JPH03105744A - 情報記録媒体の構造 - 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
光記録において，光記録膜を多層構造とすることにより
、高密度大容量の光ディスクを得るのに好適な情報記録
媒体の構造に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展により、高密度・大容量で
しかもランダムアクセスが可能なファイルメモリーへの
ニーズが高まっている。これに応えるものとして光記録
が注目されており、各所で研究開発が活性化している。

再生専用のコンパクトディスクやレーザーディスクや１
度だけ書込みができる追記型につづいて、書換え型の光
磁気ディスクが製品化された。さらに，このディスクの
記憶容量の高密度化が検討されている。現在、光磁気デ
ィスクの記録材料は、希土類元素と鉄族元索との非品質
合金が用いられており、中でもＴｂＦｅＣｏ系はその中
心にある。

ところで、高密度記録を行うには、記録、再生成いは消
去に用いるレーザー光の波長を短くすることが最も効果
がある．短波長化に伴ない、トラックピッチをつめると
ともにビット間隔もつめることができる。しかしながら
、現状ディスクに用いられている材料では、短波長化に
伴ない，力一（Ｋｓｒｒ）回転角が低下し、再生出力が
低下してしまう．さらに、記録磁区も微小なため、現製
品よりさらに大きなκｅｒｒ回転角が必要である。この
問題を解決するための従来例として，米国特許４６９５
５１４号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、希土類一鉄族元素の非晶質合金は光
の波長が短くなるのに伴なって、Ｋｅｒｒ回転角が低下
してしまう。そして、さらに形成される磁区も微小であ
り、より大きなＫｅｒｒ回転角が要求される。しかし、
従来の記録膜材料においてはこの点に対する配慮が十分
になされておらず、再生出力が小さいのでエラーが発生
しやすく情報の信頼性に問題があった。

本発明の目的は，光の波長が短くなるのに伴ない、大き
な再生出力が得られる情報記録媒体の構造を用いること
により，高信頼性の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〕

光ディスクは、高密度大容量のファイルメモリーとして
注目されている。中でも光磁気ディスクは書換え可能な
可逆光メモリーとして注目されており、製品化が各所で
なされている。そして、さらに記録密度の向上を目指し
研究がなされている。

そのｌつの手法として、記録，再生または消去に用いる
レーザー光の波長を短くするのが効果的であると考えら
れている。その場合、問題になるは光磁気記録膜の特性
である。短波長（例えば６７０ｎｍ，４８０ｎｍ）で記
録すると形成される記録磁区は小さくなり、これをエラ
ーなく読出すにはＫｅｒｒ回転角が現状ディスクと同等
以上でなければならない。

従来主に用いられているのは、希土類元素と鉄族元素−
の非晶質合金であり、それらの中で総合的にみてＴ　ｂ
　Ｆ　ｅ　Ｃ　ｏ系が最も優れている。しかし．この材
料は、再生光の波長が短くなるにつれて、κｅｒｒ回転
角が小さくなるので，エラーなく再生を行うのが困難と
なる．そこでさらなる記録の高密度化を目すさと、記録
磁区も微小化させる必要があり，十分なＳ／Ｎを確保す
るためにも用いる光の波長において大きなＫｅｒｒ回転
角が必要である。

この点が、超高密度光磁気記録の実現における１つの問
題である． 本発明は光磁気記録膜の構造をＰｔ，Ｐｄ、またはＡｕ
の内の工種類の元素と、ＦｅまたはＣｏの内の１種類の
元素と無機化合物よりなる誘電体とを交互積層した構造
とすることによりこの問題を解決したものである。

ここで、各層の膜厚を制御することにより、用いるレー
ザー光の波長にマツチしたディスクを得ることができる
．すなわち，その波長で最大のＳ／Ｎが得られるように
、磁気光学効果を最大にできる．また，記録膜は金属膜
と誘電体膜との交互積層した膜であるが、注意しなけれ
ばならないことは、積算した金属膜の膜厚である．全膜
厚は、５０ｎｍ以下が好ましい．それは、５０ｎｍより
厚いと光吸収が大きくなり、波長特性及びディスク特性
共に低下してしまう． また、波長特性やディスク特性の他の改善方法として、
膜厚を制御する代りに無機化合物よりなる誘電体膜の屈
折率を制御しても同様の効果が得られた．ここで、無機
化合物の誘電体として、金属の酸化物，窒化物，沸化物
或いはカルコゲン化物を用いた．具体的には、ＳｉＮｘ
，ＳｉＯヨ，ＡＱＮｘ，ＺｎＳ，ＡＱＦａ，ＴｉＣ）ｚ
＋　ＢＮ，ＡＱｚＯｓ，Ｃｒｕｘ，Ｔａｘｅｓの内から
選ばれる少なくとも１種類の材料を主体とした化合物で
ある。

しかし上記誘電体材料はこれらの材料に制約されるわけ
でなく、用いるレーザー光の波長に対して透明であれば
良い。

ところで，このような多層膜とすると問題になるのは、
各層間の拡散である．特に金属層間では拡散を生じやす
いものと思われる。これを防ぐ手段として、２つの手法
を考えた．まず、１番目は、ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｈ群
とＦｅ，Ｃｏ群の各群よりｌ種、或いはそれ以上を合金
化し、これと誘電体とを交互積層する手法である．２番
目は、ディスクの構造を熱拡散型とする手法である．具
体的には、光の入射側と反対側に、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇ，
Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の反射率が高くかつ熱伝導率
の高い金属層を設け、この層に熱を拡散させることで記
録膜の温度分布を制御した．これにより層間とくに金属
層間の元素の拡散を抑制することができた。その結果、
多数回の書換えを行なってもディスクの特性，とりわけ
再生出力の低下等は生じなかった．この効果は、１番目
の手法と併用しても効果はある．それは、熱拡散構造と
することにより記録膜の構造緩和が抑制でき、効果は大
きい． さらに、熱拡散のために設けた金属層による熱の拡散率
を制御するため、Ａ　Ｑ＋　Ａ　ｕ　＋　Ｐ　ｔ　＊Ｐ
ｄ，Ａｇ，Ｃｕ或いはＲｈの内１のｌ種と母金属以外の
金属，例えばＡＱを用いればＡＱ以外のＡｕ以下５種の
内の少なくとも１種以上の金属か或いはＴｉ，Ｔａ，Ｎ
ｂ，Ｃｒ．或いはＮｉの内の少なくともｌ種以上の金属
元素を添加することにより、熱拡散のための金属層の熱
伝導率を任意に選択できるので、記録感度を制御するこ
とができる．また、Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ或いはＮｉ
の添加は熱伝導率の制御以外に不働態被膜を容易に形成
する効果もあり、ディスクの信頼性も向上した． また、本発明の応用として、案内溝を有する基板上に、
多層構造を有する情報記録媒体層を形成し、つづいて金
属反射膜を形成し，再び多層構造を右する情報記録媒体
層を作製した．そして最後に、基板を貼せ、光ディスク
とした。これにより、両面ディスクを簡便な手法で作製
することができ，製造コストを低減することができた。

〔作用〕

本発明の多層構造光磁気記録膜を用いることにより，現
製品の８３０ｎｍより短い波長４００〜６７０ｎｍ付近
で特に磁気光学効果を最大とすることができた．これに
より、短波長領域で微小で磁区を蕾号し高Ｓ／Ｎで０高
密度記録を行なうことができた。さらに、金属層のみの
膜厚を光が透過する５０ｎｍ以下とし、かつ光の入射側
と反対側に金属反射層を設けると、光の利用効率が向上
するとともにＫｅｒｒ効果及びファラデー（Ｆａｒａｄ
ａｙ）効果の併合で、さらに大きな磁気光学効果が得ら
れた．これにより、超高密度光記録を行うことができ。

また，この金ｇ層は光の利用効率向上以外に、ディスク
内の熱の拡散も制御できるので，記録膜の層間の相互拡
散及び非品質の構造緩和を抑制怠的るとともに、さらに
記録膜の保護性能も合わせて抑制することができ．ディ
スクの信頼性を格段に向上させることができた。

〔実施例〕

以ト、本発明の詳細を実施例１〜４を用いて説明する。

［実施例１］ 本実施例は、記録膜としてｐｔ．，Ｃｏ、そしてＳｉＮ
ｘ　を交互積層した場合である。ディスクの作製は、ス
バツタ法にて行ない、その断面構造の模式図を第１図に
示す。ターゲットには，ｐｔ，Ｃｏ及びＳ　ｊ３Ｎ４を
それぞれ用い、作製雰囲気はＡｒで、圧力は０．６　７
　Ｐ　ａ　（５　Ｘ　１　０−３Ｔｏｒｒ）である。基
板１上に，Ｐｔ２及びＣｏ３はＤＣスパッタで，Ｓｉ３
Ｎａ４はＲＦスパッタにて製膜を行なった。ここで三元
共にＲＦスパツタで行なっても得られる膜の特性に与え
る影響はない。スバッタ中は、基板を１００ｒｐｍにて
回転した。スパッタは三元同時に放電させ、高速で回転
させて多層に積層した。この手法を用いると、基板がい
ずれかのプラズマ中に存在しており，酸素等の不純物ガ
ス成分を取込みにくく、特性的にも耐食性的にも優れて
いた． １層の厚さは、ｐｔが１０入、Ｃｏが５入そしてＳｉＮ
ｘが８λ或いはＪ−ＯＡである。各層の膜厘は、投入す
るＲＦ電力もしくはＤＣスパッタにおいては電流を制御
して所望の厚さとした。そして、Ｐｔ／Ｃｏ／ＳｉＮｘ
の組合せを２０層形成した。その後に、反射層５として
Ａ　Ｑ　ａｓＴ　ｉ　ＩＦ＋膜を５０ＯＡの膜厚に形或
した。

ここで反射膜材料は、所望のディスクの記録感度により
選択した。Ｐ　ｔ　＋　Ｐ　ｄ　＋　Ｒ　ｈ　＋　Ａ　
ｇ　＊Ａｕ等は反射率，熱伝導率共に大きい材料で、こ
れにＴｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ、或いはＮｉ等を添加して
、熱伝導率を制御すると共に、反射膜の耐食性を向上さ
せ，記録膜の保護性能を向上させ、高信頼性を有する光
磁気ディスクを得た。

第２図にこのようにして作製した記録膜のＫｅｒｒ回転
角の波長依存性を測定した結果を示す６図中の破Ｉ！６
は、ＳｉＮｘの膜が８入の場合、実線７はＳｉＮｘの膜
厚が】Ｏ入の場合である。このようにＳ　ｉ　Ｎ　ｘの
膜厚を制御することにより、κｅｒｒ回転角の値がピー
クになる波長を変えることができ、使用している光の波
長に合わせ、常に最大のＫｅｒｒ回転角が得られるよう
に任意に制御できる。

この手段として．ＳｘＮｘ膜厚を変える以外に、ＳｉＮ
ｘの屈折率を制御しても同様である。また、ＳｉＮｘ層
を含まず、ＰｔとＣｏだけの交互積層膜では、得られる
回転角が０．３゜〜０．４゜　（λ＝４００〜６　０　
０　ｎ　ｍ）と小さかった。このようにｈ／Ｃｏ／Ｓｉ
Ｎｘの三層を交互積層することにより、記録膜のみで十
分大きなＫｅｒｒ回転角の増大をはかることができた。

ところで、交互積層膜の内、金属層の全膜厚が５０ＯＡ
を越えて６００Ａとなると、第３図に示すように光の吸
収が著しく増え、逆にＫｅｒｒ同転角が小さくなった（
比較例１）。また、反射層５を設けないと金属層の全膜
厚が５００人以下であっても光の利用効率が低下し，回
転角の増大をはかれなかった（比較例２）。このように
，全膜厚の制御と反射膜を設けることは、高性能光ディ
スクを得るのに必須である。

また、記録層においてｐｔの代りにＰｄ．或いはＡｕを
．Ｃｏの代わりにＦｅを用いても同様の効果が得られた
。また、ＳｉＮ．以外にＳｉＯやＡＱＮ等を用いても良
い。この場合，誘電体材料としては、光学的に透明（用
いる光の波長で透明）で記録媒体と反応しない材料であ
れば良い。また、反射膜材料もＡｆｆやＡｆｆ合金に限
らず、所望の記録感度に合わせて任意に選択できる。

この他に，上記の如き反射膜を設けることにょり．記録
や消去のためのレーザー光の照射による記録膜の温度上
昇を抑制でき、そのため、記録や消去による各層間，特
に金属層間の相互拡散がおこりにくく、消去／消去の繰
返しによる磁気特性の変動を抑制できた。

また第１．図の構造は、基板側から光を入射させた例を
示したが、基板側から光を入射させた例を示したが、逆
に基板１上に反射層５を設けた後に、記録層２〜４を設
け，媒体側から光を入射させて記録／再生／消去を行な
っても同様の効果が得られた。

また、実ディスクとして用いるときには、基板１と多層
構造を有する情報記録媒体２〜４との間に、窒化シリコ
ン等に代表される無機誘電体よりなる光学効果増大膜（
Ｋｅｒｒエンハンスメント膜）を設けても良い。

［実施例２］ 本実施例は、第４図に示すように基板ｉ　−１：．にＰ
ｄ層８，ＦｅＣｏ層９，ＳｉＯＭ１０を交互積層した場
合である。作製法は実施例１と同様で、三元同時スパッ
タ法を用いた。各層の膜厚は、Ｐｄ層が約１２入、Ｆ　
ｅ　Ｃ　ｏ層が約６入、ＳｉＯ層が約８人で全膜厚は４
００入である。その後に反射！！ｊ５としてＡ　ｕ　Ｐ
　ｄをスパッタ法にて５００Ａの膜厚に形威し，ディス
クとした。

第５図にこのディスクのＫｅｒｒ回転角の波長依存性を
測定した結果を示す。この場合は、４８０ｎｍ付近にＫ
ｅｒｒ回転角のピークを持つ記録膜が得られた。また、
Ｐｔ−ＦｅＣｏ−ＳｉＮｘとを組合せると、Ｋｅｒｒ回
転角は、０．９゜　付近まで増大した。Ｐｄ−Ｃｏ−Ｓ
ｉＯでは最大０．６５′　であるがＦｅＣｏの合金とす
ることにより、Ｆｅ或いはＣｏ単体の場合よりＫｅｒｒ
回転角が増大させる効果があった。Ｐｃｔの代りにＰｔ
，Ａｕ或いはＲｈを用いてもよ（，Ｓｉ○の代りにＳｉ
Ｎｘ，ＡＱ　Ｆｓ，ＡＱｚＯｓ等に代表されるいずれの
誘電体膜を用いても良い。また、ディスクの構造もレー
ザー光を基板側から入射させるだけでなく、反射膜を基
板上に設けた後に本発明の情報記録媒体を積層し、膜面
側から入射させても良い。

また，性能向上のために、基板１と多層構造を有する情
報記録媒体８〜１０の間に無機誘電体よりなる磁気光学
効果増大膜（　Ｋｅｒｒエンハンス膜）を設けても良い
。

［実施例３］ 本実施例は、第６図に示すように基板１上にＰｔＣｏ合
金層Ｌ１とＡＱＮ層１２とを交互積層した場合である。

作製法は、実施例１と同様の手法で二元同時スパツタ法
を用いた。各層の膜厚はＰｔＣｏＭが５人、ＡＱＮ層が
３入とした。その後，反射層５としてＣｕＮｂ膜を５０
０λの膜厚に形成し、光ディスクとした。

第７図にこのディスクのＫｅｒｒ回転角の波長依存性を
調べた結果を示す。本実施例のディスクではレーザー光
の波長４５０ｎｍ付近で回転角が最大となった。このピ
ーク値は，各層の膜厚を制御することにより任意の値が
選べる。Ｐ　ｔ．　Ｇ　ｏ合金より、ＰｔＣｏＦｅ合金
を用いたときより大きなＫｅｒｒ回転角が得られた。ま
た、光入射は基板側か掠、だけでなく、基板上に反射膜
を設けた後に記録媒体層を形成し，膜面から入射させて
も良い。

また、Ｋｅｒｒ効果の一層の増大のために、基板１と多
層構造を有する情報記録媒体１．１．１２との間に磁気
光学Ｋｅｒｒ効果の増大させる股（Ｋｅｒｒエンハンス
膜）を設けても良い。

［実施例４］ 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８図に示す。まず、凹凸の案内溝を有するデ
ィスク基板上１に、先の実施例１〜３に示した多層構造
を有する情報記録媒体１３を形成し、その上に金属反射
膜５を作製し，そして再び多層構造を有する情報記録媒
体１３を形成した後に、先の案内溝を有する基板と同じ
消質の平坦な基板を貼合せた。このようにすることによ
り、簡便な手法で両面ディスクを得ることができた。し
かも、案内溝を有する基板は１枚で済むので、ディスク
の！！２造コストの低減をはかることがきた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気的に異方性を有する層と無機化合
物よりなる誘電体とを交互に積層し、その際に各層の膜
厚を制御することにより、用いるレーザー光の波長に合
わせて最大のκｅｒｒ及びＦａｒａｄａｙ回転角を得る
ことができる。特に、短波長領域（４００〜６７０ｎｍ
付近）で回転角が大きくかつ耐食性の優れた材料として
白金族元素一鉄族元素の合金系があり、特に白金族元素
と鉄族元素とを交互積層すると異方性が増大し、光磁気
膜として安定に存在する．この特性は、記録膜と誘電体
とを交互積層することで増大し、それには特に人オーダ
ーの積層が有効である。これにより、短波長領域でも著
しく大きな磁気光学効果を有する記録膜を形或でき、高
密度記録を行っても十分な再生信号出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第４図，第６図および第８図は本発明の実施例
になる光磁気ディスクの断面構造模式図，第２図，第５
図，第７図は実施例の光ディスクのＫｅｒｒ回転角のレ
ーザー光波長依存特性図、第３図は本発明の光ディスク
の全金属膜厚とＫｅｒｒ回転角の関係を示す特性図であ
る． １・・・基板、２・・・Ｐｔ層，３・・・Ｃｏ層，４・
・・Ｓ　ｉ　Ｎ　ｘ層、５・・・反射層、６・・・Ｓｉ
Ｎエの膜厚が８人の場合、７・・・ＳｉＮｘの膜厚が１
０人の場合，８・・・Ｐｄ層、９　−　Ｆ　ｅ　Ｃ　ｏ
層、１　０　＝−　Ｓ　ｉ　Ｏ層、工】・・・ＰｔＣｏ
合金層、１２・・・ＡＱＮ層、１３・・・多層構造情報
記録媒体、１４・・・貼合せ基板．第　１　区 ６　２図 汲五人（７次ノ ５反射族 ｇ　；ＳｔＮｘ４％ｌ’；　４”　３１　’鳩ｈ７　　
　　　　／θｉ　・ Ｚ ３ 回 湛展 入 （ｔＩ７１） 葡 ５ 図 沢玉 入 （γ阿） ／θ ３；θ内 第 ７ 区 汲 義 入 （７Ｆ７Ｎ） ／４ 拓ξゼ是才足

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光を用いて記録、再生及び消去を行う光デ
   ィスクにおいて、情報の記録を行うのにＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
   ｈ或いはＡｕの内から選ばれる少なくとも１種類の材料
   層、Ｃｏ及びＦｅの内から選ばれる少なくとも１種類の
   材料層及び無機化合物よりなる誘電体層とを交互に積層
   した多層構造を有する記録膜としたことを特徴とする情
   報記録媒体の構造。 ２、特許請求の範囲第１項記載の多層構造の記録媒体に
   おいて、金属層の全膜厚が５０ｎｍ以下となるように積
   層し、かつ最下層もしくは最上層に光反射層を設けたこ
   とを特徴とする情報記録媒体の構造。 ３、特許請求の範囲第１項記載の無機化合物よりなる誘
   電体層として、金属の酸化物、窒化物、フッ化物或いは
   カルコゲン化物を用い、さらに優位にはその化合物がＳ
   ｉＮ＿ｘ、ＳｉＯ＿ｘ、ＡｌＮ＿ｘ、ＺｎＳ、ＡｌＦ＿
   ３、ＴｉＯ＿２、ＢＮ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣｒＯ＿ｘ、
   Ｔａ＿２Ｏ＿５の内から選ばれる少なくとも１種を主体
   とした材料であることを特徴とする情報記録媒板の構造
   。 ４、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の多層構造の
   情報記録媒体において、金属層の膜厚或いは無機化合物
   よりなる誘電体層においては膜厚と屈折率の両方或いは
   その一方を制御することにより、記録、再生成いは消去
   に用いる光の波長における再生信号出力が最大としたこ
   とを特徴とする情報記録媒体の構造。 ５、特許請求の範囲第１項及び第４項記載の情報記録媒
   体において、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＡｕの内の少
   なくとも１種とＦｅ及びＣｏの内の１種もしくは２種よ
   りなる合金と無機化合物よりなる誘電体とを交互に積層
   したことを特徴とする情報記録媒体の構造。６、特許請
   求の範囲第２項記載の最上層もしくは最下層に設ける金
   属反射膜により光の反射機能をもたせるとともに記録膜
   層の温度分布を制御したことを特徴とする情報記録媒体
   の構造。 ７、特許請求の範囲第２項及び第６項記載の光射光及び
   記録膜の温度分布を制御する膜の材料として、Ａｌ、Ａ
   ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、或いはＲｈの内から選ば
   れる元素を主体とし、これにＴｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂ、
   Ｎｉ、或いは先の金属元素の内の母金属以外の金属元素
   の内から選ばれる少なくとも１種類の元素を用いたこと
   を特徴とする情報記録媒体の構造。 ８、案内溝を有するディスク基板上に、特許請求の範囲
   第１項〜第５項記載の多層構造情報記録媒体を形成し、
   特許請求の範囲第６項及び第７項記載の金属反射膜を設
   けた後に、再び先の多層構造情報記録媒体を作製し、そ
   の上に基板を設けた構造を有し、光を両方から同時もし
   くはいずれか一方から入射させて記録、再生、或いは消
   去を行なつたことを特徴とする情報記録媒体の構造。