JPH09245389A - 光磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報記録密度の高密度化を図る。 【解決手段】 ディスク状のガラス製担持基板２に、微
細加工技術を用いて螺旋状の記録トラックを形成すると
共に、その記録トラック方向（矢印Ｔ方向）に凸部６及
び凹部７を所定間隔で交互に形成する。凸部６の記録ト
ラック方向の長さ寸法を、０．０１〜１μｍとし、高さ
寸法を、０．００１〜０．１μｍとする。担持基板２上
に、窒化珪素膜からなる第１の保護膜３をスパッタ法に
より形成する。第１の保護膜３上に、マグネトロンスパ
ッタ法により、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系アモルファス合金か
らなる垂直磁気異方性を有する光磁気記録膜４を形成す
る。さらに、光磁気記録膜４上に、窒化珪素膜からなる
第２の保護膜５をスパッタ法により形成する。凸部と凹
部との境界部においては磁化困難性が高く、磁化反転の
拡がりがその境界部で止められるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、垂直磁気異方性を
有する光磁気記録膜を担持基板上に形成してなる光磁気
記録媒体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えばＭＯやＭＤ等の
光磁気記録媒体（光磁気ディスク）は、例えばガラスや
プラスチックからなる担持基板に螺旋状のトラックを形
成し、その担持基板の上面に、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系アモ
ルファス合金薄膜等の垂直磁気異方性を有する光磁気記
録膜を設けて構成されている。

【０００３】このものでは、光磁気記録膜（トラック）
に対し、コイルにより外部磁界をかけた状態で、微小な
書込み位置（１単位の磁区）にレーザスポットを照射し
てキュリー点以上に昇温させた後に冷却することによ
り、外部磁界方向に磁化させて磁気情報を書込むもので
ある。また、偏光をかけたレーザ光を前記磁区部分に当
て、反射したレーザ光のカー効果による偏光方向の変化
（つまり磁化方向）を検出することによって、磁気情報
を読出すようになっている。

【０００４】ところで、この種の光磁気記録媒体におい
ては、情報記録密度の高密度化が要望されており、例え
ば現状ではトラックの幅が約１μｍ、１個の磁区（記録
マーク）の大きさが約０．５μｍであるのに対し、例え
ばトラックの幅を０．５μｍ以下、記録マークの大きさ
を０．２μｍ以下とすることが望まれている。

【０００５】しかしながら、記録マークの大きさを小さ
くすることは、例えばレーザビームの熱的要因により、
記録マークの不安定化を招くことになり、従来では、十
分な高密度化は達成されていなかった。即ち、記録マー
クの大きさが小さいものでは、例えば書込み時にレーザ
スポットが隣の磁区にまで影響を及ぼして磁化を反転さ
せてしまう虞があり、また、読出し時にレーザ光による
昇温効果によって磁化を失う傾向にあるなど、記録マー
クのエッジが変動し、信号対雑音比が低下する。特に、
記録マークのサイズを０．１〜０．２μｍとしたもので
は、そのような不安定性が顕著であった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、情報記録密度の高密度化を可能とする
光磁気記録媒体、及びその光磁気記憶媒体の製造に好適
する光磁気記録媒体の製造方法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、担持基板に、記録トラック方向に凹凸部を形成し、
そのうち凸部上の光磁気記録膜に磁気情報を記録するよ
うにした構成に特徴を有するものである（請求項１の発
明）。これによれば、光磁気記録膜には記録トラック方
向に交互に凹凸が形成されるのであるが、凸部の両側の
凹部との境界部は、凹部へ向けて立下がる形態となる。
ここで、凸部においては磁化容易軸が垂直方向とされて
いるのであるが、凸部と凹部との境界部においては磁化
容易軸が傾いて垂直方向に磁化しにくいものとなり、そ
の境界部が磁化困難性の高い固定的な磁壁として機能す
るようになる。

【０００８】そして、凸部に磁気情報が記録されるので
あるが、磁気情報の書込み時において、凸部の周囲を含
む大きいレーザスポットが照射されても、前記境界部の
磁化困難性が高いため、磁化反転の拡がりはその境界部
で止められ、前記境界部を磁壁として区画された磁区が
凸部を単位として形成されるようになる。従って、書込
み及び読出し時に、隣の凸部の磁気情報に悪影響を与え
たりその磁気情報を消去してしまうといったことを防止
することができ、また、信号対雑音比も向上する。この
結果、本発明によれば、レーザスポットよりも小さい領
域に磁気情報を書込むことが可能となり、情報記録密度
の高密度化を図ることができるという優れた効果を得る
ことができる。

【０００９】尚、情報の記録方式としては、ピットセン
タ記録方式は勿論、ピットエッジ記録方式の採用も可能
である。この場合、ピットエッジ記録方式を採用するこ
とによって、１個の凸部に２ビットの情報を記録するこ
とも可能となり、記録密度をより高密度とすることがで
きる。

【００１０】上記光磁気記録媒体においては、凸部の形
成間隔は、読出し時のレーザビームのトレース速度に応
じたものとすれば良く（請求項２の光磁気記録媒体）、
例えば螺旋状の記録トラックを有するディスクとして構
成し、一定回転数で回転されながらレーザビームのトレ
ースが行われるものでは、内周側に行くにつれて凸部の
形成間隔が短くなることになる。本発明による光磁気記
録媒体は、凹凸の形状そのものが情報を表すものではな
く、上述の通り、凸部は磁区となり、凹部は磁化の拡が
りを阻止するための境界部を形成する機能を果たすもの
である。

【００１１】また、前記凸部の寸法としては、記録トラ
ック方向の長さ寸法が０．０１〜１μｍ、高さ寸法が
０．００１〜０．１μｍとされていることが望ましく
（請求項３の光磁気記録媒体）、これにより、十分な情
報記録密度の高密度化を図ることができる。

【００１２】そして、前記光磁気記録膜の材質として
は、１８〜２５原子％の希土類元素と、Ｆｅ及びＣｏと
を主たる組成とした合金薄膜が好適し（請求項４の光磁
気記録媒体）、これにより、保磁力及び垂直磁気異方性
の大きい光磁気記録膜を得ることができる。このとき、
その組成中に、Ｎｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｂｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｂ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｈｆの
うちの１種以上の元素を、１０％以下の範囲で含ませる
ようにしても良く（請求項５の光磁気記録媒体）、これ
によれば、磁化特性の微細な制御が可能となる。

【００１３】さらには、光磁気記録膜の垂直磁気異方性
定数Ｋｕが、１×１０^４erg/cc以上であることが望まし
く（請求項６の光磁気記録媒体）、これにより情報を良
好に記録することができる。さらには、光磁気記録膜の
極磁気カー回転角は、可視光領域で０．１°以上である
ことが望ましく（請求項７の光磁気記録媒体）、これに
より、良好に情報を読出すことができる。

【００１４】そして、本発明の光磁気記録媒体の製造方
法は、上記したような光磁気記録媒体を製造する方法に
あって、担持基板に微細加工技術を用いて記録トラック
方向に凹凸部を形成する工程と、その担持基板に光磁気
記録膜を形成する工程とを含んでいる（請求項８の発
明）。これによれば、微細加工技術によって、レーザス
ポットよりも小さい大きさの凸部を容易に形成すること
ができ、情報記録密度の高密度化を図り得る光磁気記録
媒体を製造することが可能となるものである。

【００１５】また、この場合、光磁気記録膜を形成する
工程を、担持基板を１００℃以下に保持した状態で、ス
パッタ法や蒸着法等の金属ガス凝集法により行うように
すれば、（請求項９の光磁気記録媒体の製造方法）、光
磁気記録膜の結晶化を防止した状態で良好に光磁気記録
膜を形成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。まず、図１は、本実
施例に係る光磁気記録媒体１の一部の、記録トラック方
向（図１，図２に矢印Ｔで示す）の断面を拡大して示し
ている。詳しく図示はしないが、この光磁気記録媒体１
は、例えば全体として円板状（ディスク状）に形成さ
れ、その上面部には、トラック溝によって螺旋状の記録
トラックが形成されている。この場合、記録トラックを
同心円状に形成する構成も可能である。

【００１７】そして、この光磁気記録媒体１は、図２に
も示すように、例えばガラス製の担持基板２上に、窒化
珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜からなる第１の保護膜３、例えば
Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系アモルファス合金からなる垂直磁気
異方性を有する光磁気記録膜４、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4
）膜からなる第２の保護膜５を順に積層して構成され
ている。

【００１８】このとき、前記担持基板２の上面は、記録
トラック方向（矢印Ｔ方向）に凸部６及び凹部７を所定
間隔で交互に有して構成されている。この場合、図２
（ｃ）に示すように、前記凸部６の、記録トラック方向
（矢印Ｔ方向）の長さ寸法ａは、０．０１〜１μｍの範
囲内例えば１μｍ、高さ（段差）寸法ｂは、０．００１
〜０．１μｍの範囲内例えば０．０１μｍ（１００オン
グストローム）とされている。

【００１９】前記第１の保護膜３、光磁気記録膜４、第
２の保護膜５は、その凸部６及び凹部７形状に倣うよう
に夫々一定の厚みで堆積されて設けられている。尚、前
記凸部６の形成間隔ｃは、読出し時のレーザビームのト
レース速度に応じたものとされ、例えば一定回転数で回
転されながらレーザビームのトレースが行われる場合に
は、内周側にいくにつれて凸部６の形成間隔ｃが短くな
ることになる。

【００２０】ここで、この光磁気記録媒体１の製造方法
について、主として図２を参照しながら述べる。光磁気
記録媒体１を製造するにあたっては、まず、担持基板２
に対し、微細加工技術を用いて記録トラック方向に凹凸
を形成する工程が実行される。この工程では、表面が平
坦に研磨された担持基板２（図２（ａ）参照）に対し、
まず全面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜のうち
凹部７としたい部分を露光させた後、現像を行う。

【００２１】これにて、図２（ｂ）に示すように、凹凸
部に対応したマスクパターン８が形成され、この後、例
えばアルゴンイオンエッチングを行うことにより、担持
基板２のうち凹部７に対応する部位が所定深さ（寸法
ｂ）でエッチングされる。しかる後、マスクパターン８
を除去すれば、図２（ｃ）に示すように、凸部６及び凹
部７を有した担持基板２が得られるのである。尚、前記
トラック溝はこの工程と同時に形成することができる。

【００２２】次に、上記凸部６及び凹部７が形成された
担持基板２の表面に対し、例えばスパッタ法により第１
の保護膜３を形成する（図２（ｄ）参照）。この場合、
第１の保護膜３は、１０ｎｍ（１００オングストロー
ム）の厚みで形成した。そして、その保護膜３上に、金
属ガス凝集法により光磁気記録膜４を形成する工程が実
行される。図２（ｅ）に示すように、本実施例では、マ
グネトロンスパッタ法を用いて、例えば２５ｎｍ（２５
０オングストローム）の光磁気記録膜４を形成した。

【００２３】本実施例では、この光磁気記録膜４は、１
８〜２５原子％の希土類元素Ｒ（この場合Ｔｂ）と、残
部がＦｅ及びＣｏからなるアモルファス合金が用いら
れ、垂直磁気異方性を有している。また、この光磁気記
録膜４の磁気特性は、飽和磁化Ｍｓ＝１９０emu/cc、抗
磁力Ｈｃ＝３ｋＯｅであった。尚、希土類元素Ｒとして
は、他にもＧｄやＤｙ等各種のものを採用することがで
き、それらを複合的に用いることもできる。これによ
り、保磁力及び垂直磁気異方性の大きい光磁気記録膜を
得ることができる。

【００２４】さらには、光磁気記録膜４の組成中に、１
０％以下の範囲で、Ｎｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｂ，Ｇｅ，Ｓｎ，
Ｈｆのうちの１種以上の元素Ｍを含ませるようにしても
良い。これら金属元素Ｍを添加することにより、光磁気
記録膜４の磁化特性の微細な制御が可能となる。

【００２５】最後に、光磁気記録膜４上に、例えばスパ
ッタ法により第２の保護膜５を形成することにより、図
１に示すような光磁気記録媒体１が得られるのである。
この第２の保護膜は、例えば８０ｎｍの厚みで形成し
た。前記第１及び第２の保護膜３，５についても、各種
の材質を採用することができる。

【００２６】尚、図示及び詳しい説明は省略するが、上
記した光磁気記録媒体１に対して情報の書込み及び読出
しを行うための装置は、半導体レーザ、レンズやビーム
スプリッタ等の光学系、光検出器、外部磁界発生用のコ
イル、光磁気記録媒体１を回転駆動するための機構、ト
ラッキング，フォーカシング等を行うサーボ機構等を備
えた周知構成のものとなっている。また、この場合、上
記光磁気記録媒体１の情報の記録方式としては、ピット
センタ記録方式は勿論、ピットエッジ記録方式の採用も
可能である。

【００２７】次に、上記構成の作用について、図３ない
し図５も参照して述べる。本発明者等は、本発明の有効
性を確認するために、上記した実施例品（光磁気ディス
ク）とは異なり、記録トラックは存在せず、凸部と凹部
とを市松模様状に配した試料を実験的に製作した。図３
は、その試料における光磁気記録膜Ａの概念図を示して
おり、矩形状の凸部Ｂと凹部Ｃとが縦横に市松模様状に
配置され、個々の凸部Ｂの縦横寸法は例えば０．２５μ
ｍ、凸部Ｂの高さ寸法は例えば０．０２μｍとされてい
る。尚、実際には、凹部Ｃの縁部から凸部Ｂに向けて立
上がる境界部は、図のように垂直に立上がるものではな
く、ある程度鈍った状態つまり曲線的に立上がるように
なっている。

【００２８】この図３中、半径が０．４μｍの円Ｄはレ
ーザスポットを示し、このレーザスポットは、レーザビ
ームの波長λが０．６μｍ、集光レンズの開口率ＮＡが
０．６の場合に集束されたスポット径を備えている。ま
た、中央の凸部Ｂ上に描かれた円Ｅは、レーザビームの
中心に位置するエネルギー強度の高い部分を示してい
る。ここで、レーザビームが図のように１個の凸部Ｂを
中心に照射されると、その中心部が磁化の反転の核とな
って磁化反転が次第に周囲部へ拡がっていく。そして、
その１個の凸部Ｂ全体が、一様に磁化された１個の磁区
となる。

【００２９】ところが、磁化反転が凸部Ｂの周縁部まで
拡がって凹部Ｃとの境界部までくると、磁化反転の拡が
りがその境界部で止められる現象が生ずる。これは、凸
部Ｂと凹部Ｃとの境界部においては、磁化容易軸が傾い
ているので垂直方向に磁化しにくいものとなり、その境
界部が磁化困難性の高い固定的な磁壁として機能するた
めであると考えられる。これにて、前記境界部を磁壁と
して区画された磁区が凸部Ｂを単位として形成されるよ
うになる。

【００３０】従って、レーザスポットよりも小さな領域
（凸部Ｂ）に対する磁気情報の書込みが可能となり、書
込み及び読出し時に、凸部Ｂの周囲部を含む径大なレー
ザスポットが照射されても、隣の凸部Ｂの磁気情報に悪
影響を与えたりその磁気情報を消去してしまうといった
ことを防止することができ、また、信号対雑音比も向上
するのである。

【００３１】また、本発明者等は、縦横寸法が１μｍの
凸部を市松模様状に形成した試料を製作し、これに対し
て２μｍのスポット径のレーザービームを用いて微小カ
ー効果ループを測定する試験を行った。この場合、レー
ザビームは、１〜４個の凸部をカバーすることになる。
この試験結果（磁化曲線）を図４に示す。この図４にお
いては、磁界の強さが２．８ｋＯｅの時、カー回転角が
急激に変化しているが、これは凸部以外の磁化反転に対
応している。そして、２．８〜４．８ｋＯｅにかけて見
られる３回の段階的なカー回転角の変化は、個々の凸部
の磁化反転に対応している。この結果から、凸部と凹部
との境界部が磁壁として有効に作用していることが推定
できる。

【００３２】さらに、本発明者等は、図５に模式的に示
すように、円板状の試料Ｆを製作し、情報の書込み，読
出しの実験を行った。この試料Ｆは、円形に形成された
１個のトラックに対して多数個の凸部Ｇ（便宜上ハッチ
ングを付して示す）を等間隔に形成したもので、このト
ラックに対して、１０ｍＷ，２００ｎｓのパルスレーザ
ビームを照射して凸部Ｇに磁気情報（マーク）を書込ん
だ。

【００３３】そして、この試料Ｆを一定速度で回転さ
せ、固定された読取り位置Ｈにおいて情報を読出す試験
を行った。この試験は読取り速度を５ｍ／ｓ（線速度）
として行い、図６は、この試験により得られた読出し信
号を示している。この結果、２．５ＭＨｚ、並びに、
５．０ＭＨｚ（第２高調波）及び７．５ＭＨｚ（第３高
調波）に相当する周波数に信号が観察された。この結果
から、凸部Ｇ上に書込まれたマークの読出し信号は十分
に検出できる程度の大きさ（約３０ｄｂ）であり、ま
た、十分に高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が得られるこ
とが理解できる。

【００３４】以上の説明にて明らかなように、本実施例
の光磁気記録媒体１によれば、情報単位となる磁区が凸
部６を単位として形成されるようになると共に、そのエ
ッジ部が磁化困難性の高いものとなるので、書込み及び
読出し時に、隣の磁区の磁気情報に悪影響を与えたりそ
の磁気情報を消去してしまうといったことを防止するこ
とができ、また、信号対雑音比も向上する。この結果、
レーザスポットよりも小さい領域に磁気情報を書込むこ
とが可能となり、情報記録密度の高密度化を図ることが
できるものである。ちなみに、本実施例によれば、１平
方インチ当たり１００〜２００Ｇbyteもの高密度記録が
可能となった。

【００３５】そして、本実施例の光磁気記録媒体１の製
造方法によれば、上記したような情報記録密度の高密度
化を図り得る光磁気記録媒体１を容易に製造することが
できものである。

【００３６】尚、本発明は、上記した実施例に限定され
るものではなく、例えば担持基板の形状は円板状（ディ
スク状）に限らず、円筒状等各種の形状を採用すること
ができ、また、光磁気記録膜や保護膜の構成などについ
ても各種の変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、光磁気記録媒
体の記録トラック方向の拡大縦断面図

【図２】製造手順を説明するための拡大縦断面図

【図３】試料の表面の凹凸とレーザスポットとの関係を
模式的に示す斜視図

【図４】試料におけるカー効果ループを示す図

【図５】試料を模式的に示す平面図

【図６】読出し試験における読出し信号を示す図

【符号の説明】

図面中、１は光磁気記録媒体、２は担持基板、４は光磁
気記録膜、６は凸部、７は凹部を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐田 登志夫 名古屋市天白区久方町二丁目12番地１ 学 校法人トヨタ学園内 (72)発明者 マンスリプール，マスード アメリカ合衆国 アリゾナ 85718 トゥ ーソン エヌ．カミノ デル コンデ 5748

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直磁気異方性を有する光磁気記録膜を
   担持基板上に形成してなるものであって、前記担持基板
   は記録トラック方向に凹凸部を有し、そのうち凸部上の
   光磁気記録膜に磁気情報が記録されることを特徴とする
   光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 前記凸部は、読出し時のレーザビームの
   トレース速度に応じた間隔で形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の光磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 前記凸部は、記録トラック方向の長さ寸
   法が０．０１〜１μｍ、高さ寸法が０．００１〜０．１
   μｍとされていることを特徴とする請求項１又は２記載
   の光磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 前記光磁気記録膜は、１８〜２５原子％
   の希土類元素と、Ｆｅ及びＣｏとを主たる組成とした合
   金薄膜からなることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の光磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 前記光磁気記録膜の組成中には、１０％
   以下の範囲で、Ｎｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ
   ｏ，Ｗ，Ｂｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｂ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｈｆの
   うちの１種以上の元素を含むことを特徴とする請求項４
   記載の光磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 前記光磁気記録膜の垂直磁気異方性定数
   Ｋｕが、１×１０^４erg/cc以上であることを特徴とする
   請求項１ないし５のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
7. 【請求項７】 前記光磁気記録膜の極磁気カー回転角
   が、可視光領域で０．１°以上であることを特徴とする
   請求項１ないし６のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の光
   磁気記録媒体を製造するための方法であって、担持基板
   に微細加工技術を用いて記録トラック方向に凹凸部を形
   成する工程と、その担持基板に光磁気記録膜を形成する
   工程とを含むことを特徴とする光磁気記録媒体の製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記光磁気記録膜を形成する工程は、担
   持基板を１００℃以下に保持した状態で、金属ガス凝集
   法により行われることを特徴とする請求項８記載の光磁
   気記録媒体の製造方法。