JP2555113B2 - 光学的磁気記録媒体の製造法 - Google Patents

光学的磁気記録媒体の製造法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、レーザー光などの光(ここで言う光とは、
上記レーザー光を含む各種波長のエネルギー線のことで
ある)によって情報の記録・再生・消去などを行なう光
学的磁気記録媒体の製造方法に関する。
[従来の技術] 近年、高密度・大容量の新しいメモリとして、レーザ
ー光を用いた光メモリ素子、特に書き替えが可能な光磁
気記録媒体が大いに期待されている。
従来、このような光磁気記録に用いられる光学的磁気
記録媒体の光磁気記録層を構成する材料としては、MnBi
系、ガーネット系、希土類−遷移金属アモルファス系な
どが代表的なものとして知られている。MnBi系は、キュ
ーリー温度が高いため、記録の際にパワーの大きなレー
ザーを必要とし、また粒界ノイズが多いため、S/N比の
高い再生が実施できないという欠点があり、ガーネット
系では光の透過率が大きいため、記録の際にパワーの大
きなレーザーが必要となる欠点があった。その中で、希
土類−遷移金属アモルファス系はキューリー温度が低
く、また光の透過率も比較的小さいため、両者の欠点を
補うものとして期待されている。
これらの光磁気記録層への情報の記録は、レーザー光
を照射して記録層のキューリー温度または磁気的補償温
度以上に温度上昇させ、磁化反転させることによって行
なわれる。情報の再生は、磁気カー効果を利用して記録
部分の磁化方向を読み出すことにより行う。
このような光磁気記録では、C/Nを大きくするために
は、カー回転角θkを大きくしなければならないが、カ
ー回転角θkは一般的にキュリー温度が高い程、大きく
なる傾向がある。従って、より大きな記録パワーを必要
とし、現在の半導体レーザーのパワーではおのずと限界
がある。
そこで、低記録パワーで記録でき、高いC/Nを得るた
めに記録層と再生層とを分離した二層構成の記録媒体が
提案されている。以下、図面を参照しつつ、この種の技
術について説明する。
第1図は、かかる記録媒体の構成を示すが、この図に
おいて、1はポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポ
リカーボネート(PC)等のプラスチックあるいはガラス
等から成る透明性基板である。
3はGdFe、GdCo、GdFeCo等から成る高キュリー温度
で、低保持力の再生層である。4はTbFe、DyFe、TbFeCo
等から成る低キュリー温度で高保持力の記録層である。
なお。2と5は誘電体層である。
記録は次のようになされる。即ち、まずレーダー光を
照射すると、低キュリー温度を有する記録層の温度がキ
ュリー温度以上に達すると同時に、磁化が消失する。こ
のときに、バイアス磁界により初期状態に逆向きに磁界
を印加すると、再生層の磁化はバイアス磁界の方向に反
転する。ここで、レーザー光を取り去ると、再生層およ
び記録層の温度が低下すると同時に交換結合により再生
層の磁化の方向に記録層の磁化が反転し、さらに温度低
下により記録ビットが保持される。再生は、再生層での
磁化カー効果を利用する。
このために、低記録パワーで記録でき、また再生層の
θkが大きいために高いC/Nを得ることができる。
また、第2図のように、低キュリー温度で高保持力を
有する第1磁性層と高キュリー温度で低保持力を有する
第2磁性層を形成し、記録時に記録ビットと別位置に磁
界発生部を設け、二値のレーザーパワーで記録すること
により、重ね書き(オーバーライト)が可能な記録媒体
が本出願人によって、昭和61年7月8日の特願昭61−15
8787号に基づく国内優先主張出願特願昭62−20384号で
提案されている。
さらには、上記希土類と遷移金属との非晶質合金を二
層以上とし、それらの層による交換結合あるいは静磁結
合を利用した多層記録媒体が可能である。
この媒体ばかりでなく、前記の光学的磁気記録媒体に
おいても、多層磁性層間の交換結合力あるいは静磁結合
力を利用している。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、それらの記録媒体における前記結合力は、磁
性層間の界面の状態の影響を受けやすく、作製法によっ
ては、結合力の再現性が悪いという問題があった。
そのため、記録層と再生層とを分離した2層構成の記
録媒体においては、記録が良好にできないという問題、
或いは長期保存した場合、磁気特性が劣化し、結果とし
て記録再生時のエラーの増加や信号品質の劣化を招くと
いった問題があった。
また、オーバーライト用の記録媒体では、安定した結
合力が得られず、オーバーライトができないという問題
があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その
主たる目的は、上記欠点を除き、磁性層間に働く交換結
合力或いは静磁結合力を安定且つ高い精度で再現可能な
光学的磁気記録媒体の製造法の提供にある。
[問題点を解決するための手段] 本発明の上記目的は、交換結合或いは静磁結合する多
層構造の磁性膜を基板上に成膜する光学的磁気記録媒体
の製造法において、磁性層間の界面の少なくとも一つを
スパッタエチングする工程を含むことにより達成でき
る。
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の方法によって形成される光学的磁気記
録媒体の一態様の模式的断面を第1図に示す。
第1図の光学的磁気記録媒体に於いて、1は前述のガ
ラス、PMMA、ポリカーボネート等の各種材料からなる、
使用光に対して透光性の基材である。その形状は特に限
定されるものではなく、ディスク状等、所望のものとし
得る。
2は誘電体膜であり、例えば酸化物、窒化物、硫化
物、炭化物の一種以上の化合物からなる。酸化物として
は、SiO、SiO2、ZrO2、MgOなど、硫化物としてはZnS、B
i2S3など、窒化物としてはAlN、Si3N4、ZrN、CrN、TiN
など、炭化物としてはSiC、TiCなどが使用できる。
誘電体層2は、記録、再生に使用する光(具体的には
前述のレーザー光)の波長をλ(nm)、誘電体層の屈折
率をnとしたとき、下記式(1) d=λ/4n ……(1) の関係を満たすような反射防止機能を有する膜厚dに設
定することが好ましい。
3は高キュリー温度で低保持力を有し、カー回転角の
大きい再生層である。その材質としてはGdFe、GdFeCo、
GdFeBi等などが挙げられる。
4は低キュリー温度で高保持力を有する記録層であ
る。その材質としては、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeCo等
が挙げられる。
5は再生層3と記録層4の酸化、腐食を防止すること
を目的とした誘電体層である。その材質としては、上述
した誘電体層2に用いる酸化物、窒化物、硫化物、炭化
物の一種以上の化合物等が挙げられる。
本発明の方法によって、製造される光学的磁気記録媒
体の別の態様の模式断面を第2図に示す。基板1、誘電
体層2、5は第1図に示したものと変わらないが、2つ
の磁性層は低いキュリー温度で高保持力を有する第1磁
性層6と、高いキュリー温度で低保持力を有する第2磁
性層7とから成り、両磁性層は次の関係を満たし、重ね
書きが可能である。
HH>HL>σW/2Ms・h (第2磁性層の飽和磁化Ms、膜厚h、磁壁エネルギーσ
) なお、第1図に示した光学的磁気記録媒体の両磁性層
は次の関係を満たす。
HH>σW/2Ms・h>HL (記録層の飽和磁化Ms、膜厚h、磁壁エネルギーσ
記録層の保持力HH、再生層の保持力HL) 上で例示したような構造の光学的磁気記録媒体を製造
する本発明の特徴は、多層構造の磁性層間の界面をスパ
ッタエッチングすることにある。
このスパッタエッチングはスパッタリング用の真空槽
内にArガスのような不活性ガスを導入し、そのガスによ
り界面をスパッタリングすればよい。その際の雰囲気ガ
ス圧は1×10-3Torr〜5×10-2Torr、好適には2×10-3
Torr〜2×10-2Torrの範囲に設定する。雰囲気ガス圧が
1×10-3Torr未満では安定な放電状態が得られにくく、
5×10-2Torrを越えると薄膜等へのアルゴン(Ar)や窒
素(N)、酸素(O)の混入量が増加し、各薄膜自身の
特性が劣化したり、磁性層の磁気特性の劣化がもたらさ
れやすい。スパッタエッチングを行なうために必要な投
入電力は通常20W〜300W、好適には50W〜150Wの範囲であ
る。スパッタエッチングを行なう時間は、投入電力との
関係で必ずしも一定ではないが、10秒間〜15分間、好適
には30秒間〜5分間の範囲である。本発明により前記目
的が達成できる理由は必ずしも明確ではないが、膜界面
の洗浄効果による磁気特性の安定性(多層磁性層間の交
換結合力・静磁結合の安定性)が関係していると思われ
る。また、膜の密着性向上、膜の応力緩和等の効果が関
係していると思われる。
本発明の方法では、スパッタエッチングの実施にスパ
ッタリング用装置を用いるので、操作の連続性等の観点
から各薄膜もスパッタリング法により成膜されるのが、
好ましいけれども、薄膜の成膜法は特に限定されるもの
ではなく、種々の方法、例えば、真空蒸着法、CVD法、
イオンプレーティン法が利用できる。
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。
実施例1 第1図に例示したと同様の光学的磁気記録媒体を次の
ようにして作製した。ディスク状のポリカーボネート製
およびスライドガラス製の基板1を真空槽にセットし、
槽内が2×10-7Torrとなるまで排気した。その後、Arガ
スを導入し真空槽内のArガス圧を2×10-3Torrに設定し
た。基板1上に誘電体層2として膜厚900ÅのSi3N4薄膜
をスパッタリング法で形成した。続いて、再生層として
膜厚400ÅのGdFeCo薄膜をスパッタリング法で形成し
た。次に、投入電力100Wを印加し、再生層3をArガスで
5分間スパッタエッチングした。
次に、記録層4として膜厚400ÅのTbFeCo薄膜をスパ
ッタリング法で形成した。最後に誘電体層5として膜厚
900ÅのSi3N4薄膜をスパッタリング法で形成し、基板の
異なる二種の本例の光学的磁気記録媒体を得た。
比較例1 再生層3と記録層4との界面をスパッタエッチングし
ない以外は実施例1と同構成の光学的磁気記録媒体を実
施例1と同様の方法で作成した。
(実施例1と比較例1の評価) スライドガラス基板1上に形成した実施例1と比較例
1の記録媒体を試料振動型磁力計(VSM)を用いて磁気
測定を行ない、界面磁壁エネルギーσを求めた。その
結果、実施例1ではσW1=2erg/cm2、比較例1ではσW2
=1.1erg/cm2が得られ、実施例の方がより大きなσ
あり、交換結合の大きい光学的磁気記録媒体が得られた
ことがわかった。
次に、ディスク状ポリカーボネート基板1上に形成し
た実施例1、比較例1の記録媒体を1800rpmで回転さ
せ、半導体レーザー(波長830nm)を周波数3MHzパルス
発振させて、デューティー(duty)比50%で記録を行な
った。この時の記録パワーは7mW、記録領域は半径60mm
である。各々を再生パワー1mW、バンド巾30KHzで再生し
たところ、C/N値は54dB(実施例1)と52dB(比較例
1)であった。
次に、各記録媒体を温度80℃、相対湿度85%RHの雰囲
気に放置し、保存テストを行なった。1000時間放置後、
上記と同条件で記録再生を行なった結果、C/N値は53dB
(実施例1)と49dB(比較例1)が得られた。
実施例2〜7 層構成材料と、各々のスパッタエッチング条件とを第
1表に示すようにした以外は実施例1と同様にして光学
的磁気記録媒体を作製した。
これら記録媒体につき、実施例1と同様の方法で記
録、再生を行ない、C/N値の保存性を評価した。結果を
第1表に示す。
実施例8 第2図に例示したと同様の光学的磁気記録媒体を次の
ようにして作製した。ディスク状ポリカーボネート基板
1を真空槽をセットし、槽内が2×10-7Torrとなるまで
排気した。その後Arガスを導入し、真空槽内のArガス圧
を2×10-3Torrに設定した。基板1上に誘電体層2とし
て膜厚900ÅのSi3N4薄膜をスパッタリング法で形成し
た。続いて、第1磁性層6として膜厚500ÅのTbFe薄膜
をスパッタリング法で形成した。
次に、投入電力100Wを印加し、第1磁性層6をArガス
で5分間スパッタエッチングした。次に第2磁性層とし
て、膜厚500ÅのTbFeCo薄膜をスパッタリング法で形成
した。最後に誘電体層5として、膜厚700ÅのSi3N4薄膜
をスパッタリング法で形成し、本例の光学的磁気記録媒
体を得た。
比較例2 第1磁性層6と第2磁性層7の界面をスパッタエッチ
ングしない以外は、実施例8と同じ構成の光学的磁気記
録媒体を実施例8と同様の方法で作製した。
(実施例8と比較例2の評価) 実施例8と比較例2の記録媒体を、900rpmで回転させ
つつ、500Oeの磁界発生部を通過させ、半導体レーザー
波長を周波数2MHzでパルス発振させ、デューティー比50
%で変調させながら、4mWと8mWの2値のレーザーパワー
で記録を行なった。バイアス磁界は100Oe、記録領域は
半径60mmである。各々を再生パワー1mWで再生を行なっ
たところ、実施例1の媒体では安定した2値の信号が得
られたのに対し、比較例2では、安定した2値の信号が
得られなかった。
次に、上記と同様な実験を全面記録された後の記録媒
体について行なった結果、実施例1では前に記録された
信号成分が検出されず、オーバーライトが可能であった
のに対し、比較例2では消え残りが生じ、オーバーライ
トが不完全であった。
[発明の効果] 以上説明したように、高いキュリー温度と低い保持力
を有する磁性層と、この磁性層に比べて相対的に低いキ
ュリー温度と高い保持力を有する磁性層とから成る二層
構造以上の垂直磁化膜を基板上に成膜する工程を経る光
学的磁気記録媒体の製造法において、磁性層間の界面を
スパッタエッチングすることにより、C/N比が向上し、
長期間にわたって磁気特性やエラーレートの変化が少な
く、再現性に優れ、またオーバーライト用のタイプにあ
っては安定してオーバーライトが可能な光学的磁気記録
媒体の作製が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はそれぞれ本発明の実施例により製造さ
れた光学的磁気記録媒体を示す模式的断面図である。 1……基板 2、5……誘電体層 3……再生層 4……記録層 6……第1磁性層 7……第2磁性層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交換結合或いは静磁結合する多層構造の磁
    性膜を基板上に成膜する光学的磁気記録媒体の製造法に
    おいて、 磁性層間の界面の少なくとも一つをスパッタエッチング
    する工程を含むことを特徴とする光学的磁気記録媒体の
    製造法。
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