JP3416490B2

JP3416490B2 - 光磁気記録媒体および記録方法

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Publication number: JP3416490B2
Application number: JP28848597A
Authority: JP
Inventors: 靖穂積
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JPH11126381A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光により
記録・再生を行う光磁気記録媒体、更に詳しくは媒体の
高密度記録化を可能とする光磁気記録媒体および記録方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報の書き換え可能な大容量メモリの一
つとして、レーザー光を用いて再生、記録を行う光磁気
記録媒体が注目されている。再生光学系のレーザー波長
λと対物ンズの開口数ＮＡによりビームウェストの径が
決まるので、光磁気記録媒体は信号再生時の空間周波数
が２ＮＡ／λ程度まで検出可能である。しかしながら、
光磁気記録媒体のさらなる大容量化への要求が高まる一
方である。この要求を満たす目的で、すなわち、光磁気
記録媒体の記録密度を波長λと開口数ＮＡで決まる回折
限界を超える密度にまで高めるために、記録媒体の構成
や読み取り方法を工夫し、記録密度を改善する技術が開
発されている。

【０００３】以下に、光学的な回折限界を超えた微小記
録磁区長まで記録密度を上げた光磁気記録媒体の例を示
す。

【０００４】例えば、特開平３−９３０５８号、特開平
６−１２４５００号において、磁気的に結合される再生
層と記録保持層とを有してなる多層膜の、記録保持層に
信号記録を行うとともに、レーザー光を照射して加熱
し、再生層の昇温領域に記録保持層に記録された信号を
転写しながら読み取る信号再生方法が提案されている
（図３参照）。

【０００５】この方法によれば、再生用のレーザーのス
ポット径に対して、このレーザーによって加熱されて転
写温度に達し信号が検出される領域（アパーチャー）
は、より小さな領域に限定できるため、再生時の符号間
干渉を減少させ、光学的な検出限界λ／２ＮＡ以下のビ
ット周期の信号が再生可能となる。

【０００６】また、別の例として、上記超解像度光磁気
記録再生方式の欠点を補った、光磁気記録媒体、再生方
法および再生装置として特開平６−２９０４９６号が提
案されている。

【０００７】特開平６−２９０４９６号においては、磁
気的な交換結合を利用した少なくとも３層から構成する
多層膜からなる光磁気記録媒体により、再生信号振幅を
低下させることなく光学的な検出限界以下の周期の信号
が高速で再生可能となり、記録密度ならびに転送速度を
大幅に向上できる光磁気記録媒体、再生方法および再生
装置が提案されている。

【０００８】すなわち、付属の加熱装置により再生記録
マークに温度分布をもたせ、この温度分布と再生記録マ
ーク中の磁気エネルギーの温度依存性とにより、磁壁に
再生光スポット内へ移動する圧力が誘発される（図４参
照）。この結果、磁壁が瞬間的に再生光スポット内へ移
動し、再生光スポット内の原子スピンの向きが反転して
全て一方向に揃い、再生信号振幅は記録されている磁壁
の間隔（すなわち記録マーク長）によらず、常に一定か
つ最大の振幅になり、光学的な回折限界に起因した波形
干渉等の問題から完全に解放されるのである。以上の再
生方法を磁壁移動磁区拡大再生方式と呼ぶことにする。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】上記磁壁移動磁区
拡大再生方式は、光学的な回折限界を超えた再生方式で
あり、この性能を十分に発揮するためには、回折限界を
超えた微小記録磁区が形成されていることが前提になっ
ている。この回折限界を超えた微小磁区の記録は、大き
く分けて、光変調記録方式と磁界変調記録方式の２方式
がある。

【００１０】光変調記録方式の場合は、レーザー光のガ
ウシアン強度分布の先端を利用する。記録媒体に回折限
界を超えた、微小な記録温度以上の温度分布領域を生じ
させ、印加磁界一定のものとレーザー光の強度を変調す
ることにより記録を行う。

【００１１】一方、磁界変調記録方式においては、記録
媒体に形成される、レーザー光による温度分布が常に同
一分布になるようにレーザ光を照射し（例えば、記録パ
ワーでのレーザー光の連続照射）、外部磁界を変調する
ことにより記録を行う。このとき、磁界の変調速度を高
速に設定することにより、微小磁区の記録を可能にす
る。

【００１２】以上のような、光変調記録方式、磁界変調
記録方式においては、ガウシアン強度分布を示すレーザ
ー光による温度分布を反映した形状の記録磁区が形成さ
れる。すなわち、光変調記録方式では、円形あるいは長
円形状に記録磁区が形成され、磁界変調記録方式では、
矢羽根状の記録磁区が形成される。

【００１３】このような、円弧状の形状を有する記録磁
区は、特に、磁壁移動磁区拡大再生方式において、情報
の再生の際に、再生信号品質に悪影響を及ぼす。以下に
図面を参照して、矢羽根形状の記録磁区が再生信号品質
に与える影響を説明する。図５と図６は磁壁移動磁区拡
大再生方式における円弧状の記録磁区の再生信号品質へ
の影響を説明した模式図である。

【００１４】

【００１５】一方、図５に示すような磁壁移動磁区拡大
再生方式においては、記録磁区が円弧状であることによ
り、磁壁の移動、磁区の拡大現象が起こりにくいものと
なり、再生信号の立ち上り、立ち下がりが鈍くなる。こ
の再生方式は、媒体への加熱により、磁壁の移動を可能
とする温度（磁壁移動温度）の等温線が記録磁区形状を
形成する磁壁全体を包括したときに、磁壁が移動し磁区
を拡大して情報を再生する。したがって、図５のような
記録磁区の磁壁の円弧状の形状と磁壁移動温度の等温線
の形状と交わる関係になる場合、等温線が記録磁区に接
し始めた段階（図中実線で示す等温線）では磁壁の移
動、磁区の拡大は、磁壁エネルギーの増加をもたらし、
困難なものとなる。図中破線で示す位置にまで等温線が
移ったときに、磁壁全体が移動することになる。このよ
うな現象は、磁界変調記録方式で記録される場合だけで
はなく、光変調記録方式で記録された場合にも同様のこ
とが言える。そして、図５に示すような磁界変調記録方
式による記録磁区の再生においては、任意の記録磁区に
よる十分な再生信号が得られる前に、次の記録磁区に再
生スポットあるいは磁壁移動温度の等温線が入り込み、
後者の記録磁区の情報も再生してしまい、再生特性に影
響を及ぼす。

【００１６】以上のような問題を鑑み、本発明の目的
は、特に記録磁区の微小化に伴う記録密度の高密度化を
実現する磁壁移動磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体お
よび記録方法において、記録磁区形状の観点から、再生
信号品質の向上を達成するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。

【００１８】すなわち本発明は、磁壁が移動可能な第１
の磁性層と、記録磁区を保持する第３の磁性層と、前記
第１の磁性層及び第３の磁性層よりもキュリー温度の低
い、前記第１の磁性層と第３の磁性層間に配された第２
の磁性層とを備え、前記第１の磁性層は前記第３の磁性
層より磁壁抗磁力が小さい光磁気記録媒体において、前
記記録磁区が形成される領域間には該領域間の磁気的結
合を分断する磁気的性質の変質領域が設けられ、前記記
録磁区が形成される領域の幅Ｌは、その記録領域の幅一
杯に記録磁区を形成した場合において、記録磁区の開始
位置から、前記記録磁区の磁区幅が最大値を示す、ある
いは最大値を示し始める位置までの距離をｄとしたと
き、ｄ／Ｌ×１００＜２０（％）を満足することを特徴
とする光磁気記録媒体を提案するものであり、さらに本
発明は、この媒体の記録領域にレーザ光を照射しながら
外部磁界を印加することにより記録磁区を形成すること
を特徴とする記録方法を提案するものである。

【００１９】本発明は、図１に示すような円弧状の度合
いを示すｄ／Ｌ×１００が、２０（％）未満である記録
磁区形状を形成することを特徴とする。このような記録
磁区形状を形成することにより、記録磁区の再生におい
ては、磁壁移動磁区拡大再生方式の場合は、図６に示す
ように、複数の記録磁区による信号再生の影響を抑制で
き、また、再生信号の立ち上り、立ち下がりも従来例に
比べ急峻にすることを可能にし、信号品質を改善でき
る。

【００２０】本発明の記録磁区の形成においては、例え
ば、図２に示すように、記録領域（例えば、本実施例で
はランド部）の両側に位置する未記録領域（例えば、本
実施例ではグルーブ部）の磁気的性質が失われる方向に
変質させる前処理（本実施例ではレーザー照射による加
熱処理）を施すことにより、実現できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施例に
ついて説明する。

【００２２】

【実施例】

＜実施例１＞本実施例で使用した基板は、ポリカーボネ
ート（ＰＣ）を用いて射出成形により作製した。トラッ
クピッチ１．１μｍ、溝深さは０．３μｍであり、この
基板状に磁性膜を成膜したとき、溝（グルーブ）により
隣接するトラック間で磁気的結合を分断することを可能
にしている。本実施例では射出成形基板にポリカーボネ
ート（ＰＣ）を用いたが、ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）、アモルファスポリオレフィン（ＡＰＯ）
等を成形材料として用いてもよい。また、紫外線硬化樹
脂による、いわゆる２Ｐ成形基板を使用することもでき
る。

【００２３】以上のようにして作製した基板上に特開平
６−２９０４９６号で提案されているような記録膜をス
パッタ法により成膜した。記録膜としては基板上に第１
の誘電体層（ＳｉＮ）、第１の磁性層（ＧｄＦｅ）、第
２の磁性層（ＴｂＦｅ）、第３の磁性層（ＴｂＦｅＣ
ｏ）、第２の誘電体層（ＳｉＮ）が順次積層されてい
る。各誘電体層としては、上記誘電体層の他に、例え
ば、ＡｌＮ，ＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ，ＺｎＳ，ＭｇＦ₂ 等の
透明誘電材料が使用できる。また、各磁性層としては、
上記磁性材料を含む種々の磁性材料によって構成するこ
とが考えられるが、例えば、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，
Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ等の希土類金属元素の一種類あるいは
二種類以上が１０〜４０ａｔ％と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等
の遷移金属の一種類あるいは二種類以上が６０〜９０ａ
ｔ％とで構成される希土類−遷移金属非晶質合金によっ
て構成し得る。また、耐食性向上等のために、これにＣ
ｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｉｎ等の元
素を少量添加してもよい。

【００２４】以上のようにして作製した光磁気記録媒体
を、記録測定前の処理として、グルーブ部にレーザース
ポットが位置決めされるようにトラッキング制御をし、
ディスク回転速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザーパワー１０ｍ
Ｗ（λ＝６８０ｎｍ、ＮＡ＝０．５５）でＤＣ光を照射
し、グルーブ上の磁性層の磁気的性質を失わせる方向に
変質させる前処理を行った。

【００２５】以上の前処理後の光磁気記録媒体に情報を
記録し、光磁気ディスク記録再生装置の光学系に加熱用
レーザーを付加した測定装置を用いてＣ／Ｎ比（キャリ
アレベル対ノズルの比）を測定した。記録情報は、レー
ザーパワー３．５ｍＷ（λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．５
５）のレーザー光を照射しながら外部磁界２００Ｏｅを
変調して、ディスク回転速度２ｍ／ｓｅｃ、記録周波数
５ＭＨｚ、記録マーク長０．２μｍでキャリア信号を書
き込んだ。情報の再生は、λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．
５５、レーザーパワー２ｍＷで行った場合、５１ｄＢの
Ｃ／Ｎ比が得られた。

【００２６】この０．２μｍのマークで記録された上記
記録媒体を、ＭＦＭ（磁気力顕微鏡）により記録磁区形
状を観察した。このときのＭＦＭ観察像が図７であっ
た。このとき、ｄ／Ｌ×１００＝０（％）であった。

【００２７】＜実施例２＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー９ｍＷで行ったこと以外は、実施例１と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４９ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝６（％）であった。

【００２８】＜実施例３＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー８ｍＷで行ったこと以外は、実施例１と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４７ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝１３（％）であっ
た。

【００２９】＜実施例４＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー７ｍＷで行ったこと以外は、実施例１と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４５ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝２０（％）であっ
た。

【００３０】＜比較例１＞グルーブ上の磁性層の磁気的性質を失わせる方向に変質
させる前処理工程を省いたこと以外は、実施例１と同じ
ようにして、作製、測定を行った。このとき、４２ｄＢ
のＣ／Ｎ比、および、図８で示されるようなＭＦＭ観察
像が得られた。ｄ／Ｌ×１００＝３１（％）であった。

【００３１】＜比較例２＞グルーブ上の磁性層の磁気性
質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザーパ
ワー６ｍＷで行ったこと以外は、実施例１と同じように
して、作製、測定を行った。このとき、４４ｄＢのＣ／
Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝２５（％）であった。

【００３２】＜実施例５＞トラックピッチが０．９μｍ
であるポリカーボネート基板を使用した以外は、比較例
２と同じようにして、作製、測定を行った。このとき、
４６ｄＢのＣ／Ｎ比、およびｄ／Ｌ×１００＝１８
（％）であった。

【００３３】以上、実施例１〜５、および、比較例１、
２の結果から、（ｄ／Ｌ×１００）に対すするＣ／Ｎ比
の依存性をグラフにした場合、図９のような結果が得ら
れる。図９から、ｄ／Ｌ×１００≦２０（％）であると
き、少なくとも４５ｄＢ以上のＣ／Ｎ比が得られてい
る。

【００３４】＜実施例６＞本実施例で使用した基板は、
ポリカーボネート（ＰＣ）を用いて射出成形により作製
した。トラックピッチは１．１μｍである。本実施例で
は射出成形基板にポリカーボネート（ＰＣ）を用いた
が、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アモルフ
ァスポリオレフィン（ＡＰＯ）等を成形材料として用い
てもよい。また、紫外線硬化樹脂による、いわゆる２Ｐ
成形基板を使用することもできる。

【００３５】以上のようにして作製した基板上に特開平
６−１２４５００号で提案されているような記録膜をス
パッタ法により成膜した。記録膜としては基板上に第１
の誘電体層（ＳｉＮ）、第１の磁性層（ＧｄＦｅＣ
ｏ）、第２の磁性層（ＴｂＦｅＣｏ）、第２の誘電体層
（ＳｉＮ）が順次積層されている。各誘電体層として
は、上記誘電体層の他に、例えば、ＡｌＮ，ＳｉＯ₂ ，
ＳｉＯ，ＺｎＳ，ＭｇＦ₂ 等の透明誘電材料が使用でき
る。また、各磁性層としては、上記磁性材料を含む種々
の磁性材料によって構成することが考えられるが、例え
ば、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ等の希
土類金属元素の一種類あるいは二種類以上が１０〜４０
ａｔ％と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の遷移金属の一種類ある
いは二種類以上が９０〜６０ａｔ％とで構成される希土
類−遷移金属非晶質合金によって構成し得る。また、耐
食性向上等のために、これに、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｉｎ等の元素を少量添加しても
よい。

【００３６】以上のようにして作製した光磁気記録媒体
を、記録測定前の処理として、グルーブ部にレーザース
ポットが位置決めされるようにトラッキング制御をし、
ディスク回転速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザーパワー１０ｍ
Ｗ（λ＝６８０ｎｍ、ＮＡ＝０．５５）でグルーブ上の
磁性層の磁気的性質を失わせる方向に変質させる前処理
を行った。

【００３７】以上の前処理後の光磁気記録媒体に、情報
を記録し、Ｃ／Ｎ比（キャリアレベル対ノズルの比）を
測定した。記録情報は、レーザーパワー３．５ｍＷ（λ
＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．５５）のレーザー光を照射し
ながら外部磁界２００Ｏｅを変調して、ディスク回転速
度２ｍ／ｓｅｃ、記録周波数２．５ＭＨｚ、記録マーク
長０．４μｍでキャリア信号を書き込んだ。情報の再生
は、λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．５５、レーザーパワー
２ｍＷで行った場合、４９ｄＢのＣ／Ｎ比が得られた。

【００３８】この０．４μｍのマークで記録された上記
記録媒体を、ＭＦＭにより記録磁区形状を観察した。こ
のとき、ｄ／Ｌ×１００＝０（％）であった。

【００３９】＜実施例７＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー９ｍＷで行ったこと以外は、実施例５と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４８ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝７（％）であった。

【００４０】＜実施例８＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー８ｍＷで行ったこと以外は、実施例５と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４７ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝１３（％）であっ
た。

【００４１】＜実施例９＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー７ｍＷで行ったこと以外は、実施例５と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４６ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝２０（％）であっ
た。

【００４２】＜比較例３＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程を省いたこ
と以外は、実施例５と同じようにして、作製、測定を行
った。このとき、４３ｄＢのＣ／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ
×１００＝２９（％）であった。

【００４３】＜比較例４＞グルーブ上の磁性層の磁気的
性質を失わせる方向に変質させる前処理工程をレーザー
パワー６ｍＷで行ったこと以外は、実施例５と同じよう
にして、作製、測定を行った。このとき、４４ｄＢのＣ
／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝２５（％）であっ
た。

【００４４】＜実施例１０＞トラックピッチが０．９μ
ｍであるポリカーボネート基板を使用したこと以外は、
比較例４と同じようにして、作製、測定を行った。この
とき、４６ｄＢのＣ／Ｎ比、および、ｄ／Ｌ×１００＝
１８（％）であった。

【００４５】以上、実施例６〜１０、および、比較例
３，４の結果から、（ｄ／Ｌ×１００）に対するＣ／Ｎ
比の依存性をグラフにした場合、図１２のような結果が
得られる。図１２から、ｄ／Ｌ×１００≦２０（％）で
あるとき、少なくとも４５ｄＢ以上のＣ／Ｎ比が得られ
ている。

【００４６】

【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体によれば、複数
の記録磁区による信号再生の影響を抑制でき、また、再
生信号の立ち上がり、立ち下がりも従来例に比べ急峻に
することを可能にし、信号品質の改善を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１例を示す光磁気記録媒体の模式図で
ある。

【図２】本発明の他の例を示す光磁気記録媒体の模式図
である。

【図３】超解像度光磁気記録再生方式の原理図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は磁壁移動磁区拡大再生方
式の原理図である。

【図５】従来の矢羽根形状磁区の磁壁移動磁区拡大再生
現象の説明図である。

【図６】本発明による記録磁区の磁壁移動磁区拡大再生
現象の説明図である。

【図７】実施例１の光磁気記録媒体に形成された記録磁
区のＭＦＭ像である。

【図８】比較例１の光磁気記録媒体に形成された記録磁
区のＭＦＭ像である。

【図９】信号品質（Ｃ／Ｎ）の形状（ｄ／Ｌ×１００）
依存性（磁壁移動磁区拡大再生方式）を示すグラフであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁壁が移動可能な第１の磁性層と、記録
磁区を保持する第３の磁性層と、前記第１の磁性層及び
第３の磁性層よりもキュリー温度の低い、前記第１の磁
性層と第３の磁性層間に配された第２の磁性層とを備
え、前記第１の磁性層は前記第３の磁性層より磁壁抗磁
力が小さい光磁気記録媒体において、前記記録磁区が形
成される領域間には該領域間の磁気的結合を分断する磁
気的性質の変質領域が設けられ、前記記録磁区が形成さ
れる領域の幅Ｌは、その記録領域の幅一杯に記録磁区を
形成した場合において、記録磁区の開始位置から、前記
記録磁区の磁区幅が最大値を示す、あるいは最大値を示
し始める位置までの距離をｄとしたとき、ｄ／Ｌ×１０
０＜２０（％）を満足することを特徴とする光磁気記録
媒体。
【請求項２】請求項１記載の媒体の前記記録磁区が形
成される領域にレーザ光を照射しながら外部磁界を印加
することにより記録磁区を形成することを特徴とする記
録方法。