転写するために形成された非磁性層である。

記録層１０６は、TbFeCoからなり、膜厚は３５〜１００nm、典型的には６０nmである。記録層１０６は、垂直磁化膜であり室温で補償組成であり、キュリー温度は３００℃である。誘電体層１０７は、AlNやSiNからなり、膜厚は５〜４０nm、具体的には10nmとされる。放熱反射層１０８は、Alからなり、膜厚は１０〜３０nm、典型的には２０nm程度とされる。

以上の誘電体層１０２から放熱反射層１０８までは、スパッタ法によって形成される。このほか蒸着など公知の技術によっても形成できる。ＵＶ硬化樹脂は、内周に樹脂を塗布し、ディスクを回転させることで外周まで均一に５μｍの厚さにした後、紫外線によって硬化させる。

なお、基板１０１は、ポリカーボネート材料を射出成形することにより生成される。ここで、グルーブ上の凹凸構造１０１ａは、電子ビームエッチングまたはレーザビームエッチングによる手法の他、上記実施例１にて示した物質の自己組織化を用いた手法によって形成することができる。

次に、光磁気ディスクと温度上昇によるカー回転角の関係を図１５に示す。

記録層１０６には、図のように信号が記録されている。再生レーザ光が再生層１０３に照射されると各層の温度が上昇する。マスク層１０４が１４０度以上に達すると、マスク層１０４はキュリー温度以上となって、その磁化を失う。このとき、再生層１０３の温度が150℃以上に達していると、再生層１０３は、面内異方性から垂直磁化膜となり、記録層１０６からの漏れ磁界によって磁区が転写される。

レーザ光のカー回転角は、再生層１０３が垂直磁化膜となった領域から現れる。再生層１０３は、レーザのスポット径よりも小さい領域が１５０℃以上に熱せされて垂直磁化膜となっている。よって、この領域によってレーザ光にカー回転角が現れ、記録層１０６のデータが読み取られる。

本実施例では、再生層１０３の基板側表面に、凹凸構造１０１ａの形状が反映されている。すなわち、再生層１０３と基板１０１に間に介在する誘電体層１０２は、基板１０１上の凹凸構造１０１ａが再生層１０３の表面に反映されるに十分な薄さの膜厚となっている。このため、再生レーザ光は、再生層１０３表面に反映された凹凸構造１０１ａによって多重反射され、反射の度に、垂直磁化膜となった領域からカー回転角が重畳される。したがって、この領域によってレーザ光に付与されるカー回転角は大きくなる。

また、本実施例では、凹凸構造１０１ａの形成によって再生層１０３の表面積が大きくなる。このため、再生層１０３の熱吸収特性が大きくなり、再生層１０３の温度をキュリー温度以上に高め易くなる。また、凹凸構造１０１ａの形成によって、面内方向における熱伝播が抑制されるため、温度の上昇している領域を絞り込むことができる。よって、本実施例によれば、微小なマークの再生に有利となる。同様に、記録においても、記録層１０６のキュリー温度以上となる領域を絞り込むことができるため、微小なマークの記録を行うことが可能となる。

なお、光磁気ディスクの膜構造は、上記に限定されるものではない。本発明は、再生にカー回転角を利用したものであればよく、また熱分布による記録再生を行う媒体であれば適宜適応可能である。

例えば、記録時と再生時とでレーザ光の入射面が異なる、いわゆるＯＦＨ（Optical Flying Head）を用いるタイプの光磁気記録媒体に本発明を適用することもできる。また、誘電体層と再生層との間に拡大再生層がさらに配置されたような光磁気記録媒体に本発明を適用することもできる。

また、上記では、基板に形成した凹凸構造を磁性層に反映させるようにしたが、基板面を平坦として、製膜時に、磁性層表面に直接凹凸構造を形成するようにしても良い。

なお、磁性層が薄い場合（たとえば1000Å以下）には、凹凸構造が形成されていない方の膜面から磁性層にレーザ光を入射しても、上記と同様の効果が期待できる。

さらに、凹凸構造は、上記図２、図４、図５に示す構造の他、断面鋸形状など、レーザ光に多重反射を引き起こすことができる形状に変更することもできる。上記実施例では、基板材料にポリカーボネートを用いたが、ポリ乳酸から成る生分解性樹脂を用いてもよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光磁気記録媒体の基本構成を示す図 測定例１（カー回転角）における凹凸構造の電子写真撮像図 測定例１（カー回転角）におけるカー回転角の測定結果を示す図 測定例２（カー回転角）における凹凸構造の電子写真撮像図 測定例２（カー回転角）における凹凸構造の電子写真撮像図 測定例２（カー回転角）におけるカー回転角の測定結果を示す図 測定例３（カー回転角）における光磁気記録媒体の構成を示す図 測定例３（カー回転角）におけるカー回転角の測定結果を示す図 測定例４（カー回転角）におけるカー回転角の測定結果を示す図 測定例１（記録密度）における記録マーク形成状態の測定結果を示す図 測定例２（記録密度）における記録マーク形成状態の測定結果を示す図 測定例１（記録感度）における印加磁界感度の測定結果を示す図 実施例１における光磁気ディスクの構成を示す図 実施例２における光磁気ディスクの構成を示す図 実施例２における光磁気ディスクとカー回転角の関係を示す図

符号の説明

１０ 基板
１０ａ 凹凸構造
２０ 磁性層
１０１ 基板
１０１ａ 凹凸構造
１０２ 誘電体層
１０３ 再生層
１１１ 基板
１１１ａ 凹凸構造
１１２ 誘電体層
１１３ 記録層

Claims (10)

1. レーザ光と外部磁界を用いて記録および再生が行われる光磁気記録媒体において、
   磁性層の膜面に、前記レーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸構造を形成した、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記凹凸構造は、前記レーザ光の偏光面にカー回転角を付与する磁性層の膜面に形成されている、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
3. 請求項１または２において、
   前記凹凸構造は、基板上に形成された凹凸構造が前記磁性層の膜面に反映されることにより形成されている、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
4. 請求項３において、
   前記磁性層の凹凸構造は、前記基板の前記凹凸構造を有する面上に前記磁性層を直接形成することにより、前記磁性層の膜面に反映されている、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
5. 請求項３において、
   前記基板と前記磁性層の間に中間層が配されており、この中間層は、前記基板上の凹凸構造が前記磁性層の膜面に反映される程度の膜厚に設定されている、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
6. 請求項３乃至５の何れかにおいて、
   前記基板に形成された凹凸構造は、該基板面上に無数の柱状突起を所定のピッチにて形成することにより構成されている、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
7. 請求項１乃至６の何れかにおいて、
   前記磁性層は、再生レーザ光の照射によって記録層の磁化方向が転写される層である、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
8. 請求項１乃至７の何れかにおいて、
   前記磁性層は、記録レーザ光の照射と前記外部磁界の印加によって磁化方向が固定される層である、
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。
9. レーザ光の偏光面にカー回転角を付与すると共に、膜面に前記レーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸構造が形成されていることを特徴とする磁性層の層構造。
10. レーザ光照射による昇温と外部磁界の印加によって磁化方向が固定されると共に、膜面に前記レーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸構造が形成されていることを特徴とする磁性層の層構造。

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