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JP2551489B2 - 光メモリ素子 - Google Patents
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JP2551489B2 - 光メモリ素子 - Google Patents

光メモリ素子

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JP2551489B2 JP2009886A JP988690A JP2551489B2 JP 2551489 B2 JP2551489 B2 JP 2551489B2 JP 2009886 A JP2009886 A JP 2009886A JP 988690 A JP988690 A JP 988690A JP 2551489 B2 JP2551489 B2 JP 2551489B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光メモリ素子に関し、特に光学的に情報を記
録、再生、消去可能である光磁気ディスク等の光メモリ
素子に関する。
[従来の技術] 光メモリ素子として、高密度且つ大容量記録可能であ
り、特に記録、再生、消去が比較的容易にできる磁気光
学効果を利用した光磁気メモリ素子が知られている。
このような光磁気メモリ素子の記録はレーザ光を集光
し、これを磁気記録媒体に照射すると共に所定の磁界を
印加して所定方向に磁化方向を持つ微小領域を形成する
ことによって行われる。その再生はレーザ光を集光して
これを磁気記録媒体に照射してカー効果等による偏光面
の回転の変化を受光素子により光の強弱信号としてとら
えることによって行われる。また、その消去は集光した
レーザ光を光磁気記録媒体に照射しながら所定の磁界と
逆極性の磁界を印加して初期状態に戻すことによって行
われる。
このような光磁気メモリ素子において、一旦書き込ま
れた情報を消去しながら同時に再び重ね書きしていくた
めのオーバーライト技術としては、光変調方式、磁界変
調方式等を用いたものが一般的である。
このような光磁気メモリ素子として、第5図に断面図
で示したように、プラスチック等からなる円盤状の透明
基板21と、第1誘電体膜22と、磁気記録媒体23と、第2
誘電体膜24と、Al(アルミニウム)やCu(銅)からなる
反射膜25と、樹脂からなる保護膜26とがこの順で形成さ
れてなる光磁気ディスクが一般に用いられる。
反射膜25は、信号を高精度で再生するためのものであ
る。保護膜26は外部からの水の侵入を防ぎ、水分による
磁気記録媒体23や反射膜25の腐食を防止するためのもの
である。
第5図のような構成においては、プラスチック基板21
は、その片側の底面27が大気にさらされている状態にあ
るので、該底面27から水分がプラスチック基板21内に入
ってしまう。このため、プラスチック基板21に反りが生
じて光磁気記録の特性に悪影響を及ぼす。
そこで、樹脂、無機材料等からなる保護膜等を基板に
設けた光メモリ素子が、特開昭60−115037、特開昭63−
292441、特開昭64−57440等に開示されているが、いず
れの光メモリ素子も耐湿的、コスト的に十分なものとは
いえない。
また、第5図のような構成においては、特に磁気変調
を利用した場合には駆動時に浮上式の磁気ヘッドが光メ
モリ素子に衝突して該光メモリ素子を痛めるので、基板
の保護膜として潤滑性の被膜を設けた光メモリ素子が特
開昭63−122035に開示されている。
[発明が解決しようとする課題] 従来の樹脂による保護膜では、水分等の湿気が樹脂の
中を通過するので十分な耐湿保護の効果を有しない。こ
のため、基板としてプラスチック基板を用いた場合に前
述したように基板に反りが生じて光磁気記録の特性に悪
影響を及ぼすという問題がある。
また、従来の無機材料による保護膜では、例えばSiO2
(二酸化ケイ素)、SiO(一酸化ケイ素)、窒化物等か
らなる薄膜を真空蒸着、スパッタリング、プラズマCVD
(化学蒸着)等で形成したとしても、完全に基板全体
(表面、裏面、外側面、内側面)を被覆できない。さら
に、基板にゴミが付着している場合には、このように形
成される膜にはピンホールが生じ、該ピンホールを通し
てプラスチック基板内に水分が侵入して該プラスチック
基板が反ってくる。このため、長時間の信頼性が損なわ
れる結果となる。
以上のように、従来の保護膜では基板の耐湿保護を十
分に達成し得ない。
更に、従来の光メモリ素子では、浮上型の磁気ヘッド
を用いた場合には、該磁気ヘッドが起動時、誤動作時に
光メモリ素子と衝突したり擦れたりするので、この部分
で保護膜を破って反射膜や磁気記録媒体までキズが入っ
たりする。特に従来の潤滑性の被膜ではこのようなキズ
が付きやすい。
本発明の目的は、耐久性に優れた光メモリ素子を提供
することである。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成すべく構成された本発明の第1の光メ
モリ素子は、プラスチック基板上に記録媒体を有する光
メモリ素子であって、金属酸化膜を1原子層づつ積層形
成して成る第1保護膜で前記プラスチック基板全体を被
覆したことを特徴とする。
前記目的を達成すべく構成された本発明の第2の光メ
モリ素子は、金属酸化膜を1原子層づつ積層形成して成
る透光性の第2保護膜で本発明の第1の光メモリ素子全
体が被覆されており、前記記録媒体の形成されている側
の前記第2保護膜上に耐磨耗性且つ透光性の材料から構
成された第3保護膜が形成されていることを特徴とす
る。
[作用] 本発明の第1の光メモリ素子において設けられた第1
保護膜は、金属酸化膜を1原子層づつ積層形成して成る
のでピンホールレスであり水分等の湿気に対する耐湿性
に優れている。そして、このようにして成る第1保護膜
がプラスチック基板全体を被覆しているので、プラスチ
ック基板のどの面からも大気中の水分がプラスチック基
板内に入るのを防ぐことができる。この結果、第1の光
メモリ素子は、プラスチック基板の耐湿性が飛躍的に向
上し、従って長時間にわたって使用しても水分によりプ
ラスチック基板に反りが生じることなく、耐久性に優れ
たものとなる。
本発明の第2の光メモリ素子において設けられた第2
保護膜は、第1保護膜と同様に金属酸化膜を1原子層づ
つ積層形成して成るのでピンホールレスであり水分等の
湿気に対する耐湿性に優れている。そして、このように
して成る第2保護膜が第1の光メモリ素子全体を被覆し
ているので、大気中の水分がプラスチック基板上の記録
媒体等を構成している誘電体膜、記録膜、反射膜などに
接するのを防ぎ、よって、これらの記録媒体等の水分に
よる腐食を防ぐことができる。また、プラスチック基板
については、2重の耐湿保護をすることになり、プラス
チック基板の耐湿性がより一層向上したことになる。更
に、第2の光メモリ素子において設けられた第3保護膜
は、記録媒体の形成されている側において第2の保護膜
上に形成されており耐磨耗性且つ透光性の材料から構成
されている。このため、例えば磁気ヘッド等が光メモリ
素子の記録媒体の形成されている側の面と衝突したり擦
れたりしても、第3保護膜にはキズが付きにくく、特に
第3保護膜を破って記録媒体等にまでキズが入るのを防
ぐことができる。以上のように、第2の光メモリ素子
は、耐湿性が飛躍的に向上し、長時間にわたって使用し
ても水分によりプラスチック基板に反りが生じることな
く、しかも耐磨耗性が向上しており、耐久性に優れたも
のとなる。
尚、本発明に係る第1保護膜及び第2保護膜は、例え
ば、TiCl2、TiCl4(塩化メタン)、SnCl2、SnCl4(塩化
スズ)、TaCl5(塩化タンタル)等の比較的低温で昇華
し易く安定な金属酸化物となるような金属塩化物と水蒸
気とを電気炉内に交互に導入させての化学蒸着技術の一
種である原子層蒸着(ALD=Atomic Layer Deposition)
技術を用いて、TiO2(酸化チタン)、SnO2(酸化ス
ズ)、Ta2O5(酸化タンタル)等の金属酸化膜を1原子
層づつプラスチック基板全体に積層形成して得られる。
また、本発明に係る第3保護膜は、例えば、TiN(窒
化チタン)、TiC(炭化チタン)、BN(窒化ホウ素)、S
iC(炭化ケイ素)等の耐磨耗性且つ透光性の材料物質を
スパッタリング技術を用いて、第2保護膜上に堆積して
得られる。
次に示す本発明の実施例から、本発明のこのような作
用がより明らかにされ、更に本発明の他の作用が明らか
にされよう。
[実施例] 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例である光磁気ディスクが、第1図に
断面図により示されている。
同図において、光磁気ディスクは、円盤状のプラスチ
ック基板1を有する。
プラスチック基板1には、金属酸化膜を積層形成して
成り400Åから1000Åの厚さで基板1全体(表面、裏
面、外側面、内側面)を被覆した第1の保護膜2が設け
られている。
このように被覆された基板1の表側には、Si3N4(窒
化ケイ素)からなる第1誘電体膜3が700Åから1000Å
の厚みで形成されている。
第1誘電体膜3上には、TbFeCo(テルビウム−鉄−コ
バルト)系またはDyFeCo(ジスプロシウム−鉄−コバル
ト)系の磁気記録媒体としての記録膜4が800Åから100
0Åの厚みで形成されている。
記録膜4上には、Si3N4からなる第2誘電体膜5が700
Åから1000Åの厚みで形成されている。
第2誘電体膜5上には、Alからなる反射膜6が200Å
から5000Åの厚みで形成されている。
本実施例では特に、第1保護膜2と同じ種類の又は他
の種類の金属酸化膜を積層形成して成り、以上のように
構成された基板1、第1保護膜2、第1誘電体膜3、記
録膜4、第2誘電体膜5及び反射膜6の全体(表面、裏
面、外側面、内側面)を、400Åから10000Åの厚さで被
覆した第2保護膜7が設けられている。
更に、記録膜4のある側の第2保護膜7上に、耐磨耗
性且つ透光性の材料から構成されており500Åから3000
Åの厚みを有した第3保護膜8が設けられている。
尚、本実施例ではオーバーライト方式用に設計されて
いるので紫外線硬化樹脂の保護膜は用いていない。
第1保護膜2及び第2保護膜7は、例えば、TiCl2、T
iCl4、SnCl2、SnCl4、TaCl5、等の比較的低温で昇華し
易く且つ安定性及び屈折率が比較的高い金属酸化物とな
るような金属塩化物と水蒸気(H2O)とを用いて原子層
蒸着技術により、TiO2、SnO2、Ta2O5等の金属酸化膜を
1原子層づつ基板1全体に積層形成して得られる。尚、
TiO2、SnO2、Ta2O5の屈折率は夫々2.30、2.00、2.20で
ある。
また、本発明に係る第3保護膜は、例えば、TiN、Ti
C、BN、SiC等の耐磨耗性且つ透光性の材料物質をスパッ
タリング技術を用いて、第2保護膜上に堆積して得られ
る。第3保護膜8の材料としては、第2保護膜7と馴染
みが良く、比較的屈折率が高いものが好ましい。
本実施例の光磁気ディスクを、第2図に示した製造装
置を用いて製造する方法について、各製造工程における
プラスチック基板1の成膜状態を示した第3図(a)か
ら(h)と共に、順を追って、以下に説明する。尚、以
下の実施例では、第1保護膜2及び第2保護膜7を原子
層蒸着技術によりTiO2膜から構成する場合について述べ
る。
まず、第3図(a)に示した凹凸のグループパターン
が形成された円盤状のポリカーボネート等のプラスチッ
ク基板1に対して、第2図に示した洗浄室17内で密着性
をよくするためにArイオン照射による基板洗浄を施す。
次に、基板1を電気炉11内に搬送し、基板温度90℃で
原子層形成を行う。
第1導入口12からTiCl4ガスを導入し反応管14内に充
満させる。次に余分なTiCl4ガスを反応管14内から真空
排気口16を介して真空ポンプで排気する。ここで、TiCl
4ガスを排気した際には、TiCl4のTi側が基板1を向いて
手を結んで基板1の全体にぎっしりとTiCl4が付着し、T
iCl4のCl側の手が外側で空いている状態になり、この外
側に空いたCl側の手にはTiCl4は付着しない。従って、T
iCl4はその一層だけが基板1上に形成されている。
その後、第2導入口13から水蒸気H2Oを反応管14内に
充満させる。このH2Oは分解反応を起こして、2H2がTiCl
4中のCl4と反応して4HClが生成されると共にO2はTiCl4
中の基板1に付着しているTiと反応してTiO2が基板1上
に形成される。このようにして、1原子層のTiO2膜が形
成される。
反応後に生成された4HClと未反応のH2Oとは真空ポン
プで真空排気口16を介して排気される。
1分から3分間程度のTiCl4ガスの導入及び排気、1
分から3分間程度の水蒸気H2Oの導入及び4HClと未反応H
2Oとの排気で、合計1サイクル2分から6分間程度の時
間をかけると、TiO2の1原子層の成長を行うことができ
る。
TiO2はアナターゼ構造で格子定数はa0=4.6であり、
前記のサイクルを繰り介し繰り介し行うと、400Å付着
させるのに2.9時間から8.7時間かかる。このようにして
基板1に所望の膜厚として例えば400Åの厚みを持つTiO
2膜を得て、第3図(b)に示したように第1保護膜2
を形成する工程を完了する。このようにTiO2が1原子層
づつ積層形成して成るので隙間のないピンホールレスの
第1保護膜2が得られる。
以上に示したように第1保護膜2を構成した場合に
は、例え基板1にゴミが付着していたとしても、そのゴ
ミ全体にTiO2が付着するので、形成された第1保護膜2
においては該ゴミが付着していた部分でも水分などの入
る余地はなくなるという利点がある。
尚、TiCl4ガスの代わりにTiCl2ガスを用いても同様に
して1原子層のTiO2膜を形成することができる。
また特にTiCl4ガスの導入については、バブラーでバ
ブリングさせN2のキャリアガスを用いて反応管14内に導
入するのが好ましい。
以上のようにして得られたTiO2膜を積層形成して成る
第1保護膜2は、ピンホールレスであり、その屈折率は
2.30で比較的高く、第1誘電体膜3のSi3N4の屈折率2.0
0より大きい。そのため、第1誘電体膜3の膜厚を薄く
することができる。
また、この様に構成された第1保護膜2は、第1誘電
体膜3の一部または全部を兼ねることができる。例え
ば、第1保護膜2の厚みを特に700Åから1000Åにする
ことにより、第1誘電体膜3を省略することも可能であ
る。
次に、第2図のRFコイル15を用いてのRF(高周波)ス
パッタリング技術で、Si3N4を蒸着し、第1誘電体膜3
を形成する。この際、第1保護膜2の厚み400Åに対し
て、第1誘電体膜3の厚みは300Åとなるように、第3
図(c)に示したように第1誘電体膜3の形成を行う。
次に、第1誘電体膜3上にDC(直流)マグネトロンス
ッパタリング技術で、ターゲット組成がTb30%、Fe62
%、Co8%のものを使用して、磁気記録媒体である記録
膜4を形成する。特に、希土類元素は活性度が高いので
真空装置内の到達真空度を1×10-7Torrまで上げ、更に
プレスパッタを充分行って、第3図(d)に示したよう
に記録膜4を得る。
次に、第1誘電体膜3の組成と同様にして、Si3N4
ら第3図(e)に示したように第2誘電体膜5を形成す
る。この際、特に記録膜4が露出しないよう全体を覆う
ようにして第2誘電体膜5を形成する。
次に、第2誘電体膜5上にDCマグネトロンスパッタリ
ング技術で、Alから構成された反射膜6を第3図(f)
に示したように形成する。
次に、第1保護膜2の形成と同様にして、第3図
(g)に示したようにTiO2が1原子層づつ積層形成して
成る第2保護膜7を全体に形成する。
次に、第2保護膜7上にRFマグネトロンスパッタリン
グ技術で、TiNの蒸着を行い、第3図(h)に示したよ
うに第3保護膜8を形成する。ここで、TiNの代わりにB
N、TiC、SiC等を用いても良く、これらはいずれもい耐
磨耗性且つ透光性の材料であり、しかも第2保護膜7と
の馴染みが良く、また比較的屈折率が高い。
以上のようにして、本実施例の光磁気ディスクの製造
を完了する。
以上のように構成された光磁気ディスクは、第1保護
膜及び第2保護膜7により基板1等への外部から水分な
どの通過阻止が図れるため、耐湿性に優れている。
第4図に、従来の樹脂保護膜を備えた光磁気ディスク
と本実施例の光磁気ディスクとにおける経時的な記録デ
ータの劣化特性を示す。同図において、曲線51は従来の
光磁気ディスクにおける温度60℃、湿度90%の環境下で
のBER(ビットエラー比=当初のビットエラー率に対す
る所定時間経過後のビットエラー率)の変化を示したも
のであり、曲線52は同一環境下での本実施例の光磁気デ
ィスクにおけるBERの変化を示したものである。
第4図から本実施例の光磁気ディスクの方が時間的経
過に伴うBERの増加が少なく、水分の侵入による基板1
の反り及びそれに伴う経時的な変化は殆どないことが認
められる。
また、以上のように構成された光磁気ディスクは、例
えば磁気ヘッド等が光磁気ディスクの表面と衝突したり
擦れたりしても、第3保護膜8にはキズが付きにくい。
TiN膜からなる第3保護膜8に試験的に磁気ヘッドを衝
突させて表面を観察すると、多少キズ跡が認められるが
内部まで達することはなく、特に第3保護膜8を破って
反射膜6にまでキズが入るのを防ぐことが認められる。
尚、以上の実施例は光磁気ディスクに係るものである
が、本発明は相変化型及びホトクロミック等の光ディス
ク並びにCDROM等の光メモリ素子にも適用が可能であ
り、この場合にも耐久性に優れた光メモリ素子が得られ
る。
[発明の効果] 本発明の第1の光メモリ素子において設けられた第1
保護膜は、金属酸化膜を1原子層づつ積層形成して成る
のでピンホールレスであり水分等の湿気に対する耐湿性
に優れているので、第1の光メモリ素子は、プラスチッ
ク基板の耐湿性が飛躍的に向上し、耐久性に優れたもの
となる。
本発明の第2の光メモリ素子において設けられた第2
保護膜は、第1保護膜と同様に金属酸化膜を1原子層づ
つ積層形成して成るのでピンホールレスであり水分等の
湿気に対する耐湿性に優れているので、記録媒体等を構
成している誘電体膜、記録膜、反射膜などの腐食を防ぐ
ことができ、またプラスチック基板の耐湿性をより一層
向上することができる。更に、第2の光メモリ素子にお
いて設けられた第3保護膜は、記録媒体の形成されてい
る側において第2の保護膜上に形成されており耐磨耗性
の材料から構成されているので、記録媒体等にキズが入
るのを防ぐことができる。その結果、第2の光メモリ素
子は、プラスチック基板の耐湿性が飛躍的に向上し、し
かも耐磨耗性が向上しており、耐久性に優れたものとな
る。
このため本発明によれば、長時間の且つ頻繁な使用に
耐えると共に長期間に渡りデータを保存し得る信頼性の
高い光メモリ素子を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は第1
図の実施例の一部を製造する装置の概略構成図、第3図
は各製造工程における第1図の実施例の成膜状態を示す
断面図、第4図は第1図の実施例及び従来の光メモリ素
子のビットエラー比の経時的変化を示すグラフ、第5図
は従来の光メモリ素子を示す断面図である。 1……プラスチック基板、2……第1保護膜、3……第
1誘電体膜、4……記録膜、5……第2誘電体膜、6…
…反射膜、7……第2保護膜、8……第3保護膜、11…
…電気炉、12……第1導入口、13……第2導入口、14…
…反応管、15……RFコイル、16……真空排気口、17……
洗浄室。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチック基板上に記録媒体を有する光
    メモリ素子であって、金属酸化膜を1原子層づつ積層形
    成して成る第1保護膜で前記プラスチック基板全体を被
    覆したことを特徴とする光メモリ素子。
  2. 【請求項2】金属酸化膜を1原子層づつ積層形成して成
    る透光性の第2保護膜で請求項第1項記載の光メモリ素
    子全体が被覆されており、前記記録媒体の形成されてい
    る側の前記第2保護膜上に耐磨耗性且つ透光性の材料か
    ら構成された第3保護膜が形成されていることを特徴と
    する光メモリ素子。
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