JPH0240147A - 光磁気記録媒体およびその製造方法 - 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〕 本発明は家電分野およびコンピュータ用ファイルメモリ
などの分野で用いる光磁気記録媒体に係り、特に耐環境
性と長期保存性に優れた信頼性の高い光磁気記録媒体お
よびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕 光磁気記録媒体は、レーザ光を利用して情報の記録と再
生を行う、いわゆる書き換え可能な高密度かつ大容量の
メモリであり、コンピュータ用のファイルメモリ、ある
いは、音楽情報や画像情報を記録するメモリとして用い
られる。そして、光磁気記録媒体の記録膜としては９例
えば、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ＋　ＴｂＣｏ、
ＧｄＴｂＦｅなどの希土類と遷移金属からなる非晶質磁
性膜が用いられている。しかし、これらの磁性膜（記録
膜）は酸化などによる特性劣化が生じ易いという欠点が
あるので、光磁気記録媒体は一般に、第２図に示すごと
く、基板５上に誘電体膜６．磁性膜７．誘電体保護膜８
の順で積層する媒体構造が採用されている。そして、場
合によっては、さらにこの上に金属反射膜や金属保護膜
、あるいは樹脂保護膜などが積層されることもある。す
なわち、基板と磁性膜の間に誘電体膜を設ける第１の理
由は、基板に含まれる水分や大気中の酸素などが磁性膜
に達するのを防ぎ、磁性膜の特性劣化を抑制するためで
ある。さらに、基板と磁性膜の間に誘電体膜を設ける第
２の理由は、基板と誘電体膜の屈折率の一 差を利用したレーザ光の多重干渉効果（カーエンハンス
効果）により、磁性膜のカー回転角を見掛は上大きくす
ることである。これによって、情報読み出し時に高い再
生出力を得ることが可能となる。最適のカーエンハンス
効果を得るためには。

誘電体膜の屈折率が１．９〜２．３であることが必要で
ある。

半導体レーザ光に対して透明で、基板上に積層が可能な
誘電体膜としては、Ｓｉｎ、ＳｉＯ２゜ＡｆＬ２０ｓ　
ｐ　Ｚ　ｒ　０２などの酸化物系誘電体膜や。

Ｓｉ３Ｎ、、ＡＡＮなどの窒化物系誘電体膜が好ましく
用いられる。しかしながら、ＳｉＯなどの酸化物系の誘
電体膜を用いた場合には、誘電体膜中の遊離酸素が磁性
膜に拡散し、磁性膜を酸化させることが知られている。

また、ＡＡＮは加水分解性があるため安定性の点で問題
が生じる。したがって。

光磁気記録媒体に用いる誘電体膜として、５４３Ｎ４な
どの窒化物系の誘電体膜を用いることが望ましい。

さらに、誘電体膜は、基板との密着性が良好であること
が重要なポイントになる。なぜなら、基板との密着性が
不良であると、光磁気記録媒体を長期間保存した場合に
、媒体を構成する積層膜に剥離が生じて情報の書き込み
および読み出しができなくなるからである。

このような条件を満足する誘電体膜として２例えば、特
開昭６２−２２２４５３号公報において提案されている
ように、窒化Ｓｉ（シリコン）層と金属酸化物層からな
る二層構造の誘電体膜や、第３４回応用物理学関係連合
講演会予稿集、７２２頁、２８ｐ−ＺＬ−７に記載のよ
うに、Ｓｊ下地層を設けた二層構造の窒化Ｓｉ膜などが
あり、また特開昭６１−２２４５８号公報や、第３４回
応用物理学関係連合講演会予稿集、７２４頁、２８ｐ−
ＺＬ−１３に、ＡΩなどの金属元素を添加した窒化Ｓｉ
膜が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、誘電体膜の記録膜保護効果や、カー
エンハンス効果、基板との密着性および。

記録媒体の量産性の点について総合的に優れた誘電体膜
の組成や形成方法、形成条件についての配慮が全くなさ
れていなかった。そのため、良好な記録再生特性と記録
媒体の長期保存性を同時に満足させることが困難であっ
たり、記録媒体が高価になるという問題があった。

例えば、記録媒体の量産性を考慮すると、誘電体膜は単
層構造であることが望ましい。またプラスチック基板を
用いた場合の、誘電体膜と基板との密着性は、十分とは
いえず、記録媒体を高温高湿環境下に長時間保存した場
合や、記録媒体に何らかの原因で外力がかかった場合に
記録媒体を構成する積層膜の剥離が生じやすいという問
題があった。

本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消し
、記録再生特性と媒体の長期保存性が共に良好で、さら
に量産性に適した光磁気記録媒体およびその製造方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的は、透明基板上に、誘電体膜を形成し
、該誘電体膜上に記録膜を順次積層して構成される光磁
気記録媒体において、上記誘電体膜として、　Ｃｏ、　
　Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　　Ｚｎ、　Ｃｒ、　Ｍｎ。

Ｃｕの元素のグループ、およびＰｄ、　Ｐｔ、　Ｇａ。

Ａｇ、Ａｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉなどの元素の
グループのうちから選択される少なくとも１種の金属元
素を含む窒化シリコン（Ｓｉ）膜を用いることにより、
達成される。これらの金属元素は。

いずれも窒素ガスと反応を起こしにくい元素である。特
に、　Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｃｒ
、　Ｍｎ。

Ｃｕなどが添加元素として望ましい。

本発明の光磁気記録媒体において、誘電体膜である金属
元素を含有する窒化シリコン膜の屈折率は１．９〜２．
３の範囲内にあって、上記窒化シリコン膜の内部応力の
絶対値が３　Ｘ１０’Ｎ／ｃｍ２（３Ｘ１０ｇｄｙｎ／
　ｃｍ２）以下であることが望ましい。

本発明の光磁気記録媒体を構成する基板は、透明で光学
的に均質なものであれば良く、特にその種類を限定する
ものではないが、射出成型法により一体成型したプラス
チック基板、または光硬化型プラスチック基板、あるい
は熱硬化型プラスチック基板など好適に用いることがで
きる。

＝７− 本発明の光磁気記録媒体における誘電体膜の形成方法は
、シリコンに、　Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｍｏ。

Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕの元素、およびＰｄ、　Ｐｔ。

Ｇａ、Ａｇ、Ａｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉの元素
のうちより選択される少なくとも１種の金属元素を含有
するシリコン合金のターゲット、もしくはシリコンのタ
ーゲット上に、上記金属元素を含有する金属小片を配置
して構成した複合のターゲットを用い、アルゴンと窒素
の混合ガス雰囲気中で。

反応性スパッタ法により成膜することが望ましい。

特に、窒素の混合比が１０％以上のアルゴンと窒素の混
合ガスを用いて、スパッタガス圧が１．３Ｐａ以上の条
件で成膜した場合に良好な結果が得られる。

また、もう一つの誘電体膜の形成方法として、窒化Ｓｉ
に上記金属元素を添加した焼結体ターゲットを用いて成
膜することによっても、上記方法と同様の結果が得られ
る。この場合も、アルゴンと窒素の混合ガスによる反応
性スパッタリングを行うことが望ましく、またスパッタ
ガス圧は１．３Ｐａ以上の条件であることが望ましい。

上記いずれの誘電体膜の形成方法においても。

窒素の混合比が１５〜３０％のアルゴンと窒素の混合ガ
スを用いて、スパッタガス圧が２．０〜３．ＯＰａ以下
の条件で成膜した場合に、最も良好な結果が得られる。

〔作用〕

誘電体膜である窒化Ｓｉ膜に、　Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ｎｉ
＋Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｐｄ、　
Ｐｔ、　Ｇａ、　Ａｇ。

Ａｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉの中から選択される
少なくとも１種の金属元素を添加することにより、窒化
Ｓｉ膜のピンホール密度が減少し、また。

基板との密着性が向上する。したがって、光磁気記録媒
体を長時間保存した場合においても酸化されることなく
、磁気特性の劣化や記録媒体を構成する積層膜の剥離が
生じることがない。

さらに、アルゴンと窒素の混合ガスを用いた反応性スパ
ッタ法により成膜するので、上記窒化Ｓｉ膜の内部応力
が低減する。これによって２例えば、温度変化や吸湿、
乾燥あるいは何らかの外力によりプラスチック基板が変
形した場合においても磁気特性の劣化あるいは積層膜の
剥離などの現象が生じることがない。また、窒化Ｓｉ膜
の内部応力の大きさは、スパッタガス圧にも依存する。

例えば、１．３Ｐａ以上のガス圧で成膜した場合に。

特に内部応力の小さい窒化Ｓｉ膜が得られる。

なお、窒化Ｓｉ膜に添加する上記金属元素は。

いずれも窒素ガスと反応を起こしにくい元素である。し
たがって、これらの金属元素は、窒化Ｓｉ膜中で窒素原
子と結合しに＜＜、窒化Ｓｉ膜の屈折率を上昇させる。

すなわち、添加金属元素の濃度を調節することにより、
窒化Ｓｉ膜の屈折率を１．９〜２．３の範囲の値に自在
に設定することが可能となる。これによって、光磁気デ
ィスクの再生特性を劣化させることがなくなる。

さらに、上記窒化Ｓｉ膜は、単層構造の誘電体膜であり
、成膜プロセスや製造設備を複雑にすることがないので
、光磁気記録媒体の量産に適している。

〔実施例〕

以下２本発明の一実施例を挙げ２図面を参照しながら詳
述する。

（実施例１） プラスチック基板として、射出成型法により成型したポ
リカーボネート基板を用いて、第１図に示す構成の光磁
気ディスクを作製した。ポリカーボネート基板１の直径
は１．３０ｍ＋ｎ、厚さは１　、２ｍｍであり、基板の
表面には、レーザ光の案内溝を設けている。

まず、ポリカーボネート基板１を、１０””Ｐａの真空
中で１００℃に加熱し、５時間保持することにより、基
板の脱水処理を行った。つぎに、高周波マグネトロンス
パッタ装置を用いて、各種の金属元素を添加した窒化Ｓ
ｉ膜２（エンハンス膜、膜厚８０ｎｍ）、ＴｂＦｅＣｏ
膜３（磁性膜、膜厚１０１００ｎを順に積層した。Ｔｂ
ＦｅＣｏ膜３の上には保護膜として窒化Ｓｉ膜４（膜厚
１５０ｎｍ）を成膜した。金属元素を添加した窒化Ｓｉ
膜２は、Ｓｉと各種の金属元素からなる合金ターゲット
と、アルゴンと窒素の混合ガスを用いて２反応性スパッ
タ法により成膜した。

ｌｌ −１２＝ 第１表に、各種の金属元素を添加した窒化Ｓｉ膜２をエ
ンハンス膜として用いて作製した光磁気ディスクの環境
テストの結果を示す。環境テストは、光磁気ディスクを
３３３にの温度で、　Ｒ）Ｉ　（相対湿度）９５％の高
温高湿環境中に２００〜２０００時間保持し、積層膜の
剥離の有無を調べた。

第１表 第１表に示すごと＜、　Ｃｏ、　Ｚｎ、　Ｆｅ、　Ｎｉ
。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎを添加した窒化Ｓｉ膜を用いた場合。

２０００時間程時間待しても積層膜の剥離はまったく生
じないか、また生じたとしても極く僅かであった。これ
らの添加元素は、いずれも窒素ガスと反応しにくい元素
である。このように２本発明による窒化Ｓｉ膜をエンハ
ンス膜として用いた場合に。

積層膜の剥離防止に顕著な効果がある。すなわち。

積層膜の基板との密着性が向上し耐久性に優れた光磁気
記録媒体が得られることが分かる。一方。

窒素ガスと比較的反応しゃすいＭ、Ｔｉ、Ｚｒを添加し
た場合には、　１０００時間以内に積層膜の剥離が生じ
、顕著な剥離防止効果が認められなかった。

なお９本実施例の反応性スパッタ法において用いたター
ゲットは、各種の金属元素を１０〜２０ａｔ％含むＳＬ
金合金した。また、スパッタガスとして。

Ａｒ＋１０％Ｎ２混合ガスを用い、スパッタガス圧２、
ＯＰａの条件で成膜した。

さらに、ＣｕまたはＰｄ、　Ｐｔ、　Ｇａ、　Ａｇ、　
Ａｕ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉなどの金属元素を添加した
場合においても、上記と同様に積層膜の剥離防止の効果
があった。

次に、各種のスパッタガス条件で成膜したＣ。

添加窒化Ｓｉ膜をエンハンス膜として用いた場合の光磁
気ディスクについて、環境テストを行った。

そのスパッタガス条件と試験結果を第２表に示す。

なお、ターゲットとしては５ｉ−１６％Ｃｏ合金を用い
た。

第２表 第２表に示すごとく、Ｎ２の混合比が１０％以上の混合
ガスを用い、２．ＯＰａ以上のスパッタガス圧条件で成
膜した場合に、特に良好な積層膜の剥離防止に効果のあ
ることが分かる。これは、第３図に示すように、Ｎ２混
合比が大きいＡｒとの混合ガスを用い、スパッタガス圧
の高い条件で成膜したＣｏ添加窒化Ｓｉ膜の内部応力が
小さいからであると考えられる。すなわち、成膜した状
態でエンハンス膜に大きな圧縮応力が存在すると、温度
変化や吸湿、乾燥による基板の変形によって積層膜の剥
離が簡単に生じる。そして、第２表と第３図から、エン
ハンス膜の内部応力の絶対値が３．０×１０’　Ｎ　／
　ｍ２以下の場合において、特に良好な基板との密着性
が得られることが分かる。

第４図と第５図に各種のスパッタ条件で成膜したＣｏ添
加窒化Ｓｉ膜の屈折率を示す。このように。

ターゲットのＧｏ濃度、スパッタガス中のＮ２混合比お
よびスパッタガス圧をそれぞれ調整することにより、屈
折率を１．９〜２．３の間の所望の値に制御することが
可能であった。これは、エンハンス膜に添加する金属元
素として、　Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｚｎ。

Ｃｒ、Ｍｎ、ＣｕまたはＰｄ、　Ｐｔ、　Ｇａ、　Ａｇ
、　Ａｕ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉなどを用いた場合において
も同様であった。なお、　Ａｌｌ、　Ｔｉ、　Ｚｒなど
のＮ２ガスと反応しやすい金属元素を添加した場合。

および金属元素を添加しない場合には、２．ＯＰａ以上
のスパッタガス圧条件で窒化Ｓｉ膜の屈折率１．９〜２
．３の間の所望する値に制御することは困難であった。

第６図に、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉの各金属元素をそれぞれ添
加した窒化Ｓｉ膜を用いた光磁気ディスクを温度３３３
に、ＲＨ９５％の環境中に保持したときの、　Ｃ／Ｎ　
（搬送波対雑音比）の変化を示す。各光磁気ディスクを
２０００時間まで保持したときのＣ／Ｎの減少は３ｄＢ
以下であり、光磁気記録膜の保護効果に関しても極めて
良好であった。

（実施例２） 次に、外力による基板変形が生じた場合の積層膜の剥離
について調べた。実施例１と同様の構成の光磁気ディス
クを作製し、第７図に示す曲げ試験を行った。まず、そ
れぞれの光磁気ディスクから長さ５０ｍｍ　、幅１０ｍ
ｍの短冊上の試験片１０を切り出し、積層膜面１１を上
にしてこれの一端を固定した。

次に、押し上げ板１２を回転させることによって。

試験片１０の他端を持ち上げる。このように、試験片１
０を片持ち梁変形させることによって、積層膜に圧縮応
力がかかり、第８図に示すような剥離１４が生じる。剥
離１４が生じたときの剥離発生数とそのときの押し上げ
板１２の回転角θを調べた。

第９図に各種の金属元素を添加した窒化Ｓｉ膜を用いた
光磁気ディスクの曲げ試験結果を示す。

図に示すごとく、添加する金属元素としてＣｏ。

Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕを用いた場合には、基板の曲げ
変形に対して積層膜の剥離が生じにくいことを示してい
る。これは、添加する金属元素がＭ　ｏ　。

Ｚｎ、ＣｒまたはＰｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ａｇ、Ａｕ、Ｖ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉの場合においても同様であり。

積層膜の剥離防止に効果があった。

なお２以上の実施例では、光磁気ディスクを用いて説明
したが、光磁気カードなどの別の形状の光磁気記録媒体
においても同様の結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく２本発明の光磁気記録媒体は
、誘電体膜と基板との密着性が向上するので、光磁気記
録媒体を長時間保存した場合においても、磁気特性の劣
化や積層膜の剥離が生じることがなく、特にプラスチッ
ク基板を用いた光磁気記録媒体に外力がかかった場合に
おいても、積層膜の剥離が生じることがない。また、光
磁気記録媒体の誘電体膜の屈折率を最適な値である１、
９〜２．３の範囲に設定することが極めて容易であるの
で、光磁気ディスクの再生特性を劣化させることがなく
、信頼性に優れた光磁気記録媒体が得られる。

さらに、光磁気記録媒体を構成する誘電体膜は。

単層構造の誘電体膜であるので成膜プロセスや製造設備
を複雑にすることがなく、極めて量産性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１において例示した光磁気ディ
スクの断面構造を示す模式図、第２図は従来の光磁気デ
ィスクの断面構造を示す模式図。 第３図は本発明の実施例１におけるＣｏ添加Ｓｉ膜の内
部応力のスパッタガス圧依存性を示すグラフ。 第４図は本発明の実施例１におけるＣｏ添加窒化Ｓｉ膜
の屈折率とスパッタガス中のＮ２ガス混合比の関係を示
すグラフ、第５図は本発明の実施例１におけるＣｏ添加
窒化Ｓｉ膜の屈折率のスパッタガス圧依存性を示すグラ
フ、第６図は本発明の実施例１におけるＣｏ、Ｎｉ、Ｆ
ｅの各金属元素を添加した窒化Ｓｉ膜を用いて構成した
光磁気ディスクの高温高湿環境中におけるＣ／Ｎの変化
を示すグラフ、第７図は本発明の実施例２における光磁
気ディスクの曲げ試験を示す説明図、第８図（ａ）は第
７図に示す試験方法により発生した剥離状況を示す図、
第８図（ｂ）は第８図（ａ）のＡ部を光学顕微鏡により
拡大した部分拡大図、第９図は本発明の実施例２におけ
る各種金属元素を添加した窒化Ｓ１膜を用いた光磁気デ
ィスクの曲げ試験結果を示す図表である。 １・・・ポリカーボネート基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板上に、誘電体膜を形成し、該誘電体膜上に
   記録膜を順次積層して構成される光磁気記録媒体におい
   て、上記誘電体膜は金属元素を含有する窒化シリコン膜
   からなり、該金属元素を含有する窒化シリコン膜は、Ｃ
   ｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕの元素
   よりなる群およびＰｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ａｇ、Ａｕ、Ｖ、
   Ｎｂ、Ｔａ、Ｂａ、Ｌｉの元素よりなる群のうちから選
   択される少なくとも１種の金属元素を含む窒化シリコン
   膜であることを特徴とする光磁気記録媒体。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録媒体におい
   て、誘電体膜である窒化シリコン膜に添加する金属元素
   は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ
   の元素よりなる群のうちから選択される少なくとも１種
   の金属元素であることを特徴とする光磁気記録媒体。 ３、特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録媒体におい
   て、誘電体膜である金属元素を含有する窒化シリコン膜
   の屈折率が１．９〜２．３の範囲内にあって、上記窒化
   シリコン膜の内部応力の絶対値が３×１０＾８Ｎ／ｍ＾
   ２以下であることを特徴とする光磁気記録媒体。 ４、特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録媒体に適用
   する透明基板は、射出成型法により一体成型したプラス
   チック基板または光硬化型プラスチック基板もしくは熱
   硬化型プラスチック基板であることを特徴とする光磁気
   記録媒体。 ５、透明基板上に、誘電体膜を形成し、該誘電体膜上に
   記録膜を順次積層して構成する光磁気記録媒体の製造方
   法において、上記誘電体膜の形成は、シリコンに、Ｃｏ
   、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕの元素、
   およびＰｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ａｇ、Ａｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
   、Ｂａ、Ｌｉの元素のうちより選択される少なくとも１
   種の金属元素を含有するシリコン合金のターゲット、も
   しくはシリコンのターゲット上に、上記金属元素を含有
   する金属小片を配置して構成した複合のターゲットを用
   い、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気中で、反応性スパ
   ッタ法により成膜することを特徴とする光磁気記録媒体
   の製造方法。 ６、特許請求の範囲第５項記載の光磁気記録媒体の製造
   方法において、スパッタ雰囲気として用いるアルゴンと
   窒素の混合ガス中の窒素の混合比が１０％以上であって
   、スパッタガス圧が１．３Ｐａ以上の条件で、反応性ス
   パッタ法により成膜することを特徴とする光磁気記録媒
   体の製造方法。