JP2005346784A - Magneto-optical recording medium and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気光学効果を利用してレーザ光により情報の記録再生を行う光磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a magneto-optical recording medium that records and reproduces information with a laser beam using a magneto-optical effect.
近年、書き換え可能な高密度記録方式として、半導体レーザの熱エネルギーを利用して磁性薄膜に磁区を書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を使って記録情報を読み出す光磁気記録媒体及び記録再生装置が注目されている。また最近では、扱うデータが音声、画像、動画といったさまざまな情報に多様化し、それらの要求するデータサイズが増え続けていることから、この光磁気記録媒体の記録密度を高めて更に大容量の記録媒体とする要求が高まっている。 In recent years, as a rewritable high-density recording method, a magneto-optical recording medium and a recording / reproducing apparatus for recording information by writing magnetic domains in a magnetic thin film using the thermal energy of a semiconductor laser and reading the recorded information using a magneto-optic effect Is attracting attention. Recently, the data handled has been diversified into various information such as voice, images, and moving images, and the required data size has continued to increase. Therefore, the recording density of this magneto-optical recording medium has been increased to achieve higher capacity recording. There is an increasing demand for media.
光磁気記録媒体上に高出力レーザを照射しながら外部磁界を変調させる磁界変調方式を用いると、磁界変調のスイッチング速度を十分に速くすることで光スポットよりも小さな微小磁区を記録することが出来る。 Using a magnetic field modulation method that modulates an external magnetic field while irradiating a high-power laser onto a magneto-optical recording medium, a magnetic domain smaller than the light spot can be recorded by sufficiently increasing the switching speed of the magnetic field modulation. .
これに対し、再生は、再生光学系のレーザ波長λと対物レンズの開口数NAにより決定されるビームウェストの径に依存するので信号再生可能な記録ピットの空間周波数は2NA/λ程度が限界となってしまう。 On the other hand, the reproduction depends on the beam waist diameter determined by the laser wavelength λ of the reproduction optical system and the numerical aperture NA of the objective lens, so that the limit of the spatial frequency of the record pits capable of reproducing the signal is about 2 NA / λ. turn into.
したがって、従来の光ディスクで高密度化を実現するためには、再生光学系のレーザ波長を短くするか対物レンズの開口数を大きくする必要がある。 Therefore, in order to realize high density in the conventional optical disc, it is necessary to shorten the laser wavelength of the reproducing optical system or increase the numerical aperture of the objective lens.
ところが、レーザ光として波長350nmから450nm程度の青紫色レーザを用いて再生を行う場合、従来の赤色レーザ光に比べスポット径が1/2以下に縮小化され、この結果、再生に要する一定のレーザパワーを用いる場合、再生レーザ光のスポット中心のビーム強度が極めて高くなり、光磁気記録媒体上においても再生レーザ光スポットの中心部分の強度が極めて高くなり、これによって温度上昇が著しくなる場合がある。結果として、光磁気記録再生を行う時における温度上昇が著しい場合、再生信号の信号量(キャリアレベル)が小さくなってしまい、再生系のシステムノイズや媒体ノイズの影響を受けやすくなり、再生特性が悪化してしまう。 However, when reproduction is performed using a blue-violet laser having a wavelength of about 350 nm to 450 nm as laser light, the spot diameter is reduced to ½ or less compared to conventional red laser light, and as a result, a certain laser required for reproduction is obtained. When power is used, the beam intensity at the center of the spot of the reproduction laser beam becomes extremely high, and the intensity of the center portion of the reproduction laser beam spot on the magneto-optical recording medium becomes extremely high, which may cause a significant increase in temperature. . As a result, if the temperature rise during magneto-optical recording / reproduction is significant, the signal level (carrier level) of the reproduction signal will be small, and it will be easily affected by system noise and medium noise in the reproduction system, and the reproduction characteristics will be improved. It will get worse.
一方、対物レンズの開口数を大きくすると、記録媒体となるディスクと対物レンズとの間隔が狭くなるために衝突の危険が増大してしまう。またディスクの面振れによるチルトの影響が大きくなるために、ピックアップのチルトサーボ等が必要となったり、機械的精度に対する要求が厳しくなるという問題が生じる。 On the other hand, when the numerical aperture of the objective lens is increased, the distance between the disk serving as the recording medium and the objective lens is narrowed, so that the risk of collision increases. In addition, since the influence of tilt due to disc surface wobbling becomes large, there arises a problem that a tilt servo of the pickup becomes necessary and a demand for mechanical accuracy becomes severe.
これに対し、記録媒体の構成や再生方法を工夫して記録密度を改善する、いわゆる磁気超解像技術が開発されている。例えば、特開平7−334877号公報には、記録情報を保持しておくメモリ層と、再生スポット内の一部をマスクし光スポットによる再生に寄与する再生層、それらの交換結合力を制御する遮断層2とが積層されている。再生光スポットが照射される再生層には再生光スポットを照射されることにより生じる温度分布により、再生スポット内のある閾値温度以上の部分にのみ記録層の記録情報が転写され、再生スポット内のある閾値温度以下の部分は情報再生に寄与しない面内磁化層になる。この結果、再生スポット内のある閾値温度以上の部分にのみ記録層に記録されたスポット径以下の記録情報が転写され、この転写された情報を読み取ることで再生スポット径よりも小さい記録情報を読み取るものである。
On the other hand, a so-called magnetic super-resolution technique for improving the recording density by devising the configuration of the recording medium and the reproducing method has been developed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-334877 discloses a memory layer that holds recorded information, a reproducing layer that masks a part of the reproducing spot and contributes to reproduction by a light spot, and controls their exchange coupling force. The
しかしながら超解像方式は、再生光スポット径よりも微小な情報を再生することができるが、再生光スポットの温度分布を利用し、再生光スポットの反射光の一部分のみから記録情報を読み取るため、再生信号のレベルが小さくなってしまう。また、記録密度を向上させるため記録情報のサイズをさらに小さくするには、スポット内のアパーチャをさらに絞る必要があり、再生信号のS/N比がが小さくなってしまうという問題があった。 However, the super-resolution method can reproduce information smaller than the reproduction light spot diameter, but uses the temperature distribution of the reproduction light spot and reads the recorded information from only a part of the reflected light of the reproduction light spot. The level of the playback signal becomes small. Further, in order to further reduce the size of the recorded information in order to improve the recording density, it is necessary to further reduce the aperture in the spot, resulting in a problem that the S / N ratio of the reproduction signal becomes small.
また、特開平6−290496号公報に、再生光の入射側に磁壁抗磁力の小さい磁壁移動層を設け、再生スポット内の温度勾配を利用して磁壁移動層の磁壁を高温側に移動させ、スポット内で磁区を拡大再生する方法が開示されている。これによれば、記録マークサイズが小さくなったとしても、磁区を拡大しながら信号再生するので再生光を有効に使うことができ、信号振幅を落とさずに解像力をあげることができた。
特開平6−290496号公報に示された磁壁移動を利用した再生方法は、超解像方式の中でも特に線記録密度に優れた方法である。すなわち、磁壁の移動量が常に一定であれば、記録磁区の大きさにかかわらず一定の再生信号振幅が得られるという特徴があった。しかしながら、再生スポット内で滑らかに磁壁を移動させるには、温度勾配の他に静磁的な力も制御しなければならず、その媒体製造に当たっては静磁的な力を抑えるために磁壁移動層の正確な組成調整が不可欠であった。 The reproducing method using domain wall motion disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-290495 is a method having an excellent linear recording density among the super-resolution methods. In other words, if the amount of domain wall movement is always constant, a constant reproduction signal amplitude can be obtained regardless of the size of the recording magnetic domain. However, in order to move the domain wall smoothly in the reproduction spot, it is necessary to control the magnetostatic force in addition to the temperature gradient, and in order to suppress the magnetostatic force when manufacturing the medium, Accurate composition adjustment was essential.
一方、光磁気記録媒体を量産する場合、製造装置の簡略化、タクトタイム(機械類の動作の所要時間、特に自動機械が1単位の作業を終えるまでの所要時間のこと)の短縮と言ったコスト低減のために合金ターゲットを使って製造できることが重要となる。 On the other hand, when mass-producing magneto-optical recording media, it is said that the manufacturing equipment is simplified and the tact time (required time for machine operations, especially the time required for an automatic machine to complete one unit of work) is shortened. It is important to be able to manufacture using an alloy target for cost reduction.
ところが、一般に合金ターゲットの組成精度には限界があり、例えばGdFeCo合金の場合Gd含有量として±0.5原子%程度の誤差が生じることで媒体特性に影響を及ぼし、結果として媒体の歩留まりを下げてしまう場合があった。 However, in general, there is a limit to the composition accuracy of the alloy target. For example, in the case of a GdFeCo alloy, an error of about ± 0.5 atomic% as the Gd content occurs, which affects the medium characteristics, resulting in a decrease in the yield of the medium. There was a case.
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたものであり、簡便な方法で合金ターゲットの組成ばらつきを補正することで媒体の製造歩留まりを大幅に改善し、低コストで媒体の量産を可能にすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by correcting the composition variation of the alloy target by a simple method, the production yield of the medium can be greatly improved, and mass production of the medium can be performed at low cost. The purpose is to do.
本発明は、基板と、情報再生光を干渉させる干渉層と、情報の再生に寄与し、磁壁が移動する磁壁移動層と、情報に応じた記録磁区を保持するメモリ層と、前記磁壁移動層とメモリ層の間に配置される遮断層を少なくとも備え、情報再生光の照射による媒体の温度勾配により、前記メモリ層から移動層に転写された記録磁区の磁壁を移動させて前記記録磁区を拡大させることにより前記情報の再生を行う光磁気記録媒体において、前記干渉層は窒化物からなる誘電体材料から成り、前記磁壁移動層が複数の磁性層で構成され、前記複数の磁壁移動層のうち、前記干渉層に最も近い層の膜厚が20nm以下であり、前記干渉層の前記磁壁移動層側の少なくとも一部分の窒素含有量が異なることを特徴とする光磁気記録媒体を用いることにより達せられる。 The present invention includes a substrate, an interference layer that interferes with information reproduction light, a domain wall motion layer that contributes to information reproduction and moves a domain wall, a memory layer that retains a recording domain according to information, and the domain wall motion layer The recording magnetic domain is enlarged by moving the domain wall of the recording magnetic domain transferred from the memory layer to the moving layer by a temperature gradient of the medium due to irradiation of information reproducing light. In the magneto-optical recording medium that reproduces the information, the interference layer is made of a dielectric material made of nitride, the domain wall motion layer is composed of a plurality of magnetic layers, and among the plurality of domain wall motion layers, This is achieved by using a magneto-optical recording medium, wherein the thickness of the layer closest to the interference layer is 20 nm or less, and the nitrogen content of at least a part of the interference layer on the domain wall motion layer side is different. It is.
以上詳細に説明したように、本発明による光磁気記録媒体の製造方法を用いる事により、高密度な光磁気記録媒体を、低コストで製造することが可能になった。 As described in detail above, by using the magneto-optical recording medium manufacturing method according to the present invention, a high-density magneto-optical recording medium can be manufactured at low cost.
磁壁移動層として磁性層を2層ないし3層積層して互いに飽和磁化がキャンセルし合う構成をとることで遮断層のキュリー温度Tsから磁壁移動層のキュリー温度Tcまで正味の飽和磁化をほぼ0とし、特性を向上することが出来る。 As the domain wall motion layer, two or three magnetic layers are stacked and the saturation magnetization cancels each other, so that the net saturation magnetization from the Curie temperature Ts of the blocking layer to the Curie temperature Tc of the domain wall motion layer is substantially zero. The characteristics can be improved.
簡易な製造装置、高いスループットで磁壁移動媒体を製造するためには、この時の各層の膜処方に応じた合金ターゲットを用意して成膜することが望ましいが、一般的に合金ターゲットで成膜した場合は堆積する膜もターゲットの組成を反映するので、ターゲットの組成精度の影響を受けてしまう。 In order to manufacture a domain wall moving medium with a simple manufacturing apparatus and high throughput, it is desirable to prepare and form an alloy target according to the film formulation of each layer at this time. In this case, the deposited film also reflects the composition of the target, so that it is affected by the composition accuracy of the target.
本発明者は、窒化物からなる誘電体材料膜と磁性膜が接すると磁性膜の特性が変化することに着目し、この性質を利用することで製造安定性を向上させる方法を見出した。すなわち、希土類−遷移金属合金は窒化物からなる誘電体材料と接した部分で希土類金属が窒化され、見かけ上遷移金属リッチになって補償温度が下がるという現象がある。そこで、磁壁移動層を積層構造とし、最も組成ずれの影響が特性に及ぼす影響が大きい第1の磁壁移動層の合金ターゲットの組成ずれに応じ、設計組成よりも希土類リッチの場合は干渉層との界面の窒素含有量を増やし、遷移金属リッチの場合は逆に界面の窒素含有量を減らすことにより、メモリ層からの浮遊磁界あるいは外部磁界の影響を受けずに安定した信号再生が行える媒体を、高い歩留まりで製造することが出来た。 The present inventor has noticed that the characteristics of the magnetic film change when the dielectric material film made of nitride and the magnetic film come into contact with each other, and has found a method for improving manufacturing stability by utilizing this property. That is, the rare earth-transition metal alloy has a phenomenon in which the rare earth metal is nitrided at a portion in contact with the dielectric material made of nitride, and apparently becomes rich in transition metal and the compensation temperature is lowered. Therefore, the domain wall motion layer has a laminated structure, and the influence of the composition deviation has the greatest effect on the characteristics. By increasing the nitrogen content at the interface and reducing the nitrogen content at the interface in the case of rich transition metals, a medium capable of stable signal reproduction without being affected by stray magnetic fields or external magnetic fields from the memory layer, It was possible to manufacture with a high yield.
干渉層に最も近い第1の磁壁移動層の膜厚が厚くなると補償温度の調整が難しくなるので、第1の磁壁移動層の膜厚は20nm以下であることが好ましい。 Since the adjustment of the compensation temperature becomes difficult as the thickness of the first domain wall motion layer closest to the interference layer increases, the thickness of the first domain wall motion layer is preferably 20 nm or less.
尚、磁壁移動層が積層構造の場合で説明してあるが、磁壁移動層が単層の場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。 In addition, although the case where the domain wall motion layer has a laminated structure has been described, it goes without saying that the same effect can be obtained even when the domain wall motion layer is a single layer.
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5(a)は本実施例における光ディスクの断面図を示す。図5に示す、光ディスクは、基板101上に干渉層102、磁壁移動層1、遮断層2、メモリ層3、保護層103がこの順に積層されている。磁壁移動層1は信号再生の安定化のため複数の磁性層を積層して構成されている。
FIG. 5A shows a cross-sectional view of the optical disc in the present embodiment. In the optical disk shown in FIG. 5, an interference layer 102, a domain
図5(a)の各磁性体中の矢印11は、膜中に保持された記録磁区の遷移金属副格子磁化の向きを表し、隣同士の磁化が平行でない部分には、ブロッホ磁壁12が存在する。基板101は通常ガラスあるいはポリカーボネートの様な透明な材料が使われる。これらの各層は、マグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリング、あるいは連続蒸着などによって被着形成できる。
An arrow 11 in each magnetic material in FIG. 5A indicates the direction of transition metal sublattice magnetization of the recording magnetic domain held in the film, and a Bloch
干渉層102は磁気光学効果を高めるために設けられ、例えばSi3N4、AlNなどの透明な窒化物からなる誘電体材料を用いることが好ましい。保護層103は磁性層の保護のために用いられるもので、干渉層102と同様の材料が用いられる。また、媒体全体の熱構造を最適化するために、保護層103の上にさらにAl、AlTa、AlTi、AlCr、AlSi、Cuなどからなる金属層を設ける場合もある。保護層103および必要に応じて設ける金属層に関しては、本発明の本質とは無関係であるのでここでは詳細な説明は省略する。 The interference layer 102 is provided to enhance the magneto-optical effect, and it is preferable to use a dielectric material made of a transparent nitride such as Si 3 N 4 or AlN. The protective layer 103 is used for protecting the magnetic layer, and the same material as the interference layer 102 is used. In addition, in order to optimize the thermal structure of the entire medium, a metal layer made of Al, AlTa, AlTi, AlCr, AlSi, Cu, or the like may be further provided on the protective layer 103. Since the protective layer 103 and the metal layer provided as necessary are irrelevant to the essence of the present invention, detailed description thereof is omitted here.
メモリ層3は希土類−鉄族元素非晶質合金、例えばTbFeCo,DyFeCo,TbDyFeCoなどの、微小な記録ピットが安定に保存できるような垂直磁気異方性の大きい材料が用いられ、記録情報はこの層の磁区が上向きか下向きかで保持される。また、ガーネット類、Pt/Co,Pd/Coなどの垂直磁化膜を用いて、他の層に磁気的に情報転写出来る構成としてもよい。
The
遮断層2は、例えばGdCo、GdFeCo、GdFe、GdFeCoAl、DyFeCoAl、TbFe、TbFeCo、TbFeCoAl、TbDyFeCoAl、TbFeAlなどの希土類ー鉄族非晶質合金で、他の層よりもキュリー温度を低く設定しておく。
The
磁壁移動層1は例えばGdCo、GdFeCo、GdFe、NdGdFeCoなどの垂直磁気異方性の小さな希土類−鉄族非晶質合金が望ましい。
The domain
これら各層のキュリー温度の関係は、磁壁移動層1のキュリー温度をTc1、遮断層2のキュリー温度をTc2およびメモリ層3のキュリー温度をTc3としたときに、Tc1,Tc3>Tc2なる関係を満たし、室温では交換結合によりメモリ層3に記録された磁区が、遮断層2および磁壁移動層1に転写されている。
The relationship between the Curie temperatures of these layers satisfies the relationship of Tc1, Tc3> Tc2, where the Curie temperature of the domain
各層の膜厚は、干渉層102が20〜100nm、磁壁移動層1が20〜40nm、遮断層2が7〜20nm、メモリ層3が40〜100nm、保護層103が40〜80nmである。
The thickness of each layer is 20 to 100 nm for the interference layer 102, 20 to 40 nm for the domain
また、この構成に更に高分子樹脂からなる保護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後の基板101を貼り合わせてもよい。また、積層の順番を逆にして記録再生時の光入射方向を基板と反対側としても良い。 Further, a protective coat made of a polymer resin may be further added to this configuration. Alternatively, the substrate 101 after film formation may be bonded. Further, the order of lamination may be reversed, and the light incident direction during recording / reproduction may be opposite to the substrate.
本発明の光ディスクへのデータ信号の記録は、媒体を移動させながら、メモリ層3の温度がキュリー温度Tc3付近の温度になるようなパワーのレーザ光を照射しながら外部磁界を変調して行う。この場合、外部磁界の変調周波数を高くすれば、光スポット径より小さい記録磁区が形成でき、その結果光の回折限界以下の周期で信号を記録する事が出来る。
Recording of a data signal onto the optical disk of the present invention is performed by modulating an external magnetic field while irradiating a laser beam having a power such that the temperature of the
図5(b)は光ディスクにレーザ光を照射しながら、向かって右にディスクが移動したときのトラック中心における温度分布を示している。この温度プロファイルに示されるように、膜温度が最大となる位置は、ディスクの線速にもよるがレーザスポットの中心よりも若干後ろ側になる。 FIG. 5B shows the temperature distribution at the track center when the optical disk is moved to the right while irradiating the optical disk with laser light. As shown in this temperature profile, the position where the film temperature becomes maximum is slightly behind the center of the laser spot, although it depends on the linear velocity of the disk.
図5(c)は磁壁移動層1における磁壁エネルギー密度σ1の分布を示す図である。このように、磁壁エネルギー密度σ1は温度の上昇と共に減少するので、光ディスクの移動方向に温度勾配があると、磁壁エネルギー密度σ1は最高温度位置に向かって減少していく。すると位置xに存在する磁壁移動層の磁壁に対し、F1=dσ1/dxで表せる力F1が作用する。
FIG. 5C is a diagram showing the distribution of the domain wall energy density σ 1 in the domain
力F1は、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させるように作用し、磁壁移動層1は磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が大きいので、単独ではこの力F1によって容易に磁壁が移動する。
The force F 1 acts to move the domain wall toward the lower domain wall energy, and the domain
図5(a)において、ディスクにまだ再生レーザ光が照射される前、すなわち室温の部分で各磁性層は垂直磁化膜であり、メモリ層3に記録された磁区は遮断層2を介して磁壁移動層1と交換結合し、磁区が転写されている。この時、各層の中に矢印で示した互いに逆向きの磁区11の間には磁壁12が存在する。
In FIG. 5A, each magnetic layer is a perpendicular magnetization film before the reproduction laser beam is irradiated on the disk, that is, at room temperature, and the magnetic domains recorded in the
膜温度が上昇して遮断層2がキュリー温度Tc2以上になると、メモリ層3と遮断層2との交換結合は失われ、磁壁抗磁力が小さい磁壁移動層1は磁区を保持できず、温度勾配によって加わる力F1にしたがって磁壁が高温側に移動する。この時磁壁が移動する速度は、ディスクの移動速度に比べて充分に速いので、メモリ層3に記録された磁区よりも大きな磁区がレーザスポット内に得られる事になる。
When the film temperature rises and the
記録時は、照射レーザ光を再生時よりも高いパワーにし、メモリ層3のキュリー温度Tc3よりも高い温度に媒体を昇温させ、かつ記録データに応じて変調した記録磁界(図示せず)を少なくともメモリ層3に印加する。これにより、記録データに応じた記録磁区を媒体のメモリ層3に記録することが出来る。
At the time of recording, the irradiation laser beam is set to a higher power than at the time of reproduction, the medium is heated to a temperature higher than the Curie temperature Tc3 of the
一般的に、遮断層2、メモリ層3の膜特性は次のように考えることが出来る。
In general, the film characteristics of the
遮断層2のキュリー温度が低すぎると、室温でのメモリ層から磁壁移動層への記録磁区の転写が不完全になりやすい。また温度勾配が緩いために磁壁移動が開始する位置が不安定になるので、100℃から200℃の間に設定し、ある程度室温とは温度差を設けることが好ましい。更に、遮断層2からの浮遊磁界を減らすために補償温度がほぼキュリー温度に近くなる組成を選ぶことが好ましい。
If the Curie temperature of the
メモリ層は、再生中の温度上昇でも記録磁区が劣化しないために遮断層2とはキュリー温度の差を大きく取ることが好ましい。具体的には300℃前後のキュリー温度とすることが好ましい。また、安定した記録を行うためにはある程度キュリー温度付近の飽和磁化を大きくし、かつ再生温度での浮遊磁界をなるべく減らすために、メモリ層の補償温度は室温から遮断層2のキュリー温度の間に設定することが好ましい。例えば補償温度が室温に近い場合、再生温度でのメモリ層の飽和磁化は約100emu/ccにも達し、メモリ層からの浮遊磁界により磁壁移動層1での磁壁12の動きが妨げられてしまう場合がある。
The memory layer preferably has a large Curie temperature difference from the
磁壁移動層1は、遮断層2がキュリー温度に達すると温度勾配に従って磁壁が高温側に移動する力を生じる一方、磁壁移動層自身の飽和磁化と周囲(メモリ層など)から発生する磁界の大きさに応じた静磁力が働く。この静磁力は、磁化の向きによって磁壁の移動を助ける方向にも妨げる方向にもなるので、安定した情報再生のためにはなるべく小さいことが好ましい。すなわち磁壁移動層の飽和磁化は、遮断層2のキュリー温度以上の広い温度範囲で小さいことが望ましい。
When the
尚、本実施例では、干渉層102の成膜に引き続いて窒素分圧を変化させ、組成調整層4を成膜したが、干渉層102の表面をプラズマ処理することによって窒素含有量を変化させて干渉層102の窒素含有量を所望の窒素含有量にする、あるいは、干渉層102の成膜中に窒素分圧を変化させることによっても同様の効果を得ることが出来ることはいうまでもない。
<実験例1>
直流マグネトロンスパッタリング装置に、BドープしたSi、及び各磁性層の組成に応じたGdFeCo、TbFeCoの各ターゲットを取り付け、トラッキング用の案内溝の形成されたポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、1×10-5Pa以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気したまま、Arガスを0.5Paとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、各ターゲットをスパッタリングして各層を成膜した。
In this example, the nitrogen partial pressure was changed subsequent to the formation of the interference layer 102 to form the
<Experimental example 1>
After attaching B-doped Si and GdFeCo and TbFeCo targets according to the composition of each magnetic layer to a DC magnetron sputtering apparatus and fixing a polycarbonate substrate on which tracking guide grooves are formed to a substrate holder, 1 × While evacuating the chamber with a cryopump until a high vacuum of 10 −5 Pa or less, Ar gas was introduced into the chamber until the pressure reached 0.5 Pa, and each target was sputtered while rotating the substrate. Was deposited.
最初に、干渉層102としてSiN層を35nm成膜した。この時、Arガスに加えて窒素ガスを導入し、直流反応性スパッタにより成膜した。干渉層102を成膜した後、干渉層102とほぼ同様の成膜方法で窒素分圧のみを調整し厚さ5nmの組成調整層4とした。引き続き、第1の磁壁移動層11としてGdFeCo層を膜厚20nm、第2の磁壁移動層12としてGdFeCr層を膜厚20nm、遮断層2としてTbFe層を膜厚10nm、メモリ層としてTbFeCo層を膜厚60nmに順次成膜した。最後に、保護層としてSiN層を50nm成膜した。
First, a 35 nm SiN layer was formed as the interference layer 102. At this time, nitrogen gas was introduced in addition to Ar gas, and a film was formed by direct current reactive sputtering. After the formation of the interference layer 102, only the nitrogen partial pressure was adjusted by a film formation method almost the same as that of the interference layer 102 to obtain a
各磁性層は、あらかじめ設計した膜処方に従って用意された合金ターゲットを用いて成膜した。磁壁移動層1は、第1の磁壁移動層11および第2の磁壁移動層12からなる2層構成で、干渉層102に近い側が第1の磁壁移動層11である。第1の磁壁移動層11および第2の磁壁移動層12の膜厚は20nmで、第1の磁壁移動層11のキュリー温度Tc11および第2の磁壁移動層12のキュリー温度Tc12の設計値はそれぞれキュリー温度が290℃、210℃で補償温度が280℃、50℃とした。この時の設計組成は、それぞれGd0.27Fe0.63Co0.1、Gd0.18Fe0.73Cr0.09であった。
Each magnetic layer was formed using an alloy target prepared according to a pre-designed film formulation. The domain
遮断層2は、キュリー温度Tc2が150℃、メモリ層は、キュリー温度Tc3が320℃、補償温度が約140℃となるようにターゲットを選択した。
The target was selected so that the
図2は、干渉層102に近い第1の磁壁移動層11が、合金ターゲットの組成ずれとして最大0.5原子%の誤差が生じた場合の例を示している。図2(1)は設計中心通りのターゲットが得られた場合で、この場合は特に何もしなくても設計値通りのキュリー温度、補償温度が得られている。次に図2(2)の場合は、ターゲット組成が設計値よりも希土類リッチになっている。この場合は、組成調整層4を成膜する際、窒素分圧を2倍に増やすことによって干渉層102と磁壁移動層の界面を窒素リッチとし、磁壁移動層のGdを一部窒化させることで、補償なしの時に比べて磁壁移動層のキュリー温度、補償温度を設計値に近づけることが出来た。逆に、図2(3)のようにターゲットが設計値よりも遷移金属リッチの場合は、組成調整層4成膜時の窒素分圧を1/2にすることで、磁壁移動層のキュリー温度、補償温度を設計値に近づけることが出来た。
FIG. 2 shows an example in which the first domain wall motion layer 11 close to the interference layer 102 has an error of a maximum of 0.5 atomic% as a composition shift of the alloy target. FIG. 2 (1) shows a case where the target according to the design center is obtained. In this case, the Curie temperature and the compensation temperature are obtained according to the design value even if nothing is done. Next, in the case of FIG. 2 (2), the target composition is richer in the rare earth than the design value. In this case, when the
窒素分圧は、スパッタリング装置のターゲットの変更時、あるいは使用中のターゲットの消耗による磁壁移動層の組成の変化により随時変更することができる。使用中のターゲットの消耗による磁壁移動層の組成変化は、通常の製造ラインでの工程管理、例えば、定期的な磁壁移動層の組成のモニター等により行うことができることは言うまでもない。 The nitrogen partial pressure can be changed at any time by changing the target of the sputtering apparatus or by changing the composition of the domain wall motion layer due to consumption of the target in use. It goes without saying that the composition change of the domain wall motion layer due to the consumption of the target in use can be performed by process management in a normal production line, for example, by periodically monitoring the composition of the domain wall motion layer.
これらのディスクを線速2.4m/sで回転させながら、波長650nmのレーザ光、NA0.60の対物レンズおよび250oEの外部磁界を用い、(1-7)変調で情報を記録し、その後再生を行ったところ、三枚のディスクとも記録密度0.075μm/bitで1×10-4のビットエラーレートであった。 While rotating these discs at a linear velocity of 2.4 m / s, using a laser beam with a wavelength of 650 nm, an objective lens with NA of 0.60 and an external magnetic field of 250 oE, information is recorded by (1-7) modulation, and then reproduced. As a result, all the three discs had a bit error rate of 1 × 10 −4 at a recording density of 0.075 μm / bit.
また、本実験例では磁壁移動をなめらかに行うため、情報記録再生に先立って情報トラック間を高出力レーザでアニール処理し、トラック側部で磁壁が生じないような処理を施した。 Further, in this experimental example, in order to smoothly move the domain wall, the information tracks were annealed with a high-power laser before information recording / reproduction so that the domain wall was not generated on the side of the track.
尚、アニール処理のためのレーザーは、基板の表面側(成膜面側)あるいは基板の裏面側(成膜面と反対側)のいずれの側から照射してもよいが、基板の表面側から照射する方がアニール用のレーザスポットを小さく絞ることが出来るので、好ましく行われている。
<実験例2>
次に、磁壁移動層を3層構成とした場合の実験を行った。磁壁移動層以外の条件は実験例1と同じである。
The laser for annealing treatment may be irradiated from either the front side of the substrate (film formation side) or the back side of the substrate (opposite side of the film formation side). Irradiation can be performed preferably because the laser spot for annealing can be narrowed down.
<Experimental example 2>
Next, an experiment was conducted in the case where the domain wall motion layer has a three-layer structure. Conditions other than the domain wall motion layer are the same as in Experimental Example 1.
本実験例では、磁壁移動層を14nmずつの3層構成とし、干渉層102に近い方から第1の磁壁移動層11、第2の磁壁移動層12および第3の磁壁移動層13とし、それぞれキュリー温度Tc11、Tc12およびTc13が310℃、270℃、230℃、補償温度が290℃、260℃、60℃となるように膜設計を行った。この時の設計組成は、それぞれGd0.3Fe0.58Co0.12、Gd0.26Fe0.69Co0.05、Gd0.21Fe0.74Cr0.05であった。
In the present experimental example, the domain wall motion layer has a three-layer structure of 14 nm each, and the first domain wall motion layer 11, the second domain
図3は、第1の磁壁移動層のターゲット組成に誤差が生じた場合を示している。この場合も、実施例1と同様、組成調整層4で窒素分圧を調整することによって磁壁移動層の組成ずれを補償し、実施例1と同じ条件で情報の記録と再生を行ったところ3枚のディスクとも安定した情報記録再生を行うことが出来た。本実験例の場合は、実験例1よりも第1磁壁移動層の膜厚が薄いために、組成調整層4による補償効果が高く、キュリー温度、補償温度は設計値とほぼ同じ値となっている。
<実験例3>
実験例1と同様の積層膜を、ランド/グルーブが形成された段差のある基板上に形成した。段差により、成膜と同時にトラック側部で磁気的に分断されるので実験例1で行った高出力レーザによるアニール処理を省略した。
FIG. 3 shows a case where an error occurs in the target composition of the first domain wall motion layer. Also in this case, as in Example 1, composition deviation of the domain wall motion layer was compensated by adjusting the nitrogen partial pressure in the
<Experimental example 3>
A laminated film similar to that of Experimental Example 1 was formed on a stepped substrate on which lands / grooves were formed. Since the step is magnetically separated at the track side at the same time as the film formation, the annealing process using the high-power laser performed in Experimental Example 1 was omitted.
図4は本実験例の光ディスクの断面図を示しており、基板101上に深さ160nmの矩形の案内溝を形成してある。この基板上に実験例1と同様の膜処方で成膜を行った。正確にはテーパ部分にも多少膜が堆積してしまうが、ランド/グルーブ部と比較して膜厚が非常に薄くなるので段差部における磁気的な結合は無視できる。 FIG. 4 shows a cross-sectional view of the optical disk of this experimental example, in which a rectangular guide groove having a depth of 160 nm is formed on the substrate 101. A film was formed on this substrate with the same film formulation as in Experimental Example 1. Exactly, some film is deposited on the taper portion, but the film thickness is much thinner than that of the land / groove portion, so that the magnetic coupling at the step portion can be ignored.
このディスクに、実験例1と同じ条件で成膜し、情報の記録と再生を行ったところ、実験例1と同等の再生信号が得られ、またランド/グルーブ記録を行うことによってトラックピッチ方向の記録密度を向上させることもできた。
<実験例4>
次に、第2の磁壁移動層12の膜厚を15nm、補償温度を0℃、キュリー温度を220℃とした以外は実験例1と同様の基板、膜構成の実験を行った。本実験の場合は、第2の磁壁移動層12が実験例1よりも薄いためにキュリー温度と補償温度を調整して第1の磁壁移動層との磁化のキャンセルを行った。この時、第1の磁壁移動層11は実験例1と変えていないので、第1の磁壁移動層の組成ずれに対して実験例1と同様に組成調整層4の窒素含有量を変化させることで、実験例1と同じ効果を得ることができた。
When a film was formed on this disk under the same conditions as in Experimental Example 1 and information was recorded and reproduced, a reproduction signal equivalent to that in Experimental Example 1 was obtained, and by performing land / groove recording, a track pitch direction was obtained. The recording density could also be improved.
<Experimental example 4>
Next, the same substrate and film configuration experiment as in Experimental Example 1 was conducted except that the thickness of the second domain
<比較例1>
実験例1と同様の記録媒体に対し、組成調整層4での窒素含有量調整を行わずに媒体を作成し、記録再生実験を行った。図2の各ターゲットに対し「補償なし」で示したようなキュリー温度、補償温度で媒体を作成した場合、実験例1と同じ記録再生条件で、図2(2)では6×10-4、図2(3)では8×10-4にエラーレートが悪化した。
<比較例2>
次に、実験例2と同様の記録媒体に対し、組成調整層4での窒素含有量調整を行わずに媒体を作成し、記録再生実験を行った。図3の各ターゲットに対し「補償なし」で示したようなキュリー温度、補償温度で媒体を作成した場合、実験例1と同じ記録再生条件で、図3(2)では6×10-4、図3(3)では7×10-4にエラーレートが悪化した。
<比較例3>
次に、磁壁移動層が2層構成で膜厚バランスを変えた場合の実験を行った。磁壁移動層以外の条件は実験例1と同じである。
<Comparative Example 1>
For the same recording medium as in Experimental Example 1, a medium was prepared without adjusting the nitrogen content in the
<Comparative example 2>
Next, for the same recording medium as in Experimental Example 2, a medium was prepared without adjusting the nitrogen content in the
<Comparative Example 3>
Next, an experiment was performed in the case where the domain wall motion layer has a two-layer structure and the film thickness balance is changed. Conditions other than the domain wall motion layer are the same as in Experimental Example 1.
本実験例では、第1磁壁移動層が25nm、第2磁壁移動層が15nmの2層構成とし、それぞれキュリー温度Tc11,Tc12が290℃、230℃、補償温度が280℃、30℃とした。この時の設計組成は、それぞれGd0.27Fe0.63Co0.1、Gd0.18Fe0.73Cr0.12で設計どおりのターゲットを用いた場合は1×10-4のエラーレートが得られた。ところがターゲットに組成ずれが生じた場合は、図6に示すように組成調整層4の窒素含有量を変えても第1磁壁移動層の特性を補償しきれず、図6(2)では5×10-4、図3(3)では6×10-4にエラーレートが悪化した。
In this experimental example, the first domain wall motion layer has a two-layer structure of 25 nm and the second domain wall motion layer has a thickness of 15 nm. The design composition at this time was Gd 0.27 Fe 0.63 Co 0.1 and Gd 0.18 Fe 0.73 Cr 0.12 , respectively, and an error rate of 1 × 10 −4 was obtained when the target as designed was used. However, when a composition shift occurs in the target, the characteristics of the first domain wall motion layer cannot be compensated even if the nitrogen content of the
1 磁壁移動層
2 遮断層
3 メモリ層
4 組成調整層
101 基板
102 干渉層
103 保護層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記干渉層は窒化金属から成り、
前記磁壁移動層が複数の磁性層で構成され、
前記複数の磁壁移動層のうち、前記干渉層に最も近い層の膜厚が20nm以下であり、
前記干渉層の前記磁壁移動層側の少なくとも一部分の窒素含有量が異なることを特徴とする光磁気記録媒体。 A substrate, an interference layer that interferes with information reproducing light, a domain wall moving layer that contributes to information reproduction and moves a domain wall, a memory layer that holds a recording magnetic domain according to information, and the domain wall moving layer and the memory layer The recording magnetic domain is expanded by moving the domain wall of the recording magnetic domain transferred from the memory layer to the moving layer according to the temperature gradient of the medium due to the irradiation of the information reproducing light. In a magneto-optical recording medium for reproducing information,
The interference layer is made of metal nitride;
The domain wall motion layer is composed of a plurality of magnetic layers;
Of the plurality of domain wall motion layers, the thickness of the layer closest to the interference layer is 20 nm or less,
A magneto-optical recording medium, wherein the nitrogen content of at least a part of the interference layer on the domain wall motion layer side is different.
前記干渉層は窒化金属から成り、
前記磁壁移動層が複数の磁性層で構成され、
前記複数の磁壁移動層のうち、前記干渉層に最も近い層の膜厚が20nm以下であり、
前記干渉層の前記磁壁移動層側の少なくとも一部分の窒素含有量を変えることを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。 A substrate, an interference layer that interferes with information reproducing light, a domain wall moving layer that contributes to information reproduction and moves a domain wall, a memory layer that holds a recording magnetic domain according to information, and the domain wall moving layer and the memory layer The recording magnetic domain is expanded by moving the domain wall of the recording magnetic domain transferred from the memory layer to the moving layer according to the temperature gradient of the medium due to the irradiation of the information reproducing light. In a method of manufacturing a magneto-optical recording medium for reproducing information,
The interference layer is made of metal nitride;
The domain wall motion layer is composed of a plurality of magnetic layers;
Of the plurality of domain wall motion layers, the thickness of the layer closest to the interference layer is 20 nm or less,
A method of manufacturing a magneto-optical recording medium, wherein the nitrogen content of at least a part of the interference layer on the domain wall motion layer side is changed.
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