JP2551403C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光磁気記録素子の再生性能指数を向上させると共に光磁気記録媒体の
基体に対する密着性を改善した光磁気記録素子に関するものである。 近年、光磁気記録媒体を用いた高密度記録が盛んに研究されており、これはレ
ーザー光を投光して記録媒体を局部加熱することによりビットを書き込み、磁気
光学効果を利用して読み出すという大量の情報を高密度に記録する方式である。
この光磁気記録媒体は希土類元素−遷移金属から成る非晶質金属垂直磁化膜を主
にスパッタリング法によって成膜することによって得られる。 この光磁気記録方式によれば、光磁気特性を向上させるために記録媒体の改善
と共に基板と記録媒体との間に誘電体層を設けることが提案されている。 即ち、透明基板上に透明誘電体層を介して光磁気記録媒体から成る磁性層を形
成した光磁気記録素子において、レーザー光を基板側から投光して再生するに際
して誘電体層の膜厚ｔを多重反射が起きるような条件、ｔ＝λ/4n・（2m＋１）
（但し、λ：レーザー光の再生波長、n:誘電体層の屈折率、ｍ＝0,1,2,3 ……）
に設定することで極力−効果のエンハンスメントを得ることが出来、再生性能が
顕著に向上する。 かかる誘電体材料にはCeO2,ZrO2,TiO2,Bi2O3,SiOなどの酸化物、Si3N4,AlN,Cd
S,SiC,ZnS などの非酸化物があり、この非酸化物については非晶質金属垂直磁化
膜の界面に誘電体材料に起因する酸素が存在せず、酸素の拡散による磁性層の劣
化が少ないという利点があり、また水や大気中の酸素などの遮断性に優れている 誘電体材料を選択することにより長期安定性且つ高信頼性の誘電体層と成り得る
。 また、この高密度記録に用いられる光ディスク用の基板には軽量、低価格、耐
久性及び安全性、並びに射出成型によるガイドトラック入り基板を大量に複製で
きることからプラチック材料が使用されるようになり、とりわけ、優れた透光性
を有する高分子材料、例えばポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート
樹脂などを用いて光磁気記録用基板が製作されている。 また、斯様な現況のなかで、このプラスチック基板上に非酸化物系誘電体層を
介して磁性層を形成した光磁気記録素子について、基板側からレーザー光を透光
して再生する場合、誘電体層の屈折率が基板のものに比べて大きいほどエンハン
スメント効果が大きくなると言える。 高屈折率の非酸化物系誘電体層にはZnS（ｎ＝2.35）,CdS（ｎ＝2.6）,SiC（Ｎ
＞３）があるが、これらは比較的耐環境特性に劣り、長期間高温高湿の環境下に
置かれるとその誘電体層の成膜プロセス中に生じた多数のピンホールを通して大
気中の酸素、水分等が磁性層へ供給され、磁性層の酸化等種々の劣化現象が発生
する。然るにSi3N4は屈折率が1.9 〜2.1 であるがピンホールのない緻密な膜質
となり、耐環境特性に著しく優れる。そこで、この耐環境特性を有効にすると共
にSi3N4誘電体層自体の屈折率を改善することが望まれるが、この点については
未だ何ら提案されていない。 本発明者等は上記事情に鑑み鋭意研究の結果、Si3N4誘電体自体に着目し、こ
のSi3N4に特定の添加物を所定量入れることにより叙上のすべての問題が解決で
きることを見い出した。 本発明は上記知見に基いて完成されたものであり、その目的は耐酸化特性に優
れた長期安定性及び高温高湿等の耐環境特性という利点を有するのに加えて、Si
3N4層の屈折率を大きくして再生性能を向上させることにある。 本発明によれば、透明基体上に、少なくとも窒化珪素を主成分とする誘電体層
を介して光磁気記録媒体から成る磁性層を形成した光磁気記録素子において、前
記誘電体層が該窒化珪素の屈折率よりも大きくなるような添加成分を含有して2.
15よりも大きい屈折率を有することを特徴とするものである。 本発明において、磁性層の被着素地となる基体は種々の形状を取り得るが、以 下、ディスク用基板を例にとって詳細に説明する。 第１図は本発明光磁気記録素子の典型的な層構成を示し、透明基体であるディ
スク用基板１の上にSi3N4誘電体層２を介して磁性層３を積層し、更にその上に
保護層４を形成している。 ディスク用基板１の表面上にSi3N4誘電体層２を形成するには、磁性層３をス
パッタリング法等薄膜形成技術によって形成することから量産型に相応しくする
ためにPVD（物理蒸着）やCVD（化学蒸着）がよい。例えば、スパッタリング法に
よりSi3N4誘電体層２を形成するにはターゲットに後述する本発明の添加成分を
含有したSi3N4焼結体などを用いたり、Si3N4ターゲット以外に添加成分ターゲッ
トを用いた複合ターゲットとしたり、更にSi添加成分を加えた合金ターゲットの
窒素雰囲気中の反応性スパッタリング法によってもよい。 本発明によれば、基板１の材料にガラス、並びにポリカーボネート樹脂（以下
、PC樹脂と略す）やポリメチルメタクリレート樹脂（以下、PMMA樹脂と略す）な
どのプラスチックスを用いることができ、特に、Si3N4誘電体層２の被着面がプ
ラスチックスにより形成されていることが望ましい。例えば、基板１の全体がプ
ラスチックスにより成るプラスチック基板は軽量、低価格、耐久性及び安全性、
並びに射出成形によりガイドトラック入り基板を大量に複製できる利点を有する
のに加え、Si3N4誘電体層２を介在させることによって再生性能を向上させるこ
とができる。 本発明に係るSi3N4誘電体層２にはSi3N4自体の屈折率を向上せしめるような添
加成分を含有して2.15よりも大きい屈折率を有することが重要である。 即ち、斯様な添加成分にはAl2O3とY2O3の組合せ、Al2O3とCeO2の組合せ、Al2O
3とLa2O3の組合せ、AlN とLa2O3の組合せ、Si、AlN のいずれか１種がある。例
えばスパッタリングによりSi3N4誘電体層を形成しようとする場合、Si3N4焼結体
をターゲットとしてその焼結助剤を添加成分とすると次の通りのターゲット組成
がある。即ち、Si3N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−Y2O3（４モル％）,Si3
N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−La2O3（４モル％）,Si3N4（90モル％）−
Al2O3（６モル％）−CeO2（４モル％）,Si3N4（90モル％）−AlN（５モル％）−
La2O3（５モル％）等がある。また、Si3N4のうちSi原子の比率 を大きくするのに伴って屈折率を大きくすることができ、本発明者等はSi3N4に
５〜20モルSi添加した誘電体層用ターゲットを用いることによって顕著に屈折率
を大きくすることができる。 本発明に係るSi3N4誘電体層は上述した添加成分を必須不可欠のものとしてい
るが、前記添加成分の効果を失しない限り、それ以外の成分が含有されることを
排除するものではない。例えば、若干のSiO2,WC 等が含有することは何等差支え
ない。 本発明に係るターゲットの添加成分含有量については、種々の実験を繰り返し
行なった結果、５モル％以上含有することによって顕著な効果を得ることができ
る。このSi3N4誘電体層の最高屈折率は磁性層の光学定数や基板材料にも関連す
るが、反射率が下がり過ぎず、ディスク回転時のフォーカシング用光量が十分に
とれる範囲内で決定されるのが望ましく、基板にPC樹脂、PMMA樹脂及びガラスを
用いた場合、それぞれの屈折率が1.59,1.5及び1.5 であるため、この屈折率は実
用上3.5 を越えない範囲で大きくするのがよい。 また、Si3N4誘電体層の屈折率を大きくすると、エンハンスメント効果が向上
すると共にこの層厚ｔがエンハンスメント効果を得んがための式ｔ＝λ/4n・（2
m＋１）に基いて層厚を小さくすることができる。その結果、層の成膜時間を数1
0％短縮することができるのに伴って基板上の層厚分布の不均一に由来したエン
ハンスメント効果のバラツキを小さくすることができる。 更に本発明によれば、添加成分にもよるが、Si3N4誘電体層中にSi3N4誘電体層
用ターゲット中にSi3N4を主成分として60モル％以上好適には80モル％以上含有
すると緻密でピンホールのない膜が形成され、これにより、長期間高温高湿の環
境に置かれてもこの誘電体層に何ら酸化等の劣化現象が発生しなくなりSi3N4本
来の優れた耐環境特性を維持することができる。 更にまた本発明に係る前記Si3N4誘電体層においては、線膨張係数を４〜10×1
0-6/ ℃まで増大させることができ、ガラス基板、PC樹脂及びPMMA樹脂のそれぞ
れの線膨張係数９〜10×10-6/ ℃、6.6 ×10-5/ ℃、５〜９×10-5/ ℃に近づけ
ることができる。これにより、磁性層の剥離、リラックス等を起こし難くし、各
々の基板に対する密着性が向上し、その結果、十分な長期信頼性が得られ、本来 の優れた光磁気特性を維持することができる。因に、Si3N4自体の線膨張係数は1
.9 ×10-6/ ℃である。 本発明の光磁気記録素子はガラス基板やプラスチック基板の上に上述した通り
のSi3N4誘電体層２を介して磁性層３として非晶質金属垂直磁化膜、例えばTbFe,
GdCo,TbFeCo,DyFeCo,GdTbFeCo,GdDyFeCo等を形成し、更にその上に磁性層３の酸
化等の防止のためにSi3N4誘電体の保護層４を形成するのがよい。この保護層４
にも本発明に係るSi3N4誘電体層にするのがよく、これにより、共通の同一ター
ゲットを用いることができる。 尚、本発明の光磁気記録素子においては、光磁性特性を効果的に向上させるた
めに基板１とSi3N4誘電体層２、この誘電体層２と磁性層３の間に何らかの介在
層を設けても何ら差支えない。 次に、本発明の実施例を述べる。 〔実施例〕 高周波２元マグネトロンスパッタリング装置にて、99.9％純度のSi3N4原料にA
l2O3及びY2O3を添加したものを成形、焼結して６インチ×5mm 厚に加工し、複合
Si3N4ターゲットとした。ディスク用基板１としてガラス基板、PC基板、PMMA基
板のいずれか一つを備えつけ、５×10-7Torrまで十分に真空排気した後、99.999
％純度のArガスを導入し、５×10-3Torrとした。次いで、前記基板１に50W の電
力を印加してエッチングした後、この基板１の上にRFパワー−1kw で５分間プレ
スパッタした後、複合Si3N4誘電体層２を成膜した。かくして出来た複合Si3N4誘
電体層２の膜厚がλ/4n（但し、λは再生用レーザー光の波長であり、本実施例
においては8000Åとし、そして、ｎは複合Si3N4誘電体層２の屈折率である）と
なるように成膜条件を設定した。然る後、RFパワー−200Wにて60分間プレスパッ
タし、いずれの素子についても同一のDyFeCo層を膜厚約1500Åで形成した。 更に、この磁性層３の上に前記複合Si3N4誘電体層２と同一の製作条件で複合S
i3N4保護層４を被覆した。 尚、複合Si3N4誘電体層２及び複合Si3N4保護層４に共通したターゲットはケイ
光Ｘ線分析によりSi3N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−Y2O3（４モル％）で
あることが判明した。 かくして得られた本発明の光磁気記録素子について、再生性能指数、耐環境特
性及び密着性のそれぞれをテストした。 （ｉ） 再生性能指数テスト ガラス基板（屈折率1.5）上に積層して成る光磁気記録素子について、再生用
レーザー光（波長8000Å）を基板側から投光した場合、カー回転角θｋ、反射率
Ｒを測定して再生性能指数 を求めた。 この結果を第１表に示す。 第１表中には比較例として何ら添加成分のないSi3N4誘電体層及びSi3N4保護層
を本実施例と同一の条件により成膜し、他も本実施例と全く同じにして製作した
光磁気記録素子を記載してある。 また、エンハンスメント効果を数値表示するために第２図に示す通り前述した
複合Si3N4保護層４がなく他は全く同一の複合Si3N4誘電体層２及び磁性層３から
成る光磁気記録素子を本実施例以外に製作し、この素子の磁性層側から再生用レ
ーザー光（波長8000Å）を投光して磁性層本来の再生性能指数η′を求めた。そ
して、比較例も同様にしてエンハンスメント効果を求めた。 第１表によれば、本実施例の素子は比較例のものに比べ、誘電体層の屈折率が
大きくなるのに伴ってエンハンスメント効果がより大きくなり、再生性能指数が
約12％大きくなったことが判る。 （ii） 耐環境特性テスト ガラス基板上に積層して成る光磁気記録素子について、65℃の温度及び90〜95
％相対湿度の高温高湿雰囲気に設置し、製作直後からのカー回転角及び保磁力の
経時変化を追ったところ、それぞれ、第３図及び第４図に示す通りの結果となり
、第５図はSiC 誘電体層、CdS 誘電体層を用いた比較例が表わしてある。尚、こ
れらの結果は日本分光（株）製カー効果測定装置を用いてカーヒステリシスルー
プから求め、この再生用レーザー光の波長は6328Åである。 第３図においては、経過時間ｔに対するカー回転角θkr（ｔ）とカー回転角θ
kr（ｏ）の比を示しておりθkr（ｏ）は製作直後の値である。但し、θkrは残留
カー回転である。●印は本実施例のプロットであり、（イ）はその時間依存特性
曲線である。▲印は何ら添加成分のないSi3N4誘電体層及びSi3N4保護層を本実施
例と同一の条件により成膜し、他の本実施例と全く同じにして製作した比較例の
素子を用いた場合のプロットであり、（ロ）はその時間依存特性曲線である。 本発明の素子は500 時間経過後も比較例と比べほとんど変化せず、複合Si3N4
誘電体層は光磁気記録用磁性薄膜の保護層として従来周知のSi3N4保護層と同様
に優れた性能を有している。 第４図においては、経時時間ｔに対する保磁力Hc（ｔ）と保磁力Hc（ｏ）の比
を示しており、Hc（ｏ）は製作直後の値である。図中、●印は本実施例のプロッ
トであり、（ハ）はその時間依存特性曲線である。▲印は上述した比較例の素子
のプロットであり、（ニ）はその時間依存特性曲線である。 第４図によれば本発明の素子は第３図の結果と同様に、500 時間経過後も周知
のSi3N4層と同様に優れた性能を有している。 第５図の経時時間ｔに対するθkr（ｔ）／θkr（ｏ）においては、第３図に示
した本発明の素子（イ）の他に、SiC 誘電体、CdS 誘電体を用いた比較例が表わ
してある。同図中、●印は本実施例のプロットであり、▲印はガラス基板上にSi
C 誘電体層、DyFeCo層、SiC 誘電体保護層を順次積層した素子のプロットであり
、 □印はガラス基板上にCdS 誘電体層、DyFeCo層、CdS 誘電体保護層を順次積層し
た素子のプロットであり、それぞれの特性曲線が（イ）（ホ）（ヘ）である。尚
、このDyFeCo層は本実施例と同一の条件により製作した。 第５図によれば、ｎ＞２の高屈折率媒体であるSiC,CdS を取り上げている。Si
C 誘電体を用いた素子では200 時間経過後カー回転角が低下し、実用に支障をき
たす。また、CdS 誘電体を用いた素子では約10時間経過後、カー回転角が劣化し
、その程度も著しく大きかった。斯様にｎ＞２の非酸化物系誘電体には耐酸化保
護膜として適当なものが見当たらない。 （iii） 密着性テスト 本実施例で得られた光磁気記録素子について、その複合Si3N4保護層の表面に
スコッチラープを十分に付着させ、その後、このテープを引き剥すというテスト
を同一箇所で５回繰り返すと共に保護層の幾つかの箇所でそのテストを繰り返し
行なうことによって基板と誘電体層との密着性の度合を測った。 第２表にはその密着性テストの結果を示している。 同表中、○印は密着性に優れ、全く剥れないことを示し、△印は密着性がやや
良く、幾度もスコッチテープを付着させると剥れてくることを示す。 第２表によれば本実施例のものはすべての基板に対して良好な密着性が得られ
たが、比較例のSi3N4（99.9モル％）誘電体層用ターゲットを用いるとプラスチ
ック基板に対する密着性は若干劣り、幾度もスコッチテープを付着させると剥れ
てくる。 更に、いずれの基板材料を用いても、比較例と比べて同一電力量にて成膜速度
を大きくすることができ、尚且つ、その成膜時の基板温度を小さくすることがで
きた。斯様な定温高速成膜技術は、特に熱変形温度が低いプラスチック基板を用
いるに際して格別に重要な技術であり、基板への二次電子入射の防止並びにター
ゲットの熱輻射を極力低下させることにより達成できる。実施例によれば、電力
効率（成膜速度／投入電力）の大きいことは低温成膜にとって有効であり、更に
プラスチック基板への熱影響を及ぼさないように低い基板温度で高速成膜が可能
となるSi3N4誘電体層を提供することができる。尚、この基板温度についてはエ
ンハンスメント効果が得られる膜厚に設定して比較した。 本発明の他の実施例として、第３表に示す複合Si3N4誘電体層を用いた場合、
他の条件は本実施例と全く同一にし、誘電体層の屈折率及びエンハンスメント効
果η／η′を測定したところ、第３表に示す通りの結果を得た。 第３表によれば、いずれも屈折率及びエンハンスメント効果が顕著に向上した
ことが判る。これらの誘電体層を用いた光磁気記録素子について、本実施例と同
様な耐環境特性テスト及び密着性テストを行ったところ、同様に優れた効果が得
られ、更にこれらの誘導体層はいずれも低温高速成膜が可能であることを認めた
。 更に本発明者等は誘電体層用ターゲットにSi3N4（90モル％）−Al2O3（６モル
％）−Y2O3（４モル％）,Si3N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−CeO2（４モ
ル％）,Si3N4（90モル％）−AlN（５モル％）−La2O3（５モル％）等を用いた場
合についても本実施例と同様な仕方によって光磁気記録素子を製作して本発明の
目的が達成できることを実験上確かめた。 以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、緻密で且つ磁性層に対する耐
酸化性が良好なSi3N4誘電体層の優れた特性を維持しながら、Si3N4より大きな 屈折率を有するため、高温高湿等の耐環境特性に優れ、しかも従来より再生性能
指数が著しく向上した光磁気記録素子が提供される。
基体に対する密着性を改善した光磁気記録素子に関するものである。 近年、光磁気記録媒体を用いた高密度記録が盛んに研究されており、これはレ
ーザー光を投光して記録媒体を局部加熱することによりビットを書き込み、磁気
光学効果を利用して読み出すという大量の情報を高密度に記録する方式である。
この光磁気記録媒体は希土類元素−遷移金属から成る非晶質金属垂直磁化膜を主
にスパッタリング法によって成膜することによって得られる。 この光磁気記録方式によれば、光磁気特性を向上させるために記録媒体の改善
と共に基板と記録媒体との間に誘電体層を設けることが提案されている。 即ち、透明基板上に透明誘電体層を介して光磁気記録媒体から成る磁性層を形
成した光磁気記録素子において、レーザー光を基板側から投光して再生するに際
して誘電体層の膜厚ｔを多重反射が起きるような条件、ｔ＝λ/4n・（2m＋１）
（但し、λ：レーザー光の再生波長、n:誘電体層の屈折率、ｍ＝0,1,2,3 ……）
に設定することで極力−効果のエンハンスメントを得ることが出来、再生性能が
顕著に向上する。 かかる誘電体材料にはCeO2,ZrO2,TiO2,Bi2O3,SiOなどの酸化物、Si3N4,AlN,Cd
S,SiC,ZnS などの非酸化物があり、この非酸化物については非晶質金属垂直磁化
膜の界面に誘電体材料に起因する酸素が存在せず、酸素の拡散による磁性層の劣
化が少ないという利点があり、また水や大気中の酸素などの遮断性に優れている 誘電体材料を選択することにより長期安定性且つ高信頼性の誘電体層と成り得る
。 また、この高密度記録に用いられる光ディスク用の基板には軽量、低価格、耐
久性及び安全性、並びに射出成型によるガイドトラック入り基板を大量に複製で
きることからプラチック材料が使用されるようになり、とりわけ、優れた透光性
を有する高分子材料、例えばポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート
樹脂などを用いて光磁気記録用基板が製作されている。 また、斯様な現況のなかで、このプラスチック基板上に非酸化物系誘電体層を
介して磁性層を形成した光磁気記録素子について、基板側からレーザー光を透光
して再生する場合、誘電体層の屈折率が基板のものに比べて大きいほどエンハン
スメント効果が大きくなると言える。 高屈折率の非酸化物系誘電体層にはZnS（ｎ＝2.35）,CdS（ｎ＝2.6）,SiC（Ｎ
＞３）があるが、これらは比較的耐環境特性に劣り、長期間高温高湿の環境下に
置かれるとその誘電体層の成膜プロセス中に生じた多数のピンホールを通して大
気中の酸素、水分等が磁性層へ供給され、磁性層の酸化等種々の劣化現象が発生
する。然るにSi3N4は屈折率が1.9 〜2.1 であるがピンホールのない緻密な膜質
となり、耐環境特性に著しく優れる。そこで、この耐環境特性を有効にすると共
にSi3N4誘電体層自体の屈折率を改善することが望まれるが、この点については
未だ何ら提案されていない。 本発明者等は上記事情に鑑み鋭意研究の結果、Si3N4誘電体自体に着目し、こ
のSi3N4に特定の添加物を所定量入れることにより叙上のすべての問題が解決で
きることを見い出した。 本発明は上記知見に基いて完成されたものであり、その目的は耐酸化特性に優
れた長期安定性及び高温高湿等の耐環境特性という利点を有するのに加えて、Si
3N4層の屈折率を大きくして再生性能を向上させることにある。 本発明によれば、透明基体上に、少なくとも窒化珪素を主成分とする誘電体層
を介して光磁気記録媒体から成る磁性層を形成した光磁気記録素子において、前
記誘電体層が該窒化珪素の屈折率よりも大きくなるような添加成分を含有して2.
15よりも大きい屈折率を有することを特徴とするものである。 本発明において、磁性層の被着素地となる基体は種々の形状を取り得るが、以 下、ディスク用基板を例にとって詳細に説明する。 第１図は本発明光磁気記録素子の典型的な層構成を示し、透明基体であるディ
スク用基板１の上にSi3N4誘電体層２を介して磁性層３を積層し、更にその上に
保護層４を形成している。 ディスク用基板１の表面上にSi3N4誘電体層２を形成するには、磁性層３をス
パッタリング法等薄膜形成技術によって形成することから量産型に相応しくする
ためにPVD（物理蒸着）やCVD（化学蒸着）がよい。例えば、スパッタリング法に
よりSi3N4誘電体層２を形成するにはターゲットに後述する本発明の添加成分を
含有したSi3N4焼結体などを用いたり、Si3N4ターゲット以外に添加成分ターゲッ
トを用いた複合ターゲットとしたり、更にSi添加成分を加えた合金ターゲットの
窒素雰囲気中の反応性スパッタリング法によってもよい。 本発明によれば、基板１の材料にガラス、並びにポリカーボネート樹脂（以下
、PC樹脂と略す）やポリメチルメタクリレート樹脂（以下、PMMA樹脂と略す）な
どのプラスチックスを用いることができ、特に、Si3N4誘電体層２の被着面がプ
ラスチックスにより形成されていることが望ましい。例えば、基板１の全体がプ
ラスチックスにより成るプラスチック基板は軽量、低価格、耐久性及び安全性、
並びに射出成形によりガイドトラック入り基板を大量に複製できる利点を有する
のに加え、Si3N4誘電体層２を介在させることによって再生性能を向上させるこ
とができる。 本発明に係るSi3N4誘電体層２にはSi3N4自体の屈折率を向上せしめるような添
加成分を含有して2.15よりも大きい屈折率を有することが重要である。 即ち、斯様な添加成分にはAl2O3とY2O3の組合せ、Al2O3とCeO2の組合せ、Al2O
3とLa2O3の組合せ、AlN とLa2O3の組合せ、Si、AlN のいずれか１種がある。例
えばスパッタリングによりSi3N4誘電体層を形成しようとする場合、Si3N4焼結体
をターゲットとしてその焼結助剤を添加成分とすると次の通りのターゲット組成
がある。即ち、Si3N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−Y2O3（４モル％）,Si3
N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−La2O3（４モル％）,Si3N4（90モル％）−
Al2O3（６モル％）−CeO2（４モル％）,Si3N4（90モル％）−AlN（５モル％）−
La2O3（５モル％）等がある。また、Si3N4のうちSi原子の比率 を大きくするのに伴って屈折率を大きくすることができ、本発明者等はSi3N4に
５〜20モルSi添加した誘電体層用ターゲットを用いることによって顕著に屈折率
を大きくすることができる。 本発明に係るSi3N4誘電体層は上述した添加成分を必須不可欠のものとしてい
るが、前記添加成分の効果を失しない限り、それ以外の成分が含有されることを
排除するものではない。例えば、若干のSiO2,WC 等が含有することは何等差支え
ない。 本発明に係るターゲットの添加成分含有量については、種々の実験を繰り返し
行なった結果、５モル％以上含有することによって顕著な効果を得ることができ
る。このSi3N4誘電体層の最高屈折率は磁性層の光学定数や基板材料にも関連す
るが、反射率が下がり過ぎず、ディスク回転時のフォーカシング用光量が十分に
とれる範囲内で決定されるのが望ましく、基板にPC樹脂、PMMA樹脂及びガラスを
用いた場合、それぞれの屈折率が1.59,1.5及び1.5 であるため、この屈折率は実
用上3.5 を越えない範囲で大きくするのがよい。 また、Si3N4誘電体層の屈折率を大きくすると、エンハンスメント効果が向上
すると共にこの層厚ｔがエンハンスメント効果を得んがための式ｔ＝λ/4n・（2
m＋１）に基いて層厚を小さくすることができる。その結果、層の成膜時間を数1
0％短縮することができるのに伴って基板上の層厚分布の不均一に由来したエン
ハンスメント効果のバラツキを小さくすることができる。 更に本発明によれば、添加成分にもよるが、Si3N4誘電体層中にSi3N4誘電体層
用ターゲット中にSi3N4を主成分として60モル％以上好適には80モル％以上含有
すると緻密でピンホールのない膜が形成され、これにより、長期間高温高湿の環
境に置かれてもこの誘電体層に何ら酸化等の劣化現象が発生しなくなりSi3N4本
来の優れた耐環境特性を維持することができる。 更にまた本発明に係る前記Si3N4誘電体層においては、線膨張係数を４〜10×1
0-6/ ℃まで増大させることができ、ガラス基板、PC樹脂及びPMMA樹脂のそれぞ
れの線膨張係数９〜10×10-6/ ℃、6.6 ×10-5/ ℃、５〜９×10-5/ ℃に近づけ
ることができる。これにより、磁性層の剥離、リラックス等を起こし難くし、各
々の基板に対する密着性が向上し、その結果、十分な長期信頼性が得られ、本来 の優れた光磁気特性を維持することができる。因に、Si3N4自体の線膨張係数は1
.9 ×10-6/ ℃である。 本発明の光磁気記録素子はガラス基板やプラスチック基板の上に上述した通り
のSi3N4誘電体層２を介して磁性層３として非晶質金属垂直磁化膜、例えばTbFe,
GdCo,TbFeCo,DyFeCo,GdTbFeCo,GdDyFeCo等を形成し、更にその上に磁性層３の酸
化等の防止のためにSi3N4誘電体の保護層４を形成するのがよい。この保護層４
にも本発明に係るSi3N4誘電体層にするのがよく、これにより、共通の同一ター
ゲットを用いることができる。 尚、本発明の光磁気記録素子においては、光磁性特性を効果的に向上させるた
めに基板１とSi3N4誘電体層２、この誘電体層２と磁性層３の間に何らかの介在
層を設けても何ら差支えない。 次に、本発明の実施例を述べる。 〔実施例〕 高周波２元マグネトロンスパッタリング装置にて、99.9％純度のSi3N4原料にA
l2O3及びY2O3を添加したものを成形、焼結して６インチ×5mm 厚に加工し、複合
Si3N4ターゲットとした。ディスク用基板１としてガラス基板、PC基板、PMMA基
板のいずれか一つを備えつけ、５×10-7Torrまで十分に真空排気した後、99.999
％純度のArガスを導入し、５×10-3Torrとした。次いで、前記基板１に50W の電
力を印加してエッチングした後、この基板１の上にRFパワー−1kw で５分間プレ
スパッタした後、複合Si3N4誘電体層２を成膜した。かくして出来た複合Si3N4誘
電体層２の膜厚がλ/4n（但し、λは再生用レーザー光の波長であり、本実施例
においては8000Åとし、そして、ｎは複合Si3N4誘電体層２の屈折率である）と
なるように成膜条件を設定した。然る後、RFパワー−200Wにて60分間プレスパッ
タし、いずれの素子についても同一のDyFeCo層を膜厚約1500Åで形成した。 更に、この磁性層３の上に前記複合Si3N4誘電体層２と同一の製作条件で複合S
i3N4保護層４を被覆した。 尚、複合Si3N4誘電体層２及び複合Si3N4保護層４に共通したターゲットはケイ
光Ｘ線分析によりSi3N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−Y2O3（４モル％）で
あることが判明した。 かくして得られた本発明の光磁気記録素子について、再生性能指数、耐環境特
性及び密着性のそれぞれをテストした。 （ｉ） 再生性能指数テスト ガラス基板（屈折率1.5）上に積層して成る光磁気記録素子について、再生用
レーザー光（波長8000Å）を基板側から投光した場合、カー回転角θｋ、反射率
Ｒを測定して再生性能指数 を求めた。 この結果を第１表に示す。 第１表中には比較例として何ら添加成分のないSi3N4誘電体層及びSi3N4保護層
を本実施例と同一の条件により成膜し、他も本実施例と全く同じにして製作した
光磁気記録素子を記載してある。 また、エンハンスメント効果を数値表示するために第２図に示す通り前述した
複合Si3N4保護層４がなく他は全く同一の複合Si3N4誘電体層２及び磁性層３から
成る光磁気記録素子を本実施例以外に製作し、この素子の磁性層側から再生用レ
ーザー光（波長8000Å）を投光して磁性層本来の再生性能指数η′を求めた。そ
して、比較例も同様にしてエンハンスメント効果を求めた。 第１表によれば、本実施例の素子は比較例のものに比べ、誘電体層の屈折率が
大きくなるのに伴ってエンハンスメント効果がより大きくなり、再生性能指数が
約12％大きくなったことが判る。 （ii） 耐環境特性テスト ガラス基板上に積層して成る光磁気記録素子について、65℃の温度及び90〜95
％相対湿度の高温高湿雰囲気に設置し、製作直後からのカー回転角及び保磁力の
経時変化を追ったところ、それぞれ、第３図及び第４図に示す通りの結果となり
、第５図はSiC 誘電体層、CdS 誘電体層を用いた比較例が表わしてある。尚、こ
れらの結果は日本分光（株）製カー効果測定装置を用いてカーヒステリシスルー
プから求め、この再生用レーザー光の波長は6328Åである。 第３図においては、経過時間ｔに対するカー回転角θkr（ｔ）とカー回転角θ
kr（ｏ）の比を示しておりθkr（ｏ）は製作直後の値である。但し、θkrは残留
カー回転である。●印は本実施例のプロットであり、（イ）はその時間依存特性
曲線である。▲印は何ら添加成分のないSi3N4誘電体層及びSi3N4保護層を本実施
例と同一の条件により成膜し、他の本実施例と全く同じにして製作した比較例の
素子を用いた場合のプロットであり、（ロ）はその時間依存特性曲線である。 本発明の素子は500 時間経過後も比較例と比べほとんど変化せず、複合Si3N4
誘電体層は光磁気記録用磁性薄膜の保護層として従来周知のSi3N4保護層と同様
に優れた性能を有している。 第４図においては、経時時間ｔに対する保磁力Hc（ｔ）と保磁力Hc（ｏ）の比
を示しており、Hc（ｏ）は製作直後の値である。図中、●印は本実施例のプロッ
トであり、（ハ）はその時間依存特性曲線である。▲印は上述した比較例の素子
のプロットであり、（ニ）はその時間依存特性曲線である。 第４図によれば本発明の素子は第３図の結果と同様に、500 時間経過後も周知
のSi3N4層と同様に優れた性能を有している。 第５図の経時時間ｔに対するθkr（ｔ）／θkr（ｏ）においては、第３図に示
した本発明の素子（イ）の他に、SiC 誘電体、CdS 誘電体を用いた比較例が表わ
してある。同図中、●印は本実施例のプロットであり、▲印はガラス基板上にSi
C 誘電体層、DyFeCo層、SiC 誘電体保護層を順次積層した素子のプロットであり
、 □印はガラス基板上にCdS 誘電体層、DyFeCo層、CdS 誘電体保護層を順次積層し
た素子のプロットであり、それぞれの特性曲線が（イ）（ホ）（ヘ）である。尚
、このDyFeCo層は本実施例と同一の条件により製作した。 第５図によれば、ｎ＞２の高屈折率媒体であるSiC,CdS を取り上げている。Si
C 誘電体を用いた素子では200 時間経過後カー回転角が低下し、実用に支障をき
たす。また、CdS 誘電体を用いた素子では約10時間経過後、カー回転角が劣化し
、その程度も著しく大きかった。斯様にｎ＞２の非酸化物系誘電体には耐酸化保
護膜として適当なものが見当たらない。 （iii） 密着性テスト 本実施例で得られた光磁気記録素子について、その複合Si3N4保護層の表面に
スコッチラープを十分に付着させ、その後、このテープを引き剥すというテスト
を同一箇所で５回繰り返すと共に保護層の幾つかの箇所でそのテストを繰り返し
行なうことによって基板と誘電体層との密着性の度合を測った。 第２表にはその密着性テストの結果を示している。 同表中、○印は密着性に優れ、全く剥れないことを示し、△印は密着性がやや
良く、幾度もスコッチテープを付着させると剥れてくることを示す。 第２表によれば本実施例のものはすべての基板に対して良好な密着性が得られ
たが、比較例のSi3N4（99.9モル％）誘電体層用ターゲットを用いるとプラスチ
ック基板に対する密着性は若干劣り、幾度もスコッチテープを付着させると剥れ
てくる。 更に、いずれの基板材料を用いても、比較例と比べて同一電力量にて成膜速度
を大きくすることができ、尚且つ、その成膜時の基板温度を小さくすることがで
きた。斯様な定温高速成膜技術は、特に熱変形温度が低いプラスチック基板を用
いるに際して格別に重要な技術であり、基板への二次電子入射の防止並びにター
ゲットの熱輻射を極力低下させることにより達成できる。実施例によれば、電力
効率（成膜速度／投入電力）の大きいことは低温成膜にとって有効であり、更に
プラスチック基板への熱影響を及ぼさないように低い基板温度で高速成膜が可能
となるSi3N4誘電体層を提供することができる。尚、この基板温度についてはエ
ンハンスメント効果が得られる膜厚に設定して比較した。 本発明の他の実施例として、第３表に示す複合Si3N4誘電体層を用いた場合、
他の条件は本実施例と全く同一にし、誘電体層の屈折率及びエンハンスメント効
果η／η′を測定したところ、第３表に示す通りの結果を得た。 第３表によれば、いずれも屈折率及びエンハンスメント効果が顕著に向上した
ことが判る。これらの誘電体層を用いた光磁気記録素子について、本実施例と同
様な耐環境特性テスト及び密着性テストを行ったところ、同様に優れた効果が得
られ、更にこれらの誘導体層はいずれも低温高速成膜が可能であることを認めた
。 更に本発明者等は誘電体層用ターゲットにSi3N4（90モル％）−Al2O3（６モル
％）−Y2O3（４モル％）,Si3N4（90モル％）−Al2O3（６モル％）−CeO2（４モ
ル％）,Si3N4（90モル％）−AlN（５モル％）−La2O3（５モル％）等を用いた場
合についても本実施例と同様な仕方によって光磁気記録素子を製作して本発明の
目的が達成できることを実験上確かめた。 以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、緻密で且つ磁性層に対する耐
酸化性が良好なSi3N4誘電体層の優れた特性を維持しながら、Si3N4より大きな 屈折率を有するため、高温高湿等の耐環境特性に優れ、しかも従来より再生性能
指数が著しく向上した光磁気記録素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る光磁気記録素子の層構成を示す断面図、第２図は磁性層
側より投光するようにした光磁気記録素子の層構成を示す断面図、第３図は本発
明光磁気記録素子におけるカー回転角θkr（ｔ）とカー回転角θkr（ｏ）の比の
時間依存特性を示した図であり、第４図は本発明光磁気記録素子における保磁力
Hc（ｔ）と保磁力Hc（ｏ）の比の時間依存特性を示した図であり、第５図は本発
明光磁気記録素子の他にSiC 誘電体層やCdS 誘電体層を用いた光磁気記録素子に
おけるθkr（ｔ）とθkr（ｏ）の比の時間依存特性を示した図である。 １……ディスク用基板、２……Si3N4誘電体層、３……磁性層、４……保護層（
イ）……本発明光磁気記録素子におけるθkr（ｔ）／θkr（ｏ）の時間依存特性
曲線（ハ）……本発明光磁気記録素子におけるHC（ｔ）/HC（ｏ）の時間依存特
性曲線
側より投光するようにした光磁気記録素子の層構成を示す断面図、第３図は本発
明光磁気記録素子におけるカー回転角θkr（ｔ）とカー回転角θkr（ｏ）の比の
時間依存特性を示した図であり、第４図は本発明光磁気記録素子における保磁力
Hc（ｔ）と保磁力Hc（ｏ）の比の時間依存特性を示した図であり、第５図は本発
明光磁気記録素子の他にSiC 誘電体層やCdS 誘電体層を用いた光磁気記録素子に
おけるθkr（ｔ）とθkr（ｏ）の比の時間依存特性を示した図である。 １……ディスク用基板、２……Si3N4誘電体層、３……磁性層、４……保護層（
イ）……本発明光磁気記録素子におけるθkr（ｔ）／θkr（ｏ）の時間依存特性
曲線（ハ）……本発明光磁気記録素子におけるHC（ｔ）/HC（ｏ）の時間依存特
性曲線
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 透明基体上に、窒化珪素を主成分とする誘電体層を介して磁性層を形成した光
磁気記録素子において、前記誘電体層にAl2O3とY2O3の組合せ、Al2O3とCeO2の組
合せ、Al2O3とLa2O3の組合せ、AlN とLa2O3の組合せ、Si、AlN のいずれか１種
を５モル％以上含有させて屈折率を2.15より大にしたことを特徴とする光磁気記
録素子。
Family
ID=
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