JPH02226531A - 光デイスクの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザー光を用いて記録、再生、消去を行う
光ディスクに係り、特に高Ｃ／Ｎを保持しつつ高信頼性
を有する光ディスクの構造に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展に伴ない高密度。

大容祉でしかもランダムアクセスが可能なメモリへのニ
ーズが高まっている。これに応えるものとして、書換え
可能光ディスクが着目されており、中でも光磁気記録は
最も実用化の直前の段階にある。記録材料として重置磁
気異方性を有する希土類元素と鉄族元素の非晶質合金が
用いられているが、希土類元素もしくはＦｅ等の元素を
含んでいるので腐食に弱いという欠点があった。これに
対し、（１）記録膜自身の耐食性を向上させる。（２）
保護効果を高める、といった手法が併用して用いられて
いる。特に基板上に形成する第１誘電体層は、基板を介
して侵入してくる水や不純物成分による記録膜の腐食を
抑制するとともに、多重干渉による光学効果特にカー（
Ｋ　ｅｒｒ）エンハンス効果を増幅する作用を合わせ持
つ。その結果、膜厚は後者の特性により制限されていた
。その例として、特公昭６２−２７４５８　、特開昭６
０−６３７４７をあげることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、ディスク基板上に形成する第１層目
の無機化合物よりなる誘電体層の膜厚は、保護効果の増
大という観点からすると膜Ｎは厚い程良いが、Ｋ　ｅｒ
ｒエンハンス効果なる光学効果を考慮すると、膜厚は７
００〜９００Ａに決まってしまう。しかしながら、基板
上の凹凸案内溝の深さは約８００人であり、この第１Ｌ
）ｆｊ目の誘電体層の膜Ｊ４では完全に基板表面をカバ
ーできないので。

記録膜が腐食を受け、ディスクの信頼性が低下するとい
う問題があった。

本発明の目的は、ディスクの特性を低下させることなく
この第１層目のｗＩ誘電体層膜厚を十分に厚くし、高信
頼性を有し、かつ長寿命を有する光磁気ディスクを提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

凹凸の案内溝を有するディスク基板上に、第１誘電体層
、記録層、第２誘電体層、そして金属層を順次積層して
形成した光ディスクにおいて、多重干渉によるＫ　ｅｒ
ｒエンハンス作用を第２誘電体層に持たせ、第１１１体
層は主に保護作用を行なわせることにより、高信頼性を
確保するとともに長寿命を持たせることができる。凹凸
の案内溝の深さは、用いている光の波長によって決まる
が、現状は８２２ｎｍの半導体レーザーを用いており、
その場合の溝深さは約８００人である。そこで、これを
完全にカバーするには１０００Å以上、さらに有効な被
覆には１３００人が必要である。

また、第２誘電体層にＫ　ｅｒｒエンハンスを行なわせ
るには、光の波長と膜の屈折率によりその膜厚が決定さ
れる。この場合、記録層の１漠厚も重要で、大きな吸収
があるとディスクの性能が低下してしまうので注意しな
ければならない。ここで光磁気膜は４００Ａ以下の膜厚
とすることが望ましい。　それと同時に重要なのは磁気
特性の変化で、単に膜厚を変えただけでｋ　ｅｒｒ回転
角や保磁力が変化するので、ディスク作製において考慮
しなければならない。

記録膜材料としては垂直磁気異方性を有し、主に希土類
元素と鉄族元素よりなる非晶質合金、さらに具体的には
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｈｏの内の少なくとも１種類或いは
２種類と、Ｆｅ、Ｃｏのいずれか一方或いは両方の合金
を用いる。さらに磁気光学的特性改善のために、先の重
希土類元素の一部をＮｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｓｍ等の軽希土
類元素で置換した材料を用いても良い、この他、垂直磁
気異方性を有していれば、酸化物材料でもホイスラー合
金でも良い。

また、第４層目の合金層は、保護作用や光反射作用の他
に、その熱伝導率を制御することにより記録ＩＩＩの温
度分布をコントロールすることができ、ディスクの記録
感度が自由に選択できる。

金属層にはＡＱ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｔ。

Ｃｒ等の高反射率材料を主体とし、これにＮｂ。

Ｔ”　ｉ＊　Ｔ　ａ　ｒ　Ｎ　ｘ　ｅ　Ｚ　ｒ　Ｔ　Ｍ
　ｎ　ＨＲｅ等の元素を１〜３０％添加（但し、添加斌
は、ドライブとの整合性で決る）或いは先の金属層材の
主材以外の材料を添加して金属層の熱伝導率の制御を行
う。

ところで、記録膜や金属膜の材料にいかなる材料を用い
るかは本発明の本質ではなく、ここでは、ディスク特性
を低下させずに信頼性及びディスク寿命を向上させるた
めに、第２誘電体層にＫ　ｅｒｒエンハンス作用をもた
せ、第１１重体層には保護作用を行なわせるということ
が本発明の主旨である。さらに付属的な効果どして、第
２誘電体層にＫ　ｅｒｒエンハンス効果をもたせると、
第２誘電体層をはさむ上下層との屈折率差が、第１誘電
体層にＫ　ｅｒｒエンハンス効果をもたせた場合のそれ
に比べて大きいので、Ｋｅｒｒ回転角のエンハンス率が
大きくなり信号出力の増大につながり、ディスクの高性
能化がはかれる。さらに、この構造をとると第１誘電体
層でＫ　ｅｒｒエンハンスをとったものと比較すると、
　Ｋｅｒｒ回転角Ｏｋ及び反射率Ｒともに大きく、性能
指数５・θ詭を増大させることができる。−殻内には、
Ｏｂ　を増大させるとＲは減少するが、木構造ではθ、
と１＜とを同時に向上できることも本発明の特徴の１つ
である。これは、反射率を第１Ｍｔｔｔ体膜と記録膜と
の間でネｊ？で、Ｋ　ｅｒｒ回転角を第２誘電体膜でエ
ンハンスしている。

〔作用〕

凹凸の案内溝を有するディスク基板上に、第１誘電体膜
、記録膜、第２誘電体膜及び金属膜の４層からなる光デ
ィスクにおいて、第２誘電体膜に多重干渉効果によりＫ
　ｅｒｒエンハンス作用をもたせ第１誘電体膜には光学
的効果はほとんど持たせず保護作用を主体とすることに
より、ディスクの特性、特にＳ／Ｎ　（信号対ノイズ比
）を向上させると同時に、高信頼化及び長寿命化を達成
することができる。

〔実施例〕

以下、実施例１〜３を用いて本発明の詳細な説明する。

［実施例１］ 本実施例において作製した光ディスクの断面構造を示す
模式図を第１図に示す、ディスクの作製は以下に述べる
手順にて作製した。

まず凹凸の案内溝を有するディスク基板１上に、スパッ
タ法により第１誘電体膜２となる５ｉａＮ＋膜を形成し
た。ターゲットには５ｉａＮ４焼結体を使用し、放電ガ
スにＡｒ／Ｎｘ　（＝８０／２０）を用いた。スパッタ
条件は、１０’″７Ｔｏｒｒ台まで真空排気した後に、
Ａ　ｒ　／　ＮＺ放電ガスを導入し１×１０−”Ｔｏｒ
ｒ、投入放電電力密度４　、２　Ｗ／ｄにて１０分間ス
パッタして膜厚１３００人の第１誘電体層２を形成した
。

ここで、第１誘電体層２に用いることができる材料は、
５ｉＯｚｓＳｉ○、ＡＱＮ、ＡＱｘＯ♂。

ＴｉＯ，ＺｒＯ２，ＺｎＳ、ＮｂｚＯＩｌ、ＣｒａＯａ
＋Ｗ○ｓｒ　Ｍ　ｏ　Ｏｓ、　Ｔ　ａ　ｘ０５等の安定
性の高い材料であればいずれの材料でも用いることがで
きる。

これにひきつづき、記録膜３として Ｔｂｚ♂ＦｅｅｚＣｏｔｚＮｂａ膜をスパッタ法により
形成した。

ターゲットには上記組成の合金ターゲットを、そして放
電ガスにＡｒをそれぞれ使用した。スパッタ条件は、１
０−７Ｔｏｒｒ台まで真空排気した後に、Ａｒを５　Ｘ
　１０−ａＴｏｒｒまで導入し、投入ＲＦｔ力密度４，
２Ｗ／ｃｄに２３分間スパッタし、膜厚３００人の記録
膜３を形成した。

記録膜材には本実施例ではＴｂＦａＣｏＮｂを用いたが
、この他に（Ｇｄｏ、７Ｔｂｏ、ａ）ｚａＦｅａｘｃｏ
ｔｚｃ　ｒａやＧｄＤｙＦｅＣｏ　、　Ｇｄ１ｌｏＦａ
Ｃｏ、さらにはＴｂＮｄＦａＣｏ、ＤｙＮｄＦｅＣｏ　
Ｍに代表される垂直磁気異方性を有する材料を用いれば
よい。

次に、第２誘電体ｌ！！４をスパッタ法により形成した
。ターゲットにはＳ　ｉａ　Ｎ　ａ焼結体を、放電ガス
にＡｒをそれぞれ使用した。スパッタの条件は、Ｉ　Ｃ
）”Ｔｏｒｒ台まで真空排気した後に、Ａｒ放電ガスを
２　Ｘ　１０”Ｔｏｒｒまで導入し投入ＲＦｍ力密度：
４．２Ｗ／ｃ（、に２３分間スパッタして膜厚５００人
の膜を形成した。

ここで重要なのは、膜厚と屈折率でいずれのパラメータ
も、量的条件をずれると、　Ｋｅｒｒエンハンス効果を
増大させる効果が急激に小さくなるので注意しなければ
ならない。

最後にＡｌ２−Ｔｉ　（ＡＱ：　８５ａｔ％、Ｔｉ：１
５ａｔ％）金Ｊｉ１）１％５をスパッタ法により形成し
た。

ターゲットに上記組成のＡＱ−Ｔｉ合金を、放電ガスに
Ａｒをそれぞれ使用した。スパッタ条件は、放電ガスに
Ａｒを用いた他は、第１誘電体膜と同一条件に２３分間
スパッタじで５００人の膜を形成した。

この膜の組成は、ディスクドライブとの整合性等により
所望の記録あるいは消去感度を得るため、構成元素の組
成比を好適な条件に改定する。

本実施例では、Ｔｉの濃度を制御することで感度調整を
行うことができる。例えば’ｒｉｍ度を３０％とすると
、最小記録パワーは２　、５　ｍ　Ｗと小さくなった。

このようにして作製したディスクの特性を汎り定した。

比較例として、下記の構造を有するディス基板／５ｆＮ
（８５人）／ＴｂＦａＣｏＮｂ　（３００人）／５ｉＮ
（２００人）／Ａｆｆ−Ｔｉ（５００人）りを同一の条
件にて測定した。このディスクは、第１誘電体膜でＫ　
ｅｒｒエンハンスを得ている。

結果を第２図に示す。この図は、キャリアレベル（Ｃレ
ベル）とノイズレベル（Ｎレベル）の記録レーザーパワ
ー依存性を示す。この図から、第２誘電体膜でＫ　ｅｒ
ｒエンハンスをとっている本実施例と、第１誘電体膜で
Ｋ　ｅｒｒエンハンスをとっている比較例とでは記録感
度に大きな違いはなく。

はぼ３ｍＷ付近から記録できている。

また、二本らディスクのＣ／Ｎは、本実施例の場合が５
３ｄＢ、比較例が４７ｄＢと、本発明を実施したもので
は５ｄＢ大きなＣ／Ｎ特性が得られた。これは、Ｋ　ｅ
ｒｒ回転角θ１が、本実施例の場合０．８６°、比較例
で０．７５°と実施例の方が０．１１°　大きいためで
ある。このように、第２誘電体膜によりエンハンスされ
るＫ　ｅｒｒ回転角は、第１誘電体膜によりエンハンス
される割合より大きく、反射率Ｒはいずれも２１％であ
った。

次に、本発明を用いて作製したディスクの信頼性試験を
以下に述べる手法により行なった。

作製したディスクを８０℃−８５％ＲＨ中に放置したと
きのピットエラーレイト（Ｂ　Ｅ　Ｒ）の経時変化を測
定した。結果は、第３図に示すとおりである。この図か
ら、第２誘電体層でＫ　ｅｒｒエンハンスをとった本発
明の実施例では１図の実線に示すようにこの環境に２０
００時間放置してもＢＥＲの増大がみられなかった。一
方、第１誘電体層でＫ　ｅｒｒエンハンスをとった比較
例では、ｉｏｏ。

時間放置後から徐々にＢＥＲが増加しはじめ、２０００
時間後で１５倍に達した。このように、第２誘電体膜に
Ｋ　ｅｒｒエンハンスをとらせ、第１誘電体膜に保護作
用をもたせることによりディスク特性を低下させること
なく、長寿命及び高信頼性を有するディスクを得た。

［実施例２］ 本実施例において作製したディスクの断面構造は、実施
例１と同様で第１図に示すとおりである。

ディスクのＭｍ造は、第１表に示すとおりである。

第 １表 作製手順は実施例ｔと同様である。

このようにして作１１ｃ！シたディスクのＣ／Ｎをｌｌ
１１１定したところ、５２ｄＢ（記録周期：１．５’ｒ
、回転数：　２４００ｒｐｍ　、レンズ開［Ｉ比：ＮＡ
＝０．５５、周波数：４．．９３ＭＨｚ）であり、第１
誘電体層でＫ　ｅｒｒエンハンスをとった実施例１の比
較例の４、７　ｄ　Ｂと比べて５ｄＢ大きかった。これ
は、Ｋ　ｅｒｒ回転角が０．１１°大きいためである。

また、ディスクの信頼性試験を８０℃−８５％ＲＨ中に
放置したときのＢＥＨの経時変化のｉｔ＋＋定結果を第
４図に示す。本実施例のディスクは、８０℃−８５％Ｒ
Ｈ中に２０００時間放置してもＢＥＲはほとんど変化し
なかったのに対し、比較例のディスクでは約１５倍にＢ
ＥＲが増大した。

［実施例３］ 本実施例において作製したディスクの断面構造は、実施
例１と同様で第１図に示すとおりである。

また、ディスクの層構造を第２表にまとめるゆ第　　２
　　表 本実施例のディスクの作製手順は、実施例１と同様であ
る。ここで、各層の膜厚時に誘電体層は屈折率により決
まる。

このようにして作製したディスクのＣ／Ｎを測定したと
ころ、５３ｄＢ（記録周期：　１．５’ｒ、　ティスフ
回転数：２４００ｒｐ＋１．レンズ開【−１比：Ｎ＾＝
０．５５、周波数：　ｆ＝４．９３ＭＨ２）であり、第
［晒屯体ＡｉｌでＫｅｒｒエンハンスをとった実施例１
の比較例の４７ｄＢと比べて６ｄＢ大きかった。この差
は、Ｋｅｒｒ回転角の違いにもとづくものであった。

次に、このディスクを用いて信頼性試験を８０’Ｃ−８
５％ＲＨ中に放置したときのＢＥＲの経時変化を調べた
ところ、本実施例のディスクは２０００時間後でもＢＥ
Ｒに変化はなかった。これに対して、比較例のディスク
では約１５倍と大幅に増大した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１誘電体層の膜厚が光学的特性（光
の多重干渉を起す厚さ）により支配されないので、保護
効果のみを考慮した膜厚とすることができ、記録膜が基
板を介して腐食を受けるのを防止することができ、ディ
スクの高信頼化、長寿命化に大きな効果がある。また、
第２誘電体層にＫｅｒｒエンハンス効果を持たせること
により、この層をはさむ上下層との屈折率差が第１誘電
体層にＫ　ｅｒｒエンハンス効果を持たせた場合に比べ
てその増幅率が大きいので、再生出力の向上に大きな効
果がある。この場合、反射率を低下させずにカー回転角
を向上させることができるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光磁気ディスクの断面模式図
、第２図は本発明の実施例と従来のディスクの再生信号
出力の記録レーザー出力依存性を示す特性図、第３図お
よび第４図は８０℃−８５％ＲＨ中にディスクを放置し
たときのピットエラーレイトの経時変化を示す特性図で
ある。 １・・・基板、２・・・第１誘電体膜、３・・・記録膜
、４・・・第２Ｍｒｆｉ体膜、５・・・金属膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光を用いて記録、再生、或いは消去を行う
   光ディスクにおいて、その構造が、凹凸の案内溝を有す
   る基板上に無機化合物の第１誘電体層、記録層、無機化
   合物の第２誘電体層、そして金属層の４層で、記録層と
   金属層の間の無機化合物の誘電体層に光の多重干渉効果
   を持たせたことを特徴とする光ディスクの構造。 ２、特許請求の範囲第１項記載の記録層と金属層との間
   に設ける無機化合物の第２誘電体層において、その無機
   化合物よりなる誘電体層の屈折率が、誘電体層と接する
   層の屈折率と比べて、その差が０．４以上であることを
   特徴とする光ディスクの構造。 ３、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の無機化合物
   の誘電体材料として、ＳｉＯ、ＳｉＯ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ
   ＿４、ＡｌＮ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＴｉＯ＿２、Ｔａ＿２
   Ｏ＿５、ＺｒＯ＿２、ＺｎＳ、Ｎｂ＿２Ｏ＿５、Ｃｒ＿
   ２Ｏ＿３、ＷＯ＿３、ＭｏＯ＿３の内から選ばれる１種
   もしくは２種以上の化合物を用いたことを特徴とする光
   ディスクの構造。 ４、特許請求の範囲第１項記載の記録層材料として、垂
   直磁気異方性を有する材料を用い、さらに優位には希土
   類元素と鉄族元素で構成される合金を用いたことを特徴
   とする光ディスクの構造。 ５、特許請求の範囲第１項及び第４項記載の記録層材料
   において、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏの内から選ばれる少
   なくとも１種類或いは２種類とＦｅ、Ｃｏの内のいずれ
   か一方或いは両方で構成される合金を用いたことを特徴
   とする光ディスクの構造。 ６、特許請求の範囲第１項及び第４項記載の記録層材料
   において、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏの内から選ばれる少
   なくとも１種類或いは２種類、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｓｍ
   の内から選ばれる少なくとも１種類、さらにはＦｅとＣ
   ｏの内のいずれか一方或いは両方で構成される合金を用
   いたことを特徴とする光ディスクの構造。 ７、特許請求の範囲第１項記載の金属層として、Ａｌ、
   Ａｕ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｃｒの内から選ばれる少なく
   とも１種或いは２種或いはこれにＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎ
   ｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｒｅの内から選ばれる少なくとも１種
   類の元素を１％以上３０％以下添加した材料を用いたこ
   とを特徴とする光ディスクの構造。 ８、特許請求の範囲第１項及び第７項記載の金属層にお
   いて、その膜厚或いは金属層材料の熱伝導率をコントロ
   ールして特許請求範囲第１項、第４項、第５項及び第６
   項記載の記録膜の温度分布を制御したことを特徴とする
   光ディスクの構造。 ９、特許請求の範囲第８項記載の金属層材料の熱伝導率
   をＡｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｃｒの内より選ばれ
   る少なくとも１種類或いは２種類以上の元素または非晶
   質の化合物で、その元素の濃度を１ａｔ％以上、４０ａ
   ｔ％以下の範囲で変化させることによりコントロールし
   たことを特徴とする光ディスクの構造。 １０、特許請求の範囲１項、第４項〜第６項記載の記録
   層において、その膜厚が５０ｎｍ以下であることを特徴
   とする光ディスクの構造。 １１、特許請求の範囲第１項、第４項〜第６項記載の記
   録層において、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒの内から選ばれ
   る少なくとも１種類の元素を１ａｔ％以上、８ａｔ％以
   下含んだ材料を用いたことを特徴とする光ディスクの構
   造。 １２、特許請求の範囲第１項、第４項〜第６項記載の記
   録層において、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒの内から選ばれ
   る少なくとも１種類の元素とＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの
   内から選ばれる少なくとも１種類の元素を合わせて１ａ
   ｔ％以上１５ａｔ％以下含んだ材料を用いたことを特徴
   とする光ディスクの構造。