JP3168475B2

JP3168475B2 - 光磁気記録媒体およびその製造方法

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Publication number: JP3168475B2
Application number: JP04054692A
Authority: JP
Inventors: 浅野睦己; 遠藤三男; 昭夫近藤
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH05217228A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気記録媒体及びそ
の製造方法に関する。さらに、詳しくは記録再生特性の
向上した光磁気記録媒体及びその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光を用いた記録媒体の中でも書き込み消
去のできる書き換え可能型として従来知られるものとし
て、相変化型、フォトクロミック型、光磁気型等があ
る。これらの書き換え可能型の中でも、光磁気型が書き
込み速度や繰返し耐性に優れている特徴がある。光磁気
記録媒体の記録膜には、作成が比較的容易で保磁力が大
きい希土類−遷移金属合金膜が用いられることが多い。

【０００３】光磁気記録は、記録媒体への光照射により
記録膜を加熱し外部磁界を印加して磁化方向を決定し信
号を記録再生する方式である。ここで用いられる外部磁
界は、通常記録媒体にではなく装置に設置されるが、外
部磁界の強度の大小は媒体の記録再生特性に大きな影響
を与える。

【０００４】また、一旦記録した信号は安定に保持され
ることが必要であるが、再生時に磁界を印加し再生光を
連続して照射すると信号が劣化するという問題があっ
た。

【０００５】上記したように、外部磁界が弱い領域で
は、キャリアレベルが低下し、ノイズレベルが上昇する
という問題がある。また、同様に、外部磁界の強い領域
でもキャリアレベルが低下しノイズレベルが上昇すると
いう問題がある。

【０００６】上記問題点の改善のため、従来、次のよう
な検討が行われてきた。その一つは、希土類−遷移金属
アモルファス合金組成の記録膜の組成についての検討で
ある。この記録膜は、室温において希土類金属と遷移金
属の磁化のバランスがとれる補償組成と、この補償組成
を境界にして希土類金属の磁化の優勢な層（ＲＥ層と略
称）と遷移金属優勢な層（ＴＭ層と略称）の三種に分け
られる。

【０００７】このＴＭ層は、カ−回転角が大きく、キャ
リアレベルが大きく採れるという利点がある一方、記録
温度近傍で磁化が大きく、保磁力が小さいため記録方向
に磁区が形成されやすい。このことは、小さい外部磁界
で記録され易いという利点にはなるものの、過剰の外部
磁界を印加した場合には、磁区が大きくなり易いという
欠点に繋がる。換言すると、磁区の大きさを外部磁界が
左右する度合いが大きいといえる。また、記録時に磁化
が大きいため、磁区内部での反転磁区の形成、磁区の外
周部の乱れなどにより外部磁界の低い領域や高い領域で
はノイズが発生しやすくなる。

【０００８】一般に、補償組成の記録層の持つ特徴とし
て、記録温度近傍で磁化が小さく保磁力が大きいため、
上記したＴＭ層の場合とは逆で、外部磁界への磁区の大
きさの依存性が小さいという特徴がある。しかし、磁化
が小さいため外部磁界への応答性が悪く、カ−回転角が
小さいため信号強度が小さいという欠点がある。

【０００９】ＲＥ層は、記録温度近傍で保磁力、磁化が
ともに小さく、外部磁界強度に対する磁区の依存性は小
さい。しかし、磁化が小さいため外部磁界への感度は小
さい。また、カ−回転角が小さいため信号強度が低下す
るなど、ＲＥ層の膜は、記録再生特性の点で劣る点が多
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の記録膜を構成する三種の層組成ともに、記録再生特
性に短所、長所を有し、単層膜での特性向上には限界が
あった。

【００１１】再生時に外部磁界を印加して連続再生した
場合の信号劣化に対しては、従来は保磁力を大きくする
ことのみで対応がなされてきたが、保磁力を大きくする
には組成を補償組成近傍に設定することとなり、従っ
て、カ−回転角が低下しＣ／Ｎが大きくとれないという
問題点を有していた。

【００１２】本発明は、上記した単層膜の限界を克服
し、記録層の保磁力以外に磁壁保磁力を制御し、記録再
生特性、特に外部磁界強度の低い領域から高い領域ま
で、高いＣ／Ｎが得られ、さらに、再生時に強い外部磁
界で強い再生パワ−で再生しても記録信号の劣化のない
記録媒体を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、記録層をある条件の複数の磁性膜から構成したこ
と、即ち、基板上に磁壁保磁力の異なる複数層からなる
磁性膜を形成して構成したことを特徴とするものであ
る。次に本発明をさらに詳細に説明する。

【００１４】本発明の光磁気記録媒体を構成する磁性膜
は、好ましくは磁化が遷移金属優勢な膜で、ＴｂＦｅＣ
ｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＧｄＦｅＣｏな
どの材料で構成される。尚、これらの組成割合は後述す
る本発明の条件を満足すれば特に制限されるものではな
い。

【００１５】前記したように本発明の光磁気記録媒体を
構成する磁性膜は、磁壁保磁力の異なる複数層からなる
ことが特徴であるが、二層の磁性膜から構成される場
合、磁性膜の一方の磁壁保磁力が７ｋＯｅ以上又は２ｋ
Ｏｅ以下であるか、磁性膜の二層として磁壁保磁力が７
ｋＯｅ以上のものと２ｋＯｅ以下のものとで構成される
ことが好ましい。

【００１６】磁性膜の一方の磁壁保磁力が７ｋＯｅ以上
であると記録時の磁界強度が弱い状態から強い状態まで
ノイズが発生しにくく磁界印加状態での連続再生にも安
定であり、また２ｋＯｅ以下であると記録時の磁界強度
が弱くても大きい信号強度が得られ好ましい。さらに一
方が７ｋＯｅ以上でありかつ他の一方が２ｋＯｅ以下で
あると記録時の磁界強度が弱い状態から強い状態まで高
いＣ／Ｎが得られ磁界印加状態での連続再生にも安定で
ありより好ましい。

【００１７】またさらに、上述の二層磁性膜の好ましい
態様として、保磁力が１０ｋＯｅ以上で、磁壁保磁力が
保磁力の０．６倍以上の磁性膜及び／又は保磁力が３ｋ
Ｏｅ以下で、磁壁保磁力が保磁力の０．７倍以下の磁性
膜より構成されていることである。この範囲をはずれる
と記録時の磁界強度が弱い状態や強い状態でＣ／Ｎが劣
化し磁界印加状態での連続再生に対する安定性が劣る場
合がある。

【００１８】なお、本発明でいう保磁力とは、試料に２
０ｋＯｅの磁界を印加して飽和させた後にカ−ル−プ測
定装置（波長７８０ｎｍ）で測定した値とし、磁壁保磁
力とは、試料の案内溝のある部分に０．２μｍの交互に
反転した磁区を記録した後に、試料に外部磁界をまった
く印加しない状態で連続光を照射して消去した状態にカ
−ル−プ測定装置で印加磁界を増加させていきル−プが
変化し始める値とした。

【００１９】本発明の光磁気記録媒体として用いられる
基板としては、ガラスやポリカ−ボネイト樹脂、アクリ
ル樹脂などの樹脂成型体やアルミニウム、チタニウムな
どである。

【００２０】本発明の光磁気記録媒体の構成として、磁
性膜と、磁性膜の酸化劣化を防ぎカ−回転角を大きくす
るため、窒化ケイ素、酸化ケイ素、硫化亜鉛、窒化アル
ミニウム等の誘電体材料や、アルミニウム、銀、アルミ
ニウム−チタニウム合金、アルミニウム−クロム合金な
どとを組み合わせて用いることが可能である。

【００２１】磁性膜の厚さとしては、記録再生特性や記
録感度などから、磁壁保磁力の大きい層及び小さい層の
厚さが２から１５０ｎｍであることが好ましく、さらに
好ましくは２層の合計の厚さが１５０ｎｍ以下であるこ
とである。

【００２２】磁性膜における磁壁保磁力の大きい層と小
さい層の積層順序としては、カ−回転角の大きい磁壁保
磁力の小さい層を光の入射側に設けるほうが再生の点か
ら有利である。

【００２３】本発明の光磁気記録媒体の製造方法は、記
録媒体の各構成層の特性の制御性、生産性の高さから、
各層に相当する成分からなるターゲットを用いたスパッ
タリング法によることが好ましい。スパッタリング法を
用いた成膜条件は、本発明の限定した記録媒体を得る上
で次の条件下で実施することが好ましい。

【００２４】即ち、保磁力の小さい層を０．５Ｐａ以下
の、又、保磁力の大きい層を０．７Ｐａ以上のガス圧下
で形成することである。スパッタリング法でこの圧力範
囲の条件で実施すると記録時の磁界強度が弱い状態から
強い状態まで高いＣ／Ｎが得られ磁界印加状態での連続
再生にも安定であるため好ましいが、勿論他の条件でも
本発明の光磁気記録媒体の製造は可能であり一般の蒸着
法でも可能である。

【００２５】ＴＭ層は、記録磁界に対し高感度であり低
い磁界でも十分な信号レベルを得ることが可能であり、
さらに磁壁保磁力を小さくすることによりこの特徴をよ
り顕著とすることが可能である。補償組成の層は、低い
記録磁界ではドメイン形成が起こりにくく十分な信号レ
ベルを得ることができないが、この組成は低磁界から高
磁界までノイズが一定であるという特徴を持つ。

【００２６】この特徴は磁壁保磁力を大きくすることで
一層顕著となる。この磁壁保磁力の大きい層の特徴は磁
界感度が弱い半面、ドメインがピンニングされるため磁
界印加状態での繰り返し再生においても高再生パワ−ま
で安定に信号を保持できることである。磁壁保磁力の小
さい層は、ドメインがピンニングされる力が弱いため磁
界印加状態での繰り返し再生において高再生パワ−で信
号が劣化する。本発明の光磁気記録媒体は、このような
特徴を持つ膜を交換結合させることにより長所を引き出
し優れた記録再生特性を可能とするものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体は、キャリアレ
ベルが大きくとれる特性の膜とノイズレベルの上昇の少
ない膜が交換結合されているので、記録時の外部磁界に
対するマ−ジンを大きく確保できる。また、外部磁界を
印加した状態での連続再生試験に対しても安定な特性を
確保することが可能である。

【００２８】本発明の光磁気記録媒体は、低磁界から高
磁界まで十分な信号を確保し、かつノイズの発生が少な
い。また、磁界印加の状態で、強い再生パワ−まで信号
を安定に保持することが可能であり、外部磁界を変調し
て記録する磁界変調記録方式においてはより効果が顕著
となる。

【００２９】磁界変調方式では、通常は光をＤＣ照射し
磁界の極性を反転変調するため必ず弱い磁界で記録され
る状態が発生しノイズが上昇する。しかし、本発明によ
ればノイズ上昇が抑制され、小さい反転磁界強度におい
てもノイズが小さく信号強度が大となる。

【００３０】

【実施例】参考例１１．６μｍピッチの案内溝をもつ直径８６ｍｍのガラス
基板上に、スパッタリングにより、保護膜として窒化ケ
イ素を１００ｎｍ形成し、引き続き、ＴｂとＦｅＣｏタ
−ゲットを用いた二元スパッタリングにより、ガス圧を
変化させて作製した単層磁性膜の特性を表１に示す。全
ての試料の磁性膜の膜厚は一定（３０ｎｍ）とし、さら
に、窒化ケイ素を３０ｎｍの厚さで形成した。次いでア
ルミニウムを５０ｎｍの厚さで成膜した。この磁性膜の
組成を蛍光Ｘ線により分析した結果、全ての試料の組成
はＴｂ₁₇（Ｆｅ₉₂Ｃｏ₈）₈₃ａｔ％でほぼ一定であっ
た。

【００３１】保磁力の測定は、試料に２０ｋＯｅの磁界
を印加して飽和させた後にカ−ル−プ測定装置（波長７
８０ｎｍ）で測定した。また、磁壁保磁力は、試料の案
内溝のある部分に０．２μｍの交互に反転した磁区を記
録した後に、試料に外部磁界をまったく印加しない状態
で連続光を照射して消去した状態にカ−ル−プ測定装置
で印加磁界を増加させていきル−プが変化し始める値を
測定し磁壁保磁力として求めた。表１に、このような方
法で求めた保磁力と磁壁保磁力の値を示す。

【００３２】

【表１】これらの試料の記録媒体としての記録再生特性を検討し
た。測定装置は波長７８０ｎｍでレンズの開口数（Ｎ
Ａ）が０．５３の光磁気ディスク測定装置を用いた。測
定条件は測定半径３０ｍｍ、ディスク回転数２４００ｒ
ｐｍ、記録再生周波数５．０ＭＨｚで記録時の印加磁界
を５０、２００、５００Ｏｅとしてキャリアレベル、ノ
イズレベルを求めた。

【００３３】消去は記録に先立ち印加磁界−３００Ｏ
ｅ、消去光パワ−９．０ｍＷで行った。記録光パワ−
は、２００Ｏｅでの印加磁界で記録したときに第２次高
調波とキャリアレベルの差が最大となったときの光パワ
−で記録した。

【００３４】表２に２００Ｏｅで記録したときのキャリ
アレベルとノイズレベルを示す。また、表３に記録時の
磁界を５０Ｏｅとした時のキャリアレベルとノイズレベ
ルを２００Ｏｅのときの値を基準として示す。表４に記
録時の磁界を５００Ｏｅとした時のキャリアレベルとノ
イズレベルを２００Ｏｅのときの値を基準として示す。

【００３５】低ガス圧で作製した磁壁保磁力の小さい磁
性膜の試料は、低磁界において大きいキャリアレベルが
得られるが、ノイズが上昇しまた、高磁界においてキャ
リアレベルが低下しノイズレベルも上昇する。一方、高
ガス圧で作製した磁壁保磁力の大きい試料は、低磁界で
キャリアレベルが低く、ノイズレベルも上昇する。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】これらの試料の連続再生試験を行った。測定半径３０ｍ
ｍ、回転数２４００ｒｐｍで前記の光磁気ディスク測定
装置にて評価した。記録時の磁界２００Ｏｅで、第２次
高調波とキャリアレベルの差が最大となったときの光パ
ワ−で記録した状態に、磁界を−５００Ｏｅ（消去方向
磁場）印加し再生光パワ−２．０ｍＷで２０分間の連続
再生を行ったのちにＣ／Ｎを測定した。表５に初期値か
らのＣ／Ｎ（単位：ｄＢ）の変化量を示す。

【００３９】

【表５】参考例２１．６μｍピッチの案内溝をもつ直径８６ｍｍのガラス
基板上にスパッタリングにより保護膜として窒化ケイ素
を１００ｎｍ形成し、次いでＴｂとＦｅＣｏタ−ゲット
を用いた二元スパッタリングにより、ガス圧を変化させ
て表６に示す単層磁性膜を作製した。全ての試料の磁性
膜の膜厚は一定（３０ｎｍ）とした。さらに、窒化ケイ
素を３０ｎｍの厚さで形成し、次いでアルミニウムを５
０ｎｍ形成した。磁性膜の組成を蛍光Ｘ線により分析し
た結果、全ての試料の組成はほぼＴｂ_２１（Ｆｅ_９２Ｃ
ｏ_８）_７９ａｔ％で一定であった。

【００４０】保磁力と磁壁保磁力は参考例１と同じ方法
で求めた。結果を表６に示す。

【００４１】

【表６】これらの試料の記録媒体としての記録再生特性を参考例
１と同様な方法で検討した。表７に２００Ｏｅで記録し
たときのキャリアレベルとノイズレベルを示す。また、
表８に記録時の磁界を５０Ｏｅとした時のキャリアレベ
ルとノイズレベルを２００Ｏｅのときの値を基準として
示す。表９に記録時の磁界を５００Ｏｅとした時のキャ
リアレベルとノイズレベルを２００Ｏｅのときの値を基
準として示す。

【００４２】

【表７】

【００４３】

【表８】

【００４４】

【表９】この補償組成に近い組成のディスクは、参考例１のＴＭ
層優勢のディスクに比べ全体的にキャリアレベルが低い
が、ノイズレベルは低い。

【００４５】低ガス圧で作製した磁壁保磁力の小さい試
料は、高ガス圧で作成した試料に比較し、低磁界におい
て大きいキャリアレベルが得られるが、ノイズが上昇す
る。ただし、参考例１に比較してキャリアレベルは小さ
く、ノイズレベルの上昇は小さく、高磁界におけるキャ
リアレベルの低下も小さい。一方、高ガス圧で作製した
磁壁保磁力の大きい試料は、低磁界でキャリアレベルが
低くいものの、ノイズレベルの上昇は低磁界から高磁界
まで殆どない。

【００４６】これらの試料の連続再生試験を参考例１と
同じ方法で行った。結果を表１０に示す。（単位：ｄ
Ｂ）

【００４７】

【表１０】参考例１のＴＭ層優勢の組成に比較すると全体的に劣化
は少ない。しかし、高ガス圧で磁性膜を作製した試料の
劣化が少ないことが分かる。

【００４８】実施例１１．６μｍピッチの案内溝をもつ直径８６ｍｍのガラス
基板上にスパッタリングにて保護膜として窒化ケイ素を
８５ｎｍ形成し、次いでＴｂとＦｅＣｏタ−ゲットを用
いた二元スパッタリングにて、ガス圧を変化させて表１
１に示す２層の磁性膜を作製し、さらに、窒化ケイ素を
８０ｎｍの厚さで形成した。基板側に近い第１磁性層
は、膜厚３０ｎｍ、組成が参考例１と同一のＴｂ
_１７（Ｆｅ_９２Ｃｏ_８）_８３ａｔ％とし、第２磁性層
は、膜厚５０ｎｍ、組成が参考例２の組成と同一のＴｂ
_２１（Ｆｅ_９２Ｃｏ_８）_７９ａｔ％とした。

【００４９】参考例１、２と磁性膜の膜厚が異なるが３
０、５０ｎｍの場合でも組成、保磁力、磁壁保磁力に変
化のないことを単層の磁性膜で確認した。

【００５０】これらの試料について参考例１と同様な方
法で記録時の外部磁界を変えて記録再生特性を検討し
た。表１１に外部磁界２００Ｏｅのときのキャリアレベ
ルとノイズレベルを基準として、外部磁界５０Ｏｅの時
のキャリアレベルとノイズレベルの差を示す。数値（単
位：ｄＢ）の上段がキャリアレベルの差で、下段がノイ
ズレベルの差を示す。

【００５１】

【表１１】この結果から分かるように、低磁界において第１磁性膜
を０．５Ｐａ以下で成膜したものはキャリアレベルの低
下が小さく−５ｄＢ以下である。第２磁性膜を０．７Ｐ
ａ以上で成膜した試料はノイズレベルの上昇が小さく３
ｄＢ以下である。第１磁性膜を０．５Ｐａ以下で成膜
し、第２磁性膜を０．７Ｐａ以上で成膜したものがキャ
リアレベルの低下が−５ｄＢ以下で、ノイズレベルの上
昇が３ｄＢ以下である。これは、磁性膜単層での保磁力
と磁壁保磁力から発現される傾向をそのまま保っている
ことをしめしており、両者の特徴が生きるように交換結
合されていることを示す。

【００５２】デ−タでは示さないが、記録磁界５００Ｏ
ｅでの単層ＴＭ優勢の膜で認められたキャリアレベルの
低下およびノイズレベルの上昇は、これら２層膜では認
めらなかった。

【００５３】これら試料について参考例１と同様の方法
で、連続再生試験を行った。表１２に初期値からのＣ／
Ｎ（単位：ｄＢ）の変化量を示す。

【００５４】

【表１２】第２磁性膜を０．７Ｐａ以上で成膜した試料はＣ／Ｎの
劣化が非常に小さいことが分かる。磁壁保磁力が２ｋＯ
ｅ以下の層と７ｋＯｅ以上である層の２層の磁性膜から
なる媒体は、外部磁界に対し高磁界から低磁界まで十分
な記録再生特性を示す。また、磁界を印加した状態での
連続再生試験でもこの媒体は安定な信号を維持できる。

【００５５】保磁力と磁壁保磁力をある値に設定した場
合に記録時の外部磁界に対し低磁界から高磁界まで良好
な記録再生特性が得られ、磁界印加状態での連続再生試
験にも安定な媒体が得られる。記録時の磁界への挙動、
連続再生試験に対する安定性は保磁力のみで規定される
のではなく磁壁保磁力にも強く依存していることが判明
した。磁壁保磁力を保磁力とわけて制御するにはスパッ
タリング時のガス圧力を変化させることにより可能であ
る。また、単層での磁壁保磁力による影響は交換結合さ
せても維持されることが分かる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類−遷移金属アモルファス合金磁性
膜を記録膜として有する光磁気記録媒体において、前記
磁性膜が、磁壁保磁力が２ｋＯｅ以下で、遷移金属の磁
化が優勢な第１の磁性層と、磁壁保磁力が７ｋＯｅ以上
で、補償組成の第２の磁性層とを積層してなる磁性膜で
あることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】光磁気記録媒体の磁性膜をスパッタリン
グ法により形成するに際し、磁壁保磁力が２ｋＯｅ以下
で、遷移金属の磁化が優勢な第１の磁性層を０．５Ｐａ
以下のガス圧で形成し、磁壁保磁力が７ｋＯｅ以上で、
補償組成の第２の磁性層を０．７Ｐａ以上のガス圧で形
成することを特徴とする請求項１記載の光磁気記録媒体
の製造方法。