JPWO2003046905A1 - 光磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

光ディスク基板上に少なくとも再生層（１３）、中間層（１４）及び記録層（１５）を有する記録膜（１０）を含み、記録膜（１０）は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、記録層（１５）に形成された記録磁区が再生層（１３）に転写され、再生層（１３）での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体であって、記録層（１５）が略垂直方向に配向した柱状構造を含む。これにより、情報の記録再生のための光スポットの回折限界以下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、高密度に記録した場合にも、安定な記録磁区を形成可能な光磁気記録媒体を提供できる。

Description

技術分野
本発明は、レーザ光の照射による温度上昇を利用して情報の記録及び消去を行い、かつ磁気光学効果を利用して記録信号の読み出しを行うための光磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
背景技術
従来、情報記録媒体に光ビームを照射し、その反射光を検出して情報の再生が行える光メモリとして、位相ピットによって情報を記録したＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）型のメモリ、光ビームの照射によって記録膜に孔を開けて情報を記録するライトワンス型の光メモリ、光ビームの照射によって記録膜の結晶相を変化させて記録を行う相変化型光メモリ、光ビームの照射と磁界の印加によって記録層の磁化方向を変化させて記録を行う光磁気メモリなど、種々の光メモリが提案されている。
これらの光メモリにおいて、信号の再生分解能はほとんど再生光の波長λと対物レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）で決まり、検出限界のピット周期はほぼλ／（２・Ｎ．Ａ．）であった。しかし、再生光の波長を短くしたり、対物レンズの開口数を大きくすることは容易でないため、記録媒体や再生方法を工夫して情報の記録密度を上げる試みがなされている。特に光磁気記録媒体では情報の記録密度を上げるための様々な試みが提案されている。例えば特開平６−２９０４９６号公報には、再生用光ビームに差し掛かった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を検出することによって前記の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて再生分解能を向上させる技術が開示されている。この技術では、再生用光ビームに差し掛かると磁壁が移動する第１の磁性層である再生層が各情報トラック間で磁気的に分離されていると、特に良好な再生信号が得られる。
しかしながら、記録層に高密度に記録した微小な記録磁区を再生層に転写させ、再生層の磁壁移動等により記録情報の再生を行う上では、記録層の微小磁区が安定に保持され、磁気的な結合により再生層に強く安定に転写させる必要があった。特に、記録膜の組成、製膜方法によっては、記録層の垂直磁気異方性が小さくなるために、微小な記録磁区を安定に形成するのが難しいという問題を有していた。また、記録層の記録磁区を再生層に転写させるためには、記録層の垂直磁気異方性を利用した安定な磁気的結合が必要であり、記録層の磁気特性に依存して転写性が変化し、転写が不安定な場合には、転写ノイズ、および磁壁移動に伴うノイズが大きくなり、再生信号品質が低下するという問題があった。
また、磁壁移動を安定に行うためには、情報トラック間をレーザーアニールすることにより磁気的に分離するか、または、ランド／グルーブ構成を有する光ディスク基板を用いて、情報トラック間を遮断する方法等が用いられるが、レーザーアニールの条件、または、光ディスク基板のランド／グルーブの溝形状に依存して、記録層から再生層への転写特性が変化し、また、光ディスク基板からの溝ノイズの影響が大きいという問題があった。特に、溝深さが大きくなるか、または、溝幅が小さくなると、グルーブ記録の場合には、記録層と再生層との交換結合力等の磁気的結合が低下するという問題があった。
発明の開示
本発明は、このような従来技術の問題を解決すべくなされたものであり、情報の記録再生のための光スポットの回折限界以下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、高密度に記録した場合にも、安定な記録磁区を形成可能な光磁気記録媒体とその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、マーク長が０．３μｍ以下の高密度に記録した場合であっても、ＤＷＤＤ（ｄｏｍａｉｎ ｗａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式を用いた再生方法により優れた信号特性が得られ、また光ディスク基板のグルーブ記録をした場合であっても、転写性に優れ、しかも繰り返し記録再生に対しても安定な光磁気記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明の光磁気記録媒体は、光ディスク基板上に少なくとも再生層、中間層及び記録層を有する記録膜を含み、前記記録膜は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体であって、前記記録層が略垂直方向に配向した柱状構造を含むことを特徴とする。
次に本発明の光磁気記録媒体の製造方法は、光ディスク基板上に少なくとも再生層、中間層及び記録層を有する記録膜を含み、前記記録膜は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体の製造方法であって、真空室内に光磁気記録媒体材料からなるターゲットと前記ターゲットに対向した位置に前記光ディスク基板を配置し、固定または自転した前記光ディスク基板上に前記記録膜を形成する組成を有するターゲットを用いて非酸化性雰囲気でマグネトロンスパッタリングすることにより、略垂直方向に配向した柱状構造の記録膜を形成することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明においては、前記記録層は、膜面略垂直方向に配向した柱状（以下「コラム形状」ともいう。）の構造を有する。前記において、「略垂直」とは、垂直±２０°の範囲内、好ましくは垂直±１０°の範囲内である。
本発明においては、前記記録層は、ポーラスな構造を有することが好ましい。
またこの時、前記記録層が磁性薄膜の密度が２．０ｇ／ｃｍ^３から５．０ｇ／ｃｍ^３である、または、前記記録層のＡｒ原子の含有量が０．５ｍｏｌ％より大きいことが好ましい。
また、上記の場合好ましくは、前記記録層の柱状のコラム形状の構造単位の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、さらに、前記記録層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
また、前記記録層の記録トラック領域の隣接トラックとの境界部分では、前記記録膜の柱状構造の方向が膜面垂直方向から傾斜していてもよい。傾斜角は１０°〜４５°の範囲が好ましい。
また、少なくとも前記中間層または制御層が柱状のコラム形状の構造を有し、コラム形状の構造単位の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、厚みが５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましい。
前記記録層、前記中間層、前記制御層の少なくとも一つは希土類金属と遷移金属との合金薄膜により形成され、前記希土類金属は、少なくともＴｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏを含有することが好ましい。
さらに、前記再生層が原子オーダーのランダムで微細な非晶質構成が好ましく、または前記再生層が２ｎｍ以上の構造単位を有しない微細な構成が好ましい。
また、本発明の光磁気記録媒体は、前記再生層は前記記録層に比べて磁壁抗磁力が小さいことが好ましい。さらに上記の場合、好ましくは前記再生層が多層構造であり、この時、キュリー温度または補償組成温度の異なる構成が好ましい。
また、本発明の光磁気記録媒体は、溝部の間に形成されたランド部、または、溝間の傾斜部分により、少なくとも前記再生層または前記記録層が磁化を遮断され、かつ、前記光ディスク基板の溝部からのみ前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生されることが好ましい。
さらに、上記の場合好ましくは、溝部の幅が、０．２μｍ以上０．８μｍ以下、溝部の深さが、λ／２０ｎからλ／３ｎの範囲にあり、溝部の間に形状が、矩形、または、逆Ｖ字型であって高さが、２０ｎｍから８０ｎｍの範囲にあるランド面を形成したことが好ましい。
また、前記再生層、中間層及び記録層の各層間の結合は、交換結合及び静磁結合から選ばれる少なくとも一つの結合であることが好ましい。本発明において、各層間の結合は交換結合がもっとも好ましいが、任意の位置に静磁結合が含まれていてもよい。
本発明の光磁気記録媒体の製造方法においては、前記真空室内に圧力が、コラム状の構造を有する構成の記録層の製造時には１Ｐａ以上６Ｐａ以下の範囲にあり、さらにＡｒガス、ＫｒガスまたはＮｅガスを導入することが好ましい。
また、さらに上記の場合好ましくは、前記記録層の製造時の堆積速度が、０．５ｎｍ／ｓｅｃ以上１０ｎｍ／ｓｅｃ以下である。
本発明の光磁気記録媒体を用いると、再生時に、レーザ光スポットを前記光磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら、前記再生層側から照射し、前記媒体からの反射光を用いてトラッキング制御をかけながら、前記媒体上にレーザ光スポットの移動方向に対して、勾配を有する温度分布を形成し、温度分布の前記再生層に形成されていた磁壁を温度が高い方向へ移動させようとする磁壁に生じる力が、前記記録層から前記中間層を介して生じる結合力よりも大きくなる温度領域よりも、高い温度領域を有する温度分布を前記再生層に形成し、前記光スポットの内部に、前記記録層からの情報の転写磁区を前記再生層に形成し、前記再生層での磁壁移動によって拡大形成されて、前記光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する再生ステップを含む光磁気記録媒体の再生方法を提供できる。
本発明の光磁気記録媒体の再生方法においては、前記再生ステップでは、前記再生層の深さ方向で段階的に転写した前記記録磁区の大きさが磁壁移動することにより拡大して前記情報を検出するのが好ましい。
また、本発明の光磁気記録媒体を使用すると、再生時に、前記光磁気記録媒体からの反射光を用いたトラッキング制御手段と、レーザ光スポットを前記光磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら、前記レーザ光スポットの移動方向に対して、勾配を有する温度分布を形成する加熱手段とを備え、前記光スポットの内部に前記記録層からの情報を前記再生層に転写形成し、前記再生層での磁壁移動によって拡大形成された転写磁区から、前記情報信号を前記光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する手段を含む光磁気記録媒体の再生装置を提供できる。
以下に、実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態について図面を参照にして詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体（以下、「光磁気ディスク」という。）の構造を示す断面図である。すなわち、ポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板１１と、記録膜の保護と媒体の光学的特性を調整するための誘電体層１２と、積層した記録膜の情報を磁壁の移動によって検出するための再生層１３と、再生層と記録層の間の交換結合を制御するための中間層（以下「中間遮断層」ともいう。）１４と、情報を保持しておく記録層１５により構成されている。さらに、１６は記録膜の保護するための誘電体層、１７はオーバーコート層である。２ａ、２ｂはグルーブ、３ａ、３ｂはランドである。再生層１３と、中間層１４及び記録層１５で記録膜１０を構成している。
図１で示した本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体は、再生用光ビームに差しかかった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を検出することによって、再生光の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ（ｄｏｍａｉｎ ｗａｌｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式を光磁気記録媒体に適用できる。
なお、上述した構成に積層した記録膜は磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅を大きくする方法であるＤＷＤＤ方式の一例であり、例えば特開平６−２９０４９６号公報に記載される如く、大きな界面飽和保磁力を有する磁性層を記録層とし、小さな界面飽和保磁力を有する磁性膜を磁壁移動する再生層とし、比較的低いキュリー温度を有する磁性膜を切り換えのための中間層として用い、ＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜を用いていれば良い。従って、この膜構成に限るものではない。
上記したＤＷＤＤ方式の再生原理について、図２Ａ−Ｄを参照しながら説明する。図２Ａは、回転しているディスクの記録膜の断面を示す図であり、光ディスク基板（図示せず）、誘電体層の上に、再生層１３と、中間層１４と、記録層１５の３層で記録膜１０が構成され、さらに誘電体層が形成され、さらに図示していないが紫外線硬化樹脂の保護コート層が形成されている。
再生層１３としては、磁壁抗磁力の小さい磁性膜材料を用いており、中間層１４はキュリー温度の小さい磁性膜、記録層１５は小さなドメイン径でも記録磁区を保持できる磁性膜を用いている。ここで、従来の光磁気記録媒体は再生層は、ガードバンド等を形成することにより、閉じていない磁壁を含む磁区構造を形成していた。
図２Ａに示すように、情報信号は、記録層１５に熱磁気記録された記録磁区として形成されている。レーザ光スポットの照射されていない室温での記録膜は記録層１５、中間層１４、再生層１３がそれぞれ強く交換結合しているため、記録層の記録磁区は、そのまま再生層に転写形成される。ここでは、記録層１５と中間層１４と再生層１３を直接互いに交換結合した構成について示してあるが、前記各々の層の間に交換結合を調整する層、あるいはさらに非磁性の薄膜層を挿入し、静磁結合した構成であってもよい。
図２Ｂは、図２Ａの断面図に対応した位置χと記録膜の温度Ｔとの関係を表す。図示されているように、記録信号の再生時には、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザ光による再生ビームスポットが照射される。この時、記録膜は、図２Ｂに示すような温度分布を示し、中間層がキュリー温度Ｔｃ以上となる温度領域Ｔｓが存在し、再生層と記録層との交換結合が遮断される。
また、再生ビームが照射されると、図２Ｃの磁壁エネルギー密度σに対する依存性に示すように、図２Ａの位置に対応するディスク回転方向のχ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配が存在するために、図２Ｄに示すように、位置χでの各層の磁壁に対して磁壁を駆動させる力Ｆが作用する。
この記録膜に作用する力Ｆは、図２Ｄに示すように磁壁エネルギー密度σの低い方に磁壁を移動させるように作用する。再生層は、磁壁抗磁力が小さく磁壁の移動度が大きいので、閉じていない磁壁を有する場合の再生層単独では、この力Ｆによって容易に磁壁が移動する。従って、再生層の磁壁は、矢印で示したように、より温度が高く磁壁エネルギー密度の小さい領域へと瞬時に移動する。そして、再生ビームスポット内を磁壁が通過すると、スポット内での再生層の磁化は光スポットの広い領域で同じ方向に揃う。この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生信号振幅は、常に一定の最大振幅になる。
しかしながら、従来のＤＷＤＤ方式では、閉じていない磁壁を含む磁区構造を形成し、トラック間の交換結合を遮断した再生層の磁壁を移動させるために、微小な磁区であっても安定に記録する必要があり、記録磁区形状と再生層への転写によって、再生信号が変動するという課題を有していた。
次に、本発明の実施の形態１における光磁気ディスク１の構成と作製方法について詳細に説明する。図１に示すように、光ディスク基板１１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜を製膜して形成されている。光ディスク基板１１は、グルーブ２ａ，２ｂの両側にはランド部３ａ，３ｂが形成されており、矩形型溝のグルーブ部の深さｈは、ランド部の上面から５０ｎｍである。また、本実施形態の光磁気ディスク１のトラックピッチは０．８μｍであり、グルーブ幅は０．６μｍである。
図１に示すように、グルーブが形成されたポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板１１上に、まず、マグネトロンスパッタリング装置に、ＺｉＳ・ＳｉＯ_２ターゲットを設置し、光ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、６×１０^−６Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、誘電体層としてＺｉＳ・ＳｉＯ_２を高周波スパッタリングにより、厚み８０ｎｍに製膜した。
引き続き誘電体層１２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを０．５Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌそれぞれのターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層１３を、厚み３０ｎｍに形成した。次に、Ａｒガスを１．８Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌそれぞれのターゲットを用いて、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間遮断層１４を１５ｎｍ形成し、さらに同じターゲット構成でＡｒガスを２．０Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層１５を厚み６０ｎｍにＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次膜形成した。ここで、各層の膜組成は、それぞれのターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合せることができる。
さらに、０．６Ｐａとなるまでチャンバー内にＡｒガスを導入し、基板を回転させながら、ＺｉＳ・ＳｉＯ_２からなる第２の誘電体層１６を厚み１００ｎｍに高周波スパッタリング法により膜形成した。
そして、さらに誘電体層１６の上には、エポキシアクリレート系樹脂からなるオーバーコート層１７を滴下させた後、スピンコートにより、６μｍの膜厚（硬化後の厚み）に塗布し、紫外線ランプを照射して硬化させることにより形成した。
ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層１３は補償組成温度が１５０℃でキュリー温度が２７０℃であり、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間遮断層１４はキュリー温度が１５０℃で、キュリー温度以下では常に希土類金属組成が優勢である。また、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層１５は補償組成温度が８０℃であり、キュリー温度は２９０℃になるように、各ターゲットの投入パワーを設定して組成を調整して製膜した。
製膜時の製膜速度、光ディスク基板の回転数を制御することにより、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層１３は微細な０．８ｎｍ以下の構造単位の非晶質的な膜構造に、中間遮断層１４、記録層１５は、１０ｎｍ、１５ｎｍの構造単位の幅を有するコラム状の構造の磁性薄膜を、それぞれ形成できた。具体的には、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層１３は、１００ｒｐｍで自公転しながら回転し、１５ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間遮断層１４は４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、５ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層１５は、４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、８ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、それぞれ製膜することにより、上記膜構造が得られた。このように、少なくとも記録層をコラム状の構成にすることにより、繰り返し書き換えた場合にも安定した信号の高密度記録再生が可能となった。
上記構成の光磁気ディスク１の光ディスク基板１１は、矩形のランドとグルーブを有する形状であるが、情報の記録されるグルーブ間のランド部により磁性的遮断され、深いランドの形成、または、記録トラック間をアニール処理する方法であっても、同様に再生層に転写された記録磁区が容易に磁壁移動する構成であれば、前述したＤＷＤＤ方式による再生が可能である。
また、本実施形態では、トラックピッチが１．０μｍ以下で、情報の記録されるグルーブの間に０．２μｍから０．８μｍの範囲の幅を有する構成にランド部を形成し、記録情報の最短のマーク長が０．３μｍ以下の記録マークを記録する構成であれば、より効果が大きい。
なお、本実施形態の光磁気記録媒体の記録層は、上記した構成に限定されるものではなく、２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、より好ましくは、５ｎｍから２０ｎｍの幅の構造単位のコラム形状を有する記録層を形成した構成であって、記録層の膜厚を４０ｎｍ以上、より好ましくは６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、同等の再生特性が得られる。
図３に本実施形態の光磁気記録媒体の、マーク長に対するキャリアレベルの依存性を示す。図３に示すように本実施形態では、記録層の膜構造が、コラム状の形状を有し、微小磁区の安定性に優れているため、０．１μｍのマーク長の記録磁区であっても、再生層１３に安定して転写し、磁壁移動が可能であるため、信号振幅が拡大している。
本実施形態では、ランド部によりグルーブ間での記録膜の磁化が分離することにより、再生層は閉じていない磁壁を含むグルーブに情報を記録する構成となっているが、逆にランド部に記録する構成、または、ランド／グルーブの両方に記録する構成であっても同等の特性が得られる。以上のように、本実施形態の構成により、ＤＷＤＤ方式により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
さらに、本実施形態のグルーブに記録する場合には、グルーブの幅と深さによりＤＷＤＤ方式での記録再生特性に影響するが、本発明のランド部の高さとの関係は、トラックピッチが０．４μｍ以上１．０μｍ以下、溝幅が０．２μｍ以上０．８μｍ以下、溝深さが２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にある光磁気記録媒体であれば同等の効果が得られる。
また、情報を記録するグルーブ部の間のランド部の高さがλ／２０ｎ〜λ／３ｎと小さい場合には、光ディスク基板の成形が容易であり、溝からのノイズも低減可能となる。
以上のように、本発明においては、記録情報の書き換え可能なコラム状の構成を有する記録膜を用いた構成により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することにより磁壁の移動度を確保でき、ＤＷＤＤ方式による転写磁区の移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。さらに、記録再生トラックでの情報の記録再生が安定に行われるため、記録再生時に隣接トラックからのクロスライト及びクロストークも防止できる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を図面に基づいて具体的に説明する。図４は本発明の実施の形態２における光磁気ディスク２１の構造を示す断面図である。図４中、３１はポリカーボネートからなる光ディスク基板であり、幅方向に並設されたトラックは溝形状に形成されており、その境界には逆Ｖ字型のランド部２３ａ，２３ｂにより情報を記録するトラック間毎に分離されている。２２ａ，２２ｂグルーブである。
また図５は、本発明のフォーマット方式における構成の一例を示す断面斜視図である。本実施形態では、図５に示すようなフォーマット方式であり、書き換え可能なグルーブ部の領域８２と、サーボ用のウォブルピット７４、７５とアドレスピット７６の形成されたピット領域８１とがトラック上に交互に並設されている。従って、このフォーマット構成により、サンプルサーボ方式等でトラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報を記録再生可能な構成である。図５において、７１は基板、７２はグルーブ、７３はランド、７７は第１誘電体層、７８は記録膜、７９は第２誘電体層、８０はアニール領域である。
またこの時、レーザ光波長をλとすると、λ／２０ｎからλ／３ｎの範囲、または２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にあるプリピット及びグルーブ部の深さを有する構成により、アドレスピット等のプリピットが検出可能であり、しかも、グルーブ記録によりトラック間での磁気的な遮断によるＤＷＤＤ方式による記録再生を実現できる。
図４に示すように本実施形態の光磁気ディスク２１は、ポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板３１、記録膜の保護と媒体の光学的特性を調整するための誘電体層３２、積層した記録膜は、情報を磁壁の移動によって検出するための再生層３３、ゴーストを低減するための制御層３４、再生層と記録保持層の間の交換結合を制御するための中間層（中間遮断層）３５、情報を保持しておく記録層３６の４層で構成されており、記録膜の保護のための第２の誘電体層３７、さらにその上にオーバーコート層３８が形成されている。
実施の形態２の光磁気記録媒体では、この構成により、実施の形態１同様、再生用光ビームに差し掛かった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を検出することによって、再生光の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて超解像再生が可能となる光磁気記録媒体に適用できる。
本実施の形態における光磁気ディスク２１の光ディスク基板３１上は、情報を記録するグルーブ２２の境界にはランド部２３が形成されており、グルーブ部２２の深さｈは、ランド部２３の上面から４０ｎｍを有し、ランド部によりグルーブ部２２は互いに隣接トラックから磁性的に独立している。また、本実施形態の光磁気ディスク２１のトラックピッチは０．６μｍであり、グルーブ幅は０．４５μｍである。
図４に示すような構成の光磁気ディスク２１は、図６の光磁気記録媒体の製膜装置の断面構成図に示すように、真空室１００内の記録膜用の合金ターゲット１０５に対向した位置に配置した基板ホルダー１０６に保持した光ディスク基板３１上に、基板ホルダーを回転させながら薄膜を形成することにより作製する。製膜が完了すると、基板ホルダーと共に、真空搬送機構１１２により、別の真空室に移動して、さらに材料、または組成の異なる記録膜が形成される。また、ターゲットの裏面にはマグネットが配置されたカソード１０３により構成されており、カソードは直流電源１０９により電力を供給され、マグネトロンスパッタリング法により、記録膜、及び、誘電体膜が形成される。
まず、図４に示すように、グルーブが形成されたポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板３１上に、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＢドープしたＳｉターゲットを設置し、光ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０^−６Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。真空排気をしたままＡｒガスとＮ_２ガスを０．３Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、誘電体層３２としてＳｉＮが４０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成される。
引き続き誘電体層３２上に、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層３３は、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを０．６Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｇｄ_２５Ｆｅ_６０Ｃｏ_１１、Ｃｒ_４、Ｇｄ_２４Ｆｅ_５８Ｃｏ_１０Ｃｒ_８、Ｇｄ_２３Ｆｅ_５５Ｃｏ_９Ｃｒ_１３（組成はｍｏｌ％）の組成からなる合金ターゲットも用いて、順次１０ｎｍずつ膜形成する。
次に、ＴｂＦｅＣｏＣｒの制御層３４が１０ｎｍ、ＴｂＤｙＦｅＣｒの中間遮断層３５が１５ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏＣｒの記録層３６が１００ｎｍが順次ＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜形成される。さらに、０．３Ｐａとなるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ_２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる第２の誘電体層３７を７０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成されている。そして、さらに第２の誘電体層３７の上には、エポキシアクリレート系樹脂からなるオーバーコート層３８がスピンコートにより塗布され、紫外線を照射して硬化させることにより形成する。
本実施形態の再生層３３は、組成の異なる磁性膜３層で構成されている。再生層は、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層３３は補償組成温度が１６０℃でキュリー温度が２３０℃の層、補償組成温度が１４０℃でキュリー温度が２００℃の層、補償組成温度が１２０℃でキュリー温度が１７０℃の層の３つの組成を含む再生層により構成されている。また、ＴｂＦｅＣｏＣｒの制御層３４はキュリー温度が１６０℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢である。ＴｂＤｙＦｅＣｒの中間遮断層３５はキュリー温度が１４５℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢である。また、ＴｂＦｅＣｏＣｒの記録層３６は補償組成温度が１００℃であり、キュリー温度は２６０℃になるように組成を調整した。
製膜時のＡｒガス圧力、製膜速度、基板ホルダーに保持した光ディスク基板の回転数を制御することにより、磁性薄膜の構造を変化させることが可能である。具体的には、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる３層構造の再生層３３は、基板回転数３００ｒｐｍ、製膜Ａｒ圧力０．６Ｐａ、１５ｎｍ／ｓｅｃの製膜速度で堆積積層させることにより、微細な１．０ｎｍ以下でコラム状の構造単位を有しない、非晶質的な膜構造に形成できる。また、膜厚１０ｎｍのＴｂＦｅＣｏＣｒの制御層３４、膜厚１５ｎｍのＴｂＤｙＦｅＣｒの中間遮断層は、何れも基板回転数１００ｒｐｍ、製膜時のＡｒガス圧力３．０Ｐａ、製膜速度５ｎｍ／ｓｅｃにすることにより、１０ｎｍの構造単位の幅を有する柱状のコラム構造の磁性薄膜に形成できる。さらに、ＴｂＦｅＣｏＣｒの記録層は基板回転数８０ｒｐｍ、製膜時のＡｒガス圧４．５Ｐａ、製膜速度１０ｎｍ／ｓｅｃにより、２０ｎｍの構造単位の幅を有する柱状のコラム構造の１００ｎｍの膜厚の磁性薄膜に形成できる。
記録層と再生層の断面を高分解能でＳＥＭ観察した断面図を、図７Ａに示す。この時ＳＥＭ観察したサンプルは、トラックピッチ０．８μｍ、グルーブ幅０．４５μｍのポリカーボネートの光ディスク基板上に１００ｎｍの膜厚の磁性薄膜を形成した構成である。
図７ＡのＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）１０万倍の断面図に示すように、図７ＡのＴｂＦｅＣｏの記録層３６は、磁性薄膜が膜面垂直方向に柱状のコラム形状である構造であることが観察できる。図７Ｂは図７Ａのイラスト説明図である。３６は記録層である。
これに対して図８ＡのＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による１０万倍の断面図に示すように、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層は、構造単位がほとんど観察できないくらい微細な構造の非晶質な薄膜として形成されていることが分かる。図８Ｂは図８Ａのイラスト説明図である。３３は再生層である。
さらに、隣接するグルーブ間の傾斜部分では、ＴｂＦｅＣｏの記録層の柱状の構造単位は、膜面垂直方向からは傾いた方向の構造単位を示しており、この傾斜した構造単位により、情報トラックのグルーブ間は、磁気的に遮断されている。この結果、本実施形態のように、グルーブ部をＤＷＤＤ方式による記録再生時の書き換え領域に用いることにより、隣接するグルーブ間では少なくとも記録膜の一部は磁気的に遮断されており、記録層３６から再生層３３に転写した磁区は安定して磁壁移動を行うことにより、マーク長の小さい場合にも、信号振幅の拡大した信号の再生が可能となる。
なお、図７Ａ及び図７Ｂの本実施形態の光磁気記録媒体の断面図に示すようなコラム構造を有するが、記録層は２ｎｍから４０ｎｍの幅の構造単位を有する記録層を形成した構成であって、記録層の膜厚を４０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、コラム構造を形成することが容易となり、同等の高密度での記録再生特性が得られる。また、記録層を柱状のコラム構造に構成することにより、繰り返し書き換えた場合にも安定した信号の記録再生が可能となる。ここで、記録層３６はＴｂＦｅＣｏＣｒを用いた例を示したが、耐食性向上のため、ＣｒのほかにＴｉ，Ｐｔ，Ａｌ等を１０ｍｏｌ％以下添加してもよい。
また、上記構成の光磁気記録媒体２１は、ランドとグルーブを有する形状であり、情報の記録されるグルーブ間の傾斜部により磁性的遮断された構成であるが、深いランドの形成、または、記録トラック間をアニール処理する方法であっても、同様に再生層に転写された記録磁区の磁壁移動が容易であり、前記したＤＷＤＤ方式による再生が可能である。
また、本実施形態では、トラックピッチが１．０μｍ以下で、溝幅が０．２μｍから０．８μｍの範囲を有する構成にランド部を形成し、最短のマーク長を０．３μｍ以下の情報信号を記録する構成であれば、より効果が大きい。
図９に本実施形態の光磁気記録媒体を記録再生信号の場合の、再生信号のジッタのマーク長に対する依存性を示す。図９に示すように、本実施形態では、マーク長が小さい場合にも安定して記録磁区が形成されており、０．１μｍのマーク長の記録磁区であっても、再生層３３に転写して磁壁移動して再生できるため、信号振幅が拡大再生により１３％以下のジッタが得られる。
さらに、図１０Ａに０．１μｍのマーク長の再生波形、図１０Ｂに０．１５μｍのマーク長の再生波形、図１０Ｃに０．２μｍのマーク長の再生波形に示すように、再生信号の振幅量はマーク長０．１μｍでほぼ飽和しており、記録層からの安定した転写と、再生層の磁壁移動によりＤＷＤＤ動作により、再生信号特性に優れた光磁気記録媒体を実現できることが分かる。
また、図１１にマーク長０．１μｍ、０．１５μｍの場合のジッタの、再生パワーに対する依存性を示す。ここで、信号の記録は光パルス磁界変調記録であり、線速は２．４ｍ／ｓである。この場合には、図１１に示すように、再生パワー３．５ｍＷでジッタは最小となり、再生パワーが±２０％の範囲で変化した場合であっても、再生ジッタがほとんど変化なく、十分な再生信号特性が得られていることが分かる。
次に以下の検討は、本実施形態同様、トラックピッチは０．６μｍ、グルーブ幅０．４５μｍの、グルーブに対するランドの高さは４０ｎｍ、グルーブの面粗さは１．５ｎｍ以下の光ディスク基板を用いて検討した。
まず図１２に、製膜時のＡｒ圧力に対する、コラム形状の幅の依存性を示す。図１２に示すように、Ａｒ圧力を大きくすることにより、コラム形状の幅は大きくなる傾向があり、１．８Ｐａ以上のＡｒ圧力であれば、５ｎｍ以上の構造単位の幅を有するコラム構造が形成することが可能である。また、Ｋｒ，Ｎｅ，Ｘｅを用いた場合も、１Ｐａ以上の圧力で同等の効果が得られる。また、６Ｐａまでの圧力設定により、コラム形状の幅は徐々に大きくなり、５．８Ｐａでは、４０ｎｍのコラム形状の幅を実現できる。
製膜時のＡｒ流量と真空排気速度を考慮すれば、さらに好ましくは、２．５Ｐａ以上、４．５Ｐａ以下とすれば同等の効果がある。また、この時、真空ポンプの能力の範囲でできるだけＡｒ流量も大きい方が良く、少なくとも２０ｓｃｃｍ以上は導入する方が好ましい。
この時、記録膜の密度は低下し、Ａｒ圧力３．０Ｐａで製膜した場合には、０．５Ｐａの場合の半分になる。この時、記録膜の構造単位の間にＡｒ原子が取り込まれており、コラム状の構造形成を容易にできる。
図１３に、製膜時の磁性膜の堆積製膜速度に対する、コラム形状の幅の依存性の特性図を示す。図１３に示すように、堆積製膜速度が２０ｎｍ／ｓｅｃ以上と大きい場合には、記録膜の構造は微細な非晶質的になり、柱状のコラム構造とはならないが、堆積製膜速度を小さくすることにより、コラム形状の幅は大きくなる。そして、１５ｎｍ／ｓｅｃ以下の製膜速度であれば、柱状のコラム形状を形成できる。
しかしながら、製膜速度が１ｎｍ／ｓｅｃ未満になると、製膜時の時間が長くなり、記録膜の磁気特性が希土類金属が減少する方向に劣化し、グルーブからの再生信号量が急激に低下するため、２ｎｍ／ｓｅｃ以上１５ｎｍ／ｓｅｃ以下の製膜速度、さらにより好ましくは、４ｎｍ／ｓｅｃ以上１０ｎｍ／ｓｅｃ以下の製膜速度により、コラム形状の構造を形成することが可能である。ここで、磁性膜製造の堆積製膜速度は、投入パワーの調整、膜厚・膜分布補正板等の配置により設定できる。
さらに、図１４に、記録層のコラム形状の幅を変化させた場合の、マーク長に対する依存性より、最短マーク長の限界を示す。ここで、トラックピッチは０．６μｍ、グルーブ幅０．４５μｍ、グルーブに対するランドの高さは４０ｎｍの光ディスク基板を用いて、コラム形状の構造単位の幅を１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１８ｎｍｍの場合の特性図である。また、この時の記録信号の評価は、記録層に、それぞれのマーク長の孤立波を記録して、再生時のシグナルレベルの変化として測定を行った。
図１４に示すように、孤立波であるために、マーク長が小さくなると信号量は減少するが、光学限界以下での記録磁区を検出することができ、記録層のコラム形状の幅を５ｎｍ以上とすることにより、０．１μｍ以下のマーク長まで、安定して記録磁区を形成できることが分かる。また、記録層のコラム形状の幅を２ｎｍとした場合でも、０．１μｍのマーク長の記録まで確認できた。
記録層の限界の最短マーク長は、垂直磁気異方性に依存するが、本実施形態のように、コラム状の構造を形成し、磁化と保磁力の積（Ｍｓ・Ｈｃ積）によるエネルギーを１．２×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３以上、垂直磁気異方性定数Ｋｕを５×１０^５ｅｒｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは、Ｋｕを１×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３以上にすることにより、０．１μｍ以下のマーク長まで記録再生が可能となる。
また、上記のコラム形状では、ポーラスな膜構造を有しており、５ｎｍ以上のコラム状の構造単位の幅を有した構成であれば、記録膜中に、Ａｒ原子を、０．８ｍｏｌ％以上含有した構成となっており、記録膜中のＡｒ原子の含有量が、０．５ｍｏｌ％以上４．０ｍｏｌ％以下の構成であれば同等の効果が得られる。この時、Ａｒの含有量は、ＥＰＭＡ（電子プローブＸ線マイクロアナライズ）、またはＲＢＳ（ラザフォード・バックスキャッタリング法）等により検出できる。
上記のコラム形状のポーラスな膜構造では、記録層の緻密さも、再生層に比較して小さくなっており、再生層のように緻密な膜構成であれば、７ｇ／ｃｍ^３以上であるのに対し、特に５ｎｍ以上４０ｎｍ以下の構造単位を有するコラム構造であれば、室温では２．０ｇ／ｃｍ^３から５．０ｇ／ｃｍ^３の密度を有する薄膜として形成されている。
従って、ＤＷＤＤ方式による光磁気記録媒体の信号特性を向上させるためには、記録層のコラム形状の幅を２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、さらに好ましくは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であれば、０．１μｍ以下の短いマークを記録した場合にも十分に安定な膜面垂直磁気異方性が得られ、同等の高密度記録再生が可能となることが分かる。
図１５に、記録層の膜厚に対する０．１μｍ、０．１５μｍでの再生信号のジッタの特性図を示す。図１５に示すように、信号再生時のジッタは、１２０ｎｍから１８０ｎｍ範囲で最小となることが分かる。膜厚の最適値は、記録層の膜組成、磁気特性によって異なるが、コラム形状の構造を有する記録層では、比較的膜厚を大きくすることにより、コラム状の構造が形成され易く、４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の記録層の膜厚、さらに好ましくは、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の膜厚にすることにより、柱状のコラム構造を有し、短いマークまで安定して記録磁区を形成し、再生層に転写できることが分かる。この結果、０．１μｍ以下のマーク長まで、安定して記録磁区を形成できることが分かる。
以上のように、本発明においては、ＤＷＤＤを用いた再生が可能な磁性膜を有し、記録情報の書き換え可能なトラック領域と隣接トラックとの境界部分を磁気的に遮断し、記録層がコラム状の構造を備えた構成、より具体的には、記録層のコラム形状の幅を２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、さらに好ましくは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の構成を備えることにより、磁壁の移動度を確保でき、マーク長０．２μｍ以下の場合にもＤＷＤＤ方式により転写磁区の移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。
以上のように、本実施形態の構成により、ＤＷＤＤ方式により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３を図面に基づいて具体的に説明する。図１６は本発明の実施の形態３における光磁気ディスク４１の構造を示す断面図である。図１６中、５１はエチレン−テトラシクロドデセン共重合物（一般的名称として環状オレフィンコポリマーまたはアモルファスポリオレフィン（以下「ポリオレフィン」という。））からなる光ディスク基板であり、幅方向に並設されたトラックは溝形状４２に形成されており、その境界には逆Ｖ字型のランド部４３により情報を記録するトラック間毎に分離されている。
本実施形態の光磁気ディスク４１は本発明の実施の形態１と同様に、ポリオレフィンからなる透明な光ディスク基板５１、記録膜の保護と媒体の光学的特性を調整するための誘電体層５２、積層した記録膜は、情報を磁壁の移動によって検出するための再生層５３、ゴースト信号を低減するための制御層５４、再生層と記録保持層の間の交換結合を制御するための中間層（中間遮断層）５５、情報を保持しておく記録層５６の膜構成に形成されており、記録膜の保護のための第２の誘電体層５７、オーバーコート層５８がその上に順次形成されている。
図１６に示した本発明の実施の形態３の光磁気記録媒体は、実施の形態１の光磁気記録媒体と同様に、再生用光ビームに差し掛かった磁壁を次々と移動させこの磁壁の移動を検出することによって、再生光の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて超解像再生が可能となる光磁気記録媒体に適用できる。
本実施の形態の光磁気ディスク４１は、このような光ディスク基板５１上に磁性層を含む多層積層膜を製膜して形成されている。グルーブ４２ａ，４２ｂの間にはランド部４３ａ，４３ｂが形成されており、グルーブ部４２ａ，４２ｂの深さｈは、ランド部４３ａ，４３ｂの上面から６０ｎｍであり、逆Ｖ字型のランド形状を有する。このランド部によりグルーブ部４２ａ，４２ｂは互いに磁気的に独立している。また、本実施形態の光磁気ディスク４１のトラックピッチは０．５μｍであり、グルーブ幅は０．４μｍである。
図１６に示すような構成の光磁気記録媒体４１は、実施の形態２同様の製造装置により、ターゲットに対向した位置に静止して配置した光ディスク基板５１上に薄膜を形成することにより作製する。
まず、光ディスク基板５１上には、ＳｉＮの誘電体層５２が８０ｎｍ反応性スパッタリング法により膜形成される。さらにその上に磁性膜は合金ターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜形成される。まず、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層５３は、Ｇｄ_２６Ｆｅ_５９Ｃｏ_１１Ｃｒ_４、Ｇｄ_２５Ｆｅ_５７Ｃｏ_１０Ｃｒ_８、Ｇｄ_２４Ｆｅ_５４Ｃｏ_９Ｃｒ_１３、Ｇｄ_２３Ｆｅ_５１Ｃｏ_８Ｃｒ_１８（組成はｍｏｌ％）の組成からなる４種類の合金ターゲットも用いて、順次１０ｎｍずつ膜形成する。次に、ＴｂＨｏＦｅＣｏの制御層５４は５ｎｍ、さらにＴｂＨｏＦｅＡｌの中間遮断層５５が１０ｎｍ、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層５６が１２０ｎｍの厚みで順次合金ターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜形成される。さらに、ＳｉＮからなる第２の誘電体層５７が８０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成されている。そして、さらに誘電体層５７の上には、ウレタン系樹脂からなるオーバーコート層５８がスピンコートにより塗布され、紫外線を照射して硬化させることにより形成する。
ここで、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層５３は補償組成温度が１９０℃でキュリー温度が２７０℃の層、補償組成温度が１５５℃でキュリー温度が２２０℃の層、補償組成温度が１１０℃でキュリー温度が１７０℃の層、補償組成温度が８０℃でキュリー温度が１３０℃の４つの組成の再生層により構成されている。この時、製膜時のＡｒ圧力は、０．８Ｐａ、製膜速度は１３ｎｍ／ｓｅｃである。
また、ＴｂＨｏＦｅＣｏの制御層５４は、Ｔｂに対してＨｏを２０ｍｏｌ％含有し、キュリー温度が１６０℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢であり、Ａｒガス圧力２Ｐａ、製膜速度４ｎｍ／ｓｅｃで製膜することにより、コラム形状の幅は８ｎｍの構造を有する磁性膜を形成できる。ＴｂＨｏＦｅＡｌの中間遮断層５５も、Ｔｂに対してＨｏを２０ｍｏｌ％含有し、キュリー温度が１４５℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢である。また、製膜時のＡｒガス圧力は２Ｐａ、製膜速度５ｎｍ／ｓｅｃで製膜することにより、コラム形状の幅は６ｎｍの構造を有する磁性膜を形成できる。
さらに、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層５６は、Ｔｂに対してＨｏを３０ｍｏｌ％含有し、補償組成温度が３０℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように組成を調整した磁性膜である。この時、製膜時のＡｒ圧力は、３．５Ｐａ、製膜速度は６ｎｍ／ｓｅｃであり、コラム形状の幅は１２ｎｍの構造を有する磁性膜を形成できる。
ここで、図１６に示すように、光ディスク基板５１に、上述した磁性層を含む多層積層膜を製膜して形成されており、光ディスク基板５１は、グルーブ４２の境界にはランド部４３が逆Ｖ字型形状に形成されており、グルーブ部４２の深さｈは、ランド部４３の上面から６０ｎｍを有する。このランド部４３によりグルーブ部４２は互いに磁気的に独立している。また、本実施形態の光磁気ディスク４１のトラックピッチは０．５μｍであり、グルーブ幅は０．４μｍである。
上記構成の光ディスク基板は基板材料にポリオレフィンを用いた構成では、トラックピッチ、およびランド幅の小さい場合にも、射出成形法によるグルーブ４２とランド４３の形成が可能である。そして、ポリオレフィンからなる光ディスク基板は転写性に優れているため、グルーブに対するランド面の高さが８０ｎｍ以下であれば、より狭い幅のランド部４３の遮断領域とグルーブ４２を形成することが可能であり、基板成形のためのタクトタイムも短縮することが可能である。
さらに、光磁気記録媒体のランド部の傾斜角を大きくする、または傾斜部の面粗さを変化させることも、ポリオレフィンからなる光ディスク基板の優れた転写性を利用して成形できるものであり、記録再生領域であるグルーブ部４２の隣接するトラック間の境界での結合を確実に切断することができる。
また、本実施形態の光磁気記録媒体４１は、静止対向型のスパッタリング方式を用いており、光ディスク基板等を回転させながら製膜した場合に比べて、スパッタリング粒子の方向が変化せずに製膜できるため、ターゲット組成の分布に応じて記録膜組成の均一性が得られ、垂直方向に磁性膜を堆積成長させるため、柱状の膜構造を形成する場合、よりその効果が大きい。
図１７に、記録層の希土類金属中のＨｏ量に対するコラム形状の幅の依存性を示す。ここで、トラックピッチは０．５μｍ、グルーブ幅０．４μｍのポリオレフィンの光ディスク基板を用いた場合の特性図である。図１７に示すように、Ｈｏの添加量を増やしていくとコラム形状の幅は大きくなる傾向がある。そして、Ｔｂ量に対して５ｍｏｌ％の添加により、形成されるコラム形状が確認でき、１０ｍｏｌ％から４０ｍｏｌ％の添加量の範囲では、コラム形状の幅を変化させることができる。ここで、製膜時のＡｒ圧力は、３．５Ｐａであり、製膜速度は、６ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は１００ｎｍに設定している。
以上のように、本実施形態の光磁気記録媒体によれば、ＤＷＤＤを用いた再生が可能な磁性膜を有し、静止対向したターゲット構成により製造時のタクトタイムも短縮でき、しかもコラム状の構造を形成した記録膜により、高密度記録時の信号特性にも優れた光磁気記録媒体を実現できる。さらにランド部、またはレーザアニール等により、磁気的に遮断された領域を有する構成であるため、情報信号書き換えによるオーバーライト時に、オーバーライトパワーマージンも拡大することができるものである。
以上のように、本実施の形態の光磁気記録媒体は、少なくとも記録層に柱状のコラム形状の膜構造を有する構成、より具体的には、２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、より好ましくは、５ｎｍから２０ｎｍの幅の構造単位のコラム形状を有する記録層を形成した構成であって、記録層の膜厚を５０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、記録磁区の安定性に優れ、マーク長が短い場合にも優れた再生信号特性が得られる。
次に、本発明の実施形態における光磁気記録媒体の記録再生方法および記録再生装置について説明する。本発明の実施形態における光磁気記録媒体の記録再生方法および記録再生装置としては、上記のように説明してきた本実施形態の光磁気記録媒体を通常より高い再生パワーで記録再生可能な構成の光磁気記録再生装置を用いて、前記光磁気記録媒体の前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報の再生信号の検出を行う再生方法である。
このような光磁気記録媒体の記録再生方法では、レーザ光により情報の記録、再生、消去を行う構成であって、再生時に、レーザ光スポットを前記光磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら、前記再生層側から照射し、前記光磁気記録媒体からの反射光を用いてトラッキング制御をかけながら、前記光磁気記録媒体上にレーザ光スポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形成し、その時の温度分布により前記再生層に形成されていた磁壁を温度が高い方向へ移動させようとする磁壁に生じる力が、前記記録層から前記中間層を介して再生層に生じる結合力よりも大きくなる温度領域よりも、高い温度領域を有する温度分布を前記再生層に形成することにより、前記光スポットの内部に、記録層からの情報の転写磁区を再生層に形成し、再生層での磁壁移動によって拡大形成された情報を前記光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する光磁気記録媒体の再生方法である。
または、本発明の上記実施形態で説明したように、前記再生層の深さ方向で段階的に転写した前記記録磁区の大きさが磁壁移動することにより拡大して前記情報を検出する、光磁気記録媒体の再生方法である。さらに、前記光磁気記録媒体の前記中間層を介して生じる結合力が、磁気的結合力、交換結合力、静磁結合力の何れかである構成により、前記記録層と前記再生層との磁気的結合力による信号の転写可能な温度範囲からのみ転写し、転写した磁区を拡大して信号を検出する光磁気記録媒体の再生方法である。
以上のように、本発明においては、上記のＤＷＤＤを用いた再生が可能な磁性膜を有し、記録情報の書き換え可能なトラック領域と隣接トラックとの境界部分の領域が磁気的に遮断された構成を備えることにより、前記光磁気記録媒体の磁壁の移動度を確保でき、また、記録層のコラム状の構造単位が、再生層のそれより大きい構成により、記録層の記録磁区を安定化でき、再生層への転写磁区の信号再生時の磁壁の移動度を確保でき、再生信号を安定して検出することが可能な光磁気記録媒体の記録再生方法を実現できる。
なお、上述の各実施形態における光磁気記録媒体では、ポリカーボートまたはポリオレフィンを用いた光ディスク基板を用いた構成について述べてきたが、ガラス基板に直接加工するかまたはフォトポリマーによって案内溝またはプリピットを形成した構成、エポキシ系樹脂、または、その他のプラスチック材料を用いた光ディスク基板であっても良い。
また、本実形態における光ディスク基板では、光スポットのトラッキングガイドのためのスパイラル状または環状の案内溝、またはプリピットを備えた構成の光磁気記録媒体について述べてきたが、光ディスク基板上に、アドレス情報を有する蛇行したスパイラル状の案内溝、またはサンプルサーボ方式等の蛇行したトラッキングガイドのためのプリピットを設けた構成の光ディスク基板を用いてもよい。
さらに、本実施形態の光ディスク基板のトラックピッチは０．５μｍから０．８μｍ、グルーブ幅は０．４μｍから０．６μｍであるが、上記構成の情報記録トラックのグルーブ間が矩形型、または逆Ｖ字型のランドまたはグルーブにより、記録トラック間が遮断され、トラックピッチが１．０μｍ以下で、情報の記録されるランドまたはグルーブの間に０．２μｍから０．８μｍの幅を有するグルーブまたはランド部により構成されればよい。また、さらにトラックピッチを小さくするか、またはさらに記録トラック間をアニール処理することにより、さらに高密度な光磁気記録媒体が可能となる。
また、ランド面またはランド面および、グルーブ部との間の傾斜面の面粗さをＲａ（Ｌ）≧１．５ｎｍと大きくし、情報を記録するグルーブ内をＲａ（Ｇ）≦１．５ｎｍの平滑な表面に形成する構成により、隣接するグルーブ間、または、ランド面と傾斜面との境界での記録トラック間での磁気的な遮断によりＤＷＤＤ動作による磁壁移動特性に大きな効果が実現でき、さらに、情報記録トラック間をアニール処理することによっても、優れたＤＷＤＤ方式による光磁気記録媒体を実現できる。
また、上述の実施形態における光磁気記録媒体では、第１及び第２の誘電体層としてＳｉＮ膜、及びＺｎＳＳｉＯ_２膜を用いた構成について述べてきたが、ＺｎＳ膜またはその他のカルコゲン化物の膜、ＴａＯ_２等の酸化物の膜、ＡｌＮ等の窒化物の膜、または、それらの混合物の薄膜を用いても良い。また、誘電体層の膜厚は、２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲で、エンハンス効果により信号量を増大させる構成であれば良い。
また、上述の実施形態における光磁気記録媒体での各層を構成する磁性膜として、再生層としてはＧｄＦｅＣｏＡｌ、ＧｄＦｅＣｏＣｒ、制御層、中間遮断層としては、ＴｂＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｒ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ、ＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＴｂＨｏＦｅＡｌ、記録層としてＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜をそれぞれ使用して積層した構成の記録膜からなる光磁気記録媒体について述べてきたが、ＴｂＦｅ、ＴｂＨｏＦｅ、ＴｂＣｏ、ＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏＳｉ、等の希土類−遷移金属系フェリ磁性の非晶質合金、または、ＭｎＢｉ、ＭｎＢｉＡｌまたはＰｔＭｎＳｎ等のＭｎ系磁性膜の多結晶材料を用いた光磁気材料、または、ガーネット、ＰｔＣｏ、ＰｄＣｏなどの白金族−遷移金属合金、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの金、白金族−遷移金属周期構造合金膜などを用いても良く、またはそれらを含み、かつ、材料または組成の異なる複数の記録層より構成された記録膜であればよい。また、上述の磁性層には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｂなど耐食性改善のための元素添加を行なっても良い。
また、Ｔｂに対して５ｍｏｌ％以上、より好ましくいコラム形状の幅を形成する手段として、２０ｍｏｌ％から３０ｍｏｌ％のＨｏを添加した構成について述べてきたが、その他の膜中に構造を誘起する材料を添加し、コラム状に構造単位を大きくする構成であれば、同等の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、再生層、制御層、中間遮断層、記録層等を積層した記録膜の膜構成としては、３０ｎｍから４０ｎｍの膜厚の再生層、５ｎｍから１５ｎｍの膜厚の制御層または中間遮断層、６０ｎｍから１２０ｎｍの薄膜の記録層について述べてきたが、上記膜厚に限定されるものではなく、本発明の特性を満たすように、記録層と再生層との間で、十分な磁気的結合力が得られ、膜厚が５ｎｍから２００ｎｍの範囲であれば良く、また、より好ましくは、例えば、再生層を１０ｎｍから１００ｎｍ、制御層を５ｎｍから５０ｎｍ、中間遮断層を５ｎｍから５０ｎｍ、及び記録層を３０ｎｍから２００ｎｍとすることにより、同等の効果が得られる。
さらに、記録補助層、転写制御層等、またはその他の記録再生特性を改善させるための磁性膜を用いた構成であっても良い。また、中間遮断層としては、膜厚方向での組成または磁壁エネルギー密度を変化させた多層構成の磁性膜を設けても良い。
さらに、記録信号を、短波長、高Ｎ．Ａ．の光学ヘッド、または、ＧＭＲ磁気ヘッド等の微小な磁区の検出可能な方法を用いれば、上記コラム状の構造単位を有する記録層単層の構成、または、磁気的超解像、磁壁移動による磁区拡大を用いない多層膜構成であっても、同等の効果が得られる。
さらに本実施形態では、基板上に誘電体層を介して、再生層、中間層、記録層を順次積層し、ディスク基板を介して記録再生を行う構成について述べてきたが、基板上に記録層、中間層、再生層と逆方向に順次積層した膜構成を用いて、光磁気ディスクの膜面側から信号を再生する方法であっても良い。その場合、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッド、近接場光を利用した光学ヘッド、高ＮＡの光学ヘッドを用いた方法、あるいはそれらの方法を記録時と再生時とで組み合わせた方法であっても、同等以上の効果が得られる。
また、本発明の光磁気記録媒体における各層を構成する磁性層は、例えばそれぞれの金属材料を用いたターゲット、または必要な材料を混合した合金ターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法によって、製膜時のＡｒガス圧を例えば０．３Ｐａ以上６．０Ｐａ以下に設定して膜形成すれば作製可能である。また、この製造プロセスにおける製膜時のＡｒガス、Ｋｒガス、ＸｅガスまたはＮｅガスを用いた場合のガス圧、またはバイアス電圧、カソード等からの磁界またはスパッタガスの種類などの製膜条件、更には使用する装置に関わる要因により、形成される磁性膜のＧｄ等の希土類金属組成を変化した場合にも、製造可能である。例えば、ＧｄＦｅＣｏのＧｄ組成比を２４％から２７％の範囲で変化させる場合に、製膜時のＡｒガス圧を１．２Ｐａから０．４Ｐａに変化させることにより、膜形成する方法等を用いることができる。
さらに、多元スパッタリング方式による周期的な積層方式の成膜方法、例えば、自公転または静止対向型のスパッタリング方式等であっても、製膜装置条件を制御することにより製造できる。この場合、記録層のコラム状の構造単位を大きくし、保磁力Ｈｃ、及び垂直磁気異方性Ｋｕを大きくする構成であれば、記録層の信号を再生層に確実に転写し、再生時にはスムーズに磁壁移動させて、安定して磁区拡大による再生を行うことができる。
さらに、記録層の上に誘電体層に直接オーバーコート層を形成した構成について述べてきたが、記録層に直接、または誘電体層を介して、さらに熱吸収層を配置した構成であってもよい。また、熱吸収層の材料としては、ＡｌＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの少なくとも１つを含む合金材料であって、記録膜よりも熱伝導率の大きい材料であれば良い。
さらに、オーバーコート層（保護層）をエポキシアクリレート系樹脂、またはウレタン系樹脂から形成した構成について述べてきたが、その他の紫外線硬化型の樹脂、熱硬化型の樹脂、潤滑剤を含有した樹脂材料、またはホットメルト接着剤などを用いて他の基材と貼り合わせた構造を採用することも可能である。
さらに、ＤＷＤＤ方式を用いた光磁気記録媒体とその再生方式について述べてきたが、それ以外は磁壁移動タイプの磁区拡大再生方式、シュリンク動作による再生磁区の拡大再生方式または再生磁界交番型の再生方式等であっても、高信号品質化、高記録密度化を得るために記録再生方式を用い、記録層にコラム状の構造を形成した構成であれば、０．１μｍ以下であっても微小磁区の安定性に優れ、再生層への転写再生時にも高密度での安定した記録再生が可能であり、同等にまたはそれ以上の効果が得られる。
産業上の利用可能性
上記のように、本発明により、記録膜の温度勾配を利用した磁壁移動型拡大再生方式により、記録密度ならびに転送速度を大幅に向上させる光磁気記録媒体において、記録情報の書き換えを行う記録層が膜面垂直方向の柱状のコラム構造を備えることにより、高密度記録した場合にも記録磁区の安定化と、ＤＷＤＤ方式による転写磁区の安定した移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。
また、記録層の柱状構造の構造単位の幅を２ｎｍから４０ｎｍ、膜厚を４０ｎｍ以上にすることにより、記録情報の繰り返し記録再生特性に優れた光磁気記録媒体を実現できる。
しかも本発明によれば、合金ターゲットを用いた静止対向型の製膜方式であっても、柱状構造を有する記録層を形成した構成により、記録マーク長が小さい場合にも品質の高いＤＷＤＤ方式による光磁気記録媒体を実現できる。
このように、本発明によれば、光学的な回折限界による制約を受けることなく光磁気記録媒体に記録されている高密度の情報信号の再生時の分解能を高めることが可能となる。
また、データ転送レートの向上が可能であり、記録磁区と再生層への転写特性を安定化させることにより、ＤＷＤＤ方式による転写磁区の再生信号特性の安定性も高く、更に、信号振幅の増大も可能であり、高密度でかつ信号特性の高い光磁気記録媒体が提供される。さらに、重畳信号も低減しての再生が可能なので各種マージンが広がり、光磁気記録媒体の製造コスト、及び記録再生装置のコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体の断面図である。
図２Ａは本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体の記録膜の磁化の方向を示す断面図、図２Ｂは同、再生動作中の光磁気記録媒体の位置に対する媒体内部での温度分布を示す特性図、図２Ｃは同、再生層の磁壁エネルギー密度を示す特性図、図２Ｄは同、再生層の磁壁を移動させようとする力を示す特性図である。
図３は本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体のマーク長に対するキャリアレベルの依存性を示す特性図である。
図４は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体断面図である。
図５は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体を示す斜視図である。
図６は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の製造装置の概略構成図である
図７Ａは本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の記録層をＳＥＭ観察した断面図（倍率：１０万倍）、図７Ｂは図７Ａのイラスト説明図である。
図８Ａは本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の再生層をＳＥＭ観察した断面図（倍率：１０万倍）、図８Ｂは図８Ａのイラスト説明図である。
図９は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のマーク長に対するジッタの依存性を示す特性図である。
図１０Ａは本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の０．１μｍのマーク長の場合の再生波形、図１０Ｂは同、０．１５μｍのマーク長の場合の再生波形、図１０Ｃは同、０．２μｍのマーク長の場合の再生波形を示す図である。
図１１は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のマーク長０．１μｍ、０．１５μｍの場合の再生パワーに対するジッタの依存性を示す特性図である。
図１２は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のＡｒ圧力に対するコラム構造の幅を示す特性図である。
図１３は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の製膜時の堆積速度に対するコラム構造の幅を示す特性図である。
図１４は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のコラム構造の幅が異なる場合の、マーク長にキャリアレベルを示す特性図である。
図１５は本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の記録層の膜厚に対するジッタの依存性を示す特性図である。
図１６は本発明の実施の形態３における光磁気記録媒体の断面図である。
図１７は本発明の実施の形態３における光磁気記録媒体のＨｏの含有量に対するコラム構造の幅の依存性を示す特性図である。

本発明は、レーザ光の照射による温度上昇を利用して情報の記録及び消去を行い、かつ磁気光学効果を利用して記録信号の読み出しを行うための光磁気記録媒体及びその製造方法に関する。

従来、情報記録媒体に光ビームを照射し、その反射光を検出して情報の再生が行える光メモリとして、位相ピットによって情報を記録したＲＯＭ(read only memory)型のメモリ、光ビームの照射によって記録膜に孔を開けて情報を記録するライトワンス型の光メモリ、光ビームの照射によって記録膜の結晶相を変化させて記録を行う相変化型光メモリ、光ビームの照射と磁界の印加によって記録層の磁化方向を変化させて記録を行う光磁気メモリなど、種々の光メモリが提案されている。

これらの光メモリにおいて、信号の再生分解能はほとんど再生光の波長λと対物レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）で決まり、検出限界のピット周期はほぼλ／（２・Ｎ．Ａ．）であった。しかし、再生光の波長を短くしたり、対物レンズの開口数を大きくすることは容易でないため、記録媒体や再生方法を工夫して情報の記録密度を上げる試みがなされている。特に光磁気記録媒体では情報の記録密度を上げるための様々な試みが提案されている。例えば下記特許文献１には、再生用光ビームに差し掛かった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を検出することによって前記の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて再生分解能を向上させる技術が開示されている。この技術では、再生用光ビームに差し掛かると磁壁が移動する第１の磁性層である再生層が各情報トラック間で磁気的に分離されていると、特に良好な再生信号が得られる。

しかしながら、記録層に高密度に記録した微小な記録磁区を再生層に転写させ、再生層の磁壁移動等により記録情報の再生を行う上では、記録層の微小磁区が安定に保持され、磁気的な結合により再生層に強く安定に転写させる必要があった。特に、記録膜の組成、製膜方法によっては、記録層の垂直磁気異方性が小さくなるために、微小な記録磁区を安定に形成するのが難しいという問題を有していた。また、記録層の記録磁区を再生層に転写させるためには、記録層の垂直磁気異方性を利用した安定な磁気的結合が必要であり、記録層の磁気特性に依存して転写性が変化し、転写が不安定な場合には、転写ノイズ、および磁壁移動に伴うノイズが大きくなり、再生信号品質が低下するという問題があった。

また、磁壁移動を安定に行うためには、情報トラック間をレーザーアニールすることにより磁気的に分離するか、または、ランド／グルーブ構成を有する光ディスク基板を用いて、情報トラック間を遮断する方法等が用いられるが、レーザーアニールの条件、または、光ディスク基板のランド／グルーブの溝形状に依存して、記録層から再生層への転写特性が変化し、また、光ディスク基板からの溝ノイズの影響が大きいという問題があった。特に、溝深さが大きくなるか、または、溝幅が小さくなると、グルーブ記録の場合には、記録層と再生層との交換結合力等の磁気的結合が低下するという問題があった。
特開平６−２９０４９６号公報

本発明は、このような従来技術の問題を解決すべくなされたものであり、情報の記録再生のための光スポットの回折限界以下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、高密度に記録した場合にも、安定な記録磁区を形成可能な光磁気記録媒体とその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、マーク長が０．３μｍ以下の高密度に記録した場合であっても、ＤＷＤＤ(domain wall displacement detection)方式を用いた再生方法により優れた信号特性が得られ、また光ディスク基板のグルーブ記録をした場合であっても、転写性に優れ、しかも繰り返し記録再生に対しても安定な光磁気記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の光磁気記録媒体は、光ディスク基板上に少なくとも再生層、中間層及び記録層を有する記録膜を含み、前記記録膜は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体であって、前記記録層が略垂直方向に配向した柱状構造を含むことを特徴とする。

次に本発明の光磁気記録媒体の製造方法は、光ディスク基板上に少なくとも再生層、中間層及び記録層を有する記録膜を含み、前記記録膜は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体の製造方法であって、真空室内に光磁気記録媒体材料からなるターゲットと前記ターゲットに対向した位置に前記光ディスク基板を配置し、固定または自転した前記光ディスク基板上に前記記録膜を形成する組成を有するターゲットを用いて非酸化性雰囲気でマグネトロンスパッタリングすることにより、略垂直方向に配向した柱状構造の記録膜を形成することを特徴とする。

上記のように、本発明により、記録膜の温度勾配を利用した磁壁移動型拡大再生方式により、記録密度ならびに転送速度を大幅に向上させる光磁気記録媒体において、記録情報の書き換えを行う記録層が膜面垂直方向の柱状のコラム構造を備えることにより、高密度記録した場合にも記録磁区の安定化と、ＤＷＤＤ方式による転写磁区の安定した移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。

また、記録層の柱状構造の構造単位の幅を２ｎｍから４０ｎｍ、膜厚を４０ｎｍ以上にすることにより、記録情報の繰り返し記録再生特性に優れた光磁気記録媒体を実現できる。

しかも本発明によれば、合金ターゲットを用いた静止対向型の製膜方式であっても、柱状構造を有する記録層を形成した構成により、記録マーク長が小さい場合にも品質の高いＤＷＤＤ方式による光磁気記録媒体を実現できる。

このように、本発明によれば、光学的な回折限界による制約を受けることなく光磁気記録媒体に記録されている高密度の情報信号の再生時の分解能を高めることが可能となる。

また、データ転送レートの向上が可能であり、記録磁区と再生層への転写特性を安定化させることにより、ＤＷＤＤ方式による転写磁区の再生信号特性の安定性も高く、更に、信号振幅の増大も可能であり、高密度でかつ信号特性の高い光磁気記録媒体が提供される。さらに、重畳信号も低減しての再生が可能なので各種マージンが広がり、光磁気記録媒体の製造コスト、及び記録再生装置のコストを下げることができる。

本発明においては、前記記録層は、膜面略垂直方向に配向した柱状（以下「コラム形状」ともいう。）の構造を有する。前記において、「略垂直」とは、垂直±２０°の範囲内、好ましくは垂直±１０°の範囲内である。

本発明においては、前記記録層は、ポーラスな構造を有することが好ましい。

またこの時、前記記録層が磁性薄膜の密度が２．０ｇ／ｃｍ³から５．０ｇ／ｃｍ³である、または、前記記録層のＡｒ原子の含有量が０．５ｍｏｌ％より大きいことが好ましい。

また、上記の場合好ましくは、前記記録層の柱状のコラム形状の構造単位の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、さらに、前記記録層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。

また、前記記録層の記録トラック領域の隣接トラックとの境界部分では、前記記録膜の柱状構造の方向が膜面垂直方向から傾斜していてもよい。傾斜角は１０°〜４５°の範囲が好ましい。

また、少なくとも前記中間層または制御層が柱状のコラム形状の構造を有し、コラム形状の構造単位の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、厚みが５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましい。

前記記録層、前記中間層、前記制御層の少なくとも一つは希土類金属と遷移金属との合金薄膜により形成され、前記希土類金属は、少なくともＴｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏを含有することが好ましい。

さらに、前記再生層が原子オーダーのランダムで微細な非晶質構成が好ましく、または前記再生層が２ｎｍ以上の構造単位を有しない微細な構成が好ましい。

また、本発明の光磁気記録媒体は、前記再生層は前記記録層に比べて磁壁抗磁力が小さいことが好ましい。さらに上記の場合、好ましくは前記再生層が多層構造であり、この時、キュリー温度または補償組成温度の異なる構成が好ましい。

また、本発明の光磁気記録媒体は、溝部の間に形成されたランド部、または、溝間の傾斜部分により、少なくとも前記再生層または前記記録層が磁化を遮断され、かつ、前記光ディスク基板の溝部からのみ前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生されることが好ましい。

さらに、上記の場合好ましくは、溝部の幅が、０．２μｍ以上０．８μｍ以下、溝部の深さが、λ／２０ｎからλ／３ｎの範囲にあり、溝部の間に形状が、矩形、または、逆Ｖ字型であって高さが、２０ｎｍから８０ｎｍの範囲にあるランド面を形成したことが好ましい。

また、前記再生層、中間層及び記録層の各層間の結合は、交換結合及び静磁結合から選ばれる少なくとも一つの結合であることが好ましい。本発明において、各層間の結合は交換結合がもっとも好ましいが、任意の位置に静磁結合が含まれていてもよい。

本発明の光磁気記録媒体の製造方法においては、前記真空室内に圧力が、コラム状の構造を有する構成の記録層の製造時には１Ｐａ以上６Ｐａ以下の範囲にあり、さらにＡｒガス、ＫｒガスまたはＮｅガスを導入することが好ましい。

また、さらに上記の場合好ましくは、前記記録層の製造時の堆積速度が、０．５ｎｍ／ｓｅｃ以上１０ｎｍ／ｓｅｃ以下である。

本発明の光磁気記録媒体を用いると、再生時に、レーザ光スポットを前記光磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら、前記再生層側から照射し、前記媒体からの反射光を用いてトラッキング制御をかけながら、前記媒体上にレーザ光スポットの移動方向に対して、勾配を有する温度分布を形成し、温度分布の前記再生層に形成されていた磁壁を温度が高い方向へ移動させようとする磁壁に生じる力が、前記記録層から前記中間層を介して生じる結合力よりも大きくなる温度領域よりも、高い温度領域を有する温度分布を前記再生層に形成し、前記光スポットの内部に、前記記録層からの情報の転写磁区を前記再生層に形成し、前記再生層での磁壁移動によって拡大形成されて、前記光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する再生ステップを含む光磁気記録媒体の再生方法を提供できる。

本発明の光磁気記録媒体の再生方法においては、前記再生ステップでは、前記再生層の深さ方向で段階的に転写した前記記録磁区の大きさが磁壁移動することにより拡大して前記情報を検出するのが好ましい。

また、本発明の光磁気記録媒体を使用すると、再生時に、前記光磁気記録媒体からの反射光を用いたトラッキング制御手段と、レーザ光スポットを前記光磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら、前記レーザ光スポットの移動方向に対して、勾配を有する温度分布を形成する加熱手段とを備え、前記光スポットの内部に前記記録層からの情報を前記再生層に転写形成し、前記再生層での磁壁移動によって拡大形成された転写磁区から、前記情報信号を前記光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する手段を含む光磁気記録媒体の再生装置を提供できる。

以下に、実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態について図面を参照にして詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体（以下、「光磁気ディスク」という。）の構造を示す断面図である。すなわち、ポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板１１と、記録膜の保護と媒体の光学的特性を調整するための誘電体層１２と、積層した記録膜の情報を磁壁の移動によって検出するための再生層１３と、再生層と記録層の間の交換結合を制御するための中間層（以下「中間遮断層」ともいう。）１４と、情報を保持しておく記録層１５により構成されている。さらに、１６は記録膜の保護するための誘電体層、１７はオーバーコート層である。２ａ、２ｂはグルーブ、３ａ、３ｂはランドである。再生層１３と、中間層１４及び記録層１５で記録膜１０を構成している。

図１で示した本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体は、再生用光ビームに差しかかった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を検出することによって、再生光の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ(domain wall displacement detection)方式を光磁気記録媒体に適用できる。

なお、上述した構成に積層した記録膜は磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅を大きくする方法であるＤＷＤＤ方式の一例であり、例えば特開平６−２９０４９６号公報に記載される如く、大きな界面飽和保磁力を有する磁性層を記録層とし、小さな界面飽和保磁力を有する磁性膜を磁壁移動する再生層とし、比較的低いキュリー温度を有する磁性膜を切り換えのための中間層として用い、ＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜を用いていれば良い。従って、この膜構成に限るものではない。

上記したＤＷＤＤ方式の再生原理について、図２Ａ−Ｄを参照しながら説明する。図２Ａは、回転しているディスクの記録膜の断面を示す図であり、光ディスク基板（図示せず）、誘電体層の上に、再生層１３と、中間層１４と、記録層１５の３層で記録膜１０が構成され、さらに誘電体層が形成され、さらに図示していないが紫外線硬化樹脂の保護コート層が形成されている。

再生層１３としては、磁壁抗磁力の小さい磁性膜材料を用いており、中間層１４はキュリー温度の小さい磁性膜、記録層１５は小さなドメイン径でも記録磁区を保持できる磁性膜を用いている。ここで、従来の光磁気記録媒体は再生層は、ガードバンド等を形成することにより、閉じていない磁壁を含む磁区構造を形成していた。

図２Ａに示すように、情報信号は、記録層１５に熱磁気記録された記録磁区として形成されている。レーザ光スポットの照射されていない室温での記録膜は記録層１５、中間層１４、再生層１３がそれぞれ強く交換結合しているため、記録層の記録磁区は、そのまま再生層に転写形成される。ここでは、記録層１５と中間層１４と再生層１３を直接互いに交換結合した構成について示してあるが、前記各々の層の間に交換結合を調整する層、あるいはさらに非磁性の薄膜層を挿入し、静磁結合した構成であってもよい。

図２Ｂは、図２Ａの断面図に対応した位置χと記録膜の温度Ｔとの関係を表す。図示されているように、記録信号の再生時には、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザ光による再生ビームスポットが照射される。この時、記録膜は、図２Ｂに示すような温度分布を示し、中間層がキュリー温度Ｔｃ以上となる温度領域Ｔｓが存在し、再生層と記録層との交換結合が遮断される。

また、再生ビームが照射されると、図２Ｃの磁壁エネルギー密度σに対する依存性に示すように、図２Ａの位置に対応するディスク回転方向のχ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配が存在するために、図２Ｄに示すように、位置χでの各層の磁壁に対して磁壁を駆動させる力Ｆが作用する。

この記録膜に作用する力Ｆは、図２Ｄに示すように磁壁エネルギー密度σの低い方に磁壁を移動させるように作用する。再生層は、磁壁抗磁力が小さく磁壁の移動度が大きいので、閉じていない磁壁を有する場合の再生層単独では、この力Ｆによって容易に磁壁が移動する。従って、再生層の磁壁は、矢印で示したように、より温度が高く磁壁エネルギー密度の小さい領域へと瞬時に移動する。そして、再生ビームスポット内を磁壁が通過すると、スポット内での再生層の磁化は光スポットの広い領域で同じ方向に揃う。この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生信号振幅は、常に一定の最大振幅になる。

しかしながら、従来のＤＷＤＤ方式では、閉じていない磁壁を含む磁区構造を形成し、トラック間の交換結合を遮断した再生層の磁壁を移動させるために、微小な磁区であっても安定に記録する必要があり、記録磁区形状と再生層への転写によって、再生信号が変動するという課題を有していた。

次に、本発明の実施の形態１における光磁気ディスク１の構成と作製方法について詳細に説明する。図１に示すように、光ディスク基板１１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜を製膜して形成されている。光ディスク基板１１は、グルーブ２ａ，２ｂの両側にはランド部３ａ，３ｂが形成されており、矩形型溝のグルーブ部の深さｈは、ランド部の上面から５０ｎｍである。また、本実施形態の光磁気ディスク１のトラックピッチは０．８μｍであり、グルーブ幅は０．６μｍである。

図１に示すように、グルーブが形成されたポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板１１上に、まず、マグネトロンスパッタリング装置に、ＺｉＳ・ＳｉＯ₂ターゲットを設置し、光ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、６×１０^-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、誘電体層としてＺｉＳ・ＳｉＯ₂を高周波スパッタリングにより、厚み８０ｎｍに製膜した。

引き続き誘電体層１２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを０．５Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌそれぞれのターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層１３を、厚み３０ｎｍに形成した。次に、Ａｒガスを１．８Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌそれぞれのターゲットを用いて、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間遮断層１４を１５ｎｍ形成し、さらに同じターゲット構成でＡｒガスを２．０Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層１５を厚み６０ｎｍにＤＣマグネトロンスパッタリング法により順次膜形成した。ここで、各層の膜組成は、それぞれのターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合せることができる。

さらに、０．６Ｐａとなるまでチャンバー内にＡｒガスを導入し、基板を回転させながら、ＺｉＳ・ＳｉＯ₂からなる第２の誘電体層１６を厚み１００ｎｍに高周波スパッタリング法により膜形成した。

そして、さらに誘電体層１６の上には、エポキシアクリレート系樹脂からなるオーバーコート層１７を滴下させた後、スピンコートにより、６μｍの膜厚（硬化後の厚み）に塗布し、紫外線ランプを照射して硬化させることにより形成した。

ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層１３は補償組成温度が１５０℃でキュリー温度が２７０℃であり、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間遮断層１４はキュリー温度が１５０℃で、キュリー温度以下では常に希土類金属組成が優勢である。また、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層１５は補償組成温度が８０℃であり、キュリー温度は２９０℃になるように、各ターゲットの投入パワーを設定して組成を調整して製膜した。

製膜時の製膜速度、光ディスク基板の回転数を制御することにより、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層１３は微細な０．８ｎｍ以下の構造単位の非晶質的な膜構造に、中間遮断層１４、記録層１５は、１０ｎｍ、１５ｎｍの構造単位の幅を有するコラム状の構造の磁性薄膜を、それぞれ形成できた。具体的には、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層１３は、１００ｒｐｍで自公転しながら回転し、１５ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間遮断層１４は４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、５ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層１５は、４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、８ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、それぞれ製膜することにより、上記膜構造が得られた。このように、少なくとも記録層をコラム状の構成にすることにより、繰り返し書き換えた場合にも安定した信号の高密度記録再生が可能となった。

上記構成の光磁気ディスク１の光ディスク基板１１は、矩形のランドとグルーブを有する形状であるが、情報の記録されるグルーブ間のランド部により磁性的遮断され、深いランドの形成、または、記録トラック間をアニール処理する方法であっても、同様に再生層に転写された記録磁区が容易に磁壁移動する構成であれば、前述したＤＷＤＤ方式による再生が可能である。

また、本実施形態では、トラックピッチが１．０μｍ以下で、情報の記録されるグルーブの間に０．２μｍから０．８μｍの範囲の幅を有する構成にランド部を形成し、記録情報の最短のマーク長が０．３μｍ以下の記録マークを記録する構成であれば、より効果が大きい。

なお、本実施形態の光磁気記録媒体の記録層は、上記した構成に限定されるものではなく、２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、より好ましくは、５ｎｍから２０ｎｍの幅の構造単位のコラム形状を有する記録層を形成した構成であって、記録層の膜厚を４０ｎｍ以上、より好ましくは６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、同等の再生特性が得られる。

図３に本実施形態の光磁気記録媒体の、マーク長に対するキャリアレベルの依存性を示す。図３に示すように本実施形態では、記録層の膜構造が、コラム状の形状を有し、微小磁区の安定性に優れているため、０．１μｍのマーク長の記録磁区であっても、再生層１３に安定して転写し、磁壁移動が可能であるため、信号振幅が拡大している。

本実施形態では、ランド部によりグルーブ間での記録膜の磁化が分離することにより、再生層は閉じていない磁壁を含むグルーブに情報を記録する構成となっているが、逆にランド部に記録する構成、または、ランド／グルーブの両方に記録する構成であっても同等の特性が得られる。以上のように、本実施形態の構成により、ＤＷＤＤ方式により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。

さらに、本実施形態のグルーブに記録する場合には、グルーブの幅と深さによりＤＷＤＤ方式での記録再生特性に影響するが、本発明のランド部の高さとの関係は、トラックピッチが０．４μｍ以上１．０μｍ以下、溝幅が０．２μｍ以上０．８μｍ以下、溝深さが２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にある光磁気記録媒体であれば同等の効果が得られる。

また、情報を記録するグルーブ部の間のランド部の高さがλ／２０ｎ〜λ／３ｎと小さい場合には、光ディスク基板の成形が容易であり、溝からのノイズも低減可能となる。

以上のように、本発明においては、記録情報の書き換え可能なコラム状の構成を有する記録膜を用いた構成により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することにより磁壁の移動度を確保でき、ＤＷＤＤ方式による転写磁区の移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。さらに、記録再生トラックでの情報の記録再生が安定に行われるため、記録再生時に隣接トラックからのクロスライト及びクロストークも防止できる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を図面に基づいて具体的に説明する。図４は本発明の実施の形態２における光磁気ディスク２１の構造を示す断面図である。図４中、３１はポリカーボネートからなる光ディスク基板であり、幅方向に並設されたトラックは溝形状に形成されており、その境界には逆Ｖ字型のランド部２３ａ，２３ｂにより情報を記録するトラック間毎に分離されている。２２ａ，２２ｂグルーブである。

また図５は、本発明のフォーマット方式における構成の一例を示す断面斜視図である。本実施形態では、図５に示すようなフォーマット方式であり、書き換え可能なグルーブ部の領域８２と、サーボ用のウォブルピット７４、７５とアドレスピット７６の形成されたピット領域８１とがトラック上に交互に並設されている。従って、このフォーマット構成により、サンプルサーボ方式等でトラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報を記録再生可能な構成である。図５において、７１は基板、７２はグルーブ、７３はランド、７７は第１誘電体層、７８は記録膜、７９は第２誘電体層、８０はアニール領域である。

またこの時、レーザ光波長をλとすると、λ／２０ｎからλ／３ｎの範囲、または２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にあるプリピット及びグルーブ部の深さを有する構成により、アドレスピット等のプリピットが検出可能であり、しかも、グルーブ記録によりトラック間での磁気的な遮断によるＤＷＤＤ方式による記録再生を実現できる。

図４に示すように本実施形態の光磁気ディスク２１は、ポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板３１、記録膜の保護と媒体の光学的特性を調整するための誘電体層３２、積層した記録膜は、情報を磁壁の移動によって検出するための再生層３３、ゴースト信号を低減するための制御層３４、再生層と記録保持層の間の交換結合を制御するための中間層（中間遮断層）３５、情報を保持しておく記録層３６の４層で構成されており、記録膜の保護のための第２の誘電体層３７、さらにその上にオーバーコート層３８が形成されている。

実施の形態２の光磁気記録媒体では、この構成により、実施の形態１同様、再生用光ビームに差し掛かった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を検出することによって、再生光の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて超解像再生が可能となる光磁気記録媒体に適用できる。

本実施の形態における光磁気ディスク２１の光ディスク基板３１上は、情報を記録するグルーブ２２の境界にはランド部２３が形成されており、グルーブ部２２の深さｈは、ランド部２３の上面から４０ｎｍを有し、ランド部によりグルーブ部２２は互いに隣接トラックから磁性的に独立している。また、本実施形態の光磁気ディスク２１のトラックピッチは０．６μｍであり、グルーブ幅は０．４５μｍである。

図４に示すような構成の光磁気ディスク２１は、図６の光磁気記録媒体の製膜装置の断面構成図に示すように、真空室１００内の記録膜用の合金ターゲット１０５に対向した位置に配置した基板ホルダー１０６に保持した光ディスク基板３１上に、基板ホルダーを回転させながら薄膜を形成することにより作製する。製膜が完了すると、基板ホルダーと共に、真空搬送機構１１２により、別の真空室に移動して、さらに材料、または組成の異なる記録膜が形成される。また、ターゲットの裏面にはマグネットが配置されたカソード１０３により構成されており、カソードは直流電源１０９により電力を供給され、マグネトロンスパッタリング法により、記録膜、及び、誘電体膜が形成される。

まず、図４に示すように、グルーブが形成されたポリカーボネートからなる透明な光ディスク基板３１上に、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＢドープしたＳｉターゲットを設置し、光ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０^-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。真空排気をしたままＡｒガスとＮ₂ガスを０．３Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、誘電体層３２としてＳｉＮが４０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成される。

引き続き誘電体層３２上に、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層３３は、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを０．６Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｇｄ₂₅Ｆｅ₆₀Ｃｏ₁₁Ｃｒ₄、Ｇｄ₂₄Ｆｅ₅₈Ｃｏ₁₀Ｃｒ₈、Ｇｄ₂₃Ｆｅ₅₅Ｃｏ₉Ｃｒ₁₃（組成はｍｏｌ％）の組成からなる合金ターゲットも用いて、順次１０ｎｍずつ膜形成する。

次に、ＴｂＦｅＣｏＣｒの制御層３４が１０ｎｍ、ＴｂＤｙＦｅＣｒの中間遮断層３５が１５ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏＣｒの記録層３６が１００ｎｍが順次ＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜形成される。さらに、０．３Ｐａとなるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ₂ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる第２の誘電体層３７を７０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成されている。そして、さらに第２の誘電体層３７の上には、エポキシアクリレート系樹脂からなるオーバーコート層３８がスピンコートにより塗布され、紫外線を照射して硬化させることにより形成する。

本実施形態の再生層３３は、組成の異なる磁性膜３層で構成されている。再生層は、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層３３は補償組成温度が１６０℃でキュリー温度が２３０℃の層、補償組成温度が１４０℃でキュリー温度が２００℃の層、補償組成温度が１２０℃でキュリー温度が１７０℃の層の３つの組成を含む再生層により構成されている。また、ＴｂＦｅＣｏＣｒの制御層３４はキュリー温度が１６０℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢である。ＴｂＤｙＦｅＣｒの中間遮断層３５はキュリー温度が１４５ ℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢である。また、ＴｂＦｅＣｏＣｒの記録層３６は補償組成温度が１００℃であり、キュリー温度は２６０℃になるように組成を調整した。

製膜時のＡｒガス圧力、製膜速度、基板ホルダーに保持した光ディスク基板の回転数を制御することにより、磁性薄膜の構造を変化させることが可能である。具体的には、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる３層構造の再生層３３は、基板回転数３００ｒｐｍ、製膜Ａｒ圧力０．６Ｐａ、１５ｎｍ／ｓｅｃの製膜速度で堆積積層させることにより、微細な１．０ｎｍ以下でコラム状の構造単位を有しない、非晶質的な膜構造に形成できる。また、膜厚１０ｎｍのＴｂＦｅＣｏＣｒの制御層３４、膜厚１５ｎｍのＴｂＤｙＦｅＣｒの中間遮断層は、何れも基板回転数１００ｒｐｍ、製膜時のＡｒガス圧力３．０Ｐａ、製膜速度５ｎｍ／ｓｅｃにすることにより、１０ｎｍの構造単位の幅を有する柱状のコラム構造の磁性薄膜に形成できる。さらに、ＴｂＦｅＣｏＣｒの記録層は基板回転数８０ｒｐｍ、製膜時のＡｒガス圧４．５Ｐａ、製膜速度１０ｎｍ／ｓｅｃにより、２０ｎｍの構造単位の幅を有する柱状のコラム構造の１００ｎｍの膜厚の磁性薄膜に形成できる。

記録層と再生層の断面を高分解能でＳＥＭ観察した断面図を、図７Ａに示す。この時ＳＥＭ観察したサンプルは、トラックピッチ０．８μｍ、グルーブ幅０．４５μｍのポリカーボネートの光ディスク基板上に１００ｎｍの膜厚の磁性薄膜を形成した構成である。

図７ＡのＳＥＭ(scanning electron microscope)１０万倍の断面図に示すように、図７ＡのＴｂＦｅＣｏの記録層３６は、磁性薄膜が膜面垂直方向に柱状のコラム形状である構造であることが観察できる。図７Ｂは図７Ａのイラスト説明図である。３６は記録層である。

これに対して図８ＡのＳＥＭ(scanning electron microscope)による１０万倍の断面図に示すように、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層は、構造単位がほとんど観察できないくらい微細な構造の非晶質な薄膜として形成されていることが分かる。図８Ｂは図８Ａのイラスト説明図である。３３は再生層である。

さらに、隣接するグルーブ間の傾斜部分では、ＴｂＦｅＣｏの記録層の柱状の構造単位は、膜面垂直方向からは傾いた方向の構造単位を示しており、この傾斜した構造単位により、情報トラックのグルーブ間は、磁気的に遮断されている。この結果、本実施形態のように、グルーブ部をＤＷＤＤ方式による記録再生時の書き換え領域に用いることにより、隣接するグルーブ間では少なくとも記録膜の一部は磁気的に遮断されており、記録層３６から再生層３３に転写した磁区は安定して磁壁移動を行うことにより、マーク長の小さい場合にも、信号振幅の拡大した信号の再生が可能となる。

なお、図７Ａ及び図７Ｂの本実施形態の光磁気記録媒体の断面図に示すようなコラム構造を有するが、記録層は２ｎｍから４０ｎｍの幅の構造単位を有する記録層を形成した構成であって、記録層の膜厚を４０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、コラム構造を形成することが容易となり、同等の高密度での記録再生特性が得られる。また、記録層を柱状のコラム構造に構成することにより、繰り返し書き換えた場合にも安定した信号の記録再生が可能となる。ここで、記録層３６はＴｂＦｅＣｏＣｒを用いた例を示したが、耐食性向上のため、ＣｒのほかにＴｉ，Ｐｔ，Ａｌ等を１０ｍｏｌ％以下添加してもよい。

また、上記構成の光磁気記録媒体２１は、ランドとグルーブを有する形状であり、情報の記録されるグルーブ間の傾斜部により磁性的遮断された構成であるが、深いランドの形成、または、記録トラック間をアニール処理する方法であっても、同様に再生層に転写された記録磁区の磁壁移動が容易であり、前記したＤＷＤＤ方式による再生が可能である。

また、本実施形態では、トラックピッチが１．０μｍ以下で、溝幅が０．２μｍから０．８μｍの範囲を有する構成にランド部を形成し、最短のマーク長を０．３μｍ以下の情報信号を記録する構成であれば、より効果が大きい。

図９に本実施形態の光磁気記録媒体を記録再生信号の場合の、再生信号のジッタのマーク長に対する依存性を示す。図９に示すように、本実施形態では、マーク長が小さい場合にも安定して記録磁区が形成されており、０．１μｍのマーク長の記録磁区であっても、再生層３３に転写して磁壁移動して再生できるため、信号振幅が拡大再生により１３％以下のジッタが得られる。

さらに、図１０Ａに０．１μｍのマーク長の再生波形、図１０Ｂに０．１５μｍのマーク長の再生波形、図１０Ｃに０．２μｍのマーク長の再生波形に示すように、再生信号の振幅量はマーク長０．１μｍでほぼ飽和しており、記録層からの安定した転写と、再生層の磁壁移動によりＤＷＤＤ動作により、再生信号特性に優れた光磁気記録媒体を実現できることが分かる。

また、図１１にマーク長０．１μｍ、０．１５μｍの場合のジッタの、再生パワーに対する依存性を示す。ここで、信号の記録は光パルス磁界変調記録であり、線速は２．４ｍ／ｓである。この場合には、図１１に示すように、再生パワー３．５ｍＷでジッタは最小となり、再生パワーが±２０％の範囲で変化した場合であっても、再生ジッタがほとんど変化なく、十分な再生信号特性が得られていることが分かる。

次に以下の検討は、本実施形態同様、トラックピッチは０．６μｍ、グルーブ幅０．４５μｍの、グルーブに対するランドの高さは４０ｎｍ、グルーブの面粗さは１．５ｎｍ以下の光ディスク基板を用いて検討した。

まず図１２に、製膜時のＡｒ圧力に対する、コラム形状の幅の依存性を示す。図１２に示すように、Ａｒ圧力を大きくすることにより、コラム形状の幅は大きくなる傾向があり、１．８Ｐａ以上のＡｒ圧力であれば、５ｎｍ以上の構造単位の幅を有するコラム構造が形成することが可能である。また、Ｋｒ，Ｎｅ，Ｘｅを用いた場合も、１Ｐａ以上の圧力で同等の効果が得られる。また、６Ｐａまでの圧力設定により、コラム形状の幅は徐々に大きくなり、５．８Ｐａでは、４０ｎｍのコラム形状の幅を実現できる。

製膜時のＡｒ流量と真空排気速度を考慮すれば、さらに好ましくは、２．５Ｐａ以上、４．５Ｐａ以下とすれば同等の効果がある。また、この時、真空ポンプの能力の範囲でできるだけＡｒ流量も大きい方が良く、少なくとも２０ｓｃｃｍ以上は導入する方が好ましい。

この時、記録膜の密度は低下し、Ａｒ圧力３．０Ｐａで製膜した場合には、０．５Ｐａの場合の半分になる。この時、記録膜の構造単位の間にＡｒ原子が取り込まれており、コラム状の構造形成を容易にできる。

図１３に、製膜時の磁性膜の堆積製膜速度に対する、コラム形状の幅の依存性の特性図を示す。図１３に示すように、堆積製膜速度が２０ｎｍ／ｓｅｃ以上と大きい場合には、記録膜の構造は微細な非晶質的になり、柱状のコラム構造とはならないが、堆積製膜速度を小さくすることにより、コラム形状の幅は大きくなる。そして、１５ｎｍ／ｓｅｃ以下の製膜速度であれば、柱状のコラム形状を形成できる。

しかしながら、製膜速度が１ｎｍ／ｓｅｃ未満になると、製膜時の時間が長くなり、記録膜の磁気特性が希土類金属が減少する方向に劣化し、グルーブからの再生信号量が急激に低下するため、２ｎｍ／ｓｅｃ以上１５ｎｍ／ｓｅｃ以下の製膜速度、さらにより好ましくは、４ｎｍ／ｓｅｃ以上１０ｎｍ／ｓｅｃ以下の製膜速度により、コラム形状の構造を形成することが可能である。ここで、磁性膜製造の堆積製膜速度は、投入パワーの調整、膜厚・膜分布補正板等の配置により設定できる。

さらに、図１４に、記録層のコラム形状の幅を変化させた場合の、マーク長に対する依存性より、最短マーク長の限界を示す。ここで、トラックピッチは０．６μｍ、グルーブ幅０．４５μｍ、グルーブに対するランドの高さは４０ｎｍの光ディスク基板を用いて、コラム形状の構造単位の幅を１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１８ｎｍの場合の特性図である。また、この時の記録信号の評価は、記録層に、それぞれのマーク長の孤立波を記録して、再生時のシグナルレベルの変化として測定を行った。

図１４に示すように、孤立波であるために、マーク長が小さくなると信号量は減少するが、光学限界以下での記録磁区を検出することができ、記録層のコラム形状の幅を５ｎｍ以上とすることにより、０．１μｍ以下のマーク長まで、安定して記録磁区を形成できることが分かる。また、記録層のコラム形状の幅を２ｎｍとした場合でも、０．１μｍのマーク長の記録まで確認できた。

記録層の限界の最短マーク長は、垂直磁気異方性に依存するが、本実施形態のように、コラム状の構造を形成し、磁化と保磁力の積（Ｍｓ・Ｈｃ積）によるエネルギーを１．２×１０⁶ｅｒｇ／ｃｍ³以上、垂直磁気異方性定数Ｋｕを５×１０⁵ｅｒｇ／ｃｍ³以上、より好ましくは、Ｋｕを１×１０⁶ｅｒｇ／ｃｍ³以上にすることにより、０．１μｍ以下のマーク長まで記録再生が可能となる。

また、上記のコラム形状では、ポーラスな膜構造を有しており、５ｎｍ以上のコラム状の構造単位の幅を有した構成であれば、記録膜中に、Ａｒ原子を、０．８ｍｏｌ％以上含有した構成となっており、記録膜中のＡｒ原子の含有量が、０．５ｍｏｌ％以上４．０ｍｏｌ％以下の構成であれば同等の効果が得られる。この時、Ａｒの含有量は、ＥＰＭＡ（電子プローブＸ線マイクロアナライズ）、またはＲＢＳ（ラザフォード・バックスキャッタリング法）等により検出できる。

上記のコラム形状のポーラスな膜構造では、記録層の緻密さも、再生層に比較して小さくなっており、再生層のように緻密な膜構成であれば、７ｇ／ｃｍ³以上であるのに対し、特に５ｎｍ以上４０ｎｍ以下の構造単位を有するコラム構造であれば、室温では２．０ｇ／ｃｍ³から５．０ｇ／ｃｍ³の密度を有する薄膜として形成されている。

従って、ＤＷＤＤ方式による光磁気記録媒体の信号特性を向上させるためには、記録層のコラム形状の幅を２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、さらに好ましくは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であれば、０．１μｍ以下の短いマークを記録した場合にも十分に安定な膜面垂直磁気異方性が得られ、同等の高密度記録再生が可能となることが分かる。

図１５に、記録層の膜厚に対する０．１μｍ、０．１５μｍでの再生信号のジッタの特性図を示す。図１５に示すように、信号再生時のジッタは、１２０ｎｍから１８０ｎｍ範囲で最小となることが分かる。膜厚の最適値は、記録層の膜組成、磁気特性によって異なるが、コラム形状の構造を有する記録層では、比較的膜厚を大きくすることにより、コラム状の構造が形成され易く、４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の記録層の膜厚、さらに好ましくは、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の膜厚にすることにより、柱状のコラム構造を有し、短いマークまで安定して記録磁区を形成し、再生層に転写できることが分かる。この結果、０．１μｍ以下のマーク長まで、安定して記録磁区を形成できることが分かる。

以上のように、本発明においては、ＤＷＤＤを用いた再生が可能な磁性膜を有し、記録情報の書き換え可能なトラック領域と隣接トラックとの境界部分を磁気的に遮断し、記録層がコラム状の構造を備えた構成、より具体的には、記録層のコラム形状の幅を２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、さらに好ましくは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の構成を備えることにより、磁壁の移動度を確保でき、マーク長０．２μｍ以下の場合にもＤＷＤＤ方式により転写磁区の移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。

以上のように、本実施形態の構成により、ＤＷＤＤ方式により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３を図面に基づいて具体的に説明する。図１６は本発明の実施の形態３における光磁気ディスク４１の構造を示す断面図である。図１６中、５１はエチレン−テトラシクロドデセン共重合物（一般的名称として環状オレフィンコポリマーまたはアモルファスポリオレフィン（以下「ポリオレフィン」という。））からなる光ディスク基板であり、幅方向に並設されたトラックは溝形状４２に形成されており、その境界には逆Ｖ字型のランド部４３により情報を記録するトラック間毎に分離されている。

本実施形態の光磁気ディスク４１は本発明の実施の形態１と同様に、ポリオレフィンからなる透明な光ディスク基板５１、記録膜の保護と媒体の光学的特性を調整するための誘電体層５２、積層した記録膜は、情報を磁壁の移動によって検出するための再生層５３、ゴースト信号を低減するための制御層５４、再生層と記録保持層の間の交換結合を制御するための中間層（中間遮断層）５５、情報を保持しておく記録層５６の膜構成に形成されており、記録膜の保護のための第２の誘電体層５７、オーバーコート層５８がその上に順次形成されている。

図１６に示した本発明の実施の形態３の光磁気記録媒体は、実施の形態１の光磁気記録媒体と同様に、再生用光ビームに差し掛かった磁壁を次々と移動させこの磁壁の移動を検出することによって、再生光の波長と対物レンズの開口数で決まる検出限界を越えて超解像再生が可能となる光磁気記録媒体に適用できる。

本実施の形態の光磁気ディスク４１は、このような光ディスク基板５１上に磁性層を含む多層積層膜を製膜して形成されている。グルーブ４２ａ，４２ｂの間にはランド部４３ａ，４３ｂが形成されており、グルーブ部４２ａ，４２ｂの深さｈは、ランド部４３ａ，４３ｂの上面から６０ｎｍであり、逆Ｖ字型のランド形状を有する。このランド部によりグルーブ部４２ａ，４２ｂは互いに磁気的に独立している。また、本実施形態の光磁気ディスク４１のトラックピッチは０．５μｍであり、グルーブ幅は０．４μｍである。

図１６に示すような構成の光磁気記録媒体４１は、実施の形態２同様の製造装置により、ターゲットに対向した位置に静止して配置した光ディスク基板５１上に薄膜を形成することにより作製する。

まず、光ディスク基板５１上には、ＳｉＮの誘電体層５２が８０ｎｍ反応性スパッタリング法により膜形成される。さらにその上に磁性膜は合金ターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜形成される。まず、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層５３は、Ｇｄ₂₆Ｆｅ₅₉Ｃｏ₁₁Ｃｒ₄、Ｇｄ₂₅Ｆｅ₅₇Ｃｏ₁₀Ｃｒ₈、Ｇｄ₂₄Ｆｅ₅₄Ｃｏ₉Ｃｒ₁₃、Ｇｄ₂₃Ｆｅ₅₁Ｃｏ₈Ｃｒ₁₈（組成はｍｏｌ％）の組成からなる４種類の合金ターゲットも用いて、順次１０ｎｍずつ膜形成する。次に、ＴｂＨｏＦｅＣｏの制御層５４は５ｎｍ、さらにＴｂＨｏＦｅＡｌの中間遮断層５５が１０ｎｍ、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層５６が１２０ｎｍの厚みで順次合金ターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜形成される。さらに、ＳｉＮからなる第２の誘電体層５７が８０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成されている。そして、さらに誘電体層５７の上には、ウレタン系樹脂からなるオーバーコート層５８がスピンコートにより塗布され、紫外線を照射して硬化させることにより形成する。

ここで、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層５３は補償組成温度が１９０℃でキュリー温度が２７０℃の層、補償組成温度が１５５ ℃でキュリー温度が２２０℃の層、補償組成温度が１１０℃でキュリー温度が１７０℃の層、補償組成温度が８０℃でキュリー温度が１３０℃の４つの組成の再生層により構成されている。この時、製膜時のＡｒ圧力は、０．８Ｐａ、製膜速度は１３ｎｍ／ｓｅｃである。

また、ＴｂＨｏＦｅＣｏの制御層５４は、Ｔｂに対してＨｏを２０ｍｏｌ％含有し、キュリー温度が１６０℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢であり、Ａｒガス圧力２Ｐａ、製膜速度４ｎｍ／ｓｅｃで製膜することにより、コラム形状の幅は８ｎｍの構造を有する磁性膜を形成できる。ＴｂＨｏＦｅＡｌの中間遮断層５５も、Ｔｂに対してＨｏを２０ｍｏｌ％含有し、キュリー温度が１４５ ℃で、キュリー温度以下では常に遷移金属組成が優勢である。また、製膜時のＡｒガス圧力は２Ｐａ、製膜速度５ｎｍ／ｓｅｃで製膜することにより、コラム形状の幅は６ｎｍの構造を有する磁性膜を形成できる。

さらに、ＴｂＨｏＦｅＣｏの記録層５６は、Ｔｂに対してＨｏを３０ｍｏｌ％含有し、補償組成温度が３０℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように組成を調整した磁性膜である。この時、製膜時のＡｒ圧力は、３．５Ｐａ、製膜速度は６ｎｍ／ｓｅｃであり、コラム形状の幅は１２ｎｍの構造を有する磁性膜を形成できる。

ここで、図１６に示すように、光ディスク基板５１に、上述した磁性層を含む多層積層膜を製膜して形成されており、光ディスク基板５１は、グルーブ部４２の境界にはランド部４３が逆V字型形状に形成されており、グルーブ部４２の深さｈは、ランド部４３の上面から６０ｎｍを有する。このランド部４３によりグルーブ部４２は互いに磁気的に独立している。また、本実施形態の光磁気ディスク４１のトラックピッチは０．５μｍであり、グルーブ幅は０．４μｍである。

上記構成の光ディスク基板は基板材料にポリオレフィンを用いた構成では、トラックピッチ、およびランド幅の小さい場合にも、射出成形法によるグルーブ４２とランド４３の形成が可能である。そして、ポリオレフィンからなる光ディスク基板は転写性に優れているため、グルーブに対するランド面の高さが８０ｎｍ以下であれば、より狭い幅のランド部４３の遮断領域とグルーブ４２を形成することが可能であり、基板成形のためのタクトタイムも短縮することが可能である。

さらに、光磁気記録媒体のランド部の傾斜角を大きくする、または傾斜部の面粗さを変化させることも、ポリオレフィンからなる光ディスク基板の優れた転写性を利用して成形できるものであり、記録再生領域であるグルーブ部４２の隣接するトラック間の境界での結合を確実に切断することができる。

また、本実施形態の光磁気記録媒体４１は、静止対向型のスパッタリング方式を用いており、光ディスク基板等を回転させながら製膜した場合に比べて、スパッタリング粒子の方向が変化せずに製膜できるため、ターゲット組成の分布に応じて記録膜組成の均一性が得られ、垂直方向に磁性膜を堆積成長させるため、柱状の膜構造を形成する場合、よりその効果が大きい。

図１７に、記録層の希土類金属中のＨｏ量に対するコラム形状の幅の依存性を示す。ここで、トラックピッチは０．５μｍ、グルーブ幅０．４μｍのポリオレフィンの光ディスク基板を用いた場合の特性図である。図１７に示すように、Ｈｏの添加量を増やしていくとコラム形状の幅は大きくなる傾向がある。そして、Ｔｂ量に対して５ｍｏｌ％の添加により、形成されるコラム形状が確認でき、１０ｍｏｌ％から４０ｍｏｌ％の添加量の範囲では、コラム形状の幅を変化させることができる。ここで、製膜時のＡｒ圧力は、３．５Ｐａであり、製膜速度は、６ｎｍ／ｓｅｃ、膜厚は１００ｎｍに設定している。

以上のように、本実施形態の光磁気記録媒体によれば、ＤＷＤＤを用いた再生が可能な磁性膜を有し、静止対向したターゲット構成により製造時のタクトタイムも短縮でき、しかもコラム状の構造を形成した記録膜により、高密度記録時の信号特性にも優れた光磁気記録媒体を実現できる。さらにランド部、またはレーザアニール等により、磁気的に遮断された領域を有する構成であるため、情報信号書き換えによるオーバーライト時に、オーバーライトパワーマージンも拡大することができるものである。

以上のように、本実施の形態の光磁気記録媒体は、少なくとも記録層に柱状のコラム形状の膜構造を有する構成、より具体的には、２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、より好ましくは、５ｎｍから２０ｎｍの幅の構造単位のコラム形状を有する記録層を形成した構成であって、記録層の膜厚を５０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、記録磁区の安定性に優れ、マーク長が短い場合にも優れた再生信号特性が得られる。

次に、本発明の実施形態における光磁気記録媒体の記録再生方法および記録再生装置について説明する。本発明の実施形態における光磁気記録媒体の記録再生方法および記録再生装置としては、上記のように説明してきた本実施形態の光磁気記録媒体を通常より高い再生パワーで記録再生可能な構成の光磁気記録再生装置を用いて、前記光磁気記録媒体の前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報の再生信号の検出を行う再生方法である。

このような光磁気記録媒体の記録再生方法では、レーザ光により情報の記録、再生、消去を行う構成であって、再生時に、レーザ光スポットを前記光磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら、前記再生層側から照射し、前記光磁気記録媒体からの反射光を用いてトラッキング制御をかけながら、前記光磁気記録媒体上にレーザ光スポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形成し、その時の温度分布により前記再生層に形成されていた磁壁を温度が高い方向へ移動させようとする磁壁に生じる力が、前記記録層から前記中間層を介して再生層に生じる結合力よりも大きくなる温度領域よりも、高い温度領域を有する温度分布を前記再生層に形成することにより、前記光スポットの内部に、記録層からの情報の転写磁区を再生層に形成し、再生層での磁壁移動によって拡大形成された情報を前記光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する光磁気記録媒体の再生方法である。

または、本発明の上記実施形態で説明したように、前記再生層の深さ方向で段階的に転写した前記記録磁区の大きさが磁壁移動することにより拡大して前記情報を検出する、光磁気記録媒体の再生方法である。さらに、前記光磁気記録媒体の前記中間層を介して生じる結合力が、磁気的結合力、交換結合力、静磁結合力の何れかである構成により、前記記録層と前記再生層との磁気的結合力による信号の転写可能な温度範囲からのみ転写し、転写した磁区を拡大して信号を検出する光磁気記録媒体の再生方法である。

以上のように、本発明においては、上記のＤＷＤＤを用いた再生が可能な磁性膜を有し、記録情報の書き換え可能なトラック領域と隣接トラックとの境界部分の領域が磁気的に遮断された構成を備えることにより、前記光磁気記録媒体の磁壁の移動度を確保でき、また、記録層のコラム状の構造単位が、再生層のそれより大きい構成により、記録層の記録磁区を安定化でき、再生層への転写磁区の信号再生時の磁壁の移動度を確保でき、再生信号を安定して検出することが可能な光磁気記録媒体の記録再生方法を実現できる。

なお、上述の各実施形態における光磁気記録媒体では、ポリカーボートまたはポリオレフィンを用いた光ディスク基板を用いた構成について述べてきたが、ガラス基板に直接加工するかまたはフォトポリマーによって案内溝またはプリピットを形成した構成、エポキシ系樹脂、または、その他のプラスチック材料を用いた光ディスク基板であっても良い。

また、本実形態における光ディスク基板では、光スポットのトラッキングガイドのためのスパイラル状または環状の案内溝、またはプリピットを備えた構成の光磁気記録媒体について述べてきたが、光ディスク基板上に、アドレス情報を有する蛇行したスパイラル状の案内溝、またはサンプルサーボ方式等の蛇行したトラッキングガイドのためのプリピットを設けた構成の光ディスク基板を用いてもよい。

さらに、本実施形態の光ディスク基板のトラックピッチは０．５μｍから０．８μｍ、グルーブ幅は０．４μｍから０．６μｍであるが、上記構成の情報記録トラックのグルーブ間が矩形型、または逆Ｖ字型のランドまたはグルーブにより、記録トラック間が遮断され、トラックピッチが１．０μｍ以下で、情報の記録されるランドまたはグルーブの間に０．２μｍから０．８μｍの幅を有するグルーブまたはランド部により構成されればよい。また、さらにトラックピッチを小さくするか、またはさらに記録トラック間をアニール処理することにより、さらに高密度な光磁気記録媒体が可能となる。

また、ランド面またはランド面および、グルーブ部との間の傾斜面の面粗さをＲａ（Ｌ）≧１．５ｎｍと大きくし、情報を記録するグルーブ内をＲａ（Ｇ）≦１．５ｎｍの平滑な表面に形成する構成により、隣接するグルーブ間、または、ランド面と傾斜面との境界での記録トラック間での磁気的な遮断によりＤＷＤＤ動作による磁壁移動特性に大きな効果が実現でき、さらに、情報記録トラック間をアニール処理することによっても、優れたＤＷＤＤ方式による光磁気記録媒体を実現できる。

また、上述の実施形態における光磁気記録媒体では、第１及び第２の誘電体層としてＳｉＮ膜、及びＺｎＳＳｉＯ₂膜を用いた構成について述べてきたが、ＺｎＳ膜またはその他のカルコゲン化物の膜、ＴａＯ₂等の酸化物の膜、ＡｌＮ等の窒化物の膜、または、それらの混合物の薄膜を用いても良い。また、誘電体層の膜厚は、２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲で、エンハンス効果により信号量を増大させる構成であれば良い。

また、上述の実施形態における光磁気記録媒体での各層を構成する磁性膜として、再生層としてはＧｄＦｅＣｏＡｌ、ＧｄＦｅＣｏＣｒ、制御層、中間遮断層としては、ＴｂＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｒ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ、ＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＴｂＨｏＦｅＡｌ、記録層としてＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜をそれぞれ使用して積層した構成の記録膜からなる光磁気記録媒体について述べてきたが、ＴｂＦｅ、ＴｂＨｏＦｅ、ＴｂＣｏ、ＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏＳｉ、等の希土類ー遷移金属系フェリ磁性の非晶質合金、または、ＭｎＢｉ、ＭｎＢｉＡｌまたはＰｔＭｎＳｎ等のＭｎ系磁性膜の多結晶材料を用いた光磁気材料、または、ガーネット、ＰｔＣｏ、ＰｄＣｏなどの白金族−遷移金属合金、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの金、白金族−遷移金属周期構造合金膜などを用いても良く、またはそれらを含み、かつ、材料または組成の異なる複数の記録層より構成された記録膜であればよい。また、上述の磁性層には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｂなど耐食性改善のための元素添加を行なっても良い。

また、Ｔｂに対して５ｍｏｌ％以上、より好ましくいコラム形状の幅を形成する手段として、２０ｍｏｌ％から３０ｍｏｌ％のＨｏを添加した構成について述べてきたが、その他の膜中に構造を誘起する材料を添加し、コラム状に構造単位を大きくする構成であれば、同等の効果が得られる。

さらに、本実施形態では、再生層、制御層、中間遮断層、記録層等を積層した記録膜の膜構成としては、３０ｎｍから４０ｎｍの膜厚の再生層、５ｎｍから１５ｎｍの膜厚の制御層または中間遮断層、６０ｎｍから１２０ｎｍの薄膜の記録層について述べてきたが、上記膜厚に限定されるものではなく、本発明の特性を満たすように、記録層と再生層との間で、十分な磁気的結合力が得られ、膜厚が５ｎｍから２００ｎｍの範囲であれば良く、また、より好ましくは、例えば、再生層を１０ｎｍから１００ｎｍ、制御層を５ｎｍから５０ｎｍ、中間遮断層を５ｎｍから５０ｎｍ、及び記録層を３０ｎｍから２００ｎｍとすることにより、同等の効果が得られる。

さらに、記録補助層、転写制御層等、またはその他の記録再生特性を改善させるための磁性膜を用いた構成であっても良い。また、中間遮断層としては、膜厚方向での組成または磁壁エネルギー密度を変化させた多層構成の磁性膜を設けても良い。

さらに、記録信号を、短波長、高Ｎ.Ａ.の光学ヘッド、または、ＧＭＲ磁気ヘッド等の微小な磁区の検出可能な方法を用いれば、上記コラム状の構造単位を有する記録層単層の構成、または、磁気的超解像、磁壁移動による磁区拡大を用いない多層膜構成であっても、同等の効果が得られる。

さらに本実施形態では、基板上に誘電体層を介して、再生層、中間層、記録層を順次積層し、ディスク基板を介して記録再生を行う構成について述べてきたが、基板上に記録層、中間層、再生層と逆方向に順次積層した膜構成を用いて、光磁気ディスクの膜面側から信号を再生する方法であっても良い。その場合、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッド、近接場光を利用した光学ヘッド、高ＮＡの光学ヘッドを用いた方法、あるいはそれらの方法を記録時と再生時とで組み合わせた方法であっても、同等以上の効果が得られる。

また、本発明の光磁気記録媒体における各層を構成する磁性層は、例えばそれぞれの金属材料を用いたターゲット、または必要な材料を混合した合金ターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法によって、製膜時のＡｒガス圧を例えば０．３Ｐａ以上６．０Ｐａ以下に設定して膜形成すれば作製可能である。また、この製造プロセスにおける製膜時のＡｒガス、Ｋｒガス、ＸｅガスまたはＮｅガスを用いた場合のガス圧、またはバイアス電圧、カソード等からの磁界またはスパッタガスの種類などの製膜条件、更には使用する装置に関わる要因により、形成される磁性膜のＧｄ等の希土類金属組成を変化した場合にも、製造可能である。例えば、ＧｄＦｅＣｏのＧｄ組成比を２４％から２７％の範囲で変化させる場合に、製膜時のＡｒガス圧を１．２Ｐａから０．４Ｐａに変化させることにより、膜形成する方法等を用いることができる。

さらに、多元スパッタリング方式による周期的な積層方式の成膜方法、例えば、自公転または静止対向型のスパッタリング方式等であっても、製膜装置条件を制御することにより製造できる。この場合、記録層のコラム状の構造単位を大きくし、保磁力Ｈｃ、及び垂直磁気異方性Ｋｕを大きくする構成であれば、記録層の信号を再生層に確実に転写し、再生時にはスムーズに磁壁移動させて、安定して磁区拡大による再生を行うことができる。

さらに、記録層の上に誘電体層に直接オーバーコート層を形成した構成について述べてきたが、記録層に直接、または誘電体層を介して、さらに熱吸収層を配置した構成であってもよい。また、熱吸収層の材料としては、ＡｌＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの少なくとも１つを含む合金材料であって、記録膜よりも熱伝導率の大きい材料であれば良い。

さらに、オーバーコート層（保護層）をエポキシアクリレート系樹脂、またはウレタン系樹脂から形成した構成について述べてきたが、その他の紫外線硬化型の樹脂、熱硬化型の樹脂、潤滑剤を含有した樹脂材料、またはホットメルト接着剤などを用いて他の基材と貼り合わせた構造を採用することも可能である。

さらに、ＤＷＤＤ方式を用いた光磁気記録媒体とその再生方式について述べてきたが、それ以外は磁壁移動タイプの磁区拡大再生方式、シュリンク動作による再生磁区の拡大再生方式または再生磁界交番型の再生方式等であっても、高信号品質化、高記録密度化を得るために記録再生方式を用い、記録層にコラム状の構造を形成した構成であれば、０．１μｍ以下であっても微小磁区の安定性に優れ、再生層への転写再生時にも高密度での安定した記録再生が可能であり、同等にまたはそれ以上の効果が得られる。

本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体の断面図である。 Ａは本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体の記録膜の磁化の方向を示す断面図、Ｂは同、再生動作中の光磁気記録媒体の位置に対する媒体内部での温度分布を示す特性図、Ｃは同、再生層の磁壁エネルギー密度を示す特性図、Ｄは同、再生層の磁壁を移動させようとする力を示す特性図である。 本発明の実施の形態１における光磁気記録媒体のマーク長に対するキャリアレベルの依存性を示す特性図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体断面図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の製造装置の概略構成図である Ａは本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の記録層をＳＥＭ観察した断面図（倍率：１０万倍）、Ｂは図７Ａのイラスト説明図である。 Ａは本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の再生層をＳＥＭ観察した断面図（倍率：１０万倍）、ＢはＡのイラスト説明図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のマーク長に対するジッタの依存性を示す特性図である。 Ａは本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の０．１μｍのマーク長の場合の再生波形、Ｂは同、０．１５μｍのマーク長の場合の再生波形、Ｃは同、０．２μｍのマーク長の場合の再生波形を示す図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のマーク長０．１μｍ、０．１５μｍの場合の再生パワーに対するジッタの依存性を示す特性図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のＡｒ圧力に対するコラム構造の幅を示す特性図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の製膜時の堆積速度に対するコラム構造の幅を示す特性図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体のコラム構造の幅が異なる場合の、マーク長にキャリアレベルを示す特性図である。 本発明の実施の形態２における光磁気記録媒体の記録層の膜厚に対するジッタの依存性を示す特性図である。 本発明の実施の形態３における光磁気記録媒体の断面図である。 本発明の実施の形態３における光磁気記録媒体のＨｏの含有量に対するコラム構造の幅の依存性を示す特性図である。

符号の説明

１，２１，４１ 光磁気ディスク
２，２２，４２ グルーブ
３，２３，４３ ランド
１０ 記録膜
１１，３１，５１ 光ディスク基板
１２，３２，５２ 誘電体層
１３，３３，５３ 再生層
１４，３５，５５ 中間遮断層
１５，３６，５６ 記録層
１６，３７，５７ 第２の誘電体層
１７，３８，５８ オーバーコート層
３４，５４ 制御層
８１ ピット領域
８２ グルーブ領域

Claims (33)

1. 光ディスク基板上に少なくとも再生層、中間層及び記録層を有する記録膜を含み、
   前記記録膜は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、
   前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体であって、
   前記記録層が略垂直方向に配向した柱状構造を含むことを特徴とする光磁気記録媒体。
2. 前記記録層が前記再生層よりも構造単位幅の大きい柱形状を含む請求項１に記載の光磁気記録媒体。
3. 前記再生層が非晶質構造である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
4. 前記記録層が前記再生層よりも磁性薄膜の密度が小さい請求項１に記載の光磁気記録媒体。
5. 前記記録層と前記再生層にはＡｒ原子を含む請求項１に記載の光磁気記録媒体。
6. 前記記録層のＡｒ原子含有量が、前記再生層のＡｒ原子含有量よりも多い請求項１に記載の光磁気記録媒体。
7. 前記記録層がポーラス構造を含む請求項１に記載の光磁気記録媒体。
8. 前記記録層が磁性薄膜の密度が２．０ｇ／ｃｍ^３以上５．０ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
9. 前記記録層のＡｒ原子の含有量が０．５ｍｏｌ％を越える請求項５に記載の光磁気記録媒体。
10. 前記記録層の柱状構造の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
11. 前記記録層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
12. 前記記録層の記録トラック領域の隣接トラックとの境界部分では、前記記録膜の柱状構造の方向が膜面垂直方向から傾斜している請求項１に記載の光磁気記録媒体。
13. 少なくとも前記中間層が柱状構造を含む請求項１に記載の光磁気記録媒体。
14. 前記中間層の柱状構造の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、かつ厚みが５ｎｍ以上８０ｎｍ以下である請求項１３に記載の光磁気記録媒体。
15. 少なくとも前記再生層の磁壁移動を抑制する制御層をさらに備え、前記制御層が柱状構造を含む請求項１に記載の光磁気記録媒体。
16. 前記制御層の柱状構造の幅が２ｎｍ以上４０ｎｍ以下、かつ厚みが５ｎｍ以上８０ｎｍ以下である請求項１５に記載の光磁気記録媒体。
17. 前記記録層、前記中間層及び前記制御層の少なくとも一つは希土類金属と遷移金属との合金薄膜により形成されている請求項１に記載の光磁気記録媒体。
18. 前記希土類金属は、少なくともＴｂ、Ｇｄ、Ｄｙ及びＨｏを含有する請求項１７に記載の光磁気記録媒体。
19. 前記再生層が原子オーダーのランダムで微細な非晶質である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
20. 前記再生層が２ｎｍ未満の非晶質構造である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
21. 前記再生層は前記記録層に比べて磁壁抗磁力が小さい請求項１に記載の光磁気記録媒体。
22. 前記再生層が多層構造である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
23. 前記再生層が、キュリー温度または補償組成温度の異なる多層構造により形成されている請求項２２に記載の光磁気記録媒体。
24. 前記光ディスク基板の溝部の間に形成されたランド部、または溝間の傾斜部分により少なくとも前記再生層または前記記録層が磁化を遮断され、かつ前記光ディスク基板の溝部から前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって記録情報が再生される請求項１に記載の光磁気記録媒体。
25. 前記溝部の幅が０．２μｍ以上０．８μｍ以下、前記溝部の深さがλ／２０ｎ以上λ／３ｎ以下の範囲にある請求項２４に記載の光磁気記録媒体。
26. 前記溝部の間に形状が矩形、または逆Ｖ字型であって、高さが２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲にあるランド面を形成した請求項２４に記載の光磁気記録媒体。
27. 前記再生層、中間層及び記録層の各層間の結合が、交換結合及び静磁結合から選ばれる少なくとも一つの結合である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
28. 光ディスク基板上に少なくとも再生層、中間層及び記録層を有する記録膜を含み、
    前記記録膜は磁気的に結合しているとともに、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性膜であり、
    前記記録層に形成された記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生される光磁気記録媒体の製造方法であって、
    真空室内に光磁気記録媒体材料からなるターゲットと前記ターゲットに対向した位置に前記光ディスク基板を配置し、
    固定または自転した前記光ディスク基板上に前記記録膜を形成する組成を有するターゲットを用いて非酸化性雰囲気でマグネトロンスパッタリングすることにより、略垂直方向に配向した柱状構造の記録膜を形成することを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。
29. 前記ターゲットが合金化した材料である請求項２８に記載の光磁気記録媒体の製造方法。
30. 前記ターゲットが複数であり、マグネトロンスパッタリングにより単原子単位で積層する請求項２８に記載の光磁気記録媒体の製造方法。
31. 前記真空室内に圧力が、柱状構造を有する記録層の製膜時には１Ｐａ以上６Ｐａ以下の範囲にある請求項２８に記載の光磁気記録媒体の製造方法。
32. 前記記録層の製膜時に、真空室内に少なくともＡｒガスと、Ｋｒガス及びＮｅガスから選ばれる少なくとも一つのガスを導入する請求項２８に記載の光磁気記録媒体の製造方法。
33. 前記記録層の製膜時の堆積速度が、０．５ｎｍ／ｓｅｃ以上１５ｎｍ／ｓｅｃ以下である請求項２８に記載の光磁気記録媒体の製造方法。

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