JPH0495246A - 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、大容量、高密度の情報の記録が可能な光ディ
スク、光カード等に供するための光記録媒体に関し、さ
らに詳しくはレーザビームを照射して、照射部に光学的
または磁気的変化を起こさせて情報を記録するのに適し
た光磁気記録媒体およびその製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 近年、小型で高性能のレーザの発展にともない、レーザ
光を利用した技術分野、すなわち光通信、光計測、光記
録などの、いわゆる光関連技術の研究が急速に進展し、
一部は実用に供されている。

中でも集束レーザ光を基板上の薄膜状媒体に照射して、
薄膜に穿孔もしくは磁化方向の反転のような変化を生じ
させて情報の記録を行う光磁気記録は、高密度、大容量
の情報の記録を可能にする新しい技術として注目されて
いる。ここで、薄膜に穿孔して記録を行う方式は、−た
ん、情報を書き込んだ後は、消去が不可能で恒久的に情
報が保持できることを特徴とし、追記型記録媒体と呼ば
れる。

一方、外部磁場印加の下で、磁性膜にレーザビームを照
射してキュリー点（またはネール点）以上温度に加熱し
、磁化の向きを反転させて情報を書き込む、いわゆる光
磁気記録方式は、磁化方向の変化を可逆的になすことに
より、多数回の書き込みと消去が可能であることから、
書換型記録媒体として用いることができる。この光磁気
記録媒体の記録層には、通常、ＧｄＦｅＣｏまたはＴｂ
ＦｅＣｏ等の非晶質垂直磁化膜が用いられる。記録情報
の再生、すなわち磁化の向きの検出には、反射光の偏光
、すなわちカー効果を利用する。ここで、カー回転角θ
５は、一般に１＠以下の値であり、そのままでは、信号
値が小さくなる。そのため、記録層に接する誘電体層の
材料や、膜厚の設計に工夫をこらし、信号値またはＣ／
Ｎ比を高めるよう、様々な努力がなされてきた。通例、
Ｃ／Ｎ比は、Ｆ・θアの値に比例し、この値を光磁気媒
体の性能指数と呼ぶ。ここにＲは媒体の反射率である。

この性能指数を大きくするため、反射率Ｒを高くすると
、Ｃ／Ｎ比は向上するものの、反射損失のため、媒体の
光学吸収効率が低下し、したがって記録感度が低下した
しまう。特に光記録システムの高速化、大容量化の要求
される現在、高速記録または短波長の光源による記録再
生が重視されつつある。すなわち、高速動作の下では高
出力のレーザ・パワーが必要なこと、そして短波長の光
源は一般に出力が小さく、波長７００　ｎｍより小さい
領域では、媒体上で高々１０　ｍ−の出力しか実現され
ていないことを考慮すると、記録感度の低下は大きな問
題であり、是非とも向上させねばならない。このため、
レーザ照射で記録層を加熱した時、記録層に接する誘電
体層中での熱拡散による損失をできるだけ抑えることが
必要であり、熱伝導率の小さい誘電体の薄膜材料が模索
されてきた。

光磁気媒体のこのような誘電体膜の材料として、５ｉｎ
２．　ＺｎＳ、　５ｉ−Ｎ等の硬い無機材料がしばしば
用いられるが、これらは耐熱性、機械強度に優れること
から、記録・消去の繰返し性の点で優れでいる。しかし
、一般に熱伝導率が大きく、レーザ加熱時に、熱拡散に
よるエネルギー損失が生ずる。

このため１、無機の誘電体膜を保護層とした記録媒体は
、繰返し性に優れる反面、書き込み、消去に要するレー
ザパワーが大きくなる。すなわち記録感度が低下すると
いう問題があった。

これを解決するには、熱伝導率の小さい誘電体膜を保護
層とすればよいが、一般に熱伝導率の小さい材料は有機
物であり、耐熱性に劣ることが多い。例えば、アクリル
樹脂やポリカーボネイト樹脂は、熱伝導率はＳｉＯ□等
の無機材料より１指手さいものの、１５０°Ｃ以上に熱
すると変形してしまう。

したがって、有機膜を保護層とした記録媒体は、記録感
度に優れるものの、繰返し性が著しく低下し、１０２回
程度の書込み、消去で動作しなくなるという問題がある
。

このような事情のため、高速かつ大容量の光記録システ
ムに適用できる、すなわち、高速記録が必然であり、か
つ短波長の光源を用いることが望まれる書換型の光磁気
記録媒体では、記録感度と繰返し性が相互に関係しあっ
て、双方を同時に性能向上させることは極めて難しいと
されてきた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前述した従来の光磁気記録媒体における記録
感度と書き込み・消去の繰返し性を同時に向上させ得る
光磁気−記録媒体と、それを製造するための作製技術を
従供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、記録層に接する誘電体保護層として
、熱伝導性と耐熱性に関し無機物と有機物の中間の性質
を持つ材料、例えば水素を含有する炭素膜、５ｉ−Ｎ膜
、５ｉ−Ｃ膜および炭素と水素を含有する５ｉ−０膜等
を用いる。これらの膜を作製するのに制御性の良い最適
な技術としてプラズマＣＶＤ法、特にＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ法を採用するものである。一般にＣＶＤ法は、反応
性ガスを基板上で分解、反応させて薄膜を作製するもの
で、目的とする膜自体は無機物を主成分とするものでも
、ガスの成分に含まれるＣ、Ｈを膜中に取り込んだもの
が多い。二〇Ｃ，Ｈの量によっては、ＣＶＤ膜は無機と
有機の中間の性質を示すことがある。すなわち低熱伝導
性と耐熱性に優れるが、ただＣＶＤ法では、基板を数百
度以上の高温に加熱する必要があり、プラスチックを基
板とすることの多い光ディスクへの応用には適さない。

このような製造上の問題点を解決するため、最近低温で
前述のＣＶＤ膜を得る方法として、プラズマＣＶＤ法、
特にＥＣＲプラズマＣＶＤ法が注目されている。

ＥＣＲプラズマＣＶＤ　（以下ＥＣＲと略記する。

法では、イオン源中で電子サイクロトロン共鳴で高密度
プラズマを発生させ、そのプラズマを試料室の基板上へ
導き、基板上で反応させ、膜を堆積する。この方法は、
制御性、生産性に優れるうえ、基板温度も室温でよく、
膜堆積中の温度上昇も高々６０°Ｃ程度と言われ、光デ
ィスクの誘電体保護膜の作製技術として適している。ま
た、膜中のＣ１Ｈの量も、装置に供給するガス流量や高
周波電力により含有量を容易に制御できる。

本発明では、最近、薄膜作製技術として確立されてきた
、このＥＣＲ法による膜作製を、光ディスク、特に光磁
気書換型光ディスクの誘電体保護膜に適用したものであ
る。本発明で得られた誘電体保護膜は、低熱伝導性、耐
熱性に優れ、いわば有機物と無機物の双方の長所を組み
合わせたような特性を示し、記録感度と繰返し性の双方
を同時に満たすことを要求される書換型光ディスク用媒
体に対して最適の特性を提供するものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

１隻班上 光磁気書換型光ディスクの作製と特性測定の実験を行っ
た。まず、５インチφの溝付きポリカーボネイト樹脂円
板を基板として基板／誘電体保護層（アンダー・コート
）／記録層／誘電体保護層（オーバー・コート）／金属
反射層／封止用エポキシ樹脂層の構成で光ディスクを作
製した。ここでアンダー・コートとオーバー・コートに
ついては、ＥＣＲ法により５ｉ−ＮＨ膜を作製した。用
いた反応性ガスは５ｉＨａとＮ２である。膜厚はアンダ
ー・コート約１００　ｎｍ、オーバー・コート約２ｏｏ
ｎｒｒｌである。膜中のＨ含有量はＥＣＲ装置のイオン
源に供給する高周波電力を１００ｗがら６００　Ｗに変
えて制御し、Ｈ含有量２　ａｔ、％＋５ａｔ、％、　１
０ａｔ。

％、　２０ａｔ、％の各々４種のディスクを作製した。

記録層にはＴｂＦｅＣｏ系合金膜（膜厚４０　ｎｍ）　
、金属反射層にはＡｆ　（膜厚３０ｎｍ　）を用い、そ
れぞれＲＦスパッタリング法で作製した。なおアンダー
・コート、オーバ・コート中の水素含有量は、赤外吸収
の測定から推定される値である。また封止用エポキシ樹
脂層は、スピナー・コートで作製し、膜厚は約１０μ−
である。これらのディスクについて、光デイスク動特性
評価装置により、記録感度と、記録・消去の繰返し性の
測定を行った。

記録感度に対する結果を第１図に示す。第１図において
Ｒは反射率である。この実施例では、Ｒ＝５０％と、通
常の媒体よりも高くなるように設計した。測定条件は、
線速２０ｍ／ｓ　、記録周波数１０ＭＨｚ　、デユーテ
ィ−３０％であり、記録パルス幅にして３０　ｎｓに相
当する。光源に用いたレーザは波長６７０ｎｍの短波長
のものである。記録パワーに対して信号コントラストの
変化をみると、誘電体保護膜中のＨ含有量が多くなるに
つれて低パワーで記録可能であり、このことから記録感
度の向上したことがわかる。これはＨ含有量の多くなる
ほど、誘電体保護層の熱伝導率が小さくなり、したがっ
て熱拡散によるエネルギー損失を少なくできることを示
唆している。

次に繰返し性の測定結果を第２図に示す。記録・消去条
件は、第１図の測定結果などから各々のディスクに対し
て最適の条件で行った。これから、保護層中のＨ含有量
を少なくするほど繰り返し性が優れ、Ｈ：　２ａｔ、％
のディスクでは１０’回以上の繰返し動作に十分耐える
ことがわかった。これは、Ｈ含有量の少ないほど耐熱性
に優れた無機質の膜が得られることを示唆している。

なお一般に繰り返し性の限界はノイズレベルの増加によ
って表わされる。

第１図と第２図の特性を合わせると、Ｈ含有量が５ａｔ
、％のものでは、記録闇値６ｍＷ以下、繰返し性１０６
回以上であり、書換型光ディスクに要求される高記録感
度と繰返し性の特性を十分に満たしている。記録パワー
フル８ｍＷ程度でも、性能指数５・θ３を大きくとった
ことから、ｅ　／　Ｎ比は５５ｄＢ以上と十分な値が得
られた。反射率Ｒが大きくても、すなわち光学吸収率が
小さくてもこのように高感度であることは、記録層に接
する誘電体層の熱伝導率が小さく、熱拡散による損失が
小さいことに由来する。したがってＥＣＲ法により、低
熱伝導性と耐熱性に優れた誘電体保護層をともなった光
ディスクを実現することができた。ここで他の製造方法
で作製した光デイスク媒体と比較すると、ＲＦスパッタ
リングで作製した５ｉ−Ｎ膜をオーバ・コート、アンダ
ー・コートとした媒体では、記録闇値が１０ｍＷ以上と
なり、記録感度に問題がある。またオーバ・コート、ア
ンダー・コートを有機樹脂膜として作製した媒体では、
繰返し性が高々１０回程度であり、実用的な媒体になり
えない。

一方、ＥＣＲ法で作製したＳｉ　−Ｎ　−Ｈ膜では、例
えばＨ含有量５ａｔ、％のものでは、熱伝導率を実測す
ると、３．８　Ｘｌ０−３ｃａ！／ｃｍ　　−ｓｅｃ−
ｄｅｇ（Ｓｉ　−Ｈの実測値２．２４Ｘ１０−”ｃａｌ
ｌ！／ｃｍ−ｓｅｃ−ｄｅｇ　。

エポキシ樹脂の実測値的５−Ｘ　１０−　’ｃａ　ｊ２
　／ｃｙａ　　−５ｅｃ・ｄｅｇ）、また耐熱性を熱重
量分析で実測すると、熱分解温度７００°Ｃ以上（Ｓｉ
−Ｎ（７）実測値１２００’Ｃ以上、エポキシ樹脂の実
測値１７０℃）となり、熱物性的に有機物と無機物の中
間の性質を有し、書換型光ディスク用材料に適している
。

ｚ豊■Ｉ 誘電体保護層をＥＣＲ法による５ｉ−Ｃ−Ｈ膜として、
実施例１と同様の実験を行った。ＥＣＲに用いた反応性
ガス・は、５ｉＨｎとＣＪ４である。Ｈ含有量を変えて
ディスクを作製し、特性を評価したところ、Ｈ含有量１
０ａｔ、％の場合、記録感度、繰返し性がともに優れ、
高性能の光ディスクを実現することができた。ここでも
ＥＣＲ法の有効性が実証された。

ＸＵ辻１ 誘電体保護膜をＥＣＲ法による５ｉ−０−Ｈ膜として、
実施例１と同様の実験を行った。ＥＣＲに用いた反応性
ガスは、ＳｉＨ，とＣｏ２である。　Ｃ，Ｈの含有量を
変えてディスクを作製し、特性を評価したところ、Ｃ含
有量５　ａｔ、％、Ｈ含有量５　ａｔ。

％の場合、記録感度、繰返し性がともに優れ、高性能の
光ディスクを実現することができた。ここでもさらにＥ
ＣＲ法が光ディスクの保護層作製に適していることが実
証された。

実施■土 誘電体保護膜をＥＣＲ法によるＣ−）（膜として、実施
例１と同様の実験を行った。ＥＣＲに用いた反応性ガス
は、ＣＨ４とＨ２である。Ｈの含有量を変えてディスク
を作製し、特性を評価したところ、Ｈ含有量１０　ａｔ
、％の場合、記録感度、繰返し性がともに優れ、高性能
の光ディスクを実現することができた。したがってこの
実施例でも、ＥＣＲ法による保護膜が、光ディスクに適
している。ここで作製した誘電体保護膜は、いわゆるダ
イヤモンド状炭素膜であり、Ｈ含有量を少なくするとダ
イヤモンド膜となり、多くするとハイドロカーボンの膜
となる。ＥＣＲ法では、基板温度を室温のままでもダイ
ヤモンド状炭素膜が得られることがら、光ディスクへの
応用に適している。

さらに本発明の延長として、ＥＣＲ法にょる製膜中に、
ガス流量または高周波電力を変えることにより、膜堆積
方向に組成（例えばＨ含有量）７を変えることができる
。この場合、記録層に接する高熱となる部分については
、Ｈ含有量を小さくして耐熱性を高め、記録層がら数＋
ｎｍｎｍ以上先部分では、Ｈ含有量を大きくして熱拡散
によるエネルギー損失を小さくするこ、とができる。こ
のように、誘電体保護層内で組成を変調することにより
、さらに記録感度と繰返し性に優れた高性能光ディスク
を実現できる。

本発明の実施例では、記録層の材料にＴｂＦｅＣｏ系合
金を用いたが、これに代えて、短波長領域でθヶを大き
くとれるＰｅＣｏ／　ＴｂＦｅＣｏ　２層膜を用いた場
合も、同様に７〜８１の記録パワーでＣ／Ｎ比５７ｄＢ
と高感度の媒体を得た。さらに記録用の光源を波長５３
０ｎｍとより短波長化した実験でも、反射率Ｒが高くな
るように設計し、７〜８１１ＩＷの記録パワーでＣ／Ｎ
比５３ｄＢと、十分実用に供し得る媒体を作製できた。

また本発明では繰返し性を律する要因として耐熱性を中
心に述べたが、保護層が機械的に強い硬質膜であること
も重要な要因である。本発明の実施例で述べた高性能の
光ディスクの保護膜は機械的にも十分強い硬質のもので
あることはもち論であり、それは硬さ試験機を用いた実
験からも確認された。すなわち本発明に用いたＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法は硬質膜を作製する技術としても有望で
ある。

さらに光磁気記録に用いられる材料は酸化劣化し易く、
耐候性の点で弱点を持っている。このため、記録層に接
する誘電体層は、記録層の酸化劣化に対する保護膜とし
ての役割を果たさねばならない。この意味で本発明の実
施例で述べたＥＣＲ法による誘電体膜は極めて優れた性
能を示す。すなわち、６０°Ｃ１９０％ＲＨの高温高湿
下での加速劣化試験を行ったところ、実施例で作製した
いずれの媒体も、１力月以上経過しても何ら劣性を生ず
ることなく、耐候性においても、優れた媒体であること
が実証された。

（発明の効果） 以上説明したように、ＥＣＲ法により作製した保護層を
ともなった光磁気書換型光ディスクは、記録感度、繰返
し性および耐候性に優れた高性能のものであり、他の技
術で作製したディスクでは実現できないような優れた特
性を示す。特にＥＣＲ法においては、基板温度が室温の
ままでも、膜作製が可能であり、膜堆積速度も数＋ｎｍ
／■ｉｎと生産性に優れ、膜の組成も容易に制御可能な
どの利点を有し、光デイスク媒体の製造技術として、こ
の分野のブレークスルーとなるべきものである。

本発明では、誘電体保護層を作製すべきＥＣＲ装置と、
記録層、金属反射層を作製すべきＲＦスパッタリング装
置の二つの製造装置を用いて実験した。しかし、ＥＣＲ
装置と、ＲＦスパッタリング装置、蒸着装置の少なくと
もどちらか一つの装置とを組み合わせてインラインで一
貫して製膜し、記録媒体を製造することは充分可能であ
り、製造性、コストの面でも問題ない。むしろＥＣＲ法
の膜堆積速度が速いことから、ディスク１枚あたりの製
造コストは安（なると考えられる。

本発明の光記録媒体は、高速または短波長の光源を用い
た場合の記録感度と、繰返し性という、書換型光ディス
クの直面している最大の問題点を解決するものであり、
その産業界に与えるインパクトは極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のＥＣＲプラズマＣＶＤ法に
よる５ｉ−Ｎ−Ｈ膜を誘電体保護層とした光ディスクの
記録感度特性を、誘電体保護膜中のＨ含有量をパラメー
タとして示した図、第２図は本発明の実施例１のＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法による５ｉ−Ｎ−Ｈ膜を誘電体保護層
とした光ディスクの記録・消去の繰り返し特性を誘電体
保護膜中のＨ含有量をパラメータとして示した図である
。 同

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を吸収して変質する記録層と、該記録層に近接し
   て配された誘電体層とを有する光磁気記録媒体において
   、前記誘電体層が熱伝導性と耐熱性に関し、無機物と有
   機物の中間の特性を有することを特徴とする光磁気記録
   媒体。 ２、光を吸収して変質する記録層と、該記録層に近接し
   て配された誘電体層とを有する光磁気記録媒体の製造方
   法であって、電子サイクロトロン（ＥＣＲ）プラズマＣ
   ＶＤ法を用いて、ＣＶＤ条件を制御することにより、前
   記誘電体層中の炭素と水素またはそのどちらか一方の含
   有量を調節し、前記誘電体層の熱伝導性と耐熱性を最適
   化して光磁気記録媒体を製造することを特徴とする光磁
   気記録媒体の製造方法。