JP3006124B2

JP3006124B2 - オーバーライト可能な光磁気記録媒体及びその記録再生装置

Info

Publication number: JP3006124B2
Application number: JP3077487A
Authority: JP
Inventors: 哲夫細川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: EP0508376B1; JPH04311840A; DE69221659T2; EP0508376A1; US5191564A; DE69221659D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録磁界Ｈb の向き及
び強度を変調せずに、レーザービームを記録すべき２値
化情報に従いパルス変調しながら照射することにより、
オーバーライト(over write)が可能な光磁気記録媒体に
関するものである。オーバーライトとは、前の情報を
消去せずに新たな情報を記録する行為を言う。この場
合、再生したとき、前の情報は再生されてはならない。

【０００２】

【従来の技術】最近、高密度、大容量、高いアクセス速
度、並びに高い記録及び再生速度を含めた種々の要求を
満足する光学的記録再生方法、それに使用される記録装
置、再生装置及び記録媒体を開発しようとする努力が成
されている。広範囲な光学的記録再生方法の中で、光磁
気記録再生方法は、情報を記録した後、消去することが
でき、再び新たな情報を記録することが繰り返し何度も
可能であるというユニークな利点のために、最も大きな
魅力に満ちている。

【０００３】この光磁気記録再生方法で使用される記録
媒体は、記録を残す層として１層又は多層からなる垂直
磁化膜(perpendicular magnetic layer or layers) を
有する。この磁化膜は、例えばアモルファスのGdFeやGd
Co、GdFeCo、TbFe、TbCo、TbFeCoなどからなる。垂直磁
化膜は、一般に同心円状又はらせん状のトラックを有し
ており、このトラックの上に情報が記録される。トラッ
クは明示的な場合と黙示的な場合は２通りある。ここ
で、本明細書では、膜面に対し「上向き（upward) 」又
は「下向き(downward)」の何れか一方を、「Ａ向き」、
他方を「逆Ａ向き」と定義する。記録すべき情報は、予
め２値化されており、この情報が「Ａ向き」の磁化を有
するビット（Ｂ₁)と、「逆Ａ向き」の磁化を有するビッ
ト（Ｂ₀)の２つの信号で記録される。これらのビットＢ
₁，Ｂ₀は、デジタル信号の１，０の何れか一方と他方
にそれぞれ相当する。しかし、一般には記録されるトラ
ックの磁化は、記録前に強力な外部磁場を印加すること
によって「逆Ａ向き」に揃えられる。その上でトラック
に「Ａ向き」の磁化を有するビット（Ｂ₁)を形成する。
情報は、このビット（Ｂ₁)の有無及び／又はビット長に
よって表現される。尚、ビットは最近マークと呼ばれる
ことがある。ビット形成の原理：ビットの形成に於いて
は、レーザーの特徴即ち空間的時間的に素晴らしい凝集
性(coherence) が有利に使用され、レーザー光の波長に
よって決定される回折限界とほとんど同じ位に小さいス
ポットにビームが絞り込まれる。絞り込まれた光はトラ
ック表面に照射され、垂直磁化膜に直径が１μｍ以下の
ビットを形成することにより情報が記録される。光学的
記録においては、理論的に約10⁸ビット／cm²までの記
録密度を達成することができる。何故ならば、レーザビ
ームはその波長とほとんど同じ位に小さい直径を有する
スポットにまで凝縮(concentrate)することが出来るか
らである。

【０００４】図２に示すように、光磁気記録において
は、レーザービーム（Ｌ）を垂直磁化膜（MO）の上に絞
りこみ、それを加熱する。その間、初期化された向きと
は反対の向きの記録磁界（Ｈb)を加熱された部分に外部
から印加する。そうすると局部的に加熱された部分の保
磁力Ｈc(coersivity) は減少し記録磁界（Ｈb)より小さ
くなる。その結果、その部分の磁化は、記録磁界（Ｈb)
の向きに並ぶ。こうして逆に磁化されたビットが形成さ
れる。

【０００５】フェロ磁性材料とフェリ磁性材料では、磁
化及びＨc の温度依存性が異なる。フェロ磁性材料はキ
ュリー点付近で減少するＨc を有し、この現象に基づい
て記録が実行される。従って、Ｔc 書込み（キュリー点
書込み）と引用される。他方、フェリ磁性材料はキュリ
ー点より低い補償温度(compensationtemperature ) Ｔ
_comp.を有しており、そこでは磁化（Ｍ）はゼロにな
る。逆にその温度付近でＨc が非常に大きくなり、その
温度から外れるとＨc が急激に低下する。この低下した
Ｈc は、比較的弱い記録磁界（Ｈb)によって打ち負かさ
れる。つまり、記録が可能になる。この記録プロセスは
Ｔ_comp.書込み（補償点書込み）と呼ばれる。

【０００６】もっとも、キュリー点又はその近辺、及び
補償温度の近辺にこだわる必要はない。要するに、室温
より高い所定の温度に於いて、低下したＨc を有する磁
性材料に対し、その低下したＨc を打ち負かせる記録磁
界（Ｈb ）を印加すれば、記録は可能である。但し、室
温より高い所定の温度に達していない領域（この領域の
Ｈc は元の高いＨc を有する）にある垂直磁化膜(MO)の
磁化を反転するような高すぎるＨb は、不可である。再
生の原理：図３は、光磁気効果に基づく情報再生の原理
を示す。光は、光路に垂直な平面上で全ての方向に通常
は発散している電磁場ベクトルを有する電磁波である。
光が直線偏光（Ｌ_p) に変換され、そして垂直磁化膜(M
O)に照射されたとき、光はその表面で反射されるか又は
垂直磁化膜(MO)を透過する。このとき、偏光面は磁化Ｍ
の向きに従って回転する。この回転する現象は、磁気カ
ー（Kerr) 効果又は磁気ファラデー(Faraday) 効果と呼
ばれる。

【０００７】例えば、もし反射光の偏光面が「Ａ向き」
磁化に対してθk 度回転するとすると、「逆Ａ向き」磁
化に対しては−θk 度回転する。従って、光アナライザ
ー（偏光子）の軸を−θk 度傾けた面に垂直にセットし
ておくと、「逆Ａ向き」に磁化されたビット（Ｂ₀)から
反射された光はアナライザーを透過することができな
い。それに対して「Ａ向き」に磁化されたビット（Ｂ₁)
から反射された光は、(sin2θk)²を乗じた分がアナラ
イザーを透過し、ディテクター（光電変換手段）に捕
獲される。その結果、「Ａ向き」に磁化されたビット
（Ｂ₁)は「逆Ａ向き」に磁化されたビット（Ｂ₀)よりも
明るく見え、ディテクターに於いて強い電気信号を発生
させる。このディテクターからの電気信号は、記録され
た情報に従って変調されるので、情報が再生されるので
ある。ところで、記録ずみの媒体を再使用するには、
(１) 媒体を再び初期化装置で初期化するか、又は (２)
記録装置に記録ヘッドと同様な消去ヘッドを併設する
か、又は (３) 予め、前段処理として記録装置又は消去
装置を用いて記録ずみ情報を消去する必要がある。

【０００８】従って、光磁気記録方式では、これまで、
記録ずみ情報の有無にかかわらず新たな情報をその場で
記録できるオーバーライトは、不可能とされていた。も
っとも、もし記録磁界Ｈb の向きを必要に応じて「Ａ向
き」と「逆Ａ向き」との間で自由に変調することができ
れば、オーバーライトが可能になる。しかしながら、記
録磁界Ｈb の向きを高速度で変調することは不可能であ
る。例えば、記録磁界Ｈb が永久磁石である場合、磁石
の向きを機械的に反転させる必要がある。しかし、磁石
の向きを高速で反転させることは、無理である。記録磁
界Ｈbが電磁石である場合にも、大容量の電流の向きを
そのように高速で変調することは不可能である。

【０００９】しかしながら、技術の進歩は著しく、記録
磁界Ｈb の強度（ON、OFF を含む)又は記録磁界Ｈb の
向きを変調せずに、照射する光ビームの強度を記録すべ
き２値化情報に従い変調するだけで、オーバーライトが
可能な光磁気記録方法と、それに使用されるオーバーラ
イト可能な光磁気記録媒体と、同じくそれに使用される
オーバーライト可能な記録装置が発明され、特許出願さ
れた（特開昭62−175948号＝DE3,619,618)。以下、この
発明を「基本発明」と引用する。〔基本発明の説明〕基
本発明では、「基本的に垂直磁化可能な磁性薄膜からな
る記録再生層（本明細書では、メモリー層又はＭ層と言
う）と、垂直磁化可能な磁性薄膜からなる記録補助層
（本明細書では、『記録層』又はＷ層と言う）とを含
み、両層は交換結合しており、かつ、室温でＭ層の磁化
の向きは変えないでＷ層の磁化のみを所定の向きに向け
ておくことができるオーバーライト可能な多層光磁気記
録媒体」を使用する。

【００１０】そして、情報をＭ層（場合によりＷ層に
も）における「Ａ向き」磁化を有するビットと「逆Ａ向
き」磁化を有するビットで表現し、記録するのである。
この媒体は、Ｗ層が外部手段（例えば初期補助磁界Hin
i. ）によって、その磁化の向きを「Ａ向き」に揃える
ことができ、しかも、そのとき、Ｍ層は、磁化の向きは
反転せず、更に、一旦「Ａ向き」に揃えられたＷ層の磁
化の向きは、Ｍ層からの交換結合力を受けても反転せ
ず、逆にＭ層の磁化の向きは、「Ａ向き」に揃えられた
Ｗ層からの交換結合力を受けても反転しない。

【００１１】そして、Ｗ層は、Ｍ層に比べて低い保磁力
Ｈ_Cと高いキュリー点Ｔ_Cを持つ。基本発明の記録方法
によれば、記録媒体は、記録前までに、外部手段により
Ｗ層の磁化の向きが「Ａ向き」に揃えられる。この行為
を本明細書では特別に「初期化(initialize)」と呼ぶ。
この初期化はオーバーライト可能な媒体に特有なことで
ある。

【００１２】その上で、２値化情報に従いパルス変調さ
れたレーザービームが媒体に照射される。レーザービー
ムの強度は、高レベルＰ_Hと低レベルＰ_Lがあり、これ
はパルスの高レベルと低レベルに相当する。この低レベ
ルは、再生時に媒体を照射する再生レベルＰ_Rよりも高
い。既に知られているように、記録をしない時にも、例
えば媒体における所定の記録場所をアクセスするために
レーザービームを＜非常な低レベル＞で点灯することが
ある。この＜非常な低レベル＞も、再生レベルＰ_Rと同
一又は近似のレベルである。従って、例えば、基本発明
におけるレーザービームの出力波形は、図４の通りにな
る。

【００１３】なお、基本発明の明細書には明記されてい
ないが、基本発明では、記録用のビームは、１本ではな
く近接した２本のビームを用いて、先行ビームを原則と
して変調しない低レベルのレーザービーム（消去用）と
し、後行ビームを情報に従い変調する高レベルのレーザ
ービーム（書込用）としてもよい。この場合、後行ビー
ムは、高レベルと基底レベル（低レベルと同一又はそれ
より低いレベルであり、出力がゼロでもよい）との間で
パルス変調される。この場合の出力波形は例えば図５に
示される。

【００１４】ビームが照射された部分の媒体に、向きも
強度も変調されない記録磁界Ｈb が作用する。Ｈb は、
ビームの照射された部分（スポット領域）と同じ位の寸
法に絞ることはできず、Ｈb が作用する領域は、スポッ
ト領域に比べれば、ずっと大きい。低レベルのビームが
照射されると、前のビットの磁化の向きに無関係に、Ｍ
層に「Ａ向き」のビット（Ｂ₁)又は「逆Ａ向き」のビッ
ト（Ｂ₀)の一方が形成される。

【００１５】そして、高レベルのビームが照射される
と、前のビットの磁化の向きに無関係に、Ｍ層に他方の
ビットが形成される。これでオーバーライトが完了す
る。基本発明では、レーザービームは、記録すべき情報
に従いパルス状に変調される。しかし、このこと自身
は、従来の光磁気記録でも行われており、記録すべき２
値化情報に従いビーム強度をパルス状に変調する手段は
既知の手段である。例えば、THE BELL SYSTEM TECHN
ICAL JOURNAL, Vol.62(1983),1923 −1936に詳しく説
明されている。従って、ビーム強度の必要な高レベルと
低レベルが与えられれば、従来の変調手段を一部修正す
るだけで容易に入手できる。当業者にとって、そのよう
な修正は、ビーム強度の高レベルと低レベルが与えられ
れば、容易であろう。

【００１６】基本発明に於いて特徴的なことの１つは、
ビーム強度の高レベルと低レベルである。即ち、ビーム
強度が高レベルの時に、記録磁界Ｈb その他の外部手段
によりＷ層の「Ａ向き」磁化を「逆Ａ向き」に反転（re
verse)させ、このＷ層の「逆Ａ向き」磁化によってＭ層
に「逆Ａ向き」磁化〔又は「Ａ向き」磁化〕を有するビ
ットを形成する。ビーム強度が低レベルの時は、Ｗ層の
磁化の向きは初期化状態と変わらず、そして、Ｗ層の作
用（この作用は交換結合力を通じてＭ層に伝わる）によ
ってＭ層に「Ａ向き」磁化〔又は「逆Ａ向き」磁化〕を
有するビットを形成する。なお、本明細書で、○○○
〔又は△△△〕という表現は、先に〔〕の外の○○○
を読んだときには、以下の○○○〔又は△△△〕のとき
にも、〔〕の外の○○○を読むことにする。それに対
して先に○○○を読まずに〔〕内の△△△の方を選択
して読んだときには、以下の○○○〔又は△△△〕のと
きにも○○○を読まずに〔〕内の△△△を読むものと
する。

【００１７】基本発明で使用される媒体は、第１実施態
様と第２実施態様とに大別される。いずれの実施態様に
おいても、記録媒体は、Ｍ層とＷ層を含む多層構造を
有する。Ｍ層は、室温で保磁力が高く磁化反転温度が低
い磁性層である。Ｗ層はＭ層に比べ相対的に室温で保磁
力が低く磁化反転温度が高い磁性層である。なお、Ｍ層
とＷ層ともに、それ自体多層膜から構成されていてもよ
い。場合によりＭ層とＷ層との間に第３の層（例え
ば、交換結合力σ_Wの調整層：特開昭64−50257 、特開
平１−273248 参照）が存在していてもよい。更にＭ層
とＷ層との間に明確な境界がなく、一方から徐々に他方
に変わってもよい。

【００１８】第１実施態様では、Ｍ層の保磁力をＨ_C1、
Ｗ層のそれをＨ_C2、Ｍ層のキュリー点をＴ_C1、Ｗ層のそ
れをＴ_C2、室温をＴ_R、低レベルＰ_Lのレーザービーム
を照射した時の記録媒体の温度をＴ_L、高レベルＰ_Hの
レーザービームを照射した時のそれをＴ_H、Ｍ層が受け
る結合磁界をＨ_D1（Ｈ_D1はσ_WをＭ層飽和磁気モーメン
トＭ_SとＭ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出され
る）、Ｗ層が受ける結合磁界をＨ_D2（Ｈ_D2はσ_WをＷ層
飽和磁気モーメントＭ_SとＷ層の膜厚ｔとの積で割った
商で算出される）とした場合、記録媒体は、下記の式１
を満足し、そして室温で式２〜５を満足するものであ
る。

【００１９】Ｔ_R＜Ｔ_C1≒Ｔ_L＜Ｔ_C2≒Ｔ_H……………
式１Ｈ_C1＞Ｈ_C2＋｜Ｈ_D1−（±Ｈ_D2）｜………式２Ｈ_C1＞Ｈ_D1 …………………………………式３Ｈ_C2＞Ｈ_D2 …………………………………式４Ｈ_C2＋Ｈ_D2＜｜Hini. ｜＜Ｈ_C1±Ｈ_D1──式５上記式中、符号「≒」は、等しいか又はほぼ等しい（±
20℃位) ことを表す。また上記式中、複合±について
は、上段が後述するＡ（antiparallel) タイプの媒体の
場合であり、下段は後述するＰ(parallel)タイプの媒体
の場合である。なお、フェロ磁性体媒体はＰタイプに属
する。

【００２０】つまり、保磁力と温度との関係をグラフで
表すと、一般には図６の如くなる。細線はＭ層のそれ
を、太線はＷ層のそれを表す。従って、この記録媒体に
室温で外部手段例えば初期補助磁界(Hini.) を印加する
と、式５によれば、Ｍ層の磁化の向きは反転せずにＷ
層の磁化のみが反転する。そこで、記録前に媒体に外部
手段から作用（例えば、初期補助磁界Hini.)を及ぼす
と、Ｗ層のみを「Ａ向き」−−−−−ここでは「Ａ向
き」を便宜的に本明細書紙面において上向きの矢↑で示
し、「逆Ａ向き」を下向きの矢↓で示す−−−−−に磁
化させることができる。そして、Hini. がゼロになって
も、式４により、Ｗ層の磁化↑は再反転せずにそのまま
保持される。

【００２１】外部手段によりＷ層のみが、記録前までに
「Ａ向き」↑に磁化されている状態を概念的に表すと、
図７になる。図７でＭ層における磁化の向き^*は、それ
までに記録されていた情報を表わす。以下の説明にお
いては、向きに関係がないので、これをＸで示し簡略化
すると、図７は、図８の状態１で示せる。ここにおい
て、高レベルのレーザービームを照射して媒体温度をＴ
_Hに上昇させる。すると、Ｔ_Hはキュリー点Ｔ_C1より高
温度なのでＭ層の磁化は消失してしまう。更にＴ_Hは
キュリー点Ｔ_C2付近なのでＷ層の磁化も全く又はほぼ消
失する。ここで、媒体の種類に応じて「Ａ向き」又は
「逆Ａ向き」の記録磁界Ｈb を印加する。Ｈb は、媒体
自身からの浮遊磁界でもよい。説明を簡単にするために
「逆Ａ向き」↓の記録磁界Ｈb を印加したとする。媒体
は移動しているので、照射された部分は、レーザービー
ムから直ぐに遠ざかり、冷却される。Ｈb の存在下で、
媒体の温度が低下すると、Ｗ層の磁化は、Ｈb に従い、
反転されて「逆Ａ向き」↓の磁化となる（図８状態
２）。

【００２２】そして、さらに放冷が進み、媒体温度がＴ
_C1より少し下がると、再びＭ層の磁化が現れる。その場
合、磁気的結合（交換結合）力のために、Ｍ層の磁化の
向きは、Ｗ層の影響を受け所定の向きとなる。その結
果、媒体の種類に応じて「逆Ａ向き」↓のビット（Ｐタ
イプの媒体の場合）又は「Ａ向き」↑のビット（Ａタイ
プの媒体の場合）がＭ層に形成される。この状態が図８
状態３（Ｐタイプ）又は状態４（Ａタイプ）である。

【００２３】この高レベルのレーザービームによる状態
の変化をここでは高温サイクルと呼ぶことにする。次
に、低レベルＰ_Lのレーザービームを照射して媒体温
度をＴ_Lに上昇させる。Ｔ_Lはキュリー点Ｔ_C1付近なの
でＭ層の磁化は全く又はほぼ消失してしまうが、キュリ
ー点Ｔ_C2よりは低温であるのでＷ層の磁化は消失しな
い。この状態は図８状態５で示される。ここでは、記録
磁界Ｈb は、不要であるが、高速度（短時間）でＨb を
ON, OFF することは不可能である。従って、止むを得ず
高温サイクルのときのままになっている。

【００２４】しかし、Ｈ_C2はまだ大きいままなので、Ｈ
b によってＷ層の磁化↑が反転することはない。媒体は
移動しているので、照射された部分は、レーザービーム
から直ぐに遠ざかり、冷却される。冷却が進むと、再び
Ｍ層に磁化が現れる。現れる磁化の向きは、磁気的結合
力のためにＷ層の影響を受け所定の向きとなる。その結
果、媒体の種類に応じて「Ａ向き」↑のビット（Ｐタイ
プの媒体の場合）又は「逆Ａ向き」↓のビット（Ａタイ
プの媒体の場合）がＭ層に形成される。この磁化は室温
でも変わらない。この状態が図８状態６（Ｐタイプ）又
は状態７（Ａタイプ）である。

【００２５】この低レベルのレーザービームによる状態
の変化をここでは低温サイクルと呼ぶことにする。以
上、説明したように、記録前のＭ層の磁化の向きがどう
であれ、高温サイクルと低温サイクルを選択することに
よって、「逆Ａ向き」↓のビットと、「Ａ向き」↑のビ
ットをＭ層に自由に形成できる。つまり、レーザービー
ムを情報に従い高レベル（高温サイクル）と低レベル
（低温サイクル）との間でパルス状に変調することによ
りオーバーライトが可能となる。図９を参照されたい。
図９の磁化の状態は、いずれも室温又は室温に戻ったと
きの結果として描いてある。

【００２６】これまでの説明は、Ｍ層、Ｗ層ともに室温
とキュリー点との間に補償温度Ｔ_comp.がない磁性体組
成について説明した。しかし、補償温度Ｔ_comp.が存在
する場合には、それを越えると磁化の向きが反転する
こと−−−−実際にはＲＥ、ＴＭの各副格子磁化の向き
は変わらないが、その大小関係が逆転するので、全体
（合金）としての磁化の向きが反転する−−−−−と、
Ａ、Ｐタイプが逆になるので、説明はそれだけ複雑に
なる。この場合、記録磁界Ｈb の向きも、室温で考えた
場合、前頁の説明の向き↓と逆になる。つまり、初期化
されたＷ層の磁化の向き↑と同じ向きのＨb を印加す
る。

【００２７】記録媒体は一般にディスク状であり、記録
時、媒体は回転される。そのため、記録された部分（ビ
ット）は、記録後に再び外部手段例えばHini. の作用
を受け、その結果、Ｗ層の磁化は元の「Ａ向き」↑に揃
えられる。しかし、室温では、Ｗ層の磁化の影響がＭ
層に及ぶことはなく、そのため記録された情報は保持さ
れる。

【００２８】そこで、Ｍ層に直線偏光を照射すれば、そ
の反射光には情報が含まれているので、従来の光磁気記
録媒体と同様に情報が再生される。このようなＭ層及び
Ｗ層を構成する垂直磁化膜は、補償温度を有せずキュ
リー点を有するフェロ磁性体及びフェリ磁性体、並びに
補償温度、キュリー点の双方を有するフェリ磁性体の
非晶質或いは結晶質からなる群から選択される。以上の
説明は、磁化反転温度としてキュリー点を利用した第１
実施態様の説明である。それに対して第２実施態様はキ
ュリー点より低い温度に於いて低下したＨc を利用する
ものである。第２実施態様は、第１実施態様に於けるＴ
_C1の代わりにＭ層がＷ層に磁気結合される温度Ｔ_S1を使
用し、Ｔ_C2の代わりにＷ層がＨbで反転する温度Ｔ_S2を
使用すれば、第１実施態様と同様に説明される。

【００２９】第２実施態様では、Ｍ層の保磁力をＨ_C1、
Ｗ層のそれをＨ_C2、Ｍ層がＷ層に磁気的に結合される温
度をＴ_s1とし、Ｗ層の磁化がＨb で反転する温度を
Ｔ_S2、室温をＴ_R、低レベルＰ_Lのレーザービームを照
射した時の媒体の温度をＴ_L、高レベルＰ_Hのレーザー
ビームを照射した時のそれをＴ_H、Ｍ層が受ける結合磁
界をＨ_D1（Ｈ_D1はσ_WをＭ層の飽和磁気モーメントＭ_S
とＭ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出される）、Ｗ層
が受ける結合磁界をＨ_D2（Ｈ_D2はσ_WをＷ層飽和磁気モ
ーメントＭ_SとＷ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出さ
れる）とした場合、記録媒体は、下記式６を満足し、か
つ室温で式７〜10を満足するものである。Ｔ_R＜Ｔ_s1≒
Ｔ_L＜Ｔ_s2≒Ｔ_H……………式６Ｈ_C1＞Ｈ_C2＋｜Ｈ_D1−（±Ｈ_D2）｜………式７Ｈ_C1＞Ｈ_D1 …………………………………式８Ｈ_C2＞Ｈ_D2─…………………………………式９Ｈ_C2＋Ｈ_D2＜｜Hini. ｜＜Ｈ_C1±Ｈ_D1──式10 上記式中、複合±については、上段がＡ（antiparalle
l) タイプの媒体の場合であり、下段はＰ(parallel)タ
イプの媒体の場合である。

【００３０】第２実施態様では、高温Ｔ_Hのとき、Ｗ層
の磁化は消失していないが、十分に弱く、Ｍ層の磁化は
消失しているか、又は十分に弱い。Ｍ層、Ｗ層ともに十
分に弱い磁化を残留していても、記録磁界Ｈb ↓が十分
に大きいので、Ｈb ↓がＷ層及び場合によりＭ層の磁化
の向きをＨb ↓に従わせることができる。この状態が図
10状態２である。この後、直ちに又はレーザービー
ムの照射が無くなって放冷が進み、媒体温度がＴ_Hより
下がった時又はＨb から遠ざかった時、Ｗ層がσ_Wを
介してＭ層に影響を及ぼしてＭ層の磁化の向きを安定な
向きに従わせる。その結果、図10状態３（Ｐタイプ）又
は状態４（Ａタイプ）となる。

【００３１】他方、低温Ｔ_Lのとき、Ｗ層はもちろんＭ
層も磁化を消失していない。しかし、Ｍ層のそれは比
較的小さい。この場合、ビットの状態には、Ｐタイプの
場合図10状態５と状態６の２種類あり、Ａタイプの場
合、図10状態７と状態８の２種類ある。状態６及び状態
８では、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁（太線━で示す）
が生じており、やや不安定（準安定）な状態である。状
態１は状態５〜８のいずれかを示す。この状態の媒体部
分が、レーザービームの照射位置に来る直前に、Ｈb ↓
の印加を受ける。それでも、この状態６又は状態８は保
持される。何故ならば、Ｗ層は、室温で、十分な磁化を
有するので、磁化がＨb ↓によって反転することはな
い。また、Ｈb ↓と向きが反対の状態８のメモリー層
は、Ｈb ↓の影響より大きなＷ層からの交換結合力σ_W
の影響を受け、Ｐタイプ故にＷ層と同じ向きに、磁化の
向きが保持される。

【００３２】その後、まもなく状態６又は状態８は低レ
ベルのレーザービームの照射を受ける。そのため、媒体
温度は上昇する。それに伴い両層の保磁力は低下する。
しかし、Ｗ層は高いキュリー点を有するので、保磁力Ｈ
_C2の低下は小さく、Ｈb ↓に負けることがなく、初期化
されたときの磁化の向き「Ａ向き」↑が維持される。他
方、Ｍ層は低いキュリー点を有するものの、媒体温度は
未だＭ層のキュリー点Ｔ_c1より低いので、保磁力Ｈ_C1は
残存する。しかし、Ｈ_C1は小さいので、Ｗ層はＨb ↓
の影響とＷ層からの交換結合力σ_wを介した影響（Ｐ
タイプの場合、同じ向きに向かせようとする力）を受け
る。この場合、後者の方が強く、Ｐタイプの場合、式：Ｈ_c1＋Ｈb ＜σ_w／２Ｍ_s1ｔ₁ 式：Ｈ_c2＞σ_w／２Ｍ_s2ｔ₂ （注：式中、不等号の右辺はそれぞれσ_wを２Ｍ_s1ｔ₁
又は２Ｍ_s2ｔ₂で割った分数を意味する）の２つの式が
同時に満足される。Ａタイプの場合には、式：Ｈ_c1−Ｈb ＜σ_w／２Ｍ_s1ｔ₁ 式：Ｈ_c2＞σ_w／２Ｍ_s2ｔ₂ （注：式中、不等号の右辺はそれぞれσ_wを２Ｍ_s1ｔ₁
又は２Ｍ_s2ｔ₂で割った分数を意味する）の２つの式が
同時に満足される。これらの式が同時に満足される最も
低い温度をＴ_LSと呼ぶ。換言すれば、状態６又は状態８
の磁壁が消滅する最低温度がＴ_LSである。

【００３３】その結果、状態６は状態９に移行し、状態
８は状態10に移行する。他方、磁壁が元々ない状態５は
状態９と同じであり、同じく磁壁が元々ない状態７は状
態10と同じであるから、結局、前の状態（Ｐタイプの場
合、状態５か６か、Ａタイプの場合、状態７か８か）に
関係なく、低レベルのビームの照射により状態９（Ｐタ
イプ）又は状態10（Ａタイプ）のビットが形成される。

【００３４】この状態は、その後ビットがレーザービー
ムの照射が止んだり又は照射位置から外れたりすること
により、媒体温度が低下し、室温に戻った時にも、変わ
らない。この図10状態９（Ｐタイプ）又は状態10（Ａタ
イプ）は、図８状態６（Ｐタイプ）又は状態７（Ａタイ
プ）と同一である。これにより、Ｍ層のキュリー点Ｔ_C1
まで媒体温度を高めることなく、低温サイクルが実現さ
れることが理解されよう。

【００３５】実は低温サイクルをＴ_C1以上で実施する第
１実施態様の場合にも、媒体温度が室温からＴ_C1に上昇
する途中でＴ_LSを通るので、そのとき、Ｐタイプの場
合、状態６から状態９への移行が、Ａタイプの場合、状
態８から状態10への移行がそれぞれ起こるのである。そ
の後、Ｔ_C1に至り、図８状態５となるのである。以上の
説明は、Ｍ層、Ｗ層ともに室温とキュリー点との間に補
償温度Ｔ_comp.がない磁性体組成について説明した。し
かし、補償温度Ｔ_comp.が存在する場合には、それを越
えると磁化の向きが反転することとＡ、Ｐタイプが
逆になるので、説明はそれだけ複雑になる。また、記録
磁界Ｈb の向きも、室温で考えた場合の向きと逆にな
る。

【００３６】第１、第２実施態様ともに、Ｍ層及びＷ層
が遷移金属（例えばFe, Co) −重希土類金属( 例えばG
d,Tb,Dyその他) 合金組成から選択された非晶質フェリ
磁性体である記録媒体が好ましい。Ｍ層、Ｗ層の双方と
も、遷移金属(transition metal)−重希土類金属(heavy
rare earth metal）合金組成から選択された場合に
は、各合金としての外部に現れる磁化の向き及び大きさ
は、合金内部の遷移金属原子（ＴＭ）の副格子磁化の向
き及び大きさと重希土類金属原子（ＲＥ）の副格子磁化
の向き及び大きさとの関係で決まる。例えばＴＭの副格
子磁化の向き及び大きさを点線の矢印で示すベクトルで
表わし、ＲＥの副格子磁化のそれを実線の矢で示すベク
トルで表し、合金全体の磁化の向き及び大きさを白抜き
の矢で示すベクトルで表す。このとき白抜きの矢（ベク
トル）は点線の矢（ベクトル）と実線の矢（ベクトル）
との和として表わされる。ただし、合金の中ではＴＭの
副格子磁化とＲＥ副格子磁化との相互作用のために点線
の矢（ベクトル）と実線の矢（ベクトル）とは、向きが
必ず逆になっている。従って、点線の矢（ベクトル）と
実線の矢（ベクトル）との和は、両者の強度が等しいと
き、合金のベクトルはゼロ（つまり、外部に現れる磁化
の大きさはゼロ）になる。このゼロになるときの合金組
成は補償組成(compensation composition ) と呼ばれ
る。それ以外の組成のときには、合金は両方の副格子磁
化の強度差に等しい強度を有し、いずれか大きい方のベ
クトルの向きに等しい向きを有する白抜きの矢（ベクト
ル）を持つ。

【００３７】そこで、合金の磁化ベクトルを点線のベク
トルと実線のベクトルを隣接して書き、例えば図11に示
すように書き表す。ＲＥ、ＴＭの副格子磁化の状態は大
別すると４通りあり、これらを図12の(1A)〜(4A)に示
す。そして、各状態における合金の磁化ベクトル（白抜
きの矢）を図12の(1B)〜(4B)に対応して示す。例えば、
ＲＥベクトルがＴＭベクトルに比べて大きい場合、副格
子磁化の状態は(1A)に示され、合金の磁化ベクトルは、
(1B)に示される。

【００３８】ある合金組成のＴＭベクトルとＲＥベクト
ルの強度が、どちらか一方が大きいとき、その合金組成
は、強度の大きい方の名をとって○○リッチ例えばＲＥ
リッチであると呼ばれる。Ｍ層とＷ層の両方について、
ＴＭリッチな組成とＲＥリッチな組成とに分けられる。
従って、縦軸座標にＭ層の組成を横軸座標にＷ層の組成
をとると、基本発明の媒体全体としては、種類を図13に
示す４象限に分類することができる。先に述べたＰタイ
プは１象限と３象限に属するものであり、Ａタイプは２
象限と４象限に属するものである。一方、温度変化に対
する保磁力の変化を見ると、キュリー点（保磁力ゼロの
温度）に達する前に保磁力が一旦無限大に増加してまた
降下すると言う特性を持つ合金組成がある。この無限大
のときに相当する温度は補償温度（Ｔ_comp.）と呼ばれ
る。補償温度より低い温度ではＲＥベクトル（実線矢）
の方がＴＭベクトル（点線矢) より大きく、そのためＴ
Ｍリッチと言うことができ、補償温度より高い温度では
その逆になる。従って、補償組成の合金の補償温度は、
室温にあると言うことができる。

【００３９】逆に補償温度はＴＭリッチの合金組成にお
いては、室温からキュリー点の間には存在しない。室温
より下にある補償温度は、光磁気記録においては無意味
であるので、この明細書で補償温度とは室温からキュリ
ー点の間に存在するものを言うことにする。Ｍ層とＷ層
の補償温度の有無について分類すると、媒体はタイプ１
〜タイプ４の４つのタイプに分類される。第１象限の
媒体は、４つ全部のタイプが含まれる。そこで、Ｍ層と
Ｗ層の両方についてＲＥリッチかＴＭリッチかで分け、
かつ補償温度を持つか持たないかで分けると、記録媒体
は図14に示す９クラスに分類される。〔クラス１−１の
説明〕ここで図14に示したクラス１の記録媒体（Ｐタイ
プ・１象限・タイプ１）に属する媒体No.1−1 を例にと
り、オーバーライト原理について詳細に説明する。

【００４０】この媒体No.1−1 は、次式11：Ｔ_R＜Ｔ_comp.1＜Ｔ_L＜Ｔ_H≦Ｔ_C1≦Ｔ_c2 及び式11の２：Ｔ_comp.2 ＜Ｔ_C1の関係を有する。本明
細書では「≦」の「＝」は等しいか又はほぼ等しい（±
20℃位) ことを意味する。説明を簡単にする目的から、
以下の説明は、Ｔ_H＜Ｔ_C1＜Ｔ_c2の関係を有するものに
ついて説明する。Ｔ_comp.2は、Ｔ_Lよりも高くとも等し
くとも、低くともよいが、説明を簡単にする目的から、
以下の説明では、Ｔ_L＜Ｔ_comp.2とする。以上の関係を
グラフで示すと、図15の如くなる。なお、細線はＭ層の
グラフを示し、太線はＷ層のグラフを示す。

【００４１】室温Ｔ_RでＭ層の磁界が初期補助磁界Hin
i. により反転せずにＷ層のみが反転する条件は、

【００４２】

【数１】として示す式12である。この媒体No.1−1 は式12を満足
する。但し、Ｈ_C1：Ｍ層の保磁力Ｈ_C2：Ｗ層の保磁力Ｍ
_S1：Ｍ層の飽和磁気モーメント（saturation magnetiz
ation)Ｍ_S2：Ｗ層の飽和磁気モーメントｔ₁：Ｍ層の膜
厚ｔ₂：Ｗ層の膜厚σ_w：界面磁壁エネルギー＝交換結
合力 (interface wall energy)このとき、Hini. の条
件式は、数４に示す式15で示される。Hini. が無くなる
と、Ｍ層、Ｗ層の磁化は交換結合力により互いに影響を
受ける。それでもＭ層、Ｗ層の磁化が反転せずに保持さ
れる条件は、式13〜14で示される。この媒体No.1−1 は
式13〜14を満足する。

【００４３】

【数２】

【００４４】

【数３】

【００４５】室温で式12〜14の条件を満足する記録媒体
のＷ層の磁化は、記録の直前までに

【００４６】

【数４】

【００４７】に示す式15を満足するHini. により例えば
「Ａ向き」↑に揃えられる。このときＭ層は前の記録状
態のままで残る。この状態は図16の状態１又は状態２の
いずれかで示される。この状態１、状態２は記録直前ま
で保持される。そして、記録磁界Ｈb は「Ａ向き」↑に
印加することにする。なお、記録磁界Ｈb は、一般の磁
界がそうであるように、レーザービームの照射領域（ス
ポット領域）と同一の範囲に絞ることは難しい。媒体が
ディスク状の場合、一旦記録された情報（ビット）は、
１回転した場合、途中でHini. の影響を受け、再び状態
１又は状態２となる。その後、そのビットは、レーザー
ビームの照射領域（スポット領域）に近いところを通過
する。このとき、状態１、状態２のビットは、記録磁界
Ｈb 印加手段に近づくのでその影響を受ける。この場合
Ｈb と反対向きの磁化を有する状態２のビットのＭ層の
磁化の向きがＨb によって反転させられたとすると、１
回転前に記録されたばかりの情報が消失することにな
る。そうなってはならない条件は、

【００４８】

【数５】

【００４９】に示す式15の２で表される。ディスク状媒
体No.1−1 は、室温でこの条件式15の２を満足させる必
要がある。逆に言えば、Ｈb を決定する１つの条件は、
式15の２で示される。さて、状態１、２のビットは、い
よいよレーザービームのスポット領域に到達する。レー
ザービームの強度は、基本発明と同様に、低レベルと高
レベルの２種がある。

【００５０】−−−−−低温サイクル−−−−低レベル
のレーザービームが照射されて、媒体温度がＴ_comp.1
以上に上昇する。そうすると、ＰタイプからＡタイプに
移行する。そして、Ｍ層のＲＥ、ＴＭ各スピンの方向は
変わらないが、強度の大小関係が図12の(3A)から(4A)へ
と逆転する。そのため、Ｍ層の磁化は図12の(3B)から(4
B)へと反転する。その結果、状態１のビットは状態３に
移行し、状態２のビットは状態４に移行する。

【００５１】レーザービームの照射が続いて、媒体温度
は、やがてＴ_Lになる。すると、

【００５２】

【数６】

【００５３】に示す条件式15の３が満足される。その結
果、Ｈb ↑が存在しても、状態４のビットは状態５に遷
移する。他方、状態３のビットは、Ｈb ↑が存在して
も、条件式15の３が満足されているため、そのままの状
態を保つ。つまり、状態３から同じ状態の状態５になる
だけである。この状態でレーザービームのスポット領域
から外れると媒体温度は低下を始める。媒体温度がＴ
_comp.1以下に冷えると、Ａタイプから元のＰタイプに戻
る。そして、Ｍ層のＲＥスピンとＴＭスピンとの大小関
係が、図12の(2A)から(1A)へと逆転する。そのため、Ｍ
層の磁化は図12の(2B)から(1B)へと反転する。その結
果、状態５のビットは状態６（Ｍ層の磁化は「Ａ向き」
↑）に移行する。この状態６は媒体温度が室温まで下が
っても保持される。こうして、Ｍ層に「Ａ向き」↑のビ
ットが形成される。

【００５４】−−−−−高温サイクル−−−−− 高レベルのレーザービームが照射されると、媒体温度
は、Ｔ_comp.1を経て低温Ｔ_Lに上昇する。その結果、状
態５と同じ状態７になる。高レベルのレーザービームの
照射により、媒体温度は更に上昇する。媒体温度がＷ層
のＴ_comp.2を越えると、ＡタイプがＰタイプに移行す
る。そして、Ｗ層のＲＥ、ＴＭ各スピンの方向は変わら
ないが、強度の大小関係が、図12の(1A)から(2A)へと逆
転する。そのため、Ｗ層の磁化は図12の(1B)から(2B)へ
と反転する。その結果、Ｗ層の磁化は、「逆Ａ向き」↓
となる。この状態が状態８である。

【００５５】しかし、この温度ではＨ_C2がまだ大きいの
で、↑ＨbによってＷ層の磁化が反転されることはな
い。さらに温度が上昇し、Ｔ_Hになると、Ｍ層、Ｗ層
は、その温度がキュリー点に近いので保磁力が小さくな
る。その結果、媒体は、

【００５６】

【数７】

【００５７】に示す（１）又は

【００５８】

【数８】

【００５９】に示す（２）又は

【００６０】

【数９】

【００６１】に示す（３）のいずれかに示した２つの式
を同時に満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時
に反転し、Ｈb ↑の向きに従う。この状態が状態９であ
る。この状態でレーザービームのスポット領域から外れ
ると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がＴ_comp.2以
下になると、ＰタイプからＡタイプに移行する。そし
て、ＲＥ、ＴＭの各スピンの方向は変わらないが、強度
の大小関係が、図12の(4A)から(3A)へと逆転する。その
ため、Ｗ層の磁化は図12の(4B)から(3B)へと反転する。
その結果、Ｗ層の磁化は、「逆Ａ向き」↓となる。この
状態が状態10である。状態10では、媒体は、

【００６２】

【数10】

【００６３】に示す式15の４を満足する。そのため、Ｗ
層にＨb ↑が作用しても反転することはない。媒体の温
度がこの状態10のときの温度から更に低下して、Ｔ
_comp.1以下になると、Ａタイプから元のＰタイプに戻
る。そして、Ｍ層のＲＥスピンとＴＭスピンの強度の大
小関係が、図12の(4A)から(3A)へと逆転する。そのた
め、Ｍ層の磁化は図12の(4B)から(3B)へと反転する。そ
の結果、Ｍ層の磁化は、「逆Ａ向き」↓となる。この状
態が状態11である。

【００６４】やがて媒体の温度は、状態11のときの温度
から室温まで低下する。室温でのＨ_C1は十分に大きい
（数11に示す式15の５参照）ので、Ｍ層の磁化↓は、↑
Ｈbによって反転されることなく、状態11が保持され
る。

【００６５】

【数11】

【００６６】こうして、Ｍ層に「逆Ａ向き」↓のビット
が形成される。〔利用発明の説明〕図17の状態１に利用
発明の媒体の構成を示す。この媒体は基板とその上に成
膜された原則的に４層構造の磁性膜からなる。この磁性
膜は、順に、垂直磁化可能な磁性薄膜からなるＭ層と、
垂直磁化可能な磁性薄膜からなるＷ層と、垂直磁化可能
な磁性薄膜からなるスイッチ層（以下、Ｓ層と言う）
と、垂直磁化可能な磁性薄膜からなる初期化層（以下、
Ｉ層と言う）との原則的に４層構造（場合によりＳ層は
なくともよい）からなる。

【００６７】尚、前記国際公開特許公報では、Ｍ層は第
１磁性層、Ｗ層は第２磁性層、Ｓ層は第３磁性層（特許
請求の範囲の第３項参照）、Ｉ層は第４磁性層（特許請
求の範囲の第３項参照）と呼ばれている。この第３項以
外の個所では第３磁性層と第４磁性層の呼び方が逆にな
っており、誤記と思われる。また、前記雑誌"OPTRONIC
S" では、Ｓ層は制御層と呼ばれている。最近、日本の
学会では、メモリー層、『記録層』、スイッチ層及び
初期化層と呼ぶことが多くなっているので、本明細書で
はこれに従うことにする。

【００６８】この４層構造媒体では、Ｍ層とＷ層とは交
換結合しており、室温でＭ層の磁化の向きは変えないで
Ｗ層の磁化のみを所定の向きに向けておくことができ、
しかもＷ層とＩ層とはＳ層のキュリー点以下の温度でＳ
層を介して交換結合している。Ｉ層は最も高いキュリー
点を有し、高レベルのレーザービームの照射を受けても
磁化を失わない。Ｉ層は常に所定の向きの磁化を保持し
ており、これが記録の都度、次の記録に備えてＷ層の初
期化を繰り返し行なう手段となる。そのため、Ｉ層は初
期化層と呼ばれる。

【００６９】しかしながら、高温サイクルの過程（例え
ば、Ｔ_H付近）では、Ｗ層の磁化反転が必ず起こらねば
ならず、その場合には、Ｉ層からの影響が無視できるよ
うに小さくなければならない。温度が高くなると、Ｗ層
とＩ層との間の交換結合力σ_w24は小さくなるので、好
都合である。しかし、Ｔ_Hにおいても、十分なσ_w24が
残っている場合には、Ｗ層とＩ層との間にＳ層が必要に
なる。Ｓ層が非磁性体であれば、σ_w24はゼロ又は非常
に小さくなる。しかし、Ｔ_Hより低く室温までのどこか
の温度では、Ｗ層の初期化のためにσ_w24は大きくなけ
ればならない。そのとき、Ｓ層はＷ層とＩ層との間に見
掛け上十分に大きな交換結合力を与えなければならな
い。それにはＳ層は磁性体である必要がある。従って、
Ｓ層は、相対的に低い温度では、磁性体となってＷ層と
Ｉ層との間に見掛け上十分に大きな交換結合力σ_w24を
与え、相対的に高い温度では、非磁性体となってＷ層と
Ｉ層との間に見掛け上ゼロ又は非常に小さな交換結合力
σ_w24を与えるものである。それ故、Ｓ層はスイッチ
層と呼ばれる。

【００７０】次に図17を用いて、４層膜オーバーライト
の原理を説明する。この説明は典型的な例であり、これ
以外にも例はある。例えば、各層の何れかの層が室温と
キュリー点との間にＴ_comp.を持つと説明はより複雑に
なる。図17で、白抜きの矢印は、各層の磁化の向きを示
す。記録前の状態は、状態１又は状態２のいずれかであ
る。Ｍ層に着目すると、状態１は「Ａ向き」のビット
（Ｂ₁)であり、状態２は「逆Ａ向き」のビット（Ｂ₀)で
あり、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁（太線━で示す）が
あり、やや不安定な状態（準安定）にある。

【００７１】−−−−−−−低温サイクル−−−−−−
−− 状態１及び状態２のビットにレーザービームを照射して
温度を上昇させると、最初にＳ層の磁化が消失する。そ
のため、状態１は状態３に移行し、状態２は状態４に移
行する。更に温度が上昇してＴ_LSに達すると、Ｍ層の磁
化は弱くなり、Ｗ層からの交換結合力を介した作用が強
くなる。その結果、状態４のＭ層の磁化は反転すると同
時に層間の磁壁は消失する。これが状態５である。状態
３のビットはもともと層間の磁壁はないので、そのまま
状態５に移行する。

【００７２】ここで、レーザービームの照射が止むか又
は照射位置から遠ざかると、状態５のビットは温度が低
下を始め、やがて状態３を経て状態１になる。これが低
温サイクルである。なお、状態５から更に温度が上昇し
Ｍ層のキュリー点を越えると、磁化が消失し状態６にな
る。ここで、レーザービームの照射が止むか又は照射位
置から遠ざかると、状態６のビットは温度が低下を始
め、やがてＭ層のキュリー点を少し低い温度に至る。そ
うすると、Ｍ層に磁化が現れる。この磁化の向きは、Ｗ
層からの交換結合力を介した作用を受け、Ｗ層の磁化の
向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じない向き）
となる。ここではＰタイプであるので、状態５が再現す
る。温度は更に低下し、それに従い、状態３が生じ、次
いで状態１のビットが生じる。このプロセスは低温サイ
クルの別の例である。

【００７３】−−−−−−−高温サイクル−−−−−−
−− 状態１及び状態２のビットにレーザービームを照射して
温度を上昇させると、既述のように状態５を経て状態６
に至る。更に温度が上昇すると、Ｗ層の保磁力は非常に
低下する。そのため、記録磁界Ｈb ↓によって磁化が反
転する。これが状態８である。

【００７４】ここで、レーザービームの照射が止むか又
は照射位置から遠ざかると、媒体温度は低下を始める。
やがて媒体温度はＭ層のキュリー点より少し下になる。
そうすると、Ｍ層に磁化が現れる。この磁化の向きは、
Ｗ層からの交換結合力を介した作用を受け、Ｗ層の磁化
の向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じない向
き）となる。ここではＰタイプであるので、状態９が出
現する。

【００７５】温度が更に低下すると、Ｓ層に磁化が現
れ、その結果、Ｗ層とＩ層とは磁気的に（交換結合力
で）結合される。その結果、Ｗ層の磁化の向きは、Ｉ層
の磁化の向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じな
い向き）となる。ここではＰタイプであるので、Ｗ層の
磁化は「Ａ向き」に反転し、その結果、Ｍ層とＷ層との
間には界面磁壁が生じる。この状態が室温でも維持さ
れ、状態２のビットが生成する。

【００７６】これが高温サイクルである。なお、記録磁
界Ｈb ↓によって状態８が出現した後、更に温度が上昇
すると、やがて温度はＷ層のキュリー点を越える。そう
すると、状態７が出現する。ここで、レーザービームの
照射が止むか又は照射位置から遠ざかると、媒体温度は
低下を始める。やがて媒体温度はＷ層のキュリー点より
少し下になる。そうすると、Ｗ層に磁化が現れる。この
磁化の向きは、記録磁界Ｈb ↓の向きに従う。その結
果、状態８が出現する。

【００７７】更に温度が低下すると、状態９を経て状態
２のビットが形成される。このプロセスは高温サイクル
の別の例である。−−−−−−オーバーライト−−−−
−−− 以上の通り、前の記録状態に無関係に、低温サイクルで
Ｍ層に状態１のビット（Ｂ₁)が形成され、高温サイクル
でＭ層に状態２のビット（Ｂ₀)が形成される。従っ
て、オーバーライトが可能となる。〔発明が解決しよう
とする課題〕光磁気記録媒体はディスク形状をしてい
る。ディスクは、ディスク平面に対し垂直方向から見た
場合、情報を記録するトラックが渦巻状又は同心円状に
形成され、隣接するトラック間にトラッキングのため及
び分離のための溝（グルーブ）が存在する。逆に溝と溝
の間をランドと呼ぶ。実際には、裏表でランドと溝の区
別が付かないので、図19に示すように、ビームが入射す
る向きから見て、手前を溝、奥をランドと呼ぶ。溝の部
分をトラックにしてもよいし、ランドの部分をトラック
にしてもよい。溝の幅とランドの幅との間に特に大小関
係はない。

【００７８】このようなランドと溝を構成するために、
基板には、表面に渦巻状又は同心円状に形成されたラン
ドと該ランド部の間に形成された溝が存在する。本発明
者は、溝の深さ（逆に言えばランドの高さ）を種々に変
えて媒体を製造しオーバーライトと再生を試みたとこ
ろ、媒体によりＣ／Ｎ比の低いこと（第１問題点）が見
出された。他方、初期補助磁界Hini. は、例えば媒体N
o.1−1 の場合式15で規制されるが、この場合、記録装
置側からは、できるだけ小さいHini.が要求される。例
えば、２ｋＯe 以下の小さい磁界であれば、Hini. 印加
手段である磁石が小型で済むので、記録装置を小さくす
ることができる。このように小さいHini. を使用した場
合、特にＣ／Ｎ比の低いこと（第２問題点）が目立っ
た。極端な場合は、記録した情報が正しく再生されず、
エラーが発生した。また、一般に、Ｍ層とＷ層との合計
膜厚は、 500〜3000Åであるが、記録感度を高めるた
め、下限に近い膜厚を選択すると、Ｃ／Ｎ比の低いこと
（第３問題点）が目立った。

【００７９】そこで、鋭意研究した結果、溝の深さと第
１〜第３問題点との間に因果関係のあることが見出さ
れ、溝の深さを 800Å以下にすれば、第１〜第３問題点
が解決されることを見出し、本発明を成すに至った。従
って、本発明は、表面に渦巻状又は同心円状に形成され
たランドと該ランドの間に形成された溝を有する基板
と、この基板上に、上下の順は問わないで、それぞれ積
層された「垂直磁気異方性を有するメモリー層と、これ
に交換結合した垂直磁気異方性を有する『記録層』との
少なくとも２層」とからなるオーバーライト可能な光磁
気記録媒体において、前記溝の深さを 800Å以下にした
ことを特徴とする媒体を提供する。

【００８０】

【作用】本発明で、溝の深さを 800Å以下にすると、何
故、Ｃ／Ｎ比の低いことが改良されるか、その理由は良
くわからない。しかし、 800Åより深くすると、前の情
報が多少残存すること（消し残り）が、Ｃ／Ｎ比を低く
する原因と考えられる。尚、溝が余り浅いと、トラッキ
ングが困難になるので、深さは 300Å以上あることが好
ましい。

【００８１】以下、本発明を実施例を引用して、より具
体的に説明するが、本発明はこれに限られるものではな
い。

【００８２】

【実施例：クラス１（Ｐタイプ・第１象限・タイプ１）
の媒体No.1−１】（１）まず、図18に示すように、溝の幅Ｗを、溝の底で
の幅Ｗb と溝の上部（開口部) での幅Ｗt との和を２で
割って得られる商として定義する。そして、溝の幅Ｗが
0.5 μｍ、ピッチが1.6 μｍで、深さｈが 400Åから10
00Åまで 100Åずつ異なる７種類のスタンパーを用意し
た。溝は、外径 200mmから内径 100mmまで、同心円状に
多数本形成されている。

【００８３】これらのスタンパーを用いて、これに紫外
線硬化型樹脂（溝材）を流し、その上にガラス基板Ｇを
押しつけ、基板Ｇを通して紫外線を照射することによ
り、樹脂を硬化させ、硬化した樹脂PPをガラス基板Ｇ
（硬化した樹脂PPは基板Ｇに強固に接着している）と共
にスタンパーから剥がすことにより、溝の深さｈの異な
る７種の２Ｐ基板(SS)を得た。この２Ｐ基板(SS)の断面
を図19に示す。（２）３元のＲＦスパッタリング装置を用意し、上の２
Ｐ基板を該装置のチャンバー内にセットする。該装置の
チャンバー内を一旦７×10^-7Torr. 以下の真空度に排気
した後、Arガスを５×10^-3Torr. 導入する。そして、堆
積(deposition)速度約２Å／秒で、スパッタリングを行
なう。

【００８４】最初に第１ターゲットとしてAlターゲット
を用い、Arガスに加えてＮ₂ガスをチャンバー内に導入
し、反応性スパッタリングを行い、樹脂の上に窒化アル
ミニウム（第１の保護層Ｒ) を 700Åの厚さに形成す
る。次にＮ₂ガス導入を止め、５×10^-3Torr. のArガス
中で第２ターゲットとしてTbFeCo系合金を用いて、スパ
ッタリングを行なった。これにより、第１保護層の上
に、膜厚ｔ₁＝ 300ÅのTb₂₃Fe₇₂Co₅（注：添字の数
字は、原子％；以下同じ）の垂直磁化膜からなるＭ層を
形成する。

【００８５】続いて真空状態を保持したまま、５×10^-3
Torr. のArガス中で第３ターゲットとしてDyFeCo系合
金、第１ターゲットとしてAlターゲットを用い、同時パ
ッタリングを行なう。これにより、Ｍ層の上に膜厚ｔ＝
100ÅのDyFeCoAlからなるσw制御層Ｃを形成する。制
御層Ｃを形成したらそのままの条件でAlのスパッタリン
グを止め、DyFeCo系合金のスパッタリングのみを行う。
これにより、膜厚ｔ₂＝ 400ÅのDy₂₈Fe₃₆Co₃₆（注：添
字の数字は、原子％；以下同じ）の垂直磁化膜からなる
Ｗ層を形成する。

【００８６】最後に第１の保護層Ｒと同様にして、Ｗ層
の上に窒化アルミニウム（第２の保護層Ｒ) を1000Åの
厚さに形成する。こうして、オーバーライト可能な光磁
気記録媒体を得る。この媒体の断面を図１に示す。〔評
価試験〕「Ａ向き」↑の初期補助磁界Hini. ＝２ kＯe
を与える永久磁石及び「逆Ａ向き」↓の記録磁界Ｈb ＝
300Ｏe を与える永久磁石を備えた光磁気記録再生装置
を用い、媒体を11ｍ／秒の一定線速度で回転させ、これ
に波長830nm のレーザービームを照射して第１基準情報
を記録した。第１基準情報は、デュティ比＝30％周波数
4.0ＭHzの信号である。レーザービームの強度は、高レベル時：Ｐ_H＝7.0 mW(on disk) とし、低レベル時：Ｐ_L＝3.5 mW(on disk) とし、両者の間でパルス変調した。

【００８７】こうして記録した第１基準情報を再生し、
Ｃ／Ｎ比を求めた。次に信号をデュティ比＝30％、周波
数7.5 ＭHz（第２基準情報）に変更し、この媒体の第１
基準情報を記録した領域に同様に記録した。つまり、オ
ーバーライトした。こうして記録した情報を１mw(on di
sk) のレーザービームを用いて再生し、そのＣ／Ｎ比を
求めた。

【００８８】以上の評価試験を溝の深さの異なる媒体全
部について行なったところ、第１基準情報のＣ／Ｎ比
は、どの媒体でも約49ｄＢで変わらなかったが、第２基
準情報のＣ／Ｎ比は、図20に示すように、深さが 800Å
を越えると、低下した。

【００８９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、溝の深さ
（Ｖ溝でも可）を 800Å以下にすることにより、Ｃ／Ｎ
比の低下が避けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の実施例にかかるオーバーライト可
能な光磁気記録媒体の断面構造を示す概念図である。

【図２】は、光磁気記録方式の記録原理を説明する概念
図である。

【図３】は、光磁気記録方式の再生原理を説明する概念
図である。

【図４】は、基本発明に従いオーバーライトする場合の
レーザービームの波形図である。

【図５】は、基本発明に従い２本のビームでオーバーラ
イトする場合のレーザービームの波形図である。

【図６】は、オーバーライト可能な光磁気記録媒体のＭ
層、Ｗ層について保磁力と温度との関係を示すグラフで
ある。

【図７】は、Ｍ層とＷ層の磁化の向きを示す概念図であ
る。

【図８】は、Ｍ層とＷ層の磁化の向きの変化を示す説明
図である。

【図９】は、Ｐタイプ媒体、Ａタイプ媒体について、低
温サイクル、高温サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の
向きがどう変化するかを示す説明図である。いずれも室
温での状態を示す。

【図10】は、Ｍ層とＷ層の磁化の向きの変化を示す説明
図である。

【図11】は、希土類（ＲＥ）原子の副格子磁化を示すベ
クトル（実線の矢）と遷移金属（ＴＭ）原子の副格子磁
化を示すベクトル（点線の矢）とを比較するための説明
図である。

【図12】は、副格子磁化のベクトルと合金の磁化の向き
を示すベクトル（白抜き矢）との関係を示す説明図であ
る。

【図13】は、Ｍ層とＷ層について、それぞれＲＥリッ
チ、ＴＭリッチに分けた場合、オーバーライト可能な媒
体が４つの分類（１象限〜４象限）に分けられることを
説明する説明図である。

【図14】は、基本発明の媒体を種々の観点から分類する
と、結局、クラス１〜クラス９の９のクラスに分類され
ることを説明する説明図である。

【図15】は、オーバーライト可能な光磁気記録媒体No.
１−１のＭ層、Ｗ層について保磁力と温度との関係を示
すグラフである。

【図16】は、媒体No. １−１の媒体について、低温サイ
クルと高温サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きが
どう変化するかを示す概念図である。

【図17】は、利用発明にかかる４層膜構造のオーバーラ
イト可能な光磁気記録媒体について、そのオーバーライ
ト原理を説明する説明図である。

【図18】は、溝の寸法を説明する説明図である。

【図19】は、２Ｐ基板の垂直断面を示す概念図である。

【図20】は、溝の深さとＣ／Ｎ比との関係を示すグラフ
である。

【主要部分の符号の説明】

Ｌ………レーザービームＬp ……直線偏光Ｂ₁……「Ａ向き」の磁化を有するビット（又はマー
ク）Ｂ₀……「逆Ａ向き」の磁化を有するビット（又はマー
ク）Ｓ………基板 SS………２Ｐ基板Ｇ………ガラス基板 PP………硬化した溝材樹脂ＭＯ……垂直磁化膜（光磁気記録層）Ｍ………メモリー層Ｃ………σw 制御層Ｗ………『記録層』Ｒ………保護層以上

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に渦巻状又は同心円状に形成された
ランドと該ランドの間に形成された溝を有する基板と、
この基板上に、上下の順は問わないで、それぞれ積層さ
れた「垂直磁気異方性を有するメモリー層と、これに交
換結合した垂直磁気異方性を有する『記録層』との少な
くとも２層」とからなるオーバーライト可能な光磁気記
録媒体において、前記溝の深さを800Å以下にしたことを特徴とする媒
体．
【請求項２】前記溝の深さが300Å以上800Å以下であ
ることを特徴とする請求項１記載のオーバーライト可能
な光磁気記録媒体。
【請求項３】前記メモリー層と前記記録層との合計膜
厚が500Å〜3000Åの範囲内であることを特徴とする請
求項１または請求項２記載のオーバーライト可能な光磁
気記録媒体。
【請求項４】表面に渦巻状又は同心円状に形成された
ランドと該ランドの間に形成された溝を有する基板と、
この基板上に、上下の順は問わないで、それぞれ積層さ
れた「垂直磁気異方性を有するメモリー層と、これに交
換結合した垂直磁気異方性を有する『記録層』との少な
くとも２層」とを有し、前記溝の深さが800Å以下であ
るオーバーライト可能な光磁気記録媒体の記録再生が可
能であり、レーザービームと、前記媒体の回転部と、２
ｋＯｅ以下の初期補助磁界Hini．を与える永久磁石を有
する、オーバーライト可能な光磁気記録媒体の記録再生
装置。
【請求項５】表面に渦巻状又は同心円状に形成された
ランドと該ランドの間に形成された溝を有する基板と、
この基板上に、上下の順は問わないで、それぞれ積層さ
れた「垂直磁気異方性を有するメモリー層と、これに交
換結合した垂直磁気異方性を有する『記録層』との少な
くとも２層」とを有し、前記溝の深さが800Å以下であ
るオーバーライト可能な光磁気記録媒体の記録再生が可
能であり、レーザービームと、前記媒体の回転部と、記
録磁界を与える永久磁石を有する、オーバーライト可能
な光磁気記録媒体の記録再生装置。