JP2942060B2

JP2942060B2 - 光磁気記録媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2942060B2
Application number: JP12342692A
Authority: JP
Inventors: 純一郎中山; 博之片山; 直泰池谷
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH05314559A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に情報の記録、
再生、消去の少なくとも一つを行う光ディスク、光カー
ド等の光磁気記録媒体および、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光磁気記録方式とは、基板上に磁性体か
らなる垂直磁化膜を形成した構成の光磁気記録媒体に対
して、以下の方法で記録、再生を行う方式である。

【０００３】記録の際には、まず、光磁気記録媒体を強
力な外部磁場等によって初期化する。すなわち、垂直磁
化膜の磁化の方向を一方向（上向き、または下向き）に
揃える。その後、光磁気記録媒体上の記録を行う部分に
レーザービームを照射することにより、その部分の垂直
磁化膜の温度をキュリー点近傍以上、もしくは補償点近
傍以上に加熱する。これにより、加熱された部分の保磁
力（Ｈ_C）をゼロ、またはほとんどゼロとなる。この状
態で、初期化された磁化の方向とは逆向きの外部磁場
（バイアス磁場）を印加し、磁化の向きを反転させる。
レーザービームの照射を止めると、垂直磁化膜の温度は
常温に戻るので反転した磁化は固定され、熱磁気的に情
報が記録される。

【０００４】再生の際には、直線偏光したレーザービー
ムを垂直磁化膜に照射し、その反射光または透過光にお
ける偏光面の回転が磁化の向きによって異なる現象（磁
気カー効果、磁気ファラデー効果）を利用して光学的に
情報を読み出す。

【０００５】以上のように、光磁気記録媒体は、情報の
記録・再生が可能であるため、書き換え可能な大容量記
憶素子として注目されている。

【０００６】ところで、光磁気記録媒体を再使用をする
ためには、初期化装置あるいは、初期化用と記録用の二
個の磁気ヘッドを必要するが、前者では、コストが増大
し、後者では、初期化のために時間がかかる。

【０００７】そこで、オーバーライト（消去動作をせず
に書き換える）ができるように、外部磁場（バイアス磁
場）発生装置あるいは、光磁気記録媒体を工夫する必要
がある。ところが、前者では、ハードディスク装置の場
合と同じように、ヘッド・クラッシュの問題があるた
め、従来より光磁気記録媒体に工夫が施されている。

【０００８】例えば、赤坂らは、Ｊａｐ．Ｊｏｕｒ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．２８（１９８９）Ｓｕｐ
ｐｌ．２８−３，ｐｐ．３６７−３７０において、垂直
磁化膜を交換結合二層膜で構成すれば、オーバーライト
が可能になることを報告している。

【０００９】交換結合二層膜は、図６に示すように、第
１の磁性層２１と第２の磁性層２２を積層した構成にな
っている。室温において、磁性層２１の保磁力Ｈ₁は、
図７に示すように、初期化磁場Ｈ_iniより大きくなるよ
うに設定されており、磁性層２２の保磁力Ｈ₂は初期化
磁場Ｈ_iniより小さくなるように設定されている。この
ため、初期化磁場Ｈ_iniを印加すると、第２の磁性層２
２だけが初期化され、磁化が初期化磁場Ｈ_iniの方向
（下向き）に揃う。なお、初期化は常時行ってもよい
し、記録時にのみ行ってもよい。

【００１０】記録時、記録磁場Ｈ_Wを印加しながら、レ
ーザー光を照射する。レーザー光の強度は記録情報に応
じて高低二レベル（図８のレベルＩ・IIに対応）に変調
されている。高レベルのレーザー光を照射すると、両方
の磁性層２１・２２がキュリー点Ｔ₁、Ｔ₂付近または
それ以上の温度Ｔ_Hまで昇温するように設定されてお
り、低レベルのレーザー光を照射すると、磁性層２１の
キュリー点Ｔ₁付近またはそれ以上の温度Ｔ_Lまで昇温
するように設定されている。

【００１１】したがって、高レベルのレーザー光が照射
されると、磁性層２２の磁化は記録磁場Ｈ_Wにより上向
きに反転する。磁性層２１の磁化の向きは、冷却の過程
で磁性層２１と２２の界面に作用する交換力により第２
の磁性層４の磁化の向きと一致する。したがって、磁性
層２１の向きは上向きとなる。

【００１２】一方、低レベルのレーザー光が照射される
と、磁性層２２の磁化は記録磁場Ｈ_Wにより反転されな
い。しかし、この場合も、磁性層２１の磁化の向きは、
やはり冷却の過程で磁性層２２の磁化の向きと一致する
ことになる。したがって、磁性層２１の磁化の向きは、
下向きとなる。

【００１３】なお、記録磁場Ｈ_Wは、図７に示すよう
に、初期化磁場Ｈ_iniよりかなり小さくなるように設定
されている。また、再生時のレーザー光の強度は、図８
に示すように、記録時のレベルＩ・IIよりもかなり低い
レベルIII になるように設定されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、非常に大きな初期化磁場Ｈ_iniを必要と
し、これを小さくするように磁性層２１・２２に使用さ
れる磁性材料を選ぶと、オーバーライトが不可能になる
という問題点を有している。

【００１５】そこで、初期化磁場Ｈ_iniを小さくするた
めに、磁性層２１と２２の間にさらに中間の磁性層を設
けた光磁気記録媒体が、Ｊａｐ．Ｊｏｕｒ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．２８（１９８９）Ｓｕｐｐｌ．２
８−３，ｐｐ．２７−３１に記載されている。

【００１６】ところが、磁性層２１・２２および中間の
磁性層を形成するためには、三つのターゲットを必要と
なるので、光磁気記録媒体の製造コストが高くなり、生
産効率も低下するという新たな問題を招来する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
磁気記録媒体は、上記の課題を解決するために、透光性
を有する基板上に少なくとも第１、第２、第３の磁性層
を順次積層した、オーバーライト可能な光磁気記録媒体
であって、第２の磁性層の垂直磁気異方性は第１および
第３の磁性層の垂直磁気異方性よりも小さく、第２の磁
性層単層では垂直磁気記録ができないように設定されて
おり、かつ、第２の磁性層は、第１または第３の磁性層
の少なくとも一方と同一の元素からなり異なる組成比を
有する磁性材料で形成されているとともに、上記第２の
磁性層の組成比が積層方向に沿って連続的に変化してい
ることを特徴としている。

【００１８】請求項２の発明に係る光磁気記録媒体の製
造方法は、上記の課題を解決するために、透光性を有す
る基板上に少なくとも第１、第２、第３の磁性層が順次
積層されており、かつ、第２の磁性層は、第１または第
３の磁性層の少なくとも一方と同一の元素からなり異な
る組成比を有する磁性材料で形成されている光磁気記録
媒体をスパッタリングにより製造する方法であって、第
２の磁性層と、第１または第３の磁性層の少なくとも一
方とを、同一のターゲットを用い、スパッタリング条件
として、不活性ガスの圧力を変えることにより順次形成
するとともに、上記第２の磁性層の成膜時、スパッタリ
ング条件を連続的に変えることを特徴としている。

【００１９】

【作用】請求項１の発明に係る光磁気記録媒体によれ
ば、透光性を有する基板上に少なくとも第１、第２、第
３の磁性層を順次積層した、オーバーライト可能な光磁
気記録媒体であって、第２の磁性層の垂直磁気異方性は
第１および第３の磁性層の垂直磁気異方性よりも小さ
く、第２の磁性層単層では垂直磁気記録ができないよう
に設定されており、かつ、第２の磁性層は、第１または
第３の磁性層の少なくとも一方と同一の元素からなり異
なる組成比を有する磁性材料で形成されているので、比
較的弱い初期化磁場で初期化でき、しかも、オーバーラ
イトが可能な光磁気記録媒体のコストを下げることがで
きる。

【００２０】また、上記第２の磁性層の組成比が積層方
向に沿って連続的に変化しているので、生産効率の高い
光磁気記録媒体が得られる。

【００２１】請求項２の発明に係る光磁気記録媒体の製
造方法によれば、透光性を有する基板上に少なくとも第
１、第２、第３の磁性層が順次積層されており、かつ、
第２の磁性層は、第１または第３の磁性層の少なくとも
一方と同一の元素からなり異なる組成比を有する磁性材
料で形成されている光磁気記録媒体をスパッタリングに
より製造する方法であって、第２の磁性層と、第１また
は第３の磁性層の少なくとも一方とを、同一のターゲッ
トを用い、スパッタリング条件として、不活性ガスの圧
力を変えることにより順次形成するので、比較的弱い初
期化磁場で初期化でき、しかも、オーバーライトが可能
な光磁気記録媒体を効率よく製造できる。

【００２２】また、上記第２の磁性層の成膜時、スパッ
タリング条件を連続的に変えるので、さらに効率よく光
磁気記録媒体を製造できる。

【００２３】

【実施例】本発明の第１の実施例について図１ないし図
３に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２４】本実施例の光磁気記録媒体は、図１に示す
ように、透光性の基板１に、透光性を有する誘電体層２
と、第１の磁性層３と、第２の磁性層４と、第３の磁性
層５と、保護膜としての誘電体層６と、保護層７とを順
次積層した構成になっている。

【００２５】基板１の材料には、ガラスまたは、ポリカ
ーボネート等のプラスチックが使用される。

【００２６】磁性層３と５は、垂直磁気記録が可能な垂
直磁気異方性が高い磁性体からなっており、磁性層４
は、垂直磁気記録が不可能な垂直磁気異方性が小さい磁
性体からなっている。これらの磁性層３〜５の材料に
は、例えば、希土類−遷移金属アモルファス合金が使用
される。

【００２７】誘電体層２・６の材料には、例えば、Ａｌ
Ｎが使用され、保護層７の材料には、例えば、紫外線硬
化樹脂が使用される。

【００２８】上記の光磁気記録媒体は、具体的には例え
ば、ガラスの基板１上に、誘電体層２としての膜厚８０
ｎｍのＡｌＮと、磁性層３としての膜厚５０ｎｍのＴｂ
₂₀Ｆｅ₇₅Ｃｏ₅と、磁性層４としての膜厚５ｎｍのＴｂ
₁₅Ｆｅ₇₈Ｃｏ₇と、磁性層５としての膜厚５０ｎｍのＴ
ｂ₂₆Ｆｅ₅₄Ｃｏ₂₀と、誘電体層６としての膜厚８０ｎｍ
のＡｌＮとを順次、スパッタリングで成膜した後、保護
層７としてのアクリレート系の紫外線硬化樹脂を誘電体
層６上に塗布し、紫外線照射により硬化させた構成にな
っている。

【００２９】上記の磁性層３と４は、同一のＴｂＦｅＣ
ｏターゲットを使用し、スパッタリング条件を変えるこ
とにより成膜される。すなわち、磁性層３はＡｒガスの
圧力を９ｍＴｏｒｒ、放電電力５００Ｗの条件で成膜さ
れ、磁性層４はＡｒガスの圧力を５０ｍＴｏｒｒ、放電
電力５００Ｗの条件で成膜される。

【００３０】磁性層５は、磁性層３・４のためのターゲ
ットとは別の組成のＴｂＦｅＣｏターゲットを使用して
成膜される。ただし、スパッタリング条件は、磁性層３
のスパッタリング条件と同一である。

【００３１】以上のように、磁性層３と４の成膜のため
に同一のターゲットを使用し、スパッタリング条件だけ
を変えているので、光磁気記録媒体を二種類のターゲッ
トで製造できる。これにより、スパッタリング装置を簡
素化できると共に、オーバーライト可能な実用的な光磁
気記録媒体を効率よく製造できる。

【００３２】上記の光磁気記録媒体を用いて測定された
ファラデー・ループを図２に示す。図中、横軸は印加磁
界、縦軸はファラデー回転角である。矢印はループの描
く方向を示している。また、比較のために、中間の磁性
層４を省略した光磁気記録媒体を上記と同一の条件で試
作し、これについて測定されたファラデー・ループを図
３に示す。

【００３３】磁性層４を省略した光磁気記録媒体では、
印加磁界がマイナス方向からゼロに近づくと、ファラデ
ー回転角が大きく変化しているが、本実施例の光磁気記
録媒体では、印加磁界がゼロを通過してプラスになって
からファラデー回転角が大きく変化している。つまり、
前者では、磁界を印加して記録した情報が磁界をゼロに
すると消去されてしまうが、後者（本実施例の光磁気記
録媒体）では、磁界を印加して記録した情報が磁界をゼ
ロにしても消去されないことを示している。

【００３４】また、本実施例の光磁気記録媒体は中間の
磁性層４を有しているので、初期化磁場は小さく、約２
ｋＯｅであった。

【００３５】本発明の第２の実施例について図４に基づ
いて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便
宜上、前記の実施例の図面に示した部材と同一の機能を
有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略
する。

【００３６】光磁気記録媒体は、図４に示すように、透
光性の基板１と、透光性を有する誘電体層２と、磁性層
８と、第３の磁性層５と、保護膜としての誘電体層６
と、保護層７とを順次積層した構成になっている。

【００３７】磁性層８は、前記実施例の第１の磁性層３
と第２の磁性層４の機能を備えている。すなわち、磁性
層８の大部分は垂直磁気記録が可能な垂直磁気異方性が
高い磁性体からなっているが、磁性層５との界面に近づ
くにしたがって垂直磁気異方性が低下し、界面付近で
は、垂直磁気記録が不可能な垂直磁気異方性が小さい磁
性体が配されている。磁性層８の材料には、例えば、希
土類−遷移金属アモルファス合金が使用される。

【００３８】上記の光磁気記録媒体は、具体的には例え
ば、ガラスの基板１上に、誘電体層２としての膜厚８０
ｎｍのＡｌＮと、磁性層８としての膜厚５５ｎｍのＴｂ
ＦｅＣｏ（誘電体層２側の膜厚約５０ｎｍの部分はＴｂ
₂₀Ｆｅ₇₅Ｃｏ₅であり、磁性層５との界面に近づくと組
成が徐々にＴｂ₁₅Ｆｅ₇₈Ｃｏ₇に変化している）と、磁
性層５としての膜厚５０ｎｍのＴｂ₂₆Ｆｅ₅₄Ｃｏ₂₀と、
誘電体層６としての膜厚８０ｎｍのＡｌＮとを順次、ス
パッタリングで成膜した後、保護層７としてのアクリレ
ート系の紫外線硬化樹脂を誘電体層６上に塗布し、紫外
線照射により硬化させた構成になっている。

【００３９】以上のように構成された光磁気記録媒体は
前記実施例の光磁気記録媒体とほぼ同様の性能を示し
た。

【００４０】上記の磁性層８は、ＴｂＦｅＣｏターゲッ
トを使用し、スパッタリング条件を連続的に変えること
により成膜される。すなわち、Ａｒガスの圧力を９ｍＴ
ｏｒｒ、放電電力５００Ｗの条件で約５０ｎｍ成膜した
後、Ａｒガスの圧力を徐々に５０ｍＴｏｒｒまで上昇さ
せながら、約５ｎｍ成膜することにより得られる。

【００４１】磁性層５は、磁性層８のためのターゲット
とは別の組成のＴｂＦｅＣｏターゲットを使用して成膜
される。ただし、スパッタリング条件は、磁性層８の最
初のスパッタリング条件（９ｍＴｏｒｒ、放電電力５０
０Ｗ）と同一である。

【００４２】以上のように、スパッタリング条件を連続
的に変えることにより、磁性層８の厚さ方向の組成を変
化させ、前記磁性層３と４の機能を持たせているので、
ターゲットを二種類にすることができる。これにより、
スパッタリング装置を簡素化できると共に、オーバーラ
イト可能な実用的な光磁気記録媒体を効率よく製造でき
る。

【００４３】本発明の第３の実施例について図５に基づ
いて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便
宜上、前記の実施例の図面に示した部材と同一の機能を
有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略
する。

【００４４】光磁気記録媒体は、図５に示すように、透
光性の基板１と、透光性を有する誘電体層２と、第１の
磁性層３と、磁性層９と、保護膜としての誘電体層６
と、保護層７とを順次積層した構成になっている。

【００４５】磁性層９は、前記第１の実施例の第２の磁
性層４と第３の磁性層５の機能を備えている。すなわ
ち、磁性層９の大部分は垂直磁気記録が可能な垂直磁気
異方性が高い磁性体からなっているが、磁性層３との界
面に近づくにしたがって垂直磁気異方性が低下し、界面
付近では、垂直磁気記録が不可能な垂直磁気異方性が小
さい磁性体が配されている。磁性層９の材料には、例え
ば、希土類−遷移金属アモルファス合金が使用される。

【００４６】上記の光磁気記録媒体は、具体的には例え
ば、ガラスの基板１上に、誘電体層２としての膜厚８０
ｎｍのＡｌＮと、磁性層３としての膜厚５０ｎｍのＴｂ
₂₀Ｆｅ₇₅Ｃｏ₅と、磁性層９としての膜厚５５ｎｍのＴ
ｂＦｅＣｏ（磁性層３側の膜厚約５ｎｍの部分はＴｂ₃₀
Ｆｅ₅₁Ｃｏ₁₉であり、誘電体層６側の膜厚約５０ｎｍの
部分はＴｂ₂₆Ｆｅ₅₄Ｃｏ₂₀である）と、誘電体層６とし
ての膜厚８０ｎｍのＡｌＮとを順次、スパッタリングで
成膜した後、保護層７としてのアクリレート系の紫外線
硬化樹脂を誘電体層６上に塗布し、紫外線照射により硬
化させた構成になっている。

【００４７】以上のように構成された光磁気記録媒体は
前記実施例の光磁気記録媒体とほぼ同様の性能を示し
た。

【００４８】上記の磁性層３は、ＴｂＦｅＣｏターゲッ
トを使用して、Ａｒガスの圧力を９ｍＴｏｒｒ、放電電
力５００Ｗの条件で約５０ｎｍ成膜される。

【００４９】磁性層９は、磁性層３のためのターゲット
とは別の組成のＴｂＦｅＣｏターゲットを使用し、スパ
ッタリング条件を連続的に変えて成膜される。すなわ
ち、Ａｒガスの圧力を２ｍＴｏｒｒ、放電電力５００Ｗ
の条件で約５ｎｍ成膜した後、Ａｒガスの圧力を徐々に
９ｍＴｏｒｒまで上昇させながら、約５０ｎｍ成膜する
ことにより得られる。

【００５０】以上のように、スパッタリング条件を連続
的に変えることにより、磁性層９の厚さ方向の組成を変
化させ、第１の実施例の磁性層４と５の機能を持たせて
いるので、ターゲットを二種類にすることができる。こ
れにより、スパッタリング装置を簡素化できると共に、
オーバーライト可能な実用的な光磁気記録媒体を効率よ
く製造できる。

【００５１】以上の実施例で示した光磁気記録媒体の具
体例は一例であって、磁性体材料、膜厚等を、これに限
定する必要はない。また、これらの光磁気記録媒体の製
造方法で示したＡｒガスの圧力、放電電力等のスパッタ
リング条件についても、これに限定する必要はない。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る光磁気記録媒体
は、以上のように、第２の磁性層の垂直磁気異方性は第
１および第３の磁性層の垂直磁気異方性よりも小さく、
第２の磁性層単層では垂直磁気記録ができないように設
定されており、かつ、第２の磁性層は、第１または第３
の磁性層の少なくとも一方と同一の元素からなり異なる
組成比を有する磁性材料で形成されているので、比較的
弱い初期化磁場で初期化でき、しかも、オーバーライト
が可能な光磁気記録媒体のコストを下げることができる
という効果を奏する。

【００５３】また、上記第２の磁性層の組成比が積層方
向に沿って連続的に変化しているので、生産効率の高い
光磁気記録媒体が得られるという効果を奏する。

【００５４】請求項３の発明に係る光磁気記録媒体の製
造方法は、以上のように、第２の磁性層と、第１または
第３の磁性層の少なくとも一方とを、同一のターゲット
を用い、スパッタリング条件として、不活性ガスの圧力
を変えることにより順次形成するので、比較的弱い初期
化磁場で初期化でき、しかも、オーバーライトが可能な
光磁気記録媒体を効率よく製造できるという効果を奏す
る。

【００５５】また、上記第２の磁性層の成膜時、スパッ
タリング条件を連続的に変えるので、さらに効率よく光
磁気記録媒体を製造できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すものであり、光磁気
記録媒体の概略の構成を示す縦断面図である。

【図２】図１の光磁気記録媒体を用いて測定されたファ
ラデー・ループを示すグラフである。

【図３】比較例を示すものであり、交換結合二層膜を有
する光磁気記録媒体を用いて測定されたファラデー・ル
ープを示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施例を示すものであり、光磁気
記録媒体の概略の構成を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示すものであり、光磁気
記録媒体の概略の構成を示す縦断面図である。

【図６】従来例を示すものであり、交換結合二層膜を有
する光磁気記録媒体を用いたときの光磁気記録方法を示
す説明図である。

【図７】交換結合二層膜を有する光磁気記録媒体におけ
る各磁性層の保磁力の温度依存性を示すグラフである。

【図８】交換結合二層膜を有する光磁気記録媒体を用い
て記録再生を行うときのレーザー光の強度を示す説明図
である。

【符号の説明】

１基板２誘電体層３磁性層（第１の磁性層）４磁性層（第２の磁性層）５磁性層（第３の磁性層）６誘電体層７保護層８磁性層（第１および第２の磁性層）９磁性層（第２および第３の磁性層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−117645（ＪＰ，Ａ) 特開平３−84754（ＪＰ，Ａ) 特開平５−217232（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 11/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性を有する基板上に少なくとも第１、
第２、第３の磁性層を順次積層した、オーバーライト可
能な光磁気記録媒体であって、第２の磁性層の垂直磁気異方性は第１および第３の磁性
層の垂直磁気異方性よりも小さく、第２の磁性層単層で
は垂直磁気記録ができないように設定されており、か
つ、第２の磁性層は、第１または第３の磁性層の少なく
とも一方と同一の元素からなり異なる組成比を有する磁
性材料で形成されているとともに、上記第２の磁性層の
組成比が積層方向に沿って連続的に変化していることを
特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】透光性を有する基板上に少なくとも第１、
第２、第３の磁性層が順次積層されており、かつ、第２
の磁性層は、第１または第３の磁性層の少なくとも一方
と同一の元素からなり異なる組成比を有する磁性材料で
形成されている光磁気記録媒体をスパッタリングにより
製造する方法であって、第２の磁性層と、第１または第３の磁性層の少なくとも
一方とを、同一のターゲットを用い、スパッタリング条
件として、不活性ガスの圧力を変えることにより順次形
成するとともに、上記第２の磁性層の成膜時、スパッタ
リング条件を連続的に変えることを特徴とする光磁気記
録媒体の製造方法。