(57)【要約】本発明は、層状スタックを備える光記録担体に関し、このスタックは、反射またはヒートシンク層、記録層および少なくとも一層のルテニウム（Ru）中間層で構成され、該ルテニウム中間層は、前記反射またはヒートシンク層と前記記録層の間に設置される。また、本発明は、そのような記録担体を製作する方法に関し、特に、Ru薄膜は、上部または被覆層、底部またはシード層を構成しても良く、あるいは反射またはヒートシンク層の間に設置されても良い。Ru層は、記録スタックの微細構造および／または平坦度を変化させ、再生時のキャリア対ノイズ比を向上させることができる。
2006520983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆層側、または空気側入射記録方式の光記録担体であって、
a）ヒートシンク層、
b）記録層、および
c）該記録層の前記ヒートシンク層の側に配置された、少なくとも一層のルテニウム中間層、
を有する層スタックを備える光記録担体。
【請求項２】
前記ルテニウム中間層は、前記ヒートシンク層と前記記録層の間に設置されることを特徴とする請求項1に記載の光記録担体。
【請求項３】
前記ルテニウム層は、約1nmの厚さであり、前記反射またはヒートシンク層の厚さは、20nmよりも厚いことを特徴とする請求項2に記載の光記録担体。
【請求項４】
前記ルテニウム層は、別のヒートシンク材料の層によって被覆されることを特徴とする請求項2に記載の光記録担体。
【請求項５】
前記ルテニウム層は、約1nmの厚さであり、前記反射またはヒートシンク層は、少なくとも20nmの厚さであり、前記別の層は約5nmの厚さであることを特徴とする請求項4に記載の光記録担体。
【請求項６】
前記少なくとも一層のルテニウム中間層は、第1のルテニウム層と、第2のヒートシンク材料の層を有する多層化構造で配置されることを特徴とする請求項1に記載の光記録担体。
【請求項７】
前記ヒートシンク材料は、Al、Ag、Cu、AuまたはAl、Ag、CuもしくはAuのいずれかの組み合わせ、あるいはこれらをベース材とする合金であることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の光記録担体。
【請求項８】
当該光記録担体は、相変化記録媒体または光磁気記録媒体であることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の光記録担体。
【請求項９】
当該光記録担体は、光磁気超解像または磁区拡大媒体であることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の光記録担体。
【請求項１０】
前記請求項のいずれか一つに記載の光記録担体を製作する方法であって、前記層スタック内の中間層として、少なくとも一層のルテニウム中間層を形成するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記反射またはヒートシンク層の被覆層またはシード層として、前記少なくとも一層のルテニウム中間層を形成するステップを有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
複数の反射またはヒートシンク層に挟まれた複数の層として、前記少なくとも一層のルテニウム層を形成するステップを有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記ルテニウム層は、前記ヒートシンク層が設置される前に、前記光記録担体上に設置されることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録層および反射またはヒートシンク層を有するスタック層を備える、光ディスクのような光記録担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録方式では、データは、光磁気（MO）記録媒体の磁区として、または相変化（PC）記録媒体のアモルファスマークとして表現される。
【０００３】
記録担体やディスクのような光磁気（MO）記録媒体は、通常、アモルファステルビウム−鉄−コバルト（TbFeCo）磁性合金をベースとしている。この材料は、希土類遷移金属（RE-TM）として知られる材料区分に属する。MO記録担体でのデータの記録および消去には、キューリー点近傍の温度まで材料を昇温する集束レーザービームによって生じる熱が利用される。その後レーザーが停止して、材料が冷却される間に、弱い外部印加磁場によって、加熱スポットの磁化の方向が揃えられる。情報の記録は、記録されるデータに応じて外部磁場を変調し、同時にビットストリーム周波数でレーザーをパルス化することによって、行うことができる。この方法は、レーザーパルス磁界変調（LP-MFM）記録方式として知られている。別の方法では、まず最初のステップで、連続レーザービームと組み合わせて反転磁化直流磁場を印加して、対象領域を消磁し、次に磁場の切り替えによってレーザー出力を変調し、トラックに沿って情報を記録する。これはレーザー出力変調記録方式または光強度変調（LIM）方式として知られている。
【０００４】
MO記録媒体では、反射時に入射レーザービームの偏光ベクトルが回転する。これは極性磁気光学カー効果として知られている。偏光回転の方向は、媒体の磁化状態に依存する。従って、磁化が上向きとなる場合、例えば偏光回転が時計回りとなり、一方、磁化された磁区が下向きになると、反時計回りの偏光回転となる。極性カー効果は、MOディスクに保管されたデータの再生機構を提供する。光ディスクドライブでの再生および記録は、通常同じレーザーで行われる。
【０００５】
MO媒体のストレージ層は、通常アモルファスである。これらの媒体には結晶性がないため、媒体の反射率は極めて均一になり、それにより、再生信号の変動が抑制される。再生時のノイズ量は極めて低くなり、データ記憶密度を大きく増大させることが可能となる。通常、所与の媒体から得られる信号対ノイズ比が大きくなると、媒体中のデータ充填密度をより高めることができる。再生ノイズの別の要因としては、電子回路の熱ノイズ、光検出器からのショットノイズ、レーザーノイズがある。MOを再生する方法は、微分方式であり、信号は、2つの光検出器間で分割され、その後２つの出力が相互に減算され、最終的な信号が得られる。減算では、多くの共通モードのノイズが除去されるが、最後に残るノイズは、支配的因子となる。
【０００６】
相変化（PC）記録方式では、局部的な融点以上の温度への昇温および急冷またはクエンチによって、記録媒体の微小領域がアモルファスマークに変化する。アモルファスマークの反射率は、多結晶のバルク部とは異なり、従って再生時に信号が得られる。消去は、中間の出力レベル、すなわち再生時と記録時の出力の間のレーザーパルスを用いて行われる。アモルファスマークがレーザースポットで十分な時間照射される場合、アニール処理によってマークは再度結晶化する。
【０００７】
データ記憶システム製作者にとって、記憶密度の向上は主要課題の一つである。消費者のデータユニットあたりのコストが低くなり、標準のドライブ形状での記憶容量が増大し、新しいより小型のドライブにつながるからである。高データ記憶密度化および低コスト化は、データストレージの分野では、極めて魅力的である。光記録媒体の記憶密度の増大を可能にする一つの技術は、記録媒体に入射される光ビームのスポットサイズの微細化である。記憶媒体への記録に用いられる集束光スポットのスポットサイズは、微小マークが再生できるように微小化させる必要がある。集束光スポット領域の微細化の結果、および微細化された光スポットを得るための方法を適用する結果として、薄膜特性についての問題および技術的課題が、顕著になる。
【０００８】
微小スポットサイズを用いることによる一つの問題は、媒体の過熱である。レーザー再生出力は、レーザーや検出器のショットノイズのようなシステム設計上の制約を受けるため、あまり小さくはできず、スポットサイズの微細化によって、媒体表面での光強度（出力密度）が増大する。媒体表面での光出力密度の増大は、出力密度の増大に伴う温度上昇によって、保管データが損壊するような場合、重大な問題となる。
【０００９】
微細なスポットサイズを得る方法では、高開口数（NA）の光学システムと、近距離光技術が使用される。高NA焦点対物レンズ（NA＞0.7）を用いる光記録方法では、通常、空気側入射または被覆層側入射の記録配置が採用される。そのようなシステムでは、再生レーザービームは、光記憶ディスクの薄膜側に入射される。従ってディスクのスタック内の各薄膜は、従来の基板側入射記録媒体とは逆の積層順となる。スタック内の層の積層順が反対になると、媒体特性の点でいくつかの問題が生じる。ある重要な問題は、記録媒体中の記録層の磁場感度である。記録層の磁場感度は、記録層の上に成膜される層の表面状態、特に表面粗さに大きく依存する。従来のスタック材料および処理プロセスを用いて、層の積層順が反対の層を形成すると、磁場感度は低下し、記録時の感度が低下してしまう。
【００１０】
特にこれらの反転スタック媒体では、記録層がいくつかのベース層の上部に位置するため、ベース層の微細構造がきわめて重要になる。アルミニウム合金（AlCr、AlTi）は、PC媒体およびMO媒体のヒートシンクまたは反射層として広く用いられている。しかしながら、銀合金のような別のヒートシンクまたは反射層は、それらの合金がより平坦なベース層を形成するため、被覆層入射記録用材料として現在研究されている。
【００１１】
再生時に低ノイズ状態を得るには、ディスクの記録スタックに使用される層の表面粗さをできる限り小さくする必要がある。これは、磁区拡大媒体では、特に顕著である。MAMMOS（磁区拡大再生方式）および特にDWDD（磁壁移動検出）媒体からの良好な拡張信号は、磁壁のピン止めを誘発する表面粗さによって、拡大が抑制された場合には得られないからである。このため、基板の品質のみならず、記録スタックの層の平坦度も要求される。上部にヒートシンク層または記録層のある基板側入射媒体に対して、空気側入射および被覆層側入射媒体では、ヒートシンクまたは反射層がベース層として用いられる。従って、表面粗さの大きなヒートシンクまたは反射層では、ほとんどの場合、実質的に上部の記録および再生層の表面粗さが大きくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、記録スタックの層の平坦度を改善した光記録担体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の課題は、請求項1に記載の光記録担体および請求項10に記載の製作方法によって達成される。
【００１４】
すなわち記録スタックにルテニウム（Ru）中間層を設置することにより、微細構造および／または平坦度を、記録スタック全体内で調整する。特にヒートシンクまたは反射層を平坦化することができる。ヒートシンク層の平坦化は、被覆層側入射または空気側入射磁区拡大媒体において、特に重大な改善をもたらす。これにより、良好な磁区拡大特性が得られる。これは、ディスクノイズ量を抑制して、ディスク記録特性を改善する。さらにディスクノイズ量が抑制されることにより、信号量が増大する。
【００１５】
Ru中間層は、反射またはヒートシンク層の上部に設置されても良い。特にRu中間層は、ヒートシンク材料からなる別の層によって被覆されても良い。
【００１６】
別の方法として、少なくとも一層のRu中間層が多層化構造で配置されても良く、この多層化構造は、第1のRu層と第2のヒートシンク材料の層とを有する。
【００１７】
ヒートシンク材料は、アルミニウム（Al）、銀（Ag）、銅（Cu）、金（Au）またはこれらの材料をベース材とするAlCrおよびAlTiのような合金であっても良い。
【００１８】
光記録担体は、PC記録媒体またはMO記録媒体であっても良い。また光記録担体は、空気側入射または被覆層側入射記録媒体であっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好適実施例を、添付図面を参照して以下に示す。
【００２０】
被覆層側入射MO記録システムをベースとした好適実施例は、図1に示されている。
【００２１】
図1より、記録システムは、例えば光ディスクのような被覆層側入射記憶媒体のデータの記録および再生を行うように配置される。記録システムは、レーザービーム150を発生させるレーザー装置を備える光学ユニット140と、集光レンズ130と、ビーム整形器135と、ビームスプリッタ90および120と、対物レンズ80と、ウォラストン115と、MO信号検出機110と、トラッキングおよび集束検出器100に適当なスポットを発生させる光学素子105と、を有する。
【００２２】
作動時には、光学ユニット140は、レーザービーム150を集光レンズおよび130ビーム整形器135の方向に誘導する。レーザービーム150は、第1のビームスプリッタ120を通過し対物レンズ80によって集束される。ビームは記録媒体内を透過し、磁区60が形成されるポイントで焦点化され、これにより磁区60の空間が適当な温度にまで加熱される。磁界源（図示されていない）は磁場を提供し、磁区60の磁性材料が冷却時に配向され、ビットが書き込まれる。
【００２３】
レーザー装置は、光ディスクを再生する際にも低出力で作動することが好ましい。レーザービーム150の光線は、光ディスクから、第1のビームスプリッタ120の方向に反射される。光ディスクからの反射の際、光の偏光が時計回りの方向または反時計回りの方向に生じるが、この方向は記録媒体の帯磁方向に依存する。次に光線は、第1のビームスプリッタ120によって、第2のビームスプリッタ90の方向に反射され、ビームは、MO信号検出機110の方向と、トラッキングおよび集束検出器100の方向に分割化される。ウォラストン115は、一つのビームを強度の異なる2ビームに分割する。この分割法は偏光の方向に依存するため、別のMO検出器110によって、磁区60の情報状態を検出することができる。検出器100によるトラッキングおよび集束に適したスポットは、光学素子105により発生する。
【００２４】
被覆層側入射光ディスクは、以下の順に設置される層を有する：反射またはヒートシンク層10、第1の誘電層20、MO層30、第2の誘電層40および被覆層50である。反射またはヒートシンク層10は、光ディスクからレーザー光線を反射し、および／または再生、記録時に、光ディスクの層に生じる熱を排除する役割を有する。第1の誘電層20は、冷却挙動を改善するため、または光磁気応答性を改善するため、しばしば省略される。MO層30には、例えば磁区拡大再生を可能とするため、ストレージ層の他にも別のいくつかのRE-TM層を組み込むことができる。
【００２５】
光学ユニット140から放射される光は、反射またはヒートシンク層10とは反対の側から記録媒体に入射し、記録媒体から放射される。反射またはヒートシンク層10は、通常AlまたはAl合金で構成され、通常は約20nmから約100nmの厚さである。反射またはヒートシンク層10は、通常、スパッタリング法や熱蒸着のような、多くの既知の気相成膜技術のいずれかを用いて成膜される。
【００２６】
TbFeCo層の保持力は、TbFeCo層の下部にRu中間層を設置することにより、変化させ得ることが確認されている。保持力は、層の微細構造および平坦度に相関するため、Ruは、記録スタックの他の部分における微細構造および／または平坦度を同様に変化させることのできる好適な材料である。この効果が最も顕著な層は、ヒートシンク層または反射層10である。極めて平坦なAl層を形成することは難しいと言われているが、Alは、しばしばこの反射またはヒートシンク層10に使用される。
【００２７】
好適実施例では、少なくとも一層のRu薄膜を用い、ヒートシンク層または反射層10の表面粗さを調整することにより、空気入射側または被覆層側入射光ディスクの信号対ノイズ比（SNR）が向上する。少なくとも一層のRu薄膜は、上部もしくは被覆層、底部もしくはシード層、または反射もしくはヒートシンク層間に挟まれた層、の少なくとも一つを形成し、これは以下の第1乃至第3の好適実施例を元に示されている。ストレージ層を設置する前のベース層の表面粗さには、高SNRおよび低移動ジッターを得ることのできる最適値が存在する。平坦なベース層は、記録中のディスクノイズを低減し、サブドメインの形成を抑制するため、ノイズ量が低下し信号量が増大するが、磁区の移動を拘束し、低い移動ジッターを得るには、ある程度の表面粗さが要求される。ヒートシンク層を適切な方法でRu中間層と組み合わせることによって、この最適化が可能となる。
【００２８】
図2には、第1の好適実施例による、反射またはヒートシンク層の配置が変更された層スタックを示す。薄いRu層13は、厚い反射またはヒートシンク層10の上部に設置される。反射またはヒートシンク層は、Al層であっても良い。第1の好適実施例では、反射またはヒートシンク層の厚さは少なくとも20nmであり、Ru層の厚さは約1nmであっても良い。Ru層13は、配置が変更された反射またはヒートシンク層の表面の平坦化を助長させる。
【００２９】
図3には、第2の好適実施例による、配置変更された反射またはヒートシンク層の層スタックの概略側面図を示す。第1の好適実施例では、RuとAlの光学特性が異なるため、ある程度、記録スタック全体の調整を行うことが必要となる。これは、薄いRu層13が別の反射またはヒートシンク層14によって被覆される場合、あるいは薄いヒートシンク層14がAlで形成される場合、回避することができる。この場合、光学特性に及ぼす影響はほとんどないが、この代償として最適平坦化状態が得られないという問題が生じる。一例を挙げれば、反射またはヒートシンク層は、少なくとも20nmの厚さを有し、Ru層13は、約1nmの厚さを有し、別の反射またはヒートシンク層は、約5nmの厚さを有する。
【００３０】
図4には、第3の好適実施例による、反射またはヒートシンク層が配置変更された層スタックを示す。第3の実施例では、多層化構造のAlTi合金層10、14、16および18、ならびにRu層13、15および17が用いられる。多層化構造では、例えば寸法および構造を最適化することができ、要求される光学特性、熱特性および微細構造または平坦度の間で、良好な構成が得られる。
【００３１】
第1乃至第3の好適実施例において配置変更される反射またはヒートシンク層は、図1の単一の反射またはヒートシンク層10と置換されることを意味することに留意する必要がある。Alの代わりに、Ag、CuおよびAuのような別のヒートシンク材料をRuと組み合わせて使用して、多層化または合金を形成しても良い。提案された変更配置の反射またはヒートシンク層の形成は、前述の成膜技術のいずれかを基本として用いて行っても良い。
【００３２】
また、Ru層を有する反射またはヒートシンク層は、PCおよびMO光媒体に利用することができる。変更された平坦化反射またはヒートシンク層の適用は、被覆層側入射磁区拡大媒体では、極めて重要である。良好な磁区拡大は、平坦化ベース層と平滑基板の組み合わせでしか得ることができないからである。
【００３３】
Ru中間層の効果は、MO被覆層側入射ディスクのTbFeCo記録層でのディスクノイズ量Nおよびキャリア量Cの測定と、キャリア対ノイズ比CNRの算定により、実験的に確認された。このMOディスクは、25nmのTbFeCoと、40nmのSiN誘電層と、別のAl／Ru反射またはヒートシンク層とを有する。得られた結果を以下の表1に示すが、最初の最上部行は、Alのみで構成された従来の反射またはヒートシンク層の結果に対応する。
【００３４】
【表１】
2006520983.tif 000003
本測定から、Ru層は、平坦度に相関するディスクノイズ量Nを低減させ、ディスクの記録特性を向上させることは明らかである。第1の好適実施例に対応する表1の2行目の結果では、ノイズ量Nが2dB減少し、キャリアレベルCが0.8dB増大し、これによりCNRが2.8dB増大している。第2の好適実施例に対応する表1の3行目の結果では、ノイズ量Nが1.1dB減少し、キャリアレベルCが1.8dB増大し、これによりCNRが2.9dB増大している。このようにディスクノイズ量Nの低下に加えて、キャリア量Cの増大が生じている。これは、平坦なベース層上に設置されたTbFeCo記録層の磁気特性が向上したことに関するものであり、サブ磁区が形成されにくく、急激な磁区の移動が生じにくいためであると推定される。
【００３５】
本発明は、前述の好適実施例に限定されるものではないことに留意する必要がある。本発明では、反射またはヒートシンク層およびRu層は、いかなる好適な厚さであっても良く、特に、空気側入射または被覆層側入射媒体などいかなる光記憶媒体に用いられても良く、反射またはヒートシンク層は、ベース層として用いられても良い。さらにRu層は、被覆層、シード層または他のいかなる記録スタックの層の中間層として用いられても良く、これにより、記録スタックのベース層が平坦化される。従って好適実施例は、添付の請求項の範囲内で変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例として、ヒートシンクまたは反射層を備える光記録担体の被覆層側入射記録スタックの概略側面図である。
【図２】第1の好適実施例による、Ru層を備えるヒートシンクまたは反射層の概略側面図である。
【図３】第2の好適実施例による、追加ヒートシンク層によって被覆されたRu層を備えるヒートシンクまたは反射層の概略側面図である。
【図４】第3の好適実施例による、ヒートシンクまたは反射層およびRu層の多層化構造で構成されるヒートシンクまたは反射層の概略側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006520983.tif 000006
【図４】
2006520983.tif 000007
【国際調査報告】
2006520983.tif 000008
2006520983.tif 000009