JP4224062B2 - 光磁気記録媒体およびその製造方法、光磁気記録媒体用基板、並びに、母型スタンパおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
光磁気記録媒体は、希土類−遷移金属アモルファス合金よりなる垂直磁化膜により構成される記録層を有する。垂直磁化膜は、膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する。光磁気記録媒体では、このような記録層において、磁化方向の変化として所定の信号が記録されている。光磁気記録媒体の記録処理では、記録用レーザの照射による記録層の所定箇所の昇温と当該所定箇所に対する磁界印加との組み合わせによって、磁化方向の変化として所定の信号が記録層に記録される。光磁気記録媒体の再生処理では、記録層ないしこれを含む記録磁性部に対して局所的に再生用レーザを照射し、記録層表面ないし記録磁性部表面にて当該照射光が反射する際に生じ得る偏光状態の変化を利用して、磁化方向の変化として記録信号が読み取られる。このような光磁気記録媒体については、例えば、特開平8−17080号公報、国際公開第WO98/02878号パンフレット、および特開平10−149592号公報に記載されている。
記録処理および再生処理においては、各々に適した所定のエネルギを有するレーザが媒体に照射されるところ、媒体表面におけるレーザ照射領域のサイズ即ちスポット径が小さいほど、媒体の記録分解能および再生分解能を向上するうえで好適であることが知られている。記録分解能および再生分解能の向上は、媒体の高記録密度化に資する。スポット径は、照射レーザの波長を短くしたり、当該照射レーザを集光するための対物レンズ(媒体に対面するレンズ)の開口数NAを大きくすることにより、小さくすることができる。
しかしながら、開口数NAの大きなレンズほど、焦点距離が短いため、従来のバックイルミネーション方式光磁気記録媒体に適用するのが困難となる傾向にある。バックイルミネーション方式光磁気記録媒体では、機械的強度の観点より所定の厚さが必要とされる比較的分厚い透明基板の側から記録層ないし記録磁性部に対してレーザ照射が行われるために、集光用レンズに対しては比較的長い焦点距離が求められるからである。
開口数NAの大きなレンズを活用すべく、光磁気記録媒体の技術分野においては、バックイルミネーション方式に代えてフロントイルミネーション方式の実用化に対する要求が高い。フロントイルミネーション方式光磁気記録媒体では、記録層ないし記録磁性部に対して基板とは反対の側からレーザ照射が行われるので、集光用レンズについて、バックイルミネーション方式光磁気記録媒体にて必要とされるほどの長い焦点距離は求められないからである。
一方、光磁気記録媒体においては、記録層に形成され得る安定な記録マーク(磁区)の長さが小さいほど、記録分解能が高く、高記録密度を達成するのに好適であることが知られている。また、記録層が積層形成される面に適度な粗さの凹凸が存在し且つ当該凹凸の周期が小さいほど、記録層(希土類−遷移金属アモルファス合金垂直磁化膜)において、より小さな安定磁区を形成できる傾向にあることが知られている。
積層対象面の凹凸形状に起因して、記録層の磁区構造に存在する磁壁は固定され得る。いわゆるピンニングである。積層対象面の凹凸形状が周期性を有する場合には均一なピンニング作用が生じ、当該凹凸形状の周期が小さいほどピンニング単位(記録層内に生ずる磁気クラスタ)は微細化する傾向にあり、また、積層対象面の表面粗さが大きいほど、磁壁に作用するピンニング力は大きい傾向にある。ピンニング単位が小さく且つピンニング力が大きいほど、記録層において小さな記録マーク(磁区)を安定に形成することができるので、記録分解能は高い。そのため、光磁気記録媒体では、アモルファス合金垂直磁化膜よりなる記録層の磁区構造の微細化を図るべく、記録層の積層対象面において積極的に凹凸形状が形成される場合がある。
そのような凹凸形状を形成するには、従来、まず、記録層の直下の層(下地層)として所定の材料膜が形成される。次に、材料膜の表面に、当該材料膜よりも表面張力の大きな材料を堆積成長させる。このとき、当該材料は、材料膜表面との表面張力の差に起因して、島状に成長する。このようにして、記録層の積層対象面にて凹凸形状を形成することができる。
フロントイルミネーション方式光磁気記録媒体の技術の分野においては、例えば100nm以下のマーク長を有する記録マークを形成し得るほどに記録用レーザのスポットを小径化することは、実現されている。しかしながら、記録層の積層対象面にて積極的に凹凸形状を形成する上述のような従来の方法は、例えば100nm以下のマーク長を有する記録マークを安定に形成し得るほどに凹凸周期が小さく且つ粗さの大きい凹凸形状を形成するのに、困難を有する。そのため、従来の技術によると、光磁気記録媒体において、記録分解能を充分に向上することができないために所望の高記録密度を達成できない場合がある。
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、高記録密度化を図るのに適した、光磁気記録媒体およびその製造方法、光磁気記録媒体用基板、並びに、基板作製用の母型スタンパおよびその製造方法を提供することを、目的とする。
第1機能層の記録層側表面が微細凹凸面を含む場合、当該第1機能層上に直接的に積層形成される記録層では、垂直磁気異方性を呈する磁区構造に形成される磁壁に対し、大きな表面粗さと小さな凹凸周期とを併有する微細凹凸面の当該微細凹凸形状に起因するピンニング力が作用する。そのため、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得る。
第2機能層の記録層側表面が微細凹凸面を含む場合、当該第2機能層と記録層の間に介在する少なくとも一つの層(第1機能層を含む)を充分に薄く設けると、第2機能層の微細凹凸面の微細凹凸形状は第1機能層の記録層側表面に反映され、第1機能層表面にも、大きな表面粗さと小さな凹凸周期とを併有する微細凹凸面が生ずることとなる。第1機能層のこのような微細凹凸面の微細凹凸形状に起因するピンニング力が、記録層における磁壁に作用するので、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得るのである。
基板の記録層側表面が微細凹凸面を含む場合、当該基板と記録層の間に介在する少なくとも一つの層(第1機能層を含む)を充分に薄く設けると、基板の微細凹凸面の微細凹凸形状は第1機能層の記録層側表面に反映され、第1機能層表面にも、大きな表面粗さと小さな凹凸周期とを併有する微細凹凸面が生ずることとなる。第1機能層のこのような微細凹凸面の微細凹凸形状に起因するピンニング力が、記録層における磁壁に作用するので、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得るのである。
記録層にて微小な磁区が安定に形成される本光磁気記録媒体は、高い記録分解能を有し、高記録密度化を図るうえで好適である。
本発明の第1の側面において、好ましくは、積層構造は、ランド部およびグルーブ部を含むランドグルーブ形状を有し、基板および少なくとも一つの機能層のうちの少なくとも一つにおける記録層の側の表面は、ランド部においてのみ又はグルーブ部においてのみ、微細凹凸面を含む。このような構成は、記録層におけるランド部のみ又はグルーブ部のみを情報記録部として利用するうえで好適である。
好ましくは、記録層は、遷移金属磁化優勢組成を有する磁性材料(希土類−遷移金属アモルファス合金)よりなり、少なくとも一つの機能層は、記録用磁界強度を低減するための、希土類金属磁化優勢組成を有する磁性材料(希土類−遷移金属アモルファス合金)よりなり且つ記録層に接する記録補助層を、含む。或は、記録層は、希土類金属磁化優勢組成を有する磁性材料(希土類−遷移金属アモルファス合金)よりなり、少なくとも一つの機能層は、記録用磁界強度を低減するための、希土類金属磁化優勢組成を有する磁性材料よりなり且つ記録層に接する記録補助層を、含んでいてもよい。
本発明の第1の側面における積層構造は、好ましくは、垂直磁気異方性を有して再生機能を担う再生層と、記録層および再生層の間に介在して当該記録層および再生層の交換結合状態を変化させるための中間層とを更に含む。このような構成によると、本発明に係る光磁気記録媒体を、DWDD(domain wall displacement detection)やMAMMOS(magnetic amplifying magneto−optical system)の再生方式を有する媒体として実施することができる。本発明は、再生分解能に優れたDWDD再生方式やMAMMOS再生方式の光磁気記録媒体において実施する場合に特に実益が高い。
本発明の第2の側面によると他の光磁気記録媒体が提供される。この光磁気記録媒体は、基板と、垂直磁気異方性を有して記録機能を担う記録層と、基板および記録層の間に位置する放熱層と、を含む積層構造を有する。放熱層における記録層の側の表面は、微細凹凸面を含む。この微細凹凸面は、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。
このような構成は、本発明の第1の側面において第1または第2機能層表面が微細凹凸面を含む場合に相当する。したがって、本発明の第2の側面に係る光磁気記録媒体も、第1の側面に係る光磁気記録媒体と同様に、高記録密度を図るのに好適である。
本発明の第2の側面における好ましい実施の形態では、積層構造(放熱層を含む)は、ランド部およびグルーブ部を含むランドグルーブ形状を有し、放熱層における記録層の側の表面は、ランド部においてのみ又はグルーブ部においてのみ、微細凹凸面を含む。このような構成は、記録層におけるランド部のみ又はグルーブ部のみを情報記録部として利用するうえで好適である。
本発明の第3の側面によると光磁気記録媒体用基板が提供される。この光磁気記録媒体用基板の少なくとも表面は樹脂材料よりなる。また、この光磁気記録媒体は、ランドグルーブ形状を有して表面にランド面およびグルーブ面を含む。ランド面および/またはグルーブ面は、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。このような構成を有する基板を用いると、基板表面が微細凹凸面を含む上述の光磁気記録媒体を製造することができる。
本発明の第4の側面によると、光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパが提供される。この母型スタンパは、ランドグルーブ形状を有して表面にランド面およびグルーブ面を含む。ランド面および/またはグルーブ面は、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。このような構成のスタンパを使用すると、本発明の第3の側面に係る光磁気記録媒体用基板を適切に製造することができる。
本発明の第5の側面によると、光磁気記録媒体を製造するための方法が提供される。この方法は、相対的にエッチングレートの低い第1材料および相対的にエッチングレートの高い第2材料を含む材料膜を基材上に形成するための工程と、材料膜における第2材料の少なくとも一部をエッチング法により除去することによって、材料膜に微細凹凸面を形成するための工程と、材料膜の上位に、垂直磁気異方性を有して記録機能を担う記録層を形成するための工程と、を含む。このような方法によると、本発明の第1の側面における第1または第2機能層表面が微細凹凸面を含む光磁気記録媒体を適切に製造することができる。
本発明の第5の側面における好ましい実施の形態では、第1材料は、Ag,Al,Pt,Ti,およびAuよりなる群より選択される元素を含み、第2材料は、C,Si,およびWよりなる群より選択される元素を含む。このような構成によると、例えば0.3〜1.5nmの表面粗さRaと1〜20nmの凹凸周期とを有する微細凹凸面を、適切に形成することが可能である。
本発明の第6の側面によると、光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための方法が提供される。この方法は、第1ランドグルーブ形状を有して表面にランド面およびグルーブ面を含む基板における表面に、当該表面を構成する材料よりも表面エネルギーの大きな材料を当該材料の拡散温度以上に加熱しつつ堆積させることにより、第1微細凹凸形状を形成するための工程と、電鋳法により当該基板表面上に金属材料を成長させることによって、第1ランドグルーブ形状に対応する第2ランドグルーブ形状および第1微細凹凸形状に対応する第2微細凹凸形状を有するスタンパを形成するための工程と、スタンパおよび基板を分離するための工程と、を含む。このような構成によると、例えば0.3〜1.5nmの表面粗さRaと1〜20nmの凹凸周期とを伴う第2微細凹凸形状をランド面およびグルーブ面に有する母型スタンパを、適切に形成することが可能である。
本発明の第7の側面によると、光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための他の方法が提供される。この方法は、光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための方法であって、第1ランドグルーブ形状を有して表面にランド面およびグルーブ面を含む基板における表面に、相対的にエッチングレートの低い第1材料および相対的にエッチングレートの高い第2材料を含む材料膜を形成するための工程と、材料膜における第2材料の少なくとも一部をエッチング法により除去することによって、材料膜表面に第1微細凹凸形状を形成するための工程と、電鋳法により材料膜上に金属材料を成長させることによって、第1ランドグルーブ形状に対応する第2ランドグルーブ形状および第1微細凹凸形状に対応する第2微細凹凸形状を有するスタンパを形成するための工程と、スタンパおよび基板を分離するための工程と、を含む。このような構成によると、例えば0.3〜1.5nmの表面粗さRaと1〜20nmの凹凸周期とを伴う第2微細凹凸形状をランド面およびグルーブ面に有する母型スタンパを、適切に形成することが可能である。
本発明の第7の側面における好ましい実施の形態では、第1材料は、Ag,Al,Pt,Ti,およびAuよりなる群より選択される元素を含み、第2材料は、C,Si,およびWよりなる群より選択される元素を含む。このような構成は、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を伴う微細凹凸形状を形成するうえで好適である。
本発明の第8の側面によると、光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための他の方法が提供される。この方法は、開口部を有するレジストパターンを基板上に形成するための工程と、レジストパターンを介して基板にエッチング処理を施すことにより、ランド面およびグルーブ面を有する第1ランドグルーブ形状を当該基板に形成するための工程と、レジストパターンの側からの材料堆積により、相対的にエッチングレートの低い第1材料および相対的にエッチングレートの高い第2材料を含む材料膜をグルーブ面上に形成するための工程と、材料膜における第2材料の少なくとも一部をエッチング法により除去することによって、グルーブ面上に第1微細凹凸形状を形成するための工程と、基板およびレジストパターンを分離するための工程と、ランド面およびグルーブ面を含む、基板の表面に、電鋳法により金属材料を成長させることによって、第1ランドグルーブ形状に対応する第2ランドグルーブ形状および第1微細凹凸形状に対応する第2微細凹凸形状を有するスタンパを形成するための工程と、スタンパおよび基板を分離するための工程と、を含む。このような構成によると、例えば0.3〜1.5nmの表面粗さRaと1〜20nmの凹凸周期とを伴う第2微細凹凸形状をランド面に有する母型スタンパを、適切に形成することが可能である。
本発明の第8の側面における好ましい実施の形態では、スタンパにおける、第2ランドグルーブ形状の側の表面に、電鋳法により金属材料を成長させることによって、第2ランドグルーブ形状に対応する第3ランドグルーブ形状および第2微細凹凸形状に対応する第3微細凹凸形状を有する子スタンパを形成するための工程と、子スタンパおよびスタンパを分離するための工程と、を含む。このような構成によると、例えば0.3〜1.5nmの表面粗さRaと1〜20nmの凹凸周期とを伴う第3微細凹凸形状をグルーブ面に有する母型スタンパを、適切に形成することが可能である。
好ましくは、第1材料は、Ag,Al,Pt,Ti,およびAuよりなる群より選択される元素を含み、第2材料は、C,Si,およびWよりなる群より選択される元素を含む。このような構成は、例えば0.3〜1.5nmの表面粗さRaと1〜20nmの凹凸周期とを伴う微細凹凸形状を適切に形成するうえで好適である。
図2は、本発明に係る光磁気記録媒体における記録磁性部の変形例を表す。
図3は、本発明に係る光磁気記録媒体における記録磁性部の他の変形例を表す。
図4A〜図4Dは、図1に示す光磁気記録媒体の製造方法における一部の工程を表す。
図5A〜図5Dは、図4Dの後に続く工程を表す。
図6Aおよび図6Bは、図5Dの後に続く工程を表す。
図7A〜図7Dは、図1に示す光磁気記録媒体の他の製造方法における一部の工程を表す。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る光磁気記録媒体の部分断面図である。
図9A〜図9Dは、図8に示す光磁気記録媒体の製造方法における一部の工程を表す。
図10A〜図10Dは、図9Dの後に続く工程を表す。
図11A〜図11Dは、図10Dの後に続く工程を表す。
図12は、本発明の第3の実施形態に係る光磁気記録媒体の部分断面図である。
図13A〜図13Dは、図12に示す光磁気記録媒体の製造方法における一部の工程を表す。
図14Aおよび図14Bは、図13Dの後に続く工程を表す。
図15は、本発明の第4の実施形態に係る光磁気記録媒体の部分断面図である。
図16A〜図16Dは、図15に示す光磁気記録媒体の製造方法における一部の工程を表す。
図17〜図17Cは、図16Dの後に続く工程を表す。
図18は、実施例1〜7の光磁気記録媒体の積層構成を表す。
図19は、実施例8の光磁気記録媒体の積層構成を表す。
図20は、比較例1〜3の光磁気記録媒体の積層構成を表す。
図21は、比較例4の光磁気記録媒体の積層構成を表す。
図22は、実施例1〜5および比較例1〜4の光磁気記録媒体につにてのビットエラーレート測定の結果を表すグラフである。
図23は、サンプルP1〜P12について、凹凸周期および表面粗さRaを示す表である。
基板S1は、渦巻き状または同心円状のプリグルーブ10aが設けられてランドグルーブ形状を有し、相対的に突出しているランド面10bおよび相対的に退避しているグルーブ面10cを有する。ランド面10bおよびグルーブ面10cは、各々、微細凹凸形状を有する微細凹凸面であり、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。このような基板S1は、紫外線に対して充分な透過性を有する材料により構成される。そのような基板構成材料としては、例えば、ガラス、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、エポキシ樹脂、およびポリオレフィン樹脂が挙げられる。
記録磁性部11は、熱磁気的な記録および磁気光学効果を利用した再生という2つの機能を担うことが可能な、1または2以上の磁性膜よりなる磁性構造を有する。例えば、記録磁性部11は、記録機能および再生機能を併有する単一の記録層よりなる。或は、記録磁性部11は、相対的に保磁力が大きくて記録機能を担う記録層と、再生用レーザにおけるカー回転角が相対的に大きくて再生機能を担う再生層とからなる、2層構造を有する。或は、記録磁性部11は、図2に示すように、例えばMSR方式、MAMMOS方式、またはDWDD方式での再生を実現するための記録層11a、再生層11b、およびこれらの間の中間層11cを含む少なくとも3層の構造を有する。或は、記録磁性部11は、図3に示すように、記録再生機能を担う記録層11dと、記録補助層11eとからなる。記録補助層11eは、垂直磁化膜であり、記録処理に必要とされる最小外部磁界強度を低減する機能を呈する。垂直磁化膜である記録補助層11eは、記録層内の磁化における垂直方向への指向性を強めることによって、記録処理用の外部磁界強度を低減する機能を呈するのである。
記録磁性部11のとり得る各構造における各層は、希土類元素と遷移金属とのアモルファス合金よりなり、垂直磁気異方性を有して垂直方向に磁化された垂直磁化膜である。垂直方向とは、各層を構成する磁性膜の膜面に対して垂直な方向をいう。希土類元素としては、Tb,Gd,Dy,Nd,またはPrなどを用いることができる。遷移金属としては、FeやCoなどを用いることができる。
より具体的には、記録層は、例えば、所定の組成を有するTbFeCo,DyFeCo,またはTbDyFeCoよりなる。再生層を設ける場合、当該再生層は、例えば、所定の組成を有するGdFeCo,GdDyFeCo,GdTbDyFeCo,NdDyFeCo,NdGdFeCo,またはPrDyFeCoよりなる。中間層を設ける場合、当該中間層は、例えば、所定の組成を有するGdFe,TbFe,GdFeCo,GdDyFeCo,GdTbDyFeCo,NdDyFeCo,NdGdFeCo,またはPrDyFeCoよりなる。各層の厚さは、記録磁性部11に所望される磁性構造に応じて決定される。
記録磁性部11について、記録層11dおよび記録補助層11eよりなる図3に示す2層構造を採用する場合には、記録層11dは遷移金属磁化優勢組成を有し且つ記録補助層11eは希土類金属磁化優勢組成を有するのが好ましい。或は、記録層11dは希土類金属磁化優勢組成を有し且つ記録補助層11eは遷移金属磁化優勢組成を有するのが好ましい。
記録磁性部11は、基板S1のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部11fおよびグルーブ部11gを含む。これらランド部11fおよびグルーブ部11gは、本媒体における情報トラック部を構成する。
放熱層12は、レーザ照射時に記録磁性部11にて発生する熱を効率よく基板S1へ伝えるための部位であり、例えば、Ag,Ag合金(AgPdCuSi,AgPdCuなど),Al合金(AlTi,AlCrなど),Au,またはPtなどの高熱伝導材料よりなる。放熱層12の厚さは、例えば10〜40nmである。また、放熱層12は、基板S1のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部12aおよびグルーブ部12bを含む。
誘電体層13は、再生用レーザにおけるカー回転角をみかけ上増大させるための部位であり、例えば、SiN,SiO2,ZnS−SiO2,AlN,またはAl2O3よりなる。誘電体層13の厚さは、例えば20〜90nmである。
保護膜14は、光磁気記録媒体X1に照射される記録用レーザおよび再生用レーザに対して充分な透過性を有する樹脂よりなり、その厚さは例えば10〜40μmである。保護膜14を構成するための樹脂としては、例えば紫外線硬化性の透明樹脂が挙げられる。
図4A〜図6Bは、光磁気記録媒体X1の製造方法を表す。本方法においては、まず、図4Aに示すように、基板50上にレジスト膜51’を形成する。基板50は、原盤作製用の例えば石英基板やシリコンウエハである。
次に、レジスト膜51’に対して露光処理および現像処理を施すことにより、図4Bに示すように、開口部51aを有するレジストパターン51を形成する。開口部51aは、基板S1にて形成すべき上述のプリグルーブ10aに対応するパターン形状を有する。
次に、図4Cに示すように、レジストパターン51をマスクとして基板50にエッチング処理を施すことにより、基板50に凹部50aを形成する。これにより、ランド面50bおよびグルーブ面50cを表面に有するランドグルーブ形状が基板50に生ずる。エッチングとしては、例えばRIE(reactive ion etching)を採用することができる。凹部50aの形成の後、レジストパターン51を基板50から除去する。
次に、図4Dに示すように、ランド面50b上およびグルーブ面50c上に微細凹凸形状52を形成する。微細凹凸形状52の凹凸周期は1〜20nmであり、粗さRaは0.3〜1.5nmである。微細凹凸形状52の形成においては、具体的には、基板50を加熱しつつ、当該基板表面よりも表面エネルギの大きな材料を堆積させる。堆積手法としては、スパッタリング法や蒸着法を採用することができ、加熱温度は、堆積材料の拡散温度以上の温度(例えば200℃)に設定する。また、基板表面と堆積材料の表面張力の差は、例えば1000mN/m以上とする。堆積材料としては、基板表面より大きな表面張力を有する限りにおいて、例えば、Pt,Au,Pd,Ru,Coよりなる群より選択される単体金属、または、当該群より選択される金属を含む合金を、採用することができる。このようにして、基板S1のプリグルーブ10aに対応する凹部50aを有し且つランド面50bおよびグルーブ面50cにて微細凹凸形状52を有する基板S1形成用原盤M1を、作製することができる。
光磁気記録媒体X1の製造においては、次に、図5Aに示すように、原盤M1をテンプレートとして、電鋳法によりスタンパM2を形成する。具体的には、まず、例えばスパッタリング法により、原盤M1上に導体薄膜を形成する。当該導体薄膜を形成するための材料としては、例えばニッケルを採用することができる。次に、電気めっきの原理に基づき、導体薄膜を通電層として利用して、当該導体薄膜上に所定の導体材料を所定の厚さまでめっき成長させる。所定の導体材料としては例えばニッケルを採用することができる。このようにして、基板S1形成用の母型スタンパであるスタンパM2を作製することができる。スタンパM2には、原盤M1のランドグルーブ形状および微細凹凸形状52が転写され、ランドグルーブ形状および微細凹凸形状53が形成されている。スタンパM2の形成の後、図5Bに示すように、スタンパM2および原盤M1を分離する。
次に、必要に応じてスタンパM2を所定の外径を有するディスクにプレス加工した後、図5Cおよび図5Dに示すように、スタンパM2を利用して基板S1を作製する。
具体的には、まず、基材54およびスタンパM2を紫外線硬化性の樹脂材料55’を介して貼り合わせる。基材54は、紫外線に対して充分な透過性を有し、例えば、ガラス、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、エポキシ樹脂、またはポリオレフィン樹脂よりなる。また、基材54の表面には、必要に応じて、樹脂材料55’との間において良好な密着性を得るための表面処理を予め施しておく。
張り合せの後、基材54の側から樹脂材料55’に対して紫外線照射を施すことにより、当該樹脂材料55’を硬化させて樹脂部55を形成する。これにより、樹脂部55には、スタンパM2のランドグルーブ形状および微細凹凸形状53が転写され、微細凹凸形状を有するランド面10bおよびグルーブ面10cを表面に含むランドグルーブ形状が生ずる。このようにして、上述の基板S1を作製することができる。基板S1の作製においては、以上のような手法に代えて、スタンパM2をテンプレートとして用いて行なう射出成形法を採用してもよい。
光磁気記録媒体X1の製造においては、次に、基板S1およびスタンパM2を分離した後、図6Aに示すように、基板S1上に、放熱層12、記録磁性部11、および誘電体層13を、順次形成する。各層は、スパッタリング法により所定の材料の成膜することによって形成することができる。
次に、図6Bに示すように、誘電体層13上に保護膜14を形成する。保護膜14の形成においては、まず、誘電体層13上に液状の樹脂組成物を成膜する。成膜手法としてはスピンコート法を採用することができる。次に、成膜された樹脂組成物を硬化させる。
以上のようにして、光磁気記録媒体X1を製造することができる。樹脂部55から保護膜14までの積層構造を基材54の両面側に設ける場合には、更に、図5C〜図6Bを参照して上述した一連の工程を、基材54のもう一方の面の側について行う。
光磁気記録媒体X1においては、基板S1は、微細凹凸形状を有するランド面10bおよびグルーブ面10cを有する。ランド面10bおよびグルーブ面10cの表面粗さRaは0.3〜1.5nmであり、凹凸周期は1〜20nmである。ランド面10bおよびグルーブ面10cの微細凹凸形状は、充分に薄く設けられている放熱層12の記録層側表面に反映され、放熱層12のランド部12aおよびグルーブ部12bにおける表面にも、大きな表面粗さと小さな凹凸周期とを併有する微細凹凸形状(図示略)が生じている。放熱層12表面の当該微細凹凸形状は、例えば、0.3〜1.5nmの粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を伴う。放熱層12のこのような微細凹凸形状に起因するピンニング力が、記録磁性部11のランド部11fおよびグルーブ部11gにて、記録磁性部11に含まれる記録層における磁壁に作用するので、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得る。このような光磁気記録媒体X1は、高い記録分解能を有し、高記録密度化を図るうえで好適である。
図7A〜図7Dは、光磁気記録媒体X1の他の製造方法の一部の工程を表す。本方法においては、まず、図7Aに示すように、図4Cに示す形態にまで加工された後にレジストパターン51から分離された基板50の上に、混合膜56を形成する。混合膜56は、所定のエッチングガスを使用して行なう後述のエッチング処理でのエッチングレートが相対的に低い第1材料を母材として含み、且つ、当該エッチング処理でのエッチングレートが相対的に高い第2材料を添加物として含む。第1材料としては、例えば、Ag,Al,Pt,Ti,およびAuよりなる群より選択される元素を含む材料を採用することができる。第2材料としては、例えば、C,Si,およびWよりなる群より選択される元素を含む材料を採用することができる。混合膜56の形成においては、コスパッタリングにより、これら第1材料および第2材料を基板50上に堆積させる。このような混合膜56の厚さは例えば1〜5nmである。
次に、図7Bに示すように、ドライエッチング法により混合膜56にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸形状56aを形成する。微細凹凸形状56aは、0.3〜1.5nmの粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を伴う。本エッチング処理においては、エッチングガスとして、第1材料に対するエッチングレートよりも第2材料に対するエッチングレートの高いものを使用する。第2材料におけるエッチングレートは、第1材料におけるエッチングレートの10倍以上であるのが好ましい。例えば、第1材料としてAgを採用し、第2材料としてCを採用する場合には、エッチングガスとしてはO2を好適に使用することができる。また、第1材料としてAgを採用し、第2材料としてSiを採用する場合には、エッチングガスとしてはCF4を好適に使用することができる。
以上のようにして、基板S1のプリグルーブ10aに対応する凹部50aを有し且つランド面50b上およびグルーブ面50c上に微細凹凸形状56aを有する基板S1形成用原盤M3を、作製することができる。このような原盤作製方法においては、微細凹凸形状56aの形成の際に基板50を例えば200℃以上に積極的に加熱する必要はない。したがって、本方法によると、基板50が例えば200℃にて変形しやすい材料からなる場合であっても、適切に原盤M3を作製することができる。
光磁気記録媒体X1の製造においては、次に、図7Cに示すように、原盤M3をテンプレートとしてスタンパM4を電鋳法により形成する。具体的には、スタンパM2の形成手法に関して図5Aを参照して上述したのと同様である。スタンパM4には、原盤M3のランドグルーブ形状および微細凹凸形状56aが転写され、ランドグルーブ形状および微細凹凸形状57が形成されている。スタンパM4の形成の後、図7Dに示すように、スタンパM4および原盤M3を分離する。
次に、スタンパM2に代えてスタンパM4を母型スタンパとして利用する以外は図5Cおよび図5Dを参照して上述したのと同一の工程を経て、或は、スタンパM4を用いて行なう射出成形法により、基板S1を作製する。この後、図6Aおよび図6Bに示すように、基板S1上に、放熱層12、記録磁性部11、誘電体層13、および保護膜14を順次形成する。
以上のようにして、光磁気記録媒体X1を製造することができる。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る光磁気記録媒体X2の部分断面図である。光磁気記録媒体X2は、基板S2と、記録磁性部21と、放熱層22と、誘電体層23と、保護膜24とを備え、フロントイルミネーション方式の光磁気ディスクとして構成されたものである。また、光磁気記録媒体X2は、図8に示す積層構造を基板S2の片面側のみに又は両面側に有する。
基板S2は、渦巻き状または同心円状のプリグルーブ20aが設けられてランドグルーブ形状を有し、ランド面20bおよびグルーブ面20cを有する。グルーブ面20cは、微細凹凸形状を有する微細凹凸面であり、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。基板S2の構成材料としては、基板S1に関して上掲した材料を採用することができる。
記録磁性部21は、熱磁気的な記録および磁気光学効果を利用した再生という2つの機能を担うことが可能な、1または2以上の磁性膜よりなる磁性構造を有する。例えば、記録磁性部21は、記録機能および再生機能を併有する単一の記録層よりなる。或は、記録磁性部21は、記録磁性部11に関して上述したのと同様な、複数の磁性膜からなる多層構造(記録層を含む)を有する。記録磁性部21の構成材料としては、記録磁性部11に関して上掲した材料を採用することができる。また、記録磁性部21は、基板S2のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部21aおよびグルーブ部21bを含む。グルーブ部21bは、本媒体における情報トラック部を構成する。
放熱層22は、レーザ照射時に記録磁性部21にて発生する熱を効率よく基板S2へ伝えるための部位であり、10〜40nmの厚さを有する。また、放熱層22は、基板S2のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部22aおよびグルーブ部22bを含む。放熱層22の構成材料としては、放熱層11に関して上掲した材料を採用することができる。
誘電体層23および保護膜24の構成については、誘電体層13および保護膜14に関して上述したのと同様である。
図9A〜図11Dは、光磁気記録媒体X2の製造方法を表す。本方法においては、まず、図9Aに示すように、基板60上にレジスト膜61’を形成する。基板60は、原盤作製用の例えば石英基板やシリコンウエハである。
次に、レジスト膜61’に対して露光処理および現像処理を施すことにより、図9Bに示すように、開口部61aを有するレジストパターン61を形成する。開口部61aは、基板S2にて形成すべき上述のプリグルーブ20aに対応するパターン形状を有する。
次に、図9Cに示すように、レジストパターン61をマスクとして基板60にエッチング処理を施すことにより、基板60に凹部60aを形成する。これにより、ランド面60bおよびグルーブ面60cを表面に含むランドグルーブ形状が基板60に生ずる。エッチングとしては、例えばRIEを採用することができる。
次に、図9Dに示すように混合膜62を形成する。混合膜62の厚さは例えば1〜5nmである。混合膜62は、所定のエッチングガスを使用して行なう後述のエッチング処理でのエッチングレートが相対的に低い第1材料を母材として含み、且つ、当該エッチング処理でのエッチングレートが相対的に高い第2材料を添加物として含む。第1材料および第2材料としては、混合膜56に関して上掲した材料を採用することができる。混合膜62の形成においては、コスパッタリングにより、これら第1材料および第2材料を基板60上に堆積させる。本コスパッタリングでは、第1および第2材料は、レジストパターン61上にも堆積する。
次に、図10Aに示すように、レジストパターン61を基板60から除去する。このとき、レジストパターン61上の混合膜62も除去される。
次に、図10Bに示すように、グルーブ面60c上に残存する混合膜62に対してドライエッチング法によりエッチング処理を施すことによって、混合膜62にて微細凹凸形状62aを形成する。微細凹凸形状62aは、0.3〜1.5nmの粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を伴う。本エッチング処理においては、エッチングガスとして、第1材料に対するエッチングレートよりも第2材料に対するエッチングレートの高いものを使用する。第2材料におけるエッチングレートは、第1材料におけるエッチングレートの10倍以上であるのが好ましい。エッチングガスとしては、第1材料および第2材料の種類に応じて例えばO2やCF4を採用することができる。
以上のようにして、基板S2のプリグルーブ20aに対応する凹部60aを有し且つグルーブ面60c上に微細凹凸形状62aを有する基板S2形成用原盤M5を、作製することができる。このような原盤作製方法においては、微細凹凸形状62aの形成の際に基板60を例えば200℃以上に積極的に加熱する必要はない。したがって、本方法によると、基板60が例えば200℃にて変形しやすい材料からなる場合であっても、適切に原盤M5を作製することができる。
光磁気記録媒体X2の製造においては、次に、図10Cに示すように、原盤M5をテンプレートとして、電鋳法によりスタンパM6を形成する。具体的には、スタンパM2の形成手法に関して図5Aを参照して上述したのと同様である。スタンパM6には、原盤M5のランドグルーブ形状および微細凹凸形状62aが転写され、ランドグルーブ形状と、そのランド部にて微細凹凸形状63とが、形成されている。スタンパM6の形成の後、図10Dに示すように、スタンパM6および原盤M5を分離する。
次に、必要に応じてスタンパM6を所定の外径を有するディスクにプレス加工した後、図11Aおよび図11Bに示すように、スタンパM6を利用して基板S2を作製する。
具体的には、まず、基材64およびスタンパM6を紫外線硬化性の樹脂材料65’を介して貼り合わせる。基材64の構成材料としては、基材54に関して上掲した材料を採用することができる。また、基材64の表面には、必要に応じて、樹脂材料65’との間において良好な密着性を得るための表面処理を予め施しておく。
張り合せの後、基材64の側から樹脂材料65’に対して紫外線照射を施すことにより、当該樹脂材料65’を硬化させて樹脂部65を形成する。これにより、樹脂部65には、スタンパM6のランドグルーブ形状および微細凹凸形状63が転写され、ランド面20bと微細凹凸形状を有するグルーブ面20cとを表面に含むランドグルーブ形状が生ずる。このようにして、上述の基板S2を作製することができる。基板S2の作製においては、以上のような手法に代えて、スタンパM6をテンプレートとして用いて行なう射出成形法を採用してもよい。
光磁気記録媒体X2の製造においては、次に、基板S2およびスタンパM6を分離した後、図11Cに示すように、基板S2上に、放熱層22、記録磁性部21、および誘電体層23を、順次形成する。各層は、スパッタリング法により所定の材料の成膜することによって形成することができる。
次に、図11Dに示すように、誘電体層23上に保護膜24を形成する。具体的には、保護膜14の形成手法に関して図6Bを参照して上述したのと同様である。
以上のようにして、光磁気記録媒体X2を製造することができる。樹脂部65から保護膜24までの積層構造を基材64の両面側に設ける場合には、更に、図11A〜図11Dを参照して上述した一連の工程を、基材64のもう一方の面の側について行う。
光磁気記録媒体X2においては、基板S2は、微細凹凸形状を有するグルーブ面20cを有する。グルーブ面20cの表面粗さRaは0.3〜1.5nmであり、凹凸周期は1〜20nmである。グルーブ面20cの微細凹凸形状は、充分に薄く設けられている放熱層22の記録層側表面に反映され、放熱層22のグルーブ部22bにおける表面にも、大きな表面粗さと小さな凹凸周期とを併有する微細凹凸形状(図示略)が生じている。放熱層22表面の当該微細凹凸形状は、例えば、0.3〜1.5nmの粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を伴う。放熱層22のこのような微細凹凸形状に起因するピンニング力が、記録磁性部21のグルーブ部21bにて、記録磁性部21に含まれる記録層における磁壁に作用するので、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得る。このような光磁気記録媒体X2は、高い記録分解能を有し、高記録密度化を図るうえで好適である。
加えて、光磁気記録媒体X2においては、基板S2のランド面20bは、グルーブ面20cの有するような微細凹凸形状を有さないので、放熱層22のランド部22aにおける表面には適切な微細凹凸形状は生じていない。そのため、記録磁性部21のランド部21aでは、グルーブ部21bにて作用するようなピンニング力は、記録磁性部21に含まれる記録層には作用せず、ランド部21aにおける記録層(本実施形態では記録機能を担わない)には、グルーブ部21bにおける記録層よりも、微小な磁区が形成されにくい。したがって、光磁気記録媒体X2においては、グルーブ部21b間がランド部21aにより磁性的に良好に分離され、グルーブ部21bを情報トラック部として適切に利用することが可能なのである。
図12は、本発明の第3の実施形態に係る光磁気記録媒体X3の部分断面図である。光磁気記録媒体X3は、基板S3と、記録磁性部31と、放熱層32と、誘電体層33、保護膜34とを備え、フロントイルミネーション方式の光磁気ディスクとして構成されたものである。また、光磁気記録媒体X3は、図12に示す積層構造を基板S3の片面側のみに又は両面側に有する。
基板S3には、渦巻き状または同心円状のプリグルーブ30aが設けられてランドグルーブ形状を有し、ランド面30bおよびグルーブ面30cを有する。ランド面30bは、微細凹凸形状を有する微細凹凸面であり、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。基板S3の構成材料としては、基板S1に関して上掲した材料を採用することができる。
記録磁性部31は、熱磁気的な記録および磁気光学効果を利用した再生という2つの機能を担うことが可能な、1または2以上の磁性膜よりなる磁性構造を有する。例えば、記録磁性部31は、記録機能および再生機能を併有する単一の記録層よりなる。或は、記録磁性部31は、記録磁性部11に関して上述したのと同様な、複数の磁性膜からなる多層構造(記録層を含む)を有する。記録磁性部31の構成材料としては、記録磁性部11に関して上掲した材料を採用することができる。また、記録磁性部31は、基板S3のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部31aおよびグルーブ部31bを含む。ランド部31aは、本媒体における情報トラック部を構成する。
放熱層32は、レーザ照射時に記録磁性部31にて発生する熱を効率よく基板、S3へ伝えるための部位であり、10〜40nmの厚さを有する。また、放熱層32は、基板S3のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部32aおよびグルーブ部32bを含む。放熱層32の構成材料としては、放熱層11に関して上掲した材料を採用することができる。
誘電体層33および保護膜34の構成については、誘電体層13および保護膜14に関して上述したのと同様である。
図13A〜図14Bは、光磁気記録媒体X3の製造方法の一部の工程を表す。本方法においては、まず、図13Aに示すように、上述のスタンパM6をテンプレートとしてスタンパM7を電鋳法により形成する。具体的には、スタンパM2の形成手法に関して図5Aを参照して上述したのと同様である。スタンパM7は、基板S3形成用の母型スタンパである。スタンパM7には、スタンパM6のランドグルーブ形状および微細凹凸形状63が転写され、ランドグルーブ形状および微細凹凸形状66が形成されている。スタンパM7の形成の後、図13Bに示すように、スタンパM7およびスタンパM6を分離する。
次に、図13Cおよび図13Dに示すように、スタンパM7を利用して基板S3を作製する。
具体的には、まず、基材67およびスタンパM7を紫外線硬化性の樹脂68’を介して貼り合わせる。基材67の構成材料としては、基材54に関して上掲した材料を採用することができる。また、基材67の表面には、必要に応じて、樹脂材料68’との間において良好な密着性を得るための表面処理を予め施しておく。
張り合せの後、基材67の側から樹脂材料68’に対して紫外線照射を施すことにより、当該樹脂材料68’を硬化させて樹脂部68を形成する。これにより、樹脂部68には、スタンパM7のランドグルーブ形状および微細凹凸形状66が転写され、微細凹凸形状を有するランド面30bと、グルーブ面30cと、を表面に含むランドグルーブ形状が生ずる。このようにして、上述の基板S3を作製することができる。基板S3の作製においては、以上のような手法に代えて、スタンパM7をテンプレートとして用いて行なう射出成形法を採用してもよい。
光磁気記録媒体X3の製造においては、次に、基板S3およびスタンパM7を分離した後、図14Aに示すように、基板S3上に、放熱層32、記録磁性部31、および誘電体層33を、順次形成する。各層は、スパッタリング法により所定の材料の成膜することによって形成することができる。
次に、図14Bに示すように、誘電体層33上に保護膜34を形成する。具体的には、保護膜14の形成手法に関して図6Bを参照して上述したのと同様である。
以上のようにして、光磁気記録媒体X3を製造することができる。樹脂部68から保護膜34までの積層構造を基材67の両面側に設ける場合には、更に、図13C〜図14Bを参照して上述した一連の工程を、基材67のもう一方の面の側について行う。
光磁気記録媒体X3においては、基板S3は、微細凹凸形状を有するランド面30bを有する。ランド面30bの表面粗さRaは0.3〜1.5nmであり、凹凸周期は1〜20nmである。ランド面30bの微細凹凸形状は、充分に薄く設けられている放熱層32の記録層側表面に反映され、放熱層32のランド部32aにおける表面にも、大きな表面粗さと小さな凹凸周期とを併有する微細凹凸形状(図示略)が生じている。放熱層32表面の当該微細凹凸形状は、例えば、0.3〜1.5nmの粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を伴う。放熱層32のこのような微細凹凸形状に起因するピンニング力が、記録磁性部31のランド部31aにて、記録磁性部31に含まれる記録層における磁壁に作用するので、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得る。このような本光磁気記録媒体X3は、高い記録分解能を有し、高記録密度化を図るうえで好適である。
加えて、光磁気記録媒体X3においては、基板S3のグルーブ面30cは、グランド面30bの有するような微細凹凸形状を有さないので、放熱層32のグルーブ部32bにおける表面には適切な微細凹凸形状は生じていない。そのため、記録磁性部31のグルーブ部31bでは、ランド部31aにて作用するようなピンニング力は、記録磁性部31に含まれる記録層には作用せず、グルーブ部31bにおける記録層(本実施形態では記録機能を担わない)には、ランド部31aにおける記録層よりも、微小な磁区が形成されにくい。したがって、光磁気記録媒体X3においては、ランド部31a間がグルーブ部31bにより磁性的に良好に分離され、ランド部31aを情報トラック部として適切に利用することが可能なのである。
図15は、本発明の第4の実施形態に係る光磁気記録媒体X4の部分断面図である。光磁気記録媒体X4は、基板S4と、記録磁性部41と、放熱層42と、誘電体層43と、保護膜44とを備え、フロントイルミネーション方式の光磁気ディスクとして構成されたものである。また、光磁気記録媒体X4は、図15に示す積層構造を基板S4の片面側のみに又は両面側に有する。
基板S4には、渦巻き状または同心円状のプリグルーブ40aを有するランドグルーブ形状が設けられている。
記録磁性部41は、熱磁気的な記録および磁気光学効果を利用した再生という2つの機能を担うことが可能な、1または2以上の磁性膜よりなる磁性構造を有する。例えば、記録磁性部41は、記録機能および再生機能を併有する単一の記録層よりなる。或は、記録磁性部41は、記録磁性部11に関して上述したのと同様な、複数の磁性膜からなる多層構造(記録層を含む)を有する。記録磁性部41の構成材料としては、記録磁性部11に関して上掲した材料を採用することができる。また、記録磁性部41は、基板S4のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、ランド部41aおよびグルーブ部41bを含む。これらランド部41aおよびグルーブ部41bは、本媒体における情報トラック部を構成する。
放熱層42は、レーザ照射時に記録磁性部41にて発生する熱を効率よく基板S4へ伝えるための部位であり、例えば、AiSi,AlSiTi,AgSiなどの高熱伝導材料よりなる。放熱層42は、基板S4のランドグルーブ形状が反映されたランドグルーブ形状を有し、放熱層42の記録磁性層側表面は、ランド面42aおよびグルーブ面42bを有する。ランド面42aおよびグルーブ面42bは、各々、微細凹凸形状を有する微細凹凸面であり、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を有する。
誘電体層43および保護膜44の構成については、誘電体層13および保護膜14に関して上述したのと同様である。
図16A〜図17Cは、光磁気記録媒体X4の製造方法を表す。本方法においては、まず、図16Aに示すように、基板40上にレジスト膜71’を形成する。
次に、レジスト膜71’に対して露光処理および現像処理を施すことにより、図16Bに示すように、開口部71aを有するレジストパターン71を形成する。開口部71aは、上述のプリグルーブ40aに対応するパターン形状を有する。
次に、図16Cに示すように、レジストパターン71をマスクとして基板40にエッチング処理を施すことにより、基板40にプリグルーブ40aを形成する。これにより、基板S4が得られる。エッチング法としては、例えばRIEを採用することができる。プリグルーブ40aの形成の後、レジストパターン71を基板S4から除去する。
次に、図16Dに示すように、放熱層形成用の混合層42’を基板S4上に形成する。混合層42’は、所定のエッチングガスを使用して行なう後述のエッチング処理でのエッチングレートが相対的に低い第1材料を母材として含み、且つ、当該エッチング処理でのエッチングレートが相対的に高い第2材料を添加物として含む。第1材料としては、例えば、Ag,Al,Pt,Ti,およびAuよりなる群より選択される元素を含む材料を採用することができる。第2材料としては、例えば、C,Si,およびWよりなる群より選択される元素を含む材料を採用することができる。混合層42’の形成においては、コスパッタリングにより、これら第1材料および第2材料を基板S4上に堆積させる。また、混合層42’を形成する前には、基板S4と混合層42’の間において良好な密着性を得るための所定の下地層を基板S4上に予め形成しておいてもよい。
次に、図17Aに示すように、ドライエッチング法により混合層42’にエッチング処理を施すことによって、その表面に微細凹凸形状42cを形成し、放熱層42を形成する。本エッチング処理においては、エッチングガスとして、第1材料に対するエッチングレートよりも第2材料に対するエッチングレートの高いものを使用する。第2材料におけるエッチングレートは、第1材料におけるエッチングレートの10倍以上であるのが好ましい。例えば、第1材料としてAlSi合金を採用し、第2材料としてCを採用する場合には、エッチングガスとしてはO2を好適に使用することができる。また、第1材料としてAlを採用し、第2材料としてSiを採用する場合には、エッチングガスとしてはCF4を好適に使用することができる。
光磁気記録媒体X4の製造においては、次に、図17Bに示すように、放熱層42上に、記録磁性部41、および誘電体層43を、順次形成する。各層は、スパッタリング法により所定の材料の成膜することによって形成することができる。
次に、図17Cに示すように、誘電体層43上に保護膜44を形成する。具体的には、保護膜14の形成手法に関して図6Bを参照して上述したのと同様である。
以上のようにして、光磁気記録媒体X4を製造することができる。放熱層42から保護膜44までの積層構造を基板S4の両面側に設ける場合には、更に、図16A〜図17Cを参照して上述した一連の工程を、基板S4のもう一方の面の側について行う。
光磁気記録媒体X4においては、基板S4は、微細凹凸形状42cを有するランド面42aおよびグルーブ面42bを有する。ランド面42aおよびグルーブ面42bの表面粗さRaは0.3〜1.5nmであり、凹凸周期は1〜20nmである。記録磁性部41の直下に位置する放熱層42のこのような微細凹凸形状42cに起因するピンニング力が、記録磁性部41のランド部41aおよびグルーブ部41bにて、記録磁性部41に含まれる記録層における磁壁に作用するので、当該記録層には、微小な磁区が安定に形成され得る。このような本光磁気記録媒体X4は、高い記録分解能を有し、高記録密度化を図るうえで好適である。
原盤の作製においては、まず、石英基板(直径:150mm,厚さ:1.2mm,表面粗さRa:0.25nm)上に、スピンコーティング法により、ポジ型のフォトレジスト(商品名:DVR−300,日本ゼオン製)を100nmの厚さに塗布した。次に、当該フォトレジスト膜を、100℃で30分間、プリベークした。次に、光ディスク露光装置(露光レーザ:波長351nmのArレーザ、対物レンズ:開口数NA0.90)を使用して、所定のプリグルーブパターン(渦巻き状、グルーブ幅:0.275μm、トラックピッチ:0.275μm)でフォトレジスト膜を露光した。このプリグルーブパターンは、本実施例の後述の光磁気記録媒体用基板にて形成すべきプリグルーブのパターン形状に相当するものである。次に、露光されたフォトレジスト膜を現像処理することにより、レジストパターンを形成した。
次に、RIE装置を使用して、レジストパターンをマスクとして石英基板をエッチング処理し、当該石英基板に対して、所定のパターンを有する深さ50nmのプリグルーブを形成した。本エッチング処理では、エッチングガスとしてCHF3を使用し、ガス圧力を0.5Paとし、エッチング時間を120秒とした。本工程にて、ランドグルーブ形状を有するランドグルーブ面(ランド面およびグルーブ面を含む)が石英基板に生ずる。
次に、アッシング装置を使用して、酸素プラズマをレジストパターンに作用させることにより、当該レジストパターンをアッシングして除去した。本アッシング処理では、アッシングガスとしてO2を使用し、ガス圧力を1Paとし、アッシング時間を120秒とした。
次に、スパッタリング法により、石英基板のランドグルーブ面上に酸化ルテニウム(RuOx)を成膜することによって、微細凹凸形成用の下地層(厚さ:1nm)を形成した。具体的には、Ruターゲットを用い、スパッタガスとしてArガスおよびO2ガスを使用して行う反応性スパッタリングにより、RuOxを成膜した。本スパッタリングでは、ArガスおよびO2ガスの流量比を5:1とし、ガス圧力を1.6Paとし、投入電力を40Wとした。
次に、石英基板のランド面およびグルーブ面の下地層上に微細凹凸形状を形成した。微細凹凸形状の形成においては、まず、基板を200℃に加熱しつつ、スパッタリング法により、下地層上にAgを1nmの厚さまで堆積させた。このとき、下地層とAgの表面張力の差に起因するAgの凝集効果に基づいて、Agは複数の箇所にて島状に堆積ないし成長し、下地層上にはAg微粒子群が形成された。本スパッタリングでは、Agターゲットを使用し、ガス圧力を1.6Paとし、投入電力を40Wとした。続いて、各微粒子の高さを増大するため、基板を200℃に加熱しつつ、スパッタリング法により、Cを1nmの厚さまで成長させた。本スパッタリングでは、Cターゲットを使用し、ガス圧力を0.3Paとし、投入電力を150Wとした。炭素(C)は、Ag微粒子の形状を固定する機能を担う。このようにして、石英基板のランド面およびグルーブ面に、表面粗さRa1nmおよび凹凸周期10nmを伴う微細凹凸形状を形成した。
以上のようにして、ランドグルーブ形状におけるランド面およびグルーブ面にて微細凹凸形状を有する原盤を作製した。
次に、上述のようにして作製した原盤をテンプレートとして、電鋳法により、母型スタンパ作製した。具体的には、まず、蒸着法により原盤のランドグルーブ面上にNiを成膜することによって、厚さ50nmのニッケル薄膜を形成した。次に、ニッケル薄膜を通電層として利用して、無電解めっき法によりNiをめっき成長させることによって、厚さ300μmのニッケル板を形成した。次に、ニッケル板および原盤を分離した。次に、当該ニッケル板をプレス加工し、母型スタンパを得た。この母型スタンパには、原盤のランドグルーブ形状および微細凹凸形状が転写され、ランドグルーブ形状および微細凹凸形状が形成されている。
次に、上述のようにして作製した母型スタンパを利用して、光磁気記録媒体用の基板を作製した。具体的には、まず、紫外線硬化性樹脂を介して母型スタンパおよび平坦なガラス基板を張り合わせた。次に、ガラス基板の側から紫外線を照射することにより紫外線硬化性樹脂を硬化させた。このようにして、光磁気記録媒体用の基板を製作した。この基板には、母型スタンパのランドグルーブ形状および微細凹凸形状が転写され、ランド面およびグルーブ面にて微細凹凸形状(表面粗さRa:1nm,凹凸周期:10nm)が形成されている。
次に、上述のようにして作製した基板上に、スパッタリング法により、AlSiを成膜することによって、厚さ40nmの放熱層を形成した。具体的には、AlターゲットおよびSiターゲットを用いて行うコスパッタリングにより、AlSiを成膜した。本スパッタリングでは、スパッタガス圧力を0.59Paとし、投入電力を300W(Alターゲット)および200W(Siターゲット)とした。
次に、放熱層上にTbFeCoアモルファス合金(Tb22Fe70Co8)を成膜することにより、厚さ70nmの記録層を形成した。本スパッタリングでは、TbターゲットおよびFeCo合金ターゲットを用い、スパッタガスとしてArガスを使用し、スパッタガス圧力を1.5Paとし、投入電力を46W(Tbターゲット)および200W(FeCo合金ターゲット)とした。
次に、記録層上にTbFeアモルファス合金(Tb22Fe78)を成膜することにより、厚さ15nmの中間層を形成した。本スパッタリングでは、TbターゲットおよびFeターゲットを用い、スパッタガスとしてArガスを使用し、スパッタガス圧力を2.5Paとし、投入電力を76W(Tbターゲット)および300W(Feターゲット)とした。
次に、中間層上にGdFeアモルファス合金(Gd26Fe74)を成膜することにより、厚さ20nmの再生層を形成した。本スパッタリングでは、GdターゲットおよびFeターゲットを用い、スパッタガスとしてArガスを使用し、スパッタガス圧力を0.3Paとし、投入電力を84W(Gdターゲット)および250W(Feターゲット)とした。
次に、記録層上にSiNを成膜することにより、厚さ50nmの誘電体層を形成した。具体的には、Siターゲットを用い、スパッタガスとしてArガスおよびN2ガスを使用して行う反応性スパッタリングにより、基板上にSiNを成膜した。本スパッタリングでは、ArガスおよびN2ガスの流量比を3:1とし、スパッタガス圧力を0.3Paとし、投入電力を500Wとした。
次に、誘電体層上に厚さ15μmの透明な保護膜を形成した。具体的には、まず、スピンコート法により、誘電体層上に紫外線硬化性樹脂(商品名:ダイキュアクリア、大日本インキ製)を15μmの厚さに成膜した。次に、紫外線照射により当該紫外線硬化性樹脂膜を硬化させ、誘電体層上に保護膜を形成した。
以上のように、図4A〜図6Bを参照して上述した製造方法に準じて、本実施例の光磁気記録媒体を作製した。
次に、スパッタリング法により石英基板のランドグルーブ面上にAl、SiおよびCを堆積させることによって、厚さ3nmの混合膜を形成した。具体的には、AlSiターゲットおよびCターゲットを用い、スパッタガスとしてArガス使用して行うコスパッタリングにより、Al、SiおよびCを含む混合膜を形成した。本スパッタリングでは、ガス圧力を0.5Paとし、投入電力を600W(AlSiターゲット)および1000W(Cターゲット)とした。
次に、RIE装置を使用して酸素プラズマを混合膜に作用させることにより、当該混合膜の表面にて微細凹凸形状を形成した。本エッチング処理では、エッチングガスとしてO2を使用し、ガス圧力を1Paとし、エッチング時間を120秒とした。このようにして、石英基板のランド面およびグルーブ面に、表面粗さRa1nmおよび凹凸周期10nmを伴う微細凹凸形状を形成した。
次に、このようにして作製した原盤を利用して、実施例1と同様にして母型スタンパを作製した。次に、当該母型スタンパを利用して、実施例1と同様にして光磁気記録媒体用基板を作製した。この基板は、原盤にて形成したランドグルーブ形状および微細凹凸形状と実質的に同一のランドグルーブ形状および微細凹凸形状(表面粗さRa:1nm,凹凸周期10:nm)を有する。次に、当該基板上に実施例1と同様にして各層を積層形成した。
以上のように、図4A〜図4C、図7A〜図7D、および図6A〜図6Bを参照して上述した製造方法に準じて、本実施例の光磁気記録媒体を作製した。
次に、RIE装置を使用して、レジストパターンをマスクとして石英基板をエッチング処理し、当該石英基板に対して、所定のパターンを有する深さ50nmのプリグルーブを形成した。本エッチング処理では、エッチングガスとしてCHF3を使用し、ガス圧力を0.5Paとし、エッチング時間を120秒とした。本工程にて、ランドグルーブ形状を有するランドグルーブ面(ランド面およびグルーブ面を含む)が石英基板に生ずる。
次に、スパッタリング法により、レジストパターンをマスクとして石英基板上にAl、SiおよびCを堆積させることによって、石英基板のグルーブ面上に厚さ3nmの混合膜を形成した。具体的には、AlSiターゲットおよびCターゲットを用い、スパッタガスとしてArガス使用して行うコスパッタリングにより、Al、SiおよびCを含む混合膜を形成した。本スパッタリングでは、ガス圧力を0.5Paとし、投入電力を600W(AlSiターゲット)および1000W(Cターゲット)とした。本工程では、レジストパターン上にもAl、SiおよびCは堆積した。
次に、基板を現像液に浸漬することによりレジストパターンを除去した。このとき、レジストパターン上に堆積していた混合膜も除去された。
次に、RIE装置を使用して酸素プラズマを混合膜に作用させることにより、グルーブ面上の混合膜の表面にて微細凹凸形状を形成した。本エッチング処理では、エッチングガスとしてO2を使用し、ガス圧力を1Paとし、エッチング時間を120秒とした。このようにして、石英基板のグルーブ面に、表面粗さRa1nmおよび凹凸周期10nmを伴う微細凹凸形状を形成した。
次に、このようにして作製した原盤を利用して、実施例1と同様にして母型スタンパを作製した。次に、当該母型スタンパを利用して、実施例1と同様にして光磁気記録媒体用基板を作製した。この基板は、原盤にて形成したランドグルーブ形状と実質的に同一のランドグルーブ形状を有するとともに、原盤のグルーブ面に形成した微細凹凸形状と実質的に同一の微細凹凸形状(表面粗さRa:1nm,凹凸周期:10nm)をグルーブ面に有する。次に、当該基板上に実施例1と同様にして各層を積層形成した。
以上のように、図9A〜図11Dを参照して上述した製造方法に準じて、本実施例の光磁気記録媒体を作製した。
次に、スパッタリング法によりポリカーボネート基板のランドグルーブ面上にAl、SiおよびCを堆積させることによって、厚さ40nmの混合層を形成した。具体的には、AlSiターゲットおよびCターゲットを用い、スパッタガスとしてArガス使用して行うコスパッタリングにより、Al、SiおよびCを含む混合層を形成した。本スパッタリングでは、ガス圧力を0.5Paとし、投入電力を600W(AlSiターゲット)および1000W(Cターゲット)とした。
次に、RIE装置を使用して酸素プラズマを混合膜に作用させることにより、当該混合膜の表面にて微細凹凸形状を形成した。本エッチング処理では、エッチングガスとしてO2を使用し、ガス圧力を1Paとし、エッチング時間を120秒とした。このようにして、ランド部およびグルーブ部における表面にて微細凹凸形状(表面粗さRa:1nm,凹凸周期:10nm)を有する放熱層を形成した。
次に、実施例1において記録層、中間層、再生層、誘電体層、および保護膜を形成したのと同様にして、本実施例の放熱層上に記録層、中間層、再生層、誘電体層、および保護膜を形成した。
以上のように、図16A〜図17Cを参照して上述した製造方法に準じて、本実施例の光磁気記録媒体を作製した。
〔比較例1〕
図20に示す積層構成を有するフロントイルミネーション方式の光磁気ディスクとして、本比較例の光磁気記録媒体を作製した。本比較例の光磁気記録媒体の作製においては、まず、実施例8と同様にして、スパッタリング法により、表面にランドグルーブ形状を有するポリカーボネート基板(直径:120mm、厚さ:1.2mm、トラックピッチ0.275nm、グルーブ深さ:50nm)の当該ランドグルーブ面上にAlを成膜することによって、厚さ40nmの放熱層を形成した。本スパッタリングでは、Alターゲットを用い、スパッタガスとしてArガス使用し、ガス圧力を0.6Paとし、投入電力を500Wとした。
次に、スパッタリング法により放熱層上にPtを成膜することによって、表面粗さRaが3nmであって凹凸周期が40nmである凹凸層(厚さ:10nm)を形成した。本スパッタリングでは、Ptターゲットを用い、スパッタガスとしてArガス使用し、ガス圧力を1.6Paとし、投入電力を40Wとした。
次に、実施例1において記録層、中間層、再生層、誘電体層、および保護膜を形成したのと同様にして、本実施例の放熱層上に記録層、中間層、再生層、誘電体層、および保護膜を形成した。
以上のようにして、本比較例の光磁気記録媒体を作製した。
〔比較例2,3〕
凹凸層の凹凸周期を40nmに代えて35nm(比較例2)または30nm(比較例3)とした以外は、比較例1と同様にして比較例2および比較例3の光磁気記録媒体を作製した。これら比較例の媒体作製過程では、凹凸層の厚さについて、10nm(比較例1)に代えて、各々、8nm(比較例2)および6nm(比較例3)とした。
〔比較例4〕
Al放熱層に代えてAlSi放熱層を形成した以外は比較例1と同様にして、本比較例の光磁気記録媒体を作製した。AlSi放熱層の形成においては、Si下地層(厚さ:2nm)上にAlSiを成膜した。具体的には、AlターゲットおよびSiターゲットを用いて行うコスパッタリングにより、基板上にAlSiを成膜した。本スパッタリングでは、スパッタガス圧力を0.6Paとし、投入電力を500W(Alターゲット)および40W(Siターゲット)とした。このようにして形成した放熱層の成長端側表面の凹凸周期は0.5nmであった。
〔特性評価〕
実施例1〜5および比較例1〜4の各光磁気記録媒体について、再生信号におけるビットエラーレート(bER)の、微細凹凸形状における凹凸周期依存性を調べた。ここで凹凸周期とは、実施例1〜5については、原盤に形成して放熱層に反映された微細凹凸形状の凹凸周期であり、比較例1〜3については、凹凸層表面の凹凸周期であり、比較例4については、放熱層表面の凹凸周期である。
ビットエラーレートの測定においては、まず、各光磁気記録媒体(光磁気ディスク)における情報トラックに対し、長さ75nmのスペースを介して長さ75nmの記録マークを繰り返し記録した。当該記録処理は、所定の光ディスク評価装置を使用して磁界変調記録方式により行った。この評価装置における対物レンズの開口数NAは0.85であり、レーザ波長は405nmである。当該記録処理では、レーザ走査速度を4m/sとし、レーザパワーを10mWとし、レーザを情報トラック部ごとに連続照射しつつ、所定の印加磁界(記録磁界)を変調した。
次に、当該光磁気記録媒体を再生し、記録時の変調信号と再生時の復調信号とを比較することにより、記録変調信号に対する再生復調信号の誤り率をビットエラーレート(bER)として算出した。当該再生処理は、記録処理と同一の評価装置を使用して行い、レーザーパワーを1.5mWとし、レーザ走査速度を4m/sとした。
このような記録処理およびその後の再生処理を、各光磁気記録媒体について行ない、bERを測定した。実施例1〜5および比較例1〜4の光磁気記録媒体についてのこのような一連の測定により得られた結果を、図22のグラフに掲げる。図22のグラフにおいては、横軸にて凹凸周期(nm)を表し、縦軸にてbERを表す。また、図22のグラフにおいては、実施例1〜5および比較例1〜4の測定結果は、各々、E1〜E5およびC1〜C4のプロットにより示されている。
光磁気記録媒体を実用に供するためには、bERは1×10−4以下である必要があるところ、図22のグラフによると、凹凸周期が1〜20nmである場合において1×10−4以下のbERを確保できることが判る。
〔表面粗さの凹凸周期依存性〕
材料膜における表面粗さRaの凹凸周期依存性を調べるべく、サンプルP1〜P12を作製した。サンプルP1〜P12は、実施例1の原盤作製過程においてRuOx下地層上にAgを堆積させるのと同様の手法を利用して、所定基板上に微細凹凸を伴う材料膜を形成したものである。
各サンプルの作製においては、まず、実施例1の下地層の形成に関して上述したのと同様に、スパッタリング法により石英基板表面に酸化ルテニウム(RuOx)を成膜することによって、微細凹凸形成用の下地層(厚さ:1nm)を形成した。次に、基板を200℃に加熱しつつ、スパッタリング法により、所定の材料を下地層上に所定の厚さまで堆積させた。このとき、下地層と所定材料の表面張力の差に起因する当該所定材料の凝集効果に基づいて、当該材料は複数の箇所にて島状に堆積ないし成長した。このような手法により、表面に微細凹凸を伴う材料膜を有するサンプルP1〜P12の各々を作製した。下地層上に堆積させた材料およびその厚さについては、サンプルP1ではAlおよび0.1nm、サンプルP2ではAlおよび0.5nm、サンプルP3ではAlおよび1nm、サンプルP4ではAlおよび2nm、サンプルP5ではAgおよび0.1nm、サンプルP6ではAgおよび0.5nm、サンプルP7ではAgおよび1nm、サンプルP8ではAgおよび2nm、サンプルP9ではPtおよび0.1nm、サンプルP10ではPtおよび0.5nm、サンプルP11ではPtおよび1nm、サンプルP12ではPtおよび2nmである。
各サンプルについて、凹凸周期および表面粗さRaを調べた。その結果を図23の表に掲げる。
サンプルP1〜P12に係る材料膜表面の凹凸周期は、当該材料膜の厚さ調節により1〜20nmの範囲内に制御されている。凹凸周期がこのような範囲内に制御されているサンプルP1〜P12においては、図23の表に掲げるように、表面粗さRaは0.3〜1.5nmの範囲内にあった。このように、0.3〜1.5nmの表面粗さRaおよび1〜20nmの凹凸周期を併有する微細凹凸表面を形成することができた。
Claims (4)
- 相対的にエッチングレートの低い第1材料および相対的にエッチングレートの高い第2材料を含む材料膜を基材上に形成するための工程と、
前記材料膜における前記第2材料の少なくとも一部をエッチング法により除去することによって、前記材料膜に微細凹凸面を形成するための工程と、
前記材料膜の上位に、垂直磁気異方性を有して記録機能を担う記録層を形成するための工程と、を含む、光磁気記録媒体製造方法。 - 光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための方法であって、
第1ランドグルーブ形状を有して表面にランド面およびグルーブ面を含む基板における前記表面に、当該表面を構成する材料よりも表面エネルギーの大きな材料を当該材料の拡散温度以上に加熱しつつ堆積させることにより、第1微細凹凸形状を形成するための工程と、
電鋳法により前記表面上に金属材料を成長させることによって、前記第1ランドグルーブ形状に対応する第2ランドグルーブ形状および前記第1微細凹凸形状に対応する第2微細凹凸形状を有するスタンパを形成するための工程と、
前記スタンパおよび前記基板を分離するための工程と、を含む、母型スタンパ製造方法。 - 光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための方法であって、
第1ランドグルーブ形状を有して表面にランド面およびグルーブ面を含む基板における前記表面に、相対的にエッチングレートの低い第1材料および相対的にエッチングレートの高い第2材料を含む材料膜を形成するための工程と、
前記材料膜における前記第2材料の少なくとも一部をエッチング法により除去することによって、前記材料膜の表面に第1微細凹凸形状を形成するための工程と、
電鋳法により前記材料膜上に金属材料を成長させることによって、前記第1ランドグルーブ形状に対応する第2ランドグルーブ形状および前記第1微細凹凸形状に対応する第2微細凹凸形状を有するスタンパを形成するための工程と、
前記スタンパおよび前記基板を分離するための工程と、を含む、母型スタンパ製造方法。 - 光磁気記録媒体用基板を作製するための母型スタンパを製造するための方法であって、
開口部を有するレジストパターンを基板上に形成するための工程と、
前記レジストパターンを介して前記基板にエッチング処理を施すことにより、ランド面およびグルーブ面を有する第1ランドグルーブ形状を当該基板に形成するための工程と、
前記レジストパターンの側からの材料堆積により、相対的にエッチングレートの低い第1材料および相対的にエッチングレートの高い第2材料を含む材料膜を前記グルーブ面上に形成するための工程と、
前記材料膜における前記第2材料の少なくとも一部をエッチング法により除去することによって、前記グルーブ面上に第1微細凹凸形状を形成するための工程と、
前記基板および前記レジストパターンを分離するための工程と、
前記ランド面および前記グルーブ面を含む、前記基板の表面に、電鋳法により金属材料を成長させることによって、前記第1ランドグルーブ形状に対応する第2ランドグルーブ形状および前記第1微細凹凸形状に対応する第2微細凹凸形状を有するスタンパを形成するための工程と、
前記スタンパおよび前記基板を分離するための工程と、を含む、母型スタンパ製造方法。
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