JP2705091B2 - 光磁気ディスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光磁気ディスクに関し、 耐酸化性が優れ、またノイズレベルの低い光磁気ディ
スクを実用化することを目的とし、 透明基板上に第１の保護膜，記録膜，第２の保護膜と
層形成してなる光磁気ディスクにおいて、前記第１の保
護膜としてテルビウムと二酸化珪素と二酸化チタンの混
合物、あるいはテルビウムと二酸化珪素と二酸化ゲルマ
ニウムの混合物を用いて光磁気ディスクを構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は耐酸化性と信号品質とを向上した光磁気ディ
スクの構成に関する。

光磁気ディスクは記録膜を垂直磁化している磁性膜で
形成し、外部より磁性膜の磁化方向と反対方向に垂直に
磁界を加えながら、集光したレーザ光を照射すると、照
射された磁性膜の温度上昇により保磁力が減少して磁界
の方向に磁化反転が起こるのを利用して信号の記録と消
去を行うメモリである。

そして、情報の再生は磁性膜にレーザ光を照射する場
合に、反射光の偏向面が回転するが、この回転方向が磁
性膜の磁化方向により異なるのを利用して行われてい
る。

〔従来の技術〕

光磁気ディスク基板はディスク状をした透明基板の上
に第１の保護膜，記録膜，第２の保護膜と層構造をなし
て形成されている。

すなわち、透明基板としてディスク状のガラス基板或
いはポリメチルメタクリレート（略称PMM Ａ），ポリ
カーボネート（略称PC）などの樹脂基板が使われてい
る。

そして、ガラス基板を用いる場合は写真蝕刻技術（フ
ォトリソグラフィ）を用いて直接にエッチングして作る
場合もあるが、多くの場合はガラス基板上にフォトポリ
マ（例えばアクリル酸エステル）を被覆し、この表面を
型形成することにより案内溝（プリグルーブ）が作られ
ている。

また、透明基板を用いる場合はスタンパと言われる金
型を用い、モールド成形することにより案内溝の付いた
透明基板が作られている。

光磁気ディスクは原理的にはこの上に磁化方向が基板
に対して垂直な磁性膜を形成し、記録膜として用いれば
よいが、フォトポリマや樹脂基板を通っての湿気や不純
物の拡散による記録膜の劣化を防ぐために透明基板上に
第１の保護膜を介して記録膜が設けられている。

また、上方からの酸化防止と機械的保護のために記録
膜の上に第２の保護膜が設けられている。

すなわち、光磁気ディスク基板は、 透明基板／第１の保護膜／記録膜／第２の保護膜の構
成がとられている。

こゝで、第１の保護膜としては二酸化硅素（SiO₂），
窒化硅素（Si₃N₄），のように照射レーザ光に対して透
明で耐熱性に優れた薄膜をスパッタ法などを用いて厚さ
が0.1μｍ程度の厚さに膜形成して使用している。

また、記録膜はテルビウム・鉄・コバルト（Tb−Fe−
Co），ガドリニウム・鉄・ビスマス（Gd−Fe−Bi）など
希土類・遷移金属からなる垂直磁性膜を同様にスパッタ
法により厚さ0.1μｍ程度の膜厚に形成し、また第２の
保護膜は第１の保護膜と同様な材料を用い、同様な膜厚
で形成されている。

さて、第１の保護膜の目的は先に記したように透明基
板を通って拡散してくる湿気や不純物イオンの拡散を遮
断し、記録膜の劣化を防ぐにある。

すなわち、記録膜を構成する希土類元素と遷移金属は
何れも酸化し易い金属であるあめ、これよりなる合金も
酸化し易く、酸化が進行して特性が劣化するに従って光
磁気ディスクのノイズレベルが増加してC/N（Carrier−
level/Noise−level）が減少する性質をもつているが、
従来技術をもってしては充分な酸化防止策を施すことは
できなかった。

発明者等はこの問題を解決するため、第１の保護膜と
してTb−SiO₂膜を用いる方法を開発し、出願を行ってい
る。（例えば特願昭61−0568853号，昭和62年４月13日
出願） この要旨はSiO₂焼結体をターゲットとしてスパッタ
し、透明基板上に第１の保護膜を形成する場合は形成物
はSiO₂以外に、この分解生成物としてSiO,Si₂O₃などの
酸化物やSi単体や遊離酸素（Ｏ）などが生じ、スパッタ
膜中に介在する遊離Ｏが膜中を拡散して記録膜に達し、
これと結合して酸化することが判明した。

そこで、SiO₂とTbを共スパッタ（Co−sputter）して
遊離Ｏ原子および透明基板を通って拡散してくるＯ原子
をTb原子により捕獲し、酸化物に変える方法をとること
により記録膜の酸化を防ぐものてある。

この方法により、光磁気ディスクの寿命の大幅な延長
が可能になった。

次の問題はC/Nの向上であり、これを改善する方法と
して照射光を第１の保護膜内で繰り返し反射させるエン
ハンス（Enhance）効果を用いることが知られている。

第３図はこの効果の説明図であって、透明基板1,第１
の保護膜2,記録膜3,第２の保護膜４と層形成してなる光
磁気ディスク５の記録膜３に、透明基板１を通して径約
１μｍに集光したレーザ光６を照射して情報の再生を行
う際に、第１の保護膜２の中で繰り返し反射を行わせる
ことによりカー回転角９を増大させるものである。

具体的にはTb−Fe−Coのカー回転角は25℃において0.
6゜またGd−Fe−Biは0.41゜程度に過ぎず、C/Nの向上の
ためにはエンハンス効果を積極的に利用してカー回転角
を増加する必要がある。

次に、SiO₂の屈折率は1.46であるのに対し、Tb−SiO₂
の屈折率はTbの添加と共に次第に増加することからエン
ハンス効果の見地から有利である。

然し、この値は最大でも1.8程度に過ぎず、この効果
が充分に利用されていないことが問題であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上記したように第１の保護膜としてTb−SiO₂膜を使
用することにより光磁気ディスクの寿命の延伸が可能と
なったが、C/Nの値が充分に高くないことが問題であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は透明基板上に第１の保護膜，記録膜，第
２の保護膜と層形成してなる光磁気ディスクにおいて、
前記第１の保護膜としてテルビウムと二酸化珪素と二酸
化チタンの混合物、あるいはテルビウムと二酸化珪素と
二酸化ゲルマニウムの混合物を用いてなる光磁気ディス
クによって解決することができる。

〔作用〕

本発明は透明基板上に第１の保護膜としてTb−SiO₂膜
を形成する代わりにTb−SiO₂−TiO₂膜あるいはTb−SiO₂
−GeO₂を形成することにより耐酸化性の向上と共にC/N
の向上を図るものである。

発明者等は第４図に示されているSiO₂の比屈折率の変
化特性のデータに着目した。（“オプトセラミックス”
山口，柳田著、技報出版社） こゝでは、数多く記載されている酸化物より本発明に
関係のあるTiO₂と二酸化ゲルマニウム（GeO₂）のみを掲
げているが、SiO₂への添加によりSiO₂の屈折率よりも屈
折率が増加し、この傾向はTiO₂のほうがGeO₂よりも顕著
であることを示している。

そこで、本発明はTb−SiO₂にTiO₂或いはGeO₂を添加す
ることにより、エンハンス効果を積極的に使用するもの
である。

次に、SiO₂の屈折率は先に記したように1.46であり、
Tbの添加量量に比例して屈折率は次第に増加し、50原子
量％の添加によって1.8程度まで増加するが、それ以上
に添加すると光の吸収が現れ、また耐蝕性が急激に低下
する。

一方、遊離Ｏ或いは拡散してくるＯ原子を捕獲する保
護作用のためにはSiO₂に対するTbの添加量は20〜30％で
充分である。

そこで、本発明はSiO₂に対するTbの添加量を20〜30原
子量％程度に止め、光の吸収などの特性の低下が生じな
い範囲でTiO₂或いはGeO₂を添加することにより屈折率を
増大させ、エンハンス効果を高めるものである。

〔実施例〕

Tb−SiO₂−TiO₂混合物の実施例： 第１図はTb（30原子量％）−SiO₂にTiO₂を添加した第
１保護膜の屈折率の変化を示すもので、TiO₂の添加に比
例して直線的に屈折率は増加して50原子量％の添加によ
り2.1とすることができる。

なお、この膜形成はディスク状をしたSiO₂の上にTbと
TiO₂のチップを配置したものをターゲットにしてスパッ
タして得たものである。

そこで、TiO₂の添加量を40原子量％とし、第１の保護
膜の組成として、 Tb₃₀｛（SiO₂）₆₀（TiO₂）₄₀｝₇₀ として光磁気ディスクを形成した。

その構成は、 透明基板：ガラス（厚さ1.2mm）フォトポリマ 第１の保護膜：膜厚150nm、 記録膜:Tb−Fe−Co,膜厚100nm、 第２の保護膜:Tb−SiO₂,膜厚150nm、 である。

そして、300 Oeのバイアス磁界の許で線速3m/sの条件
で回転させ、キャリア（Ｃ）レベルとノイズ（Ｎ）レベ
ルを測定し、第１保護膜がTb−SiO₂からなる従来構造の
ものと特性を比較した。

次ページの表はこの結果を示すもので、エンハンス効
果が効いてＣレベルが上昇したためにC/Nが改良されて
いる。

また、第２図はこの光ディスクを温度120℃，相対湿
度90％の条件下で保持してC/Nの変化を測定した経時試
験の結果であって、理由は明確ではないが耐酸化性の良
い従来構造に較べ更に耐酸化性が向上している。

これは恐らくスパッタで得られるSiO₂とTiO₂とが遊離
Ｏ原子の発生が少ない安定した構造を形成しており、ま
たTbが一部のＯ原子を捕獲している効果もあると思われ
る。

なお、実施例はTb−SiO₂−TiO₂混合物について記した
がTb−SiO₂−GeO₂混合物についても類似の結果を得るこ
とができる。

〔発明の効果〕

光磁気ディスクを構成する第１の保護膜の構成材とし
て従来のTb−SiO₂混合物に代わってTb−SiO₂−TiO₂混合
物或いはTb−SiO₂−GeO₂混合物を使用することによりエ
ンハンス効果を向上することができ、C/Nを改良するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はTb（30原子量％）−SiO₂にTiO₂を添加した混合
物の屈折率変化図、 第２図は第１保護膜の種類を変えた光磁気ディスクの経
時試験結果、 第３図はエンハンス効果の説明図、 第４図はSiO₂に酸化物を添加した場合の比屈折率の変化
図、 である。 図において、 １は透明基板、２は第１の保護膜、 ３は記録膜、４は第２の保護膜、 ６はレーザ光、 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 一紀 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 三原 基伸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−117156（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に第１の保護膜，記録膜，第２
   の保護膜と層形成してなる光磁気ディスクにおいて、前
   記第１の保護膜としてテルビウムと二酸化珪素と二酸化
   チタンの混合物、あるいはテルビウムと二酸化珪素と二
   酸化ゲルマニウムの混合物を用いてなることを特徴とす
   る光磁気ディスク。