(57)【要約】      （修正有）【課題】記録プロセス時に初期化層が決して磁化反転を起こさず、スポット径に比して微細な高密度記録パターンを安定に光変調方式でダイレクトオーバーライト記録できる光学的記録媒体を提供する。【解決手段】光記録媒体は、記録プロセスの温度範囲において、書き込み層に対して初期化補助層の正味の磁化がパラレルの状態を取る為、初期着磁と記録バイアス磁界との方向を揃えることが可能となり、初期化層が決して磁化反転を起こさなくなる。【選択図】図１
2006221768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともメモリ層、書き込み層、遮断層および初期化層がこの順に積層された光変調オーバーライト記録が可能な光学的記録媒体であって、
メモリ層、書き込み層、遮断層および初期化層のキュリー温度をＴｍ、Ｔｗ、ＴｓおよびＴｉとした時、Ｔｗ＞Ｔｍ＞Ｔｓ、Ｔｗ≧Ｔｉ＞Ｔｓの関係を有し、
これらの磁性層は垂直磁気異方性を有する希土類遷移金属非晶質合金膜から成り、且つ、少なくとも前記書き込み層、前記遮断層及び前記初期化層が室温で交換結合し、前記書き込み層が室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有し室温において希土類副格子磁化優勢な希土類遷移金属非晶質合金膜から成り、且つ、
前記初期化層に相接して、前記書き込み層よりもキュリー温度が高く、相対的に保磁力が小さな、室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有さない希土類副格子磁化優勢な希土類遷移金属非晶質合金膜から成る初期化補助層が、前記初期化層の前記遮断層が形成される面と対向する側に積層されていることを特徴とする光学的記録媒体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの強度、パルス幅を変調する、所謂光変調により情報のオーバーライト記録を行う光学的記録媒体に関するものであり、特に光ビームのスポットサイズ以下の記録マークを含む高密度記録を行うための光学的記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
書き換え可能な記録媒体として、各種の磁性記録媒体が実用化されている。特に、半導体レーザの熱エネルギーを用いて磁性薄膜に磁区を書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を用いてこの情報を読み出す光磁気記録媒体は、高密度記録が可能な大容量可換媒体として期待されている。近年、動画像のデジタル化の動きとあいまって、これらの磁性記録媒体の記録密度を高めて、さらに大容量の記録媒体とする要求が高まっている。
【０００３】
一般に、光記録媒体の線記録密度は、再生光学系のレーザ波長および対物レンズの開口数ＮＡに大きく依存する。すなわち、再生光学系のレーザ波長λと対物レンズの開口数ＮＡが決まると、ビームウェストでの径が決まるため、信号再生可能な記録ピットの空間周波数は２ＮＡ／λ程度が限界となってしまう。したがって、従来の光ディスクで高密度化を実現するためには、再生光学系のレーザ波長を短くするか、対物レンズの開口数を大きくする必要がある。
【０００４】
しかしながら、レーザ波長を短くするのは素子の効率、発熱等の問題で容易ではなく、また、対物レンズの開口数を大きくすると、焦点深度が浅くなるなどのために、機械的精度に対する要求が厳しくなるという問題が生じる。
【０００５】
このため、レーザ波長や対物レンズの開口数を変えずに、記録媒体の構成や再生方法を工夫して記録密度を改善する、いわゆる超解像技術が種々開発されている。
【０００６】
このような技術の一つとして、特開平６−２９０４９６号公報では、光磁気記録媒体を用いて、温度勾配による磁壁移動現象を利用した磁壁移動検出方式（以下ＤＷＤＤ（Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）と称す。）と呼ぶ再生方式が提案され、スポット径に対して一桁程度小さな記録マークからなる高密度記録信号の再生が可能なことを実用レベルで確認した旨の内容が開示されている。
【０００７】
これら超解像光磁気記録媒体への記録方式としては、従来から高密度記録
に有利とされる磁界変調方式が広く用いられてきた。しかし、磁界変調方式では、記録膜に近接させて磁気ヘッドを配置する必要があるため、貼り合わせ基板構造をとることができず、特に大径ディスクへの展開において基板の反り等、機械特性の点で不利である。また、膜面側から高ＮＡの対物レンズで記録再生を行う場合には、光ヘッドと磁気ヘッドとを一体に配置する必要があり構成が複雑になってしまうことや、低消費電力化するためには高密度化とトレードオフの関係にある記録媒体の高磁界感度化が必須であるなど、媒体設計、及びシステム設計上に幾つかの足枷をかかえていた。
【０００８】
そこで、特開平６−１３１７２２号公報には、光変調方式を用いて、安定に記録することが可能な充分な大きさの磁区を一旦形成し、その直後に磁区の後部を消去してビームスポットサイズよりも小さな微小磁区を形成することを特徴とする磁区後部消去方式（以下、ＤＴＥ方式（Ｄｏｍａｉｎ  Ｔａｉｌ  Ｅｒａｓｉｎｇ）と称す。）が提案されている。ＤＴＥ方式は、記録磁界の方向を切り換えずに記録と消去の動作を瞬時に連続して行えるようにする必要があるため、記録媒体として、交換結合多層膜からなる光変調ダイレクトオーバーライトが可能な光磁気記録媒体（以下ＬＩＭＤＯＷ（Ｌｉｇｈｔ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｖｅｒ−Ｗｒｉｔｅ）媒体と称す。）の構成を利用している。
【０００９】
特開平０１−２４１０５１号公報に開示された、ＬＩＭＤＯＷ媒体は、メモリ層（Ｍ層）、書き込み層（Ｗ層）、遮断層（Ｓ層）、初期化層（Ｉ層）が基本的な構成となっている。各層のキュリー温度は、Ｓ層＜Ｍ層＜Ｗ層＜Ｉ層の順に高くなるように設計されている。
【００１０】
ＬＩＭＤＯＷ媒体への記録方法は、記録レーザ光の変調によって、レーザ照射部の媒体温度を、Ｗ層のキュリー温度Ｔｗ以上でかつＩ層のキュリー温度Ｔｉ以下の温度レベルと、Ｍ層のキュリー温度Ｔｍ以上でかつＴｗ以下の温度レベルとの２種類の温度レベルの間で変調し、以下に述べるように各々の温度レベルに対応させてメモリ層の磁化を配向させることでオーバーライトを実現している。
【００１１】
以下では、Ｔｗに加熱した時にメモリ層に形成されるスピン配向の状態を記録状態とし、Ｔｍに加熱した時に形成される状態を消去状態とする。Ｉ層は全面消去状態に初期化着磁されており、キュリー温度が最も高く、上記の温度レベルへの加熱操作では磁化反転することなく常に消去状態を維持する。
【００１２】
まず、Ｔｗに加熱するとＷ層は所定の方向に印加された外部磁界の作用により記録状態に配向する。その後の冷却過程でＴｍ以下に媒体温度が低下すると、Ｗ層との交換相互作用によりＭ層も記録状態に配向する。更にＳ層のキュリー温度Ｔｓ以下に媒体温度が低下すると、Ｓ層を介してＷ層がＩ層と交換結合し、その作用によってＷ層が再反転して消去状態に初期化される。この時にはＭ層は媒体温度の低下に伴う保磁力エネルギーの急激な増大に支えられ、Ｗ層との交換相互作用に反して記録状態を維持する。
【００１３】
一方Ｔｍに加熱すると、Ｗ層はこの温度では保磁力エネルギーがまだ充分大きいので初期化された消去状態を維持し、Ｍ層はキュリー温度に加熱される過程で保磁力エネルギーが急激に低下するのでＷ層との交換相互作用により消去状態に配向する。このようにして２種類の温度レベルに対応してメモリ層を磁化配向させることができ、記録光の変調のみで記録前の磁化状態に関わらず新しい情報を記録することが可能となる。以上がＬＩＭＤＯＷ媒体へ記録する際の基本動作である。
【００１４】
また、ＬＩＭＤＯＷ媒体においては、初期化プロセスにおいて記録された磁化方向を保持する必要があるため、初期化プロセスの温度から室温にかけて式（１）の条件を満たす必要がある。但し、Ｍｓ、Ｈｃ、ｈは、夫々メモリ層の飽和磁化、保磁力、膜厚であり、σｗはメモリ層と書き込み層との界面における磁壁エネルギー密度である。
【００１５】
Ｈｃ＞σｗ／（２Ｍｓ×ｈ）  ‥‥‥（１）
これらの様に、交換結合多層膜を利用し、初期化磁界Ｈｉを無くした光変調ダイレクトオーバーライト媒体が種々開発されているが、依然として、初期化層の補償温度が書き込み温度以下であるため、記録プロセスの最高温度領域で遷移金属副格子磁化が優勢な状態となっている初期化層においては磁化方向が外部印加される記録磁界方向に倣うことで反転してしまい、初期化の状態が崩れてしまう場合が有るという問題が残されている。この問題は、高密度記録になるほどより深刻な問題となってくる。
【００１６】
図４に示すように、ＬＩＭＤＯＷ記録では記録時の消去幅、いわゆるＳｅｌｆ−Ｓｈａｒｐｎｉｎｇ幅が線記録密度の限界を決める一要因となるため、この消去幅を狭くするよう、温度プロファイルの急峻な領域を使う方が有利である。すると必然的に、記録プロセスの最高温度も高くなり、初期化層の磁化反転が生じ易くなる。
【００１７】
そこで、この問題を改善するために、例えば、特開平１０−２４１２１９号公報には、キュリー温度の最も高い初期化層に相接して、室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有する、初期化層と同様な組成を有し希土類含有量の多い、即ち初期化層よりもキュリー温度の低い初期化補助層を設け、これにより初期化層の室温における反転磁界を減少させ、これまで室温で着磁困難により使用出来ていなかった補償組成近傍の初期化層を用いることが可能となり、記録プロセスにおける初期化層の磁化反転に対して、安定性を高めることが可能である事が開示されている。
【００１８】
また、特開平１１−１３４７３１号公報には、初期化層よりもキュリー温度が高く、記録補助層（書き込み層）のキュリー温度以上で初期化層よりも保磁力の大きな初期化補助層を付与する構成が提案され、記録補助層のキュリー温度以上では初期化補助層により、記録プロセスにおける初期化層の磁化反転に対して、安定性を高めることが可能である事が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２９０４９６号公報
【特許文献２】特開平６−１３１７２２号公報
【特許文献３】特開平１０−２４１２１９号公報
【特許文献４】特開平１１−１３４７３１号公報
【特許文献５】特開平０１−２４１０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、上述した従来の手法は、何れも、初期化層および初期化補助層の補償温度が書き込み層のキュリー温度以下であるために、記録プロセスの高温状態で遷移金属副格子磁化が優勢となる初期化層の正味の磁化方向が記録印加磁界の方向と逆となる。この結果、初期化層の一部が磁化反転する可能性が残されており、根本的な解決には至っていない。
【００２０】
よって、本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、記録プロセス時に初期化層が決して磁化反転を起こさず、スポット径に比して微細な高密度記録パターンを安定に光変調方式でダイレクトオーバーライト記録できる光学的記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は以下の光学的記録媒体により達成される。
【００２２】
少なくともメモリ層、書き込み層、遮断層、初期化層がこの順に積層された光変調オーバーライト記録が可能な光学的記録媒体であって、メモリ層、書き込み層、遮断層および初期化層のキュリー温度をＴｍ、Ｔｗ、ＴｓおよびＴｉとした時、Ｔｗ＞Ｔｍ＞Ｔｓ、Ｔｗ≧Ｔｉ＞Ｔｓの関係を有し、これらの磁性層は垂直磁気異方性を有する希土類遷移金属非晶質合金膜から成り、且つ、少なくとも書き込み層、遮断層、及び初期化層が室温で交換結合し、書き込み層が室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有し室温において希土類副格子磁化優勢な希土類遷移金属非晶質合金膜から成り、且つ、初期化層に相接して、前記書き込み層よりもキュリー温度が高く、相対的に保磁力が小さな、室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有さない希土類副格子磁化優勢な希土類遷移金属非晶質合金膜から成る初期化補助層が積層されていることを特徴とする光学的記録媒体である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、高密度化記録パターンを記録するため記録プロセスの最高温度が高くなっても、メモリ層、書き込み層、遮断層および初期化層のキュリー温度をＴｍ、Ｔｗ、ＴｓおよびＴｉとした時、Ｔｗ＞Ｔｍ＞Ｔｓ、Ｔｗ≧Ｔｉ＞Ｔｓの関係を有し、初期化層に相接して、書き込み層よりもキュリー温度が高く、相対的に保磁力が小さく、室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有さない初期化補助層を設けることにより、初期化補助層は磁化反転を起すことがない。このために、記録プロセス時に初期化層が磁化反転を起すことがなくなり、記録パワーマージンが広く、且つ、スポット径に比して微細な高密度記録パターンを安定に光変調方式でダイレクトオーバーライト記録できる光学的記録媒体を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本実施形態の光磁気記録媒体を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明による光学的記録媒体の一例を示す模式的断面図で、基板１０１４上に、第一の誘電体層１０１１、再生層（Ｄ１）１００１、再生補助層（Ｄ２）１００２、制御層（Ｃ）１００３、第二遮断層（Ｓｒ）１００４、メモリ層（Ｍ）１００５、中間層（Ｉｎｔ）１００６、書き込み層（Ｗ）１００７、遮断層（Ｓｗ）１００８、初期化層（Ｉ）１００９、初期化補助層（Ｉａ）１０１０、第二の誘電体層１０１２、及び放熱層１０１３が順次積層されている。
【００２６】
再生層１００１からメモリ層１００５（Ｄ１／Ｄ２／Ｃ／Ｓｒ／Ｍ）の部分がＤＷＤＤによる再生を実現するための層構成で、メモリ層１００５から初期化補助層１０１０（Ｍ／Ｉｎｔ／Ｗ／Ｓｗ／Ｉ／Ｉａ）の部分がＬＩＭＤＯＷによる記録を実現するための層構成である。
【００２７】
層間の交換結合のオン・オフを切り換える機能を果たす遮断層が、ＤＷＤＤとＬＩＭＤＯＷの両方の構成に存在するので、区別のために前者の遮断層をＳｒ層、後者のそれをＳｗと示している。
【００２８】
基板１０１４としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ガラス等を用いることができる。第一の誘電体層１０１１や第二の誘電体層１０１２としては、例えば、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯ、ＺｎＳ、ＭｇＦ、ＴａＯ等の材料が使用できる。また、磁壁の移動を光学的に検出するのでなければ、必ずしも透光性材料である必要はない。
【００２９】
本実施形態では、再生特性向上の観点から再生補助層１００２を設け再生温度範囲で再生層全体における飽和磁化がキャンセルされるようにして、磁壁移動動作に及ぼす浮遊磁界の影響を抑制した場合の例を示してあるが、これ以外に膜厚方向に組成勾配を設ける、或いは、更に多層化した構成を用いても良い。材料としては、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＤｙＦｅＣｏ系から成る磁性膜を用いることができる。
【００３０】
また、制御層１００３は、再生ビームスポット内後方端部での余計な磁壁移動（ゴースト信号）を抑制するものであり、ＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｏ系から成る磁性層などを用いることができる。
【００３１】
また、中間層（Ｉｎｔ）１００６は、メモリ層１００５と書き込み層１００７との間の交換相互作用の強さを調整するためのものであり、ＧｄＦｅＣｏ系から成る磁性層を用いることが出来る。
【００３２】
初期化補助層１０１０は、記録プロセスにおいて外部印加磁界の向きに倣い、降温過程において芽生えてきた初期化層１００９の磁化の向きを交換結合により決定づけるための層であり、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＤｙＦｅＣｏ系からなる磁性膜を用いることができる。また、放熱層１０１３としては、例えば、Ａｌ、ＡｌＴａ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、ＡｌＳｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等の材料が使用できる。
【００３３】
また、高分子樹脂からなる保護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後の基板を貼り合わせてもよい。また、磁性層以外の層は必須のものではなく、磁性層の積層順序を逆にしてもよい。
【００３４】
これら各層は、例えばマグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリング、又は連続蒸着等によって被着形成できる。特に各磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、お互いに交換結合をしている。
【００３５】
上記媒体において、各磁性層１００１〜１０１０は、磁気記録媒体や光磁気記録媒体に一般的に用いられている材料の他、磁気バブル材料や反強磁性材料等、種々の磁性材料によって構成することが考えられる。例えば、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ等の希土類金属元素の一種類あるいは二種類以上が１０〜４０ａｔ．％と、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の鉄族元素の一種類あるいは二種類以上が９０〜６０ａｔ．％とで構成される希土類−鉄族非晶質合金によって構成し得る。
【００３６】
また、耐食性向上等のために、これらの合金にＣｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｉｎ等の元素を少量添加してもよい。また、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏ等の白金族−鉄族周期構造膜や、白金族−鉄族合金膜、Ｃｏ−Ｎｉ−ＯやＦｅ−Ｒｈ系合金等の反強磁性材料、磁性ガーネット等の材料も使用可能である。
【００３７】
重希土類−鉄族非晶質合金の場合、飽和磁化は、希土類元素と鉄族元素との組成比により制御することが可能である。補償組成にすれば、室温での飽和磁化を０ｅｍｕ／ｃｃにできる。キュリー温度も、組成比により制御することが可能である。飽和磁化と独立に制御するためには、鉄族元素として、Ｆｅの一部をＣｏで置き換えた材料を用い、置換量を制御する方法がより好ましく利用できる。
【００３８】
すなわち、Ｆｅ元素１ａｔ．％をＣｏで置換することにより、６℃程度のキュリー温度上昇が見込めるので、この関係を用いて所望のキュリー温度となるようにＣｏの添加量を調整する。Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の非磁性元素を微量添加することにより、逆にキュリー温度を低下させることも可能である。また、二種類以上の希土類元素を用いてそれらの組成比を調整することでもキュリー温度を制御できる。
【００３９】
各磁性層のキュリー温度の設計において、ＤＴＥ方式のプロセスを実現させる上で特に注意すべき点は、記録・消去・初期化の各温度に関わる磁性層、即ちＷ層・Ｍ層・Ｓｗ層のキュリー温度の設計である。記録温度まで加熱後、瞬時に初期化温度まで冷却して初期化を行い、直後に消去温度まで加熱するので、各温度の差は出来るだけ小さい方がよい。
【００４０】
通常のＬＩＭＤＯＷ媒体では、消去温度レベルの温度分布を形成した時に、分布のピーク温度が記録温度を越えてはならないので、記録温度と消去温度との差を大きく取る必要があった。しかし、ＤＴＥ方式の場合には、消去動作を行った時に中心の高温部に磁区が書けてしまっても、後続の記録もしくは消去の動作で上書きするようにできるので問題がない。このためＭ層のキュリー温度をＷ層のキュリー温度近くの高温に設計することが出来る。
【００４１】
本実施形態では両者の差が５０℃以下になるようにした。またそれに伴って、Ｓｗ層のキュリー温度も、Ｗ層の初期化がＭ層の磁化状態に影響を及ぼさない範囲で、Ｍ層のキュリー温度近くの高温に設計することが出来る。本実施例ではＷ層とＳｗ層とのキュリー温度の差を１００℃以下に抑制した。
【００４２】
また、磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度は、主として材料元素の選択によって制御するが、下引きされる第一の誘電体層の状態や、スパッタガス圧等の成膜条件によっても調整可能である。ＴｂやＤｙ系の材料は異方性が大きく磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度が大きく、Ｇｄ系材料は小さい。不純物の添加等によってこれらの物性値を制御することもできる。膜厚は、成膜速度と成膜時間で制御できる。
【００４３】
なお、磁壁移動動作の安定化のために、第二の誘電体層１０１２を成膜した後、一旦成膜装置から取り出して、記録トラックの両側を高出力のレーザでアニール処理してもよい。また、Ｉ層の全面初期化（初期着磁）は、成膜後に永久磁石で１５ｋＯｅ程度の磁界を印加して、或いは、ドライブやバルクイレーサーを用いて昇温させることで１〜２ｋＯｅ程度の小さな磁界にて初期化が可能である。アニール処理を施す場合、生産性を考慮してアニールと同時に初期化を行うことも可能である。あるいは、基板の表面形状や成膜条件を適切化して、アニール処理を省略することも可能である。
【００４４】
再生層１００１からメモリ層１００５（Ｄ１／Ｄ２／Ｃ／Ｓｒ／Ｍ）のＤＷＤＤ方式による再生を実現するもので、詳細な説明は省略するが、本実施形態以外の構成でもかまわないことは言うまでもないが、再生特性向上の観点から再生温度範囲で磁壁移動動作に及ぼす浮遊磁界の影響を抑制するよう、再生層１００１、再生補助層１００２、制御層１００３、第二遮断層１００４およびメモリ層１００５の各磁性層とも補償組成近傍の組成になるように調整した。厳密には、再生温度となる第二遮断層１００４のキュリー温度近傍の温度で希土類元素と鉄族元素とが補償されるように、室温で希土類元素優勢になるように調整することが好ましい。
【００４５】
メモリ層１００５から初期化補助層１０１０（Ｍ／Ｉｎｔ／Ｗ／Ｓｗ／Ｉ／Ｉａ）は、各層のキュリー温度を夫々Ｔｍ，Ｔｗ，Ｔｓ，Ｔｉとした時、Ｔｗ＞Ｔｍ＞Ｔｓ，Ｔｗ≧Ｔｉ＞Ｔｓの関係を有し、これらの磁性層は垂直磁気異方性を有する希土類遷移金属非晶質合金膜から成り、且つ、少なくとも書き込み層、遮断層、及び初期化層が室温で交換結合し、書き込み層が室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有し、室温において希土類副格子磁化優勢な希土類遷移金属非晶質合金膜から成り、且つ、初期化層に相接して積層されている初期化補助層は、書き込み層よりもキュリー温度が高く、相対的に保磁力が小さな、室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有さない希土類副格子磁化優勢な希土類遷移金属非晶質合金膜から成っている。
【００４６】
初期化層のキュリー温度は書き込み層のキュリー温度と同じであることが好ましいが、遮断層のキュリー温度以下において、遮断層からの交換力よりも初期化層の保磁力が大きい状態、即ち以下の（２）式を満たせば、初期化層のキュリー温度としては、遮断層と書き込み層との間で設計することができる。
【００４７】
Ｈｃｉ＞σｓｉ／（２Ｍｓｉ×ｄｉ）  ‥‥‥（２）
Ｈｃｉ：初期化層の保磁力
σｓｉ：初期化層と遮断層間の界面磁壁エネルギー密度
Ｍｓｉ：初期化層の正味磁化
ｄｉ：初期化層の膜厚
次に、Ｔｗ＞Ｔｍ＞Ｔｓ、Ｔｗ＝Ｔｉ＞Ｔｓの関係を満たす本実施の形態の光磁気記録媒体のオーバーライトプロセスを、図６を用いて、詳細に説明する。図５はＬＩＭＤＯＷプロセスに関与する部分、メモリ層（Ｍ）１００５から初期化補助層（ＩＡ）１０１０までの磁化状態を示し（但し、中間層は図示せず）、横軸は温度を示す。
【００４８】
本発明における光磁気記録媒体を用いた光変調オーバーライトでは、情報に応じて光ビームの強度を変調することにより情報を記録する。すなわち、記録レーザ光の変調によって、レーザ照射部の媒体温度を、書き込み層のキュリー温度Ｔｗ以上の温度レベルと、メモリ層のキュリー温度Ｔｍ以上でかつ書き込み層のキュリー温度Ｔｗ以下の温度レベルと、の２種類の温度レベルの間で変調し、以下に述べるように各々の温度レベルに対応させてメモリ層の磁化を配向させることでオーバーライトを実現する。
【００４９】
以下では、書き込み層のキュリー温度Ｔｗ以上に加熱し、記録バイアス磁界を印加した時にメモリ層の遷移金属の磁化に形成される磁化状態を記録状態“１”とし、メモリ層のキュリー温度Ｔｍ以上でかつ書き込み層のキュリー温度Ｔｗ以下の温度に加熱した時にメモリ層の遷移金属の磁化に形成される磁化状態を消去状態“０”とする。初期化層及び初期化補助層は全面消去状態に初期化着磁されており、上記の温度レベルへの加熱操作では磁化反転することなく常に消去状態を維持する。
【００５０】
まず、記録プロセスについて説明する。レーザ照射により、書き込み層のキュリー温度Ｔｗ以上の温度レベルに媒体が加熱され、書き込み層の磁化が消失する（状態（ｂ））。この際、初期化層もキュリー温度を超え磁化が消失しているため、初期化補助層のみの磁化が残存していることとなる。ここで、初期化補助層は相対的に低い保磁力を有しているので、外部印加磁界の方向に容易に倣うが、室温とキュリー温度との間に磁気的補償温度を有さない希土類副格子磁化優勢な磁性膜であるため、記録バイアス磁界の方向が初期着磁の方向と同じになり、消去状態を維持したままとなる。このために、初期化補助層は磁化反転を生じることがない。
【００５１】
その後、記録バイアス磁界した状態での冷却過程で媒体温度が、書き込み層のキュリー温度Ｔｗ以下に低下すると、書き込み層に遷移金属副格子磁化が優勢な磁化が芽生え初め、記録バイアス磁界の作用により書き込み層の磁化が記録状態に配向する。またその際、初期化層にも遷移金属副格子磁化が優勢な磁化が芽生え初めてくるが、この時、初期化補助層からの強い交換力の作用により、初期化層の遷移金属の磁化は初期化補助層に倣い消去状態に配向することとなる（状態（ｃ））ために、初期化層が磁化変転した場合であっても初期化層は、初期化補助層に倣い常に消去状態を維持することができる。
【００５２】
その後の冷却過程で更に媒体温度がＴｍ以下に低下すると、書き込み層との交換相互作用によりメモリ層も記録状態に配向する（状態（ｄ））。更に遮断層のキュリー温度Ｔｓｗ以下に媒体温度が低下すると、遮断層を介して書き込み層が初期化層と交換結合し、その作用によって書き込み層が再反転して消去状態に初期化される。この時にはメモリ層は媒体温度の低下に伴う保磁力エネルギーの急激な増大に支えられ、書き込み層との交換相互作用に反して記録状態を維持する（状態（ｅ））。
【００５３】
次に消去プロセスを説明する。レーザ照射により媒体温度がＴｍ以上でかつＴｗ以下の温度レベルに加熱されると、書き込み層はこの温度では保磁力エネルギーがまだ充分大きいので初期化された消去状態を維持し（状態（ｆ））、メモリ層はキュリー温度に加熱される過程で保磁力エネルギーが急激に低下するので書き込み層との交換相互作用により消去状態に配向する（状態（ｇ））。
【００５４】
この際、初期化層も保磁力エネルギーがまだ充分に大きいので初期化された状態を維持する。
【００５５】
上述の説明は、Ｔｗ＞Ｔｍ＞Ｔｓ、Ｔｗ＝Ｔｉ＞Ｔｓの関係を満たす光磁気記録媒体を用いて説明したが、Ｔｗ＞Ｔｉ＞Ｔｓの場合でも問題なく行うことができる。
【００５６】
初期化層のキュリー温度が、Ｔｗ＞Ｔｉ＞Ｔｍの場合は、初期化層の保磁力エネルギーが急激に減少した状態となるが、初期化補助層からの交換力の作用により消去状態を維持したままとなる。また、Ｔｍ＞Ｔｉ＞Ｔｓの場合は、磁化が消失した状態となり、その後の冷却過程にて初期化層に芽生えてくる磁化は、初期化補助層からの強い交換力の作用により消去状態に配向することとなる。
【００５７】
このようにして、２種類の温度レベルに対応してメモリ層を磁化配向させることができ、記録光の変調のみで記録前の磁化状態に関わらず新しい情報を記録することが可能となる。
【００５８】
以上述べたように、本発明の記録媒体では、記録プロセスの温度範囲において、書き込み層と初期化補助層の正味の磁化がパラレル（同方向）の状態を取る為、特開平１０−２４１２１９号公報や特開平１１−１３４７３１号公報に開示されている従来の媒体とは異なり、初期着磁と記録バイアス磁界との方向を揃えることが可能となり、初期化層が決して磁化反転を起こさなくなる。
【００５９】
以下に具体的な実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明はその主旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
図１に示す構造の光記録媒体の製造方法を詳細に説明する。ＢドープしたＳｉまたはＧｄ、Ｔｂ、ＦｅＣｒ、ＣｏＣｒの各ターゲットを取り付けた直流マグネトロンスパッタリング装置を用いた。
【００６１】
トラッキング用の案内溝の形成された基板１０１４となるポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、２×１０-5Ｐａ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。その後、真空排気したままＡｒガスをチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。第一の誘電体層１０１１となるＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ2ガスを導入することで、直流反応性スパッタを行い成膜した。
【００６２】
まず初に、ＡｒガスとＮ2ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、第一の誘電体層としてＳｉＮ層を３５ｎｍ成膜した。磁性膜の成膜時にＮ2ガスが混入していると窒化などを起こし磁気特性に影響を与えるため、誘電体層とその他の磁性層は別のチャンバーにて成膜を行った。
【００６３】
第一の誘電体層１０１１を成膜後に、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスを導入し、コンダクタンス調整により所望の圧力とし、再生層（Ｄ１）１００１及び再生補助層（Ｄ２）１００２として組成比の異なるＧｄＦｅＣｏＣｒ層を各々膜厚１８ｎｍ成膜した。次いで、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を約１．０Ｐａとし、制御層（Ｃ）１００３としてＴｂＦｅＣｏＣｒを膜厚１８ｎｍ、第二遮断層（Ｓｒ）１００４としてＴｂＦｅＣｒ層を膜厚１０ｎｍ形成した。次いで、メモリ層（Ｍ）１００５としてＴｂＦｅＣｏＣｒ層を膜厚５０ｎｍ形成した。
【００６４】
その後、Ａｒガスを３５ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を０．７Ｐａとし、中間層（Ｉｎｔ）１００６としてＧｄＦｅＣｏＣｒを膜厚３０ｎｍ形成した。次いで、Ａｒガスを１０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を約０．２Ｐａとし、書き込み層（Ｗ）１００７としてＴｂＦｅＣｏＣｒを膜厚２０ｎｍ形成した。書き込み層１００７としては、ＤｙＦｅＣｏＣｒ系の使用も可能であるが、スパッタリング装置へのターゲット配置個数の関係から本発明ではＴｂＦｅＣｏＣｒを用い、成膜圧力を下げることで磁気異方性の調整を行った。
【００６５】
次いで、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を１．０Ｐａとし、遮断層（Ｓｗ）１００８としてＴｂＦｅＣｏＣｒ層を膜厚１０ｎｍ、初期化層（Ｉ）１００９としてＴｂＦｅＣｏＣｒ層を膜厚３０ｎｍ順次成膜した。
【００６６】
その後、初期化補助層（ＩＡ）１０１０としてＧｄＦｅＣｏＣｒ層を膜厚１０ｎｍ、Ａｒガスを用いて成膜した。
【００６７】
次いで、第二の誘電体層１０１２としてＳｉＮ層を２０ｎｍ、第一の誘電体層形成時と同様に、磁性層を形成したチャンバーとは別のチャンバーを用いて直流反応性スパッタにより成膜した。
【００６８】
ここで、磁壁移動動作の安定化のために、第二の誘電体層を成膜した後、一旦成膜装置から取り出して、記録トラックの両側を高出力のレーザで局所アニール処理を行った。この処理により、記録トラック両側の磁性膜の磁性を劣化させ、この部分では磁壁エネルギーが蓄積しないようにした。
【００６９】
その後、再びスパッタリング装置に戻し、所望の圧力まで真空排気したのち、放熱層１０１３としてＡｌＳｉ層を１００ｎｍ、Ａｒガスを用いて成膜した。
【００７０】
各磁性層は、Ｇｄ、Ｔｂ、ＦｅＣｒ、ＣｏＣｒの各ターゲットに投入するパワーの比によって組成比を制御した。ＤＷＤＤによる再生を実現するための層構成（Ｄ１／Ｄ２／Ｃ／Ｓｒ／Ｍ）における組成比は、先にも述べた様に、再生特性向上の観点から再生温度範囲で磁壁移動動作に及ぼす浮遊磁界の影響を抑制するよう、再生層１００１、再生補助層１００２、制御層１００３、第二遮断層１００４およびメモリ層１００５の各磁性層とも補償組成近傍の組成になるように調整した。厳密には、再生温度となる第二遮断層１００４のキュリー温度近傍の温度で希土類元素と鉄族元素とが補償されるように、室温で希土類元素優勢になるように調整した。
【００７１】
具体的には、再生層のキュリー温度は２９０℃程度となるように調整し、再生補助層のキュリー温度は２１０℃程度、制御層のキュリー温度は１８０℃程度、第二遮断層のキュリー温度は１６０℃程度、メモリ層のキュリー温度は２８０℃程度、中間層のキュリー温度は３１０℃程度、書き込み層のキュリー温度は３２０℃程度、遮断層のキュリー温度は２３０℃程度となる様に調整した。また、初期化層のキュリー温度は、３２０℃程度、初期化補助層のキュリー温度は３８０℃程度となるように調整した。
【００７２】
こうして作製した実施例１におけるサンプルの動特性評価を、従来から一般的に使用されているレーザ波長６６０ｎｍ、対物レンズのＮ．Ａ．０．６０の光磁気ディスク評価装置を用いて評価した。スポット径は約０．９２μｍである。録再時の線速は２．１３ｍ／ｓｅｃとした。
【００７３】
上記の光磁気記録媒体に、光学系の分解能以上の高密度な微細パターンを記録し、ＤＷＤＤ再生して特性評価を行った。具体的には、ジッターの記録パワー依存性を（１−７）ＲＬＬ変調における線記録密度８０ｎｍ／ｂｉｔの最短記録マーク長１０７ｎｍ（２Ｔトーン信号）について調べた。この際、パルス幅はｄｕｔｙ２５％に固定とした。結果を図２に示す。
【００７４】
まず、本実施例のサンプルでは、記録時の磁界印加方向に関して、初期化層の初期着磁の際と反対の極性にした場合は、信号の録再を行うことが出来なかったが、初期着磁の際と同極性にした場合は、信号の録再を行うことが可能であり、記録プロセスの高温領域において、初期化層の磁化反転の問題を有していないことが分かった。
【００７５】
また、ジッターに関してビットエラーレート１×１０-4以下に相当する値、相対ジッターで１２．８％以下の値が得られており、非常に良好な結果であった。
【００７６】
記録パワーマージンに関しても、投入パワー３０ｍＷにおいても、初期化層の磁化反転が見られておらず、非常に良好な結果であった。
（比較例１）
初期化補助層を形成せず、初期化層のキュリー温度を４８０℃とした以外は実施例１と同様にサンプルの作製、及び特性評価を行った。
【００７７】
その結果、初期化層の初期着磁と記録時との磁界印加方向は逆であり、記録プロセスの高温領域において、初期化層の磁化反転を起こす可能性が有る事が分かった。
【００７８】
ジッターに関しては実施例１と同様に良好な値が得られているもの、記録パワーマージンにおいては、図３に示すように高パワー側で初期化層の磁化反転による特性劣化が生じてしまい±１４％程度と低くなることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明による光磁気記録媒体の一実施態様を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例１における、ジッターと信号欠落率の記録パワー依存性を示すグラフである。
【図３】本発明の比較例１における、ジッターと信号欠落率の記録パワー依存性を示すグラフである。
【図４】Ｓｅｌｆ−Ｓｈａｒｐｎｉｎｇ効果を説明するための、媒体の温度分布とメモリ層に記録されるマークとの関係を表す説明図である。
【図５】オーバーライトプロセスを説明するための、メモリ層から初期化補助層の各磁化状態を表す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００１    再生層
１００２    再生補助層
１００３    制御層
１００４    第二遮断層
１００５    メモリ層
１００６    中間層
１００７    書き込み層
１００８    遮断層
１００９    初期化層
１０１０    初期化補助層
１０１１    第一の誘電体層
１０１２    第二の誘電体層
１０１３    放熱層
１０１４    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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