JPH07262630A - 磁気光学記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

磁気光学記録媒体およびその製造方法

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JPH07262630A
JPH07262630A JP6054063A JP5406394A JPH07262630A JP H07262630 A JPH07262630 A JP H07262630A JP 6054063 A JP6054063 A JP 6054063A JP 5406394 A JP5406394 A JP 5406394A JP H07262630 A JPH07262630 A JP H07262630A
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magneto
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film
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板1上に設けられ、膜面に垂直な磁化容易
軸を有する非晶質磁性薄膜3は、組成をTbx Dy
y (Fe1-z Coz 1-(x+y) で表し、上記x、yおよ
びzが、0<x≦0.12、0<y≦0.12および0
<z≦0.30の範囲であるとき、上記xおよびyの条
件が、0.25≦x/(x+y)である。 【効果】 磁気光学記録媒体を安価に製作することがで
きるとともに、CN比を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光により情報の
記録、再生、消去を行う磁気光学記録媒体およびその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高密度・大容量・高速アクセス等
の種々の要求を満足し得る光メモリ装置の研究開発が活
発に推進されている。特に、上記光メモリ装置に使用さ
れる磁気光学記録媒体には、膜面に垂直な磁化容易軸を
有する磁性体膜を用いた磁気光学磁性薄膜が使用されて
いる。
【0003】この磁気光学磁性薄膜として、従来よりM
nBi、MnCuBi等の多結晶薄膜、GdTbFeC
o、TbFeCo、TbDyFeCo、DyFeCo、
GdTbFe、GdDyFe、GdFeCo、TbF
e、DyFe、GdFe、GdCo等の非晶質薄膜、G
IGに代表される化合物単結晶薄膜等が知られている。
【0004】これらの磁気光学磁性薄膜のうち、大面積
の薄膜を室温近傍において製作できる実用性を備え、ま
た、実用的な半導体(GaAlAs)レーザ等により書
込み・読出し可能であるという理由から、上記の非晶質
薄膜が磁気光学記録媒体に適していると考えられてい
る。
【0005】ここで、以下の表1に非晶質薄膜と性能指
数としてのカー回転角(度)との関係を示す。
【0006】
【表1】
【0007】表1に示すように、TbFeCo、GdF
eCoがカー回転角が大きく、これらの非晶質薄膜が磁
気光学記録媒体に好適に使用されることが分かる。
【0008】また、高密度に情報を記録するために、書
込み磁場を小さくするような組成、即ち垂直磁気異方性
エネルギーが大きくなるような組成の非晶質薄膜が種々
提案されている。
【0009】また、書込みビット長さ(記録ビット長
さ)0.76μm程度で最も信号対雑音比(CN比:Ca
rrier-to-noise ratio)の高い組成の非晶質薄膜は、T
bFeCoがある。これは、TbFeCoの垂直磁気異
方性エネルギーが大きいためである。
【0010】以下の表2に磁気光学磁性薄膜の垂直磁気
異方性エネルギー(Ku)およびCN比の関係を示す。
【0011】
【表2】
【0012】表2に示すように、GdFeCoよりもカ
ー回転角の小さいTbFeCoの方が垂直磁気異方性エ
ネルギーが高く、CN比も高くなっており、CN比を高
めるためには、表1に示したカー回転角よりも垂直磁気
異方性エネルギーが大きいことが必要であることが分か
る。即ち、CN比を高めるためには、カー回転角の大き
さよりも垂直磁気異方性エネルギーの大きさの方が支配
的であることが分かる。
【0013】ところが、Tb(テルビウム)は、希土類
の中で最も高価であることから、磁気光学磁性薄膜とし
てTbFeCoを使用すれば、磁気光学記録媒体の価格
が高くなるという問題が生じ、また、磁気光学磁性薄膜
として低コストで比較的垂直磁気異方性エネルギーの大
きいDyFeCoを使用した磁気光学記録媒体では、C
N比が小さくなるという問題が生じている。
【0014】そこで、CN比を実用レベルに維持し、価
格を抑えるために、DyFeCoにTbを加えたTbD
yFeCoの四元系合金からなる磁気光学磁性薄膜を使
用した磁気光学記録媒体が、例えば特開平3−2096
47号公報に開示されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開示された磁気光学記録媒体では、記録磁場感度を高め
るために、TbDyFeCoの組成は、保磁力が5kO
e以下となるように設定されている。このため、磁気光
学記録媒体に対する106 回程度の記録再生消去サイク
ルを行う耐久性試験を行った後では、多数のエラーが発
生するという問題が生じている。
【0016】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
のであって、その目的は、TbDyFeCoからなる四
元系合金からなる磁気光学磁性薄膜を用いることによ
り、CN比を実用レベルで維持することが可能で、耐久
性試験後のエラーの発生を抑制するとともに、より安価
に製作し得る磁気光学記録媒体およびその製造方法を提
供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1の磁気光学記録媒体は、基板の
上に膜面に垂直な磁化容易軸を有する非晶質テルビウム
・ディスプロシウム・鉄・コバルト四元系合金薄膜を有
する磁気光学記録媒体において、上記四元系合金薄膜の
組成を以下の式、Tbx Dyy (Fe1-z Coz
1-(x+y) で表し、上記x、yおよびzが、0<x≦0.
12、0<y≦0.12および0<z≦0.30の範囲
にあるとき、上記xおよびyの条件が、0.25≦x/
(x+y)であることを特徴としている。
【0018】また、請求項2の磁気光学記録媒体は、請
求項1記載の磁気光学記録媒体において、四元系合金薄
膜は、TbFeCo層とDyFeCo層とを交互に繰り
返し積層した多層膜からなることを特徴としている。
【0019】さらに、請求項3の磁気光学記録媒体の製
造方法は、基板の上に、TbFeCoターゲットとDy
FeCoターゲットとにより交互に繰り返しスパッタリ
ングしてTbFeCo層とDyFeCo層とを積層して
上記四元系合金薄膜を形成することを特徴としている。
【0020】
【作用】請求項1記載の磁気光学記録媒体においては、
四元系合金薄膜の組成式を、Tbx Dyy (Fe1-z
z 1-(x+y) で表したとき、上記x、yおよびzが、
0<x≦0.12、0<y≦0.12、0<z≦0.3
0の範囲にあるとき、上記xおよびyの条件が、0.2
5≦x/(x+y)であることで、磁化を安定して膜面
に垂直な方向に向かわせることができ、さらに、CN比
を実用レベルとすることができる。
【0021】これにより、CN比を実用レベルとするた
めのTbDyFeCo合金薄膜におけるTbの最低含有
率が分かり、この結果、低価格でかつCN比の大きい磁
気光学記録媒体を製作することが可能となる。
【0022】また、上記の組成のTbDyFeCo合金
薄膜を用いた磁気光学記録媒体では、室温での保磁力を
6kOe以上とすることができるので、106 回の記録
再生消去サイクル耐久性試験を行った後でのエラーの増
加を無くすことができる。
【0023】請求項2記載の磁気光学記録媒体において
は、TbDyFeCo四元系合金薄膜が、TbFeCo
層とDyFeCo層とが交互に繰り返し積層された多層
膜からなっている。このTbDyFeCo四元系合金薄
膜は、例えば、上記請求項3記載のように、TbFeC
oターゲットとDyFeCoターゲットとにより交互に
繰り返しスパッタリングしてTbFeCo層とDyFe
Co層とを積層することによって形成することができ
る。
【0024】これにより、TbDyFeCo合金薄膜
は、膜厚方向に、Tbリッチ層とDyリッチ層とが交互
に現れる合金薄膜とすることができる。そして、TbF
eCo層とDyFeCo層とを周期的に積層した多層膜
からなるTbDyFeCo四元系合金薄膜は、この多層
膜構造のTbDyFeCo四元系合金薄膜と同一組成
で、Tb、Dy、Fe、Coが均一に混合されたTbD
yFeCo四元系合金薄膜よりも垂直磁気異方性エネル
ギーを大きくすることができ、この結果、CN比も大き
くすることができる。
【0025】
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図5に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0026】本実施例の光磁気ディスク(磁気光学記録
媒体)は、図1に示すように、ガラス、ポリカーボネイ
ト等の光学的に透明な材料からなる基板1の片面に、光
磁気記録膜6と、保護コーティング膜5とが設けられた
構造となっている。
【0027】上記光磁気記録膜6は、情報の記録層とな
り、基板1側から、順次、AlNからなる誘電体膜(膜
厚100nm)2、TbDyFeCoからなる非晶質磁
性薄膜(膜厚30nm)3、AlNからなる誘電体膜
(膜厚30nm)2、およびAlからなる反射膜(膜厚
50nm)4の4層が積層された構成となっている。
【0028】上記の非晶質磁性薄膜3は、膜面に垂直な
磁化容易軸を有する非晶質テルビウム・ディスプロシウ
ム・鉄・コバルト四元系合金薄膜(以下、TbDyFe
Co合金薄膜と称する)からなり、図2に示すように、
TbFeCo層7(層厚2.5Å)とDyFeCo層8
(層厚2.5Å)とが交互に繰り返し積層された多層膜
からなっている。
【0029】したがって、非晶質磁性薄膜3は、上記の
ようにTbFeCo層7とDyFeCo層8とが交互に
繰り返し積層されることによって、膜厚方向に対してT
bDyFeCo合金薄膜のTbリッチ層とDyリッチ層
とが交互に現れるようになっている。
【0030】ここで、TbDyFeCo合金薄膜の組成
を以下の式、 Tbx Dyy (Fe1-z Coz 1-(x+y) で表したとき、上記x、yおよびzが、0<x≦0.1
2、0<y≦0.12、0<z≦0.30の範囲であれ
ば、磁化を安定して膜面に垂直な方向に向かわせること
ができる。尚、上記zが0.3<zであれば、キュリー
温度または補償温度の組成依存性が大きくなり、実用的
でなくなり、また、xおよびyが上記の範囲外となれ
ば、磁化を膜面に垂直な方向に安定して向かわせること
が困難となり、実用的な記録再生特性を得ることができ
ないことになる。
【0031】そして、Tbx Dyy (Fe1-z Coz
1-(x+y) のx、yおよびzを上記の範囲とし、TbDy
FeCo合金薄膜の組成を(Tbx Dyy 0.215 (F
1- Z CoZ 0.785 としたとき、直流スパッタ装置に
おいて、TbDyFeCo合金ターゲットを用いてスパ
ッタリングを行い、Tb量x、Dy量y、Co量zを変
えてCN比を測定した結果を表3および図4に示す。
【0032】尚、x/(x+y)は、TbDy合金中の
Tb量の割合を示している。また、zは、TbDyFe
Co合金薄膜の各組成において、キュリー温度が200
℃となるように調整されている。
【0033】
【表3】
【0034】表3および図4に示すように、Tb量の割
合とCN比との関係は、必ずしも線形ではなく、x/
(x+y)が0.25位よりCN比が飽和状態に近くな
るような非線形となっている。これにより、x/(x+
y)が、少なくとも0.25あれば、実用レベルのCN
比とすることができることが分かる。即ち、TbDy中
にTbが少なくとも25%含まれていれば、実用レベル
のCN比とすることができることが分かる。
【0035】したがって、CN比を実用レベルとするた
めのTbDyFeCo合金薄膜におけるTbの最低含有
率が分かり、この結果、低価格でかつCN比の大きい磁
気光学記録媒体を製作することが可能となる。
【0036】また、上記の組成のTbDyFeCo合金
薄膜を用いた磁気光学記録媒体では、室温での保磁力を
6kOe以上にすることができるので、106 回の記録
再生消去サイクル耐久性試験を行った後でのエラーの増
加を無くすことができる。
【0037】また、上記誘電体膜2、反射膜4は、例え
ば図示しない真空装置を用いたスパッタ法や蒸着法等に
よって形成されるが、上記非晶質磁性薄膜3は、例えば
図3に示す自公転スパッタ装置9によって形成される。
【0038】上記自公転スパッタ装置9は、図3に示す
ように、筐体状のスパッタ室10内に、基板1上に誘電
体膜2が形成された基体11を複数枚セットするパレッ
ト12と、TbFeCoターゲット13と、DyFeC
oターゲット14とを備えた構成となっている。
【0039】上記のパレット12は、図示しない駆動手
段により、支軸12aを中心に矢印X方向に回転され、
このとき、このパレット12上にセットされた基体11
は矢印Y方向に回転される。即ち、パレット12は支軸
12aを中心に自転し、基体11は公転する。
【0040】また、TbFeCoターゲット13とDy
FeCoターゲット14とは、上記パレット12にセッ
トされた基体11の対角線上に相当する部位にそれぞれ
配設されている。これにより、基体11がパレット12
の自転によってTbFeCoターゲット13に対向する
位置まで移動したときTbFeCo層がスパッタリング
され、さらに、DyFeCoターゲット14に対向する
位置まで移動したときDyFeCo層がスパッタリング
される。
【0041】即ち、上記非晶質磁性薄膜3は、基板1上
に誘電体膜2が形成された基体11に対して、TbFe
Coターゲット13としてTb21(Fe90Co1079
ーゲットを使用し、DyFeCoターゲット14として
Dy22(Fe82Co1878ターゲットを使用し、これら
各ターゲット13・14を同時に放電しながら基体11
を、公転スピード約30rpmで矢印X方向に回転させ
るとともに、自転させ、約120秒間2元同時スパッタ
リングを行い、膜厚方向にTbFeCo層7とDyFe
Co層8とを交互に繰り返し積層して形成される。これ
により、積層数は、TbFeCo層7が30層、DyF
eCo層8が30層となり、非晶質磁性薄膜3として6
0層の多層膜となった。
【0042】上記のように製造した多層膜のTbDyF
eCo合金薄膜を使用した磁気光学記録媒体と、Tb、
Dy、Fe、Coが均一に混合されたTbDyFeCo
合金薄膜を使用した磁気光学記録媒体に対して、垂直磁
気異方性エネルギー(Ku)およびCN比を測定した。
この結果を表4に示す。但し、各合金磁性膜の組成は同
一とし、この場合、(Tb0.46Dy0.540.215 (Fe
0.86Co0.140.785として測定を行った。
【0043】
【表4】
【0044】表4に示すように、多層膜のTbDyFe
Co合金薄膜(TbFeCo/DyFeCo多層膜)
は、均一に混合されたTbDyFeCo合金薄膜よりも
Kuが大きく、CN比も高くなることが分かる。これに
よって、TbDyFeCo合金薄膜からなる非晶質磁性
薄膜3を、膜厚方向に対してTbリッチ層とDyリッチ
層とが交互に現れる多層膜とすることで、Kuを向上さ
せることができることが分かる。
【0045】したがって、TbDyFeCo合金薄膜
が、その組成式を、Tbx Dyy (Fe1-z Coz
1-(x+y) で表し、上記x、yおよびzが、0<x≦0.
12、0<y≦0.12、0<z≦0.30の範囲であ
るとき、上記xおよびyの条件が、0.25≦x/(x
+y)であり、しかもTbFeCo層とDyFeCo層
との多層膜であれば、最小限のTb量で、CN比を実用
レベルに保ち、製作費を安価にし、しかも耐久性試験に
おいても良好な結果を示す磁気光学記録媒体を提供する
ことができる。
【0046】また、TbDyFeCo合金薄膜の積層数
であるが、概ね20層程度、即ちTbFeCo層7が1
0層、DyFeCo層8が10層程度であれば、均一に
混合されたTbDyFeCo合金薄膜よりも垂直磁気異
方性エネルギーを向上させることができることが分かっ
ている。尚、積層数が20層よりも少なければ、均一に
混合されたTbDyFeCo合金薄膜との垂直磁気異方
性エネルギーの差異はほとんど認められない。
【0047】したがって、本実施例では、TbDyFe
Co合金薄膜を、TbFeCo層7とDyFeCo層8
とが交互に積層して60層としているが、積層数はこれ
に限定するものではなく、上記のことから少なくとも2
0層以上であれば良い。
【0048】また、垂直磁気異方性エネルギー(Ku)
と記録ビット長さの分布との関係について、表5および
図5に示す。但し、平均ビット長さは650nmとし、
Ku=4.5×105 (erg/cm3 )は、DyFe
Co合金薄膜、Ku=6.0×105 (erg/c
3 )は、TbDyFeCo合金薄膜(均一混合)、K
u=6.3×105 (erg/cm3 )は、TbDyF
eCo合金薄膜(多層膜)とする。
【0049】
【表5】
【0050】表5に示すように、Kuが大きくなると、
記録ビット長さの標準偏差が小さくなり、Kuが小さく
なると、記録ビット長さの標準偏差が大きくなることが
分かる。即ち、図5(a)に示すように、Kuが4.5
×105 erg/cm3 以下であれば、記録ビット長さ
の分布が図中の破線の領域まで広がり、一方、図5
(b)に示すように、Kuが6.3×105 erg/c
3 以上であれば、記録ビット長さの分布が小さくなる
ことが分かる。
【0051】また、前記の表2および表4に示したよう
に、一般にKuが大きくなるとCN比も大きくなると考
えられ、上記のことからKuが大きくなると記録ビット
長さの分布が均一となることが分かっているので、記録
ビット長さの分布が均一化されると、CN比も向上する
と考えられる。また、記録ビット長さの分布が均一化さ
れると、記録密度も向上させることができる。
【0052】よって、Kuの大きい多層膜のTbDyF
eCo合金薄膜を非晶質磁性薄膜3として使用すること
で、磁気光学記録媒体の記録密度を向上させることがで
き、この結果、CN比を大きくすることができる。
【0053】
【発明の効果】請求項1の発明の磁気光学記録媒体は、
以上のように、基板の上に膜面に垂直な磁化容易軸を有
する非晶質テルビウム・ディスプロシウム・鉄・コバル
ト四元系合金薄膜を有する磁気光学記録媒体において、
上記四元系合金薄膜の組成を以下の式、Tbx Dy
y (Fe1-z Coz 1-(x+y) で表し、上記x、yおよ
びzが、0<x≦0.12、0<y≦0.12および0
<z≦0.30の範囲にあるとき、上記xおよびyの条
件が、0.25≦x/(x+y)である構成である。
【0054】これにより、CN比を実用レベルとするた
めのTbDyFeCo合金薄膜におけるTbの最低含有
率が分かり、この結果、低価格かつCN比の大きい磁気
光学記録媒体を提供することができるという効果を奏す
る。
【0055】また、請求項2の発明の磁気光学記録媒体
は、以上のように、例えば請求項3記載のように、基板
上に、TbFeCoターゲットとDyFeCoターゲッ
トとにより交互に繰り返しスパッタリングしてTbFe
Co層とDyFeCo層とを積層し、膜面に垂直な磁化
容易軸を有する非晶質のテルビウム・ディスプロシウム
・鉄・コバルト四元系合金薄膜を有する構成である。
【0056】これにより、TbDyFeCo合金薄膜
は、膜厚方向に、Tbリッチ層とDyリッチ層とが交互
に現れる合金薄膜とすることができる。そして、このよ
うにTbFeCo層とDyFeCo層とを周期的に積層
した多層膜からなるTbDyFeCo四元系合金薄膜
は、この多層膜と同一組成で、Tb、Dy、Fe、Co
が均一に混合されたTbDyFeCo四元系合金薄膜よ
りも垂直磁気異方性エネルギーを大きくすることがで
き、この結果、CN比を大きくすることができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の磁気光学記録媒体の概略構
成図である。
【図2】図1に示す磁気光学記録媒体の非晶質磁性薄膜
の概略構成図である。
【図3】図2に示す非晶質磁性薄膜を形成する自公転ス
パッタ装置の概略構成図である。
【図4】非晶質磁性薄膜のTbの含有率とCN比との関
係を示すグラフである。
【図5】垂直磁気異方性エネルギー(Ku)と記録ビッ
ト形状との相関を示すものであって、同図(a)はKu
が4.5×105 erg/cm3 以下の場合の記録ビッ
ト形状を示す説明図であり、同図(b)はKuが6.3
×105 erg/cm3以上の場合の記録ビット形状を
示す説明図である。
【符号の説明】
1 基板 3 非晶質磁性薄膜 7 TbFeCo層 8 DyFeCo層 13 TbFeCoターゲット 14 DyFeCoターゲット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の上に膜面に垂直な磁化容易軸を有す
    る非晶質テルビウム・ディスプロシウム・鉄・コバルト
    四元系合金薄膜を有する磁気光学記録媒体において、 上記四元系合金薄膜の組成を以下の式、 Tbx Dyy (Fe1-z Coz 1-(x+y) で表し、上記x、yおよびzが、0<x≦0.12、0
    <y≦0.12および0<z≦0.30の範囲にあると
    き、 上記xおよびyの条件が、0.25≦x/(x+y)で
    あることを特徴とする磁気光学記録媒体。
  2. 【請求項2】上記四元系合金薄膜は、TbFeCo層と
    DyFeCo層とを交互に繰り返し積層した多層膜から
    なることを特徴とする請求項1記載の磁気光学記録媒
    体。
  3. 【請求項3】基板の上に、TbFeCoターゲットとD
    yFeCoターゲットとにより交互に繰り返しスパッタ
    リングしてTbFeCo層とDyFeCo層とを積層し
    て上記四元系合金薄膜を形成することを特徴とする磁気
    光学記録媒体の製造方法。
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