JP3655121B2 - 光磁気情報記録再生装置および光磁気記録媒体ならびに光磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク、光カードなどの光磁気記録媒体とその製造方法、並びに、光磁気記録媒体を用いて情報を記録又は再生する光磁気記録再生装置に関し、特に、記録層にガーネット系フェライト層を含む、高密度記録及び近接記録に好適な光磁気記録媒体とその製造方法、並びに、その光磁気記録媒体用の光磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、商用とされている光磁気ディスク等の光磁気記録媒体においては、その記録層は主に金属薄膜によって形成されており、書き込み用光ビームによって記録層の微小領域における透過率や反射率などの光学的特性を変えることで情報を記録ビットとして記録している。前記金属薄膜の材料としてはＴｂＦｅＣｏなどの希土類金属のアモルファス合金が代表的であり、そのようなアモルファス合金は、一般に、吸収係数が大きい（＞１０5ｃｍ-1）ので書き込みに有利である。
【０００３】
一方、ガーネットフェライト、すなわちガーネット型の結晶構造を有するフェライトなどの酸化物からなる記録層を備えた光磁気記録媒体も開発されている。このような記録媒体においては、光磁気記録材料そのものが酸化物であるため、金属材料を記録層に用いた場合に比べて酸化による特性の劣化が小さい。
【０００４】
しかし、ガーネットフェライトを光磁気記録材料として使用した場合は、スパッタリングによって基板表面にガーネットフェライト層を形成する際に、層内部に応力が発生するので、その結果、ガーネットフェライト層にクラックが入り、層表面のモルフォロジが荒れ、また、結晶粒子が巨大化することがある。これらは記録再生時のノイズの原因となるので好ましくない。そこで、特開平８−２４９７４０号公報には、基板の熱膨張係数を調整したり、また、アニール後に逆スパッタ等を施すことで、ガーネット層のモルフォロジを改善することが開示されている。
【０００５】
ところで、近年、Ｓ／Ｎ比、及び、Ｃ／Ｎ比の更なる向上を目指して、複数種の光磁気記録材料からなる層を積層した新しいタイプの記録層の開発が進められている。しかし、上記したアモルファス合金などの金属系の材料は、Ｋｅｒｒ効果が比較的小さい割に、その吸収係数が大きいので積層構造に適さないと言われている。そこで、ファラデー効果の大きい酸化物系の光磁気記録材料として知られているガーネットフェライトを積層した記録層が注目されており、例えば、可視光波長領域において大きなファラデー回転角を有するビスマス置換型ガーネットフェライトを積層構造にした多層記録媒体が提案されている（伊藤、小池、沼田、井上、川西、「光磁気記録用多層磁性ガーネット膜について」、第１０回日本応用磁気学会学術講演概要集、ｐ．３１（１９８６年１１月））。
【０００６】
しかし、このビスマス置換型ガーネットフェライトを記録層として用いた多層記録媒体においては、記録層の吸収係数が小さくなるために情報の書き込み時に大出力の光ビームを要していた。
そこで、このような問題点を考慮して、記録層近傍に光吸収層を設けることで、光ビームの熱を効率よく記録層に伝え、記録動作を促進する多層型の光磁気記録媒体が、特開平６−２８２８６８号公報に開示されている。しかし、上記のタイプの光磁気記録媒体では、光吸収層としてＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ等のいわゆる直接遷移半導体を用いており、これらは層形成時において酸化されやすい。そのため、その上に保護層を設ける必要がある。この場合、前記保護層はＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2などをＣＶＤ法あるいはスパッタ法にて２〜１００μm程度の範囲で堆積させることにより形成される。したがって、特開平６−２８２８６８号公報記載の方法では、記録層の他に光吸収層及び保護層を新たに形成しなくてはならないので、製造行程が複雑になり、それに伴いコストアップを招く不都合があった。しかも、このようにして得られる光磁気記録媒体のＳ／Ｎ比などの特性はまだ満足できるものではなかった。
【０００７】
また、特開平６−２９０４９７号公報には、非磁性ガーネットフェライトのアンダーレイヤーを用いた二層ガーネットフェライト構造の記録層を備えた光磁気記録媒体の製造方法が提案されており、多層構造の記録層を採用することにより、ガーネットフェライト層の結晶粒径を１μｍ以下に抑え、ビット形状の乱れ及びノイズを改善することが開示されている。しかし、この方法は、プロセスが複雑となるために実用的ではない。また、組成の異なるガーネットフェライト同士で多層構造を形成した場合は、熱処理後に各ガーネットフェライト層の元素が層境界付近において拡散するので、層に対して垂直方向に組成ずれが生じ、Ｓ／Ｎ比などの特性劣化を招くと共に、再現性に問題が生ずる。
【０００８】
そして、特願平１０−２４４１５６号では、高いファラデー効果を有し、かつ、クラックも発生せずナノオーダーの微細な結晶を得ることができる（Brevet Francais No. 933315258(1993)）スピネルフェライト、すなわちスピネル型の結晶構造を有するフェライトからなる層とガーネットフェライト層とが積層された記録層が提案されており、ガーネットフェライト層のモルフォロジ改善が改善され、Ｓ／Ｎ比が向上することが報告されている。しかし、強磁性のスピネルフェライト層との組み合わせにおいて、ガーネットフェライト層自身がスピネルフェライトの影響を受け、保磁力などの磁気特性の制御が困難となることがある。
【０００９】
一方、光磁気記録媒体そのものだけでなく、光磁気記録媒体において情報を記録又は再生する装置の面からも、Ｓ／Ｎ比、及び、Ｃ／Ｎ比の向上のための様々なアプローチが検討されている。
【００１０】
例えば、液体を対物レンズとサンプルの間に満たすことで、光学屈折率を高め高分解能化を実現する方法が従来より知られているが、これを固体の微小レンズを用いて行う技術（Appl. Phys. Lett., 57(24),1990、US PATENT No.5004307）がＳＩＬレンズとして提案されており、さらに、ＳＩＬレンズを用いた光磁気記録再生方式も提案されている(US PATENT No.5125750）。これは、ＳＩＬレンズと記録媒体の記録層との間の距離を、光の波長未満の距離即ちサブミクロンオーダーに保つことで、ＳＩＬレンズの特徴である小さな集光スポット径を可能にし、記録密度の向上を図るものである。しかし、この方式においても、得られるＳ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比は満足できる水準ではなかった。また、この方式は、特開平６−２８２８６８号公報に開示されるような、比較的厚い保護層を有する光磁気記録媒体には不適当であり、汎用性に欠けるものでもあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、光磁気記録媒体及び光磁気情報記録再生装置の両方の側面からＳ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比の優れた情報の記録再生を実現することを、その解決すべき課題とする。
すなわち、本発明の目的は、ガーネットフェライト層を含む記録層を有する光磁気記録媒体であって、高分解能、高記録密度であり、かつ、高いＳ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比を備え、しかも磁気特性の制御が容易である新規な光磁気記録媒体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような光磁気記録媒体の情報記録及び再生に好適であって、かつ、Ｓ／Ｎ比、及び、Ｃ／Ｎ比を向上させることのできる新規な光磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的は、ガラス基板上に記録層及び反射層を備えた光磁気記録媒体であって、前記記録層が、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及びガーネットフェライト層が積層された層構造を有することを特徴とする光磁気記録媒体によって達成される。前記記録層は前記ガラス基板と前記反射層との間に位置していてもよく、また、前記反射層は前記ガラス基板と前記記録層との間に位置していてもよい。前記ガーネットフェライト層の厚さは４０〜４００ｎｍ、一方、前記α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層の厚さは１０〜１００ｎｍであることが好ましい。そして、前記記録層は、複数のα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及び複数のガーネットフェライト層が積層された多層構造であってもよく、その場合は、記録層の厚さが４０〜１０００ｎｍであることが好ましい。なお、前記ガラス基板、前記反射層、前記記録層の少なくとも一つの表面に溝を形成し、又は、装荷を設けることもできる。「装荷」とは、各層の表面に突出部を形成して実効屈折率を変化させるための部材であって材質は特に限定されず、また、通常、矩形の断面を有する。
【００１３】
また、本発明の目的は、ガラス基板上に記録層及び反射層を備えた光磁気記録媒体であって、前記記録層が、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有することを特徴とする光磁気記録媒体によっても達成される。前記記録層は前記ガラス基板と前記反射層との間に位置していてもよく、また、前記反射層は前記ガラス基板と前記記録層との間に位置していてもよい。前記ガーネットフェライト層の厚さが４０〜４００ｎｍ、一方、前記スピネルフェライト層の厚さは１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００１４】
本発明の光磁気記録媒体の前記記録層又は前記反射層の表面には透明層が積層されていてもよく、また、その場合に前記透明層の表面には溝が形成されてもよい。
【００１５】
本発明の光磁気記録媒体は、前記記録層形成後に、５００℃から７００℃、好ましくは６００℃から６３０℃の温度で熱処理を行う工程を含む製造方法によって製造することができる。
【００１６】
そして、上記した本発明の他の目的は、光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光磁気情報記録再生装置であって、前記光磁気記録媒体に情報を書き込む光の波長と前記光磁気記録媒体から情報を読み出す光の波長が異なることを特徴とする光磁気情報記録再生装置によって達成される。なお、前記光磁気情報記録再生装置は、ガラス基板上に記録層及び反射層を備え、前記記録層が、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及びガーネットフェライト層が積層された層構造、または、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有する光磁気記録媒体に対して使用される。なお、前記情報を書き込む光と前記情報を読み出す光は一つの光源から供給されることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は、特願平１０−２４４１５６号で提案されている、ガーネットフェライト層及びスピネルフェライト層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の断面図である。図４に示す光磁気記録媒体では、基板１上のスピネルフェライト層２の上にガーネットフェライト層３が形成されており、ガーネットフェライト層３は金属反射層４によって被覆されている。
【００１８】
一方、図５は様々な記録層を備えた光磁気記録媒体のファラデー回転角の光波長（λ）依存性を示すグラフである。図５の実線(1)は、ガーネットフェライトの一つであるＢｉＤｙＧａｌＧの単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の１０kOe磁場印加条件下でのファラデー回転角の波長依存性を示している。また、同図の一点鎖線(2)は、スピネルフェライトの一つであるＭｎ0.13Ｃｏ0.73Ｆｅ2.14Ｏ4の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の１０kOe磁場印加条件下でのファラデー回転角の波長依存性を示している。そして、点線(3)は、同磁場下における図４の光磁気記録媒体のファラデー回転角の波長依存性を示している。図５より、特願平１０−２４４１５６号によって提案されている光磁気記録媒体の光磁気特性は記録層を構成するガーネットフェライト層の光磁気特性に主に依存し、したがって、図４の光磁気記録媒体からは可視光領域にわたって大きな再生信号が得られることが分かる。
【００１９】
次に、１０kOe磁場印加条件下での、ＢｉＤｙＧａｌＧの薄膜の吸収係数（α）の光波長（λ）依存性を図６に示す。ＴｂＦｅＣｏに代表される、従来の光磁気記録媒体において使用されているアモルファス金属は吸収特性が可視光領域にわたって大きな違いを示さないが、図６から、BiDyGalG薄膜は短波長側に行くにつれてその光吸収係数が大きくなることが分かる。すなわち、５００nm付近を境にして、短波長領域では吸収が増大するのに対し、長波長では吸収が減少する。例えば、波長４１０nmの光ビームに対しては、波長６３０nmの光ビームに比べて、1桁近くも吸収係数が高いことが図６より明らかである。
図４の光磁気記録媒体の光磁気特性は記録層を構成するガーネットフェライト薄膜層３の光磁気特性に主に依存することから、図４の光磁気記録媒体の吸収係数も図６と同様の波長依存性を有している。
【００２０】
そこで、本発明の光磁気情報記録再生装置では、情報の記録再生の対象となる光磁気記録媒体の光吸収特性を最大限に活用すべく、情報の書き込み用の光の波長と情報の読み出し用の光の波長を異ならせている。例えば、図６に示すような特性を有する層を含む記録層を備えた光磁気記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う場合は、情報の書き込み時には吸収され易い短波長の光ビームを媒体に照射する一方、情報の再生時には短波長の光ビームよりも吸収の少ない長波長の光ビームを媒体に照射する。これにより、情報の記録時に効率よく記録層を加熱することが可能となり、また、情報の再生時には記録層の好ましくない加熱を抑制することができる。
【００２１】
また、上記の場合においては、書き込み用の短波長の光ビームは効率的に記録層に吸収されるので、書き込み用の光ビームのパワーを従来より低減することができる。一方、再生用の長波長の光ビームは吸収が少なく、良好に反射されるので再生用の光ビームのパワーは従来より増大する。したがって、再生時のＣ／Ｎ（キャリア／ノイズ）比を向上させることが可能になる。
【００２２】
なお、本発明者らは、図６に示すような光吸収特性を有し、本発明の光磁気情報記録再生装置において好適に使用することのできる他の光磁気記録媒体についても鋭意検討の上、後述する新規な光磁気記録媒体を作製し、本発明を完成した。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。ただし、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものではない。
図１は、本発明の光磁気情報記録再生装置の一実施例（以下、「実施例１」という）の光学系を示す概略図である。以下、図１を参照しつつ、実施例１の記録再生原理を説明する。
【００２４】
実施例１においては、図示しない回転手段上に円盤状の光磁気記録媒体１１が回転自在に支承されている。そして、光磁気記録媒体１１に情報を書き込む場合は、書き込み用の光源２１から出た光ビームが第１のコリメータレンズ２２、第１のビームスプリッタ４１及び対物レンズ４４を経て光磁気記録媒体１１上に集光される。光磁気記録媒体１１の記録層上の光ビームが照射された微小領域は、光ビームを吸収して加熱され、これにより情報が記録される。
【００２５】
一方、光磁気記録媒体１１から情報を読み出す場合は、読み出し用の光源２３から出た光ビームが第２のコリメータレンズ２４、第２のビームスプリッタ４２及び対物レンズ４４を経て光磁気記録媒体１１上に集光され、その後、そのほとんどが反射される。反射された光ビームは、対物レンズ４４、λ／４波長板６１及び集光レンズ３２を経て検出光学系３１に集光される。検出光学系３１では記録信号が検出される。実施例１では書き込み用の光源２１及び読み出し用の光源２３として半導体レーザーを用いているが、記録再生装置の動作に支障をきたさない範囲で他のレーザー光源を用いることも可能である。
【００２６】
なお、実施例１において使用される光磁気記録媒体１１としては、例えば、下地層としてのスピネルフェライト層２の上に、ガーネットフェライト層３がスパッタリング法もしくはＣＶＤ法によって堆積されている、図４に示す断面構造を有する光磁気記録媒体を採用することができる。そのような光磁気記録媒体の構造及び作成方法の詳細については特願平１０−２４４１５６号明細書の内容に従う。
【００２７】
実施例１の光磁気情報記録再生装置を用いて、光磁気記録媒体１１への情報の記録再生を行う場合には、書き込み用の光源２１から放出される光ビームはある基準値より波長が短く設定され、一方、読み出し用光源２３から放出される光ビームは前記基準値より波長が長く設定される。前記基準値は光磁気記録媒体の記録層の特性に応じて適宜決定されるが、例えば、図６に示されるような光吸収特性を有する記録層を有する光磁気記録媒体を対象とする場合は、例えば５００nmに設定される。
【００２８】
したがって、実施例１において光磁気記録媒体１１として図６に示すような光吸収特性を有する媒体を使用する場合は、４８０nm近辺を発振波長領域にもつアルゴンレーザーを書き込み用の光源２１として用い、５００〜７００nmの発振波長領域を有する汎用の赤色半導体レーザーを読み出し用の光源２３として用いることが好ましい。４８０nm近傍の波長の光ビームを用いて情報の書き込みを行うと、記録層の吸収率が高まるために、効率よく光磁気記録媒体１１への記録を行うことができる。一方、例えば波長６３０nmの光ビームを用いて読み出しを行うと、その波長に対する記録層の吸収率が比較的低いために効率よく反射光を得ることができる。したがって、必要以上のパワーの光ビームを照射しなくても十分な反射光を得ることができる。
【００２９】
図２は、本発明の光磁気情報記録再生装置の他の実施例（以下、「実施例２」という）の光学系を示す概略図である。実施例２は、第２のコリメータレンズ２４と第２のビームスプリッタ４２の間に波長変換素子６２が配設されている点が実施例１とは異なる。このように、実施例２においては再生用の光ビームの経路の途中に波長変換素子６２を設けているので、書き込み用の光源２１と読み出し用の光源２３に同一タイプの光源を用いることができる。
【００３０】
すなわち、実施例２においては、同一の波長の光が放出される光源が書き込み用及び読み出し用の光源２１及び２２として使用された場合であっても、波長変換素子６２を用いることにより、情報の再生に使用される光ビームの波長を光磁気記録媒体１１による吸収の少ない長波長領域に変換することができる。したがって、高いパワーの光ビームを光磁気記録媒体１１に照射する必要がなくなり、再生時の消費エネルギーを低減化できるとともに、媒体寿命の延命化が可能になる。なお、波長変換素子６２を書き込み用の光ビームの経路の途中に配設して、書き込み用の光ビームの波長を短波長側に変換するようにしてもよい。
【００３１】
図３は、本発明の光磁気情報記録再生装置の更に他の実施例（以下、「実施例３」という）の光学系を示す概略図である。実施例３においては、単一の共通光源２５を用いて、波長の異なる書き込み用の光ビームと読み出し用の光ビームが供給されている。
【００３２】
実施例３では情報の記録再生に用いる２つの光ビームの共通光源２５として、チタンサファイアレーザーを用いており、共通光源２５から出た光ビームは、第１のコリメータレンズ２２を経てビームスプリッタ４３に入り、その偏光方向によって、透過光と反射光とに２分割される。このうち、前記透過光は第１のハーフミラー４６及び対物レンズ４４を経て光磁気記録媒体１１の記録層上に集光され、情報の書き込みに使用される。
【００３３】
一方、前記反射光は非線形光学素子６３に入射して波長が２倍にシフトされる。そして、シフトされた光ビームは反射ミラー４５、波長選択フィルター６４及び第２のハーフミラー４７を経て、前記透過光と同じ光路によって光磁気記録媒体１１の記録層上に集光される。なお、記録層からの反射光は実施例１と同様にして検出光学系３１に入射する。これにより、書き込み用と読み出し用に光源を二つ設置する場合よりも、製造コストを削減することが可能となる。
【００３４】
実施例３においては、共通光源２５から放出される光ビームの一部の波長を変換できる手段であれば、非線形光学素子６３に限らず、他の任意の変換手段を使用することができる。なお、共通光源２５から放出される光ビームの一部の波長を他の非線形光学素子などによって短波長側にシフトして書き込み用とし、残りの光ビームを読み出し用としてもよい。
【００３５】
ところで、図４の光磁気記録媒体は本発明の光磁気情報記録再生装置において好適に使用することができるが、この他にも本発明の光磁気情報記録再生装置における記録再生に適した光磁気記録媒体が存在する。以下、上記した光磁気情報記録再生装置における記録再生に適した本発明の光磁気記録媒体について詳細に説明する。
【００３６】
図７は本発明の光磁気記録媒体の一実施例（以下、「実施例４」という）の断面図である。実施例４では基板１上に形成されたヘマタイト層５の上にガーネットフェライト層３が積層され、更に、金属反射層４によって被覆されている。実施例４では、図の下方から基板１を貫通して光ビームを照射することにより情報の記録再生が行われる。なお、基板１としては石英ガラス、パイレックスガラスなどの耐熱ガラスが使用され、また、金属反射層４としてはアルミニウム、金、クロムなどの金属或いはこれらの合金が使用される。
【００３７】
実施例４は以下のようにして作製された。すなわち、まず基板１上に下地層としてヘマタイト層５をｒｆスパッタリング法を用いて形成し、１００nmの厚さとした。ヘマタイト層５を構成する材料としてα−Ｆｅ２Ｏ３を使用した。次に、酸素２０％及び窒素８０％の１気圧雰囲気中において４００℃で１０分間熱処理を行った。
【００３８】
次に、ｒｆスパッタリング法によってヘマタイト層５上にファラデー効果の大きいガーネットフェライト層３を形成し、３５０nmの厚さとした。ガーネットフェライト層３を構成する材料としてはＢｉxＲ3-x+uＭyＦｅ5-y+vＯ12（0≦x≦3、0≦y≦5、-3≦u≦3、-3≦v≦3、ＲはＤｙを含む１種類以上の希土類元素、Ｍは鉄と置換可能な３価の金属）を用いることができるが、実施例４では、Ｂｉ2ＤｙＦｅ4ＧａＯ12を使用した。次に、酸素１００％の１気圧雰囲気中において６５０℃で１０分間熱処理を行った。最後にガーネットフェライト層３上に金属反射層４をコートした。
【００３９】
図８は実施例４との比較のために作製された光磁気記録媒体の断面図であり、(a)では基板１上のヘマタイト層５に金属反射層４が被覆されている（以下、「比較例１」という）。一方、(b)では基板１上のガーネットフェライト層３に金属反射層４が被覆されている（以下、「比較例２」という）。なお、比較例１のヘマタイト層５は実施例４のヘマタイト層５と同じ条件で作製され、また、比較例２のガーネットフェライト層３についても実施例４のガーネットフェライト層３と同じ条件で作製された。
【００４０】
ＡＦＭによる観察結果では比較例１のヘマタイト層５の表面荒さは２nm、結晶粒径は３０nm以下であり非常に平坦であった。これに対し、比較例２のガーネットフェライト層３の表面荒さは４nm、結晶粒径は７０nmであり、表面には１〜３μｍのクラックも発生していた。
一方、実施例４のガーネットフェライト層３の表面をＡＦＭによって観察してみると、表面荒さは３nm、結晶粒径は４０nm以下であり非常に平坦であり、また、クラックは存在しなかった。
【００４１】
このように、実施例４では、ヘマタイト層５をガーネットフェライト層３の下地層として用いることにより著しくガーネットフェライト層３のモルフォロジが改善され、かつ、微細なガーネッフェライト結晶粒子を得ることができた。これは、ヘマタイト層５上のガーネットフェライト層３がヘマタイト層５の微細な結晶粒子によるモルフォロジを承継するためと考えられる。これにより、高分解能、高記録密度、かつ、低ノイズの光磁気記録媒体を得ることが可能となる。さらに、ガーネットフェライトが本来有している大きなファラデー効果により高出力を確保することができ、低ノイズ化との相乗効果によりＳ／Ｎ比の優れた光磁気記録媒体の作製が可能となる。
【００４２】
なお、実施例４におけるガーネットフェライト層３の厚さは４０〜４００nmとすることが好ましい。４０nm未満では光磁気記録に十分な磁気特性を得ることが困難となり、また、４００nmを越えるとクラックが発生しやすくなる。一方、ヘマタイト層５の厚さは１０〜１００nmとすることが好ましい。１０nm未満では隣接するガーネットフェライト層３の表面のモルフォロジ改善効果を得ることが困難となり、また、１００nmを越えると層が着色してＳ／Ｎ比が低下する。
【００４３】
図９は実施例４、比較例１及び２の磁化曲線であり、図９(a)、(b)及び(c)は、それぞれ、比較例１、比較例２及び実施例４の磁化曲線に対応する。
図９(a)から明らかなように、ヘマタイト層５の単層からなる記録層を有する比較例１は非磁性である。一方、ガーネットフェライト３の単層からなる記録層を有する比較例２は図９(b)に示す磁気履歴特性を有しており、保磁力は１２０００e、飽和磁化は１３emu/cc、残留磁化は１０emu/ccであった。したがって、比較例２が有する角形比は約０．８（１０／１３）となり、比較例２は角形比については実用上十分な特性を有している。
なお、ヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の積層体からなる記録層を有する実施例４は、図９(c)に示されるように、比較例２と全く同じ保磁力、飽和磁化及び残留磁化が得られている。しかし、Ｓ／Ｎ比は比較例２に対して１５ｄＢほど改善されることが確認された。
【００４４】
ところで、図４の光磁気記録媒体では下地層であるスピネルフェライト層２の作用によりガーネットフェライト層３のモルフォロジが改善されるものの、ガーネットフェライト層３が強磁性のスピネルフェライト層２からの影響を受け、保磁力などの磁気特性が変化することがある。しかし、実施例４の光磁気記録媒体によれば、ヘマタイト層５は非磁性であるためにガーネットフェライト層３の磁気特性を変動させることがない。したがって、実施例４では情報の記録再生を安定して行うことが可能である。そして、図４の光磁気記録媒体では下地層であるスピネルフェライト層２自身の吸収係数が大きいために再生出力信号が小さくなるおそれがあるが、実施例４ではスピネルフェライト層を下地層として使用しないのでそのような不都合はない。
【００４５】
また、一般に、スパッタリング及び熱処理によってガーネットフェライト層を作製した場合には該ガーネットフェライト層に好ましくない圧縮応力が加わるが、これとは逆に、同様にヘマタイト層を作製した場合には該ヘマタイト層に引っ張り応力が加わる。実施例４ではガーネットフェライト層３とヘマタイト層５とを積層しているので、ガーネットフェライト層３に作用する圧縮応力をヘマタイト層５に作用する引っ張り応力によって相殺することができる。これにより、角形比（残留磁化／飽和磁化）が大きい記録層を容易に得ることができる。このため、垂直異方性が高く、高密度記録に適した光磁気記録媒体を作製することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明の光磁気記録媒体においては、図７に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上にヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３を順次積層する断面構造としてもよい。この場合は、ガーネットフェライト層３側から直接、光ビームを記録層に照射することによって記録再生が行われる。また、金属反射層４のパッシベーションの心配がないので、被覆層などの金属反射層４の保護手段が不要である。これにより、光磁気記録媒体の製造工程の簡素化及び製造コストの削減を図ることができる。また、再生時には読み出しヘッドなどの光ピックアップ機構を実質的に記録層により近づけることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００４７】
図１０は複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６を有する、本発明の光磁気記録媒体の一実施例（以下、「実施例５」という）の断面を示す図である。図から明らかなように、実施例５では、基板１上に複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６が形成され、さらにこの上に金属反射層４が積層されている。実施例５は、ヘマタイト層及びガーネットフェライト層を複数積層して多層記録層６を形成した後に一括して多層記録層６に対して熱処理を加える点以外は、実施例４の場合と同様に作製した。
多層記録層６の厚さは４０〜１０００nmとすることが好ましい。４０nm未満では、光磁気記録に十分な磁気特性を得ることが困難であり、また、１０００nmを越えると記録層の透明性が悪化する。
【００４８】
実施例５の特性を調べたところ、実施例４と同じ磁気特性を有しており、また、多層記録層６のモルフォロジについても、実施例４と同じであった。
このように、実施例５では、実施例４と同じ磁気特性及びモルフォロジを有する記録層を得るにあたって、多層記録層６を構成する各層について熱処理を施す必要がないので、熱処理の回数を低減することができる。また、記録層の内部応力の制御を細やかに行うことができるので、優れた磁気特性を有する記録層をより容易に得ることができる。なお、本発明の光磁気記録媒体においては、必要に応じて、図１０に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に多層記録層６を積層する断面構造を採用してもよい。
【００４９】
なお、以下に示す実施例も、実施例４及び５の場合と実質的に同じ手法によって作製することができる。
【００５０】
図１１(a)及び(b)は、それぞれ、ヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の二層からなる記録層、及び、複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６を有する光磁気記録媒体であって、サーボ制御用の溝７を形成した記録媒体（以下、両者を併せて「実施例６」という）の断面図である。 図から明らかなように、実施例６では、基板１上に形成された前記記録層又は多層記録層６の上に更にアルミニウムからなる金属反射層４が積層されている。なお、本発明の光磁気記録媒体においては、必要に応じて図１１に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に前記記録層又は多層記録層６を積層する断面構造を採用してもよい。
【００５１】
実施例６では、所定のサイズの幅と深さを備えた溝７を表面に有する基板１を用いることによって、上記記録層、多層記録層６及び金属反射層４の表面にも溝を形成し、そこでの実効屈折率を場所によって変化させている。この屈折率変化により記録媒体からの反射光の強度が変化するので、この変化を検出することにより、記録媒体上の記録位置のサーボ制御が可能となる。すなわち、溝７を含む実施例６の溝は記録位置のサーボ制御用のガイドとしての機能を有する。
【００５２】
光磁気記録媒体を円盤状として、電気的なモーター又は超音波モーター等の回転手段に搭載して回転させる場合には、溝７は記録媒体の円周方向に沿って形成される。一方、記録媒体を回転させるのではなく、リニア超音波モーターや積層ピエゾ素子等を用いた直進機構又は周期的な振動機構に搭載する場合は、溝７はその直進方向又は振動方向に沿って形成される。なお、溝７は前記方向に沿って連続している必要はなく、不連続なピット形状であってもよい。
【００５３】
図１２(a)及び(b)は、それぞれ、ヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の二層からなる記録層、及び、複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６を有する光磁気記録媒体であって、サーボ制御用の装荷８を取り付けた記録媒体（以下、両者を併せて「実施例７」という）の断面図である。
【００５４】
図から明らかなように、実施例８では、基板１上に形成された前記記録層及び多層記録層６の上に更にアルミニウムからなる金属反射層４が積層されている。なお、本発明の光磁気記録媒体においては、必要に応じて図１２に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に前記記録層又は多層記録層６を積層する断面構造を採用してもよい。
【００５５】
実施例７では、金属反射層４の表面上にアルミニウムからなる所定のサイズの装荷８を取り付けることによって、金属反射層４の表面に凹凸を形成し、そこでの実効屈折率を場所によって変化させている。そして、この屈折率変化により記録媒体からの反射光の強度が変化するので、この変化を検出することにより、記録媒体上の記録位置のサーボ制御が可能となる。すなわち、装荷８は記録位置のサーボ制御用のガイドとしての機能を有する。なお、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に前記記録層又は多層記録層６を積層するタイプの光磁気記録媒体の場合は、前記記録層又は多層記録層６の表面に酸化シリコンなどの材質からなる装荷８を直接取り付けてもよい。また、装荷８は記録媒体の回転、進行又は振動方向に沿って形成され、必ずしも連続的である必要はない。
【００５６】
図１３は、実施例７において金属反射層４を除去すると共にヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の２層からなる記録層又は複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６に、直接、サーボ制御用の装荷８を取り付けた光磁気記録媒体（以下、両者を併せて「実施例８」という）の断面図である。
【００５７】
図から明らかなように、実施例８では、基板１上に形成された前記記録層又は多層記録層６の上に適当なサイズの装荷８が所定の間隔をおいて直接取り付けられている。実施例８における装荷８は垂直異方性を有する強磁性材料、例えばＣｏＣｒ金属（保磁力５００００e、飽和磁化３００emu/cc）から製造されており、それ自体磁気記録層として使用することも可能なものである。また、金属材料から構成されているので、金属反射層としての機能をも備えている。したがって、実施例８では記録媒体のサーボ制御性を維持したまま、金属反射層の形成を省略することが可能である。また、光ビームのみならず磁気による情報の記録をも可能とすることができる。なお、装荷８は前記記録層又は多層記録層６の表面に間隔をおいて取り付けられているので装荷８がガーネットフェライト層の磁気特性に実質的な影響を及ぼすことはない。
【００５８】
図１４(a)は、基板１上に形成された金属反射層４上にヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３が順次積層された記録層を有し、かつ、記録層（ガーネットフェライト層３）上に透明層９が形成された光磁気記録媒体の断面図であり、図１４(b)は、基板１上に形成された金属反射層４上に多層記録層６を有し、かつ、多層記録層６上に透明層９が形成された光磁気記録媒体の断面図である（以下、両者を併せて「実施例９」という）。
【００５９】
実施例９では、透明層９の材質としてポリカーボネートを使用しているが、必要に応じて他の透明材料から透明層９を構成してもよい。透明層９の厚さは１００nm〜２ｍｍの範囲で適宜設定される。
【００６０】
このように、情報の記録再生が行われる記録層の表面に透明層９を設けることにより、従来の媒体表面との互換性を得ることができると共に、該記録層と記録媒体表面との距離をある程度広げることができる。したがって、万一記録媒体表面に埃が付着したり傷が付いたりしても、前記記録層上に集光される光ビームは記録媒体表面の埃や傷の影響を受けにくくなる。なお、実施例４及び実施例５の金属反射層４の表面に透明層９を設けてもよく、この場合も、少なくとも上記した他の記録媒体との互換性は得ることができる。
【００６１】
ここで、記録媒体上の透明層９の光学的な厚さが、光磁気記録で用いられる光の波長よりも十分に短ければ（例えば７００ｎｍ以下ならば）、実施例９は、記録媒体表面から波長程度の距離だけしみ出る近接場光を用いる近接場光用光磁気記録媒体として使用することができる。他方、透明層９の光学的な厚さが、前記光の波長程度かもしくはそれ以上ならば、実施例９は、一般的な集光用のレンズ等を含む光学系において用いられる遠視野光磁気記録媒体として使用できる。
【００６２】
図１５は、実施例９の透明層９の表面にサーボ制御用の溝７を形成した光磁気記録媒体（以下、「実施例１０」という）の断面図である。実施例１０では、透明層９の表面での屈折率及び反射率の変化を検出してサーボ制御を行うことが可能となる。
実施例１０が透明層９の存在により他の記録媒体との互換性を得ることができ、また、光ビームが記録媒体表面の埃や傷の影響を受けにくい点は実施例９の場合と同様である。さらに、溝７は記録媒体の回転、進行又は振動方向に沿って形成され、必ずしも連続的である必要がない点は実施例６の場合と同様である。
【００６３】
なお、実施例６〜８の記録媒体についても、実施例９の場合と同様にその表面に透明層を形成してもよく、また、その場合に実施例１０と同様に該透明層の表面に溝を形成してもよい。
【００６４】
次に、上記した光磁気記録媒体とは記録層の構造が異なる本発明の他の光磁気記録媒体について説明する。
【００６５】
これまで述べてきたように、実施例４〜１０の光磁気記録媒体は本発明の光磁気情報記録再生装置において好適に使用できるが、その製造にあたって、情報を記録するトラック部分以外の記録層の部分もアニーリングによって磁化され、それによって、ノイズが増加し、十分なＳ／Ｎ比を得ることが困難となるおそれがある。
【００６６】
そこで、以下に述べる本発明の光磁気記録媒体では、情報を記録するトラック部分のみにスピネルフェライト層からなる下地層が形成され、その上にガーネットフェライト層が存在するタイプの記録層が構成されている。
【００６７】
図１６は、トラック部分のみにスピネルフェライト層２を形成した記録層を有する本発明の光磁気記録媒体の一実施例（以下、「実施例１１」という）を示す断面図である。実施例１１では、石英ガラスからなる基板１のトラック該当部分に沿って所定の間隔をおいて形成されたスピネルフェライト層２を被覆するようにガーネットフェライト層３が形成されて記録層が構成されており、スピネルフェライト層２上には光磁気特性を有するガーネットフェライト層３ａが存在し、さらに、スピネルフェライト層２の間には非磁性のガーネットフェライト層３ｂが存在している。
【００６８】
実施例１１は以下のようにして作製された。まず、基板１上に下地層としてスピネルフェライト層をスパッタリングによって形成して熱処理を行った。スピネルフェライト層を構成する材料としては、Ｒｘ−ｙＣｏｙＦｅ３−ｘＯ４（0≦x≦1、0≦y≦x、ＲはＭｎを含む１種類以上の遷移金属元素）を用いることができるが、実施例１１ではＭｎ０．１３Ｃｏ０．７３Ｆｅ２．１４Ｏ４を使用した。具体的には、実施例１１ではｒｆスパッタリング法を用いてスピネルフェライト層を１００nm堆積させた後に、酸素２０％及び窒素８０％の１気圧雰囲気中において４００℃で１０分間熱処理を行った。
【００６９】
次に、フォトレジストをスピネルフェライト層上に塗布し、露光した後に逆スパッタリングによりトラック部分を構成しないスピネルフェライト層を除去した。そして、残ったスピネルフェライト層２の表面からレジスト層を除去した後に、大きいファラデー効果を有するガーネットフェライト層３を残ったスピネルフェライト層２を被覆するようにスパッタリングによって形成し、熱処理を行った。ガーネットフェライト層３を構成する材料としてはＢｉxＲ3-x+uＭyＦｅ5-y+vＯ12（0≦x≦3、0≦y≦5、-3≦u≦3、-3≦v≦3、ＲはＤｙを含む１種類以上の希土類元素、Ｍは鉄と置換可能な３価の金属）を用いることができるが、実施例１１では、Ｂｉ2ＤｙＦｅ4ＧａＯ12を使用した。具体的には、実施例１１ではｒｆスパッタリング法を用いてガーネットフェライト層３を３５０nm堆積させた後に、酸素１００％の１気圧雰囲気中において６３０℃で１０分間熱処理を行った。
【００７０】
このようにして、基板１上のトラック該当部分のみに形成されたスピネルフェライト層２を覆うようにガーネットフェライト層３をスパッタリングなどによって全面に形成して熱処理することによって、後述する理由により、スピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみに光磁気特性が付与され、スピネルフェライト層２間のガーネットフェライト３ｂは非磁性となる。
【００７１】
ＡＦＭによる表面観察では、実施例１１のガーネットフェライト層３の表面にクラックはなく、その面荒さは３nm、結晶粒径は４０nmで非常に平坦であった、すなわち、スピネルフェライト層２をガーネットフェライト層３の下地層として用いることにより、著しくガーネットフェライト層３のモルフォロジが改善された。
【００７２】
ところで、既に実施例４に関する記述において説明したように、一般に、スパッタリング及び熱処理によって形成されたガーネットフェライト層には圧縮応力が加わるが、これとは逆に、スピネルフェライト層を同様に作製した場合には引っ張り応力が層に加わる。したがって、実施例１１では、ガーネットフェライト層３に作用する圧縮応力をスピネルフェライト層２に作用する引っ張り応力によって相殺することができる。これにより、角形比（残留磁化／飽和磁化）が大きい高密度記録に適した光磁気記録媒体を得ることができる。
【００７３】
実施例１１では、トラックに沿ったスピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみが光磁気効果を示し、スピネルフェライト層２の間、すなわちトラック間のガーネットフェライト層３ｂは光磁気効果を示さない、したがって、光磁気記録媒体のノイズを大幅に低減することができる。例えば、トラック幅をトラックピッチの半分とした場合には、ノイズが約３ｄＢ低減することが確認されている。また、記録層において情報が記録されるマークの幅がトラック幅によって物理的に規制されるので、記録時に照射される光ビームのパワーの変動幅が大きくても安定な記録マークを得ることができる。
【００７５】
実施例１１において、スピネルフェライト層２及びガーネットフェライト層３の厚さは、それぞれ、１０〜１０００nm及び４０〜４００nmであることが好ましい。スピネルフェライト層２の厚さが１０nm未満であると隣接するガーネットフェライト層３の表面のモルフォロジ改善効果を得ることが困難となり、また１００nmを越えると層が着色してＳ／Ｎ比が低下する。一方、ガーネットフェライト層３の厚さが４０nm未満では光磁気記録に十分な磁気特性を得ることが困難となり、また、４００nmを越えるとクラックが発生しやすくなる。
【００７６】
なお、記録再生効率をさらに向上させるために、第１７図(a)及び(b)に示すように、ガーネットフェライト層３の上に直接、又は、誘電体層１０を介してアルミニウム、金、クロムなどの金属或いはこれらの合金からなる金属反射層４をコートすることが好ましい。
【００７７】
図１８は、ガーネットフェライト層の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体とスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体のＸ線回折強度変化を示す図であり、各光磁気記録媒体のＸ線回折強度と製造過程においてそれぞれのガーネットフェライト層に施される熱処理温度の関係を示したものである。各光磁気記録媒体におけるガーネットフェライト層又はスピネルフェライト層は、熱処理温度を様々に変化させた以外は実施例１１の場合と同様の条件で作製された。
【００７８】
なお、図１８に示すＸ線回折強度は、上記した光磁気記録媒体のそれぞれにＸ線（Ｋα）を照射し、回折角（２θ＝３２度）のピーク強度を測定することによって得られたものであり、この回折角はガーネットフェライト層の結晶性を示す指標となるものである。
【００７９】
図１８によると、記録層がガーネットフェライト単層からなる場合は熱処理の温度が約６５０℃を超える場合に実用的な光磁気効果が発現する。これを結晶化の面から観察すると、約６００℃でガーネットフェライト層の結晶化が始まり、約６５０℃で光磁気記録可能な結晶性が得られている。これに対して記録層がスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層からなる光磁気記録媒体では、熱処理温度が約５７０℃を超える段階で既に実用的な光磁気効果が発現する。これを結晶化の面から観察すると、既に約５００℃からガーネットフェライト層の結晶化が始まり、約５７０℃以上で光磁気記録可能な結晶性が得られている。
【００８０】
上記した事実より以下のことが明らかである。すなわち、ガーネットフェライト層をスピネルフェライト層と組み合わされることによって、より低い熱処理温度で光磁気記録媒体の記録層として必要なレベルの光磁気特性を発現するに十分な結晶状態を得ることができる。したがって、図１６及び１７に示す断面構造を有する光磁気記録媒体においては、記録層に対する熱処理温度を制御することによってスピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみに光磁気特性を付与し、スピネルフェライト層２上に形成されていないガーネットフェライト層３ｂを実質的に非磁性とすることが可能となる。実際に、実施例１１の製造においては、ガーネットフェライト層３に対する熱処理温度は６３０℃に調整されており、これによりスピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみに光磁気特性が付与されている。
【００８１】
なお、図１８には示されていないが、熱処理温度を７００℃以上としてもピーク強度は増加せず、場合によっては磁気特性の劣化が観測されたので、７００℃以上の熱処理温度は不適切であることが分かっている。したがって、実施例１１と同じ記録層構造を有する光磁気記録媒体を製造する場合は、トラック部分の熱処理を５００〜７００℃の範囲で行うことが好適である。更に、トラック部分とそれ以外の部分のガーネットフェライト層に対して光磁気特性の大きなコントラストを形成するために６００〜６３０℃で熱処理を行うことが好ましい。すなわち、実施例１１を作製するにあたって６００〜６３０℃で熱処理を行った場合には、図１８から明らかなように、ガーネットフェライト層及びスピネルフェライト層が存在するトラック部分のみが実用的な光磁気特性を有することができる。なお、実施例１１と同じ記録層構造を有する本発明の光磁気記録媒体では、記録層がガーネットフェライト単層からなる場合に比べて熱処理に要する温度が低くて済むので、基板の材質の選択範囲も拡大する。
【００８２】
ところで、図１８での測定において使用された、ガーネットフェライト層の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体とスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体の磁気特性を測定したところ、ガーネットフェライト単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体は、保磁力１２０００e、飽和磁化１３emu/cc、残留磁化１０emu/ccであった。したがって、角形比の値は約０．８（１０／１３）となり、実用上十分であったが、保磁力が１２０００eと小さいため、高密度記録時にノイズの増加等の問題が生じる（実用上は２００００e以上の保磁力が理想とされる）。
【００８３】
これに対し、スピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体では、保磁力２００００e、飽和磁化１３emu/cc、残留磁化１０emu/ccであった。したがって、角形比は約０．８（１０／１３）となり、角形比及び保磁力の両方で実用上十分な磁気特性を有している。しかも、ガーネットフェライト単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体に比べてＳ／Ｎ比は３ｄＢほど改善された。このことから、記録層のトラック部分のみをスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された多層構造とすることにより、光磁気記録媒体の磁気特性が著しく改善されることが分かる。
【００８４】
実施例１１では、石英ガラス製の基板１上にスピネルフェライト層２によってトラックパターンが形成された後に、ガーネットフェライト層３がその上に形成されているが、石英ガラス基板１上にガーネットフェライト層３を直接形成した後にスピネルフェライト層２をその上に形成してトラックパターンを作製してもよい。なお、トラック内に所定のデータに従ったパターンニングによって記録マークを予め形成することにより書き換え不可能なデータを記録するようにしてもよい。
【００８５】
また、実施例１１では、一つのスピネルフェライト層２と一つのガーネットフェライト層３とから記録層が構成されているが、複数のスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層から記録層が構成されていてもよい。この場合は、記録層の厚さは４０〜１０００nmの範囲とすることが好ましい。４０nm未満では十分な磁気特性を得ることが困難となり、また、１０００nmを越えると記録層の透明性が悪化する。
【００８６】
実施例１１のガーネットフェライト層３上には、更に透明層が形成されていてもよい。前記透明層の材質としてポリカーボネートなどが使用され、また、その厚さは１００nm〜２ｍｍの範囲で適宜設定される点、及び、透明層を設けることにより他の媒体との互換性を得ることができ、また、記録層上に集光される光ビームが媒体表面の埃又は傷の影響を受けにくくなる点などは実施例９の場合と同様である。なお、前記透明層の表面には記録位置のサーボ制御用の溝を形成してもよい。
【００８７】
なお、実施例１〜１１の光磁気記録媒体ではα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層、スピネルフェライト層とガーネットフェライト層のみによって、情報が記録される記録層が構成されているが、本発明の光磁気記録媒体においては、記録層は必要に応じてα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 、ガーネットフェライト、スピネルフェライト以外の材料からなる層を含んでいてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の光磁気情報記録再生装置では、使用される光磁気記録媒体の光吸収特性を考慮して、情報の書き込み時と読み出し時に使用される光の波長が異なっている。したがって、光磁気記録に使用される各記録媒体の特性に応じた最適な情報の記録又は再生を行い、Ｓ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比を向上させることができる。
【００８９】
例えば、短波長の光に対して光磁気記録媒体の光吸収率が高い場合は、情報の記録の際に用いられる光ビームの波長を短くすることにより、効率よく情報の記録を行うことが可能であり、また、情報の書き込みに要する光ビームのパワーを低減することができる。一方、例えば長波長の光に対して光磁気記録媒体の光吸収率が低い場合は、情報の再生の際に用いられる光ビームの波長を長くすることにより、好ましくない記録層の加熱を抑制することが可能であり、また、大きなパワーの反射光を得ることができるのでＣ／Ｎ比を向上させることができる。
【００９０】
一方、ガーネットフェライト層の下地層としてα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層を使用した本発明の光磁気記録媒体では、特に複雑なプロセスを経ることなく、本発明の光磁気情報記録再生装置における使用に適した特性を得ることができ、かつ、ガーネットフェライト層の磁気特性の制御も容易に行うことができる。また、微細なモルフォロジを有するガーネットフェライト層が得られ、しかも、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層との組み合わせにより記録層の内部応力を相殺することができるので、垂直異方性が高く、高分解能、高記録密度かつ低ノイズの光磁気記録媒体とすることが可能となる。さらに、ガーネットフェライトが本来有する大きなファラデー効果により高出力を確保することができ、低ノイズ化との相乗作用によりＳ／Ｎ比が大幅に向上する。
【００９１】
反射層が基板と記録層の間に位置している場合は、反射層が金属系材料から構成されていても、反射層を保護膜などで被覆することが不要となるので、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。また、再生時には読み出しヘッドなどの光ピックアップ機構を実質的に記録層により近づけることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００９２】
前記記録層が複数のガーネットフェライト層及び複数のα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層を積層した構造を有する場合は、記録層を作製するための熱処理の回数を低減することができる。また、記録層の内部応力の制御を細やかに行えるために磁気特性に優れた記録層を容易に得ることができる。そして、ガラス基板、反射層又は記録層の少なくとも一つの表面に溝が形成され、または、装荷が設けられている場合には、記録媒体における記録位置のサーボ制御が可能となる。
【００９３】
次に、記録層が、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有する本発明の光磁気記録媒体においても、特に複雑なプロセスを経ることなく、本発明の光磁気情報記録再生装置における使用に適した特性を得ることができる。また、微細なモルフォロジを有するガーネットフェライト層が得られ、また、前記下地層との組み合わせにより記録層の内部応力が相殺されるので、垂直異方性が高く、高分解能、高記録密度かつ低ノイズの記録媒体とすることが可能となる。さらに、ガーネットフェライトが本来有する大きなファラデー効果により高出力を確保することができ、低ノイズ化との相乗作用によりＳ／Ｎ比が大幅に向上する。
【００９４】
さらに、熱処理温度を制御することにより情報を記録するトラック部分に存在するガーネットフェライト層のみに磁気特性を付与し、一方、トラック以外の部分は非磁性とすることができる。したがって、記録再生時に記録層のトラック以外の部分に由来するノイズを低減することが可能であり、ガーネットフェライトが本来有している巨大なファラデー効果による高出力との相乗効果により高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また、トラック部分に記録されたデータがそれ以外の部分からの磁気的な干渉を受けることも低減することができる。
【００９５】
反射層が基板と記録層の間に位置している場合は、反射層が金属系材料から構成されていても、反射層を保護膜などで被覆することが不要となるので、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。また、再生時には読み出しヘッドなどの光ピックアップ機構を実質的に記録層により近づけることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００９６】
本発明の光磁気記録媒体が基板以外の透明層を備える場合には、従来の媒体表面との互換性を得ることができ、また、記録層上に集光される光ビームが記録媒体表面の埃や傷の影響を受けにくくなる。また、前記透明層の表面に溝が形成されている場合には、この溝による透明層の表面での屈折率及び反射率の変化を検出して記録位置のサーボ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の光学系を示す概略図。
【図２】 実施例２の光学系を示す概略図。
【図３】 実施例３の光学系を示す概略図。
【図４】 ガーネットフェライト層及びスピネルフェライト層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の断面図。
【図５】 様々な記録層を備えた光磁気記録媒体のファラデー回転角の波長依存性を示すグラフ。
【図６】 BiDyGalGの薄膜の吸収係数の波長依存性を示すグラフ。
【図７】 実施例４の断面図。
【図８】 実施例４との比較のために作製された光磁気記録媒体の断面図。
【図９】 実施例４、比較例１及び２の磁化曲線。
【図１０】 実施例５の断面図。
【図１１】 実施例６の断面図。
【図１２】 実施例７の断面図。
【図１３】 実施例８の断面図。
【図１４】 実施例９の断面図。
【図１５】 実施例１０の断面図。
【図１６】 実施例１１の断面図。
【図１７】 実施例１１のガーネットフェライト層３の上に直接又は誘電体層１０を介して金属反射層４をコートした形式の光磁気記録媒体の断面図。
【図１８】 ガーネットフェライト層の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体とスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体のＸ線回折強度を示す図。
【符号の説明】
１ 基板
２ スピネルフェライト層
３ ガーネットフェライト層
４ 金属反射層
５ ヘマタイト層
６ 多層記録層
７ 溝
８ 装荷
９ 透明層
１０ 誘電体層
１１ 光磁気記録媒体
２１ 書き込み用の光源
２２ 第１のコリメータレンズ
２３ 読み出し用の光源
２４ 第２のコリメータレンズ
２５ 共通光源
３１ 検出光学系
３２ 集光レンズ
４１ 第１のビームスプリッタ
４２ 第２のビームスプリッタ
４３ ビームスプリッタ
４４ 対物レンズ
４５ 反射ミラー
４６ 第１のハーフミラー
４７ 第２のハーフミラー
６１ λ／４波長板
６２ 波長変換素子
６３ 非線形光学素子
６４ 波長選択フィルター
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク、光カードなどの光磁気記録媒体とその製造方法、並びに、光磁気記録媒体を用いて情報を記録又は再生する光磁気記録再生装置に関し、特に、記録層にガーネット系フェライト層を含む、高密度記録及び近接記録に好適な光磁気記録媒体とその製造方法、並びに、その光磁気記録媒体用の光磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、商用とされている光磁気ディスク等の光磁気記録媒体においては、その記録層は主に金属薄膜によって形成されており、書き込み用光ビームによって記録層の微小領域における透過率や反射率などの光学的特性を変えることで情報を記録ビットとして記録している。前記金属薄膜の材料としてはＴｂＦｅＣｏなどの希土類金属のアモルファス合金が代表的であり、そのようなアモルファス合金は、一般に、吸収係数が大きい（＞１０5ｃｍ-1）ので書き込みに有利である。
【０００３】
一方、ガーネットフェライト、すなわちガーネット型の結晶構造を有するフェライトなどの酸化物からなる記録層を備えた光磁気記録媒体も開発されている。このような記録媒体においては、光磁気記録材料そのものが酸化物であるため、金属材料を記録層に用いた場合に比べて酸化による特性の劣化が小さい。
【０００４】
しかし、ガーネットフェライトを光磁気記録材料として使用した場合は、スパッタリングによって基板表面にガーネットフェライト層を形成する際に、層内部に応力が発生するので、その結果、ガーネットフェライト層にクラックが入り、層表面のモルフォロジが荒れ、また、結晶粒子が巨大化することがある。これらは記録再生時のノイズの原因となるので好ましくない。そこで、特開平８−２４９７４０号公報には、基板の熱膨張係数を調整したり、また、アニール後に逆スパッタ等を施すことで、ガーネット層のモルフォロジを改善することが開示されている。
【０００５】
ところで、近年、Ｓ／Ｎ比、及び、Ｃ／Ｎ比の更なる向上を目指して、複数種の光磁気記録材料からなる層を積層した新しいタイプの記録層の開発が進められている。しかし、上記したアモルファス合金などの金属系の材料は、Ｋｅｒｒ効果が比較的小さい割に、その吸収係数が大きいので積層構造に適さないと言われている。そこで、ファラデー効果の大きい酸化物系の光磁気記録材料として知られているガーネットフェライトを積層した記録層が注目されており、例えば、可視光波長領域において大きなファラデー回転角を有するビスマス置換型ガーネットフェライトを積層構造にした多層記録媒体が提案されている（伊藤、小池、沼田、井上、川西、「光磁気記録用多層磁性ガーネット膜について」、第１０回日本応用磁気学会学術講演概要集、ｐ．３１（１９８６年１１月））。
【０００６】
しかし、このビスマス置換型ガーネットフェライトを記録層として用いた多層記録媒体においては、記録層の吸収係数が小さくなるために情報の書き込み時に大出力の光ビームを要していた。
そこで、このような問題点を考慮して、記録層近傍に光吸収層を設けることで、光ビームの熱を効率よく記録層に伝え、記録動作を促進する多層型の光磁気記録媒体が、特開平６−２８２８６８号公報に開示されている。しかし、上記のタイプの光磁気記録媒体では、光吸収層としてＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ等のいわゆる直接遷移半導体を用いており、これらは層形成時において酸化されやすい。そのため、その上に保護層を設ける必要がある。この場合、前記保護層はＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2などをＣＶＤ法あるいはスパッタ法にて２〜１００μm程度の範囲で堆積させることにより形成される。したがって、特開平６−２８２８６８号公報記載の方法では、記録層の他に光吸収層及び保護層を新たに形成しなくてはならないので、製造行程が複雑になり、それに伴いコストアップを招く不都合があった。しかも、このようにして得られる光磁気記録媒体のＳ／Ｎ比などの特性はまだ満足できるものではなかった。
【０００７】
また、特開平６−２９０４９７号公報には、非磁性ガーネットフェライトのアンダーレイヤーを用いた二層ガーネットフェライト構造の記録層を備えた光磁気記録媒体の製造方法が提案されており、多層構造の記録層を採用することにより、ガーネットフェライト層の結晶粒径を１μｍ以下に抑え、ビット形状の乱れ及びノイズを改善することが開示されている。しかし、この方法は、プロセスが複雑となるために実用的ではない。また、組成の異なるガーネットフェライト同士で多層構造を形成した場合は、熱処理後に各ガーネットフェライト層の元素が層境界付近において拡散するので、層に対して垂直方向に組成ずれが生じ、Ｓ／Ｎ比などの特性劣化を招くと共に、再現性に問題が生ずる。
【０００８】
そして、特願平１０−２４４１５６号では、高いファラデー効果を有し、かつ、クラックも発生せずナノオーダーの微細な結晶を得ることができる（Brevet Francais No. 933315258(1993)）スピネルフェライト、すなわちスピネル型の結晶構造を有するフェライトからなる層とガーネットフェライト層とが積層された記録層が提案されており、ガーネットフェライト層のモルフォロジ改善が改善され、Ｓ／Ｎ比が向上することが報告されている。しかし、強磁性のスピネルフェライト層との組み合わせにおいて、ガーネットフェライト層自身がスピネルフェライトの影響を受け、保磁力などの磁気特性の制御が困難となることがある。
【０００９】
一方、光磁気記録媒体そのものだけでなく、光磁気記録媒体において情報を記録又は再生する装置の面からも、Ｓ／Ｎ比、及び、Ｃ／Ｎ比の向上のための様々なアプローチが検討されている。
【００１０】
例えば、液体を対物レンズとサンプルの間に満たすことで、光学屈折率を高め高分解能化を実現する方法が従来より知られているが、これを固体の微小レンズを用いて行う技術（Appl. Phys. Lett., 57(24),1990、US PATENT No.5004307）がＳＩＬレンズとして提案されており、さらに、ＳＩＬレンズを用いた光磁気記録再生方式も提案されている(US PATENT No.5125750）。これは、ＳＩＬレンズと記録媒体の記録層との間の距離を、光の波長未満の距離即ちサブミクロンオーダーに保つことで、ＳＩＬレンズの特徴である小さな集光スポット径を可能にし、記録密度の向上を図るものである。しかし、この方式においても、得られるＳ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比は満足できる水準ではなかった。また、この方式は、特開平６−２８２８６８号公報に開示されるような、比較的厚い保護層を有する光磁気記録媒体には不適当であり、汎用性に欠けるものでもあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、光磁気記録媒体及び光磁気情報記録再生装置の両方の側面からＳ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比の優れた情報の記録再生を実現することを、その解決すべき課題とする。
すなわち、本発明の目的は、ガーネットフェライト層を含む記録層を有する光磁気記録媒体であって、高分解能、高記録密度であり、かつ、高いＳ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比を備え、しかも磁気特性の制御が容易である新規な光磁気記録媒体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような光磁気記録媒体の情報記録及び再生に好適であって、かつ、Ｓ／Ｎ比、及び、Ｃ／Ｎ比を向上させることのできる新規な光磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的は、ガラス基板上に記録層及び反射層を備えた光磁気記録媒体であって、前記記録層が、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及びガーネットフェライト層が積層された層構造を有することを特徴とする光磁気記録媒体によって達成される。前記記録層は前記ガラス基板と前記反射層との間に位置していてもよく、また、前記反射層は前記ガラス基板と前記記録層との間に位置していてもよい。前記ガーネットフェライト層の厚さは４０〜４００ｎｍ、一方、前記α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層の厚さは１０〜１００ｎｍであることが好ましい。そして、前記記録層は、複数のα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及び複数のガーネットフェライト層が積層された多層構造であってもよく、その場合は、記録層の厚さが４０〜１０００ｎｍであることが好ましい。なお、前記ガラス基板、前記反射層、前記記録層の少なくとも一つの表面に溝を形成し、又は、装荷を設けることもできる。「装荷」とは、各層の表面に突出部を形成して実効屈折率を変化させるための部材であって材質は特に限定されず、また、通常、矩形の断面を有する。
【００１３】
また、本発明の目的は、ガラス基板上に記録層及び反射層を備えた光磁気記録媒体であって、前記記録層が、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有することを特徴とする光磁気記録媒体によっても達成される。前記記録層は前記ガラス基板と前記反射層との間に位置していてもよく、また、前記反射層は前記ガラス基板と前記記録層との間に位置していてもよい。前記ガーネットフェライト層の厚さが４０〜４００ｎｍ、一方、前記スピネルフェライト層の厚さは１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００１４】
本発明の光磁気記録媒体の前記記録層又は前記反射層の表面には透明層が積層されていてもよく、また、その場合に前記透明層の表面には溝が形成されてもよい。
【００１５】
本発明の光磁気記録媒体は、前記記録層形成後に、５００℃から７００℃、好ましくは６００℃から６３０℃の温度で熱処理を行う工程を含む製造方法によって製造することができる。
【００１６】
そして、上記した本発明の他の目的は、光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光磁気情報記録再生装置であって、前記光磁気記録媒体に情報を書き込む光の波長と前記光磁気記録媒体から情報を読み出す光の波長が異なることを特徴とする光磁気情報記録再生装置によって達成される。なお、前記光磁気情報記録再生装置は、ガラス基板上に記録層及び反射層を備え、前記記録層が、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及びガーネットフェライト層が積層された層構造、または、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有する光磁気記録媒体に対して使用される。なお、前記情報を書き込む光と前記情報を読み出す光は一つの光源から供給されることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は、特願平１０−２４４１５６号で提案されている、ガーネットフェライト層及びスピネルフェライト層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の断面図である。図４に示す光磁気記録媒体では、基板１上のスピネルフェライト層２の上にガーネットフェライト層３が形成されており、ガーネットフェライト層３は金属反射層４によって被覆されている。
【００１８】
一方、図５は様々な記録層を備えた光磁気記録媒体のファラデー回転角の光波長（λ）依存性を示すグラフである。図５の実線(1)は、ガーネットフェライトの一つであるＢｉＤｙＧａｌＧの単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の１０kOe磁場印加条件下でのファラデー回転角の波長依存性を示している。また、同図の一点鎖線(2)は、スピネルフェライトの一つであるＭｎ0.13Ｃｏ0.73Ｆｅ2.14Ｏ4の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の１０kOe磁場印加条件下でのファラデー回転角の波長依存性を示している。そして、点線(3)は、同磁場下における図４の光磁気記録媒体のファラデー回転角の波長依存性を示している。図５より、特願平１０−２４４１５６号によって提案されている光磁気記録媒体の光磁気特性は記録層を構成するガーネットフェライト層の光磁気特性に主に依存し、したがって、図４の光磁気記録媒体からは可視光領域にわたって大きな再生信号が得られることが分かる。
【００１９】
次に、１０kOe磁場印加条件下での、ＢｉＤｙＧａｌＧの薄膜の吸収係数（α）の光波長（λ）依存性を図６に示す。ＴｂＦｅＣｏに代表される、従来の光磁気記録媒体において使用されているアモルファス金属は吸収特性が可視光領域にわたって大きな違いを示さないが、図６から、BiDyGalG薄膜は短波長側に行くにつれてその光吸収係数が大きくなることが分かる。すなわち、５００nm付近を境にして、短波長領域では吸収が増大するのに対し、長波長では吸収が減少する。例えば、波長４１０nmの光ビームに対しては、波長６３０nmの光ビームに比べて、1桁近くも吸収係数が高いことが図６より明らかである。
図４の光磁気記録媒体の光磁気特性は記録層を構成するガーネットフェライト薄膜層３の光磁気特性に主に依存することから、図４の光磁気記録媒体の吸収係数も図６と同様の波長依存性を有している。
【００２０】
そこで、本発明の光磁気情報記録再生装置では、情報の記録再生の対象となる光磁気記録媒体の光吸収特性を最大限に活用すべく、情報の書き込み用の光の波長と情報の読み出し用の光の波長を異ならせている。例えば、図６に示すような特性を有する層を含む記録層を備えた光磁気記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う場合は、情報の書き込み時には吸収され易い短波長の光ビームを媒体に照射する一方、情報の再生時には短波長の光ビームよりも吸収の少ない長波長の光ビームを媒体に照射する。これにより、情報の記録時に効率よく記録層を加熱することが可能となり、また、情報の再生時には記録層の好ましくない加熱を抑制することができる。
【００２１】
また、上記の場合においては、書き込み用の短波長の光ビームは効率的に記録層に吸収されるので、書き込み用の光ビームのパワーを従来より低減することができる。一方、再生用の長波長の光ビームは吸収が少なく、良好に反射されるので再生用の光ビームのパワーは従来より増大する。したがって、再生時のＣ／Ｎ（キャリア／ノイズ）比を向上させることが可能になる。
【００２２】
なお、本発明者らは、図６に示すような光吸収特性を有し、本発明の光磁気情報記録再生装置において好適に使用することのできる他の光磁気記録媒体についても鋭意検討の上、後述する新規な光磁気記録媒体を作製し、本発明を完成した。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。ただし、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものではない。
図１は、本発明の光磁気情報記録再生装置の一実施例（以下、「実施例１」という）の光学系を示す概略図である。以下、図１を参照しつつ、実施例１の記録再生原理を説明する。
【００２４】
実施例１においては、図示しない回転手段上に円盤状の光磁気記録媒体１１が回転自在に支承されている。そして、光磁気記録媒体１１に情報を書き込む場合は、書き込み用の光源２１から出た光ビームが第１のコリメータレンズ２２、第１のビームスプリッタ４１及び対物レンズ４４を経て光磁気記録媒体１１上に集光される。光磁気記録媒体１１の記録層上の光ビームが照射された微小領域は、光ビームを吸収して加熱され、これにより情報が記録される。
【００２５】
一方、光磁気記録媒体１１から情報を読み出す場合は、読み出し用の光源２３から出た光ビームが第２のコリメータレンズ２４、第２のビームスプリッタ４２及び対物レンズ４４を経て光磁気記録媒体１１上に集光され、その後、そのほとんどが反射される。反射された光ビームは、対物レンズ４４、λ／４波長板６１及び集光レンズ３２を経て検出光学系３１に集光される。検出光学系３１では記録信号が検出される。実施例１では書き込み用の光源２１及び読み出し用の光源２３として半導体レーザーを用いているが、記録再生装置の動作に支障をきたさない範囲で他のレーザー光源を用いることも可能である。
【００２６】
なお、実施例１において使用される光磁気記録媒体１１としては、例えば、下地層としてのスピネルフェライト層２の上に、ガーネットフェライト層３がスパッタリング法もしくはＣＶＤ法によって堆積されている、図４に示す断面構造を有する光磁気記録媒体を採用することができる。そのような光磁気記録媒体の構造及び作成方法の詳細については特願平１０−２４４１５６号明細書の内容に従う。
【００２７】
実施例１の光磁気情報記録再生装置を用いて、光磁気記録媒体１１への情報の記録再生を行う場合には、書き込み用の光源２１から放出される光ビームはある基準値より波長が短く設定され、一方、読み出し用光源２３から放出される光ビームは前記基準値より波長が長く設定される。前記基準値は光磁気記録媒体の記録層の特性に応じて適宜決定されるが、例えば、図６に示されるような光吸収特性を有する記録層を有する光磁気記録媒体を対象とする場合は、例えば５００nmに設定される。
【００２８】
したがって、実施例１において光磁気記録媒体１１として図６に示すような光吸収特性を有する媒体を使用する場合は、４８０nm近辺を発振波長領域にもつアルゴンレーザーを書き込み用の光源２１として用い、５００〜７００nmの発振波長領域を有する汎用の赤色半導体レーザーを読み出し用の光源２３として用いることが好ましい。４８０nm近傍の波長の光ビームを用いて情報の書き込みを行うと、記録層の吸収率が高まるために、効率よく光磁気記録媒体１１への記録を行うことができる。一方、例えば波長６３０nmの光ビームを用いて読み出しを行うと、その波長に対する記録層の吸収率が比較的低いために効率よく反射光を得ることができる。したがって、必要以上のパワーの光ビームを照射しなくても十分な反射光を得ることができる。
【００２９】
図２は、本発明の光磁気情報記録再生装置の他の実施例（以下、「実施例２」という）の光学系を示す概略図である。実施例２は、第２のコリメータレンズ２４と第２のビームスプリッタ４２の間に波長変換素子６２が配設されている点が実施例１とは異なる。このように、実施例２においては再生用の光ビームの経路の途中に波長変換素子６２を設けているので、書き込み用の光源２１と読み出し用の光源２３に同一タイプの光源を用いることができる。
【００３０】
すなわち、実施例２においては、同一の波長の光が放出される光源が書き込み用及び読み出し用の光源２１及び２２として使用された場合であっても、波長変換素子６２を用いることにより、情報の再生に使用される光ビームの波長を光磁気記録媒体１１による吸収の少ない長波長領域に変換することができる。したがって、高いパワーの光ビームを光磁気記録媒体１１に照射する必要がなくなり、再生時の消費エネルギーを低減化できるとともに、媒体寿命の延命化が可能になる。なお、波長変換素子６２を書き込み用の光ビームの経路の途中に配設して、書き込み用の光ビームの波長を短波長側に変換するようにしてもよい。
【００３１】
図３は、本発明の光磁気情報記録再生装置の更に他の実施例（以下、「実施例３」という）の光学系を示す概略図である。実施例３においては、単一の共通光源２５を用いて、波長の異なる書き込み用の光ビームと読み出し用の光ビームが供給されている。
【００３２】
実施例３では情報の記録再生に用いる２つの光ビームの共通光源２５として、チタンサファイアレーザーを用いており、共通光源２５から出た光ビームは、第１のコリメータレンズ２２を経てビームスプリッタ４３に入り、その偏光方向によって、透過光と反射光とに２分割される。このうち、前記透過光は第１のハーフミラー４６及び対物レンズ４４を経て光磁気記録媒体１１の記録層上に集光され、情報の書き込みに使用される。
【００３３】
一方、前記反射光は非線形光学素子６３に入射して波長が２倍にシフトされる。そして、シフトされた光ビームは反射ミラー４５、波長選択フィルター６４及び第２のハーフミラー４７を経て、前記透過光と同じ光路によって光磁気記録媒体１１の記録層上に集光される。なお、記録層からの反射光は実施例１と同様にして検出光学系３１に入射する。これにより、書き込み用と読み出し用に光源を二つ設置する場合よりも、製造コストを削減することが可能となる。
【００３４】
実施例３においては、共通光源２５から放出される光ビームの一部の波長を変換できる手段であれば、非線形光学素子６３に限らず、他の任意の変換手段を使用することができる。なお、共通光源２５から放出される光ビームの一部の波長を他の非線形光学素子などによって短波長側にシフトして書き込み用とし、残りの光ビームを読み出し用としてもよい。
【００３５】
ところで、図４の光磁気記録媒体は本発明の光磁気情報記録再生装置において好適に使用することができるが、この他にも本発明の光磁気情報記録再生装置における記録再生に適した光磁気記録媒体が存在する。以下、上記した光磁気情報記録再生装置における記録再生に適した本発明の光磁気記録媒体について詳細に説明する。
【００３６】
図７は本発明の光磁気記録媒体の一実施例（以下、「実施例４」という）の断面図である。実施例４では基板１上に形成されたヘマタイト層５の上にガーネットフェライト層３が積層され、更に、金属反射層４によって被覆されている。実施例４では、図の下方から基板１を貫通して光ビームを照射することにより情報の記録再生が行われる。なお、基板１としては石英ガラス、パイレックスガラスなどの耐熱ガラスが使用され、また、金属反射層４としてはアルミニウム、金、クロムなどの金属或いはこれらの合金が使用される。
【００３７】
実施例４は以下のようにして作製された。すなわち、まず基板１上に下地層としてヘマタイト層５をｒｆスパッタリング法を用いて形成し、１００nmの厚さとした。ヘマタイト層５を構成する材料としてα−Ｆｅ２Ｏ３を使用した。次に、酸素２０％及び窒素８０％の１気圧雰囲気中において４００℃で１０分間熱処理を行った。
【００３８】
次に、ｒｆスパッタリング法によってヘマタイト層５上にファラデー効果の大きいガーネットフェライト層３を形成し、３５０nmの厚さとした。ガーネットフェライト層３を構成する材料としてはＢｉxＲ3-x+uＭyＦｅ5-y+vＯ12（0≦x≦3、0≦y≦5、-3≦u≦3、-3≦v≦3、ＲはＤｙを含む１種類以上の希土類元素、Ｍは鉄と置換可能な３価の金属）を用いることができるが、実施例４では、Ｂｉ2ＤｙＦｅ4ＧａＯ12を使用した。次に、酸素１００％の１気圧雰囲気中において６５０℃で１０分間熱処理を行った。最後にガーネットフェライト層３上に金属反射層４をコートした。
【００３９】
図８は実施例４との比較のために作製された光磁気記録媒体の断面図であり、(a)では基板１上のヘマタイト層５に金属反射層４が被覆されている（以下、「比較例１」という）。一方、(b)では基板１上のガーネットフェライト層３に金属反射層４が被覆されている（以下、「比較例２」という）。なお、比較例１のヘマタイト層５は実施例４のヘマタイト層５と同じ条件で作製され、また、比較例２のガーネットフェライト層３についても実施例４のガーネットフェライト層３と同じ条件で作製された。
【００４０】
ＡＦＭによる観察結果では比較例１のヘマタイト層５の表面荒さは２nm、結晶粒径は３０nm以下であり非常に平坦であった。これに対し、比較例２のガーネットフェライト層３の表面荒さは４nm、結晶粒径は７０nmであり、表面には１〜３μｍのクラックも発生していた。
一方、実施例４のガーネットフェライト層３の表面をＡＦＭによって観察してみると、表面荒さは３nm、結晶粒径は４０nm以下であり非常に平坦であり、また、クラックは存在しなかった。
【００４１】
このように、実施例４では、ヘマタイト層５をガーネットフェライト層３の下地層として用いることにより著しくガーネットフェライト層３のモルフォロジが改善され、かつ、微細なガーネッフェライト結晶粒子を得ることができた。これは、ヘマタイト層５上のガーネットフェライト層３がヘマタイト層５の微細な結晶粒子によるモルフォロジを承継するためと考えられる。これにより、高分解能、高記録密度、かつ、低ノイズの光磁気記録媒体を得ることが可能となる。さらに、ガーネットフェライトが本来有している大きなファラデー効果により高出力を確保することができ、低ノイズ化との相乗効果によりＳ／Ｎ比の優れた光磁気記録媒体の作製が可能となる。
【００４２】
なお、実施例４におけるガーネットフェライト層３の厚さは４０〜４００nmとすることが好ましい。４０nm未満では光磁気記録に十分な磁気特性を得ることが困難となり、また、４００nmを越えるとクラックが発生しやすくなる。一方、ヘマタイト層５の厚さは１０〜１００nmとすることが好ましい。１０nm未満では隣接するガーネットフェライト層３の表面のモルフォロジ改善効果を得ることが困難となり、また、１００nmを越えると層が着色してＳ／Ｎ比が低下する。
【００４３】
図９は実施例４、比較例１及び２の磁化曲線であり、図９(a)、(b)及び(c)は、それぞれ、比較例１、比較例２及び実施例４の磁化曲線に対応する。
図９(a)から明らかなように、ヘマタイト層５の単層からなる記録層を有する比較例１は非磁性である。一方、ガーネットフェライト３の単層からなる記録層を有する比較例２は図９(b)に示す磁気履歴特性を有しており、保磁力は１２０００e、飽和磁化は１３emu/cc、残留磁化は１０emu/ccであった。したがって、比較例２が有する角形比は約０．８（１０／１３）となり、比較例２は角形比については実用上十分な特性を有している。
なお、ヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の積層体からなる記録層を有する実施例４は、図９(c)に示されるように、比較例２と全く同じ保磁力、飽和磁化及び残留磁化が得られている。しかし、Ｓ／Ｎ比は比較例２に対して１５ｄＢほど改善されることが確認された。
【００４４】
ところで、図４の光磁気記録媒体では下地層であるスピネルフェライト層２の作用によりガーネットフェライト層３のモルフォロジが改善されるものの、ガーネットフェライト層３が強磁性のスピネルフェライト層２からの影響を受け、保磁力などの磁気特性が変化することがある。しかし、実施例４の光磁気記録媒体によれば、ヘマタイト層５は非磁性であるためにガーネットフェライト層３の磁気特性を変動させることがない。したがって、実施例４では情報の記録再生を安定して行うことが可能である。そして、図４の光磁気記録媒体では下地層であるスピネルフェライト層２自身の吸収係数が大きいために再生出力信号が小さくなるおそれがあるが、実施例４ではスピネルフェライト層を下地層として使用しないのでそのような不都合はない。
【００４５】
また、一般に、スパッタリング及び熱処理によってガーネットフェライト層を作製した場合には該ガーネットフェライト層に好ましくない圧縮応力が加わるが、これとは逆に、同様にヘマタイト層を作製した場合には該ヘマタイト層に引っ張り応力が加わる。実施例４ではガーネットフェライト層３とヘマタイト層５とを積層しているので、ガーネットフェライト層３に作用する圧縮応力をヘマタイト層５に作用する引っ張り応力によって相殺することができる。これにより、角形比（残留磁化／飽和磁化）が大きい記録層を容易に得ることができる。このため、垂直異方性が高く、高密度記録に適した光磁気記録媒体を作製することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明の光磁気記録媒体においては、図７に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上にヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３を順次積層する断面構造としてもよい。この場合は、ガーネットフェライト層３側から直接、光ビームを記録層に照射することによって記録再生が行われる。また、金属反射層４のパッシベーションの心配がないので、被覆層などの金属反射層４の保護手段が不要である。これにより、光磁気記録媒体の製造工程の簡素化及び製造コストの削減を図ることができる。また、再生時には読み出しヘッドなどの光ピックアップ機構を実質的に記録層により近づけることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００４７】
図１０は複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６を有する、本発明の光磁気記録媒体の一実施例（以下、「実施例５」という）の断面を示す図である。図から明らかなように、実施例５では、基板１上に複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６が形成され、さらにこの上に金属反射層４が積層されている。実施例５は、ヘマタイト層及びガーネットフェライト層を複数積層して多層記録層６を形成した後に一括して多層記録層６に対して熱処理を加える点以外は、実施例４の場合と同様に作製した。
多層記録層６の厚さは４０〜１０００nmとすることが好ましい。４０nm未満では、光磁気記録に十分な磁気特性を得ることが困難であり、また、１０００nmを越えると記録層の透明性が悪化する。
【００４８】
実施例５の特性を調べたところ、実施例４と同じ磁気特性を有しており、また、多層記録層６のモルフォロジについても、実施例４と同じであった。
このように、実施例５では、実施例４と同じ磁気特性及びモルフォロジを有する記録層を得るにあたって、多層記録層６を構成する各層について熱処理を施す必要がないので、熱処理の回数を低減することができる。また、記録層の内部応力の制御を細やかに行うことができるので、優れた磁気特性を有する記録層をより容易に得ることができる。なお、本発明の光磁気記録媒体においては、必要に応じて、図１０に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に多層記録層６を積層する断面構造を採用してもよい。
【００４９】
なお、以下に示す実施例も、実施例４及び５の場合と実質的に同じ手法によって作製することができる。
【００５０】
図１１(a)及び(b)は、それぞれ、ヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の二層からなる記録層、及び、複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６を有する光磁気記録媒体であって、サーボ制御用の溝７を形成した記録媒体（以下、両者を併せて「実施例６」という）の断面図である。 図から明らかなように、実施例６では、基板１上に形成された前記記録層又は多層記録層６の上に更にアルミニウムからなる金属反射層４が積層されている。なお、本発明の光磁気記録媒体においては、必要に応じて図１１に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に前記記録層又は多層記録層６を積層する断面構造を採用してもよい。
【００５１】
実施例６では、所定のサイズの幅と深さを備えた溝７を表面に有する基板１を用いることによって、上記記録層、多層記録層６及び金属反射層４の表面にも溝を形成し、そこでの実効屈折率を場所によって変化させている。この屈折率変化により記録媒体からの反射光の強度が変化するので、この変化を検出することにより、記録媒体上の記録位置のサーボ制御が可能となる。すなわち、溝７を含む実施例６の溝は記録位置のサーボ制御用のガイドとしての機能を有する。
【００５２】
光磁気記録媒体を円盤状として、電気的なモーター又は超音波モーター等の回転手段に搭載して回転させる場合には、溝７は記録媒体の円周方向に沿って形成される。一方、記録媒体を回転させるのではなく、リニア超音波モーターや積層ピエゾ素子等を用いた直進機構又は周期的な振動機構に搭載する場合は、溝７はその直進方向又は振動方向に沿って形成される。なお、溝７は前記方向に沿って連続している必要はなく、不連続なピット形状であってもよい。
【００５３】
図１２(a)及び(b)は、それぞれ、ヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の二層からなる記録層、及び、複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６を有する光磁気記録媒体であって、サーボ制御用の装荷８を取り付けた記録媒体（以下、両者を併せて「実施例７」という）の断面図である。
【００５４】
図から明らかなように、実施例８では、基板１上に形成された前記記録層及び多層記録層６の上に更にアルミニウムからなる金属反射層４が積層されている。なお、本発明の光磁気記録媒体においては、必要に応じて図１２に示す断面構造に代えて、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に前記記録層又は多層記録層６を積層する断面構造を採用してもよい。
【００５５】
実施例７では、金属反射層４の表面上にアルミニウムからなる所定のサイズの装荷８を取り付けることによって、金属反射層４の表面に凹凸を形成し、そこでの実効屈折率を場所によって変化させている。そして、この屈折率変化により記録媒体からの反射光の強度が変化するので、この変化を検出することにより、記録媒体上の記録位置のサーボ制御が可能となる。すなわち、装荷８は記録位置のサーボ制御用のガイドとしての機能を有する。なお、基板１上に金属反射層４を形成し、この上に前記記録層又は多層記録層６を積層するタイプの光磁気記録媒体の場合は、前記記録層又は多層記録層６の表面に酸化シリコンなどの材質からなる装荷８を直接取り付けてもよい。また、装荷８は記録媒体の回転、進行又は振動方向に沿って形成され、必ずしも連続的である必要はない。
【００５６】
図１３は、実施例７において金属反射層４を除去すると共にヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３の２層からなる記録層又は複数のヘマタイト層及びガーネットフェライト層からなる多層記録層６に、直接、サーボ制御用の装荷８を取り付けた光磁気記録媒体（以下、両者を併せて「実施例８」という）の断面図である。
【００５７】
図から明らかなように、実施例８では、基板１上に形成された前記記録層又は多層記録層６の上に適当なサイズの装荷８が所定の間隔をおいて直接取り付けられている。実施例８における装荷８は垂直異方性を有する強磁性材料、例えばＣｏＣｒ金属（保磁力５００００e、飽和磁化３００emu/cc）から製造されており、それ自体磁気記録層として使用することも可能なものである。また、金属材料から構成されているので、金属反射層としての機能をも備えている。したがって、実施例８では記録媒体のサーボ制御性を維持したまま、金属反射層の形成を省略することが可能である。また、光ビームのみならず磁気による情報の記録をも可能とすることができる。なお、装荷８は前記記録層又は多層記録層６の表面に間隔をおいて取り付けられているので装荷８がガーネットフェライト層の磁気特性に実質的な影響を及ぼすことはない。
【００５８】
図１４(a)は、基板１上に形成された金属反射層４上にヘマタイト層５及びガーネットフェライト層３が順次積層された記録層を有し、かつ、記録層（ガーネットフェライト層３）上に透明層９が形成された光磁気記録媒体の断面図であり、図１４(b)は、基板１上に形成された金属反射層４上に多層記録層６を有し、かつ、多層記録層６上に透明層９が形成された光磁気記録媒体の断面図である（以下、両者を併せて「実施例９」という）。
【００５９】
実施例９では、透明層９の材質としてポリカーボネートを使用しているが、必要に応じて他の透明材料から透明層９を構成してもよい。透明層９の厚さは１００nm〜２ｍｍの範囲で適宜設定される。
【００６０】
このように、情報の記録再生が行われる記録層の表面に透明層９を設けることにより、従来の媒体表面との互換性を得ることができると共に、該記録層と記録媒体表面との距離をある程度広げることができる。したがって、万一記録媒体表面に埃が付着したり傷が付いたりしても、前記記録層上に集光される光ビームは記録媒体表面の埃や傷の影響を受けにくくなる。なお、実施例４及び実施例５の金属反射層４の表面に透明層９を設けてもよく、この場合も、少なくとも上記した他の記録媒体との互換性は得ることができる。
【００６１】
ここで、記録媒体上の透明層９の光学的な厚さが、光磁気記録で用いられる光の波長よりも十分に短ければ（例えば７００ｎｍ以下ならば）、実施例９は、記録媒体表面から波長程度の距離だけしみ出る近接場光を用いる近接場光用光磁気記録媒体として使用することができる。他方、透明層９の光学的な厚さが、前記光の波長程度かもしくはそれ以上ならば、実施例９は、一般的な集光用のレンズ等を含む光学系において用いられる遠視野光磁気記録媒体として使用できる。
【００６２】
図１５は、実施例９の透明層９の表面にサーボ制御用の溝７を形成した光磁気記録媒体（以下、「実施例１０」という）の断面図である。実施例１０では、透明層９の表面での屈折率及び反射率の変化を検出してサーボ制御を行うことが可能となる。
実施例１０が透明層９の存在により他の記録媒体との互換性を得ることができ、また、光ビームが記録媒体表面の埃や傷の影響を受けにくい点は実施例９の場合と同様である。さらに、溝７は記録媒体の回転、進行又は振動方向に沿って形成され、必ずしも連続的である必要がない点は実施例６の場合と同様である。
【００６３】
なお、実施例６〜８の記録媒体についても、実施例９の場合と同様にその表面に透明層を形成してもよく、また、その場合に実施例１０と同様に該透明層の表面に溝を形成してもよい。
【００６４】
次に、上記した光磁気記録媒体とは記録層の構造が異なる本発明の他の光磁気記録媒体について説明する。
【００６５】
これまで述べてきたように、実施例４〜１０の光磁気記録媒体は本発明の光磁気情報記録再生装置において好適に使用できるが、その製造にあたって、情報を記録するトラック部分以外の記録層の部分もアニーリングによって磁化され、それによって、ノイズが増加し、十分なＳ／Ｎ比を得ることが困難となるおそれがある。
【００６６】
そこで、以下に述べる本発明の光磁気記録媒体では、情報を記録するトラック部分のみにスピネルフェライト層からなる下地層が形成され、その上にガーネットフェライト層が存在するタイプの記録層が構成されている。
【００６７】
図１６は、トラック部分のみにスピネルフェライト層２を形成した記録層を有する本発明の光磁気記録媒体の一実施例（以下、「実施例１１」という）を示す断面図である。実施例１１では、石英ガラスからなる基板１のトラック該当部分に沿って所定の間隔をおいて形成されたスピネルフェライト層２を被覆するようにガーネットフェライト層３が形成されて記録層が構成されており、スピネルフェライト層２上には光磁気特性を有するガーネットフェライト層３ａが存在し、さらに、スピネルフェライト層２の間には非磁性のガーネットフェライト層３ｂが存在している。
【００６８】
実施例１１は以下のようにして作製された。まず、基板１上に下地層としてスピネルフェライト層をスパッタリングによって形成して熱処理を行った。スピネルフェライト層を構成する材料としては、Ｒｘ−ｙＣｏｙＦｅ３−ｘＯ４（0≦x≦1、0≦y≦x、ＲはＭｎを含む１種類以上の遷移金属元素）を用いることができるが、実施例１１ではＭｎ０．１３Ｃｏ０．７３Ｆｅ２．１４Ｏ４を使用した。具体的には、実施例１１ではｒｆスパッタリング法を用いてスピネルフェライト層を１００nm堆積させた後に、酸素２０％及び窒素８０％の１気圧雰囲気中において４００℃で１０分間熱処理を行った。
【００６９】
次に、フォトレジストをスピネルフェライト層上に塗布し、露光した後に逆スパッタリングによりトラック部分を構成しないスピネルフェライト層を除去した。そして、残ったスピネルフェライト層２の表面からレジスト層を除去した後に、大きいファラデー効果を有するガーネットフェライト層３を残ったスピネルフェライト層２を被覆するようにスパッタリングによって形成し、熱処理を行った。ガーネットフェライト層３を構成する材料としてはＢｉxＲ3-x+uＭyＦｅ5-y+vＯ12（0≦x≦3、0≦y≦5、-3≦u≦3、-3≦v≦3、ＲはＤｙを含む１種類以上の希土類元素、Ｍは鉄と置換可能な３価の金属）を用いることができるが、実施例１１では、Ｂｉ2ＤｙＦｅ4ＧａＯ12を使用した。具体的には、実施例１１ではｒｆスパッタリング法を用いてガーネットフェライト層３を３５０nm堆積させた後に、酸素１００％の１気圧雰囲気中において６３０℃で１０分間熱処理を行った。
【００７０】
このようにして、基板１上のトラック該当部分のみに形成されたスピネルフェライト層２を覆うようにガーネットフェライト層３をスパッタリングなどによって全面に形成して熱処理することによって、後述する理由により、スピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみに光磁気特性が付与され、スピネルフェライト層２間のガーネットフェライト３ｂは非磁性となる。
【００７１】
ＡＦＭによる表面観察では、実施例１１のガーネットフェライト層３の表面にクラックはなく、その面荒さは３nm、結晶粒径は４０nmで非常に平坦であった、すなわち、スピネルフェライト層２をガーネットフェライト層３の下地層として用いることにより、著しくガーネットフェライト層３のモルフォロジが改善された。
【００７２】
ところで、既に実施例４に関する記述において説明したように、一般に、スパッタリング及び熱処理によって形成されたガーネットフェライト層には圧縮応力が加わるが、これとは逆に、スピネルフェライト層を同様に作製した場合には引っ張り応力が層に加わる。したがって、実施例１１では、ガーネットフェライト層３に作用する圧縮応力をスピネルフェライト層２に作用する引っ張り応力によって相殺することができる。これにより、角形比（残留磁化／飽和磁化）が大きい高密度記録に適した光磁気記録媒体を得ることができる。
【００７３】
実施例１１では、トラックに沿ったスピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみが光磁気効果を示し、スピネルフェライト層２の間、すなわちトラック間のガーネットフェライト層３ｂは光磁気効果を示さない、したがって、光磁気記録媒体のノイズを大幅に低減することができる。例えば、トラック幅をトラックピッチの半分とした場合には、ノイズが約３ｄＢ低減することが確認されている。また、記録層において情報が記録されるマークの幅がトラック幅によって物理的に規制されるので、記録時に照射される光ビームのパワーの変動幅が大きくても安定な記録マークを得ることができる。
【００７５】
実施例１１において、スピネルフェライト層２及びガーネットフェライト層３の厚さは、それぞれ、１０〜１０００nm及び４０〜４００nmであることが好ましい。スピネルフェライト層２の厚さが１０nm未満であると隣接するガーネットフェライト層３の表面のモルフォロジ改善効果を得ることが困難となり、また１００nmを越えると層が着色してＳ／Ｎ比が低下する。一方、ガーネットフェライト層３の厚さが４０nm未満では光磁気記録に十分な磁気特性を得ることが困難となり、また、４００nmを越えるとクラックが発生しやすくなる。
【００７６】
なお、記録再生効率をさらに向上させるために、第１７図(a)及び(b)に示すように、ガーネットフェライト層３の上に直接、又は、誘電体層１０を介してアルミニウム、金、クロムなどの金属或いはこれらの合金からなる金属反射層４をコートすることが好ましい。
【００７７】
図１８は、ガーネットフェライト層の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体とスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体のＸ線回折強度変化を示す図であり、各光磁気記録媒体のＸ線回折強度と製造過程においてそれぞれのガーネットフェライト層に施される熱処理温度の関係を示したものである。各光磁気記録媒体におけるガーネットフェライト層又はスピネルフェライト層は、熱処理温度を様々に変化させた以外は実施例１１の場合と同様の条件で作製された。
【００７８】
なお、図１８に示すＸ線回折強度は、上記した光磁気記録媒体のそれぞれにＸ線（Ｋα）を照射し、回折角（２θ＝３２度）のピーク強度を測定することによって得られたものであり、この回折角はガーネットフェライト層の結晶性を示す指標となるものである。
【００７９】
図１８によると、記録層がガーネットフェライト単層からなる場合は熱処理の温度が約６５０℃を超える場合に実用的な光磁気効果が発現する。これを結晶化の面から観察すると、約６００℃でガーネットフェライト層の結晶化が始まり、約６５０℃で光磁気記録可能な結晶性が得られている。これに対して記録層がスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層からなる光磁気記録媒体では、熱処理温度が約５７０℃を超える段階で既に実用的な光磁気効果が発現する。これを結晶化の面から観察すると、既に約５００℃からガーネットフェライト層の結晶化が始まり、約５７０℃以上で光磁気記録可能な結晶性が得られている。
【００８０】
上記した事実より以下のことが明らかである。すなわち、ガーネットフェライト層をスピネルフェライト層と組み合わされることによって、より低い熱処理温度で光磁気記録媒体の記録層として必要なレベルの光磁気特性を発現するに十分な結晶状態を得ることができる。したがって、図１６及び１７に示す断面構造を有する光磁気記録媒体においては、記録層に対する熱処理温度を制御することによってスピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみに光磁気特性を付与し、スピネルフェライト層２上に形成されていないガーネットフェライト層３ｂを実質的に非磁性とすることが可能となる。実際に、実施例１１の製造においては、ガーネットフェライト層３に対する熱処理温度は６３０℃に調整されており、これによりスピネルフェライト層２上のガーネットフェライト層３ａのみに光磁気特性が付与されている。
【００８１】
なお、図１８には示されていないが、熱処理温度を７００℃以上としてもピーク強度は増加せず、場合によっては磁気特性の劣化が観測されたので、７００℃以上の熱処理温度は不適切であることが分かっている。したがって、実施例１１と同じ記録層構造を有する光磁気記録媒体を製造する場合は、トラック部分の熱処理を５００〜７００℃の範囲で行うことが好適である。更に、トラック部分とそれ以外の部分のガーネットフェライト層に対して光磁気特性の大きなコントラストを形成するために６００〜６３０℃で熱処理を行うことが好ましい。すなわち、実施例１１を作製するにあたって６００〜６３０℃で熱処理を行った場合には、図１８から明らかなように、ガーネットフェライト層及びスピネルフェライト層が存在するトラック部分のみが実用的な光磁気特性を有することができる。なお、実施例１１と同じ記録層構造を有する本発明の光磁気記録媒体では、記録層がガーネットフェライト単層からなる場合に比べて熱処理に要する温度が低くて済むので、基板の材質の選択範囲も拡大する。
【００８２】
ところで、図１８での測定において使用された、ガーネットフェライト層の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体とスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体の磁気特性を測定したところ、ガーネットフェライト単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体は、保磁力１２０００e、飽和磁化１３emu/cc、残留磁化１０emu/ccであった。したがって、角形比の値は約０．８（１０／１３）となり、実用上十分であったが、保磁力が１２０００eと小さいため、高密度記録時にノイズの増加等の問題が生じる（実用上は２００００e以上の保磁力が理想とされる）。
【００８３】
これに対し、スピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体では、保磁力２００００e、飽和磁化１３emu/cc、残留磁化１０emu/ccであった。したがって、角形比は約０．８（１０／１３）となり、角形比及び保磁力の両方で実用上十分な磁気特性を有している。しかも、ガーネットフェライト単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体に比べてＳ／Ｎ比は３ｄＢほど改善された。このことから、記録層のトラック部分のみをスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された多層構造とすることにより、光磁気記録媒体の磁気特性が著しく改善されることが分かる。
【００８４】
実施例１１では、石英ガラス製の基板１上にスピネルフェライト層２によってトラックパターンが形成された後に、ガーネットフェライト層３がその上に形成されているが、石英ガラス基板１上にガーネットフェライト層３を直接形成した後にスピネルフェライト層２をその上に形成してトラックパターンを作製してもよい。なお、トラック内に所定のデータに従ったパターンニングによって記録マークを予め形成することにより書き換え不可能なデータを記録するようにしてもよい。
【００８５】
また、実施例１１では、一つのスピネルフェライト層２と一つのガーネットフェライト層３とから記録層が構成されているが、複数のスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層から記録層が構成されていてもよい。この場合は、記録層の厚さは４０〜１０００nmの範囲とすることが好ましい。４０nm未満では十分な磁気特性を得ることが困難となり、また、１０００nmを越えると記録層の透明性が悪化する。
【００８６】
実施例１１のガーネットフェライト層３上には、更に透明層が形成されていてもよい。前記透明層の材質としてポリカーボネートなどが使用され、また、その厚さは１００nm〜２ｍｍの範囲で適宜設定される点、及び、透明層を設けることにより他の媒体との互換性を得ることができ、また、記録層上に集光される光ビームが媒体表面の埃又は傷の影響を受けにくくなる点などは実施例９の場合と同様である。なお、前記透明層の表面には記録位置のサーボ制御用の溝を形成してもよい。
【００８７】
なお、実施例１〜１１の光磁気記録媒体ではα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層、スピネルフェライト層とガーネットフェライト層のみによって、情報が記録される記録層が構成されているが、本発明の光磁気記録媒体においては、記録層は必要に応じてα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 、ガーネットフェライト、スピネルフェライト以外の材料からなる層を含んでいてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の光磁気情報記録再生装置では、使用される光磁気記録媒体の光吸収特性を考慮して、情報の書き込み時と読み出し時に使用される光の波長が異なっている。したがって、光磁気記録に使用される各記録媒体の特性に応じた最適な情報の記録又は再生を行い、Ｓ／Ｎ比及びＣ／Ｎ比を向上させることができる。
【００８９】
例えば、短波長の光に対して光磁気記録媒体の光吸収率が高い場合は、情報の記録の際に用いられる光ビームの波長を短くすることにより、効率よく情報の記録を行うことが可能であり、また、情報の書き込みに要する光ビームのパワーを低減することができる。一方、例えば長波長の光に対して光磁気記録媒体の光吸収率が低い場合は、情報の再生の際に用いられる光ビームの波長を長くすることにより、好ましくない記録層の加熱を抑制することが可能であり、また、大きなパワーの反射光を得ることができるのでＣ／Ｎ比を向上させることができる。
【００９０】
一方、ガーネットフェライト層の下地層としてα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層を使用した本発明の光磁気記録媒体では、特に複雑なプロセスを経ることなく、本発明の光磁気情報記録再生装置における使用に適した特性を得ることができ、かつ、ガーネットフェライト層の磁気特性の制御も容易に行うことができる。また、微細なモルフォロジを有するガーネットフェライト層が得られ、しかも、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層との組み合わせにより記録層の内部応力を相殺することができるので、垂直異方性が高く、高分解能、高記録密度かつ低ノイズの光磁気記録媒体とすることが可能となる。さらに、ガーネットフェライトが本来有する大きなファラデー効果により高出力を確保することができ、低ノイズ化との相乗作用によりＳ／Ｎ比が大幅に向上する。
【００９１】
反射層が基板と記録層の間に位置している場合は、反射層が金属系材料から構成されていても、反射層を保護膜などで被覆することが不要となるので、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。また、再生時には読み出しヘッドなどの光ピックアップ機構を実質的に記録層により近づけることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００９２】
前記記録層が複数のガーネットフェライト層及び複数のα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層を積層した構造を有する場合は、記録層を作製するための熱処理の回数を低減することができる。また、記録層の内部応力の制御を細やかに行えるために磁気特性に優れた記録層を容易に得ることができる。そして、ガラス基板、反射層又は記録層の少なくとも一つの表面に溝が形成され、または、装荷が設けられている場合には、記録媒体における記録位置のサーボ制御が可能となる。
【００９３】
次に、記録層が、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有する本発明の光磁気記録媒体においても、特に複雑なプロセスを経ることなく、本発明の光磁気情報記録再生装置における使用に適した特性を得ることができる。また、微細なモルフォロジを有するガーネットフェライト層が得られ、また、前記下地層との組み合わせにより記録層の内部応力が相殺されるので、垂直異方性が高く、高分解能、高記録密度かつ低ノイズの記録媒体とすることが可能となる。さらに、ガーネットフェライトが本来有する大きなファラデー効果により高出力を確保することができ、低ノイズ化との相乗作用によりＳ／Ｎ比が大幅に向上する。
【００９４】
さらに、熱処理温度を制御することにより情報を記録するトラック部分に存在するガーネットフェライト層のみに磁気特性を付与し、一方、トラック以外の部分は非磁性とすることができる。したがって、記録再生時に記録層のトラック以外の部分に由来するノイズを低減することが可能であり、ガーネットフェライトが本来有している巨大なファラデー効果による高出力との相乗効果により高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また、トラック部分に記録されたデータがそれ以外の部分からの磁気的な干渉を受けることも低減することができる。
【００９５】
反射層が基板と記録層の間に位置している場合は、反射層が金属系材料から構成されていても、反射層を保護膜などで被覆することが不要となるので、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。また、再生時には読み出しヘッドなどの光ピックアップ機構を実質的に記録層により近づけることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００９６】
本発明の光磁気記録媒体が基板以外の透明層を備える場合には、従来の媒体表面との互換性を得ることができ、また、記録層上に集光される光ビームが記録媒体表面の埃や傷の影響を受けにくくなる。また、前記透明層の表面に溝が形成されている場合には、この溝による透明層の表面での屈折率及び反射率の変化を検出して記録位置のサーボ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の光学系を示す概略図。
【図２】 実施例２の光学系を示す概略図。
【図３】 実施例３の光学系を示す概略図。
【図４】 ガーネットフェライト層及びスピネルフェライト層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体の断面図。
【図５】 様々な記録層を備えた光磁気記録媒体のファラデー回転角の波長依存性を示すグラフ。
【図６】 BiDyGalGの薄膜の吸収係数の波長依存性を示すグラフ。
【図７】 実施例４の断面図。
【図８】 実施例４との比較のために作製された光磁気記録媒体の断面図。
【図９】 実施例４、比較例１及び２の磁化曲線。
【図１０】 実施例５の断面図。
【図１１】 実施例６の断面図。
【図１２】 実施例７の断面図。
【図１３】 実施例８の断面図。
【図１４】 実施例９の断面図。
【図１５】 実施例１０の断面図。
【図１６】 実施例１１の断面図。
【図１７】 実施例１１のガーネットフェライト層３の上に直接又は誘電体層１０を介して金属反射層４をコートした形式の光磁気記録媒体の断面図。
【図１８】 ガーネットフェライト層の単層からなる記録層を備えた光磁気記録媒体とスピネルフェライト層及びガーネットフェライト層が積層された記録層を備えた光磁気記録媒体のＸ線回折強度を示す図。
【符号の説明】
１ 基板
２ スピネルフェライト層
３ ガーネットフェライト層
４ 金属反射層
５ ヘマタイト層
６ 多層記録層
７ 溝
８ 装荷
９ 透明層
１０ 誘電体層
１１ 光磁気記録媒体
２１ 書き込み用の光源
２２ 第１のコリメータレンズ
２３ 読み出し用の光源
２４ 第２のコリメータレンズ
２５ 共通光源
３１ 検出光学系
３２ 集光レンズ
４１ 第１のビームスプリッタ
４２ 第２のビームスプリッタ
４３ ビームスプリッタ
４４ 対物レンズ
４５ 反射ミラー
４６ 第１のハーフミラー
４７ 第２のハーフミラー
６１ λ／４波長板
６２ 波長変換素子
６３ 非線形光学素子
６４ 波長選択フィルター
Claims (17)
- ガラス基板上に記録層及び反射層を備えた光磁気記録媒体であって、
前記記録層が、α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及びガーネットフェライト層が積層された層構造を有することを特徴とする光磁気記録媒体。 - 前記記録層が前記ガラス基板と前記反射層との間に位置していることを特徴とする請求項１記載の光磁気記録媒体。
- 前記反射層が前記ガラス基板と前記記録層との間に位置していることを特徴とする請求項１記載の光磁気記録媒体。
- 前記ガーネットフェライト層の厚さが４０〜４００ｎｍであり、前記α−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層の厚さが１０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- 前記記録層が、複数のα−Ｆｅ ２ Ｏ ３ 層及び複数のガーネットフェライト層が積層された多層構造を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- 前記記録層の厚さが４０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項５記載の光磁気記録媒体。
- 前記ガラス基板、前記反射層、前記記録層の少なくとも一つの表面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- 前記ガラス基板、前記反射層、前記記録層の少なくとも一つの表面に装荷が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- ガラス基板上に記録層及び反射層を備えた光磁気記録媒体であって、
前記記録層が、情報を記録するトラック部分のみに形成されたスピネルフェライト層の表面にガーネットフェライト層が存在する層構造を有することを特徴とする光磁気記録媒体。 - 前記記録層が前記ガラス基板と前記反射層との間に位置していることを特徴とする請求項９記載の光磁気記録媒体。
- 前記反射層が前記ガラス基板と前記記録層との間に位置していることを特徴とする請求項９記載の光磁気記録媒体。
- 前記ガーネットフェライト層の厚さが４０〜４００ｎｍであり、前記スピネルフェライト層の厚さが１０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- 前記記録層又は前記反射層の表面に透明層が積層されたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- 前記透明層の表面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１３記載の光磁気記録媒体。
- 請求項１乃至１４のいずれかに記載の光磁気記録媒体の製造方法であって、
前記記録層形成後に、５００℃から７００℃の温度で熱処理を行う工程を含むことを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１乃至１４のいずれかに記載の光磁気記録媒体の製造方法であって、
前記記録層形成後に、６００℃から６３０℃の温度で熱処理を行う工程を含むことを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１乃至１４のいずれかに記載の光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光磁気情報記録再生装置であって、
前記光磁気記録媒体に情報を書き込む光の波長と前記光磁気記録媒体から情報を読み出す光の波長が異なることを特徴とする光磁気情報記録再生装置。
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