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KR930001619B1 - 다층 비결정 자기 광학 기록매체 - Google Patents

다층 비결정 자기 광학 기록매체 Download PDF

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KR930001619B1
KR930001619B1 KR1019840002683A KR840002683A KR930001619B1 KR 930001619 B1 KR930001619 B1 KR 930001619B1 KR 1019840002683 A KR1019840002683 A KR 1019840002683A KR 840002683 A KR840002683 A KR 840002683A KR 930001619 B1 KR930001619 B1 KR 930001619B1
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film
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optical recording
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KR1019840002683A
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KR850000104A (ko
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폴 프리스 로버트
하롤드 존슨 레슬리
알란 라인하트 토마스
니일 가드너 리처드
Original Assignee
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
도날드 밀러 셀
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Publication date
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Abstract

내용 없음.

Description

다층 비결정 자기 광학 기록매체
제1도는 200,000X에서의 본 발명의 비결정 금속 합금박막으로 된 자기 광학 매체에 대한 전송전자 현미경 사진.
제2도는 본 발명의 비결정 금속 합금 박막으로 된 자기 광학 매체에 대한 전자 비임의 회절패턴을 도시한 도면.
제3도는 제2도에 도시한 본 발명의 자기 광학 매체에 대한 전자비임 회절패턴의 윤곽도.
제4도와 제5도는 본 발명에 따른 자기 광학 기록매체의 단면도.
제6도와 제7도는 본 발명에 따른 자기 광학 기록매체의 3층구조의 단면도.
제8도는 본 발명에 따른 자기 광학 기록매체의 4층구조의 단면도.
제9도는 본 발명에 따른 자기 광학 기록매체의 4층구조의 다른 실시예를 나타내는 도면.
제10도는 투명보호 기판이 외측을 향하도록 제8도에 도시된 기록매체 두개를 함께 부착하여 구성된 이중면 자기 광학 기록매체의 단면도.
제11도는 기판과 보호층을 별도의 층으로 구성한 자기 광학 기록매체의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 비결정막 4 : 투명 유전층
6, 16 : 기판 8 : 반사면
14 : 보호층
본 발명은 비결정 박막 자성체에 관한 것으로 구체적으로 말하자면, 자기 이방성을 가짐으로써 박막이 그 막 자체의 평면에 수직인 자기 안정축을 갖는 자기 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 박막과 상호 작용하는 빛이 입사점에서 강자성 자구(magnetic domain)의 존재에 의해 영향받는 광변조기로서 사용될 수 있다.
자기 광학 기록매체는 몇가지 다른 명칭, 즉 열자성매체, 비임 어드레스 가능파일, 광학 자기메모리로서 알려져있다. 이러한 모든 용어는 기록 및 검색을 위해 레이저 비임으로서 그러한 에너지원을 사용할 수 있게 복사에너지에 응답하는 기억매체 즉 메모리소자에 적용된다. 이러한 매체는 변형이 광다이오드와 같은 전자소자에 의해 검출될 수 있도록 입사 편광비임의 특성을 변형시킨다.
이 변형은 일반적으로 편광된 빛에 대한 패러데이(Faraday)효과 또는 케르(Kerr)효과를 명시한 것이다. 패러데이 효과는 어떤 자화된 매체를 통과하는 편광된 빛의 편광면이 회전하는 것이고, 케르효과는 광비임이 어떤 자화된 매체의 표면에서 반사될 때 광비임의 편광면이 회전하는 것이다.
자기 광학 기록매체는 공지의 자기기록매체에 비해 몇가지 장점을 갖는다 :
1. 매체와 기록헤드 사이의 간격이 더 크므로, 접촉과 마모의 가능성이 줄어든다.
2. 기록수단으로 펄스레이저비임을 사용하므로, 매우 고밀도의 데이타 기억이 가능하다.
3. 자기 광학층의 최상부상에 보호층을 가지므로, 매체가 자성 매체보다 먼지에 의한 영향을 덜 받는다.
자기 광학 기록에 있어서, 데이타는 보상점 또는 큐리(Curie)점 이상으로 기록매체를 가열하기에 충분한 강도의 전자기 또는 다른 에너지원에 기록매체상의 국부영역(스폿(spot) 또는 비트(bit)을 노출시킴과 동시에 자장으로 매체를 바이어스시킴으로써 양호하게 영구자화되는 매체에 기입된다. 에너지원으로는 단색출력 비임을 생성하는 레이저가 바람직하다. 기록매체를 역자화시키는데 필요한 자장은 기록매체가 갖게 되는 온도에 따라 변화한다. 일반적으로 말하여, 주어진 자성체의 경우, 온도가 높을수록 필요한 자계의 항자력은 작아진다.
큐리점과 보상점 기입을 위한 기입 또는 기록동작은 다음과 같다 :
1. 매체는 초기에 막의 표면에 반대방향으로 수직하게 자화된 대략 동수의 강자성 자구를 갖는 비자화 상태에 있어서, 여기서 자구란 가장 작은 안정된 자화 가능영역을 일컫는 말이지만 통상적으로 자구는 임의의 크기의 균일하게 자화된 영역이다. 매체는 모든 자구를 한방향으로 자화시키기 위해서 막의 표면에 수직인 포화 바이어스자계를 받게 된다. 이와는 달리, 매체의 선택된 영역은 상기 영역을 연속 광비임과 작은 바이어스 자계에 노출시킴으로써 자화된다.
2. 막의 표면이나 평면에 수직이지만 더 일찍 인가된 자계에 대해서 반대방향인 작은 바이어스자계는 박막 매체전체에 걸쳐 인가된다.
3. 바이어스계가 제위치에 있을 경우, 레이저 비임과 같은 복사에너지원에서 나온 광비임은 보상온도 또는 그 이상의 온도로 필름을 국부 가열시키기 위해 필름상의 선택된 장소 또는 비트로 향하게 된다. 레이저 비임이 제거될때, 그 비트는 바이어스 자계의 존재하에 냉각되고 그 방향으로 자화를 절환시킨다. 실제로 매체는 온도 의존성인 자기 절환계를 갖는다. 조사된 비트에 인가된 자기 바이어스계는 비트자화를 선택적으로 절환하고 비트가 레이저의 영향을 받아 순간적으로 보상온도에 근접한다. 이러한 순간적인 온도상승은 비트 항자력을 감소시킨다.
기입 동작에 있어서, 기입 레이저비임(예, 약 8-12㎽)은 대물렌즈에 의해 기록매체의 표면상에 소정의 직경(예, 1.0미크론)으로 집속된다.
기억소자 또는 기록된 비트는 매체의 자기상태를 변화시킬 정도로, 매체를 가열하지 않기 위하여 충분히 짧은 시간동안 비트 기억장소를 통해 저전력(예 1-3㎽) 편광비임(예, 레이저비임)을 통과시킴으로써 비파괴적으로 검색되거나 판독된다. 판독 레이저비임은 정상적으로는 프리즘에 의해 원형 단면으로 형성되고 렌즈에 의해 기록매체상의 약간 작은 직경(예, 1.0미크론)으로 편광 및 집속된다. 판독 비임은 기록된 스폿(spot)을 통과한 다음, 편광변화나 그 변화의 부족을 검출하기 위하여, 광학분석기 및 광다이오드와 같은 검출기를 통해 보내진다.
빛의 편광 방향의 변화는 비트나 기억장소에 있는 물질의 자기 광학 특성에 의해 초래된다. 따라서, 케르효과, 또는 패러데이효과나 이들의 조합이 편광면의 변화를 일으키는데 사용된다. 전송되거나 반사된 광비임의 편광면은 특성회전각 θ만큼 회전된다. 상방향 비트 자화의 경우, 편광면은 θ도 회전하고, 하방향 비트 자화의 경우에는 -θ도 회전한다. 보통 비트자화의 방향에 좌우되어 논리값 1 또는 0의 디지탈 형태로 표시된 기록 데이타는 개개의 비트들을 통과하거나 그것으로부터 반사된 빛의 강도 변화를 판독하므로써 검출되는데, 빛의 강도는 회전된 빛의 양과 회전각에 반응한다.
소거는 매체의 오래된(old) 부분위에 새로운 정보를 기입하거나 어떤 주어진 비트를 충분한 강도의 레이저비임에 노출시킨 다음, 그 비트를 초기에 인가된 자계 방향인 자계의 존재하에서 냉각시킴으로써 간단히 이루어진다. 전체 기억매체는 레이저비임을 필요로 하지않는 원래의 포화방향으로 큰 바이어스 자계를 제공함으로써 소거될 수 있다. 일반적으로, 기록과정에서, 외부 바이어스자계는 자기 광학 매체의 아래나 위에 있는 자석세트에 의해 인가되고, 소거과정에서는 자석의 방향이 역전된다.
소거가능한 자기 광학 매체의 신호 대 잡음비(SNR) 또는 캐리어 대 잡음비(CNNR)은
Figure kpo00001
에 비례하는데, 여기서 R은 매체의 반사율이고 θ는 회전각이다. 30㎑ 대역폭에서의 45데시벨은 일반적으로 "기입후 직접판독"(direct read after write : DRAW) 매체에 대해 허용가능한 최소 CNR로서 생각된다. 비트가 검색될 수 있는 속도와 데이타가 판독될 수 있는 신뢰도는 박막의 회전각과 같은 자기 광학 특성의 크기 및 이 특성을 검출하는 검색시스템의 능력에 좌우된다. 회전각 θ가 증가하면 보통 CNR이 증가된다.
이러한 것을 설명하기 위해, 잡음 레벨은 평균 잡음 레벨에서 측정된다.
자기 광학 매체를 특성짖는 주파라미터는 회전각, 항자력(Hc), 큐리 온도 및 보상점 온도이다. 그 매체는 일반적으로 단일소자나 부품중 최소한 하나가 비결정 금속조성물인 다부품 시스템으로 이루어진다. 2원 및 3원 조성물이 특히 이 비결정금속 합금으로 적당하다. 그 적당한 예로는 가돌리늄-코발트(Gd-Co), 가돌리늄-철(Gd-Fe), 테르븀-철(Tb-Fe), 디스프로슘-철(Dy-Fe), Gd-Tb-Fe, Tb-Dy-Fe, Tb-Fe-Co, 테르븀-철-크롬(Tb-Fe-Cr), Gd-Fe-Bi(비스무스), Gd-Fe-Sn(주석), Gd-Fe-Co, Co-Gd-Bi 및 Gd-Dy-Fe와 같은 희토류 전이금속(RE-TM) 조성물을 들 수 있다.
일본국 특허공고번호 제56/143547호는 바로 이러한 형태의 자기 광학매체를 기재하고 있다. 이 자기 광학 매체는 0.24/0.18/1의 비율로 된 가돌리늄-테르븀-철 합금의 박막을 포함하는데, 상기 박막은 케르효과를 사용할 경우 1000옹스트롬 이상, 패러데이 효과를 사용할 경우 500 내지 800옹스트롬 이상의 두께를 갖는다. 이 특허의 박막은 또한 Gd : Tb : Fe 막의 최상부상에 5400옹스트롬 두께의 유리(실리콘 이산화물)막을 갖는다.
자기 광학 비결정 박막은 스퍼터링(sputtering), 증발 및 스플래트(splat)냉각과 같은 공지된 박막증착에 의해 제조될 수 있다. 스플래트 냉각에 있어 막성분의 뜨거운 액체는 비결정 벌크(bulk)막을 신속히 형성하도록 담금질되어 견고하게 된 냉각표면상에 들어간다. 일반적으로, 어떤 증착비가 사용되던지간에, 기판온도는 비결정 자성체를 제공하도록 결정화가 이루어지는 온도보다 낮아야 한다.
박막 증착에 적합한 스퍼터링이다. 비결정 박막의 전형적인 스퍼터링 조건은 1×10-5토르(Torr)이하의 초기진공, 3×102내지 2×10-2토르의 스퍼터링 압력, 자성체의 표면을 세정하기 위한 자성체의 스퍼터링원의 선스퍼터링, 30℃ 내지 100℃의 기판온도 및 아르곤 부분압력이다.
음극 스퍼터링 공정에 있어서, 아르곤 가스 이온은 가속된 이온의 운동량을 타겟(target)의 표면 가까이의 금속 원자에 전달함으로서 금속원자를 이동시키는 스퍼터링 실에서 고체합금 타겟 캐소드에 충격을 준다. 캐소드는 글로우(glow)라 일컬어지며, 캐소드와 애노드사이의 이온화된 가스의 집합은 플라즈마이다. 기판은 애노드에 위치하고, 금속 합금 원자는 애노드와 캐소드 사이의 간격을 가로질러 기판상에 집적된다.
본 발명은 다음을 구비한 소거 가능한 자기 광학 기록매체로서 요약된다 : A. 막표면에 수직인 자기 이방성을 갖는 것으로서, (ⅰ) 500옹스트롬 이하의 자구 크기를 갖는 다수의 강자성 자구를 구비하고, (ⅱ) 약 5나노미터 이상의 두께를 갖는 자화가능한 비결정막; B. A항의 막의 최소한 한면을 덮는 것으로, 약 30 내지 200나노미터의 두께와 약 1.2이상의 굴절율을 가지며, 자화가능한 비결정막의 어느 일측면상에 위치하는 최소한 하나의 투명 유전층; C. A항의 막 또는 B항의 투명 유전층중 한쪽을 덮는 반사표면을 갖는 기판.
상기 본 발명의 자기 광학 기록매체에 있어서, 자화 가능한 비결정막과 투명 유전층의 상대두께는 유전층이 없는 동일 기록매체의 자기 광학 회전각을 초과하는 자기 광학 회전각을 갖게끔 선택되며, 이 기록매체의 특징은 30킬로헤르쯔의 대역폭에서 측정된 캐리어 대 잡음비가 최소한 47데시벨이라는 점이다.
여기서 사용된 자구 크기는 막의 평면에서 측정된 자구의 최대 칫수를 의미한다.
많은 막 기판들이 사용될 수 있는데, 이것들은 기록 및 재생시 칫수적으로 안정하고 방사상의 전위 변동을 취소화하는 어떤 물질로 형성될 수 있다. 반도체, 절연체 또는 금속이 사용될 수 있는데, 적당한 기판의 예로는 유리, 첨정석(spinel), 수정, 사파이어, 알루미늄 산화물, 알루미늄 및 구리와 같은 금속, 폴리메틸-메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리에스테르 같은 중합체를 들 수 있다. 기판은 전형적으로 디스크의 형태를 갖는다.
자화가능한 비결정막이 반사기상에 집적될때, 패러데이효과가 케르효과에 부가되기 때문에 자기 광학회전이 증가되는 것으로 알려져있다. 패러데이 효과는 자기 광학층을 통해 앞 뒤로 통과함에 따라 빛의 편광면을 회전시키는 반면 케르효과는 자기 광학층의 표면에서 편광면을 회전시킨다. 반사면은 기판 자체의 매끄럽고 잘 연마된 표면일 수도 있고, 또한 진공 증착과 같은 공지의 기술에 의해 증착된 분리 반사층의 표면일 수도 있다. 반사면 또는 층은 보통 기록 파장이 약 50%(바람직하기로는 70%) 이상인 반사율을 갖는다. 증착된 반사층은 보통 약 50 내지 500나노미터의 두께를 갖는다. 전형적인 반사표면 또는 층은 구리, 알루미늄 또는 금으로 이루어진다.
상기 A항의 막은 전형적으로 최소한 하나의 희토류원소와 최소한 하나의 전이금속과의 합금으로 이루어지며, 200나노미터 정도의 두께를 갖는다. 만일 그것이 너무 얇으면, 자기 광학 막은 기입 모드에서 충분한 빛을 흡수하지 못할 수도 있다.
A항의 자화가능한 막이 비결정이라 할지라도, 그것은 막내의 밀도 및 조성의 국부적인 변화로서 정의된 다른 형상을 갖는다. 서로에 인접한 다른 형상의 존재는 수직 이방성을 초래하는 것으로 믿어진다. 이러한 특성은 그것에 인접한 막의 형상과 반대인 방향의 비트를 자화시키는 것을 가능케 한다.
투명 유전층은 반사층과 자화가능한 A항의 비결정막과의 사이에 중간층으로서 증착될 수 있다. 이러한 중간층은 약 1.2이상, 바람직하기로는 3.0 근방의 굴절율을 가질 것이다. 고굴절율의 중간층의 경우에, 자기 광학 회전각은 간섭증대에 의해 상당히 커질 것이다.
간섭중대는 투명 유전 비반사층이 자화가능한 비결정(MO)박막의 최상부상에 증착될때에도 일어난다. 하나의 투명 유전 간섭막(중간층 또는 비반사층)에다 MO 및 반사층을 더한 것을 갖는 매체는 4중층 매체로서 불리운다. 비반사층도 역시 두께가 보통 약 30 내지 200나노미터이고, 굴절율이 1.2이상인 특징을 갖지만, 중간층과 정확히 동일한 물질일 필요는 없다.
유전층이 A항의 막과 3중층 구조로 된 반사층 또는 표면사이에 있을 경우에는, A항의 막위에 투명 표면 안정화(Passivating)층을 부가하는 것이 좋다. 표면안정화(Passivation)는 화학적으로 작용하는 금속표면을 훨씬 더 작은 반응상태로 변화시키는 것이다. 투명한 표면 안정화층은 통상적으로 약 300옹스트롬까지의 두께를 갖는다.
표면 안정화층과 중간 및 비반사층의 투명 유전체에 대한 적당한 재료는 실리콘 부산화물(SiOx; x＜2), 티탄 이산화물, 세륨 산화물, 알루미늄 산화물 및 알루미늄 질화물이다.
자화가능한 비결정(MO)막과 3중층 구조의 투명 유전층과 중간유전체 및 비반사층과 4층 구조의 자화가능한 비결정막의 상대두께는 부가된 유전체 및 비반사층이 없는 매체의 두께를 초과하는 자기 광학 회전각을 얻게끔 선택된다. 이러한 선택은 주지의 광학관계를 사용하여 행하여질 수 있다. 이 상대 두께는 기록파장의 30% 이하인 기록매체의 반사율을 얻게끔 선택되는 것이 바람직하다.
이 자기 광학 매체특성 회전각(θ)은 약 8300옹스트롬의 파장에서 레이저 다이오드에 의해 측정될때 비교적 크다(1 내지 10도의 범위임). 이것은 문헌에서 희토류전이금속(RE-TM)의 다중층 구조에 대해 보고된 θ값에 대한 개선을 나타낸다.
상기 소거 가능한 광학 기록매체는 작은 크기의 자구(보통 약 100옹스트롬)로 인하여 보다 정확한 비트(즉 더 작은 평균 비트 조악도(roughness))를 갖는다. 비트들은 전형적으로 가장 긴 칫수가 1 내지 5미크론이다.
카우프만(Kaufman)소스 또는 듀오플라스매트론(duoplasmatron)이 사용될 수 있지만, 3극관 스퍼터링 공정이 자화가능한 비결정 박막을 증착하는데 적합하다. 주애노드 및 캐소드 이외에 3극관 스퍼터링은 플라즈마가(자장 또는 마그네트론내에서) 직류 글로우 방전 보다 훨씬 낮은 압력에서 유지될 수 있다는 장점을 가진 열이온 캐소드(에미터) 및 에노드를 갖는다. 매우 낮은 진공에서 아르곤 플라즈마를 유지시키는 3극관 스퍼터링 장치의 능력은 4×10-3내지 6×10-4토르 범위의 진공에서 이 박막들을 증착시키는 것을 가능케 한다. 스퍼터링 캐소드와 애노드 사이의 간격을 가로질러 확산되는 금속 원자는 금속원자의 운동을 방해하는 그 간격내의 아르곤 이온이 더 작으므로 보다 큰 평균자유행로를 얻어서 낮은 진공의 경우보다 높은 에너지로 기판을 때릴 수 있다.
3극관 스퍼터링의 경우에는, 활성화 막 성분(금속합금) 원자들에 의한 충돌이 통계학적으로 더 크기 때문에 기판상에 핵형성장소가 더 많이 있다. 이것은 자기 광학막으로 하여금 그렇지 않은 경우에 비해 더욱 매끄러운 표면을 갖게 하는 것으로 믿어진다. 이어서 이것은 약 5.0메가헤르쯔에서 변조된 2밀리와트 피크-투-피크(peak-to-peak) 레이저비임이 초당 10미터의 직선 속도로 이동하는 이동성 비기입 매체로부터 반사될 때 막의 표면이 최소한 캐리어레벨이하의 50데시벨인 배경잡음 레벨을 내게 되는 자기 광학 기록매체로 되게 한다.
본 발명의 매체의 경우에는, 배경잡음이 보통 상기한 조건하에서 캐리어 레벨 이하인 65데시벨이다.
본 발명의 매체가 소거 가능할지라도, 본 발명은 1회기입, 즉 소거불능 매체와 같은 응용에도 사용될 수 있다.
본 발명의 기록매체에 대한 캐리어 대 잡음비의 특성은 최소한 47데시벨이다.
이러한 매체의 양호한 성능 특성(높은 θ 및 CNR)은 매체에서의 물리적으로 식별할 수 없는 특징에 기인한 것으로 생각된다. 가장 중요한 것으로 믿어지는 두가지 특징은 작은 자구의 존재와 기록매체의 광학상수(고굴절율 및 저흡광계수)이다. 본 발명의 A항의 Gd-Fe-Tb 합금 박막에 대한 굴절율(n)과 흡광계수(K)는 각각 4.5와 1.8로서 결정되었다. 자구 크기는 가장 큰 칫수가 200옹스트롬 이하인 것이 바람직하다. 따라서 하나의 마이크로미터 비트는 다수의 자화된 자구로 이루어질 수 있다. 제1도는 가장 큰 칫수가 200옹스트롬 이하인 자구 경계벽을 나타낸다.
자성체에서의 자구 형성은 잘 알려져 있다. 그러나, 종래의 기술에서는 자구 크기가 본 발명과 같이 극도로 작은 범위로 감소될 경우 그 자구가 불안정해진다는 결론에 이르렀다. 불안정한 자구들로 이루어진 비트는 일반적으로 그것이 기록된 후, 약 2분내에 주목할 만한 변화, 예를들면 매체상의 장소, CNR 및 비트 크기의 변화를 받게 된다. CNR의 손실은 비트 연부 조악도를 증가시킬 수 있다. 안정한 비트들은 장기간 동안 기록된 데이타의 정확성을 유지하기 위해서 필요하다.
본 발명의 Gd-Tb-Fe 비결정 합금막이 피복된
Figure kpo00002
인치(133㎜) 직경의 디스크 매체는 약 250에르스테드(Oe)의 바이어스 자계를 사용하여 9밀리와트의 레이저 전력에서 일련의 비트들을 기록함으로써 안정도에 대하여 시험되었다. 그 기록된 비트들은 약 14일 후에 기록 직후와 같은 3.0밀리와트 레이저 전력에서 판독되었다. 실험 오차한계내에서, 두개의 판독치간의 CNR, 비트 크기 또는 판독신호 진폭에는 아무런 변화도 없었으며 양호한 비트 및 도메인 안정성을 나타내었다. 본 발명의 매체상에 기록된 비트들은 수개월동안 안정하였다.
특히 본 발명에 적합한 비결정 합금 조성물의 한가지는 가돌리늄-테르븀-철의 3원 합금이다. 그것의 바람직한 조성범위는 6-15 원자 백분비의 가돌리늄, 10-20 원자 백분비의 테르븀, 65-84 원자 백분비의 철이다. 본 발명의 도중에 만들어진 한가지 조성물은 대략 14%의 Gd, 17%의 Tb 및 69%의 Fe이었다. 이 매체의 큐리점 온도는 약 120℃이다. 이 조성물로 만들어진 박막은 일반적으로 50옹스트롬 이상의 두께를 가지며 안정한 메모리를 생산하는데 충분한 항자도(Coercivity)를 갖는다. 최소로, 이것은 약 500에르스테드(Oe)이어야 하지만, 보통으로는 2000 내지 3000에르스테드의 범위가 사용된다.
제2도는 200KeV 장치상에 만들어진 상기한 3원 합금의 전자비임 회절패턴을 도시한 것으로, 이러한 물질들은 결정체 구조로 쉽게 지정되지 않는 넓은 광륜(halo)으로써 회절패턴을 나타내고 있다. 회절패턴에서, 비결정 특성은 개개의 선이 겹치는 지점까지 선을 확장시킴으로써 나타내어진다. 중심선에 의해 분할된 확대된 환상 또는 흐린 영역은 분산링(spilt ring)으로서 알려져 있으며 막의 비결정 특성에서 어떤 국부적인 원자 배열순서를 나타낸다.
회절패턴의 사진 영상으로부터 얻은 정보는 더욱 정확한 비결정 특성에 대한 표시를 하도록 회절된 광도 대 회절패턴의 중심으로부터의 거리에 대한 윤곽 도시로 바꾸어질 수 있다. 비결정 물질의 윤곽은 뚜렷하 피크가 나타나지 않는 반면, 결정체 물질의 윤곽은 격자 간격 또는 격자내의 원자궤도 사이의 간격을 나타내는 다수의 꽤 뚜렷한 피크를 갖는다.
앞에서 설명한 바와 같이, 3극관 스퍼터링 공정은 본 발명의 자기 광학막을 증착하는데 꽤 적합하다. 이 공정이 실시되었던 실험에서, 스퍼터링에 사용된 아르곤은 초고도의 순도이었다(99.999 퍼센트의 최소 순도). 3극관 스퍼터링 장치로 흐르는 아르곤의 유동율은 약 1.3밀리-토르의 압력(시스템에 존재하는 가스의 약 3ppm을 의미함)에서 약 분당 50표준 입방 센티메타(scc/min)이었다. 이것은 통상의 직류 또는 무선주파수 캐소드 스퍼터링 보다 최소한 20 내지 100배의 배수만큼 시스템에 존재하거나 시스템을 통해 흐르고 있는 산소의 감소를 나타낸다.
비결정 박막의 광학 특성은 조성물이 형성되거나 증착되는 공정과 조성물 양쪽의 함수이다. 희토류 금속은 쉽게 산화되고, 이러한 산화에 대한 조절은 고순도의 생성물을 만들어내는 본 발명의 공정에 있어 중요한 부분이다. 만일 애노드가 플라즈마에 대하여 부전위로서 주어진다면, 그 결과의 기술은 바이어스 스퍼터링으로 일컬어진다. 이 바이어스는 재스퍼터링에 의해 주막(main film)으로부터 산소와 같은 불순물을 우선적으로 제거시키는 것으로 믿어진다.
무선주파수(RF) 스퍼터링(직류에 비해서)은 세정을 실시하고, 상기한 투명유전층과 같은 절연체를 증착시키는데 사용될 수 있다. 이 기술에서, 무선주파수 교번전압이 전극에 의해 스퍼터링실에 인가된다.
3극관 스퍼터링 장치는 금속합금이 놓인 스퍼터링 캐소드타겟을 내장하고 있는 진공실을 구비한다. 그 합금은 애노드 기판 홀더상에 놓인 기판상에 축적물을 제공하도록 분무한다. 애노드는 진공식 벽에 대해 낮은 부의 바이어스 전압으로 유지된다. 캐소드 타겟은 물로 냉각되고 기판은 외부 구동수단을 통해 회전하도록 만들어질 수 있다. 스퍼터(Sputter)는 보통 타겟과 애노드 사이에 마련되어 기판의 분무식 세정을 가능케 한다. 자기적으로 보조되는 3극관 스퍼터링이 적합한데, 여기에서는 자계가 이온화 가스의 플라즈마로 전자를 한정하고, 또한 전자 충돌이 가열작용을 일으키는 기판으로부터 전파를 제거하기 위해 열이온 캐소드 및 애노드와 나란하게 가해진다. 스퍼터링실은 전형적.으로 분무가스(아르곤)가 들어온 후, 어떤 초기의 배경압력(예 4.0×10-7토르)으로 감압된다. 통상적으로 기판은 약 300볼트의 바이어스전압에서 약 60초동안 선스퍼터링 또는 스퍼터 에칭에 의해 세정된다. 기판은 선정된 스퍼터링 조건에 도달된 후, 타겟으로부터의 원자플럭스(flux)에 노출된다. 자기 광학막의 용착율은 일반적으로 가돌리늄-테르븀-철의 3원 합금인 경우에 초당 0.5 내지 4.0옹스트롬이다. 박막열전쌍은 애노드 기판 홀더 근처에 놓여 유사기판과 평형플라즈마 온도를 측정한다.
3극관 장치의 고진공도는 미국특허 제3,965,463호의 것과 같은 공지된 자기 광학막 보다 고밀도 및 고굴절율의 박막이기 때문에 얻어진 것이다.
표면에서의 자기 광학막의 특성은 막의 체적 특성과는 다를 수 있다는 점을 관찰하였다. 이것은 특히 표면 안정화 되지 않은 막의 표면과 체적에 대한 항자도 측정을 비교하는데 있어서 명백하였다. Hc(항자도)는 극단적인 경우에 크기의 순서에 의해 변화함을 알게 되었다. 이러한 변화는 판독 광학 비임과 RE-TM기억체의 상호 작용이 막의 처음 150 내지 200옹스트롬에서 발생하기 때문에 광학 메모리 시스템에서 특히 중요하다. 희토류의 산화는 표면에 박막특성 변화의 주원인이 있는 것으로 생각된다. 표면 안정화층으로써 RE-TM 막을 피복함으로써, 시간에 따른 특성 변화는 거의 제거되었다.
유리로서 피복된 Gd-Tb-Fe 합금으로 된 본 발명의 매체에 대한 표면에서의 소자들의 윤곽은 오거(Auger) 전자 분광기 및 2가 이온 질량 분광기에 의해 얻어졌다. 그 결과는 Gd-Tb-Fe 막의 산소 레벨이 1원자 백분비 보다 낮음을 나타내었다. 화학적 분석용 전자 분광학(ESCA)은 1.2 내지 1.6의 X 또는 55-62 원자백분비의 산소 함유량을 갖도록 Gd-Tb-Fe 막 위에 부착된 SiOx 막을 도시하였다. 심층 윤곽 분석은 Gd-Tb-Fe 막내의 산소 레벨이 SiOx의 경우보다 약 200배이거나 약 0.3 원자백분비의 함유임을 보여준다.
제4도 내지 제11도는 본 발명에 따른 자기 광학 기록매체의 여러가지 실시예를 나타낸 것이다. 제4도와 제5도는 두개의 자기 광학 기록매체의 단면도이며, 여기에서 부호 2는 비결정막(활성층)을, 부호 4는 투명 유전층을, 부호 6은 기판을, 그리고 부호 8은 반사면을 나타낸다. 이 도면들은 본 발명의 3층 구조의 실시예들을 나타내고 있다. 제6도와 제7도 역시 본 발명의 자기 광학매체의 3층 구조를 도시한 것인데, 이 도면에서는 기판(6)이 투명보호 덮개 재료를 포함하며, 이로써 기판지지와 보호덮개의 조건을 모두 만족시킬수 있다. 제8도는 본 발명의 4층 구조의 실시예를 도시한 것으로, 여기에서 부호 4는 비반사층을, 부호 10은 중간층을 나타내며, 기판은 비반사층을 덮는 투명보호덮개 재료로 구성된다. 제9도는 다른 실시예의 4층 구조를 나타내며, 여기에서 기판(6)은 투명일 필요는 없고, 중간층과 반사면 아래에 위치된다. 제10도는 투명보호기판이 외측으로 향하도록 제8도의 기록매체 두개를 함께 부착하므로서 구성될 수 있는 이중면 자기 광학 기록매체를 도시한 것이고, 제11도는 기판(16)과 보호층(14)을 별도의 분리된 층으로 구성하고 다른 층들은 상기한 실시예에서와 동일하게 구성한 자기 광학 기록매체를 도시한 것이다.
본 발명은 하기의 예를 고찰함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 예는 단순히 예를 들기 위한 것에 불과하다.
[예 1]
간섭 증대 구조가 얻어졌던 실험에 있어서, 특정 두께의 자기 광학막은 반사기 상에 부착되었다. 이 이중층은 다시 SiOx 유전체의 세번째 층으로 피복되었다. 반사기의 선택은 일반적으로 관심대상 파장에서의 반사도 효율에 관계된다. 자기 광학막의 두께는 관심대상 빛의 파장에서 관찰된 바의 광학 특성에 좌우된다. 자기 광학 물질은 패러데이 및 케르효과로부터 회전의 감소를 얻도록 반투과성이어야 한다. Gd(11원자 백분비), Tb(11원자 백분비), Fe(나머지 원자백분비)(X선 형광에 의해 결정된 것임)로 이루어진 막들은 Cu 피복된 유리와 피복되지 않은 보통 유리슬라이드상에 부착되었다. 회전각(θ)은 헬륨 네온(HeNe) 레이저(파장 6328옹스트롬)와 레이저 다이오드(L.D. 파장 8300옹스트롬)으로써 측정되었다. 그 결과는 표 1로서 주어진다.
[표 1]
Figure kpo00003
Figure kpo00004
자기 광학막과 실리콘 부산화를 막의 두께는 이중 비임 간섭계에 의해 측정되었다. 그 결과는 자기 광학막의 두께와 간섭막의 두께에 대한 회전각의 종속성을 나타내엇다. 이것은 반사기 위에 부착된 자기 광학막의 장점을 명백하게 보여준다.
여러가지 장치 및 방법이 자기 광학 매체에 기억된 데이타를 판독하기 위한 기술로서 이용되고 또한 알려져 있는데, 그 일례는 미국특허 제3,651,281호의 제3도 및 제6칼럼과 7칼럼에 예시된 것을 들 수 있다. 동종의 구성이 약간 수정된 자기 광학 매체를 시험하는 데에도 이용될 수 있다. 기본적인 시험장치는 여러가지 유전체 미러에 의해 진행되는 비임을 방사하는 레이저 다이오드, 플라노(Plano)미러, 편광기, 자기 광학 매체로 향하는 렌즈 및 프리즘, 회전된 광비임의 강도를 전자신호로 바꾸는 일련의 검출기로서 구성된다. 레이저 다이오드는 약 8300옹스트롬의 파장에서 발산 비임을 방사하고, 그것은 렌즈에 의해 편광, 변조, 수집 및 조준되어 프리즘에 의해 원형으로 된다. 이 원형비임은 미러에 의해 집속헤드를 통해 매체로 진행된다. 조합된 케르 및 패러데이 회전 덕택으로, 빛의 편광면은 각 θ로 회전된다. 반사시에, 비회전된 빛의 일부 뿐만 아니라 모든 회전된 빛을 편광비임 분산기를 통해 판독 광로상으로 진행되어 광다이오드 검출기로 향한다. 판독비임을 매체상에 집속시키는 것은 영상화 광학수단(예, 올림푸스사 제조의 TAOHS형 6NA 렌즈헤드)에 의해 행하여질 수 있다.
기록에 사용된 바이어스 자계는 CNR에 영향을 줄 수 있다. 그러나, 바이어스 자계가 약 300에르스테드 이상인 한, CNR은 비교적 바이어스 자계 강도에 무관하다.
3극관 스퍼터링 공정은 최종 자기 광학막의 몇가지 파라미터를 조절하는데 사용될 수 있다. 예를들어, 3극관 스퍼터링에 의해 생성된 가돌리늄-테르븀-철합금막(모든 막은 동일 조성이고, 가돌리늄 13.5%, 테르븀 16%, 철 70%이며, 모두 약 2000옹스트롬의 두께이다)의 자기 및 광학 히스테리시스 곡선은 기판온도가 증가함에 따라 더욱 구형이 된다.
부가적인 일련의 실험은 희토류 농도가 감소함에 따라 결과적으로 자기 광학막에서 종방향 성분을 형성하는 성향이 증가됨을 보여 주었다. 스퍼터링 공정에서 타겟 주위에 인가된 자계에 의해서도 종방향의 매체가 형성된다. 한편, 부착율의 증가의 결과 3원 합금의 종방향 성분은 어느 정도 억제된다.
서로에 인접하는 자구의 존재에 필요한 다른 비결정형상은 부착율, 온도, 막두께에 좌우되는 것으로 보인다.
또한, 애노드 기판 기판바이어스는 3극관 스퍼터링 공정에서의 유용한 제어임을 알게 되었다. 0볼트에서 623볼트까지 유지하고서 행한 실험에서, 자기 히스테리시스 곡선의 직선성은 애노드 바이어스 증가에 따라 실질적으로 증가되었음을 발견하였다.
[예 2]
30센티미터의 직경을 갖는 중합반응에 의해 연마된 디스크가 제공되었다. 이 디스크는 이전에 세정되었던 연마된 알루미늄 디스크를 중합체(예 : 스티렌-부타디엔 중합체)로 피복시킴으로써 만들어졌다. 중합체의 용액(약 140℃ 이상의 비등점을 갖는 용매속의 약 4%의 고용체)이 (회반되고 있을 동안) 디스크에 가해졌다. 그 용매는 증발되어 얇은 중합반응층을 남긴다. 중합반응층의 기능은 기록을 위해 매우 매끄러운 표면을 제공해 주는 것이다. 그 중합체는 습한 상태로 만들어서 알루미늄 표면에 접착시켜야 한다.
중합반응된 디스크는 아르곤, 수증기 및 공기의 혼합상태에서 크롬 타겟을 사용한 마그네트론 스퍼터링에 의해(기판에 대한 반사층의 접착을 증진시키기 위해) 크롬 산화물의 프라이밍(Priming)층으로 피복되었다. 크롬 산화물 스퍼터링이 약 5000㎃의 타겟 전류와 약 2×10-5토르의 배경 작동압력에서 약 1 내지 2분동안 계속되어 약 40옹스트롬 두께의 핵형성 부착 증진층이 얻어졌다. 다른 적당한 프라이밍 재료로는 티탄, 탄탈륨, 알루미늄의 산화물이 사용될 수 있다.
이 밖에도, 약 1000옹스트롬 두께의 반사 구리층은 약 2×10-5토르의 배경압력에서 진공, 저항 증발에 의해 가해졌다. 이렇게 하여 준비된 기판은 아르곤이 존재한 상태에서 약 300볼트의 바이어스 전압에서 약 60초동안 스퍼터링 에칭에 의해 세정되었다. 실리콘 부산화물(SiOx)의 중간 유리막은 스퍼터링에 의해 실리콘 일산화물 연소원(캘리포니아주 롱비치에 소재한 RD 마티스사 제조원)로부터 약 250옹스트롬의 두께로 부착되었다.
이어서 3극관 스퍼터링 방법이 준비된 기판을 가돌리늄, 테르븀, 철합금으로 피복시키는데 사용되었다. 고순도의 아르곤 가스는 약 1.2×10-3토르의 배경압력을 생성하는 3극관 스퍼터링 장치로 누설되고, 3원 합금막의 부착은 약 300볼트의 기판 바이어스와 약 300볼트의 타겟 바이어스하에서 실행되었다. 그 부착율은 최종막 두께가 약 285옹스트롬인 경우에 초당 2.5 내지 3옹스트롬의 범위였다. 약 9.0×10-7토르 이하의 진공에서, 약 1360옹스트롬 두께의 유리 피복율은 SiOx 연소원으로부터 부착되었다.
이 자기 광학막을 생산하는데 사용된 합금 타겟은 소정의 구성 성분으로 된 모자이크였다. 부착된 막의 최종 조성은 에너지 분산식 X선 형광 분광기에 의해 결정되었다. 생산된 표본번호 34-195의 조성은 6.5원자백분비의 가돌리늄, 10.0 백분비의 테르븀 및 83.5 백분비의 철로 결정되었다.
표 2는 표본 34-195의 여러 가지 자기 광학 특성을 나타낸 것으로 공지의 자기 광학 매체의 어떤 알려진 값과 그것을 비교하고 있다. 표본 34-195에 대한 모든 자료는 기록되어 디스크상의 115㎜ 반경에서 판독된다.
[표 2]
Figure kpo00005
표본 Pub. 1-4는 일본국, 토오쿄오시에 소재한 KDD 연구개발 실험실 소속의 이마무라 노부라케씨의 논문 "반도체 레이저를 구비한 자기 광학 디스크 메모리의 개발"로부터 얻은 것이며, 표본 Pub. 5는 1983년 1월, 레이저촛점 에벨, 알란이. 씨가 기고한 논문 "광학데이타 기억장치"에서 얻은 것이다.
제1도는 200,000X에서의 표본 34-195의 매체에 대한 전송전자 현미경의 사진이다. 매우 작은 크기의 자구들의 이 사진에 찍혀있다. 간격 표시부호 A사이의 간격은 200옹스트롬의 거리를 나타내며, 자구를 나타내는 것으로 생각되는 작은 점들이 가장 큰 칫수에서 거리 A보다 작게 나타나 있다.
제2도 및 제3도는 전자 비임 회절 패턴과 표본 34-195의 매체에 대한 각각의 윤곽으로서, 비결정 특성을 보여주고 있다.
6 밀리와트의 낮은 기입 레이저 전력에서의 캐리어 대 잡음비를 제외하고서는, 본 표본의 캐리어 대 잡음비는 공지의 매체의 경우보다 상당히 크다. 그것은 최소한 60의 CNR이 상기한 기술과 재료를 사용하여 얻어질 수 있음을 보여준다.
[예 3]
스퍼터링 타겟은 7742㎟의 근사영역을 갖는 철 타겟상에 테르븀을 놓음으로써 형성된다. 그 칩은 약 10㎜×25㎜의 크기이고, 사용된 조성비는 25.8% Tb, 74.2% Fe였다.
Figure kpo00006
인치(133㎜) 직경의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 디스크가 기판으로서 사용되었다. 그 디스크는 홈이 뚫려 있으며 자외선 광으로 경화된 100% 고체 광중합체로 이루어진 중합반응층을 갖는다. 하나의 기판과 4개의 슬라이드(두개의 PMMA 및 두개의 유리)가 스퍼터링실에 적재되고, 디스크는 회전인자판상에 장착된다.
약 5.6×10-7밀리바아로 압력을 감압한후, SiOx는 실리콘 일산화물 입자로 채워진 조절원(baffled source)으로부터 저항 가열함으로써 증발되었다. 그것은 약 5.5Å/sec의 평균 비율로서 기판상에 약 400Å의 두께로 부착되었다. SiOx 증발중의 압력은 약 6.2×10-7밀리바아이고 증발후에는 약 7.3×10-7밀리바아였다.
다음 단계로 방금 증착된 SiOx를 무선주파수 스퍼터링 에칭을 행하였다. 이것은 30초동안 80V를 사용하여 아르곤속에서 행하여졌다.
3극관 스퍼터링 장치가 Tb-Fe 스퍼터링에 수월하였다. 아르곤 유동량은 3극관 에미터가 가온되는 동안 28.6sc㎝(초당 표준 입방 센티미터)로 설정되었다. 3극관 아르곤 압력이 1.3×10-7밀리바아인 경우에 안정하였다. 직류 바이어스 전원이 턴온되어 300V의 일정전압과 0.69암페어의 전류로 가온되었다. 타겟은 이러한 동작중에 너무 이른 증착을 막기 위해 닫혀졌다. 무선 주파수 기판바이어스는 턴온되어 30초의 지속기간을 갖는 80V로 조정되었다.
이 시점에서, Tb-Fe 타겟을 덮는 셔터가 개방되고 무선주파수 기판 바이어스가 200V로 조정되었다. 3극관 플라즈마 전원은 5암페어, 49V로 동작되고, 타겟 바이어스는 일정한 0.69암페어, 직류 300V로 동작되었다. 스퍼터링시, 스퍼터링실의 압력은 1.3×10-3밀리바아였다. 평균증착율은 1.5×2.0Å/sec였고, Tb-Fe의 증착은 Tb-Fe 막두께가 약 275Å일 때 종료되었다. 종료후의 스퍼터링실의 압력은 5.2×10-7밀리바아였다.
이어서 SiOx는 앞에서 설명한 것처럼 4.6×10-7밀리바아의 압력에서 증발에 의해 약 290Å의 두께로 Tb-Fe 층위에 피복되었다. 약 30분의 냉각시간후, 시스템은 건조질소로 통풍되고, 개방되며 표본은 제거되었다.
디스크와 슬라이드중 두개(하나는 플라스틱, 다른 하나는 유리)는 회전기판 홀더상에 장착되어 다른 진공실에 놓였다. 7.4×10-7토르의 배경압력으로 감압한 후, CrOx 프라이머(primer)는 제2의 SiOx 층위에 증착되었다. 0.5sc㎝의 유동량인 산소와 56sc㎝인 아르곤은 진공실로 배출된다. 드로틀밸브가 폐쇄된 경우의 아르곤과 산소의 압력은 3.3×10-3토르였다. 크롬 타겟으로 자기적으로 보조된 다이오드 스퍼터링에 의한 CrOx의 증착이 4초동안 진행되어 프라이머 막이 약 100Å 두께로 되었다.
다음 구리층이 몰리브덴 도가니속의 구리를 저항가열함으로써 증착되었다. 그 배경압력은 8×10-7토르였다. 구리는 증발되어 40Å/sec의 평균속도로 CrOx 프라이머상에 약 1000Å의 막 두께 이하로 증착되었다. 구리 증착후의 배경압력은 10-5토르였다.
최종 SiOx 층은 실리카 입자의 전자비임 증발에 의해 구리층 위에 증착되었다. 그 배경압력은 8×10-7토르였다. SiOx는 8㎸에서 전자총으로 증발되었고, 15Å/sec의 속도로 약 1200Å의 총두께로 증착되었다. 디스크와 슬라이드는 진공실로부터 제거되었고, 분설결과는 자기광학층의 조성이 대략 25원자%, Tb, 75원자% Fe임을 보여주었다.
다음 자료는 디스크상에 측정되었다.
·(스펙트로 라이오메타를 사용한)820㎜ 파장에서의 거울식 반사 20.4%
·실내온도에서 Hc 2900
·동적 테스트
9㎽의 기입 레이저 전력에서의 CNR 52
배경잡음 레벨 캐리어 레벨 이하의 70㏈
[예 4]
예 3에서 사용된 스퍼터링 타겟은 상기한 Tb 칩들 사이의 철 타겟 표면상에 각각 면적이 약 50㎟인 8개의 코발트 칩을 놓음으로써 수정되었다. 그 조성비는 25.8% Tb, 67.2% Fe, 7% Co였다. 이 공정은 다음에 지적한 점을 제외하고서는 예 3와 유사한 방식으로 행하여 졌다.
제1의 SiOx 막을 증착하는데 있어서, 스퍼터링 장치는 2.6×10-6밀리바아로 감압되고 SiOx 막은 약 5.4Å/sec의 속도에서 약 800Å의 두께로 증착되었다. 증발중의 압력은 약 2.2×10-6밀리바아였고 증발후에는 약 2.4×10-6밀리바아였다.
Tb-Fe-Co 층을 스퍼터링함에 있어서, 직류 타겟 바이어스는 0.63암페어의 일정한 전류까지 가온되었고, 3극관 플라즈마 공급원은 47V되었고, 타겟 바이어스는 0.63암페어 였으며, Tb-Fe-Co 막의 증착 종료후의 실압력은 2.1×10-6밀리바아였다.
제2의 SiOx 피복 단계는 2.0×10-6밀리바아의 압력에서 행하여졌으며 5.1Å/sec의 속도로 SiOx는 증착되었다.
진공실은 CrOx 장착전에 9×10-7토르의 배경압력으로 감압되었다.
구리 피복단계동안 배경압력은 9×10-7토르이고, 증착후의 실압력은 1.2×10-6토르였다.
최종 SiOx층의 증착동안에 배경압력은 9×10-7토르였다.
분석결과는 자기 광학층의 조성이 23% Tb, 66% Fe, 11% Co임을 보여주었다.
다음 자료는 디스크상에서 측정된 것이다.
·820㎚ 파장에서의 거울식반사-14%
·실내온도에서의 Hc-2600 Oe
·동적 테스트
12㎽의 기입 레이저 전력에서의 CNR-약 53
배경잡음 레벨-캐리어 레벨 이하의 67.4㏈
다중층의 경우에는, 층들을 적절히 선택함으로써 자기 광학 매체의 열감도를 조절하는 것이 가능한다. 예를들어, 4중층 구조의 중간층(또는 반사기와 MO층 사이에 있는 3중층으로 된 유전층)은 MO 층으로부터의 열에너지가 기판으로부터 신속히 방출되는 것을 막는 열절연체이다. 중간층의 두께는 매체의 열감도, 즉 보상점에 도달하는데 필요한 레이저 에너지의 입력량에 영향을 주도록 조정될 수 있다. 이어 그것은 임계전력(매체상의 특징으로 기록하는데 필요한 전력)에도 영향을 준다. 일반적으로 중간층으로서 낮은 임계 전력을 얻는 것이 가능하다.
여기에서 설명된 4중층 매체는 CNR에 대해 비교적 급격한 임계형 응답을 갖는다. 이것은 임계전력에서 포화값으로의 신속한 CNR 증가이다(표 2참조).
예를들어 약 6㎽의 임계전력을 갖는 매체의 경우에, 급격한 임계 응답은 판독 레이저 다이오드가 안정하게 동작하도록 하는 비교적 높은 판독레이저 전력(예, 3㎽)의 사용을 가능케한다. 이러한 매체의 포화특성은 매체의 성능이 정확한 하드웨어 성능(즉, 정확한 전력 세팅을 유지하는 능력)에 그다지 심각하게 관계되지 않는다.
한가지 적합한 4중층 매체구조는 다음과 같다 :
Figure kpo00007
기록된 비트가 매우 작기 때문에, 직경이 수 미크론인 먼지 입자가 자기광학 매체의 표면에서 문제를 야기시켜 신호의 기록을 방해하거나 기록된 신호를 불명료하게 만든다. 이러한 현상을 경감시키기 위해서, 투명 보호 덮개층이 본 발명의 자기 광학 기록매체에 가해진다. 그것은 보통 최소 1.2㎜ 두께로서 자화가능한 비결정막, 표면안정화층, 3중층 매체의 유전층 또는 4중층 매체의 비반사층을 덮을 수 있다.
그것은 층의 역순서로 가해지는 경우에 기판을 대치하는 데에도 사용될 수 있다. 따라서, 층의 순서는 3중층 매체의 경우, 투명 기판, 유전층, MO막, 반사기로, 또는 투명기판, MO 막, 유전층, 반사기로 될 수 있으며, 4중층 매체의 경우 투명기판, 비반사층, MO막, 중간층, 반시기로 될 수 있다.
이것은 한가지 층이 줄어드는 장점을 갖는데, 그 이유는 덮개층이 기판이기 때문이다. 이는 기판 입사구조(즉, 기판상의 광의 입사)라고 불리운다.
기판 입사 4중축 구조의 일례는 다음과 같다 :
Figure kpo00008
이중면의 매체는 상기한 매체 두개를 반사 금속층이나 마지막으로 언급한 SiO2층의 표면에서 함께 부착시킴으로서 만들어질 수 있으므로, 보호 PMMA 기판의 면은 외부로 향한다. 따러서, 이러한 매체의 SiO2층은 접착제를 사용하여 제2매체의 동일 표면에 접착된다. 접착제는 매체의 모든 재료에 대해 불활성이어야 하며 변형을 일으키거나 매체에서 떨어져 내릴 수 있는 불용성물질이 없어야 한다. 그것은 또한 유리와 플라스틱에 잘 정착되고 경화나 에이징(aging)에 대해 저 수축율을 가져야 한다. 메사츄세츠주, 워터타운에 소재한 에폭시 테크놀리지사에 의해 제조된 Epo-Tek 301 2-파트 에폭시 접착제가 적당한 접착제이다.
위에 나열된 한면 구조의 경우에는 SiO2층의 표면에 보호 시이트를 부착시키는 것이 바람직하다. 이 보호 시이트는 상기 언급한 기판과 동일한 재료(예, PMMA) 및 동일한 두께일 수도 있다. 보호덮개를 기록매체에 부착시키는데 쓰이는 접착제는 윗 문장에서 설명한 바와 동일하다. 이 보호 시이트는 손조작을 인한 매체의 손상을 방지하는 것을 돕는다.
어느 경우에든, 투명 보호층은 낮은 열전도를 갖는 유리나 플라스틱과 같은 투과 재료로 된 시이트일 수 있다. 보호덮개층도 또한 대치될 수 있다.
연속되는 기록 비트는 디스크 매체상의 동심 링의 형태나 나선형태로 된 트랙상에 위치할 것이다. 이러한 트랙이나 홈은 판독 헤드상의 서어보 제어부를 사용하여 기록된 데이타의 위치를 정하는데 보조기능을 한다. 여기서 말하는 자기 광학기록매체에는 공지의 어떤 기술에 의해 홈이 뚫릴 것이다. 그 한가지 기술은 a) 매체를 약 0.01 내지 0.05미크론 두께의 보조층(예, 크롬)으로 덮는 단계; b) 보조층을 감광 수지로서 덮는 단계; c) 수지를 마스킹(masking)에 의한 홈 패턴을 따라 노출시키는 단계; d)수지의 노출 부위를 화학적으로 제거하는 단계; e) 자기 광학 매체의 홈을 노출시키도록 보조층을 화학적으로 부식시키는 단계로 이루어지는 광화학마스킹 공정이다. 이러한 공정에 대한 보다 상세한 설명은 미국 특허 제4,334,007호 및 제4,329,575호를 참조하길 바란다.
본 발명을 예시하기 위해서 대표적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 분야의 숙련자는 다음 청구의 범위로부터 벗어나지 않고서 본 발명에 대한 수정 및 변형이 가능함을 명백히 알수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. A. 막표면에 수직인 이방성을 갖는 것으로서, (ⅰ) 500옹스트롬 이하의 자구 크기를 갖는 다수의 강자성 자구를 구비하고 (ⅱ) 두께가 약 5나노메타 이상인 자화가능한 비결정막과, B. A항의 막중 최소한 한단면을 덮는 것으로, 두께가 약 30 내지 200 나노메타이고, 굴절율이 약 1.2 이상인 최소한 하나의 투명 유전층과, C. A항의 막이나 B항의 투명유전층중 한쪽을 덮는 반사면을 가진 기판을 구비하며, 자화 가능한 비결정막과 투명 유전층의 상대 두께는 유전층이 없는 동일한 기록 매체의 경우보다 큰 자기 광학 회전각을 갖게끔 선택되며, 상기 기록매체의 30킬로 헤르쯔 대역폭에서 측정된 캐리어 대 잡음비가 최소한 47 데시벨인 것을 특징으로 하는 다층 비결정 자기 광학 기록매체.
  2. 제1항에 있어서, 반사면이 기판상의 반사금속층에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  3. 제1항에 있어서, 자기 광학 회전각이 1도 이상인 것을 특징으로 하는 자기 광학 기록매체.
  4. 제1항에 있어서, A항의 막이 최소한 하나의 희토류 원소와 최소한 하나의 전이 금속과의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  5. 제4항에 있어서, A항의 막이 약 1원자 백분비 이하의 산소 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  6. 제5항에 있어서, A항의 막이 가돌리늄-테르븀-철, 테르븀-철, 테르븀-철-코발트 합금들로 이루어진 군으로부터 선택된 합금으로 만들어진 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  7. 제1항에 있어서, 투명유전층이 A항의 자화가능한 비결정막과 반사층 사이에 위치되고, A항의 자화 가능한 비결정막의 상부에 투명한 표면안정화층을 갖는 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  8. 제1항에 있어서, 기판 반대편에 있는 매체의 면을 덮는 투명 보호 덮개층을 아울러 구비한 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  9. A. 막표면에 수직인 자기 이방성을 갖는 것으로서, (ⅰ) 500옹스트롬 이하의 자구 크기를 갖는 다수의 강자성 자구를 구비하고 (ⅱ) 두께가 약 5나노메타 이상인 자화가능한 비결정막과, B. A항의 막중 한면을 덮는 것으로서, 두께가 약 30 내지 200 나노메타이고, 굴절율이 약 1.2 이상이며, 자화가능한 비결정막의 어느 한면에 위치되는 투명 유전층과, C. A항의 막이나 B항의 투명유전층중 한쪽을 덮는 반사층과, D. 투명보호 덮개 재료로 구성되어 반사층 반대편에 있는 매체의 면을 덮는 기판을 구비하며, 자화가능한 비결정막과 투명 유전층의 상대 두께는 유전층이 없는 동일한 기록 매체의 경우보다 큰 자기 광학 회전각을 갖게끔 선택되고 상기 기록매체의 30킬로 헤르쯔 대역폭에서 측정된 캐리어 대 잡음비가 최소한 47 데시벨인 것을 특징으로 하는 다층 비결정 자기광학 기록매체.
  10. A. 막 표면에 수직인 자기 이방성을 갖는 것으로, (ⅰ) 500옹스트롬 이하의 자구 크기를 갖는 다수의 강자성 자구를 구비하고 (ⅱ) 두께가 약 5나노메타 이상인 자화가능한 비결정막과, B. A항의 막중 한면을 덮는 것으로서, 두께가 약 30 내지 200나노메타이고 굴절율이 약 1.2 이상인 투명 유전체로 이루어진 중간층과, C. B항의 층의 반대편에 있는 A항의 자화가능한 비결정막의 면을 덮는 것으로 두께가 약 30 내지 200나노메타이고, 굴절율이 약 1.2이상인 비반사층과, D. A항의 막 반대편에 있는 B항의 층이나 C항의 층중 어느 한쪽상에 놓인 기판과, E. 기판의 연마된 표면이나 A항의 막 반대편에 있는 B항의 층중 한면상에 놓인 반사금속의 분리된 반사층일 수 있는 반사면을 구비하며, 중간층, 자화가능한 비결정막 및 비반사층의 상대 두께는 중간층이나 비반사층이 없는 기록 매체의 경우보다 큰 자기 광학 회전각을 갖게끔 선택되며, 상기 기록매체의 30킬로 헤르쯔에서 측정된 캐리어 대 잡음비가 최소한 47데시벨인 것을 특징으로 하는 다층 비결정 자기광학 기록매체.
  11. 제10항에 있어서, 자기광학 회전각이 1도 이상인 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  12. 제10항에 있어서, A항의 막이 최소한 하나의 희토류 원소와 하나의 전이 금속과의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  13. 제12항에 있어서, A항의 막이 약 1원자 백분비 이하의 산소농도를 갖는 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  14. 제10항에 있어서, 기판이 B항의 층의 한면상에 놓이고, 비반사층을 덮는 투명보호층을 구비한 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  15. 제10항에 있어서, 기판이 비반사층을 덮는 투명보호 재료로 구성되며, 반사면이 자화가능한 비결정막의 반대편에 있는 면상의 B항의 중간층 상에 놓이는 반사금속층인 것을 특징으로 하는 자기광학 기록매체.
  16. 제15항에 따른 매체를 두개 구비하되, 보호기판들이 외부로 향하도록 함께 부착된 것을 특징으로 하는 이중면 자기광학 기록매체.
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