JP3557770B2 - 高密度光ディスク、および、その再生方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気光学効果（カー効果）を利用して読み出しを行なう再生専用の高密度光ディスクとその再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、画像など大容量情報を低コストで頒布する手段として光ディスクが広く採用されている。しかしデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）に見られるように、高品質の動画情報を扱うためには光ディスクのさらなる高容量化が望まれている。書き換え可能な光磁気記録方式では磁気的超解像による信号再生が発明されたため（Ａｒａｔａｎｉ ｅｔ Ａｌ． Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｒａｇｅ １９９１）、レーザービームの回折限界を越えて高容量化を達成する道筋が見えてきている。、特に磁気的超解像において、磁性層として室温で面内磁化、高温で垂直磁化となるＧｄＦｅＣｏを用いた技術がＭｕｒａｋａｍｉらによって報告されている（Ｊ． Ｍａｇｎ． Ｓｏｃ． Ｊｐｎ．， １７ Ｓｕｐｐｌ． Ｓ１（１９９３）
２０１ ）。
【０００３】
しかし、プリピットを用いた再生専用の光ディスクにおいては、超解像による信号再生の手法がいくつか提案されてはいるが、最適な技術手法はいまだに確立されていない。例えば、再生専用光ディスクの超解像技術の手法には、マスク材料で分けると以下の２つがある。
【０００４】
【表１】

【０００５】
相変化材料、有機色素材料いずれの方式も、レーザービームスポット内の一部領域を、ビーム照射による昇温で反射率を変え、実効的なアパチャーを回折限界以下にしぼり、プリピットの超解像再生を実現する。しかしどちらの材料も繰り返し耐久性が低いという欠点を抱えている。例えば相変化材料では、溶融状態を実現するために薄膜の温度を信号再生のたびに５００℃付近にまであげる。このため組成の偏析が発生する。また有機色素材料では、薄膜の温度は２００℃前後ではあるが色素の分解が発生する。このために現在までのところ１万回以上の再生実験はなされていない。再生専用の光ディスクであれば、少なくとも１０の８乗回以上の再生耐久性を満たす必要がある。
【０００６】
レーザービームスポット内に形成されるアパチャーの位置により、再生方式を分類をすることができる。ビームの中心に対して進行方向側にアパチャーがあいていればフロントアパチャーという。ビームの中心に対して進行方向側とは逆側にアパチャーがあいていればリアアパチャーという。ビームの中心付近にアパチャーがあいていればセンターアパチャーという。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
超解像による高容量のＤＶＤが、市場に広く受け入れられるために満たさなければならない条件として、以下の２点即ち
１．安価であること。
【０００８】
２．繰り返し耐久性が高いこと。
【０００９】
が必要である。そのためには、現在すでに市場に受け入れられている希土類−遷移金属アモルファス合金を用いた光磁気ディスク技術を、超解像の手法として盛り込むことが最も好ましい。それは既存の生産ラインを転用できるからであり、またその繰り返し耐久特性も１０の８乗回以上をクリアすることが保証されているからである。そこで、本発明は、再生専用光ディスクの高密度化を達成するために、希土類−遷移金属アモルファス合金を用いて、再生専用光ディスクの超解像再生を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は下記の構成を特徴とする。
【００１１】
ａ）透明な基板表面上に情報信号を担うピット部を形成し、
ｂ）前記ピット部は凹状または凸状で、
ｃ）前記ピット部を含む前記基板表面上に誘電体層及びエンハンスメント層を形成し、
ｄ）前記エンハンスメント層の厚みは前記ピット部と前記ピット部以外の場所で異なり、
ｅ）少なくとも１層の磁性層を有する多層薄膜を前記エンハンスメント層上に積層し、
ｆ）前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角が異なり、かつ前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角と反射率の積が異なり、
ｇ）前記多層薄膜は、室温におけるカー回転角の絶対値をθ1とし、温度１５０℃におけるカー回転角の絶対値をθ2としたとき、
θ1≠θ2
としたことを特徴とする。
【００１２】
前記情報信号を再生する方法において、再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａに含まれる前記磁性層をキュリー温度付近まで昇温し、前記領域Ａをマスク領域とすることで波形干渉をとりのぞいて磁気的超解像を達成し、磁気光学信号のカー回転角として前記情報信号を再生することことを特徴とする。ここでマスク領域とは情報信号が再生されない領域のことである。
【００１３】
さらに前記情報信号を再生するもう一つの方法として、再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａをアパチャー領域とすることで波形干渉をとりのぞいて磁気的超解像を達成し、磁気光学信号のカー回転角として前記情報信号を再生することことを特徴とする。ここでアパチャー領域とは情報信号が再生される領域のことである。
【００１４】
マスク領域とアパチャー領域は互いに相補的な関係にあり、両者を加えた領域がビームスポットになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下の実施例は以下のアウトラインに従って述べる。
【００１６】
実施例１は、基本的なメカニズムの説明に関するものである。
【００１７】
実施例２は、ディスク構成（１）のフロントアパチャーに関するものである。
【００１８】
実施例３は、ディスク構成（２）のリアアパチャーに関するものである。
【００１９】
実施例４は、ディスク構成（３）のリアアパチャーに関するものである。
【００２０】
実施例５は、ディスク構成（４）のリアアパチャーに関するものである。
【００２１】
実施例６は、エンハンスメント構造について光学シミュレーションと測定に関するものである。
【００２２】
〔実施例１〕
本発明の基本的なメカニズムを以下に説明する。
【００２３】
図１は、本発明における基本的なディスク構造の側面断面図である。１０１は一定の条件（外部磁界、温度）を満たすときに垂直磁化となる磁性層を少なくとも１層含む多層薄膜である。１０２は透明な薄膜（以下ではエンハンスメント層と呼ぶ）、１０３は基板、１０４は屈折率が１０２、１０３とは異なる誘電体薄膜である。図１では第１の領域（２０１）と第２の領域（２０２）の光学的な干渉構造が異なるために、基板側から入射したレーザービームが受けるカー回転角のエンハンスメントが異なる。そのため磁性膜を一様に磁化させた状態では、第１の領域と第２の領域のカー回転角が異なる。これを基板側から模式的に表したのが図２である。基板側から直線偏光を入射したとき反射光の差動検出を行い、第２の領域を、情報信号を有するＲＯＭピットに見立てるならば、この情報信号は磁気光学信号として再生することができる。ここで差動検出を行うとき、性能指数Ｆは
Ｆ＝（カー回転角）×（反射率）
で表すのが適している。一般的にカー回転角のエンハンスメントと反射率は互いにトレードオフの関係にあることからもこのような性能指数の評価によるディスク構造の最適化が必要である。
【００２４】
本発明は４種類のディスク構成からなる。以下に各ディスク構成について、超解像による信号再生のメカニズムを説明する。
【００２５】
ディスク構成（１）：図３は本構成の側面断面図である。多層薄膜１０１が含む磁性層として、室温で垂直磁化でありカー回転角を有し、昇温するとキュリー温度に達してカー回転角を失う磁性膜３０１を用いる。このような磁性膜の１例としてＴｂＦｅＣｏがあげられる。重希土類の組成範囲は１５ａｔ％から２８ａｔ％が垂直磁化を得る組成として適切である。３０２、３０３は透明な誘電体である。図４は本構成の再生過程を示す図である。最初に磁性層の磁化は１方向にそろえてあるとする。これを初期化状態と呼ぶ。外部磁界を加えながら信号再生のためのレーザーパワーを上げて、ビーム照射領域を温度Ｔ１にまで上げるならば、ビームスポット後方の高温部分において磁性層のカー回転角が低下する。ついにはカー回転角を失うマスク領域Ａ（４０１）が出現する。一方、ビームスポット前方ではいまだ低温であるために、このアパチャー領域Ｂ（４０２）からのカー回転角による信号再生が可能である。領域Ａ、領域Ｂのカー回転角の絶対値をそれぞれθＡ、θＢとすれば
θＡ＜θＢ
である。したがって領域Ｂの信号再生において領域Ａの情報信号からの干渉効果を排除することが可能となる。これは磁気的超解像におけるフロントアパチャーに対応している。そのため本発明において情報信号を有するＲＯＭピットの超解像再生が実現する。ここで２０３はＲＯＭピット部でかつ、磁性層の磁化が垂直方向を向くことでカー回転角による情報信号を有する領域を示す。レーザービームが通過した後では、磁性層の磁化は外部磁界に応じて一定方向を向くため初期化が自動的に完了している。
【００２６】
ディスク構成（２）：図５は本構成の側面断面図である。多層薄膜１０１が含む磁性層として、室温で面内方向の磁化を有し、高温域（温度Ｔ１以上）で垂直磁化に遷移する磁性膜５０１を用いる。このような磁性層は、希土類リッチのＧｄＦｅＣｏ膜を用いて実現できることが知られている。Ｇｄは２８ａｔ％以上、３２ａｔ％以下の範囲が適切である。３０２、３０３は透明な誘電体である。図６は本発明の再生過程を示す図である。外部磁界を加えながら信号再生のためのレーザーパワーを上げて、ビーム照射領域を温度Ｔ２にまで上げるならば、ビームスポット後方の高温部分において、磁性層は面内磁化から垂直磁化に遷移し、カー回転角を有するアパチャー領域Ｂ（６０１）が出現する。一方、ビームスポット前方ではいまだ低温であるために、磁性層は面内方向の磁化でありこのマスク領域Ａ（６０２）からのカー回転角による信号は存在しない。領域Ａ、領域Ｂのカー回転角の絶対値をそれぞれθＡ、θＢとすれば
θＡ＜θＢ
である。したがって領域Ｂの信号再生において領域Ａの情報信号からの干渉効果を排除することが可能となる。これは磁気的超解像におけるリアアパチャーに対応している。そのため本発明において情報信号を有するＲＯＭピットの超解像再生が実現する。ここで２０３はＲＯＭピット部でかつ、磁性層の磁化が垂直方向を向くことでカー回転角による情報信号を有する領域を示す。
【００２７】
さらに図７に示すように、領域Ｂの中の後方の領域Ｃ（７０３）がキュリー温度付近まで上がるのならば、この領域Ｃからのカー回転角の信号も存在しない。この場合はビーム中央部の領域Ｂ（７０１）のみが再生信号に寄与し、領域Ａ（７０２）、領域Ｃ（７０３）がマスクされるため、磁気的超解像におけるセンターアパチャーが実現される。図６、図７いずれが実現するかは、多層薄膜の熱拡散構造、レーザービームのパワー、磁性層の磁気特性（キュリー温度Ｔｃ、垂直磁気異方性Ｋｕ、原子間の交換結合力Ａ、保磁力Ｈｃ）に依存する。
【００２８】
ディスク構成（３）：前記した（２）の構成において、磁性層５０１に隣接して交換結合する磁性層５０２を配置する。これを図８に示す。３０２、３０３は透明な誘電体である。磁性層５０２は室温で垂直磁化であり、５０１がキュリー温度に達しても垂直磁化を保つとする。例えば１例としてＴｂ２０Ｆｅ７０Ｃｏ１０（ａｔ％）があげられる。このようにすると再生時に外部磁界を加えなくても、磁性層５０２からの交換結合力で磁性層５０１は、面内磁化から垂直磁化に遷移することができる。またビーム通過後の降温時には、磁性層５０１は面内磁化にもどる。従って図６に示した磁気的超解像におけるリアアパチャーが実現される。
【００２９】
ディスク構成（４）：本構成を図９に示す。磁性層９０１として垂直磁化膜であるＧｄＦｅＣｏを使う。垂直磁化を実現するＧｄの組成範囲は１５ａｔ％以上、２８ａｔ％以下が好ましい。これに隣接して交換結合する磁性層９０２、磁性層９０３を順に配置する。３０２、３０３は透明な誘電体である。磁性層９０３は室温から高温にかけて面内磁化膜である。また磁性層９０２は、磁性層９０１、９０３と比較して低いキュリー温度を有する。このようにすると、室温において磁性層９０１は、磁性層９０３からの交換結合のために面内磁化となる。これはＧｄの垂直磁気異方性が低いからである。しかし昇温すると磁性層９０２がキュリー温度に達するため、磁性層９０１と磁性層９０３の間の交換結合力が切れて、磁性層９０１は垂直磁化に遷移する。このような構成をとれば図６に示した磁気的超解像におけるリアアパチャーが実現される。またビーム通過後の降温時には、磁性層９０３からの交換結合力が復活して磁性層９０１は面内磁化にもどる。
【００３０】
以下の実施例の中でｎは屈折率の実数部、ｋは虚数部を表す。
【００３１】
〔実施例２〕
ここでは実施例１で述べたディスク構成（１）に関して具体的な実施例を述べる。
ディスク構成
図３は本実施例の側面断面図である。１０１は垂直磁化を有する磁性層を少なくとも１層含む多層薄膜である。１０２は透明な樹脂からなるエンハンスメント層、１０３は基板、１０４は屈折率が１０２、１０３とは異なる誘電体薄膜である。基板は、表面に２Ｐ法で深さ５０ｎｍのプリピットを形成した屈折率１．６のＰＣ基板を用いた。多層薄膜１０１の構成も含めて、各薄膜を表２に示した。プリピットは直径０．４ミクロンであり、ピット列のピッチは０．８ミクロンである。またトラック間の間隔は１．６ミクロンである。１０２の樹脂としてフォトレジストを用いた。
【００３２】
【表２】

【００３３】
磁性層で用いたＴｂＦｅＣｏは、アモルファスの垂直磁化膜で、Ｔｃは２００℃、Ｈｃは８００ｋＡ／ｍである。エンハンスメント層は屈折率１．６の樹脂を用いる。また各薄膜の屈折率は以下の通りである。
【００３４】
【表３】

【００３５】
このときピット部と平坦部のエンハンスメント層厚み、カー回転角Ｋと反射率Ｒ、さらにその積Ｋ×Ｒは次の表のようになる。
【００３６】
【表４】

【００３７】
また平坦部におけるカー回転角の温度変化を図１０に示した。測定は２４ ｋＡ／ｍの外部磁界のもとで行った。図１０より、室温のカー回転角の絶対値をθ１、昇温時のカー回転角の絶対値をθ２としたとき、
θ１＞θ２
が成り立つ。例えば１５０℃でのカー回転角は室温の約１／２である。従って１５０℃以上に昇温した領域からの信号は室温の領域に比べて（１／２）２の強度に抑圧されている。
【００３８】
再生方法
また再生条件は以下のとおりである。
【００３９】
【表５】

【００４０】
ただし、再生磁界は基板に対して垂直方向であり、この方向を第１の方向とする。
【００４１】
再生信号の評価結果
再生時のＣ／Ｎ（狭帯域Ｓ／Ｎ）を再生パワーごとに以下に示す。
【００４２】
【表６】

【００４３】
表６によれば３．０ｍＷ以上でＣ／Ｎが高くなることがわかる。この３．０ｍＷという値は、通常の光磁気記録を行ったとき、磁区が形成される温度に対応するレーザーパワーである。また再生磁界を０ Ａ／ｍにして５．０ｍＷで同一トラックを読み続けると、Ｃ／Ｎは３２ｄＢとなってしまう。再生磁界が０ Ａ／ｍであれば、高パワーの再生レーザービームがそのトラックをスキャンしても、ビーム内には外部磁界が存在しないためにメイズ磁区が形成され、見かけのカー回転角を失い本発明の効果を失ってしまうからである。
【００４４】
次に比較例として以下の構成を有するディスクを作製した。
【００４５】
【表７】

【００４６】
５．０ｍＷの再生パワーで比較例を評価すると、Ｃ／Ｎは
【００４７】
【表８】

【００４８】
であった。これらの比較例から、本発明の必要条件として次のことが要求される。
【００４９】
（１）１０４の誘電体薄膜が必要である。
【００５０】
（２）多層膜には、基板側からの測定において磁気光学的に活性な磁性層を含むことが必要である。
【００５１】
（３）ピット深さは０ではない有限の値が必要である。
【００５２】
なお本実施例１において、エンハンスメント層としてフォトレジストのかわりにＳｉＯ２系被膜形成用塗布液をもちいても、本発明におけるエンハンスメント層の効果を有する。そこで実施例２ー１として、実施例２の樹脂層のかわりにＳｉＯ２系被膜形成用塗布液をエンハンスメント層として用いた。このときＳｉＯ２層の屈折率は１．５である。この実施例２ー１に対して表５の再生条件において信号再生を行った時、３．０ｍＷの再生パワーで４７ｄＢが得られた。したがって実施例２と同等の効果を有する。
【００５３】
なお本発明の磁性層は、室温で垂直磁化膜、再生レーザービームを照射して昇温したときの温度でカー回転角が低下する特性を持つものであれば本発明と同等の効果を有する。従ってこの特性を満たす範囲で本実施例の磁性層組成のＴｂ量を変えても、Ｔｂを他の希土類（Ｇｄ、Ｄｙ）で置き換えても、あるいはＣｏ量を変えても本発明の効果は失われない。
【００５４】
また本実施例において、ピットは凸形状でも本発明の効果を有する。
【００５５】
〔実施例３〕
ここでは実施例１で述べたディスク構成（２）に関して具体的な実施例を述べる。
【００５６】
ディスク構成
図５は本実施例の側面断面図である。１０１は垂直磁化を有する磁性層を少なくとも１層含む多層薄膜である。１０２は透明な樹脂からなるエンハンスメント層、１０３は基板、１０４は屈折率が１０２、１０３とは異なる誘電体薄膜である。基板は、表面に２Ｐ法で深さ５０ｎｍのプリピットを形成した屈折率１．６のＰＣ基板を用いた。多層薄膜１０１の構成も含めて、各薄膜を表９に示した。プリピットは直径０．４ミクロンであり、ピット列のピッチは０．８ミクロンである。またトラック間の間隔は１．６ミクロンである。１０２の樹脂としてフォトレジストを用いた。
【００５７】
【表９】

【００５８】
磁性層で用いたＧｄＦｅＣｏは、室温で希土類の副格子磁化が優勢（希土類リッチ）であり、室温とキュリー温度との間に補償温度を持つ。その組成は、
Ｇｄ３２Ｆｅ５９Ｃｏ９
でありアモルファス膜である。このＧｄＦｅＣｏは単独で、室温では面内磁化膜、昇温すると垂直磁化膜に遷移し、２００℃では垂直磁化膜である。この理由は、垂直磁気異方性の大きさより、磁化による反磁界が優勢なときには面内磁化膜であり、補償温度近傍でみかけの磁化が低下すると反磁界が低下し、垂直磁気異方性が優勢となり垂直磁化となるからである。垂直磁化膜を示す温度領域では、面に垂直な方向にかけた外部磁界と同じ方向にみかけの磁化は向き、垂直磁化膜特有の角形のヒステリシスループをえがく。
【００５９】
エンハンスメント層は屈折率１．６の樹脂を用いる。また各薄膜の屈折率は以下の通りである。
【００６０】
【表１０】

【００６１】
このときピット部と平坦部のエンハンスメント層厚み、カー回転角Ｋと反射率Ｒ、さらにその積Ｋ×Ｒは次の表のようになる。ただし測定は、室温において磁性層１を外部磁界により垂直に磁化した状態で測定した。
【００６２】
【表１１】

【００６３】
また平坦部におけるカー回転角の温度変化を図１１に示した。２４ ｋＡ／ｍの外部磁界のもとでカー回転角の測定を行った。図１１より室温のカー回転角の絶対値をθ１、昇温時のカー回転角の絶対値をθ２としたとき、
θ１＜θ２
が成り立つ領域が存在する。例えば室温でのカー回転角は０°であるが、１５０℃でのカー回転角は０．７°である。従って室温の領域からの信号は抑圧され、１５０℃以上の領域からの信号が検出可能となる。ただし３００℃以上の領域ではカー回転角が急激に低下するため、再び信号強度が低下する。従って、１５０℃から３００℃付近までがアパチャー領域に対応する。
【００６４】
製造方法
製造方法を図１８に示す。図１８（ａ）で示したように、厚み１．２ｍｍの透明でフラットなＰＣ基板１８０１上に、２Ｐ法で情報信号を有する凹状のプリピット１８０３を形成する。１８０２は２Ｐ樹脂である。この状態が図５の符号１０３に相当する。プリピットの直径は０．４μｍ、深さは５０ｎｍの円筒である。ピット底面は平坦である。プリピットはトラック方向に０．８μｍのピッチで形成される。隣接トラックとの距離は１．６μｍである。次に図１８（ｂ）で示したようにスパッタリングによりＺｎＳを５０ｎｍ成膜し１０４の誘電体薄膜とする。１００ｎｍ程度までの誘電体薄膜はピットの凹凸構造をそのまま再現することができる。次に図１８（ｃ）で示すようにエンハンスメント層１０２として樹脂をスピンコートにより塗布する。フォトレジストは紫外線で硬化させる。フォトレジストの厚みは平坦部において７１０ｎｍである。図１８（ｃ）に示したようにピットはフォトレジストにより充填されており、フォトレジストの大気側表面は平坦になっている。この平坦性に関して、５ｎｍ以下の凹凸であれば、再生信号に悪影響を与えない。またフォトレジストの厚みが２．０μｍ以内であれば、本実施例でＰＣ基板上に形成した構造は再生レーザー光のビームウエストにおさまり、レーザー光の多重反射を引き起こして本発明の効果を発揮することができる。次にフォトレジストの上に前記多層薄膜１０１をスパッタリングにより順に形成する。こうして図５で示したディスク構造ができる。
【００６５】
再生方法
信号再生条件は以下のとおりである。
【００６６】
【表１２】

【００６７】
ただし、再生磁界は基板に対して垂直方向であり、この方向を第１の方向とする。
【００６８】
再生信号の評価結果
再生時のＣ／Ｎ（狭帯域Ｓ／Ｎ）を再生パワーごとに以下に示す。
【００６９】
【表１３】

【００７０】
表６によれば３．０ｍＷ以上でＣ／Ｎが高くなることがわかる。この３．０ｍＷという値は、通常の光磁気記録を行ったとき、磁区が形成される温度に対応するレーザーパワーである。また再生磁界を０ Ａ／ｍにして５．０ｍＷで同一トラックを読み続けると、Ｃ／Ｎは３２ｄＢとなってしまう。再生磁界が０ Ａ／ｍであれば、高パワーの再生レーザービームがそのトラックをスキャンしても、ビーム内には外部磁界が存在しないためにメイズ磁区が形成され、見かけのカー回転角を失い本発明の効果を失ってしまうからである。
【００７１】
次に比較例として以下の構成を有するディスクを作製した。
【００７２】
【表１４】

【００７３】
５．０ｍＷの再生パワーで比較例を評価すると、Ｃ／Ｎは
【００７４】
【表１５】

【００７５】
であった。これらの比較例から、本発明の必要条件として次のことが要求される。
【００７６】
（１）１０４の誘電体薄膜が必要である。
【００７７】
（２）多層膜には、基板側からの測定において磁気光学的に活性な磁性層を含むことが必要である。
【００７８】
（３）ピット深さは０ではない有限の値が必要である。
【００７９】
なお本実施例３において、エンハンスメント層としてフォトレジストのかわりにＳｉＯ２系被膜形成用塗布液をもちいても、本発明におけるエンハンスメント層の効果を有する。また本実施例において、ピットは凸形状でも本発明の効果を有する。
【００８０】
なお本発明の磁性層は、室温で面内磁化膜、再生レーザービームを照射して昇温したときの温度で垂直磁化となる特性を持つものであれば本発明と同等の効果を有する。従ってこの特性を満たす範囲で本実施例の磁性層組成のＧｄ量を変えても、あるいは同時にＣｏ量を変えても本発明の効果は失われない。
【００８１】
〔実施例４〕
ここでは実施例１で述べたディスク構成（３）に関して具体的な実施例を述べる。
【００８２】
ディスク構成
図８は本実施例の側面断面図である。１０１は垂直磁化を有する磁性層を少なくとも１層含む多層薄膜である。１０２は透明な樹脂からなるエンハンスメント層、１０３は基板、１０４は屈折率が１０２、１０３とは異なる誘電体薄膜である。基板は、表面に２Ｐ法で深さ５０ｎｍのプリピットを形成した屈折率１．６のＰＣ基板を用いた。多層薄膜１０１の構成も含めて、各薄膜を表１６に示した。プリピットは直径０．４ミクロンであり、ピット列のピッチは０．８ミクロンである。またトラック間の間隔は１．６ミクロンである。１０２の樹脂としてフォトレジストを用いた。
【００８３】
【表１６】

【００８４】
磁性層で用いたＧｄＦｅＣｏは、室温で希土類の副格子磁化が優勢（希土類リッチ）であり、室温とキュリー温度との間に補償温度を持つ。その組成は、
Ｇｄ３２Ｆｅ５９Ｃｏ９
でありアモルファス膜である。このＧｄＦｅＣｏは単独で室温では面内磁化膜、昇温すると垂直磁化膜に遷移し、２００℃では垂直磁化膜である。磁性層２はキュリー温度３００℃を有する垂直磁化膜である。磁性層１が垂直磁化を示す温度領域では、磁性層１の副格子磁化は磁性層２の副格子磁化方向と同じ方向に向き、垂直磁化膜特有の角形のヒステリシスループをえがく。
【００８５】
エンハンスメント層は屈折率１．６の樹脂を用いる。また各薄膜の屈折率は以下の通りである。
【００８６】
【表１７】

【００８７】
このときピット部と平坦部のエンハンスメント層厚み、カー回転角Ｋと反射率Ｒ、さらにその積Ｋ×Ｒは次の表のようになる。ただし測定は、室温において磁性層１を外部磁界により垂直に磁化した状態で測定した。
【００８８】
【表１８】

【００８９】
また平坦部におけるカー回転角の温度変化を図１２に示した。各温度ステップごとに８００ ｋＡ／ｍの外部磁界で初期化を行った後、２４ ｋＡ／ｍの外部磁界のもとでカー回転角の測定を行った。図１２より室温のカー回転角の絶対値をθ１、昇温時のカー回転角の絶対値をθ２としたとき、
θ１＜θ２
が成り立つ領域が存在する。例えば室温でのカー回転角は０．１５°であるが、１５０℃でのカー回転角は０．７°である。従って室温の領域からの信号は抑圧され、１５０℃以上の領域からの信号が検出可能となる。ただし３００℃以上の領域ではカー回転角が急激に低下するため、再び信号強度が低下する。従って、１５０℃から３００℃付近までがアパチャー領域に対応する。
【００９０】
再生方法
信号再生条件は以下のとおりである。
【００９１】
【表１９】

【００９２】
信号再生前にはあらかじめ外部磁界を加えて、磁性層２の磁化方向を初期化しておく。
【００９３】
再生信号の評価結果
再生時のＣ／Ｎ（狭帯域Ｓ／Ｎ）を再生パワーごとに以下に示す。
【００９４】
【表２０】

【００９５】
表６によれば１．５ｍＷ以上でＣ／Ｎが高くなることがわかる。
【００９６】
〔実施例５〕
ここでは実施例１で述べたディスク構成（４）に関して具体的な実施例を述べる。
【００９７】
ディスク構成
図９は本実施例の側面断面図である。１０１は垂直磁化を有する磁性層を少なくとも１層含む多層薄膜である。１０２は透明な樹脂からなるエンハンスメント層、１０３は基板、１０４は屈折率が１０２、１０３とは異なる誘電体薄膜である。基板は、表面に２Ｐ法で深さ５０ｎｍのプリピットを形成した屈折率１．６のＰＣ基板を用いた。多層薄膜１０１の構成も含めて、各薄膜を表２１に示した。プリピットは直径０．４ミクロンであり、ピット列のピッチは０．８ミクロンである。またトラック間の間隔は１．６ミクロンである。１０２の樹脂としてフォトレジストを用いた。
【００９８】
【表２１】

【００９９】
磁性層で用いたＧｄＦｅＣｏは、室温で遷移金属副格子磁化が優勢（遷移金属リッチ）であり、室温とキュリー温度との間に補償温度を持つ。その組成は、
Ｇｄ２０Ｆｅ７０Ｃｏ１０
でありアモルファス膜である。このＧｄＦｅＣｏは、室温では垂直磁化膜である。一方、磁性層２はキュリー温度が１３０℃の面内磁化膜である。また磁性層３はキュリー温度が３００℃以上の面内磁化膜である。磁性層１と磁性層２、磁性層２と磁性層３は室温で互いに交換結合している。そのため磁性層１は、この多層膜構成において室温で面内磁化膜となる。しかし昇温すると、磁性層２の交換結合力が失われ、磁性層１の磁化は磁性層３の支配から解き放たれる。そのため昇温時には磁性層１は垂直磁化膜である。
【０１００】
エンハンスメント層は屈折率１．６の樹脂を用いる。また各薄膜の屈折率は以下の通りである。
【０１０１】
【表２２】

【０１０２】
このときピット部と平坦部のエンハンスメント層厚み、カー回転角Ｋと反射率Ｒ、さらにその積Ｋ×Ｒは次の表のようになる。ただし測定は、室温において磁性層１を外部磁界により垂直に磁化した状態で測定した。
【０１０３】
【表２３】

【０１０４】
また平坦部におけるカー回転角の温度変化を図１３に示した。２４ ｋＡ／ｍの外部磁界のもとでカー回転角の測定を行った。図１３より室温のカー回転角の絶対値をθ１、昇温時のカー回転角の絶対値をθ２としたとき、
θ１＜θ２
が成り立つ領域が存在する。例えば室温でのカー回転角は０°であるが、１５０℃でのカー回転角は０．８°である。従って室温の領域からの信号は抑圧され、１５０℃以上の領域からの信号が検出可能となる。ただし３００℃以上の領域ではカー回転角が急激に低下するため、再び信号強度が低下する。従って、１５０℃から３００℃付近までがアパチャー領域に対応する。
【０１０５】
再生方法
信号再生条件は以下のとおりである。
【０１０６】
【表２４】

【０１０７】
再生信号の評価結果
再生時のＣ／Ｎ（狭帯域Ｓ／Ｎ）を再生パワーごとに以下に示す。
【０１０８】
【表２５】

【０１０９】
表６によれば１．５ｍＷ以上でＣ／Ｎが高くなることがわかる。
【０１１０】
〔実施例６〕
実施例２におけるエンハンスメント層の最適な厚みについて、光学シミュレーションと測定を用いて議論する。シミュレーションは仮想屈折率法に従う。波長は８３０ｎｍとする。なお本実施例のシミュレーションでは、ピットの形状による反射光の回折は考えず、無限平面を仮定する。また測定はフラット基板に多層薄膜を積層して行った。図１４は光学シミュレーション、測定で取り上げるディスクの側面断面図である。１４００はフラットなＰＣ基板である。媒体構造を表２６に示した。
【０１１１】
【表２６】

【０１１２】
基板の屈折率を１．６とする。光は基板側から入射する。また各薄膜の屈折率は以下の通りである。
【０１１３】
【表２７】

【０１１４】
以下にｘ＝５０ｎｍのときの光学シミュレーション値と測定結果を示す。以下の図では、横軸がエンハンスメント層厚みｙ ｎｍである。また実線はシミュレーション値、黒ぬきの正方形は測定値である。またこれらのシミュレーションにおいては、エンハンスメント層の吸収が０であるため、カー回転角、反射率、カー回転角と反射率の積はエンハンスメント層の厚みｙに対してそれぞれ周期関数となっている。従って少なくとも１周期分のみを表示すれば、エンハンスメント層厚みｙ ｎｍに関する光学特性を調べる上では十分である。
【０１１５】
図１５はエンハンスメント層厚みｙとカー回転角の関係である。エンハンスメント層厚みの２つの異なる点をとり、この内、小さい方の厚みを情報信号ピット列における平坦部に対応させる。そして大きい方の厚みを情報ピット列におけるピット部に対応させる。ここでカー回転角のプラス領域のピークとマイナス領域のピークをこの２点としてとれば、以下の表に示す２つのエンハンスメント層厚みｙの組み合わせにより、情報信号ピットの変調を実現することができる。例えばその１例を表１１に示した。
【０１１６】
【表２８】

【０１１７】
この場合ａ）よりもｂ）の組合わせを採用するのが製造技術上有利である。なぜならば深いピットをフォトレジストで平坦に充填することが困難だからである。図１６はエンハンスメント層厚みｙと反射率の関係である。表１１のａ）ｂ）の組合わせのとき、同じ反射率間の変調になる。図１７はエンハンスメント層厚みｙと性能指数の関係である。表１１ａ）ｂ）いずれの組合わせにおいても、性能指数はプラス領域とマイナス領域のあいだの変調をとることができ、良質な信号品質を得ることができる。これは多層薄膜１０１の構造をセラミックス／磁性層（２０ｎｍ程度）／セラミックスとしたことに起因する。例えば比較例７として、多層薄膜１０１の構造をセラミックス／磁性層（２０ｎｍ程度）／セラミックス／金属反射膜とした場合、あるいは比較例８としてセラミックス／磁性層（１００ｎｍ程度）／セラミックスとした場合、性能指数はプラス領域のみとなり、その変調量は本実施例と比べて小さいものとなる。比較例７、８においても第０のセラミックス層にＳｉなどの高屈折率材料をつければ、プラス領域とマイナス領域の変調をつくることができる。しかしこの場合、第０のセラミックス層の膜厚依存性が急峻であるた製造マージンが狭くなってしまう。
【０１１８】
さらに仮想屈折率のシミュレーション式から明らかなように、ｘ＝０ ｎｍであるときカー回転角の周期的な変調は起こらない。またこのシミュレーションにおいては基板とエンハンスメント層の屈折率は等しいとしたので、仮に第０のセラミックス層の屈折率を、基板あるいはエンハンスメント層の屈折率と等しくとればカー回転角の周期的な変調は起こらないことが明らかである。
【０１１９】
図１９は第０セラミックスの膜厚の下限と上限を示した図である。構成は表２６と同一である。図１９において、横軸は第０セラミックス層の厚みｘである。縦軸はＴｍａｘである。ただし、エンハンスメント層の膜厚ｙをふって最大のカー回転角と最小のカー回転角をもとめ、その差をとってＴｍａｘとした。信号品質を維持する為には、０．５度以上のカー回転角差が好ましい。したがって図１９から第０セラミックス層の膜厚ｘは以下の条件を満たすことを要求される。
【０１２０】
２０ｎｍ≦ ｘ ≦１５０ｎｍ
【０１２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、光磁気記録方式に用いられている単純な薄膜構造と単純な再生方法で、高密度なピット信号を超解像で再生することができる。磁性層として室温で垂直磁化、再生レーザービームを照射して昇温したときに面内磁化あるいはキュリー温度に達する特性を有するものを用いれば、フロントアパチャー再生を実現できる。また磁性層として、室温で面内磁化、再生レーザービームを照射して昇温したときの温度で垂直磁化となる特性を持つものを用いるならば、リアアパチャーの超解像再生を行うことができる。実施例で述べたように磁性層は交換結合多層膜を用いてもよい。このように本発明を用いた超解像再生を行うことで、高密度なＲＯＭの再生が可能となる。
【０１２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の側面断面図。
【図２】ピット部でのカー回転角変調を模式的に示した図。
【図３】ディスク構造（１）に関する側面断面図。
【図４】本発明のフロントアパチャーによる超解像再生過程を模式的に示した図。
【図５】ディスク構造（２）に関する側面断面図。
【図６】本発明のリアアパチャーによる超解像再生過程を模式的に示した図。
【図７】本発明のセンターアパチャーによる超解像再生過程を模式的に示した図。
【図８】ディスク構造（３）に関する側面断面図。
【図９】ディスク構造（４）に関する側面断面図
【図１０】実施例２でカー回転角の温度依存性を示す図。
【図１１】実施例３でカー回転角の温度依存性を示す図。
【図１２】実施例４でカー回転角の温度依存性を示す図。
【図１３】実施例５でカー回転角の温度依存性を示す図。
【図１４】実施例６におけるディスクの側面断面図。
【図１５】エンハンスメント層厚みとカー回転角の関係を示す図。
【図１６】エンハンスメント層厚みと反射率の関係を示す図。
【図１７】エンハンスメント層厚みと性能指数の関係を示す図。
【図１８】実施例２でディスクの製造過程を示す図。
【図１９】第０セラミックスの膜厚の下限と上限を示した図。
【符号の説明】
１０１ 磁性層を含んだ多層薄膜
１０２ エンハンスメント層
１０３ 基板
１０４ 誘電体
２０１ 第１の領域（平坦部）
２０２ 第２の領域（ＲＯＭピット部）
２０３ ＲＯＭピット部でかつ、磁性層の磁化が垂直方向を向くことでカー回転角による情報信号を有する領域
４０１ フロントアパチャー再生におけるマスク領域Ａ
４０２ フロントアパチャー再生におけるアパチャー領域Ｂ
６０１ リアアパチャー再生におけるアパチャー領域Ｂ
６０２ リアアパチャー再生におけるマスク領域Ａ
７０１ センターアパチャー再生におけるアパチャー領域Ｂ
７０２ センターアパチャー再生におけるマスク領域Ａ
７０３ センターアパチャー再生におけるもう一つのマスク領域Ｃ

Claims (17)

1. ａ）透明な基板表面上に情報信号を担うピット部を形成し、
   ｂ）前記ピット部は凹状または凸状で、
   ｃ）前記ピット部を含む前記基板表面上に誘電体層及びエンハンスメント層を形成し、
   ｄ）前記エンハンスメント層の厚みは前記ピット部と前記ピット部以外の場所で異なり、
   ｅ）少なくとも１層の磁性層を有する多層薄膜を前記エンハンスメント層上に積層し、
   ｆ）前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角が異なり、かつ前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角と反射率の積が異なり、
   ｇ）前記多層薄膜は、室温におけるカー回転角の絶対値をθ1とし、温度１５０℃におけるカー回転角の絶対値をθ2としたとき、
   θ1≠θ2
   としたことを特徴とする高密度光ディスク。
2. 請求項１に記載の高密度光ディスクを再生する方法において、
   ａ）再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａに含まれる前記磁性層をキュリー温度付近まで昇温し、前記領域Ａをマスク領域とすることで磁気的超解像を達成し、
   ｂ）磁気光学効果の差として前記情報信号を再生することを特徴とする高密度光ディスクの再生方法。
3. 請求項１に記載の高密度光ディスクを再生する方法において、
   ａ）再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａをアパチャー領域とすることで磁気的超解像を達成し、
   ｂ）磁気光学効果の差として前記情報信号を再生することを特徴とする高密度光ディスクの再生方法。
4. ａ）透明な基板表面上に情報信号を担うピット部を形成し、
   ｂ）前記ピット部は凹状または凸状で、
   ｃ）前記ピット部を含む前記基板表面上に誘電体層及びエンハンスメント層を形成し、
   ｄ）前記エンハンスメント層の厚みは前記ピット部と前記ピット部以外の場所で異なり、
   ｅ）少なくとも１層の希土類遷移金属アモルファス合金からなる磁性層を有する多層薄膜を前記エンハンスメント層上に積層し、
   ｆ）前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角が異なり、かつ前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角と反射率の積が異なり、
   ｇ）前記磁性層は室温で垂直磁化であり
   ｈ）前記多層薄膜は、室温におけるカー回転角の絶対値をθ1とし、温度１５０℃におけるカー回転角の絶対値をθ2としたとき、
   θ 1 ＞θ 2
   としたことを特徴とする高密度光ディスク。
5. 請求項４に記載の高密度光ディスクを再生する方法において、
   ａ）再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａに含まれる前記磁性層をキュリー温度付近まで昇温し、前記領域Ａをマスク領域とすることで磁気的超解像を達成し、
   ｂ）磁気光学効果の差として前記情報信号を再生することを特徴とする高密度光ディスクの再生方法。
6. ａ）透明な基板表面上に情報信号を担うピット部を形成し、
   ｂ）前記ピット部は凹状または凸状で、
   ｃ）前記ピット部を含む前記基板表面上に誘電体層及びエンハンスメント層を形成し、
   ｄ）前記エンハンスメント層の厚みは前記ピット部と前記ピット部以外の場所で異なり、
   ｅ）少なくとも１層の希土類遷移金属アモルファス合金からなる磁性層を有する多層薄膜を前記エンハンスメント層上に積層し、
   ｆ）前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角が異なり、かつ前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角と反射率の積が異なり、
   ｇ）前記磁性層は室温で面内磁化であり、昇温時に垂直磁化となり
   ｈ）前記多層薄膜は、室温におけるカー回転角の絶対値をθ1とし、温度１５０℃におけるカー回転角の絶対値をθ2としたとき、
   θ1＜θ2
   としたことを特徴とする高密度光ディスク。
7. 請求項６に記載の高密度光ディスクを再生する方法において、
   ａ）再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａをアパチャー領域とすることで磁気的超解像を達成し、
   ｂ）磁気光学効果の差として前記情報信号を再生することを特徴とする高密度光ディスクの再生方法。
8. 請求項６記載の高密度光ディスクにおいて、前記磁性層の主たる成分が希土類リッチのGdFeCoからなることを特徴とする高密度光ディスク。
9. 請求項６記載の高密度光ディスクにおいて、前記磁性層が有すべき、室温で面内磁化であり昇温時に垂直磁化となる前記特性を、以下の構成によって実現する、
   ａ）前記磁性層を磁性層１と記すとき、前記磁性層１に隣接して少なくとも磁性層２を順に積層し、
   ｂ）前記磁性層２は垂直磁化であり、
   ｄ）前記磁性層１と前記磁性層２は交換結合をする、
   以上のことを特徴とする高密度光ディスク。
10. 請求項９に記載の高密度光ディスクを再生する方法において、
    ａ）再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａをアパチャー領域とすることで磁気的超解像を達成し、
    ｂ）磁気光学効果の差として前記情報信号を再生することを特徴とする高密度光ディスクの再生方法。
11. ａ）透明な基板表面上に情報信号を担うピット部を形成し、
    ｂ）前記ピット部は凹状または凸状で、
    ｃ）前記ピット部を含む前記基板表面上に誘電体層及びエンハンスメント層を形成し、
    ｄ）前記エンハンスメント層の厚みは前記ピット部と前記ピット部以外の場所で異なり、
    ｅ）少なくとも１層の希土類遷移金属アモルファス合金からなる磁性層を有する多層薄膜を前記エンハンスメント層上に積層し、
    ｆ）前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角が異なり、かつ前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角と反射率の積が異なり、
    ｇ）前記磁性層は、少なくとも３つの磁性層からなり、その内訳は、単独では室温で垂直磁化である磁性層１と、比較的キュリー温度の低い磁性層２と、単独では室温で面内磁化である磁性層３からなり、前記磁性層１と前記磁性層３は室温で前記磁性層２を介して交換結合しており、
    ｈ）前記磁性層１は室温で前記交換結合のために面内磁化であり、
    ｉ）前記磁性層２の交換結合力が失われる温度への昇温時に、前記磁性層１と前記磁性層３の交換結合力が低下し、前記磁性層１は垂直磁化に遷移し、
    ｊ）前記多層薄膜は、室温におけるカー回転角の絶対値をθ1とし、温度１５０℃におけるカー回転角の絶対値をθ2としたとき、
    θ1＜θ2
    としたことを特徴とする高密度光ディスク。
12. 請求項１１に記載の高密度光ディスクを再生する方法において、
    ａ）再生レーザビームのパワーを一定の値Ｐｒに上げ、前記パワーＰｒによって前記ビームスポット内の一部の領域Ａを昇温し、前記領域Ａをアパチャー領域とすることで磁気的超解像を達成し、
    ｂ）磁気光学効果の差として前記情報信号を再生することを特徴とする高密度光ディスクの再生方法。
13. 請求項１１記載の高密度光ディスクにおいて、前記磁性層１の希土類の主たる成分がGdからなることを特徴とする高密度光ディスク。
14. ａ）透明な基板表面上に情報信号を担うピット部を形成し、
    ｂ）前記ピット部は凹状または凸状で、
    ｃ）前記ピット部を含む前記基板表面上に誘電体層及びエンハンスメント層を形成し、
    ｄ）前記エンハンスメント層の厚みは前記ピット部と前記ピット部以外の場所で異なり、
    ｅ）少なくとも１層の磁性層を有する多層薄膜を前記エンハンスメント層上に積層し、
    ｆ）前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角が異なり、かつ前記ピット部と前記ピット部以外の場所のカー回転角と反射率の積が異なり、
    ｇ）前記多層薄膜は、室温におけるカー回転角の絶対値をθ1とし、温度１５０℃におけるカー回転角の絶対値をθ2としたとき、
    θ1≠θ2とし、
    ｈ）前記誘電体層の屈折率をn１、前記エンハンスメント層の屈折率をn２、前記多層薄膜の屈折率をn３としたとき
    n2≠n1
    かつ
    n2≠n3
    としたことを特徴とする高密度光ディスク。
15. 請求項１４記載の高密度光ディスクにおいて、前記第３の多層薄膜が、前記ピット部と前記ピット部以外の場所によらず平坦であることを特徴とする高密度光ディスク。
16. 請求項１５記載の高密度光ディスクにおいて、前記平坦な面を形成するために前記ピット部に充填する材料として、フォトレジストを用いることを特徴とする高密度光ディスク。
17. 請求項１５記載の高密度光ディスクにおいて、前記平坦な面を形成するために前記ピット部に充填する材料として、 SiO2系被膜形成用塗布液を用いて形成されるSiO2を用いることを特徴とする高密度光ディスク。

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