(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に少なくとも第１誘電体層、磁性層、第２誘電体層、反射層が順次積層されてなる光磁気記録媒体において、第１誘電体層および第２誘電体層が屈折率ｎが２．０〜２．１のＳｉ−Ｎからなり、第１誘電体層、磁性層および第２誘電体層の膜厚をそれぞれＡｎｍ、ＢｎｍおよびＣｎｍとすると、
２５ｎｍ≦Ａ≦３３ｎｍ
１３ｎｍ≦Ｂ≦１７ｎｍ
２０ｎｍ≦Ｃ≦３５ｎｍであり、
磁性層が、以下に示す化学組成を有する希土類遷移金属合金で、
Ｔｂｘ１（Ｆｅ１−ｙ１−ｚ１Ｃｏｙ１Ｔａｚ１）１−ｘ１
（但し、０．１８≦ｘ１≦０．２７、０．０５≦ｙ１≦０．２５、０．０１≦ｚ１≦０．０５）
そのキュリー温度が１８０℃〜２３０℃である、ことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１の光磁気記録媒体において、反射層が、
Ａｌ１−ｘ２Ｃｒｘ２  （但し、０．００５≦ｘ２≦０．０２）
で示される組成からなることを特徴とする光磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光磁気記録媒体に関する。さらに、詳しくは生産性に優れ、高いＣ／Ｎを有し、繰り返し記録／消去耐久性、長期信頼性に優れ、かつ記録感度の線速依存性、磁界感度に優れた、高速回転および磁界変調オーバーライトにも適した光磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体の中でも書き込み消去のできる書き換え可能型として従来知られるものとして相変化型、フォトクロミック型、光磁気型等がある。これらの書き換え可能型の中でも光磁気型が書き込み速度や繰返し耐性に優れている特徴がある。光磁気記録媒体は、レ−ザ光照射により磁性層の温度を局所的にキュリ−点近傍まで上昇させ磁界を印加して反転磁区を形成することで記録を行い、これをカー効果により読み出す記録再生方法がとられる。
【０００３】
このような現在実用化されている光磁気記録媒体として、一般的な膜構成を図１に示す。ここで各構成層は、基板／第１誘電体層（８０〜１２０ｎｍ）／磁性層（２０〜３０ｎｍ）／第２誘電体層（３０〜５０ｎｍ）／反射層（５０〜７０ｎｍ）程度の膜厚構成である。第１誘電体及び第２誘電体はＳｉＮ，磁性層は主にＴｂＦｅＣｏからなる希土類遷移金属合金，反射層はＡｌで構成されることが多い。このような光磁気記録媒体は現行世代のディスクとしては実用上十分な記録再生特性と長期信頼性、耐久性を有するが、第１誘電体層が約１００ｎｍと厚い。
【０００４】
一般に、ＳｉＮを初めとする誘電体のスパッタリング成膜速度は、希土類遷移金属合金やＡｌ金属の速度に比べ低いため、通常のスパッタ法による製造プロセスでは第１誘電体層の成膜時間が光磁気記録媒体の製造タクトを制限することになり生産性が低くなるという問題がある。
【０００５】
また一方で光磁気ディスクの記録再生特性に注目すると以下のような問題点が挙げられる。近年、光磁気ディスクドライブのデータ転送速度を上げるために高速回転化が進められている。ディスクの回転が高速化し線速が増すことにより記録に必要なパワーが上昇して半導体レーザーでの記録が難しくなったり、ディスクの内外周での線速の差が大きくなり内周に合わせてディスクを設計すると外周部での記録パワーが高くなり過ぎたり、外周に合わせてディスクを設計すると内周での再生時に媒体の温度が上がり過ぎて良好なＣ／Ｎが得られなかったり記録情報が消去されやすくなる等の傾向がある。このように記録媒体も高速回転に対応するため、線速に対する記録感度の変化（線速依存性）が小さくなるような構造設計が求められている。
【０００６】
また、データの転送速度を上げるもう一つの手段としてダイレクトオーバーライト技術があげられる。その中でも単純なディスク構造で対応できる磁界変調オーバーライトは特に有望であるが、現行世代の記録媒体では磁界感度が不十分であり、磁界感度の一層の向上が求められている。
【０００７】
このように、従来構造の光磁気記録媒体においては、生産性が低いという問題点に加え、今後のドライブの高速回転化に対応するための線速依存性と磁界変調オーバーライトに対応するために十分な磁界感度は実現されていない。
【０００８】
また、膜厚構成のみに関して言えば、本発明に類似した薄い記録膜を有する光磁気記録媒体も提案されている（例えば、特開平３−１０２６６４号公報、特開平３−１０９４７５号公報、特開平４−３１８３４６号公報等）が、これはカー回転角エンハンスメントによるＣ／Ｎ向上あるいは記録膜の薄型化による記録感度向上のみを考慮したものであり、本発明の主眼である線速依存性、磁界感度、繰返し耐久性、長期信頼性については何も考慮されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らが上述のような構造をもつ光磁気記録媒体を検討したところ、高パワーレーザーの繰り返し照射により、磁性層に蓄積された熱が基板表面に伝達して樹脂基板に損傷を与えたり、また、外部環境に対する遮蔽能が不十分となって磁性層の酸化などをひきおこすことが明らかとなった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、従来の光磁気記録媒体の構造に比べて特に第１誘電体層が薄い構造の媒体において、従来構造の媒体と同等のＣ／Ｎ、繰り返し消去／記録耐久特性、長期信頼性を有しながら、高磁界感度と良好な線速依存性を実現した光磁気記録媒体を生産性よく低コストで提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上述のような現状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、本発明は透明基板上に少なくとも第１誘電体層、磁性層、第２誘電体層、反射層が順次積層されてなる光磁気記録媒体において、第１誘電体層および第２誘電体層の屈折率ｎが２．０〜２．１であり、第１誘電体層、磁性層および第２誘電体層の膜厚をそれぞれＡｎｍ、ＢｎｍおよびＣｎｍとすると、２５ｎｍ≦Ａ≦６０ｎｍ、１３ｎｍ≦Ｂ≦２０ｎｍ、２０ｎｍ≦Ｃ≦３５ｎｍであり、
磁性層が、以下に示す化学組成を有する希土類遷移金属合金で、
ＲＥｘ１（Ｆｅ１−ｙ１−ｚ１Ｃｏｙ１Ｔａｚ１）１−ｘ１
（但し、ＲＥはＴｂ，Ｄｙ，Ｇｄから選ばれる少なくとも１種の希土類元素を表し、０．０１≦ｚ１≦０．０５である。）
そのキュリー温度が１８０℃〜２３０℃であることを特徴とする光磁気記録媒体に関する。
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明に用いる基板としては、ガラス２Ｐ、ポリカ−ボネイト樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などの透明材料を挙げることができる。
【００１５】
本発明における第１誘電体層および第２誘電体層は、その屈折率ｎが２．０〜２．１となるようにする。このような屈折率を与え得る物質としては、例えば、Ｓｉ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ−Ｈ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ｔａ−Ｏなどを挙げることができ、スパッタ成膜の容易さや長期信頼性の点で、Ｓｉ−Ｎが好ましい。このような誘電体層は、例えば、スパッタリング法により得ることができ、より具体的には、Ｓｉ−Ｎの場合、窒素雰囲気下でＳｉタ−ゲットをスパッタリングしたり、窒化ケイ素ターゲットをスパッタリングすることにより得ることができる。屈折率は、スパッタガス中の窒素分圧を制御することによって、所望の範囲におさめることができる。
【００１６】
第１誘電体層および第２誘電体層の厚さをそれぞれＡｎｍ、Ｃｎｍとすると、各誘電体層の厚さは２５ｎｍ≦Ａ≦６０ｎｍ、２０ｎｍ≦Ｃ≦３５ｎｍであり、好ましくは、２５ｎｍ≦Ａ≦３５ｎｍである。第１誘電体層および第２誘電体層の厚さがこの範囲を外れるとディスクの反射率が不適正になったり、良好なＣ／Ｎが得られなくなったりするので好ましくない。さらに、十分良好な線速度依存性や磁界感度および一層の生産性の向上を求めるときには、２５ｎｍ≦Ａ≦３３ｎｍの範囲が好ましい。
【００１７】
本発明で用いる磁性層は、以下に示す組成を有する希土類遷移金属合金で、
ＲＥｘ１（Ｆｅ１−ｙ１−ｚ１Ｃｏｙ１Ｔａｚ１）１−ｘ１
（但し、ＲＥはＴｂ，Ｄｙ，Ｇｄから選ばれる少なくとも１種の希土類元素を表し、０．０１≦ｚ１≦０．０５である。）
そのキュリー温度が１８０℃〜２３０℃であるものである。
【００１８】
磁性層の厚さは、１３〜２０ｎｍが好ましく、さらに十分良好な線速依存性や一層の生産性の向上を求めるため、第１誘電体層を２５〜３５ｎｍ程度まで薄くするときは、磁性層の厚さとしては、１３〜１７ｎｍが特に好ましい。また、ｘ１、ｙ１およびｚ１の値としては、良好な磁気光学特性と耐蝕性とを両立するという点でｘ１は０．１８〜０．２７、ｙ１は０．０５〜０．２５が好ましく、ｚ１は０．０１〜０．０５が特に好ましい。なお、ｘ１、ｙ１およびｚ１の単位はａｔｍ％である。
【００１９】
磁性層のキュリー温度は、記録感度および記録／消去繰り返し耐久性の点で１８０〜２３０℃が好ましい。
【００２０】
本発明で用いる反射層としては、ＡｌやＡｌ合金等を使用することができるが、Ｃｒを添加したＡｌ合金が好ましい。さらに好ましくは、反射層をＡｌ１−ｘ２Ｃｒｘ２（但し、０．００５≦ｘ２≦０．０２）で構成したものである。また、反射層としてはＣｒ以外にも耐蝕性向上のための添加物としてＴｉ、Ｔａなどを用いることも可能である。
【００２１】
反射層の膜厚は、特に制限はないが、ディスクの記録感度調整の容易さやスパッタタクトタイム調整の点で４０〜１００ｎｍが好ましい。また、反射層中のＣｒ量（ｘ２）としては、耐蝕性の確保とディスクの記録感度調整の点で０．００５〜０．０２が好ましい。なお、ｘ２の単位はａｔｍ％である。
【００２２】
本発明の光磁気記録媒体は、上述した反射層の上部にさらに紫外線硬化樹脂等からなる保護コートを設けたり、また、反射層と反対側の基板面にハードコート層を設けてもよい。更に、この媒体を単板のまま使用したり、あるいは貼り合わせて両面構造として用いてもよい。
【００２３】
本発明は第１誘電体層および磁性層を従来構造に比べて薄くしても従来構造と同等の光学特性、記録再生特性を得ることができ、しかも従来構造のディスクに比べ磁界感度と線速依存性が改善されたことを特徴とする光磁気記録媒体に関する。さらに詳しく言えば、本発明の媒体は第１誘電体層が従来構造に比較して薄くなっており、さらに繰り返し消去／記録時に基板の溝特性の劣化が起こらないように記録膜のキュリー温度、反射層の熱伝導率、反射層の厚み等を制御することで第１誘電体膜が薄い媒体の欠点である繰り返し消去・記録による溝特性の劣化を抑制したものである。本発明の光磁気記録媒体においては構成層中で反射層が最も厚くなるが、反射層に用いる金属膜の成膜速度は誘電体膜の速度に比べて大きいため生産性の低下は問題とはならない。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
実施例１
１．６μｍピッチの案内溝をもつ直径３．５インチのポリカ−ボネイト基板上にスパッタリング装置でＳｉＮからなる第１誘電体層，引き続きＴｂタ−ゲットとＦｅＣｏＴａタ−ゲットとを用いた二元同時スパッタリングで磁性層、ＳｉＮからなる第２誘電体層，ＡｌＣｒからなる反射層を表１に示す構成にて設け、試料を製造した。磁性層の組成はＴｂタ−ゲットとＦｅＣｏＴａタ−ゲットへの投入電力を調整し、Ｔｂ０．１９（Ｆｅ０．９０Ｃｏ０．０８Ｔａ０．０２）０．８１とした。また反射層はＡｌ０．９９Ｃｒ０．０１組成のターゲットを用いて成膜した。磁性層のキュリー温度は約２１０℃、第１誘電体層および第２誘電体層の屈折率は２．０５であった。
【００２６】
これらの試料の記録媒体としての記録再生特性の評価を行った。測定装置は波長７８０ｎｍでＮＡが０．５３の光磁気ディスク測定装置を用いた。測定条件は測定半径３０ｍｍ、ディスク回転数１８００ｒｐｍ，記録再生周波数３．７ＭＨｚ，で記録時の印加磁界を２００Ｏｅとして記録レ−ザ−パワ−を変えてＣ／Ｎを求めた。消去は記録に先立ち印加磁界−３００Ｏｅ，消去光パワ−９．０ｍＷで行った。反射率、最適記録パワ−、最適記録パワ−でのＣ／Ｎを表１に併せて示す。最適記録パワ−は、キャリアレベルと第２高調波の差が最大となるパワ−とした。
【００２７】
【表１】
0003573362.tif 000002
【００２８】
同一組成の磁性層、誘電体層を用いた場合、本発明の極薄構造記録膜を採用することで最適記録パワーが低下、言い換えればディスクが高感度化する傾向が見られ、試料番号（１−０）に示した通常構造のディスクと同等の記録感度とするためには反射層厚を若干厚めにすることが必要となる。ただし記録感度に関しては、磁性層のキュリー温度、反射層および誘電体層の熱伝導率などでも容易に調整が可能であり本質的な問題ではない。
【００２９】
いずれにしても表１の評価結果より本発明の極薄膜構造ディスクに於いても、比較例として示した試料番号（１−０）の通常構造ディスクと同等の反射率およびＣ／Ｎを有する膜厚範囲が存在することがわかる。
【００３０】
次に表１に示した試料ディスクの中から良好なＣ／Ｎを示しかつ記録感度がほぼ同等な試料番号（１−０）、（１−３）、（１−９）のディスクを選び、Ｃ／Ｎの磁場依存性および最適記録パワーの線速依存性の測定を行った。
【００３１】
磁場依存性の測定には波長７８０ｎｍでＮＡが０．５３の光磁気ディスク測定装置を用いた。測定条件は測定半径３０ｍｍ、ディスク回転数１８００ｒｐｍ，（線速５．６５ｍ／秒）で回転させながら記録マークのピッチが１．５２μｍになるようにレーザービームを４．９ＭＨｚの周波数で変調させながら記録を行った。レーザーパルスはデューティー＝３３％とし、記録時のバイアス磁界を消去側３００Ｏｅから記録側５００Ｏｅの範囲でＣ／Ｎを測定した。測定結果を図２に示す。
【００３２】
試料番号（１−０）、（１−３）、（１−９）と第１誘電体層および磁性層の厚みが薄くなるにつれ、消去側磁場でのＣ／Ｎの立上がり磁界（Ｈｔｈ）が低磁場側にシフトし、Ｃ／Ｎの立上がり磁界（Ｈｔｈ）と飽和磁界（Ｈｓａｔ）の差が小さくなっていることがわかる。このことから本発明のディスクは記録消去時のバイアス磁界の低減が可能であることがわかり、さらに磁界変調オーバーライトにおいても良好な記録再生が期待される。この磁界感度向上の原因については定かではないが、各層の膜厚を薄くすることで膜構造が平滑化し磁壁の移動がスムーズになったこともその一因であると思われる。
【００３３】
次に最適記録パワーの線速依存性の測定は同一装置を用い、線速度が２．８３、５．６５、６．６０，７．５４，８．４８ｍ／秒となるような回転数を選び、それぞれの線速度で記録マークのピッチが１．５２μｍになるように７８０ｎｍの波長のレーザービームを１．８５〜５．５５ＭＨｚで変調させながら３３％のデューティーにおいて記録を行った。記録時のバイアス磁界は２５０Ｏｅで第２次高調波が最小となるレーザーパワーを最適記録パワーとした。こうして得られた線速度（Ｌ，単位：ｍ／秒）と最適記録パワー（Ｐｗ、単位：ｍＷ）との関係を、最小二乗法により  Ｐｗ＝ａ×Ｌ＋ｂ  なる式に回帰し、その傾きａで線速依存性を評価した。試料番号（１−０）のディスクで線速依存性の傾きａ＝０．３６、試料番号（１−３）でａ＝０．３３、試料番号（１−９）でａ＝０．２９であった。この結果より第１誘電体層および磁性層の厚みが薄いほうが、最適記録パワーの線速度に対する傾きが小さい、言い換えれば線速依存性が小さいことがわかる。これらの磁場依存性および最適記録パワーの線速度依存性の測定結果より本発明の極薄膜構造を採用することが今後の光磁気ディスク装置の高速化に有効であることが明らかである。
【００３４】
実施例２
実施例１で良好な記録再生特性がえられた膜厚範囲の中で標準的な膜厚構成である、第１誘電体層厚：３０ｎｍ，磁性層厚：１５ｎｍ、第２誘電体層厚：３０ｎｍのディスク構造を用い、ディスクの耐久性を評価した。試料は磁性層へのＴａ添加量、および反射層へのＣｒ添加量を変えて以下の表２に示す膜厚を有する構造のディスクを作成した。磁性層の組成は以下の式で表される。
【００３５】
Ｔｂ０．１９（Ｆｅ１−０．１０−ｚ１Ｃｏ０．１０Ｔａｚ１）０．８１
ここで、Ｔａ濃度ｚ１は０、０．０１２，０．０１８，０．０２９，０．０５４の５種類の組成を用いた。
【００３６】
また、反射層はＡｌ１−ｘ２Ｃｒｘ２、かつ、Ｃｒ濃度（ｘ２）が０，０．００６、０．０１５で表される３種類の組成のターゲットを用いて形成した。反射層厚は各ディスクの最適記録パワーがほぼ同等になるように設定した。各ディスクの反射層厚は表２に示す。
【００３７】
このようにして作製したディスクに紫外線硬化樹脂で保護コートを施した後、恒温槽中で８０℃−湿度８５％−２０００時間の加速信頼性試験を行った。加速信頼性試験前後の記録層のピンホール増加数およびバイトエラーレートの測定結果を表２に示す。ピンホール増加数はハロゲンランプ下で目視評価し、増加数が５個／面以下のものは○、６個以上２０個以下は△、２０個以上のものを×で示した。目視で確認できるサイズのピンホールに関しては主に反射層の組成に依存しており、Ｃｒを添加することで耐蝕性が向上していることがわかる。
【００３８】
一方、目視でピンホールの増加数が少なかった試料に関してもバイトエラーレートを評価してみると磁性層へのＴａ添加量が低いものは劣化が進んでいることがわかる。
【００３９】
【表２】
0003573362.tif 000003
【００４０】
即ち、本発明の極薄膜ディスク構造においては磁性層にＴａをＴａ／ＦｅＣｏＴａ比で１％程度以上を添加し、さらに反射層に０．５％程度以上のＣｒを添加することで十分な長期信頼性が確保されることがわかる。ただし磁性層へのＴａの添加量はＴａ／ＦｅＣｏＴａ比で５％以下で十分であり、それ以上添加しても耐蝕性に殆ど差が見られず、キュリー温度の低下や、カー回転角の減少により良好なＣ／Ｎを得ることが困難になる。また反射層へのＣｒの添加量は２％程度で充分であり、それ以上の添加はディスクの記録感度の調整が難しくなったりスパッタリングターゲットの作製が困難になったりするので好ましくない。
【００４１】
実施例３
磁性層のキュリー温度を変えて同構造の試料を作成し、繰り返し消去／記録耐久性の検討を行った。磁性層のキュリー温度はＣｏ濃度の調整で行い以下の式で表される４種類の組成の磁性層を用いたディスクを作製した。
【００４２】
Ｔｂ０．１９（Ｆｅ１−ｙ１−０．０３Ｃｏｙ１Ｔａ０．０３）０．８１
（但し、ｙ１＝０．０８、０．１０、０．１３、０．１６）
また、反射層はＡｌ０．９８８Ｃｒ０．０１２組成のターゲットを用い、各ディスクの最適記録パワーがほぼ同等になるように反射層厚を表３に示すように設定した。
【００４３】
このようにして作製したディスクに紫外線硬化樹脂で保護コートを施した後、波長７８０ｎｍでＮＡが０．５３の光磁気ディスク測定装置を用いて繰り返し消去／記録特性を検討した。測定条件は測定半径２４ｍｍ、ディスク回転数２４００ｒｐｍ，記録再生周波数３．８７ＭＨｚで、パルス幅８０ｎｓ、消去パワ−１０ｍＷ，記録パワ−７ｍＷ、再生パワー１．５ｍＷで１００万回の繰り返し消去／記録／再生試験を行った。ノイズレベルに注目して評価を行った結果を表３に示す。
【００４４】
磁性層のキュリー温度が高くなるにつれ、記録／消去の繰り返しに伴うノイズレベルの上昇量が大きくなっている。磁性層のキュリー温度が２２５℃のディスク（３−３）ではノイズ上昇が軽微であるのに対し、磁性層のキュリー温度が２５０℃のディスク（３−４）では急激にノイズレベルが上昇する。このことから本発明の極薄構造記録膜において、良好な繰り返し消去／記録特性を確保するためには光磁気記録膜のキュリー温度を２３０℃程度以下に押さえることが好ましいことがわかる。
【００４５】
【表３】
0003573362.tif 000004
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、従来構造の光磁気記録媒体に比べて特に基板に接する層である第１誘電体層および磁性層の厚さを薄くして光磁気ディスクの生産性を向上させると同時に、磁性層、および反射層の組成を最適化することで、高Ｃ／Ｎ、長期信頼性、繰り返し消去／記録に対する耐久性をも両立させた。さらに高磁界感度、良好な線速依存性をも両立させている。本発明の極薄膜構造を採用することで、スパッタリングターゲットのコスト削減、製造タクトタイムの短縮、真空槽内のメンテナンスサイクルおよびスパッタリングターゲット交換サイクルの延長等が見込まれ、製造コストの大幅な低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光磁気記録媒体の構造の一例を示す図である。
【図２】本発明および比較例の光磁気記録媒体の磁場依存性を測定した結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
0003573362.tif 000006