記録媒体
【課題】基板上に堆積されたガーネットフェライト層の高温アニーリング時の熱応力によるクラック発生を抑えること
【解決手段】ガーネットフェライト層の基板上への堆積後に、フォトリソグラフィー法等により適切な大きさの単位要素からなるパターンを形成する。高温のアニーリング後の熱応力によるクラックのない優れた垂直異方性を持つ記録層が得られる。
【解決手段】ガーネットフェライト層の基板上への堆積後に、フォトリソグラフィー法等により適切な大きさの単位要素からなるパターンを形成する。高温のアニーリング後の熱応力によるクラックのない優れた垂直異方性を持つ記録層が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光磁気(ＭＯ)記録媒体、ライトワンス(write once: ＷＯＲＭ)及び読み出し専用(ＲＯＭ)光学記録媒体等の記録媒体に関する。本発明は、特に、結晶化処理の間に見られる熱応力によるクラックの発生を抑えるために記録層を複数の単位要素の集合体とした記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＯＭ媒体ではビット情報（データ）は媒体製造段階でディスク内にマークとして永久的に埋め込まれる。ＷＯＲＭではデータが一度書込まれるとそれは消すことができない。この場合、ＲＯＭとは異なり書込み操作はユーザーによって行われる。ビット情報は反射率の変化により検知される。
【０００３】
ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体は、共に、その構成材料として各種の有機・無機物質が使われ(ＷＯＲＭ及び／又はＲＯＭ用の染料や金属)ているが、これらは光、特に波長の短い光の照射に対して非常に敏感である。そこで媒体に求められている寿命を確保する上でこれらの物質には保護層が必要である。
【０００４】
一方、市場に出されている従来の光磁気（ＭＯ）記録媒体では記録層は主に薄い金属薄膜からなる。データは光ビームを使って記録層上の微細なスポットの透過率または反射率などの光学特性を変えながらビット情報として記録層に記録される。通常、金属薄膜の材料としては、ＴｂＦｅＣｏ等のような希土類金属の非結晶性合金が使われる。この合金は一般的に高い吸収係数(＞１０５ｃｍ−１)を持つのでデータの記録に好ましい材料である。しかし、このような合金で作られた薄膜は酸化その他の要因により劣化しやすい傾向を持つ。そこで、やはり、プラスチック層などを使って密封し保護する必要がある。
【０００５】
ところで、ガーネットフェライト、すなわちガーネット型の結晶構造を有するフェライトを使用した記録媒体は、上述したようなＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体に比べると酸化やその他のエージング現象に対して非常に優れた安定性を示す。また、特に青のスペクトル域において非常に興味深い磁気特性(保磁力が高い)と光磁気特性(ファラデー回転が大きい)を示す。さらに、ガーネットフェライトは青のスペクトル域で吸収率が高いのでライトワンス記録が可能となる。また、結晶性、非結晶性どちらの場合でもガーネットフェライトの透過率は高いので透過式(transmissive)記憶システムに使うこともできる。
【０００６】
現在、表面記録システムの分野では、記録媒体及びドライブシステムの両面から、短波長の光を用いて記録容量を高めるための開発が進められているが、こうしたシステムにおいては、光学法則により基板を通しての記録はもはや不可能であり、しかも、記録媒体表面と光学ヘッド間の距離はわずか数ナノメーターとなっている。したがって、このようなシステムでは記録媒体上に保護層を設けることはもはやできないので、耐食性に優れた材質の開発が必要となっている。一般的に酸化物は表面記録システムに適しているが、特に、ガーネットフェライトの場合は耐食性が高く保護層が不要となるので、高密度のＭＯ媒体、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体用の材料として非常に有用と思われる（特開２０００−７６７１６号公報）。
【０００７】
しかし、ガーネットフェライトを用いた記録媒体は製造面で次のような問題を有する。すなわち、ガーネットフェライトの特徴である高いファラデー回転と高い保磁力を確保するためには、ガーネットフェライト層は６００℃以上の高温で結晶化されなければならない。ところで、このような高温で使われるのに適した特殊な基板、特にガラス基板は、通常、ガーネットフェライト層とは異なる膨張係数を有する。したがって、ガーネットフェライト層を備えた基板が６００℃以上の高温から室温に冷却される間に機械応力がガーネットフェライト層と基板との間に生じる。そして、この応力は大きく、一方で、ガーネットフェライトの弾性は小さいので、クラックがガーネットフェライト層上に発生してしまう。このクラックの幅はガーネットフェライトの結晶粒程の大きさ、時にはそれより大きいものとなるので光学的に検知可能となってしまい、ＭＯ読み出しプロセスにおいて媒体ノイズが非常に大きくなる結果となる。このような理由により、ＭＯ記録媒体等の記録媒体への応用においてガーネットフェライトの優れた特性を利用することが難しくなっていた。
【０００８】
ところで、スパッタリングされて基板上に形成されたガーネットフェライト層は通常非結晶性で、可視スペクトル全域の吸収率が比較的高いためその色は黒っぽい。しかし、６００又は７００℃以上の温度下での結晶化工程の後、層の色は茶色または黄色がかった色に変化する。スパッタリング後の層にハイパワー(約１０ｍＷ)のレーザースポットを数ナノ秒当て加熱するとこうした色の変化が引き起こせる。このサーモライティングプロセスはＷＯＲＭ又はＲＯＭ媒体等における消去できないビット記録に用いることができる。こうして記録されたものは、層上において書込みが行われた域とそれ以外の域間に光学吸収率の差が出るため後で光学的に検知可能となる。しかし、ビット書込み時にクラックが発生したり結晶化が適切にコントロールできないことがあるため、読み出し時のノイズは一般的に大きなものとなる。
【特許文献１】特開２０００−７６７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、ガーネットフェライトには興味深い光磁気特性や光学特性があるが、クラックの発生を防ぎまた結晶化プロセスの適切なコントロールを行なうことが不可欠であるために、それをＭＯ、ＷＯＲＭ及び／又はＲＯＭ媒体に応用することは困難であった。
【００１０】
クラックの発生を避け、ノイズレベルを下げるためにこれまで行われてきた試みとしては、非磁気結晶性ガーネットフェライト層上にビスマス置換ガーネットフェライト層を堆積させたもの(二重層構造ディスク)、或いは、ガラス基板上に複層のガーネットを堆積させたものがあった。その他の試みとしては、ＧＧＧ基板などの結晶性ガーネットフェライトを使うもの、或いは、記録層に似た格子定数を持つ酸化物を使うものがある。なお、基板の熱膨張係数を記録層のそれに合せるという方法もある。しかしこれらの方法はどれも満足の行くＣＮＲを達成できず、低コスト、量産化という目標も満足できない。
【００１１】
本発明は、結晶性ガーネットフェライト層を記録層として用いるＭＯ媒体または非結晶性ガーネットフェライト層を感度層として用いるＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体において、該ガーネットフェライト層の結晶化プロセスにおけるクラック発生を防止することができる記録媒体を提供するものである。
【００１２】
また、本発明の目的は、光磁気（ＭＯ）記録媒体、並びに、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体の両方について、ガーネットフェライト層を使う従来の記録方式で達成できるものより優れたＳ／Ｎ比、Ｃ／Ｎ比を持つ記録媒体を提供することである。
【００１３】
さらに、本発明の他の目的は、高解像度、高記録密度、高Ｓ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比を達成し、更に簡単にコントロールできる磁気特性を有するガーネットフェライト層を含んだ記録層を備えた新規且つ有用な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、基板上に記録層を備えた、ＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体において、当該記録層の結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しい大きさの単位要素からなる非連続パターンを当該記録層に形成すること(アニーリングのある場合及びない場合の両方含めて)により達成される。
【００１５】
すなわち、本発明の記録媒体は、基板、及び、データが記録される少なくとも１つの記録層を含む記録媒体であって、該記録層表面上に複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続パターンが形成されており、且つ、該単位要素の大きさが該記録層の結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しいことを特徴とする。ここで、「単位要素」なる用語は、記録層の構成単位となる微少な物体を指し、本発明ではガーネットフェライトからなる。また、「非連続パターン」なる用語は、前記「単位要素」の非連続配置によって形成される模様を指す。記録層は基板に隣接して設けることが好ましい。
【００１６】
前記非連続パターンは互いに同一の表面形状を有する複数の単位要素から形成されてもよく、また、互いに異なる表面形状を有する複数の単位要素から形成されてもよい。「表面形状」なる用語は、ここでは、単位要素の複数の外形表面のうち、記録層の表面に現れる面の形状を指す。例えば、円柱状の単位要素を、その母線が記録層表面に対して垂直になるように配列した場合は、当該単位要素の「表面形状」は円形である。前記表面形状は、円形、楕円形、環形、ストライプ（帯状）、及び、三角形、正方形、長方形等の多角形から選択されることが好ましい。
【００１７】
また、前記非連続パターンは、記録媒体の回転及び／又は移動方向に沿って、及び／又は、記録媒体の回転及び／又は移動方向と垂直な方向に沿って形成されていることができる。例えば、記録媒体が円形表面を有するディスク状の場合は、当該ディスクの円周方向及び／又は半径方向に沿って形成されることが好ましい。
【００１８】
前記単位要素の表面形状の面積は、単位要素並びに基板の厚み及び熱膨張係数によって決定されることが好ましい。基板及び単位要素の厚みが一定の場合は、基板の熱膨張係数（αｓ）とガーネットフェライトからなる当該単位要素の熱膨張係数（αｆ）の差（Δα＝αｓ−αｆ）が大きいほど、前記表面形状の面積を小さくすることが好ましい。例えば、３００ｎｍの厚みの記録層を構成する前記単位構成要素の当該記録層表面に現れる表面形状が方形の場合は、当該方形表面の面積は５×１０μｍ２以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の記録媒体では、前記基板が少なくとも１つの溝を有してもよい。そして、その場合は、前記溝内にのみ前記記録層を存在させることもできる。前記溝の幅は少なくとも一部が１０μｍ以下であることが好ましい。一方、基板上に溝がない場合は、前記単位要素の記録層表面上に現れる表面形状の少なくとも一部の幅を１０μｍ以下とすることが好ましい。なお、前記記録層の厚みは４０〜１０００ｎｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２０】
本発明の記録媒体は、反射層及び／又は透明層を更に備えることができる。前記反射層及び／又は透明層は前記基板と前記記録層の間に位置してもよく、また、前記記録層が前記基板と前記反射層及び／又は透明層の間に位置するようにしてもよい。
【００２１】
反射層及び透明層の両者を併用する場合は、基板上に、
反射層、記録層及び透明層の順で、
反射層、透明層及び記録層の順で、
記録層、透明層及び反射層の順で、又は、
透明層、記録層及び反射層の順でこれらの層を積層することができる。なお、本発明の記録媒体は、複数の記録層と、複数の反射層又は透明層とからなる積層体を備えてもよい。
【００２２】
本発明の記録媒体は、上記のような、複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続のパターンを有する記録層を基板上に形成後、５００〜７００℃、好ましくは６００〜６５０℃で熱処理を行うことによって製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
ガーネットフェライト層と基板との積層体を備えた記録媒体の場合、ガーネットフェライト層と基板の熱膨張係数が異なるため、ガーネットフェライト層を高温でアニーリング処理した後に、両者の間に機械応力が生じるが、本発明では、ガーネットフェライト層と基板との接触面積が低減するのでこの応力を小さくすることができる。実際には、記録層を構成するガーネットフェライトを分割して複数の単位要素とした上で不連続に配置することによって各単位要素の基板との接触面積を低減できる。
【００２４】
この場合、具体的には、単位要素の基板との接触面の少なくとも１つの寸法を１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下とする方がよい。また、記録層厚、すなわちガーネットフェライトの単位要素の厚みが１μｍ以下の場合には、単位要素の基板との接触面の少なくとも１つの寸法を５００ｎｍ以下とすることが好ましい。接触面の形状（記録層の単位要素の表面形状）は例えば正方形、長方形等の多角形、円形又は楕円形のドット又はピット、或いは、環形又はストライプとすることができる。これらの表面形状を有する単位要素の集合からなる非連続パターンの形状としては、直線状（帯状）、曲線状、凹凸状又は同心円状が挙げられる。これらの単位要素は、クラック発生の防止ばかりでなく、ＷＯＲＭ媒体及びＭＯ記録媒体の双方において、フォーマット情報を書き込むために使用することもできる。
【００２５】
以下、本発明をＭＯ媒体を例に挙げて説明する。まず、基板上への非結晶ガーネットフェライト層の形成方法について説明する。
【００２６】
非結晶ガーネットフェライト層形成方法：
薄膜作成に通常用いられる方法(ＲＦ又はダイオードスパッタリング、化学蒸着、ゾル−ゲル法等)のいずれかを用いて「非結晶性ガーネットフェライト」膜を基板上に堆積させることができる。「非結晶性ガーネットフェライト」とは混合酸化物を意味し、これは約６５０℃のアニーリングにより純粋な結晶性ガーネットフェライトとなる。
【００２７】
このような混合酸化物は例えばガーネットフェライトターゲットのＲＦスパッタリングにより得ることができる。膜の厚みは１μｍ以下、１０ｎｍ以上であり、好ましくは、５００ｎｍ以下、５０ｎｍ以上である。
【００２８】
基板は非結晶性又は結晶性のどちらでもよく、酸化物(ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、スピネルフェライト等)、金属(Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等)又はＳｉとすることができる。好ましくは、基板は、５００℃以上でも安定な透明ガラス基板から選択される。
【００２９】
本発明の記録層における非連続パターンは、具体的には、以下の複数の方法のいずれかでガーネットフェライト層に形成することができる。
【００３０】
１番目の方法：
予め溝を形成しておいた(グルーブ付き)基板上に上記の方法によって非結晶性ガーネットフェライトを堆積し、アニーリングによってナノ単位の結晶から成るガーネットフェライト層とする。この場合、ガーネットフェライト膜を非連続性のものにするために、基板の溝の深さはガーネットフェライト膜厚より大きいものとする。溝の深さはガーネットフェライト膜の厚さより１．１から１．５倍大きくすることが好ましい。予め基板に形成される溝の高さをガーネットフェライト膜の厚みより高くしておけば、ガーネットフェライトのサイズが基板の溝によって制限されて、小さい単位要素となり、クラックの形成が回避される。また、この方法では媒体表面を無駄にすること無く高密度記録を実現可能である。
【００３１】
アニーリングは従来のジュール効果炉又はランプ炉で行うことができる。ランプ炉ではプロセス時間がわずか数秒のフラッシュアニーリングが可能である。従来の炉を使うと３０分から５時間、好ましくは２時間が必要である。垂直磁気異方性、高保磁力(＞１５００ Ｏｅ、好ましくは、＞２０００ Ｏｅ)、及び、高いファラデー回転(＞２ｄｅｇ／μｍ、好ましくは、＞１０ｄｅｇ／μｍ)を備えた結晶性ガーネットフェライト層を得るためには、熱処理は５００℃以上７００℃以下、好ましくは６００〜６５０℃、で行わなければならない。
【００３２】
２番目の方法：
基板上に上記の方法によって非結晶性ガーネットフェライト膜を堆積した後に、古典的なフォトリソグラフィー法によって非結晶性ガーネットフェライト膜に溝を形成し、当該膜を単位要素に分割し、非連続パターンを形成する。フォトリソグラフィー法は以下の５つのステップに分けられる。
−ガーネットフェライト膜を光重合性(２Ｐ)ラッカーで被覆する。
−ディスクフォーマットの画像であるマスクを通して２Ｐラッカーを光照射するか、又は、マスタリングマシーンによって光照射する(量産にはマスクを使う照射の方が適切である)。
−２Ｐラッカーを化学的に除去する。つまり、２Ｐラッカーがポジ型であれば照射された部分が溶解除去され、２Ｐラッカーがネガ型であればマスクされた部分が溶解除去され、その部分のガーネットフェライト膜は未保護状態になる。
−適切な酸性溶液を使って前のステップで未保護状態なった部分からガーネットフェライト膜を化学的に溶解するか、またはイオンあるいは電子エッチングによりその部分のガーネットフェライト膜を除去する。
−残っている２Ｐラッカーを有機溶剤で除去する。
【００３３】
こうして得られた非連続パターン状の非結晶性ガーネットフェライト膜は既述した方法のいずれかによってアニーリングされる。小さい結晶子（約１０〜５０ｎｍ）を持ち、強い垂直磁気異方性、高い保磁力、高いファラデー回転を有する結晶化ガーネットフェライト層が得られる。
【００３４】
なお、ガーネットフェライト層自体にパターンが形成されると記録に利用できる表面積は媒体の総面積より小さくなる。また、パターン形成を上述のフォトリソグラフィー法により行った場合には、ガーネットフェライト層の平坦度はフォトリソグラフィー法で使われるエッチングプロセスにより改善される。
【００３５】
３番目の方法：
ガーネットフェライト層に非連続パターンを作り出す方法として、上述した２つの方法の他に、既にパターンを有する基板上の他の層の表面にガーネットフェライト、すなわち記録層を堆積させる方法がある。ＭＯ媒体構造では、通常、ＭＯ信号を高めるための誘電層又は透明層、並びに反射層、或いは、透明層又は反射層からなる積層体等の他のいくつかの層が使用されているが、これらの全ての層がこの方法において使用可能である。なお、記録層は、積層体（透明層／ガーネットフェライト層、又は、ガーネットフェライト層／反射層）で構成されるか、またはガーネットフェライト層の結晶化プロセスを促進させるためにＰＣＴ／ＪＰ９９／０４６７４に提案されているスピネル層等の吸収層と共に構成されることができる。
【００３６】
この方法では、非連続パターンは他の層のパターンを使ってガーネットフェライト層に間接的に形成される。他の層に非連続パターンを形成するために、予め溝が形成された基板を使うこともできる。この場合、ガーネットフェライト層を非連続性のものにするために、他の層の溝の深さはガーネットフェライト層厚より大きいものとすべきである。溝の深さをガーネットフェライト層の厚さより１．１から１．５倍大きくすることが好ましい。このようにすると媒体表面を無駄にすること無く高密度記録を実現できるようになる。
【００３７】
本発明は以下のような利点を有する。すなわち、記録媒体上の記録層となるガーネットフェライト層のパターン次第で、１つの媒体で、読み出しのみが可能であるか、或いは、再書き込みも可能であるようなミックス媒体を実現することが可能である。さらに、記録層を構成する単位要素の他に、従来の光学記録のように、溝（以下、「グルーブ」と称することもある）と溝間の突条（以下、「ランド」と称することもある）を用いてサーボトラッキングを行うこともできる。
【００３８】
本発明では、高いＳ／Ｎ、すなわち低ノイズは以下の作用・効果によって達成される。
−熱ストレスにより引き起こされる欠陥の発生が回避される。
−多結晶性ガーネットの境界効果（boundary effect）が低減する。
−孤立した記録域を使うことによってクロストーク（crosstalk）やジター（jitter）が低減する。
また、本発明では、ガーネットフェライト結晶の粒子サイズの単位要素からなる非連続パターンを使用することにより、高磁気及び光磁気特性を保持した状態で、あたかも「単結晶」のようなガーネットフェライトに記録を行うことができるので、Ｓ／Ｎ比を更に改善することができる。
【００３９】
また、本発明では、ガーネットフェライトの高い化学安定性を利用しているので、記録層に保護層は不要である。従って、読み取りヘッドなどの光ピックアップ機構を記録層に非常に近付けることが可能となり、解像度と媒体容量が高められる。
【００４０】
なお、パターン化されたガーネットフェライト層の上に薄い透明層を堆積させて有効ファラデー回転を向上させ、及び／又は、クラック形成の低減を助けることができる。従って、表面またはニアフィールド記録がまだ可能である一方で、記録層は記録媒体上のほこりや傷による影響を受けなくなる。この透明層は媒体の平坦度を改善するものともなる。反射層が基板と記録層の間にある構造でも同じような結果が得られる。この場合、反射層がたとえ金属タイプの材料で作られていても、該反射層のためのコーティング層などのような保護手段は必要でない。
【００４１】
本発明では、トライボロジー（tribology）性能を高めるために、上述の層構造上に薄い炭素のような層または澗滑層（水素化炭素、パーフルオロカーボン）を堆積することができる。これは透過式記録モード、反射記録モードのどちらにおいても媒体の読み／書き性能に影響を与えることはない。
【００４２】
次に、本発明のライトワンス（ＷＯＲＭ）及びＲＯＭ媒体への応用について言及する。
【００４３】
非連続パターン化された非結晶性ガーネットフェライト層を有するライトワンス媒体も、あらかじめ溝が形成された基板又は当該基板上の他の層を用いて、或いは、ＭＯ媒体について既述したマスクを用いるフォトリソグラフィ法によって作製できる。この場合、溝の深さはガーネットフェライト層厚よりも大きくすることが好ましい。また、ＲＯＭ媒体も、上述のパターン化ＭＯ媒体の製造の場合と同じように、フォトリソグラフィー法を用いて作製できる。これらの媒体にはアニーリングは不要である。これらの場合、ガーネットフェライト記録層は、ＷＯＲＭ及びＲＯＭに通常使われる有機材料より高い安定性を提供する。
【００４４】
ＷＯＲＭでは、情報はハイパワーのレーザービーム(約１０ｍＷ)でビットを書込む部分を結晶化させる方法を使ってユーザーにより書込むことが可能である。記録層は微小な単位要素の非連続パターンとなっているので結晶化のコントロールがより適切に行なえるようになりクロストークやジターが防止できる。また、ＲＯＭ読み出し及びＷＯＲＭの書き込みプロセスの両方が、非連続パターンが形成されたガーネットフェライト層を使うと単一の媒体で実現可能となる。
【実施例】
【００４５】
以下、図を参照しつつ、本発明の製造例及び実施例を詳細に説明する。ただし、これらの製造例及び実施例は本発明の範囲を制限するものではない。なお、図中、同じ数字は同じものを意味する。図は視覚的な理解を与えるためのものであって、パターンの大きさ、媒体の厚みやその他のいくつかの特徴は正確な比率で表現されていない。
【００４６】
製造例１ａ及び１ｂ：
石英ガラス基板上にガーネットフェライト単層から成る記録層を有する記録媒体を作製した。パターンが形成された製造例１ａ及び１ｂの製造工程は以下のとおりである：
両方の例において、非結晶性の高温耐性基板(熱膨張係数がほぼ０．５５．１０−６゜Ｋ−１に近いSumiquartz SK1310ガラス)上にＲＦマグネトロンスパッタリングにより、Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２の記録層を堆積した。
【００４７】
スパッタリング条件は次のとおりである。
−ターゲット：Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２
−ガス：アルゴン
−圧力：２Ｐａ
−パワー：０．７８Ｗ／ｃｍ２
−ガーネットフェライト厚：３００ｎｍ
堆積された状態の薄膜は非結晶性であった。
【００４８】
次に、以下の４つの異なる寸法（表面積）の方形の表面形状を有する単位要素からなるパターンを作製した。
−２６ × １０μｍ２
−１３ × １０μｍ２
−６ × １０μｍ２
−２ × １０μｍ２
このパターンはフォトリソトグラフィー法にて形成された。このプロセスは、ガーネットフェライト層上にポジ型レジスト膜を形成し、上記と同一の４つの単位要素のパターンを有するマスクを通してＵＶランプで露光し、そして、レジストを現像する工程を含む。現像工程では、レジスト膜に保護されていない部分を酸性溶液で除去して、ガーネットフェライト層上に非連続パターンが作り出された。製造例１ａでは２０％ＨＮＯ３＋５％ＨＣｌの混合物からなる酸の水溶液が使用され、製造例１ｂではＨＦ(５％)水溶液が使われた。ガーネットフェライト層に非連続パターン形成を行なった後、残っていたフォトレジストをアセトンなどの有機溶剤で除去した。ガーネットフェライトに結晶性を与え、光磁気特性を高めるために、非連続パターンが形成されたガーネットフェライト層を抵抗炉内で６５０℃で１時間アニーリングした。
【００４９】
単位要素のうち、表面形状の寸法（面積）の大きいもの(２６×１０μｍ２と１３×１０μｍ２)では光学顕微鏡と原子力顕微鏡(ＡＦＭ)検査の両方によってクラックが検知された。一方、パターンが小さいもの(６ ×１０μｍ２と２ ×１０μｍ２)ではＡＦＭ観察の結果、製造例１ｂ、１ｂで得られたサンプルの両方の表面にクラックは検知されなかった。
【００５０】
製造例２：
パターン形成プロセスの別の比較を製造例２として行った。ここで使用されたガーネットフェライト、基板、スパッタリング条件は上記の場合と同じで、記録層の単位要素の表面形状は２×１０μｍ2の方形に統一した。フォトリソグラフィープロセスも製造例１ａ及び１ｂの場合と同じであった。ただし、フォトレジスト膜の非保護領域を介してのガーネットフェライトの除去は圧力２Ｐａ、パワー０．１２Ｗ／ｃｍ２でアルゴンプラズマ内でのドライエッチングにより行った。１時間にわたる６５０℃でのアニーリング後、ＡＦＭにより表面観察を行なったところ単位要素表面上にはクラックは見られなかった。
【００５１】
この製造例２では、波長４４０ｎｍでの、記録層表面に対して垂直に測定した残留ファラデー回転はほぼ７．７ｄｅｇ／μｍであった。光磁気ヒステリシスの角形比は１に近い値になり、これは非連続のパターンが形成されていないガーネットフェライト記録層を有するサンプルと同じであった。したがって、本発明は優れた磁気特性および光磁気特性を維持しつつ、クラック発生を抑える点で効果的である。
【００５２】
以下、本発明の記録媒体の幾つかの実施例を説明する。
【００５３】
実施例１：
図１ａとｄは、それぞれ、記録層、すなわちガーネットフェライト層１を有する、ＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、それぞれ「実施例１ａ」及び「実施例１ｄ」というが両者を併せて実施例１と称する場合もある)を上から見た図であり、図１ｂはそれらの断面図である。図から明らかなように、実施例１ａの記録層は、フォトリソグラフィーにより媒体の円周方向に沿って同心円状に形成された複数の環形の単位要素からなり、媒体の半径方向に非連続である。一方、実施例１ｄの記録層は媒体の略円周方向に沿って渦巻き状に形成された一条の単位要素からなるが、やはり媒体の半径方向に非連続である。すなわち、実施例１の記録層のパターンは、媒体の半径方向に規則的に設けられたランド及びグルーブからなり、ガーネットフェライト層１はそれ自体でランドを構成し、隣接するガーネットフェライト層１の間にグルーブが形成されている。１つのトラックはグルーブ−ランド−グルーブの組合わせで構成されている。
【００５４】
実施例１におけるトラックのピッチ(隣接するトラック間の距離)は１．２０μｍとすることができるが、短波長の光学記録用の光学ディスク仕様に適するようにさらに小さくする方が好ましい(６５０ｎｍの波長には通常０．７４μｍ)。なお、ガーネットフェライト層１の厚みは、通常の光学媒体用としては、λ／４ｎ［ｎは基板２の屈折率であり、λは使用波長を示す］とすることができる。
【００５５】
実施例１では、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に堆積されている。記録層は一般式ＢｉｘＲ３−ｘ＋ｕＭｙＦｅ５−ｙ＋ｖＯ１２（０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦５、−３≦ｖ≦３、−３≦ｕ≦３)で表わされるガーネットフェライトであり、ＲはＤｙを含む希土類元素の１つで、Ｍは鉄と交換可能な３価の金属である。基板２には、通常、石英ガラス又はパイレックス（登録商標）などの耐熱性ガラスが使われ、ガーネットフェライト層のストレス異方性に適合するように、熱膨張係数の小さいものがより好ましい。
【００５６】
この単純な媒体構造は、光学または光磁気ヘッドと媒体間の距離が１００ｎｍ以下と小さい透過式読み出し光学システムおよび表面記録システムに適したものである。これは高解像度の高密度媒体(副波長データマークの付いたもの)になりうる。なお、記録媒体が回転せずに直線的に移動する機構又はラミネートされたピエゾデバイス等の循環振動機構上に取付けられる場合には、パターンを構成する単位要素をその直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。
【００５７】
本発明の記録層のパターンを構成する単位要素は擬連続又は非連続的、及び／又は、規則的又は不規則的に配列することができる。図１ｃに単位要素の表面形状の他の幾つかの例を示す。図１に示すように、ガーネットフェライト層１のパターンは、正方形、長方形等の多角形、及び、ストライプ状の他に、円形、環形等の表面形状の単位要素から構成することができる。なお、図１ｃは可能な単位要素の表面形状の全てを示しているわけではなく、単位要素の表面形状はこれらに限らない。
【００５８】
これらの単位要素は、例えば、同一の表面形状を有する組を集合させてほぼ連続的なランドとグルーブからなるパターン（図１ｃ）とすることができるが、ランド−グルーブ形式のパターン以外にも、図２ａのように、微小な単位要素の配列（アレイ）からなるパターンを構成することもできる。
【００５９】
また、各単位要素の表面形状は均一にする必要はない。たとえば図２ｂに示すように各単位要素の形状を不均一とし、半径及び／又は円周方向において周期的又は非周期的なパターンを形成するようにしてもよい。この目的は、データ記録に使用できる層表面を広げて高密度化及び大容量化を図り、また、適切なトラッキングサーボシステムが作り出せるようにすることである。図１及び２に示す実施例１のどの場合も、媒体の透過率又は反射率がランドからグルーブにかけて、或いは、単位要素の存在する領域から存在しない領域にかけて変化するので、グルーブ又は単位要素は記録媒体上の光学ヘッドのサーボコントロールにも使用することができる。
【００６０】
実施例１の製造工程は製造例１と２で説明したものと同様である。図２ａ及び２ｂの例ではガーネットフェライト層１がＲＦスパッタリングにより石英ガラス基板２の上に堆積された。 Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２ターゲットのスパッタリングにより、Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２層が得られた。両方の例においてガーネットフェライト層１の厚みは３００ｎｍであった。従来のフォトリソグラフィープロセスにより非結晶性の層にパターン形成を行なった。１０*２μｍ２のガーネットフェライトの粗度は約ｌｎｍでこれはパターンが形成されていない媒体の場合とほぼ同じであった。
【００６１】
図２の例では、非結晶性ガーネットフェライト層１は製造例１で説明した条件でアニーリングされた。ＡＦＭ表面観察によると単位要素の表面形状の寸法が約６×１０μｍ２と２×１０μｍ２の場合に熱処理後のガーネットフェライト層１の表面にはクラックは検知されなかった。これと対照的に、パターン形成がされていない層および上記サイズより大きな表面形状を有する単位要素にはクラックがはっきりと検知された。
【００６２】
一般に、単位要素の表面形状の大きさがどの程度だったらクラックの発生を抑えられるかということは、記録層および基板の熱膨張係数、また、基板の厚みに対する記録層の厚みなどといった要因により左右される。基板と層の間に見られる熱膨張係数の差(△α＝αｓ−αｆ）が大きければ大きいほど、一定の厚みに関しての単位要素の表面形状の面積は小さくする必要がある。実施例１の場合、ガーネットフェライト層１の厚みは、充分なＭＯ特性と磁気特性を得るには１〜４０μｍが好ましい。しかし、短波長の光を使用する場合には結晶化したガーネットフェライト層による吸収を考慮して層厚は５００ｎｍ以下とする方が好ましい。
【００６３】
図３ａ及びｂは、実施例１ａの光磁気ヒステリシスループ（図３ａ）を、パターンが形成されていない層(アニーリングは実施例１と同じ条件)に見られる光磁気ヒステリシスループ（図３ｂ）と比較するためのものである。図３ａの光磁気ヒステリシスループの平方（角形）比(残留光磁気ファラデー回転／飽和光磁気ファラデー回転)は約０．９で、これはパターン形成されていないガーネットフェライト層で得られる値とほぼ同じである（従来のＭＯ記録用の材料で得られる値とも同じである）。
【００６４】
このように、クラックのない記録層であればノイズの低い光磁気記録媒体を製造することができ、ＭＯ媒体のＳ／Ｎが高くなる。更に、単位要素の大きさを結晶粒子または結晶子の大きさ(通常７０ｎｍ)にほぼ等しくできれば、層の多結晶状態の部分によって生じるノイズも抑えることができるようになる。短波長におけるＢｉ-ガーネットフェライト層の高いファラデー回転と本発明によるノイズ低減を利用すれば、ガラス基板上にガーネットフェライト層を用いる光磁気媒体で現在実現できるＳ／Ｎ(４８８ｎｍで４５ｄＢ)よりも高い値が達成できるようになる。
【００６５】
更に、本発明は、基板の種類に関係無く、基板上の記録層、すなわち磁気層、光学層、または光磁気層などに、広く適用することができる。以下の実施例ではどの場合にも「単位要素」及び「パターン」という語は実施例１で説明したあらゆる種類の単位要素及びパターンを指すものとして使われている。
【００６６】
実施例２：
図４は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層１、を備えたＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例２」という)の断面図を示している。図４ａ及びｂでは、パターン化されたガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に堆積され、反射層３で被覆されている。一方、図４ｃ及びｄでは、図４ａ及びｂと異なり、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２上に堆積された、パターン化された反射層３の上に積層されている。記録と読み出しプロセスは、図４ａ及びｂの場合には下から石英ガラス基板２を通過するレーザーの直接照射により行われる一方で、図４ｃ及びｄの場合には、上から記録層上に向けてのレーザー照射によるものとなる。どちらの場合もガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２で説明したのと同じように作製される。どちらの場合もガーネットフェライト記録層１又は反射層３に作製された単位要素のパターンにより光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００６７】
石英ガラス基板２とガーネットフェライト層１の間に金属の反射層３が挟まれている場合にはガーネットフェライトが非常に優れた耐食性を持つため反射層３のための保護層をガーネットフェライト層１上に作製する必要はない。このような構造では光学又は光磁気ヘッドと記録媒体との距離がわずか（例えば１００ｎｍ以下）となる表面記録も可能となる。こうして、高解像度と媒体の高密度化（副波長データマーク）が達成できるようになる。反射層３の材料としてはアルミニウム、チタン、パラジウム、プラチナ、金、クロム、銀等の金属、或いは、それらの合金又は磁気合金などが用いられる。反射層３の厚みは４０ｎｍ以上が好ましい。特に図４ａ及びｂの場合には、本発明の利点を得るために反射層３の厚みを記録層１の厚みより大きいものにすべきである。ただし、どの場合も、透過式読み出し光学システムで使用する場合は、レーザービームに対して半透通性を保持するために反射層３の厚みを４０ｎｍ以下にすべきである。
【００６８】
実施例３：
図５は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層１、を備えたＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例３」という)の他の例の断面図を示している。図５ａではガーネットフェライト層１は、予め所定の幅と深さを有するグルーブ２ｂ及びランド２ａが形成された石英ガラス基板２の表面上に形成されている。媒体の円周方向に沿ったグルーブ２ｂの幅と深さは従来のＷＯＲＭ媒体の場合と同じであり、１つのトラックはグルーブ−ランド−グルーブの組合わせからなる。トラックのピッチ(隣接するトラックとの距離)は１．２０μｍとすることができるが、短波長の光学記録用の光学ディスク仕様(通常、６５０ｎｍの波長に対して０．７４μｍ)に適するようにこれより短くする方が好ましい。このようなグルーブの存在により本発明の利点を得ることができる。図５ａでは、ガーネットフェライト層１は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上のガーネットフェライト層が除去されグルーブ２ｂ上の層のみが残留している。
【００６９】
一方、図５ｂでは、ガーネットフェライト層１が基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図５ａとは異なる。図５ｂの場合は、本発明による利点を生かそうとするのであったらガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより薄くする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/４ｎとなる(ｎは基板４の屈折率、λは使用波長である)。この媒体構造は透過性読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。グルーブ２ｂからランド２ａにかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。記録媒体がディスク状で電気又は超音波モーターなどの回転機構の上に取付けられて回転する場合には、ランド２ａ及びグルーブ２ｂは媒体の円周方向に沿って形成することができる。一方、記録媒体が回転せずに直線超音波モーターまたはラミネートされたピエゾデバイスなどの直線動作機構や循環振動機構の上に取付けられている場合にはランド２ａ及びグルーブ２ｂはそれらの直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。なお、ランド２ａ及び／又はグルーブ２ａは、記録媒体の回転又は移動方向、及び／又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って連続して設けられている必要はなく、非連続でもよい。
【００７０】
実施例４：
図６は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層１、を備えたＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例４」という)の他の例の断面図を示している。図６ではガーネットフェライト層１は予めランド２ａ及びグルーブ２ｂを設けた石英ガラス基板２の上に堆積され、それは反射層３により被覆されている。図６ａ及びｂではガーネットフェライト層１は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上の層が除去されグルーブ２ｂ上の層のみとなっている。一方、図６ｃのものは、ガーネットフェライト層１が基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図６ａ及びｂとは異なる。図６ｃの場合は、本発明の利点を生かそうとするのであったら、ガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより小さくする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/４ｎである(ここでｎは基板４の屈折率、λは使用波長である)。この媒体構造は透過性読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。しかし、反射層３の厚みが４０ｎｍ以下でありレーザー光に対して半透過性である場合は透過式読み出しも可能である。実施例４では、グルーブ２ｂからランド２ａにかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。記録媒体がディスク状で電気または超音波モーターなどの回転機構の上に取付けられて回転する場合にはランド２ａ及びグルーブ２ｂは媒体の円周方向に沿って形成することができる。一方、記録媒体が回転せずに直線超音波モーターまたはラミネートされたピエゾデバイスなどの直線動作機構や循環振動機構の上に取付けられている場合にはランド２ａ及びグルーブ２ｂはそれらの直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。なお、ランド２ａ及び／又はグルーブ２ａは、記録媒体の回転又は移動方向、及び／又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って連続している必要はなく、非連続でもよい。
【００７１】
実施例５：
図７は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを形成するガーネットフェライト層１を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例５」という)の他の例の断面図を示している。図７ａ及びｂでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に形成され、それが透明層４で被覆されている。一方、図７ｃ、ｄ及びｅでは、ガーネットフェライト層１がガラス基板２上の透明層４の上に堆積されているという点で図７ａ及びｂとは異なる。しかし、どちらもガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２と同じ方法で作製されている。図７ｅの場合、本発明の利点を維持するのであれば、透明層４の厚みはガーネットフェライト層１の厚みより大きくする必要がある。
【００７２】
透明層４は誘電体(Ｓｉ３Ｎ４など)、酸化物(Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２など)、または透明ポリマーであってもよい。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。この媒体構造は透過式読み出し光学システム及び表面記録システムに適したものとなる。単位要素のある領域から単位要素のない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００７３】
更に、透明層４はニアフィールドまたは表面記録能力を犠牲にすることなく図７ａ及びｂにおいて記録データ層の保護層の役目を果たすものとなる。その上、熱膨張係数(ＣＴＥ)がガーネットフェライトより低い物質、たとえばＳｉＯ２などを透明層４としてガーネットフェライト層１を被覆するとアニーリング時のクラック発生も抑えられる。
【００７４】
この被覆による効果はアニーリング中のガーネットフェライト層の膨張を制限するというもので、言い換えれば、上部にこのような透明層が付いている時の方がガーネットフェライト層の有効ＣＴＥは小さくなる。また、ＳｉＯ２などの透明層４は非結晶性でありわずかではあるが表面の粗さを改善する働きもする。更に、ガーネットフェライトは磁気ひずみのある物質であるから、上部の透明層４でガーネットフェライト層１内での応力を変えることによって、層の磁気特性を修正したり制御したりできるようになる。
【００７５】
実施例６：
図８は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを形成するガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例６」という）の他の例の断面図を示している。図８ａ及びｂでは、ガーネットフェライト層は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上のものが除去されグルーブ２ｂ上のもののみとなっている。一方、図８ｃは、ガーネットフェライト層１が、基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図８ａ及びｂとは異なる。図８ａ及びｂの場合、本発明の利点を生かそうとするのであったらガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより薄くする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/4ｎとなる(ｎは基板４の屈折率、λは使用波長である)。
【００７６】
透明層４の材質は誘電体(Ｓｉ３Ｎ４など)、酸化物(Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２など)、または透明ポリマーであってもよい。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。この媒体構造は透過式読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。グルーブ２ｂからランド２ａにかけて反射率または透過率が変化するので、これを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００７７】
更に、透明層４はニアフィールドまたは表面記録機能を犠牲にすることなく記録データ層の保護層の役目を果たすものとなる。また、熱膨張係数(ＣＴＥ)がガーネットフェライトより低い物質、たとえばＳｉＯ２などを透明層４としてガーネットフェライト層１を被覆するとアニーリング時のクラック発生が抑えられる。
【００７８】
この被覆による効果はアニーリング中のガーネット層の膨張を抑えるというもので、言い換えれば上部にこのような透明層が付いている時の方がガーネット層の有効ＣＴＥは小さくなる。またＳｉＯ２などの透明層４は非結晶性であり、わずかではあるが表面の粗さを改善する働きもする。さらに、ガーネットフェライトは磁気ひずみのある物質であるから、透明層４によってガーネットフェライト層１内の応力を変えることによって、層の磁気特性を修正したり制御したりできるようになる。
【００７９】
実施例７：
図９は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体(以下、「実施例７」という)の他の例の断面図を示している。図９ａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆではガーネットフェライト層１が透明層４の上に形成されており、透明層４はがガーネットフェライト層１及び反射層３に挟まれている。反射層３は石英ガラス基板２の上に形成されている。一方、図９ｂ及びｇは、ガーネットフェライト層１が反射層３と透明層６に挟まれている点で図９ａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆとは異なる。しかし、どちらもガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２と同じ方法で作製されている。
【００８０】
図９ｅでは、本発明の利点を維持するのであれば透明層４の厚みはガーネットフェライト層１の厚みより大きくしておく必要がある。図９ｄ及びｅの例は媒体上のデータ記録に使用できる表面に全く無駄がないということから最も好ましい。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。この媒体構造は反射式読み出し光学システム及び表面記録システムに適したものとなる。ただし、どの場合も、透過式読み出し光学装置に使用する時はレーザービームに対して半透過性となるように反射層３の厚さを４０ｎｍ以下にすべきである。単位要素のパターンのある領域からない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００８１】
実施例８：
図１０は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体（以下、「実施例８」という）の他の例の断面図を示している。図１０ａ、ｂ、ｆでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に堆積され、透明層４で被覆されている。透明層４は反射層３で被覆されている。
【００８２】
一方、図１０ｃ、ｄ、ｅ、ｇでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２上に堆積された透明層４上に積層され、それが反射層３で被覆されているという点で図１０ａ、ｂ、ｆとは異なる。しかしどちらもガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２と同じ方法で作製することができる。本発明の利点を維持するのであれば、図１０ｅでは、透明層４の厚みはガーネットフェライト層１の厚みより大きくすべきである。また、図１０ａでは透明層４と反射層３を合せた厚みをガーネットフェライト層１の厚みより大きくすべきである。図１０ｅの例は媒体表面のデータ記録に使用できる表面に全く無駄がないということから最も好ましいものとなる。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。
【００８３】
この媒体構造は反射性読み出し光学システムに適したものとなる。しかしながら、どの場合でも、透過式読み出し光学装置に使用する時はレーザービームに対して半透過性となるように反射層３の厚さを４０ｎｍ以下にすべきである。単位要素パターンのある領域からない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００８４】
実施例９：
図１１は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体（以下、「実施例９」という）の他の例の断面図を示している。図１１ａ及びｂでは、ガーネットフェライト層１は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上の層が除去され、グルーブ２ｂ上のみに層が存在している。一方、図１１ｃでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図１１ａ及びｂとは異なる。
【００８５】
図１１ｃの場合に本発明の利点を生かそうとするのであったら、ガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより小さくする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/４ｎ（ｎは基板２の屈折率、λは使用波長）である。この媒体構造は、反射式読み出し光学系及び表面記録システムに適している。さらに、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。ただし、透過式読み出し光学装置に使用する時は、レーザービームに対して半透過性となるように反射層３の厚さを４０ｎｍ以下にすべきである。単位要素のパターンのある領域からない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００８６】
実施例１０：
図１２は、多層記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層及び透明層の積層体、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体（以下、「実施例１０」という）の断面図を示している。図１２ａでは、パターン形成されたガーネットフェライト層と透明層がランダムにまたは交互に重なり合った多層記録層７が石英ガラス基板２上に堆積されており、多層記録層７では透明層が最上部に位置している。一方、図１２ｂでは、パターン形成されたガーネットフェライト層と透明層がランダムまたは交互に重なり合ってできた多層記録層７が石英ガラス基板２上に堆積されており、多層記録層７ではガーネットフェライト層が最上部に位置している。
【００８７】
また、図１２ｃでは、ガーネットフェライト層と透明層がランダムまたは交互に重なり合ってできた多層層記録層７が石英ガラス基板２上に堆積され、それが更に反射層３で被覆されている。そして、図１２ｄでは、多層記録層７が反射層３の上に堆積されており、パターンは反射層３に形成されている。実施例１０は、製造例１及び２と同じ方法で製造することができる。多層記録層７の厚みは４０から１０００ｎｍが好ましい。４０ｎｍ以下になると充分な磁気特性が得られなくなり、一方で、１０００ｎｍ以上だと記録層の透明度が落ちるからである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１ａ及び１ｄは実施例１の上面図である。図１ｂは実施例１の断面図である。図１ｃは単位要素の表面形状の例を示す上面図である。
【図２】図２ａ及び２ｂは、それぞれ、基板上の周期的及び非周期的なパターンを有するガーネットフェライトを示す拡大ＡＦＭ像である。図２ａは２５×１０μｍ２の表面形状を各々が有する単位要素を示す。
【図３】図３ａは本発明の記録媒体の光磁気ヒステリシス(６５０℃のアニーリング後)であり、図３ｂはパターン形成されていない記録媒体で測定された光磁気ヒステリシス(６５０℃のアニーリング後)。
【図４】実施例２の断面図である。
【図５】実施例３の断面図である。
【図６】実施例４の断面図である。
【図７】実施例５の断面図である。
【図８】実施例６の断面図である。
【図９】実施例７の断面図である。
【図１０】実施例８の断面図である。
【図１１】実施例９の断面図である。
【図１２】実施例１０の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ ガーネットフェライト層
２ 石英ガラス基板
２ａランド
２ｂグルーブ
３ 反射層
４ 透明層
７ 多層記録層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光磁気(ＭＯ)記録媒体、ライトワンス(write once: ＷＯＲＭ)及び読み出し専用(ＲＯＭ)光学記録媒体等の記録媒体に関する。本発明は、特に、結晶化処理の間に見られる熱応力によるクラックの発生を抑えるために記録層を複数の単位要素の集合体とした記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＯＭ媒体ではビット情報（データ）は媒体製造段階でディスク内にマークとして永久的に埋め込まれる。ＷＯＲＭではデータが一度書込まれるとそれは消すことができない。この場合、ＲＯＭとは異なり書込み操作はユーザーによって行われる。ビット情報は反射率の変化により検知される。
【０００３】
ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体は、共に、その構成材料として各種の有機・無機物質が使われ(ＷＯＲＭ及び／又はＲＯＭ用の染料や金属)ているが、これらは光、特に波長の短い光の照射に対して非常に敏感である。そこで媒体に求められている寿命を確保する上でこれらの物質には保護層が必要である。
【０００４】
一方、市場に出されている従来の光磁気（ＭＯ）記録媒体では記録層は主に薄い金属薄膜からなる。データは光ビームを使って記録層上の微細なスポットの透過率または反射率などの光学特性を変えながらビット情報として記録層に記録される。通常、金属薄膜の材料としては、ＴｂＦｅＣｏ等のような希土類金属の非結晶性合金が使われる。この合金は一般的に高い吸収係数(＞１０５ｃｍ−１)を持つのでデータの記録に好ましい材料である。しかし、このような合金で作られた薄膜は酸化その他の要因により劣化しやすい傾向を持つ。そこで、やはり、プラスチック層などを使って密封し保護する必要がある。
【０００５】
ところで、ガーネットフェライト、すなわちガーネット型の結晶構造を有するフェライトを使用した記録媒体は、上述したようなＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体に比べると酸化やその他のエージング現象に対して非常に優れた安定性を示す。また、特に青のスペクトル域において非常に興味深い磁気特性(保磁力が高い)と光磁気特性(ファラデー回転が大きい)を示す。さらに、ガーネットフェライトは青のスペクトル域で吸収率が高いのでライトワンス記録が可能となる。また、結晶性、非結晶性どちらの場合でもガーネットフェライトの透過率は高いので透過式(transmissive)記憶システムに使うこともできる。
【０００６】
現在、表面記録システムの分野では、記録媒体及びドライブシステムの両面から、短波長の光を用いて記録容量を高めるための開発が進められているが、こうしたシステムにおいては、光学法則により基板を通しての記録はもはや不可能であり、しかも、記録媒体表面と光学ヘッド間の距離はわずか数ナノメーターとなっている。したがって、このようなシステムでは記録媒体上に保護層を設けることはもはやできないので、耐食性に優れた材質の開発が必要となっている。一般的に酸化物は表面記録システムに適しているが、特に、ガーネットフェライトの場合は耐食性が高く保護層が不要となるので、高密度のＭＯ媒体、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体用の材料として非常に有用と思われる（特開２０００−７６７１６号公報）。
【０００７】
しかし、ガーネットフェライトを用いた記録媒体は製造面で次のような問題を有する。すなわち、ガーネットフェライトの特徴である高いファラデー回転と高い保磁力を確保するためには、ガーネットフェライト層は６００℃以上の高温で結晶化されなければならない。ところで、このような高温で使われるのに適した特殊な基板、特にガラス基板は、通常、ガーネットフェライト層とは異なる膨張係数を有する。したがって、ガーネットフェライト層を備えた基板が６００℃以上の高温から室温に冷却される間に機械応力がガーネットフェライト層と基板との間に生じる。そして、この応力は大きく、一方で、ガーネットフェライトの弾性は小さいので、クラックがガーネットフェライト層上に発生してしまう。このクラックの幅はガーネットフェライトの結晶粒程の大きさ、時にはそれより大きいものとなるので光学的に検知可能となってしまい、ＭＯ読み出しプロセスにおいて媒体ノイズが非常に大きくなる結果となる。このような理由により、ＭＯ記録媒体等の記録媒体への応用においてガーネットフェライトの優れた特性を利用することが難しくなっていた。
【０００８】
ところで、スパッタリングされて基板上に形成されたガーネットフェライト層は通常非結晶性で、可視スペクトル全域の吸収率が比較的高いためその色は黒っぽい。しかし、６００又は７００℃以上の温度下での結晶化工程の後、層の色は茶色または黄色がかった色に変化する。スパッタリング後の層にハイパワー(約１０ｍＷ)のレーザースポットを数ナノ秒当て加熱するとこうした色の変化が引き起こせる。このサーモライティングプロセスはＷＯＲＭ又はＲＯＭ媒体等における消去できないビット記録に用いることができる。こうして記録されたものは、層上において書込みが行われた域とそれ以外の域間に光学吸収率の差が出るため後で光学的に検知可能となる。しかし、ビット書込み時にクラックが発生したり結晶化が適切にコントロールできないことがあるため、読み出し時のノイズは一般的に大きなものとなる。
【特許文献１】特開２０００−７６７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、ガーネットフェライトには興味深い光磁気特性や光学特性があるが、クラックの発生を防ぎまた結晶化プロセスの適切なコントロールを行なうことが不可欠であるために、それをＭＯ、ＷＯＲＭ及び／又はＲＯＭ媒体に応用することは困難であった。
【００１０】
クラックの発生を避け、ノイズレベルを下げるためにこれまで行われてきた試みとしては、非磁気結晶性ガーネットフェライト層上にビスマス置換ガーネットフェライト層を堆積させたもの(二重層構造ディスク)、或いは、ガラス基板上に複層のガーネットを堆積させたものがあった。その他の試みとしては、ＧＧＧ基板などの結晶性ガーネットフェライトを使うもの、或いは、記録層に似た格子定数を持つ酸化物を使うものがある。なお、基板の熱膨張係数を記録層のそれに合せるという方法もある。しかしこれらの方法はどれも満足の行くＣＮＲを達成できず、低コスト、量産化という目標も満足できない。
【００１１】
本発明は、結晶性ガーネットフェライト層を記録層として用いるＭＯ媒体または非結晶性ガーネットフェライト層を感度層として用いるＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体において、該ガーネットフェライト層の結晶化プロセスにおけるクラック発生を防止することができる記録媒体を提供するものである。
【００１２】
また、本発明の目的は、光磁気（ＭＯ）記録媒体、並びに、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体の両方について、ガーネットフェライト層を使う従来の記録方式で達成できるものより優れたＳ／Ｎ比、Ｃ／Ｎ比を持つ記録媒体を提供することである。
【００１３】
さらに、本発明の他の目的は、高解像度、高記録密度、高Ｓ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比を達成し、更に簡単にコントロールできる磁気特性を有するガーネットフェライト層を含んだ記録層を備えた新規且つ有用な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、基板上に記録層を備えた、ＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体において、当該記録層の結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しい大きさの単位要素からなる非連続パターンを当該記録層に形成すること(アニーリングのある場合及びない場合の両方含めて)により達成される。
【００１５】
すなわち、本発明の記録媒体は、基板、及び、データが記録される少なくとも１つの記録層を含む記録媒体であって、該記録層表面上に複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続パターンが形成されており、且つ、該単位要素の大きさが該記録層の結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しいことを特徴とする。ここで、「単位要素」なる用語は、記録層の構成単位となる微少な物体を指し、本発明ではガーネットフェライトからなる。また、「非連続パターン」なる用語は、前記「単位要素」の非連続配置によって形成される模様を指す。記録層は基板に隣接して設けることが好ましい。
【００１６】
前記非連続パターンは互いに同一の表面形状を有する複数の単位要素から形成されてもよく、また、互いに異なる表面形状を有する複数の単位要素から形成されてもよい。「表面形状」なる用語は、ここでは、単位要素の複数の外形表面のうち、記録層の表面に現れる面の形状を指す。例えば、円柱状の単位要素を、その母線が記録層表面に対して垂直になるように配列した場合は、当該単位要素の「表面形状」は円形である。前記表面形状は、円形、楕円形、環形、ストライプ（帯状）、及び、三角形、正方形、長方形等の多角形から選択されることが好ましい。
【００１７】
また、前記非連続パターンは、記録媒体の回転及び／又は移動方向に沿って、及び／又は、記録媒体の回転及び／又は移動方向と垂直な方向に沿って形成されていることができる。例えば、記録媒体が円形表面を有するディスク状の場合は、当該ディスクの円周方向及び／又は半径方向に沿って形成されることが好ましい。
【００１８】
前記単位要素の表面形状の面積は、単位要素並びに基板の厚み及び熱膨張係数によって決定されることが好ましい。基板及び単位要素の厚みが一定の場合は、基板の熱膨張係数（αｓ）とガーネットフェライトからなる当該単位要素の熱膨張係数（αｆ）の差（Δα＝αｓ−αｆ）が大きいほど、前記表面形状の面積を小さくすることが好ましい。例えば、３００ｎｍの厚みの記録層を構成する前記単位構成要素の当該記録層表面に現れる表面形状が方形の場合は、当該方形表面の面積は５×１０μｍ２以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の記録媒体では、前記基板が少なくとも１つの溝を有してもよい。そして、その場合は、前記溝内にのみ前記記録層を存在させることもできる。前記溝の幅は少なくとも一部が１０μｍ以下であることが好ましい。一方、基板上に溝がない場合は、前記単位要素の記録層表面上に現れる表面形状の少なくとも一部の幅を１０μｍ以下とすることが好ましい。なお、前記記録層の厚みは４０〜１０００ｎｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２０】
本発明の記録媒体は、反射層及び／又は透明層を更に備えることができる。前記反射層及び／又は透明層は前記基板と前記記録層の間に位置してもよく、また、前記記録層が前記基板と前記反射層及び／又は透明層の間に位置するようにしてもよい。
【００２１】
反射層及び透明層の両者を併用する場合は、基板上に、
反射層、記録層及び透明層の順で、
反射層、透明層及び記録層の順で、
記録層、透明層及び反射層の順で、又は、
透明層、記録層及び反射層の順でこれらの層を積層することができる。なお、本発明の記録媒体は、複数の記録層と、複数の反射層又は透明層とからなる積層体を備えてもよい。
【００２２】
本発明の記録媒体は、上記のような、複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続のパターンを有する記録層を基板上に形成後、５００〜７００℃、好ましくは６００〜６５０℃で熱処理を行うことによって製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
ガーネットフェライト層と基板との積層体を備えた記録媒体の場合、ガーネットフェライト層と基板の熱膨張係数が異なるため、ガーネットフェライト層を高温でアニーリング処理した後に、両者の間に機械応力が生じるが、本発明では、ガーネットフェライト層と基板との接触面積が低減するのでこの応力を小さくすることができる。実際には、記録層を構成するガーネットフェライトを分割して複数の単位要素とした上で不連続に配置することによって各単位要素の基板との接触面積を低減できる。
【００２４】
この場合、具体的には、単位要素の基板との接触面の少なくとも１つの寸法を１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下とする方がよい。また、記録層厚、すなわちガーネットフェライトの単位要素の厚みが１μｍ以下の場合には、単位要素の基板との接触面の少なくとも１つの寸法を５００ｎｍ以下とすることが好ましい。接触面の形状（記録層の単位要素の表面形状）は例えば正方形、長方形等の多角形、円形又は楕円形のドット又はピット、或いは、環形又はストライプとすることができる。これらの表面形状を有する単位要素の集合からなる非連続パターンの形状としては、直線状（帯状）、曲線状、凹凸状又は同心円状が挙げられる。これらの単位要素は、クラック発生の防止ばかりでなく、ＷＯＲＭ媒体及びＭＯ記録媒体の双方において、フォーマット情報を書き込むために使用することもできる。
【００２５】
以下、本発明をＭＯ媒体を例に挙げて説明する。まず、基板上への非結晶ガーネットフェライト層の形成方法について説明する。
【００２６】
非結晶ガーネットフェライト層形成方法：
薄膜作成に通常用いられる方法(ＲＦ又はダイオードスパッタリング、化学蒸着、ゾル−ゲル法等)のいずれかを用いて「非結晶性ガーネットフェライト」膜を基板上に堆積させることができる。「非結晶性ガーネットフェライト」とは混合酸化物を意味し、これは約６５０℃のアニーリングにより純粋な結晶性ガーネットフェライトとなる。
【００２７】
このような混合酸化物は例えばガーネットフェライトターゲットのＲＦスパッタリングにより得ることができる。膜の厚みは１μｍ以下、１０ｎｍ以上であり、好ましくは、５００ｎｍ以下、５０ｎｍ以上である。
【００２８】
基板は非結晶性又は結晶性のどちらでもよく、酸化物(ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、スピネルフェライト等)、金属(Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等)又はＳｉとすることができる。好ましくは、基板は、５００℃以上でも安定な透明ガラス基板から選択される。
【００２９】
本発明の記録層における非連続パターンは、具体的には、以下の複数の方法のいずれかでガーネットフェライト層に形成することができる。
【００３０】
１番目の方法：
予め溝を形成しておいた(グルーブ付き)基板上に上記の方法によって非結晶性ガーネットフェライトを堆積し、アニーリングによってナノ単位の結晶から成るガーネットフェライト層とする。この場合、ガーネットフェライト膜を非連続性のものにするために、基板の溝の深さはガーネットフェライト膜厚より大きいものとする。溝の深さはガーネットフェライト膜の厚さより１．１から１．５倍大きくすることが好ましい。予め基板に形成される溝の高さをガーネットフェライト膜の厚みより高くしておけば、ガーネットフェライトのサイズが基板の溝によって制限されて、小さい単位要素となり、クラックの形成が回避される。また、この方法では媒体表面を無駄にすること無く高密度記録を実現可能である。
【００３１】
アニーリングは従来のジュール効果炉又はランプ炉で行うことができる。ランプ炉ではプロセス時間がわずか数秒のフラッシュアニーリングが可能である。従来の炉を使うと３０分から５時間、好ましくは２時間が必要である。垂直磁気異方性、高保磁力(＞１５００ Ｏｅ、好ましくは、＞２０００ Ｏｅ)、及び、高いファラデー回転(＞２ｄｅｇ／μｍ、好ましくは、＞１０ｄｅｇ／μｍ)を備えた結晶性ガーネットフェライト層を得るためには、熱処理は５００℃以上７００℃以下、好ましくは６００〜６５０℃、で行わなければならない。
【００３２】
２番目の方法：
基板上に上記の方法によって非結晶性ガーネットフェライト膜を堆積した後に、古典的なフォトリソグラフィー法によって非結晶性ガーネットフェライト膜に溝を形成し、当該膜を単位要素に分割し、非連続パターンを形成する。フォトリソグラフィー法は以下の５つのステップに分けられる。
−ガーネットフェライト膜を光重合性(２Ｐ)ラッカーで被覆する。
−ディスクフォーマットの画像であるマスクを通して２Ｐラッカーを光照射するか、又は、マスタリングマシーンによって光照射する(量産にはマスクを使う照射の方が適切である)。
−２Ｐラッカーを化学的に除去する。つまり、２Ｐラッカーがポジ型であれば照射された部分が溶解除去され、２Ｐラッカーがネガ型であればマスクされた部分が溶解除去され、その部分のガーネットフェライト膜は未保護状態になる。
−適切な酸性溶液を使って前のステップで未保護状態なった部分からガーネットフェライト膜を化学的に溶解するか、またはイオンあるいは電子エッチングによりその部分のガーネットフェライト膜を除去する。
−残っている２Ｐラッカーを有機溶剤で除去する。
【００３３】
こうして得られた非連続パターン状の非結晶性ガーネットフェライト膜は既述した方法のいずれかによってアニーリングされる。小さい結晶子（約１０〜５０ｎｍ）を持ち、強い垂直磁気異方性、高い保磁力、高いファラデー回転を有する結晶化ガーネットフェライト層が得られる。
【００３４】
なお、ガーネットフェライト層自体にパターンが形成されると記録に利用できる表面積は媒体の総面積より小さくなる。また、パターン形成を上述のフォトリソグラフィー法により行った場合には、ガーネットフェライト層の平坦度はフォトリソグラフィー法で使われるエッチングプロセスにより改善される。
【００３５】
３番目の方法：
ガーネットフェライト層に非連続パターンを作り出す方法として、上述した２つの方法の他に、既にパターンを有する基板上の他の層の表面にガーネットフェライト、すなわち記録層を堆積させる方法がある。ＭＯ媒体構造では、通常、ＭＯ信号を高めるための誘電層又は透明層、並びに反射層、或いは、透明層又は反射層からなる積層体等の他のいくつかの層が使用されているが、これらの全ての層がこの方法において使用可能である。なお、記録層は、積層体（透明層／ガーネットフェライト層、又は、ガーネットフェライト層／反射層）で構成されるか、またはガーネットフェライト層の結晶化プロセスを促進させるためにＰＣＴ／ＪＰ９９／０４６７４に提案されているスピネル層等の吸収層と共に構成されることができる。
【００３６】
この方法では、非連続パターンは他の層のパターンを使ってガーネットフェライト層に間接的に形成される。他の層に非連続パターンを形成するために、予め溝が形成された基板を使うこともできる。この場合、ガーネットフェライト層を非連続性のものにするために、他の層の溝の深さはガーネットフェライト層厚より大きいものとすべきである。溝の深さをガーネットフェライト層の厚さより１．１から１．５倍大きくすることが好ましい。このようにすると媒体表面を無駄にすること無く高密度記録を実現できるようになる。
【００３７】
本発明は以下のような利点を有する。すなわち、記録媒体上の記録層となるガーネットフェライト層のパターン次第で、１つの媒体で、読み出しのみが可能であるか、或いは、再書き込みも可能であるようなミックス媒体を実現することが可能である。さらに、記録層を構成する単位要素の他に、従来の光学記録のように、溝（以下、「グルーブ」と称することもある）と溝間の突条（以下、「ランド」と称することもある）を用いてサーボトラッキングを行うこともできる。
【００３８】
本発明では、高いＳ／Ｎ、すなわち低ノイズは以下の作用・効果によって達成される。
−熱ストレスにより引き起こされる欠陥の発生が回避される。
−多結晶性ガーネットの境界効果（boundary effect）が低減する。
−孤立した記録域を使うことによってクロストーク（crosstalk）やジター（jitter）が低減する。
また、本発明では、ガーネットフェライト結晶の粒子サイズの単位要素からなる非連続パターンを使用することにより、高磁気及び光磁気特性を保持した状態で、あたかも「単結晶」のようなガーネットフェライトに記録を行うことができるので、Ｓ／Ｎ比を更に改善することができる。
【００３９】
また、本発明では、ガーネットフェライトの高い化学安定性を利用しているので、記録層に保護層は不要である。従って、読み取りヘッドなどの光ピックアップ機構を記録層に非常に近付けることが可能となり、解像度と媒体容量が高められる。
【００４０】
なお、パターン化されたガーネットフェライト層の上に薄い透明層を堆積させて有効ファラデー回転を向上させ、及び／又は、クラック形成の低減を助けることができる。従って、表面またはニアフィールド記録がまだ可能である一方で、記録層は記録媒体上のほこりや傷による影響を受けなくなる。この透明層は媒体の平坦度を改善するものともなる。反射層が基板と記録層の間にある構造でも同じような結果が得られる。この場合、反射層がたとえ金属タイプの材料で作られていても、該反射層のためのコーティング層などのような保護手段は必要でない。
【００４１】
本発明では、トライボロジー（tribology）性能を高めるために、上述の層構造上に薄い炭素のような層または澗滑層（水素化炭素、パーフルオロカーボン）を堆積することができる。これは透過式記録モード、反射記録モードのどちらにおいても媒体の読み／書き性能に影響を与えることはない。
【００４２】
次に、本発明のライトワンス（ＷＯＲＭ）及びＲＯＭ媒体への応用について言及する。
【００４３】
非連続パターン化された非結晶性ガーネットフェライト層を有するライトワンス媒体も、あらかじめ溝が形成された基板又は当該基板上の他の層を用いて、或いは、ＭＯ媒体について既述したマスクを用いるフォトリソグラフィ法によって作製できる。この場合、溝の深さはガーネットフェライト層厚よりも大きくすることが好ましい。また、ＲＯＭ媒体も、上述のパターン化ＭＯ媒体の製造の場合と同じように、フォトリソグラフィー法を用いて作製できる。これらの媒体にはアニーリングは不要である。これらの場合、ガーネットフェライト記録層は、ＷＯＲＭ及びＲＯＭに通常使われる有機材料より高い安定性を提供する。
【００４４】
ＷＯＲＭでは、情報はハイパワーのレーザービーム(約１０ｍＷ)でビットを書込む部分を結晶化させる方法を使ってユーザーにより書込むことが可能である。記録層は微小な単位要素の非連続パターンとなっているので結晶化のコントロールがより適切に行なえるようになりクロストークやジターが防止できる。また、ＲＯＭ読み出し及びＷＯＲＭの書き込みプロセスの両方が、非連続パターンが形成されたガーネットフェライト層を使うと単一の媒体で実現可能となる。
【実施例】
【００４５】
以下、図を参照しつつ、本発明の製造例及び実施例を詳細に説明する。ただし、これらの製造例及び実施例は本発明の範囲を制限するものではない。なお、図中、同じ数字は同じものを意味する。図は視覚的な理解を与えるためのものであって、パターンの大きさ、媒体の厚みやその他のいくつかの特徴は正確な比率で表現されていない。
【００４６】
製造例１ａ及び１ｂ：
石英ガラス基板上にガーネットフェライト単層から成る記録層を有する記録媒体を作製した。パターンが形成された製造例１ａ及び１ｂの製造工程は以下のとおりである：
両方の例において、非結晶性の高温耐性基板(熱膨張係数がほぼ０．５５．１０−６゜Ｋ−１に近いSumiquartz SK1310ガラス)上にＲＦマグネトロンスパッタリングにより、Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２の記録層を堆積した。
【００４７】
スパッタリング条件は次のとおりである。
−ターゲット：Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２
−ガス：アルゴン
−圧力：２Ｐａ
−パワー：０．７８Ｗ／ｃｍ２
−ガーネットフェライト厚：３００ｎｍ
堆積された状態の薄膜は非結晶性であった。
【００４８】
次に、以下の４つの異なる寸法（表面積）の方形の表面形状を有する単位要素からなるパターンを作製した。
−２６ × １０μｍ２
−１３ × １０μｍ２
−６ × １０μｍ２
−２ × １０μｍ２
このパターンはフォトリソトグラフィー法にて形成された。このプロセスは、ガーネットフェライト層上にポジ型レジスト膜を形成し、上記と同一の４つの単位要素のパターンを有するマスクを通してＵＶランプで露光し、そして、レジストを現像する工程を含む。現像工程では、レジスト膜に保護されていない部分を酸性溶液で除去して、ガーネットフェライト層上に非連続パターンが作り出された。製造例１ａでは２０％ＨＮＯ３＋５％ＨＣｌの混合物からなる酸の水溶液が使用され、製造例１ｂではＨＦ(５％)水溶液が使われた。ガーネットフェライト層に非連続パターン形成を行なった後、残っていたフォトレジストをアセトンなどの有機溶剤で除去した。ガーネットフェライトに結晶性を与え、光磁気特性を高めるために、非連続パターンが形成されたガーネットフェライト層を抵抗炉内で６５０℃で１時間アニーリングした。
【００４９】
単位要素のうち、表面形状の寸法（面積）の大きいもの(２６×１０μｍ２と１３×１０μｍ２)では光学顕微鏡と原子力顕微鏡(ＡＦＭ)検査の両方によってクラックが検知された。一方、パターンが小さいもの(６ ×１０μｍ２と２ ×１０μｍ２)ではＡＦＭ観察の結果、製造例１ｂ、１ｂで得られたサンプルの両方の表面にクラックは検知されなかった。
【００５０】
製造例２：
パターン形成プロセスの別の比較を製造例２として行った。ここで使用されたガーネットフェライト、基板、スパッタリング条件は上記の場合と同じで、記録層の単位要素の表面形状は２×１０μｍ2の方形に統一した。フォトリソグラフィープロセスも製造例１ａ及び１ｂの場合と同じであった。ただし、フォトレジスト膜の非保護領域を介してのガーネットフェライトの除去は圧力２Ｐａ、パワー０．１２Ｗ／ｃｍ２でアルゴンプラズマ内でのドライエッチングにより行った。１時間にわたる６５０℃でのアニーリング後、ＡＦＭにより表面観察を行なったところ単位要素表面上にはクラックは見られなかった。
【００５１】
この製造例２では、波長４４０ｎｍでの、記録層表面に対して垂直に測定した残留ファラデー回転はほぼ７．７ｄｅｇ／μｍであった。光磁気ヒステリシスの角形比は１に近い値になり、これは非連続のパターンが形成されていないガーネットフェライト記録層を有するサンプルと同じであった。したがって、本発明は優れた磁気特性および光磁気特性を維持しつつ、クラック発生を抑える点で効果的である。
【００５２】
以下、本発明の記録媒体の幾つかの実施例を説明する。
【００５３】
実施例１：
図１ａとｄは、それぞれ、記録層、すなわちガーネットフェライト層１を有する、ＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、それぞれ「実施例１ａ」及び「実施例１ｄ」というが両者を併せて実施例１と称する場合もある)を上から見た図であり、図１ｂはそれらの断面図である。図から明らかなように、実施例１ａの記録層は、フォトリソグラフィーにより媒体の円周方向に沿って同心円状に形成された複数の環形の単位要素からなり、媒体の半径方向に非連続である。一方、実施例１ｄの記録層は媒体の略円周方向に沿って渦巻き状に形成された一条の単位要素からなるが、やはり媒体の半径方向に非連続である。すなわち、実施例１の記録層のパターンは、媒体の半径方向に規則的に設けられたランド及びグルーブからなり、ガーネットフェライト層１はそれ自体でランドを構成し、隣接するガーネットフェライト層１の間にグルーブが形成されている。１つのトラックはグルーブ−ランド−グルーブの組合わせで構成されている。
【００５４】
実施例１におけるトラックのピッチ(隣接するトラック間の距離)は１．２０μｍとすることができるが、短波長の光学記録用の光学ディスク仕様に適するようにさらに小さくする方が好ましい(６５０ｎｍの波長には通常０．７４μｍ)。なお、ガーネットフェライト層１の厚みは、通常の光学媒体用としては、λ／４ｎ［ｎは基板２の屈折率であり、λは使用波長を示す］とすることができる。
【００５５】
実施例１では、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に堆積されている。記録層は一般式ＢｉｘＲ３−ｘ＋ｕＭｙＦｅ５−ｙ＋ｖＯ１２（０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦５、−３≦ｖ≦３、−３≦ｕ≦３)で表わされるガーネットフェライトであり、ＲはＤｙを含む希土類元素の１つで、Ｍは鉄と交換可能な３価の金属である。基板２には、通常、石英ガラス又はパイレックス（登録商標）などの耐熱性ガラスが使われ、ガーネットフェライト層のストレス異方性に適合するように、熱膨張係数の小さいものがより好ましい。
【００５６】
この単純な媒体構造は、光学または光磁気ヘッドと媒体間の距離が１００ｎｍ以下と小さい透過式読み出し光学システムおよび表面記録システムに適したものである。これは高解像度の高密度媒体(副波長データマークの付いたもの)になりうる。なお、記録媒体が回転せずに直線的に移動する機構又はラミネートされたピエゾデバイス等の循環振動機構上に取付けられる場合には、パターンを構成する単位要素をその直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。
【００５７】
本発明の記録層のパターンを構成する単位要素は擬連続又は非連続的、及び／又は、規則的又は不規則的に配列することができる。図１ｃに単位要素の表面形状の他の幾つかの例を示す。図１に示すように、ガーネットフェライト層１のパターンは、正方形、長方形等の多角形、及び、ストライプ状の他に、円形、環形等の表面形状の単位要素から構成することができる。なお、図１ｃは可能な単位要素の表面形状の全てを示しているわけではなく、単位要素の表面形状はこれらに限らない。
【００５８】
これらの単位要素は、例えば、同一の表面形状を有する組を集合させてほぼ連続的なランドとグルーブからなるパターン（図１ｃ）とすることができるが、ランド−グルーブ形式のパターン以外にも、図２ａのように、微小な単位要素の配列（アレイ）からなるパターンを構成することもできる。
【００５９】
また、各単位要素の表面形状は均一にする必要はない。たとえば図２ｂに示すように各単位要素の形状を不均一とし、半径及び／又は円周方向において周期的又は非周期的なパターンを形成するようにしてもよい。この目的は、データ記録に使用できる層表面を広げて高密度化及び大容量化を図り、また、適切なトラッキングサーボシステムが作り出せるようにすることである。図１及び２に示す実施例１のどの場合も、媒体の透過率又は反射率がランドからグルーブにかけて、或いは、単位要素の存在する領域から存在しない領域にかけて変化するので、グルーブ又は単位要素は記録媒体上の光学ヘッドのサーボコントロールにも使用することができる。
【００６０】
実施例１の製造工程は製造例１と２で説明したものと同様である。図２ａ及び２ｂの例ではガーネットフェライト層１がＲＦスパッタリングにより石英ガラス基板２の上に堆積された。 Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２ターゲットのスパッタリングにより、Ｂｉ１．８９Ｄｙ０．８２Ｇａ１．１１Ｆｅ４．１８Ｏ１２層が得られた。両方の例においてガーネットフェライト層１の厚みは３００ｎｍであった。従来のフォトリソグラフィープロセスにより非結晶性の層にパターン形成を行なった。１０*２μｍ２のガーネットフェライトの粗度は約ｌｎｍでこれはパターンが形成されていない媒体の場合とほぼ同じであった。
【００６１】
図２の例では、非結晶性ガーネットフェライト層１は製造例１で説明した条件でアニーリングされた。ＡＦＭ表面観察によると単位要素の表面形状の寸法が約６×１０μｍ２と２×１０μｍ２の場合に熱処理後のガーネットフェライト層１の表面にはクラックは検知されなかった。これと対照的に、パターン形成がされていない層および上記サイズより大きな表面形状を有する単位要素にはクラックがはっきりと検知された。
【００６２】
一般に、単位要素の表面形状の大きさがどの程度だったらクラックの発生を抑えられるかということは、記録層および基板の熱膨張係数、また、基板の厚みに対する記録層の厚みなどといった要因により左右される。基板と層の間に見られる熱膨張係数の差(△α＝αｓ−αｆ）が大きければ大きいほど、一定の厚みに関しての単位要素の表面形状の面積は小さくする必要がある。実施例１の場合、ガーネットフェライト層１の厚みは、充分なＭＯ特性と磁気特性を得るには１〜４０μｍが好ましい。しかし、短波長の光を使用する場合には結晶化したガーネットフェライト層による吸収を考慮して層厚は５００ｎｍ以下とする方が好ましい。
【００６３】
図３ａ及びｂは、実施例１ａの光磁気ヒステリシスループ（図３ａ）を、パターンが形成されていない層(アニーリングは実施例１と同じ条件)に見られる光磁気ヒステリシスループ（図３ｂ）と比較するためのものである。図３ａの光磁気ヒステリシスループの平方（角形）比(残留光磁気ファラデー回転／飽和光磁気ファラデー回転)は約０．９で、これはパターン形成されていないガーネットフェライト層で得られる値とほぼ同じである（従来のＭＯ記録用の材料で得られる値とも同じである）。
【００６４】
このように、クラックのない記録層であればノイズの低い光磁気記録媒体を製造することができ、ＭＯ媒体のＳ／Ｎが高くなる。更に、単位要素の大きさを結晶粒子または結晶子の大きさ(通常７０ｎｍ)にほぼ等しくできれば、層の多結晶状態の部分によって生じるノイズも抑えることができるようになる。短波長におけるＢｉ-ガーネットフェライト層の高いファラデー回転と本発明によるノイズ低減を利用すれば、ガラス基板上にガーネットフェライト層を用いる光磁気媒体で現在実現できるＳ／Ｎ(４８８ｎｍで４５ｄＢ)よりも高い値が達成できるようになる。
【００６５】
更に、本発明は、基板の種類に関係無く、基板上の記録層、すなわち磁気層、光学層、または光磁気層などに、広く適用することができる。以下の実施例ではどの場合にも「単位要素」及び「パターン」という語は実施例１で説明したあらゆる種類の単位要素及びパターンを指すものとして使われている。
【００６６】
実施例２：
図４は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層１、を備えたＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例２」という)の断面図を示している。図４ａ及びｂでは、パターン化されたガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に堆積され、反射層３で被覆されている。一方、図４ｃ及びｄでは、図４ａ及びｂと異なり、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２上に堆積された、パターン化された反射層３の上に積層されている。記録と読み出しプロセスは、図４ａ及びｂの場合には下から石英ガラス基板２を通過するレーザーの直接照射により行われる一方で、図４ｃ及びｄの場合には、上から記録層上に向けてのレーザー照射によるものとなる。どちらの場合もガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２で説明したのと同じように作製される。どちらの場合もガーネットフェライト記録層１又は反射層３に作製された単位要素のパターンにより光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００６７】
石英ガラス基板２とガーネットフェライト層１の間に金属の反射層３が挟まれている場合にはガーネットフェライトが非常に優れた耐食性を持つため反射層３のための保護層をガーネットフェライト層１上に作製する必要はない。このような構造では光学又は光磁気ヘッドと記録媒体との距離がわずか（例えば１００ｎｍ以下）となる表面記録も可能となる。こうして、高解像度と媒体の高密度化（副波長データマーク）が達成できるようになる。反射層３の材料としてはアルミニウム、チタン、パラジウム、プラチナ、金、クロム、銀等の金属、或いは、それらの合金又は磁気合金などが用いられる。反射層３の厚みは４０ｎｍ以上が好ましい。特に図４ａ及びｂの場合には、本発明の利点を得るために反射層３の厚みを記録層１の厚みより大きいものにすべきである。ただし、どの場合も、透過式読み出し光学システムで使用する場合は、レーザービームに対して半透通性を保持するために反射層３の厚みを４０ｎｍ以下にすべきである。
【００６８】
実施例３：
図５は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層１、を備えたＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例３」という)の他の例の断面図を示している。図５ａではガーネットフェライト層１は、予め所定の幅と深さを有するグルーブ２ｂ及びランド２ａが形成された石英ガラス基板２の表面上に形成されている。媒体の円周方向に沿ったグルーブ２ｂの幅と深さは従来のＷＯＲＭ媒体の場合と同じであり、１つのトラックはグルーブ−ランド−グルーブの組合わせからなる。トラックのピッチ(隣接するトラックとの距離)は１．２０μｍとすることができるが、短波長の光学記録用の光学ディスク仕様(通常、６５０ｎｍの波長に対して０．７４μｍ)に適するようにこれより短くする方が好ましい。このようなグルーブの存在により本発明の利点を得ることができる。図５ａでは、ガーネットフェライト層１は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上のガーネットフェライト層が除去されグルーブ２ｂ上の層のみが残留している。
【００６９】
一方、図５ｂでは、ガーネットフェライト層１が基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図５ａとは異なる。図５ｂの場合は、本発明による利点を生かそうとするのであったらガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより薄くする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/４ｎとなる(ｎは基板４の屈折率、λは使用波長である)。この媒体構造は透過性読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。グルーブ２ｂからランド２ａにかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。記録媒体がディスク状で電気又は超音波モーターなどの回転機構の上に取付けられて回転する場合には、ランド２ａ及びグルーブ２ｂは媒体の円周方向に沿って形成することができる。一方、記録媒体が回転せずに直線超音波モーターまたはラミネートされたピエゾデバイスなどの直線動作機構や循環振動機構の上に取付けられている場合にはランド２ａ及びグルーブ２ｂはそれらの直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。なお、ランド２ａ及び／又はグルーブ２ａは、記録媒体の回転又は移動方向、及び／又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って連続して設けられている必要はなく、非連続でもよい。
【００７０】
実施例４：
図６は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを有するガーネットフェライト層１、を備えたＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例４」という)の他の例の断面図を示している。図６ではガーネットフェライト層１は予めランド２ａ及びグルーブ２ｂを設けた石英ガラス基板２の上に堆積され、それは反射層３により被覆されている。図６ａ及びｂではガーネットフェライト層１は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上の層が除去されグルーブ２ｂ上の層のみとなっている。一方、図６ｃのものは、ガーネットフェライト層１が基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図６ａ及びｂとは異なる。図６ｃの場合は、本発明の利点を生かそうとするのであったら、ガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより小さくする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/４ｎである(ここでｎは基板４の屈折率、λは使用波長である)。この媒体構造は透過性読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。しかし、反射層３の厚みが４０ｎｍ以下でありレーザー光に対して半透過性である場合は透過式読み出しも可能である。実施例４では、グルーブ２ｂからランド２ａにかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。記録媒体がディスク状で電気または超音波モーターなどの回転機構の上に取付けられて回転する場合にはランド２ａ及びグルーブ２ｂは媒体の円周方向に沿って形成することができる。一方、記録媒体が回転せずに直線超音波モーターまたはラミネートされたピエゾデバイスなどの直線動作機構や循環振動機構の上に取付けられている場合にはランド２ａ及びグルーブ２ｂはそれらの直線方向または循環振動方向に沿って形成することができる。なお、ランド２ａ及び／又はグルーブ２ａは、記録媒体の回転又は移動方向、及び／又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って連続している必要はなく、非連続でもよい。
【００７１】
実施例５：
図７は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを形成するガーネットフェライト層１を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例５」という)の他の例の断面図を示している。図７ａ及びｂでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に形成され、それが透明層４で被覆されている。一方、図７ｃ、ｄ及びｅでは、ガーネットフェライト層１がガラス基板２上の透明層４の上に堆積されているという点で図７ａ及びｂとは異なる。しかし、どちらもガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２と同じ方法で作製されている。図７ｅの場合、本発明の利点を維持するのであれば、透明層４の厚みはガーネットフェライト層１の厚みより大きくする必要がある。
【００７２】
透明層４は誘電体(Ｓｉ３Ｎ４など)、酸化物(Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２など)、または透明ポリマーであってもよい。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。この媒体構造は透過式読み出し光学システム及び表面記録システムに適したものとなる。単位要素のある領域から単位要素のない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００７３】
更に、透明層４はニアフィールドまたは表面記録能力を犠牲にすることなく図７ａ及びｂにおいて記録データ層の保護層の役目を果たすものとなる。その上、熱膨張係数(ＣＴＥ)がガーネットフェライトより低い物質、たとえばＳｉＯ２などを透明層４としてガーネットフェライト層１を被覆するとアニーリング時のクラック発生も抑えられる。
【００７４】
この被覆による効果はアニーリング中のガーネットフェライト層の膨張を制限するというもので、言い換えれば、上部にこのような透明層が付いている時の方がガーネットフェライト層の有効ＣＴＥは小さくなる。また、ＳｉＯ２などの透明層４は非結晶性でありわずかではあるが表面の粗さを改善する働きもする。更に、ガーネットフェライトは磁気ひずみのある物質であるから、上部の透明層４でガーネットフェライト層１内での応力を変えることによって、層の磁気特性を修正したり制御したりできるようになる。
【００７５】
実施例６：
図８は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンを形成するガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体(以下、「実施例６」という）の他の例の断面図を示している。図８ａ及びｂでは、ガーネットフェライト層は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上のものが除去されグルーブ２ｂ上のもののみとなっている。一方、図８ｃは、ガーネットフェライト層１が、基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図８ａ及びｂとは異なる。図８ａ及びｂの場合、本発明の利点を生かそうとするのであったらガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより薄くする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/4ｎとなる(ｎは基板４の屈折率、λは使用波長である)。
【００７６】
透明層４の材質は誘電体(Ｓｉ３Ｎ４など)、酸化物(Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２など)、または透明ポリマーであってもよい。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。この媒体構造は透過式読み出し光学システムと表面記録システムに適したものとなる。グルーブ２ｂからランド２ａにかけて反射率または透過率が変化するので、これを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００７７】
更に、透明層４はニアフィールドまたは表面記録機能を犠牲にすることなく記録データ層の保護層の役目を果たすものとなる。また、熱膨張係数(ＣＴＥ)がガーネットフェライトより低い物質、たとえばＳｉＯ２などを透明層４としてガーネットフェライト層１を被覆するとアニーリング時のクラック発生が抑えられる。
【００７８】
この被覆による効果はアニーリング中のガーネット層の膨張を抑えるというもので、言い換えれば上部にこのような透明層が付いている時の方がガーネット層の有効ＣＴＥは小さくなる。またＳｉＯ２などの透明層４は非結晶性であり、わずかではあるが表面の粗さを改善する働きもする。さらに、ガーネットフェライトは磁気ひずみのある物質であるから、透明層４によってガーネットフェライト層１内の応力を変えることによって、層の磁気特性を修正したり制御したりできるようになる。
【００７９】
実施例７：
図９は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体(以下、「実施例７」という)の他の例の断面図を示している。図９ａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆではガーネットフェライト層１が透明層４の上に形成されており、透明層４はがガーネットフェライト層１及び反射層３に挟まれている。反射層３は石英ガラス基板２の上に形成されている。一方、図９ｂ及びｇは、ガーネットフェライト層１が反射層３と透明層６に挟まれている点で図９ａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆとは異なる。しかし、どちらもガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２と同じ方法で作製されている。
【００８０】
図９ｅでは、本発明の利点を維持するのであれば透明層４の厚みはガーネットフェライト層１の厚みより大きくしておく必要がある。図９ｄ及びｅの例は媒体上のデータ記録に使用できる表面に全く無駄がないということから最も好ましい。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。この媒体構造は反射式読み出し光学システム及び表面記録システムに適したものとなる。ただし、どの場合も、透過式読み出し光学装置に使用する時はレーザービームに対して半透過性となるように反射層３の厚さを４０ｎｍ以下にすべきである。単位要素のパターンのある領域からない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００８１】
実施例８：
図１０は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体（以下、「実施例８」という）の他の例の断面図を示している。図１０ａ、ｂ、ｆでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２の上に堆積され、透明層４で被覆されている。透明層４は反射層３で被覆されている。
【００８２】
一方、図１０ｃ、ｄ、ｅ、ｇでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２上に堆積された透明層４上に積層され、それが反射層３で被覆されているという点で図１０ａ、ｂ、ｆとは異なる。しかしどちらもガーネットフェライト層１のパターンは製造例１及び２と同じ方法で作製することができる。本発明の利点を維持するのであれば、図１０ｅでは、透明層４の厚みはガーネットフェライト層１の厚みより大きくすべきである。また、図１０ａでは透明層４と反射層３を合せた厚みをガーネットフェライト層１の厚みより大きくすべきである。図１０ｅの例は媒体表面のデータ記録に使用できる表面に全く無駄がないということから最も好ましいものとなる。また、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。
【００８３】
この媒体構造は反射性読み出し光学システムに適したものとなる。しかしながら、どの場合でも、透過式読み出し光学装置に使用する時はレーザービームに対して半透過性となるように反射層３の厚さを４０ｎｍ以下にすべきである。単位要素パターンのある領域からない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００８４】
実施例９：
図１１は、記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層１、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体（以下、「実施例９」という）の他の例の断面図を示している。図１１ａ及びｂでは、ガーネットフェライト層１は研摩、選択的反応性イオンエッチング、リフトオフなどによってランド２ａ上の層が除去され、グルーブ２ｂ上のみに層が存在している。一方、図１１ｃでは、ガーネットフェライト層１が石英ガラス基板２のランド２ａとグルーブ２ｂの両方の上に形成されているという点で図１１ａ及びｂとは異なる。
【００８５】
図１１ｃの場合に本発明の利点を生かそうとするのであったら、ガーネットフェライト層１の厚みをグルーブ２ｂの深さに等しくするかまたはそれより小さくする必要があり、通常の光学媒体ではその値はλ/４ｎ（ｎは基板２の屈折率、λは使用波長）である。この媒体構造は、反射式読み出し光学系及び表面記録システムに適している。さらに、透明層４は有効ファラデー回転を増幅する働きをする。ただし、透過式読み出し光学装置に使用する時は、レーザービームに対して半透過性となるように反射層３の厚さを４０ｎｍ以下にすべきである。単位要素のパターンのある領域からない領域にかけて反射率または透過率が変化するのでこれを使って光学ヘッドのサーボコントロールが可能となる。
【００８６】
実施例１０：
図１２は、多層記録層、すなわち実施例１で説明した単位要素のパターンで構成されたガーネットフェライト層及び透明層の積層体、を有するＭＯ、ＷＯＲＭ及びＲＯＭ媒体等の記録媒体（以下、「実施例１０」という）の断面図を示している。図１２ａでは、パターン形成されたガーネットフェライト層と透明層がランダムにまたは交互に重なり合った多層記録層７が石英ガラス基板２上に堆積されており、多層記録層７では透明層が最上部に位置している。一方、図１２ｂでは、パターン形成されたガーネットフェライト層と透明層がランダムまたは交互に重なり合ってできた多層記録層７が石英ガラス基板２上に堆積されており、多層記録層７ではガーネットフェライト層が最上部に位置している。
【００８７】
また、図１２ｃでは、ガーネットフェライト層と透明層がランダムまたは交互に重なり合ってできた多層層記録層７が石英ガラス基板２上に堆積され、それが更に反射層３で被覆されている。そして、図１２ｄでは、多層記録層７が反射層３の上に堆積されており、パターンは反射層３に形成されている。実施例１０は、製造例１及び２と同じ方法で製造することができる。多層記録層７の厚みは４０から１０００ｎｍが好ましい。４０ｎｍ以下になると充分な磁気特性が得られなくなり、一方で、１０００ｎｍ以上だと記録層の透明度が落ちるからである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１ａ及び１ｄは実施例１の上面図である。図１ｂは実施例１の断面図である。図１ｃは単位要素の表面形状の例を示す上面図である。
【図２】図２ａ及び２ｂは、それぞれ、基板上の周期的及び非周期的なパターンを有するガーネットフェライトを示す拡大ＡＦＭ像である。図２ａは２５×１０μｍ２の表面形状を各々が有する単位要素を示す。
【図３】図３ａは本発明の記録媒体の光磁気ヒステリシス(６５０℃のアニーリング後)であり、図３ｂはパターン形成されていない記録媒体で測定された光磁気ヒステリシス(６５０℃のアニーリング後)。
【図４】実施例２の断面図である。
【図５】実施例３の断面図である。
【図６】実施例４の断面図である。
【図７】実施例５の断面図である。
【図８】実施例６の断面図である。
【図９】実施例７の断面図である。
【図１０】実施例８の断面図である。
【図１１】実施例９の断面図である。
【図１２】実施例１０の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ ガーネットフェライト層
２ 石英ガラス基板
２ａランド
２ｂグルーブ
３ 反射層
４ 透明層
７ 多層記録層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び少なくとも１つの記録層を含む記録媒体であって、複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続パターンが該記録層表面上に形成されており、前記単位要素の大きさが、結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しいことを特徴とする記録媒体。
【請求項２】
前記非連続パターンが、同一の表面形状を有する単位要素から形成されていることを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
【請求項３】
前記非連続パターンが、異なる表面形状を有する単位要素から形成されていることを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
【請求項４】
前記表面形状が、円形、楕円形、環形、多角形及びストライプからなる群から選択されることを特徴とする請求項２又は３記載の記録媒体。
【請求項５】
前記非連続パターンが、記録媒体の回転又は移動方向に沿って、及び／又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項６】
前記表面形状の面積が、前記単位要素及び前記基板の厚み及び熱膨張係数によって決定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項７】
前記基板が少なくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項８】
前記溝内にのみ前記記録層が存在することを特徴とする請求項７記載の記録媒体。
【請求項９】
前記溝及び／又は前記表面形状の、少なくとも一部の幅が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項１０】
前記記録層の厚みが４０〜１０００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項１１】
反射層及び／又は透明層を更に含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の記録媒体。
【請求項１２】
前記反射層及び／又は透明層が前記基板と前記記録層の間に位置することを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１３】
前記記録層が前記基板と前記反射層及び／又は透明層の間に位置することを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１４】
前記基板上に、順に、反射層、記録層及び透明層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１５】
前記基板上に、順に、反射層、透明層及び記録層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１６】
前記基板上に、順に、記録層、透明層及び反射層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１７】
前記基板上に、順に、透明層、記録層及び反射層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１８】
複数の前記記録層と、複数の反射層又は透明層との積層体を含むことを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１】
基板及び少なくとも１つの記録層を含む記録媒体であって、複数のガーネットフェライトの単位要素からなる非連続パターンが該記録層表面上に形成されており、前記単位要素の大きさが、結晶粒子または結晶子の大きさとほぼ等しいことを特徴とする記録媒体。
【請求項２】
前記非連続パターンが、同一の表面形状を有する単位要素から形成されていることを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
【請求項３】
前記非連続パターンが、異なる表面形状を有する単位要素から形成されていることを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
【請求項４】
前記表面形状が、円形、楕円形、環形、多角形及びストライプからなる群から選択されることを特徴とする請求項２又は３記載の記録媒体。
【請求項５】
前記非連続パターンが、記録媒体の回転又は移動方向に沿って、及び／又は、記録媒体の回転又は移動方向と垂直な方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項６】
前記表面形状の面積が、前記単位要素及び前記基板の厚み及び熱膨張係数によって決定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項７】
前記基板が少なくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項８】
前記溝内にのみ前記記録層が存在することを特徴とする請求項７記載の記録媒体。
【請求項９】
前記溝及び／又は前記表面形状の、少なくとも一部の幅が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項１０】
前記記録層の厚みが４０〜１０００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項１１】
反射層及び／又は透明層を更に含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の記録媒体。
【請求項１２】
前記反射層及び／又は透明層が前記基板と前記記録層の間に位置することを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１３】
前記記録層が前記基板と前記反射層及び／又は透明層の間に位置することを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１４】
前記基板上に、順に、反射層、記録層及び透明層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１５】
前記基板上に、順に、反射層、透明層及び記録層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１６】
前記基板上に、順に、記録層、透明層及び反射層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１７】
前記基板上に、順に、透明層、記録層及び反射層が積層していることを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【請求項１８】
複数の前記記録層と、複数の反射層又は透明層との積層体を含むことを特徴とする請求項１１記載の記録媒体。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３０９９４１（Ｐ２００６−３０９９４１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８４８９８（Ｐ２００６−１８４８９８）
【出願日】平成１８年７月４日（２００６．７．４）
【分割の表示】特願２０００−２７８７４２（Ｐ２０００−２７８７４２）の分割
【原出願日】平成１２年９月１３日（２０００．９．１３）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（５００１７４６６１）サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月４日（２００６．７．４）
【分割の表示】特願２０００−２７８７４２（Ｐ２０００−２７８７４２）の分割
【原出願日】平成１２年９月１３日（２０００．９．１３）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（５００１７４６６１）サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− (54)
【Ｆターム（参考）】
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