JPH03134833A - 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
光磁気記録において、特に超高密度光磁気ディスクに有
効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伴い高密度・大容量のフ
ァイルメモリーのニーズが高まっている。

それに応えるメモリーとして光ディスクが注目されてお
り、多くの研究機関で研究開発が進められている。中で
も、光磁気ディスクは、書換え可能なディスクとして、
製品発表があいついでいる。

そして、光ディスクは、より高密度化及び高性能化に向
けて研究開発が進められている。特に前者の超高密度化
に向けて、ピッ１〜エツジ記録を始めとする各種記録方
式の研究や、用いるレーザー光の波長を短くし、微小光
スポットによる記録や再生に関する研究が盛んに行なわ
れている。特に、後者の手法を用いると、記録密度の飛
羅的向」―がはかれるため、各所で研究開発が活性化し
ている。

その従来例として、ＵＳＰ４６９５５１．４等をあげる
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、記録や再生に用いる光の波長が短く
なると、特に再生においてカー（Ｋｅｒｒ）回転角やＦ
ａｒａｄａｙ回転角が減少してしまい、再生出力の低ド
をきたしていた。超高密度記録においては、形成される
１つの磁区のサイズは著しく小さいので、十分な再生出
力を得るには、光磁気記録膜が現在の材料よりもさらし
こ大きなＫｅｒｒ回転角を有していなければならない。

しかしながら、現在知られている公知な材料は、この点
に対する配慮が十分になされておらず、ディスクの性能
の低下をきたしていた。

本発明の目的は、いずれの波長の光を用いても、十分な
磁気光学特性を有する情報記録媒体の構造を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

光磁気ディスクの高密度化をめざし、記録或いは再生光
の波遅を短くすることが考えられている。

主に用いられているレーザー光の波長は、７８０〜８３
０ｎｍである。これを４８０−６７０ｎｍと短波長化す
る。その場合、問題となるのは、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系材
料のＫｅｒｒ回転角が光の波長が短くなるのにつれて小
さくなり、再生出力が低下し、エラーを生じる場合があ
るという点である。

特に、高密度記録を行うには、記録磁区サイズが小さく
なるので、より大きなＫｅｒｒ回転角を有する情報の記
録媒体を用いなければならない。

この問題点を解決するため本発明においては、情報記録
媒体の内、光磁気記録膜を少なくとも２層化することに
より解決した。すなわち、」二記２層は反射率の大きな
層と小さな層からなり、いずれの層もともに垂直磁気異
方性を有している。そして、２層の内少なくともいずれ
か一層を多層構造を有する膜とした。また、消去記録や
再生のための光の入射側と反対側に反射率の高い方の層
を設けた。さらに具体的には、光の入射側には、希土類
元素と鉄族元素の合金或いは多層膜を、そしてつづいて
２層目の膜として、白金属元素或いは金と鉄族元素の合
金或いは多層膜をそれぞれ用いた。希土類元素としては
、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ。

Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄの内の１種類以」二の元素を用いた。

鉄族元素としては、Ｆｅ、Ｃｏの内の少なくとも１種類
以上を、白金属元素としてはＰｄ。

Ｐｔ、Ｒｈの内の１種類以上或いはＡｕをそれぞれ用い
た。この他、また２層の記録媒体中に耐食性向上や熱安
定性（非晶質状態の保持及び多層膜の相互拡散の抑制）
のために、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ或いはＮｂ等に代表される
元素を加えても良い。

これらの元素を用いて、光磁気記録媒体を形成したとこ
ろ、各層の膜厚を制御することにより所望の光波長にお
いて大きなＫｅｒｒ回転角或いはファラデー（Ｆａｒａ
ｄａｙ）回転角を得ることができる。この場合、光入射
側の１層目でＫｅｒｒ効果、Ｆａｒａｄａｙ効果、さら
に多重干渉効果を利用する。ここで２層目の反射率の高
い記録層は反射膜としての作用及びＫｅｒｒ効果の両作
用を合せ持つ。この場合、重要な点は、２層の間に屈折
率の差があることである。そして、１層目の記録膜は、
希土類元素と鉄族元素との合金或いは２種の元素群の交
互ｆＢ層膜のいずれでも良い。２層目の記録膜は、白金
属元素或いはＡｕと鉄族元素との交互積層膜或いはこれ
ら二つの元素群の合金膜のいずれでも良い。また、記録
感度の制御、ディスク性能の向−Ｌ、及び書換え回数向
上のために、２つの層を合わせた膜厚が光が透過する膜
厚とし、ＡｆｌやＡ　１１等の元素を主体とした反射膜
や、記録膜をはさみ込む形で窒化シリコンに代表される
無機誘電体膜を形成した５層構造とすることにより、デ
ィスク性能を向−トさせても良い。

記録膜をこのように２層にすることによって、光磁気効
果の増大が得られるだけではなく、２層目の膜は著しく
耐食性に優れている点から、記録膜の保護効果の増大を
はかることができ、信頼性向ｊ二にも大きく寄与するこ
とができる。また、光入射側の第１層目の記録膜の月料
の内、希土類元素として、Ｎｄ、Ｐｒ、或いはＳｍを含
むときは、用いる光の波長が短くなってもこの層自身の
磁気光学効果は減少しない。また、これら元素を含まな
くても、２層目の記録膜は、短波長の光に対し大きな磁
気光学効果を有しており、これにより増大できる。多層
膜においては、各層の膜厚の制御、さらに合金膜におい
ては、全体の膜厚を制御することにより、用いる光の波
長に対しても最大の磁気光学効果か得られる。また、多
層膜において、２種の金属元素群とＳ】○やＳｉＮｘ等
に代表される無機誘電体膜の３種を交互積層するとさら
にその磁気光学効果も増すと共に、耐食性向上による信
頼性も増大する。

そして、この磁気光学的特性をさらに増大させるために
、第１層目の記録膜と基板との間、もしくは第１層目の
記録膜と第２層目の記録膜との間に、５ＩＮＸ　、Ｓｊ
　Ｏ，ＡＱＮ、Ｔａ２０５等に代表される記録膜と異な
る屈折率を有する無機化合物の誘電体層を形成しても良
い。

〔作用〕

二つの部分よりなる光磁気記録膜を用いることにより、
記録、再生成いは消去に用いる光の波長が短くなっても
十分大きな光磁気効果が得られる。

すなわち反射率の大きな記録材料を光入射側と反対側に
形成し、光反射による光の利用率の向上とこの膜白身が
有する磁気光学効果の２つの合成により、微小の記録磁
区を形成しても高Ｓ／Ｎで再生でき、エラー等を生じな
い。また２層目の記録膜は、高耐食性を有しており保護
膜としても作用し、デ、イスクの高信頼化がはかれる。

以下、本発明の詳細を実施例１〜２を用いて説明する。

［実施例１］ 作製した光磁気ディスクの断面構造を示す膜弐図を第１
図に示す。まず、基板］」−に記録層■２として、Ｔｂ
ｚｔＦｅｅ３ｃｏｔｏＮｂａ層を２５０人の膜厚にＲＦ
マグネトロンスパッタ法により形成した。こきつづき記
録膜■３としてｐｔとＣｏの交互積層膜を５００人の膜
厚に形成した。形成法としてｐｔとＣｏをターゲラｊ〜
とし、ＤＣ放電させて、ターゲット上をシャッターを高
速回転させｐｔの一層当りの膜厚を７人、Ｇｏのそれを
４人どした。膜厚の違いは、投入するパワーを変えるこ
とにより制御した。ここで、スパッタの条件は、先の記
録層■の形成においては、ターゲットにゴｌ）　Ｆ　ｅ
　Ｃｏ　Ｎ　ｂ合金を、放電ガスに高純度Ａｒを用い、
放電ガス圧力５　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力
密度：４．６Ｗ／ｃｎ？である。

また１、記録層Ｈに対しては、純ｃｏと純ｐｔのターゲ
ラ１〜を用いて、放電ガス及びその圧力は、（１０） 記録膜■と同様とした。また、投入電力密度は、４゜６
　Ｗ／ｃＪになるよう、電流、電圧を制御した。

ここで、シャッターの回転速度は、］、ＯＯｒｐｍであ
る。

第２図にこのようにして作製した記録媒体のＫｅｒｒ回
転角の光の波長依存性を示す。比較例としてＰ　ｔ　／
　Ｃｏの交互積層膜の代りに同じ膜厚のＡ　Ｒ，膜を用
いた場合を合わせて示した。本実施例の記録膜では波長
が短くなるにつれて徐々にＫｅｒｒ回転角が増大してゆ
き、４５０〜５００ｎｍ付近で最大に達した。この回転
角が最大となる波長は、記録層■の膜厚または記録層■
のｐ　ｔとＣｏの交互積層膜のｐｔ或いはＣｏの一層の
膜厚を制御することで、任意に選択できる。また、反射
率Ｒは、ＴｂＦｅＣｏＮｂ膜がＲ−５５％、Ｐｔ／Ｃｏ
交互膜が７０％である。一方、比較例では、波長が短く
なるにつれて回転角は小さくなり、４００ｎｍでは８０
０ｎｍにおける値の２／３以下と著しく小さくなった。

最後に、第１図に示す記録媒体を８０℃−９５（１１） ％ＲＨ中に１−０００時間以−に放置したが、Ｋｅｒｒ
回転角はほとんど変化せず、かつ孔食発生による光透過
率の変化も観測されなかった。このように本発明の構造
を用いることにより、磁気特性の低Ｆは観ｉ１１！ｌさ
れず、著しく高耐食性であるので、高性能でかつ高信頼
性を有する光磁気ディスクを得た。

この効果は、ＴｂＦｅＣｏＮｂ合金膜の代わりに′ｒｂ
とＦｃＣｏＮｂの交互積層膜、或いはＴ　ｂ　Ｎ　ｂと
ＦｅＣｏの交互積層膜としても良い。

また、ｐｔとＧｏの交互積層膜の代りにＰｔＣ。

合金膜を用でいも良い。或いは、ＰｔＣｏ合金とＳ　ｉ
　Ｎｘ膜、ＳｉＯやＡ　Ｑ、　Ｎ等の誘電体膜との入オ
ーダーの交互Ｍ、層膜を用いても同等以上の効果が得ら
れた。また、■）シとＣｏの交互積層膜の代りにｐｔと
Ｆ　ｅ　Ｃｏの交互積層膜を用いるとさらに回転角の増
大がはかれる。記録膜Ｉ２の材料にＴｂの代りにＧ　ｄ
　Ｔ　ｂ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ　、　Ｇ　ｄ　Ｄ　ｙ　Ｆ　ａ
　Ｃｏ　。

ＧｄＨｏＦｅＣｏ合金或いは希土類元素とＦｅＣｏ合金
との交互積層膜等をそれぞれ用いるとＴ　ｂ　Ｆ　ｅ　
Ｃｏより大きなＫｅｒｒ回転角を有する材（１２） 料が得られる。

そして、これら記録膜材料を用いたディスクを形成して
、ディスクドライブにて電気信号評価を行なったところ
、最内同位ｆｉｔ（ｒ＝３０ｎｍ）に磁界変調記録方式
により３０　Ｍ　Ｈｚなる周波数（ディスク回転数３６
００ｒｐｍ）にて記録したところ、０．２５μｍサイズ
（幅０．４μｍ）の記録磁区が形成でき４７０ｎｍのレ
ーザー光で再生したところＣ／Ｎ＝４８　ｄ　Ｂが得ら
れた。この結果から、従来のディスクより高密度の記録
が可能であった。

そして、さらに性能向」二のために、基板１−と記録層
Ｉとの間（誘電体Ｉ）および記録層Ｉと記録層■との間
（誘電体■）に、それぞれ無機化合物よりなる誘電体層
を設けた。その時の膜厚は、誘電体■が５００人（屈折
率ｎ＝＝２．１０）、誘電体ＩＴが１２０人（屈折率ｎ
＝２．１．ｏ）である。この膜厚は、用いる光の波長や
材料の屈折率或いはディスク構造等により任意に変えな
ければならない。

これにより誘電体層を設けない場合に比べさらに（１３
） Ｃ／Ｎは２ｄＢ向上した。この効果は、Ｓ　ｉ　Ｎｘ以
外にＳｉＯ，ＡＱＮ、或いはＴａｘＯ５を用いても同様
であった。

［実施例２コ 本実施例において作製した光磁気ディスクの断面構造は
、実施例１と同様で、第１図に示すと才９りである。基
板１上に、まず記録層Ｉ２として、（Ｔ　ｂ　ｏ、５Ｎ
　ｄ　Ｏ，５）０．２８　Ｆ　ｅ　０．６０ＣＯＯ，１
２膜を２００人ＲＦマグネ１ヘロンスバッタ法により形
成した。これにひきつづき記録層■３としてＰｄとＦｅ
Ｃｏ合金とを２元同時のＤＣマグネ１〜ロンスパッタ法
により交互積層した。その時のＰ　ｄ層を９人、ＦｅＣ
ｏ層を５人とし、全体の膜厚は、３００人である。この
膜厚は、記録膜■で光は反射する膜厚である。ここで、
ＰｄＦｅＣｏ合金とＳｉＮｘ、ＡＱＮ等の無機誘電体膜
との交互積層膜を用いてもよい。記録層Ｉ２も同様であ
る。その時のスパッタ条件は、実施例１と同様とした。

第３図にこのようにして作製した膜のＫｅｒｒ回転角及
びＦａｒａｄａｙ回転角の光波長依存性を示す。そ（１
４） の結果、回転角は波長には余り依存していなかった。各
層の屈折率は、記録膜■が、ｎ　＝　３　、０８　。

ｋ＝−２，９０、記録膜■がｎ＝３．８］−、に＝−４
，，０５であった。

この構造の膜を記録膜に用いたディスクを作製して、こ
れに磁界変調記録方式により記録した。

その結果、０．２５１．ｔｍサイズ（幅０．４　μｍ）
の微小記録磁区が形成できた（周波数３０　Ｍ　Ｈｚ　
。

回転数３６００ｒｐｍ、ディスク位置、最内周位置：　
ｒ＝３０ｎｍ）そして、４７０ｎｍの光にて再生したと
ころ、エラーはなく、かつＣ／Ｎも４８ｄ１３であった
。

最後に、本発明の記録膜のみを８０℃−９５％ＲＩ（中
に１０００時間以上放置したところ、Ｋｅｒｒ回転角及
びＦａｒａｄａｙ回転角とも変化がみられなかった。こ
のように、ＰｂＣｏＦｅ系を記録膜■３として用いると
、光学効果の増大に寄与するだけでなく、記録媒体の高
耐食化に対しても有効である。

その結果、高信頼性を有する超高密度光磁気デ（１５） イスクを得ることができた。そして、実施例１と同様に
、記録層Ｉと基板或いは／及び記録層Ｉと記録層■との
間に５ｊＮｘ　、Ｓｉｎ、ＡρＮ或いはＴａ２Ｏ＋、等
に代表される無機化合物よりなる誘電体層を形成すると
さらにディスクの性能を向上させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２層構造の光磁気記録膜を用いること
により、光の波長を短くしても、十分大きなＫｅｒｒ回
転角が得られるので、０．２μ０１程度の微小記録磁区
を形成し、波長の短い光により記録した情報を再生して
も、十分大きなＫｅｒｒ回転角及びＦａｒａｄａｙ回転
角を有しているので、エラーなくかつ大きな再生出力が
得られる。その結果、高密度記録が可能である。また、
２層のいずれか一方もしくは両方が、人オーダーの多層
膜を形成しているので、各層の膜厚を制御することによ
り、用いる光の波長で最大のＣ／Ｎが得られるように最
大のＫｃｒｒ回転角及びＦａｒａｄａｙ回転角とするこ
とが可能である。また、２層目の膜が磁気光学効果及（
１６） び高反射率を有する膜に加えて、高耐食性を有する。そ
のため、−層目の記録膜の材質を問わず、記録媒体の耐
食性も向」ニした。これにより高性能でしかも高信頼性
の光ディスクを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光磁気記録媒体の断面構造を
示す模式的断面図、第２図及び第３図は、本発明の実施
例の光磁気記録媒体のＫｅｒｒ回転角及びＦａｒａｄａ
ｙ回転角の光の波長特性を示す図である。 １・・・基板、２・・記録層Ｉ、３・・・記８層■。 （１７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光による記録、再生成いは消去を行う光磁気
   記録の記録膜において、垂直磁気異方性を有する２種類
   の層よりなり、一方の層が他方の層より光反射率が大き
   く、かつ少なくとも一方の層が多層構造を有する膜であ
   る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項記載の情報記録媒体として、
   ２種類の層の一方が希土類元素と鉄族元素との合金もし
   くはこれら元素を交互に積層した膜であり、もう一方の
   層が白金属元素或いはＡｕと鉄族元素との交互積層膜も
   しくはその合金を用い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項記載の情報記録媒体として、
   反射率の小さな材料層を光が透過するように設け、さら
   に反射率の大きな材料層を光が反射するように膜厚を制
   御することによりそれぞれ設けたことを特徴とする情報
   記録媒体の構造。 ４、特許請求の範囲第２項記載の希土類元素としてＮｄ
   ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ及びＨｏの内より選ば
   れる少なくとも１種類の元素を、白金元素としてＰｔ，
   Ｐｄ，Ｒｈの内より選ばれる少なくとも１種類の合金を
   、そして鉄族元素として、Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｏの内の少
   なくとも１種類の元素をそれぞれ用いたことを特徴とす
   る情報記録媒体の構造。 ５、特許請求の範囲第１項記載の２種類の層よりなる光
   磁気記録膜において、反射率の高い方の層を光の入射側
   と反対側に設け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１項記載の２種類の層よりなる光
   磁気記録膜において、２層の屈折率が異なる材料を用い
   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１項〜第６項記載の２種類の層よ
   りなる光磁気記録膜において、少なくとも基板と第１層
   目の材料層の間もしくは第１層目の材料層と第２層目の
   材料層の間のいずれか一方或いは両方に、無機化合物の
   誘電体よりなる層を設けたことを特徴とする情報記録媒
   体の構造。 ８、特許請求の範囲第７項記載の無機化合物の誘電体材
   料として、その膜が接する材料と異なる屈折率を有し、
   さらに優位にはＳｉＮ＿ｘ，ＳｉＯ，ＡｌＮ，Ｔａ＿２
   Ｏ＿５の内より選ばれる少なくとも１種類の材料を用い
   たことを特徴とする情報記録媒体の構造。