JP2006309941A - 記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガーネットフェライト層の基板上への堆積後に、フォトリソグラフィー法等により適切な大きさの単位要素からなるパターンを形成する。高温のアニーリング後の熱応力によるクラックのない優れた垂直異方性を持つ記録層が得られる。
【選択図】図1
Description
反射層、記録層及び透明層の順で、
反射層、透明層及び記録層の順で、
記録層、透明層及び反射層の順で、又は、
透明層、記録層及び反射層の順でこれらの層を積層することができる。なお、本発明の記録媒体は、複数の記録層と、複数の反射層又は透明層とからなる積層体を備えてもよい。
薄膜作成に通常用いられる方法(RF又はダイオードスパッタリング、化学蒸着、ゾル−ゲル法等)のいずれかを用いて「非結晶性ガーネットフェライト」膜を基板上に堆積させることができる。「非結晶性ガーネットフェライト」とは混合酸化物を意味し、これは約650℃のアニーリングにより純粋な結晶性ガーネットフェライトとなる。
予め溝を形成しておいた(グルーブ付き)基板上に上記の方法によって非結晶性ガーネットフェライトを堆積し、アニーリングによってナノ単位の結晶から成るガーネットフェライト層とする。この場合、ガーネットフェライト膜を非連続性のものにするために、基板の溝の深さはガーネットフェライト膜厚より大きいものとする。溝の深さはガーネットフェライト膜の厚さより1.1から1.5倍大きくすることが好ましい。予め基板に形成される溝の高さをガーネットフェライト膜の厚みより高くしておけば、ガーネットフェライトのサイズが基板の溝によって制限されて、小さい単位要素となり、クラックの形成が回避される。また、この方法では媒体表面を無駄にすること無く高密度記録を実現可能である。
基板上に上記の方法によって非結晶性ガーネットフェライト膜を堆積した後に、古典的なフォトリソグラフィー法によって非結晶性ガーネットフェライト膜に溝を形成し、当該膜を単位要素に分割し、非連続パターンを形成する。フォトリソグラフィー法は以下の5つのステップに分けられる。
−ガーネットフェライト膜を光重合性(2P)ラッカーで被覆する。
−ディスクフォーマットの画像であるマスクを通して2Pラッカーを光照射するか、又は、マスタリングマシーンによって光照射する(量産にはマスクを使う照射の方が適切である)。
−2Pラッカーを化学的に除去する。つまり、2Pラッカーがポジ型であれば照射された部分が溶解除去され、2Pラッカーがネガ型であればマスクされた部分が溶解除去され、その部分のガーネットフェライト膜は未保護状態になる。
−適切な酸性溶液を使って前のステップで未保護状態なった部分からガーネットフェライト膜を化学的に溶解するか、またはイオンあるいは電子エッチングによりその部分のガーネットフェライト膜を除去する。
−残っている2Pラッカーを有機溶剤で除去する。
ガーネットフェライト層に非連続パターンを作り出す方法として、上述した2つの方法の他に、既にパターンを有する基板上の他の層の表面にガーネットフェライト、すなわち記録層を堆積させる方法がある。MO媒体構造では、通常、MO信号を高めるための誘電層又は透明層、並びに反射層、或いは、透明層又は反射層からなる積層体等の他のいくつかの層が使用されているが、これらの全ての層がこの方法において使用可能である。なお、記録層は、積層体(透明層/ガーネットフェライト層、又は、ガーネットフェライト層/反射層)で構成されるか、またはガーネットフェライト層の結晶化プロセスを促進させるためにPCT/JP99/04674に提案されているスピネル層等の吸収層と共に構成されることができる。
−熱ストレスにより引き起こされる欠陥の発生が回避される。
−多結晶性ガーネットの境界効果(boundary effect)が低減する。
−孤立した記録域を使うことによってクロストーク(crosstalk)やジター(jitter)が低減する。
また、本発明では、ガーネットフェライト結晶の粒子サイズの単位要素からなる非連続パターンを使用することにより、高磁気及び光磁気特性を保持した状態で、あたかも「単結晶」のようなガーネットフェライトに記録を行うことができるので、S/N比を更に改善することができる。
石英ガラス基板上にガーネットフェライト単層から成る記録層を有する記録媒体を作製した。パターンが形成された製造例1a及び1bの製造工程は以下のとおりである:
両方の例において、非結晶性の高温耐性基板(熱膨張係数がほぼ0.55.10−6゜K−1に近いSumiquartz SK1310ガラス)上にRFマグネトロンスパッタリングにより、Bi1.89Dy0.82Ga1.11Fe4.18O12の記録層を堆積した。
−ターゲット:Bi1.89Dy0.82Ga1.11Fe4.18O12
−ガス:アルゴン
−圧力:2Pa
−パワー:0.78W/cm2
−ガーネットフェライト厚:300nm
堆積された状態の薄膜は非結晶性であった。
−26 × 10μm2
−13 × 10μm2
−6 × 10μm2
−2 × 10μm2
このパターンはフォトリソトグラフィー法にて形成された。このプロセスは、ガーネットフェライト層上にポジ型レジスト膜を形成し、上記と同一の4つの単位要素のパターンを有するマスクを通してUVランプで露光し、そして、レジストを現像する工程を含む。現像工程では、レジスト膜に保護されていない部分を酸性溶液で除去して、ガーネットフェライト層上に非連続パターンが作り出された。製造例1aでは20%HNO3+5%HClの混合物からなる酸の水溶液が使用され、製造例1bではHF(5%)水溶液が使われた。ガーネットフェライト層に非連続パターン形成を行なった後、残っていたフォトレジストをアセトンなどの有機溶剤で除去した。ガーネットフェライトに結晶性を与え、光磁気特性を高めるために、非連続パターンが形成されたガーネットフェライト層を抵抗炉内で650℃で1時間アニーリングした。
パターン形成プロセスの別の比較を製造例2として行った。ここで使用されたガーネットフェライト、基板、スパッタリング条件は上記の場合と同じで、記録層の単位要素の表面形状は2×10μm2の方形に統一した。フォトリソグラフィープロセスも製造例1a及び1bの場合と同じであった。ただし、フォトレジスト膜の非保護領域を介してのガーネットフェライトの除去は圧力2Pa、パワー0.12W/cm2でアルゴンプラズマ内でのドライエッチングにより行った。1時間にわたる650℃でのアニーリング後、AFMにより表面観察を行なったところ単位要素表面上にはクラックは見られなかった。
図1aとdは、それぞれ、記録層、すなわちガーネットフェライト層1を有する、MO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、それぞれ「実施例1a」及び「実施例1d」というが両者を併せて実施例1と称する場合もある)を上から見た図であり、図1bはそれらの断面図である。図から明らかなように、実施例1aの記録層は、フォトリソグラフィーにより媒体の円周方向に沿って同心円状に形成された複数の環形の単位要素からなり、媒体の半径方向に非連続である。一方、実施例1dの記録層は媒体の略円周方向に沿って渦巻き状に形成された一条の単位要素からなるが、やはり媒体の半径方向に非連続である。すなわち、実施例1の記録層のパターンは、媒体の半径方向に規則的に設けられたランド及びグルーブからなり、ガーネットフェライト層1はそれ自体でランドを構成し、隣接するガーネットフェライト層1の間にグルーブが形成されている。1つのトラックはグルーブ−ランド−グルーブの組合わせで構成されている。
図4は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層1、を備えたMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例2」という)の断面図を示している。図4a及びbでは、パターン化されたガーネットフェライト層1が石英ガラス基板2の上に堆積され、反射層3で被覆されている。一方、図4c及びdでは、図4a及びbと異なり、ガーネットフェライト層1が石英ガラス基板2上に堆積された、パターン化された反射層3の上に積層されている。記録と読み出しプロセスは、図4a及びbの場合には下から石英ガラス基板2を通過するレーザーの直接照射により行われる一方で、図4c及びdの場合には、上から記録層上に向けてのレーザー照射によるものとなる。どちらの場合もガーネットフェライト層1のパターンは製造例1及び2で説明したのと同じように作製される。どちらの場合もガーネットフェライト記録層1又は反射層3に作製された単位要素のパターンにより光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
図5は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層1、を備えたMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例3」という)の他の例の断面図を示している。図5aではガーネットフェライト層1は、予め所定の幅と深さを有するグルーブ2b及びランド2aが形成された石英ガラス基板2の表面上に形成されている。媒体の円周方向に沿ったグルーブ2bの幅と深さは従来のWORM媒体の場合と同じであり、1つのトラックはグルーブ−ランド−グルーブの組合わせからなる。トラックのピッチ(隣接するトラックとの距離)は1.20μmとすることができるが、短波長の光学記録用の光学ディスク仕様(通常、650nmの波長に対して0.74μm)に適するようにこれより短くする方が好ましい。このようなグルーブの存在により本発明の利点を得ることができる。図5aでは、ガーネットフェライト層1は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド2a上のガーネットフェライト層が除去されグルーブ2b上の層のみが残留している。
図6は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層1、を備えたMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例4」という)の他の例の断面図を示している。図6ではガーネットフェライト層1は予めランド2a及びグルーブ2bを設けた石英ガラス基板2の上に堆積され、それは反射層3により被覆されている。図6a及びbではガーネットフェライト層1は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド2a上の層が除去されグルーブ2b上の層のみとなっている。一方、図6cのものは、ガーネットフェライト層1が基板2のランド2aとグルーブ2bの両方の上に形成されているという点で図6a及びbとは異なる。図6cの場合は、本発明の利点を生かそうとするのであったら、ガーネットフェライト層1の厚みをグルーブ2bの深さに等しくするかまたはそれより小さくする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/4nである(ここでnは基板4の屈折率、λは使用波長である)。この媒体構造は透過性読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。しかし、反射層3の厚みが40nm以下でありレーザー光に対して半透過性である場合は透過式読み出しも可能である。実施例4では、グルーブ2bからランド2aにかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。記録媒体がディスク状で電気または超音波モーターなどの回転機構の上に取付けられて回転する場合にはランド2a及びグルーブ2bは媒体の円周方向に沿って形成することができる。一方、記録媒体が回転せずに直線超音波モーターまたはラミネートされたピエゾデバイスなどの直線動作機構や循環振動機構の上に取付けられている場合にはランド2a及びグルーブ2bはそれらの直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。なお、ランド2a及び/又はグルーブ2aは、記録媒体の回転又は移動方向、及び/又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って連続している必要はなく、非連続でもよい。
図7は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンを形成するガーネットフェライト層1を有するMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例5」という)の他の例の断面図を示している。図7a及びbでは、ガーネットフェライト層1が石英ガラス基板2の上に形成され、それが透明層4で被覆されている。一方、図7c、d及びeでは、ガーネットフェライト層1がガラス基板2上の透明層4の上に堆積されているという点で図7a及びbとは異なる。しかし、どちらもガーネットフェライト層1のパターンは製造例1及び2と同じ方法で作製されている。図7eの場合、本発明の利点を維持するのであれば、透明層4の厚みはガーネットフェライト層1の厚みより大きくする必要がある。
図8は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンを形成するガーネットフェライト層1、を有するMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例6」という)の他の例の断面図を示している。図8a及びbでは、ガーネットフェライト層は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド2a上のものが除去されグルーブ2b上のもののみとなっている。一方、図8cは、ガーネットフェライト層1が、基板2のランド2aとグルーブ2bの両方の上に形成されているという点で図8a及びbとは異なる。図8a及びbの場合、本発明の利点を生かそうとするのであったらガーネットフェライト層1の厚みをグルーブ2bの深さに等しくするかまたはそれより薄くする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/4nとなる(nは基板4の屈折率、λは使用波長である)。
図9は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層1、を有するMO、WORM及びROM媒体(以下、「実施例7」という)の他の例の断面図を示している。図9a、c、d、e、fではガーネットフェライト層1が透明層4の上に形成されており、透明層4はがガーネットフェライト層1及び反射層3に挟まれている。反射層3は石英ガラス基板2の上に形成されている。一方、図9b及びgは、ガーネットフェライト層1が反射層3と透明層6に挟まれている点で図9a、c、d、e、fとは異なる。しかし、どちらもガーネットフェライト層1のパターンは製造例1及び2と同じ方法で作製されている。
図10は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層1、を有するMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例8」という)の他の例の断面図を示している。図10a、b、fでは、ガーネットフェライト層1が石英ガラス基板2の上に堆積され、透明層4で被覆されている。透明層4は反射層3で被覆されている。
図11は、記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層1、を有するMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例9」という)の他の例の断面図を示している。図11a及びbでは、ガーネットフェライト層1は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド2a上の層が除去され、グルーブ2b上のみに層が存在している。一方、図11cでは、ガーネットフェライト層1が石英ガラス基板2のランド2aとグルーブ2bの両方の上に形成されているという点で図11a及びbとは異なる。
図12は、多層記録層、すなわち実施例1で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層及び透明層の積層体、を有するMO、WORM及びROM媒体等の記録媒体(以下、「実施例10」という)の断面図を示している。図12aでは、パターン形成されたガーネットフェライト層と透明層がランダムにまたは交互に重なり合った多層記録層7が石英ガラス基板2上に堆積されており、多層記録層7では透明層が最上部に位置している。一方、図12bでは、パターン形成されたガーネットフェライト層と透明層がランダムまたは交互に重なり合ってできた多層記録層7が石英ガラス基板2上に堆積されており、多層記録層7ではガーネットフェライト層が最上部に位置している。
2 石英ガラス基板
2aランド
2bグルーブ
3 反射層
4 透明層
7 多層記録層
Claims (18)
- 基板及び少なくとも1つの記録層を含む記録媒体であって、複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続パターンが該記録層表面上に形成されており、前記単位要素の大きさが、結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しいことを特徴とする記録媒体。
- 前記非連続パターンが、同一の表面形状を有する単位要素から形成されていることを特徴とする請求項1記載の記録媒体。
- 前記非連続パターンが、異なる表面形状を有する単位要素から形成されていることを特徴とする請求項1記載の記録媒体。
- 前記表面形状が、円形、楕円形、環形、多角形及びストライプからなる群から選択されることを特徴とする請求項2又は3記載の記録媒体。
- 前記非連続パターンが、記録媒体の回転又は移動方向に沿って、及び/又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記表面形状の面積が、前記単位要素及び前記基板の厚み及び熱膨張係数によって決定されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記基板が少なくとも1つの溝を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記溝内にのみ前記記録層が存在することを特徴とする請求項7記載の記録媒体。
- 前記溝及び/又は前記表面形状の、少なくとも一部の幅が10μm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記記録層の厚みが40〜1000nmの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 反射層及び/又は透明層を更に含むことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載の記録媒体。
- 前記反射層及び/又は透明層が前記基板と前記記録層の間に位置することを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
- 前記記録層が前記基板と前記反射層及び/又は透明層の間に位置することを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
- 前記基板上に、順に、反射層、記録層及び透明層が積層していることを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
- 前記基板上に、順に、反射層、透明層及び記録層が積層していることを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
- 前記基板上に、順に、記録層、透明層及び反射層が積層していることを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
- 前記基板上に、順に、透明層、記録層及び反射層が積層していることを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
- 複数の前記記録層と、複数の反射層又は透明層との積層体を含むことを特徴とする請求項11記載の記録媒体。
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