(57)【要約】【課題】光スポットが小さくなると、レーザー光が照射された際のエネルギー密度も大きくなり、さらに高ＮＡレンズを使用して基板と反対側から光を入射させると、光入射側には薄い誘電体しか存在しないので、光入射側の記録層表面で発生した熱は十分に熱を逃がすことができないため、熱によって記録膜が構造緩和をおこし、記録回数を重ねる毎に信号強度が徐々に低下するという問題があった。【解決手段】SiNと、Alを適度に混ぜ合わせた誘電体を用いることによって、光透過性と、放熱効果をもった誘電体膜となり、特に、このAlSiNを光入射側の誘電体膜として用いると、レーザー光の照射によって発生した熱は誘電体側にも逃げることができ、書き換え耐久性が向上する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも誘電体層と、情報を記録するための記録層とを有し、前記記録層に対して基板と反対の方向から光を入射させて記録をおこなう情報記録媒体において、前記誘電体層は前記記録層に接して設けられ、少なくともSiNとAlを含有し、Alの含有量が5atm%以上80atm%以下であることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
基板上に少なくとも誘電体層と、情報を記録するための記録層とを有し、波長500nm以下のレーザを用いて記録を行う情報記録媒体において、前記誘電体層は前記記録層に接して設けられ、少なくともSiNとAlを含有し、Alの含有量が5atm%以上80atm%以下であることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項３】
前記記録層が磁性層であることを特徴とする請求項1または2記載の情報記録媒体。
【請求項４】
前記誘電体層がSiNとAlの積層構造を有することを特徴とする請求項1〜３に記載の情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体に関し、更に詳細には、ブルーレーザや、高NAレンズを使用して高密度記録を行う際における、複数回の記録に対する耐久性を高めることが可能な情報記録媒体の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー波長６４０nm以上、対物レンズNAが0.6以下でスポット径が約1um以上の光で記録再生が行われてきた。光は基板を通して記録層に到達して記録再生を行う。腐食などを防ぐために記録層はSiNなどの耐湿性に優れた誘電体によって挟まれた構造を有していた。
【０００３】
従って、例えば特許文献１のように記録媒体は基板上に、誘電体層、記録層、誘電体層、保護層の順で構成されるのが一般的であった。光は、誘電体１側の記録層表面で吸収され、光エネルギーは熱に変換される。発生した熱は熱伝導によって放熱される。このように発熱と放熱サイクルを繰り返しながら記録を行う。放熱効果を高めるために、例えば特許文献２のように、光入射面と反対側にAlなどを設けて十分に放熱効果を持たせ、さらに厚い基板自体に放熱効果があるため、基板側にも熱を逃がすことができた。
【０００４】
このような媒体構成で、MOは書き換え回数100万回以上、DVD-RAMは書き換え10万回の書き換え耐久性を有する記録媒体がすでに製品として販売されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３２４４９号公報
【特許文献２】特許第２５２７７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
情報化社会の進展により、膨大な情報を記憶するための外部記憶装置においては記録密度の向上が著しい。媒体可換な光磁気ディスクにおいても同様で、青色レーザ、高ＮＡレンズによる光スポットサイズを小さくすることによる高密度化の研究が盛んに行われている。例えば、波長405nmの青色レーザとNA0.6の対物レンズを使用した場合、光スポット径は約0.6umになり、波長405nmの青色レーザとNA0.85の対物レンズを使用した場合の光スポット径は0.45um程度に小さくなる。光スポットが小さくなると小さな記録マークを再生する場合に置いて符号間干渉が少なくなるので記録密度を向上させることが可能である。しかしながら、光スポットが小さくなると、レーザー光が照射された際のエネルギー密度も大きくなり、さらに高ＮＡレンズを使用して基板と反対側から光を入射させると、光入射側には薄い誘電体層しか存在しないので、光入射側の記録層表面で発生した熱は、従来の記録媒体に比べて十分に熱を逃がすことができない。このような理由から、従来の誘電体層としてSiNで記録層を挟んだ構造を有する記録媒体をスポット径の小さい光を照射して記録を行うと、熱によって記録層が構造緩和をおこし、記録回数を重ねる毎に信号強度が徐々に低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の様態に従えば、情報記録媒体は基板上に少なくとも誘電体層１、記録層、誘電体層２の順で構成される。記録層は、記録層のマークを転写または拡大させるための再生層を含んでいても良い。誘電体層２は従来のSiNよりも熱伝導率の高い物質から成る。例えば、AlSiN、、AgSiN、AuSiN、CuSiN、CrSiN、MoSiN、Wsin、FeSiN、RuSiN、OsSiN、CoSiN、RhSiN、IrSiN、NiSiN、PdSiN、PtSiN、ZnSiN、GeSiN、PbSiN、AsSiN、SbSiNなどがあげられる。記録または再生には、波長500nm以下の光源、高NAレンズの両方またはいずれかを用いることによって、従来の波長640nm、NAが0.6のレンズを使用した約1umのスポット径よりも小さい光スポットを用いる。光スポット径を小さくすると、Optical Transfer Functionの周波数特性が向上するため記録密度を向上させることができる。しかしながら、従来の誘電体層の材料であるSiNを誘電体層１及び２として用いた記録媒体においては、光スポット径に対応して記録密度は向上するが、書き換えを数回行った後の再生信号が小さくなるという予期せぬ問題を生じた。本発明者らは、この原因に関して次のように考察した。
【０００８】
第１に、光スポット径が小さくなった割合に対応して単位面積当たりのエネルギー密度が高くなる。第２に波長を短くしたことによって、光の吸収端面における光の侵入長が短くなり、フォトサーマル効果によって発生する膜厚方向の熱密度が高くなる。以上の２点から、従来の波長640nm、NAが0.6のレンズを使用した場合に比べて、光の吸収端におけるエネルギー密度が面内及び膜厚の両方向に対して非常に大きくなったと考えられる。記録層に接する誘電体層としては通常SiNが用いられ、その熱伝導率は小さい。
【０００９】
一方、放熱層として用いられるAlは熱伝導率は大きいが、光を透過しないという性質を有している。上記のような性質も持つ、SiNと、Alを適度に混ぜ合わせた材料を用いることによって、光透過性と、放熱効果をもった誘電体層になる。このAlSiNを光入射側の誘電体層として用いると、レーザー光の照射によって発生した熱は誘電体層側にも逃げることができ、書き換え耐久性が向上する。ただし、Alの濃度を増やし過ぎると、記録層に到達する光の量が減少して信号が低下する、熱が拡散しすぎて、熱によって記録されるマークがにじんでしまうという問題が発生する。実験によって、信号が低下せず、書き換え耐久性も良好な特性を示したのはAlの濃度が5atm%以上80atm%以下のAlSiNの場合であった。
【００１０】
またAlSiNは放熱を目的とするものであるから、AlとSiは積層構造とすることで、さらに高い効果が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
SiNと、Alを適度に混ぜ合わせた誘電体層を用いることによって、光透過性と、放熱効果をもった誘電体層となり、特に、このAlSiNを光入射側の誘電体層として用いると、レーザー光の照射によって発生した熱は誘電体層側にも逃げることができ、書き換え耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の情報記録媒体の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
図１に、本発明に従う光磁気記録媒体の概略構成を示す。光磁気記録媒体８は、基板１上に、誘電体層２、磁区拡大再生層３、中間層４、記録層５、誘電体層６及びUV保護膜 7を備える。かかる光磁気記録媒体８は、高周波スパッタ装置を用いて以下のようにして成膜した。基板１には、０．３μｍのランド幅、０．３μｍのグルーブ幅、溝深さ４０ｎｍを有する厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板を用いた。スパッタ装置の成膜室に基板１を装着し、成膜室を到達真空度８×１０−５パスカルまで排気した後、基板を８０℃で５時間真空ベークし、かかる基板１上に、誘電体層２としてＳｉＮをAr／Ｎ２雰囲気で６０ｎｍの膜厚で成膜した。次いで、誘電体層２上に磁区拡大再生層３として、希土類遷移金属合金ＧｄＦｅをArガス雰囲気において、膜厚２０ｎｍを成膜した。ＧｄとＦｅの比率は、キュリー温度が約２４０℃、補償温度がキュリー温度以上になるように調整した。次いで、磁区拡大層３上に、中間層４として、室温以下に補償温度を有する希土類遷移金属合金ＴｂＧｄＦｅをArガス雰囲気において、膜厚１０ｎｍを成膜した。次いで、中間層４上に記録層５としてキュリー温度が２８０℃で補償温度が室温付近にある希土類遷移金属合金ＴｂＦｅＣｏをArガスと雰囲気において、膜厚９０ｎｍ成膜した。磁区拡大再生層３、中間層４及び記録層５の３層の磁性層は全て室温からキュリー温度まで垂直磁化膜であった。次いで、記録層５上に誘電体層６としてAlSiNをAr／N2の混合ガス雰囲気中で60nmを成膜した。このときAlSiターゲット組成比を変えることによって膜中のAlSiN中のAl含有量を調整した。次いで、誘電体層６上にUV保護膜７をスピンコーターで塗布した。こうして図１に示した積層構造を有する光磁気記録媒体８を作製した。
【００１４】
光磁気記録媒体を評価機に装着して記録再生テストを行った。記録再生テストでは、波長４０５ｎｍのレーザー光と、開口数ＮＡが０．６５の対物レンズを用いた。線速度は４ｍ／ｓｅｃである。レーザ光は基板１側から入射する。記録磁界を発生させるコイルは光ヘッドと基板をはさんで逆側に配置されており、磁界はUV保護膜７側から加えられる。磁気記録再生層における磁区拡大現象を確認するために、光磁気記録媒体に、光パルス磁界変調記録方式を用いて、レーザー光の記録パワーを１０ｍＷ、記録磁界±２００Ｏｅとして、長さ０．１０μｍの孤立磁区を記録した。光のパルスデューティーは３０％とした。記録周期は２．０μｍとした。この値は、光スポット径λ／ＮＡ（約0.5μｍ）の約４倍の長さである。一方、記録した孤立磁区長さは、光スポット径λ／ＮＡの約５分の１の長さに相当する。かかる孤立磁区が形成された光磁気記録媒体を、再生パワー０．５ｍＷと１．５ｍＷの２種類の再生パワーを用いて再生した。図２に、再生パワー０．５ｍＷにて再生した場合と、再生パワー１．５ｍＷにて再生した場合の孤立磁区再生信号を示す。ここで、１．５ｍＷの再生パワーは、予備実験によって、信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）が最大となる最適再生パワーであることを確認した。再生パワーが０．５ｍＷの場合には、再生信号波形の半値幅が０．３μｍ、裾野の幅が０．５μｍ、信号振幅が約５４ｍＶである。一方、再生パワーが１．５ｍＷの場合には、再生信号波形の半値幅が０．１０μｍ、裾野の幅が０．２５μｍ、信号振幅が約１２６ｍＶである。この結果から、再生信号波形の幅が狭くなって分解能が向上し、信号振幅も増大しており、再生パワーを１．５ｍＷに調節することにより磁区拡大再生していることがわかる。
【００１５】
光磁気記録媒体に、光パルス磁界変調記録方式を用いて、レーザー光の記録パワーを１０ｍＷ、記録磁界±２００Ｏｅとして、長さ０．1μｍの連続マークを記録した。光のパルスデューティーは３０％とした。誘電体層６のAlの含有量が異なるディスクに対して、未記録状態のトラックに一回だけ記録を行った。この記録マークを１．５ｍＷのレーザパワーで再生したときのCNRの測定結果を図３に示す。Alの含有量が多いと、記録時に熱が広がりすぎるために、小さいマークの記録が安定にできなくなってCNRが低下する。40[dB]以上のCNRが得られるるためにはAlの含有量は80atm%以上の場合であった。
【００１６】
次に、各ディスクに対して同一のトラックに複数回記録を行った後にCNRの測定を行った。図４に結果を示す。Alを含まないディスクでは、一回のみ記録を行った場合のCNRの値は大きいが、同一トラックに複数回記録を行うと、熱による磁性膜の構造緩和によって、CNRの値は著しく低下する。SiN中に5atm％以上のAlを含ませると、放熱効果によって、複数回記録を行ってもCNRは低下しないという結果が得られた。以上の結果から、Alを5atm%以上含み、且つAlを含有する割合が80atm%以下のAlSiNを誘電体膜として用いることによって、信号量を低下させることなく書き換え耐久性を向上させることができる。
【実施例２】
【００１７】
図５に、本発明に従う光磁気記録媒体の概略構成を示す。光磁気記録媒体１４は、基板９上に、誘電体層１０、記録層１１、誘電体層１２及びUV保護膜１３を備える。かかる光磁気記録媒体１４は、高周波スパッタ装置を用いて以下のようにして成膜した。基板９には、０．３μｍのランド幅、０．３μｍのグルーブ幅、溝深さ４０ｎｍを有する厚さ１．２ｍｍのポリカーボネート基板を用いた。スパッタ装置の成膜室に基板９を装着し、成膜室を到達真空度８×１０−５パスカルまで排気した後、基板を８０℃で５時間真空ベークし、かかる基板９上に、誘電体層１０としてＳｉＮをAr雰囲気で６０ｎｍの膜厚で成膜した。次いで、誘電体層１０上に記録層１１としてキュリー温度が２８０℃で補償温度が室温付近にある希土類遷移金属合金ＴｂＦｅＣｏをArガスと雰囲気において、膜厚９０ｎｍ成膜した。次いで、記録層１１上に誘電体層１２としてAlSiをArとN2の混合ガス雰囲気中で60nmを成膜した。このときAlSiターゲット組成比を変えることによって膜中のAlSiN中のAl含有量を調整した。次いで、誘電体層１２上にUV保護膜１３をスピンコーターで15μｍの膜厚に均一に塗布した。こうして図５に示した積層構造を有する光磁気記録媒体１４を作製した。
【００１８】
光磁気記録媒体を評価機に装着して記録再生テストを行った。記録再生テストでは、波長４０５ｎｍのレーザー光と、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズを用いた。線速度は４ｍ／ｓｅｃである。レーザ光はUV保護膜１３側から入射する。記録磁界を発生させるコイルは対物レンズと一体化しており、磁界はUV保護膜１３側から加えられる。光磁気記録媒体に、光パルス磁界変調記録方式を用いて、レーザー光の記録パワーを１０ｍＷ、記録磁界±２００Ｏｅとして、長さ０．５μｍの連続マークを記録した。光のパルスデューティーは３０％とした。誘電体層１２のAlの含有量が異なるディスクに対して、未記録状態のトラックに一回だけ記録を行った。この記録マークを０．５ｍＷのレーザパワーで再生したときのCNRの測定結果を図６に示す。
【００１９】
Alの含有量が多いと、記録時に熱が広がりすぎるために、小さいマークの記録が安定にできなくなってCNRが低下する。45[dB]以上のCNRが得られるるためにはAlの含有量は80atm%以上の場合であった。
【００２０】
次に、各ディスクに対して同一のトラックに複数回記録を行った後にCNRの測定を行った。図７に結果を示す。SiN中に5atm％以上のAlを含ませると、放熱効果によって、複数回記録を行ってもCNRは低下しないという結果が得られた。以上の結果から、Alを5atm%以上含み、且つAlを含有する割合が80atm%以下のAlSiNを誘電体膜として用いることによって、信号量を低下させることなく書き換え耐久性を向上させることができる。
【実施例３】
【００２１】
図８に、本発明に従う光磁気記録媒体の概略構成を示す。光磁気記録媒体２２は、基板１５上に、誘電体層１６、記録層１７、中間層１８、磁区拡大再生層１９、誘電体層２０及びUV保護膜 ２１を備える。かかる光磁気記録媒体８は、高周波スパッタ装置を用いて以下のようにして成膜した。基板１には、０．３μｍのランド幅、０．３μｍのグルーブ幅、溝深さ４０ｎｍを有する厚さ１．２ｍｍのポリカーボネート基板を用いた。スパッタ装置の成膜室に基板１を装着し、成膜室を到達真空度８×１０−５パスカルまで排気した後、基板を８０℃で５時間真空ベークし、かかる基板１５上に、誘電体層１６としてＳｉＮをAr／Ｎ２雰囲気で６０ｎｍの膜厚で成膜した。次いで、誘電体層１６上に記録層１７としてキュリー温度が２８０℃で補償温度が室温付近にある希土類遷移金属合金ＴｂＦｅＣｏをArガスと雰囲気において、膜厚９０ｎｍ成膜した。次いで、記録層１７上に、中間層１８として、室温以下に補償温度を有する希土類遷移金属合金ＴｂＧｄＦｅをArガス雰囲気において、膜厚１０ｎｍを成膜した。次いで、中間層１８上に磁区拡大再生層１９として、希土類遷移金属合金ＧｄＦｅをArガス雰囲気において、膜厚２０ｎｍを成膜した。ＧｄとＦｅの比率は、キュリー温度が約２４０℃、補償温度がキュリー温度以上になるように調整した。磁区拡大再生層１９、中間層１８及び記録層１７の３層の磁性層は全て室温からキュリー温度まで垂直磁化膜であった。次いで、磁区拡大再生層１９上に誘電体層２０としてAr／N2混合ガス中でAlSi焼結体ターゲットを用いる方法と、AlとSiのターゲットをそれぞれ配置してスパッタ面に対して成膜試料を回転さながらスパッタを行う方法でAlSiNを60nm成膜した。前者の場合はAlSiターゲット組成比を変えることによって、膜中のAlSiN中のAl含有量を調整した。次いで誘電体層２０上にUV保護膜２１をスピンコーターで15μｍの膜厚に均一に塗布した。こうして図８に示した積層構造を有する光磁気記録媒体２２を作製した。
【００２２】
光磁気記録媒体を評価機に装着して記録再生テストを行った。記録再生テストでは、波長４０５ｎｍのレーザー光と、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズを用いた。線速度は４ｍ／ｓｅｃである。レーザ光はUV保護膜１９側から入射する。記録磁界を発生させるコイルは対物レンズと一体化しており、磁界はUV保護膜１９側から加えられる。光磁気記録媒体に、光パルス磁界変調記録方式を用いて、レーザー光の記録パワーを１０ｍＷ、記録磁界±２００Ｏｅとして、長さ０．１μｍの連続マークを記録した。光のパルスデューティーは３０％とした。
誘電体層２０を、AlSi焼結体ターゲットを用いる方法とAlとSiのターゲットを用いる方法それぞれについて、Alの含有量が異なるディスクに対して、同一のトラックに10000回記録を行った後にCNRの測定を行った。このとき、AlとSiのターゲットを用いる方法で成膜下誘電体層は、AlとSiNが交互に積層している構造であった。この記録マークを１．５ｍＷのレーザパワーで再生したときのCNRの測定結果を図９に示す。両方とも４０[dB]以上のCNRが得られるるためにはAlの含有量は5atm%以上80atm%以下の場合であった。ただし、Alの含有量は5atm%の場合は、AlとSiのターゲットを用いる方法の方がCNの大きい結果であった。以上の結果から、Alを5atm%以上含み、且つAlを含有する割合が80atm%以下のAlSiN誘電体層であれば、AlとSiNが積層している構造においても書き換え耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１における光磁気記録媒体の概略構成図である。
【図２】実施例１における再生パワー０．５ｍＷにて再生した場合と、再生パワー１．５ｍＷにて再生した場合の孤立磁区再生信号を示す図である。
【図３】実施例１における１．５ｍＷのレーザパワーで再生したときのCNRの測定結果を示す図である。
【図４】実施例１における同一のトラックに複数回記録を行った後にCNRの測定結果を示す図である。
【図５】実施例２における光磁気記録媒体の概略構成図である。
【図６】実施例２における０．５ｍＷのレーザパワーで再生したときのCNRの測定結果を示す図である。
【図７】実施例２における同一のトラックに複数回記録を行った後にCNRの測定結果を示す図である。
【図８】実施例３における光磁気記録媒体の概略構成図である。
【図９】実施例３における同一のトラックに10000回記録を行った後にCNRの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    基板
２    誘電体層
３    再生層
４    中間層
５    記録層
６    誘電体層
７    UV保護層
８    光磁気記録媒体
９    基板
１０    誘電体層
１１    記録層
１２    誘電体層
１３    UV保護層
１４    光磁気記録媒体
１５    基板
１６    誘電体層
１７    記録層
１８    中間層
１９    再生層
２０    誘電体層
２１    UV保護層
２２    光磁気記録媒体
【図１】
2005149599.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005149599.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005149599.tif 000011