(57)【要約】【課題】  本発明は、少なくとも磁壁移動層、スイッチング層および記録層を有する磁壁移動型光磁気記録媒体の、記録トラック間の磁気的結合を分断のみの状態で記録・再生を行った場合のｂＥＲを、記録トラック間の磁気的結合を分断と、初期化を施した場合と同等にするものである。【解決手段】  本発明は、面内磁化膜層を、記録層の磁壁移動層に面する側の反対の面に設けたものである。【選択図】  図１
2005251369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸を有する基板上に少なくとも磁性体層からなる積層膜が形成され、
前記凹部および／または凸部に形成された複数の記録トラックと、
該記録トラック間の磁気的結合の分断を行う磁気的分断領域とを有し、
前記積層膜は、少なくとも情報の再生に寄与し磁壁が移動する第１の磁性層と、
情報に応じた記録磁区を保持する第３の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第３の磁性層との間に配置され前記第１の磁性層と前記第３の磁性層よりキュリー温度が低い第２の磁性層と、
前記第３の磁性層の前記第２の磁性層と反対側に形成された、室温からそれのキュリー温度の間で面内磁化状態を示す第４の磁性層を有し、
前記第４の磁性層のキュリー温度は、前記第３の磁性層のキュリー温度より低く、
少なくとも前記第３の磁性層および前記第４の磁性層は、室温から前記第４の磁性層のキュリー温度まで交換結合していることを特徴とする磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項２】
前記第４の磁性層のキュリー温度が、前記第３の磁性層のキュリー温度より４０℃以上低いことを特徴とする請求項２に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項３】
前記第４の磁性層は、前記第１の磁性層の磁壁移動開始温度である前記第２の磁性層のキュリー温度近傍から、磁壁移動終了温度である再生スポット内の最高温度で、少なくとも前記第４の磁性層、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層および前記第３の磁性層からなる積層膜の合計飽和磁化が、少なくとも前記第１の磁性層、前記第２の磁性層および前記第３の磁性層からなる積層膜の合計飽和磁化以下となる組成であることを特徴とする請求項１に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項４】
少なくとも前記第１の磁性層、前記第２の磁性層および前記第３の磁性層からなる積層膜が、磁壁移動開始温度である第２の磁性層のキュリー温度近傍から、磁壁移動終了温度である再生スポット内の最高温度までの合計飽和磁化が遷移金属元素副格子磁化優勢の場合は、前記第４の磁性層を希土類元素副格子磁化優勢である組成としたことを特徴とする請求項３に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項５】
少なくとも前記第１の磁性層、前記第２の磁性層および前記第３の磁性層からなる積層膜が、磁壁移動開始温度である第２の磁性層のキュリー温度近傍から、磁壁移動終了温度である再生スポット内の最高温度までの合計飽和磁化が希土類元素副格子磁化優勢の場合は、前記第４の磁性層を遷移金属元素副格子磁化優勢である組成としたことを特徴とする請求項３に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項６】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に前記第１の磁性層よりも低いキュリー温度および小さい抗磁力の磁壁移動補助層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項７】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に前記第２の磁性層よりも高いキュリー温度および磁気異方性が大きく、前記第１の磁性層よりも磁壁抗磁力が大きい制御層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項８】
前記磁壁移動補助層と前記第２の磁性層との間に前記第２の磁性層よりも高いキュリー温度および磁気異方性が大きく、前記第１の磁性層よりも磁壁抗磁力が大きい制御層を設けたことを特徴とする請求項６に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【請求項９】
前記第３の磁性層と前記第４の磁性層との間に、前記第３の磁性層のキュリー温度よりも高く、垂直磁気異方性が小さく磁壁抗磁力が小さい制御層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の磁壁移動型光磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光磁気記録媒体に関し、特に、再生時に磁壁の移動を利用した光磁気記録媒
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。
【０００３】
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。特に、半導体レーザー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。
【０００４】
一般に、光記録媒体の線記録密度は、再生光学系のレーザー波長及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ー波長λと対物レンズの開口数ＮＡが決まるとビームウェストの径が決まり、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ー波長を短くするか、対物レンズの開口数を大きくする必要がある。
【０００５】
レーザー波長は、波長が６３５ｎｍ〜６８５ｎｍ付近の従来の赤色半導体レーザーに対して、波長が約４０５ｎｍ、４３５ｎｍ付近の短波長の青色半導体レーザーが開発され実用化が進んでいる。しかしながら、レーザー波長をこれ以上短くすると紫外線の領域に入り、紫外線を透過する材料が限られる等の問題が発生し、記録用再生用として、これ以上の短波長化はかなり難しくなることが予想される。また、一方、対物レンズの開口数を大きくすると、焦点深度が開口率の２乗に反比例して浅くなるために、記録媒体となるディスクとピックアップとの間隔の変動許容率、つまりディスクの面振れ許容率が加速度的に小さくなる。この結果、ピックアップのフォーカスサーボ等が必要となり、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。
【０００６】
このため、レーザー波長の短波長化による記録密度が向上しても、対物レンズの開口数を変えずに、高密度化を行う事は重要な課題であり、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高密度化技術が種々開発されている。
【０００７】
例えば、特開平６−２９０４９６号公報においては、記録マークの境界部に存在する磁壁を温度勾配によって高温側に移動させ、この磁壁移動を検出することにより、再生信号振幅を低下させることなく、光学系の分解能を超えた記録密度の信号を再生することが可能な光磁気記録媒体及びその再生方法が提案されている。
【０００８】
また、磁壁移動を円滑に行うために、例えば特開２００２−１５０６３１号公報には、隣接する記録トラック間での磁気的な結合を分断する提案がなされている。特開２００２−１５０６３１号公報には、高出力のレーザー光を記録トラック間に照射するというレーザーアニール処理を施すことで、トラック間の磁性層を面内磁化膜に変質させて、良好な磁壁移動磁区拡大再生を実現させている。さらに、特開２００２−２０３３４３号公報にはサンプルサーボ方式でトラッキング制御を行いながら、磁性膜に対して基板と逆側からアニール処理を施す提案がなされている。
【０００９】
さらに、特開２００３−３１７３３６号公報には、狭トラックピッチ化のためにランド／グルーブ記録を用い、記録トラックであるランドとグルーブ間の側壁部にアニール処理を施す提案がなされている。
【特許文献１】特開平６−２９０４９６号公報
【特許文献２】特開２００２−１５０６３１号公報
【特許文献３】特開２００２−２０３３４３号公報
【特許文献４】特開２００３−３１７３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、本発明者らは、従来の記録トラック間をレーザーアニール処理した磁壁移動型光磁気記録媒体においては再生信号特性のばらつきが生じていることを発見した。この原因を追求したところ、アニール処理を施された領域における磁化状態が、本来面内磁化状態になっているはずが、隣接している記録トラックの磁化状態による影響（浮遊磁界、交換結合）を受けて、部分的に垂直磁化膜になっている領域、面内磁化膜になっている領域が混在し、さらに、垂直磁化膜になっている領域においては、上向きに磁化している領域、下向きに磁化している領域が混在した状態になっていることが主要因の可能性が高いことをつきとめた。
【００１１】
つまり、レーザーアニール領域におけるランダムな磁化状態により磁壁移動にムラが生じ、その結果、再生信号特性にばらつきが生じると考えられる。
【００１２】
本発明の目的は、安定した再生信号特性が得られる磁壁移動型光記録媒体を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、凹凸を有する基板上に少なくとも磁性体層からなる積層膜が形成され、前記凹部および／または凸部に形成された複数の記録トラックと、該記録トラック間の磁気的結合の分断を行う磁気的分断領域とを有し、前記積層膜は、少なくとも情報の再生に寄与し磁壁が移動する第１の磁性層と、情報に応じた記録磁区を保持する第３の磁性層と、第１の磁性層と第３の磁性層との間に配置され第１の磁性層と前記第３の磁性層よりキュリー温度が低い第２の磁性層と、第３の磁性層の前記第２の磁性層と反対側に形成された、室温からそれのキュリー温度の間で面内磁化状態を示す第４の磁性層を有し、記第４の磁性層のキュリー温度は、第３の磁性層のキュリー温度より低く、少なくとも前記第３の磁性層および前記第４の磁性層は、室温から前記第４の磁性層のキュリー温度まで交換結合していることを特徴とする磁壁移動型光磁気記録媒体である。
また、前記第３の磁性層（記録層）のキュリー温度をＴｃ（Ｍ）、第４の磁性層のキュリー温度をＴｃ（Ｚ）としたとき、４０℃≦［Ｔｃ（Ｍ）−Ｔｃ（Ｚ）］を満たすことが好ましい。このようにすることにより、記録磁界感度を悪化させることなく、上記課題を解決することが可能になる。
【００１４】
また、他の作用として、再生時の磁壁移動に悪影響を及ぼす浮遊磁界を極力少なくするために、第４の磁性層は、第１の磁性層の磁壁移動開始温度である第２の磁性層のキュリー温度近傍から磁壁移動終了温度である再生スポット内の最高温度での、第４の磁性層を除いた前記各磁性層の合計飽和磁化を、キャンセルするような磁化を有する組成とすることでより良好な再生信号特性が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、室温からそれのキュリー温度の間で面内磁化状態を示す第４の磁性層を記録層と交換結合するように配置したことにより、上述したレーザーアニール処理された領域に存在する不安定な磁化状態を示す領域の磁化を一定の配向状態（面内磁化状態）に配向でき、その結果、磁壁移動のムラを減少させ、安定した再生信号特性を示す磁壁移動型光磁気記録媒体を作製することが可能になる。また、面内磁化膜層のキュリー温度を記録層のキュリー温度より低く、さらに面内磁化膜層のキュリー温度と記録層のキュリー温度の差を４０℃以上にすることで、記録磁界感度を低下させることなく前記効果を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
初めに磁壁移動磁区拡大再生について説明する。
【００１８】
図４は、基本的な磁壁移動型光磁気記録媒体およびその情報再生原理を説明するための図で、図４（ａ）は光磁気記録媒体の構成および再生用の光ビームが照射された部分の磁化状態を示す模式的断面図、図４（ｂ）はその光ビーム照射時の光磁気記録媒体に形成される温度分布を示すグラフ、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の温度分布に対応する磁壁移動層の磁壁エネルギー密度σの分布及び温度勾配による駆動力Ｆ１を示すグラフである。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、この光磁気記録媒体は基板上に磁壁抗磁力の小さな第一磁性層４１（磁壁移動層）と、キュリー温度の低い第２の磁性層（スイッチング層）（スイッチング層）４２と、磁壁抗磁力の大きな第三磁性層４３（記録層）が順次積層されている。第二磁性層４２は、第一磁性層４１と第三磁性層４３よりキュリー温度が低く、第一磁性層４１、第二磁性層４２および第三磁性層４３は、第二磁性層４２のキュリー温度以下で交換結合している。
【００２０】
第三磁性層４３には、記録磁区３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・が順次形成され、媒体温度が第二磁性層４２のキュリー温度Ｔｓ以下の領域では、第一磁性層４１、第二磁性層４２、第三磁性層４３が交換結合することにより、第三磁性層４３の記録磁区がそのまま第一磁性層４１の記録磁区として転写された状態になっている。図４（ａ）中、第一磁性層４１の記録磁区１ａは、第三磁性層４３の記録磁区３ａが転写されたものである。
【００２１】
矢印ｒは媒体移動方向を表わし、記録層が媒体移動方向ｒ方向へ移動することで、再生用ビームスポットが記録層の情報トラックに沿って移動する。この再生用ビームスポットが照射された部分では、図４（ｂ）に示すように、ビームの移動方向に対して、スポットの前方から温度が上昇し、位置Ｘｂに温度のピークが来るような温度分布が生じる。ここでは、位置Ｘａにおいて、媒体温度が第二磁性層４２のキュリー温度近傍の温度Ｔｓに達するようになっている。なお、位置Ｘｂにおける温度ピークは記録磁区を保持するために第三の磁性層のキュリー温度より低く設定することが好ましい。
【００２２】
第一磁性層４１における磁壁エネルギー密度σの分布は、図４（ｃ）に示すように、再生用ビームスポットのスポットの後方の温度ピークの近傍において極小となり、スポットの前方ほど大きくなる。この様に、位置Ｘ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配があると、位置Ｘに存在する各層の磁壁に対して、（１）式から求められる力Ｆが作用する。
【００２３】
Ｆ＝∂σ／∂Ｘ    （１）
この力Ｆは、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させるように作用する。第一磁性層４１は、磁壁抗磁力が小さく、磁壁移動度も大きいので、単層の場合にはこの力Ｆによって容易に磁壁４４が移動する。ただし、位置Ｘａよりスポットの前方側に位置する領域においては、媒体温度がＴｓより低く、磁壁抗磁力の大きな第三磁性層４３と交換結合しているために、磁壁４４は移動せず、抗磁力の大きな第三磁性層４３中の磁壁の位置と対応する位置に固定されている。
【００２４】
この光磁気記録媒体では、媒体移動方向ｒの方向に媒体が移動し、第一磁性層４１の磁壁４４が位置Ｘａの位置に来ると、その磁壁４４の部分における媒体温度が第二磁性層４２のキュリー温度近傍の温度Ｔｓまで上昇し、第一磁性層４１と第三磁性層４３との間の交換結合が切断される。この結果、第一磁性層４１の磁壁４４は、破線矢印ｓで示した様に、より温度が高く、より磁壁エネルギー密度の小さな領域へと瞬間的に移動する。
【００２５】
再生用ビームスポットのスポットの下を磁壁４４が通過すると、位置Ｘａから位置Ｘｂの範囲で第一磁性層４１の原子スピンは一方向に揃う。
【００２６】
媒体の移動に伴って磁壁が位置Ｘａに来る度に、スポットの下を磁壁が瞬間的に移動し、位置Ｘａから位置Ｘｂの範囲に記録磁区が拡大し、第一磁性層４１の原子スピンは一方向に揃う。この結果、再生信号の振幅は、記録されている磁壁の間隔（即ち記録マーク長）によらず、常に一定かつ最大の振幅になり、光学的な回折限界に起因した波形干渉等の問題から解放される。
（第１の実施の形態）
図１は、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。
【００２７】
図１に示すように、透明な基板１６上に第一の誘電体層１４、第１の磁性層（磁壁移動層）１１、磁壁移動補助層１７、制御層１８、第２の磁性層（スイッチング層）１２、第３の磁性層（記録層）１３、磁界感度補助層１９、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０、第二の誘電体層１５が順次積層されている。
【００２８】
図１の構成のように、レーザー光が、基板１６を介して磁性層に照射される場合、基板１６としては、少なくとも、記録・再生に使用するレーザーの波長に対して透光性の材料である。例えば、ポリカーボネート、ＡＰＯ、アクリル、ガラス等を用いることが好ましい。
【００２９】
一方、磁性層側からレーザー光が照射される場合は、必ずしも透光性材料である必要はない。この場合、磁性層は逆順に積層すればよい。
【００３０】
第一の誘電体層１４や第二の誘電体層１５としては、例えば、ＳｉＮ，ＡｌＮ，ＳｉＯ，ＺｎＳ，ＭｇＦ，ＴａＯ等の透光性材料を用いることが好ましい。
【００３１】
第一の誘電体層１４や第二の誘電体層１５は、例えばマグネトロンスパッタ装置によるスパッタリング、または蒸着等によって被着形成できる。
【００３２】
誘電体層としてのＳｉＮ層の成膜時には、Ａｒガスに加えてＮ２ガスを導入することで、反応性スパッタを行うことができる、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場合がある。そこで、誘電体層を、Ｎ２ガスを導入し、反応性スパッタを行い成膜する場合は、誘電体層と磁性層とは別のマグネトロンスパッタ装置にて成膜を行うことが好ましい。
【００３３】
また、各磁性層も、例えばマグネトロンスパッタ装置によるスパッタリング、または蒸着等によって被着形成できる。
【００３４】
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、お互いに交換結合する。本実施形態では、同一マグネトロンスパッタ装置で連続成膜することが好ましい。各磁性層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可能である。例えば、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、ＨｏおよびＥｒ等の希土類金属元素の一種類あるいは二種類以上が１０〜４０原子％と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の鉄族元素の一種類あるいは二種類以上が９０〜６０原子％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。
【００３５】
また、耐食性向上等のために、これらの希土類−鉄族非晶質合金にＣｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、ＰｔおよびＩｎ等の元素を少量添加してもよい（これ以降で希土類−鉄族非晶質合金（重希土類−鉄族非晶質合金）は、少なくとも希土類−鉄族を主成分とする合金を意味するものとする）。
【００３６】
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および磁性ガーネット等の材料も使用可能である。
【００３７】
重希土類（６４Ｇｄ〜７１Ｌｕ）−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。また、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。
【００３８】
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。すなわち、Ｆｅ元素の１原子％をＣｏで置換することにより、５〜６℃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および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】
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系の材料は垂直磁気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。
【００４０】
さらに具体的には、第１の磁性層（磁壁移動層）１１としては、例えば、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＮｄＧｄＦｅＣｏ系等の磁壁抗磁力が小さな希土類−鉄族非晶質合金や、ガーネット等のバブルメモリ用材料を用いることが好ましい。
【００４１】
第３の磁性層（記録層）１３としては、例えば、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏおよびＴｂＤｙＦｅＣｏ系等の希土類−鉄族非晶質合金など、垂直磁気異方性が大きく、磁壁抗磁力が大きい、安定に磁化状態が保持できるものが好ましい。
【００４２】
第２の磁性層（スイッチング層）１２は、第１の磁性層（磁壁移動層）１１および第３の磁性層（記録層）１３よりもキュリー温度が低く、垂直磁気異方性が大きく、磁壁抗磁力が大きい、安定に磁化状態を転写できる、例えば、ＴｂＦｅ、ＤｙＦｅ、ＴｂＤｙＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏおよびＴｂＤｙＦｅＣｏ系等の重希土類−鉄族非晶質合金などが好ましい。また、第２の磁性層のキュリー温度Ｔｓ以下で磁壁移動補助層１７から記録層１３までは交換結合している。
【００４３】
第２の磁性層（スイッチング層）１２のキュリー温度Ｔｓ以下で磁壁移動補助層１７から第３の磁性層（記録層）１３までが交換結合していることにより、第２の磁性層のキュリー温度Ｔｓ以下の温度領域では、第３の磁性層（記録層）１３に形成された記録磁区がそのまま磁壁移動補助層１７の記録磁区として転写された状態になっている。
【００４４】
本実施形態では、特開２０００−２０７７９１号公報に提案されているように、再生特性向上の観点から磁壁移動補助層１７を設けた例を示してあるが、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。
【００４５】
磁壁移動補助層１７は、キュリー温度が、第１の磁性層（磁壁移動層）１１のキュリー温度より低く、第１の磁性層に比べ相対的に磁壁抗磁力が小さい、例えば、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅおよびＮｄＧｄＦｅＣｏ系等の、希土類−鉄族非晶質合金や、ガーネット等のバブルメモリ用材料を用いることが好ましい。
【００４６】
また、特開２０００−１８７８９８号公報に提案されているように、制御層１８は、再生ビームスポット内の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、磁壁が移動する層と第２の磁性層（スイッチング層）１２の間に配置することが好ましい。
【００４７】
すなわち、第１の磁性層（磁壁移動層）１１と第２の磁性層（スイッチング層）１２との間、または磁壁移動補助層１７が設けられている場合は、磁壁移動補助層１７と第２の磁性層（スイッチング層）１２との間に配置することが好ましい。
【００４８】
制御層１８は、キュリー温度が、第２の磁性層（スイッチング層）１２のキュリー温度より高く、磁気異方性が大きく磁壁抗磁力が第１の磁性層（磁壁移動層）１１より大きい、ＴｂＦｅＣｏ，ＴｂＤｙＦｅＣｏ系等の磁性材料層を用いることが好ましい。
【００４９】
また、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０のキュリー温度は、記録特性に悪影響を与えないように、第３の磁性層（記録層）１３のキュリー温度より低く、さらに、第４の磁性層は、室温から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０のキュリー温度まで面内磁化状態を示す。また、第４の磁性層は、少なくとも第３の磁性層（記録層）１３と室温から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０のキュリー温度の間で交換結合しており、第３の磁性層のレーザーアニール処理された領域の磁化状態は面内磁化状態に揃えられている。これにより、従来のようなレーザーアニール領域内に存在する垂直磁化状態による磁壁移動の悪影響を低減できる。
【００５０】
なお、前記交換結合している状態で第３の磁性層の記録トラック上の垂直磁化状態を面内磁化状態にさせてしまうようであると記録情報を消失させてしまうことになるので、第３の磁性層と第４の磁性層の交換結合力は以下の条件を満たす必要がある。
１．記録トラック上における第３磁性層の垂直磁化状態は面内磁化状態に揃えない。
２．第３の磁性層のレーザーアニールされた領域の磁化状態は面内磁化状態に揃える。
【００５１】
なお、レーザーアニール処理された領域の保磁力はされていない領域に比べ低下するため、上記２条件を同時に満たすことは可能である。また、上記交換結合力や第３の磁性層の保磁力は第３の磁性層と第４の磁性層の組成や膜厚の調整により可能である。
【００５２】
さらに、記録時の磁界感度を悪化させないために、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０のキュリー温度は、第３の磁性層（記録層）１３のキュリー温度よりも４０℃以上低いことが好ましい。
【００５３】
また、再生温度近傍で第４の磁性層（面内磁化膜層）１０を除いた、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から記録磁界感度補助層１９までの合計飽和磁化が大きい場合、隣接トラックからの浮遊磁界及び、自身のトラックからの浮遊磁界の影響で、再生信号にデューティずれを引き起こし、読み取りエラーの原因になってしまう。
【００５４】
再生時に受ける浮遊磁界からの悪影響を低減するために、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０までの合計飽和磁化が、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から記録磁界感度補助層１９までの合計飽和磁化よりも小さくなるように第４の磁性層（面内磁化膜層）１０の組成を調整することが好ましい。
【００５５】
詳しくは、第１の磁性層（磁壁移動層）１１の磁壁移動開始温度である第２の磁性層（スイッチング層）１２のキュリー温度近傍から、磁壁移動終了温度である再生スポット内の最高温度での、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０を除いた、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から記録磁界感度補助層１９までの合計飽和磁化が遷移金属元素副格子磁化優勢の場合は、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０は希土類元素副格子磁化優勢である組成とし、第１の磁性層（磁壁移動層）１１の磁壁移動開始温度である第２の磁性層（スイッチング層）１２のキュリー温度近傍から、磁壁移動終了温度である再生スポット内の最高温度での、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０を除いた、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から記録磁界感度補助層１９までの合計飽和磁化が希土類元素副格子磁化優勢の場合は、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０は遷移金属元素副格子磁化優勢である組成とすることが好ましく、材料としてはＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏ，ＧｄＤｙＦｅＣｏ等の希土類−鉄族非晶質合金からなる磁性膜を用いることが好ましい。
【００５６】
上記の構成をとることで、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０は、第４の磁性層を除いた各磁性層の合計飽和磁化をキャンセルするような磁化を有する組成となり、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から記録磁界感度補助層１９までの合計飽和磁化よりも第１の磁性層（磁壁移動層）１１から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０までの合計飽和磁化が小さくなる。
【００５７】
また、本実施形態では、記録特性の観点から第３の磁性層（記録層）１３と第４の磁性層（面内磁化膜層）１０の間に記録磁界感度補助層１９を設けた例を示してあるが、第３の磁性層（記録層）１３から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０までが交換結合していれば、第３の磁性層（記録層）１３と第４の磁性層（面内磁化膜層）１０の間に、記録磁界感度補助層等他の層を積層しても良い。
【００５８】
記録磁界感度補助層１９としては、記録温度である第３の磁性層（記録層）１３のキュリー温度よりも高いキュリー温度を有し、記録時印加磁界に対応して容易に磁化反転するように、例えば、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＮｄＧｄＦｅＣｏ等の垂直磁気異方性が小さく磁壁抗磁力が小さい希土類−鉄族非晶質合金や、ガーネット等のバブルメモリ用材料を用いることが好ましい。
【００５９】
ここで、各磁性層の膜厚としては、最適な特性が得られる膜厚を選ぶことができる。各磁性層の組成も、最適な特性が得られる組成を選ぶことができる。
【００６０】
更には、この構成に、Ａｌ，ＡｌＴａ，ＡｌＴｉ，ＡｌＣｒ，ＡｌＳｉ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ等からなる金属層を付加して、熱的な特性を調整してもよい（図示せず）。また、高分子樹脂からなる保護膜を付与してもよい。あるいは、光変調記録を行うのなら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。この場合にアニール処理を行う場合は、金属層を形成する前に、アニール処理を行うことが望ましい。
【００６１】
以上のように作製した磁壁移動型光磁気記録媒体に対して、記録に先駆けて記録トラック間の磁気的結合を切断するために、高出力のレーザー光でレーザーアニール処理を施す。図３に、アニール処理を施す装置が備える光学系の一例の模式図を示す。
【００６２】
光磁気記録媒体５９は、基板５７と記録膜５８から構成され、基板５７には図５（記録膜５８は図示せず）に示すように、凸状のランド６１と凹状のグルーブ６２とが形成されている。本実施の形態ではランド６１とグルーブ６２とに記録するランド／グルーブ記録を用いている。
【００６３】
記録トラックとなるランド６１とグルーブ６２との間の領域の磁気的結合を切断するために、ランド６１とグルーブ６２との間の側壁部にアニール処理を施すために、記録・再生用の赤色レーザーよりも短波長のレーザーを用いることでビーム径を絞ることが好ましい。本実施の形態においては、レーザーアニール用のレーザー光５１の波長λを４０５ｎｍ、対物レンズ５４の開口数Ｎ．Ａを０．８５とし、所望の線速度で光磁気記録媒体を回転させながら記録膜５８側から所望のパワーのレーザー光５１を、記録トラックを形成するランド６１とグルーブ６２と間の側壁部の磁性膜に集光し、連続照射して、記録トラックとなるランド６１とグルーブ６２との間の側壁部にレーザーアニール処理を施す。
【００６４】
この処理により、磁気分断領域である側壁部の磁性膜の垂直磁気異方性エネルギーが低下し、記録トラック間の磁気的結合が切断される。本実施例の形態ではランド／グルーブ記録を用い、記録トラックであるランドとグルーブ間の側壁部にレーザー光を集光しアニール処理するが、これに限定するものではなく、ランド記録であればランドとランド間のグルーブを、グルーブ記録であればグルーブとグルーブ間のランドをアニール処理することで記録トラック間の磁気的結合を切断することができる。
【００６５】
また、本実施例では膜側からレーザー光を照射してアニール処理をする方法を用いているが、前述のアニール方法に限定されるものではなく、高出力のレーザーを照射して、基板を介してレーザーアニール処理を行うこともできる。
【００６６】
また、レーザーアニール処理を施すことなく膜厚、膜組成、基板溝形状の制御などで磁気的分断領域の垂直磁気異方性を低下させる場合にも、本発明を適用すれば同様の効果が得られる。
【００６７】
本発明の磁性記録媒体へのデータ信号の記録は、磁気記録もしくは熱磁気記録によって、情報に応じた記録磁区を第３の磁性層（記録層）１３に形成することによって行う。熱磁気記録には、媒体を移動させながら、第３の磁性層（記録層）１３がキュリー温度以上になるようなパワーのレーザー光を照射しながら外部磁界を変調する方式と、記録前にある一定方向に着磁後（消去）、逆方向（記録）の磁界を印加しながらレーザーのパワーを変調する方式とがある。
【００６８】
図２に、本実施形態の光磁気記録媒体に対してデータ信号の記録および再生を行う記録再生装置が備える光学系の一例の模式図を示す。
【００６９】
図２に示すように、光学系は、光路の順に、レーザー光２０を出射する記録再生用レーザー光源７１と、この記録再生用レーザー光源７１から出射されたレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズ７２と、記録再生用レーザー光源７１からのレーザー光２０を透過するとともに光磁気記録媒体からの戻り光を反射するビーム成形部付きビームスプリッタ７３と、このビーム成形部付きビームスプリッタ７３を透過したレーザー光２０を光磁気記録媒体７９に集光する対物レンズ７４と、ビーム成形部付きビームスプリッタ７３に反射された戻り光を受光するディテクター７６を有する信号検出系７５と、を備えている。記録再生用レーザー光源７１は、記録再生用の光源であって、レーザー光２０の波長が６５０ｎｍであり、対物レンズ７４の開口数Ｎ．Ａは０．６である。ビーム成形部付きビームスプリッタ７３は、レーザー光２０を整形する整形部を有している。
【００７０】
以上のように構成された光学系を備える記録再生装置では、光磁気記録媒体の記録面のグルーブ（またはランド）上に、記録再生用レーザー光源７１からの出射されたレーザー光２０が集光され、記録再生用のビームスポットが形成される。データ信号の記録は、記録光磁気記録媒体を所望の線速度で移動しながら、記録用のビームスポットを形成しこれと同時に、磁界発生用コイル８０を用いて外部磁界を発生させ、データに応じてこの外部磁界の向きを高周波で変化させ記録磁区を形成する。
【００７１】
データ信号の再生は、光磁気記録媒体を所望の線速度で移動しながら、再生用のビームスポットを用いて行う。これにより、再生時には、光磁気記録媒体を図４（ｂ）に示したような温度勾配で加熱することができる。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
本実例では、ポリカーボネートを用いて射出成型により作成した、ランド幅が０．６１μｍ、グルーブ幅が０．４７μｍ、溝深さが３５ｎｍのランド／グルーブ記録用基板１６を用いた。
【００７３】
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するが、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直流マグネトロンスパッタリング装置にて成膜を行った。
【００７４】
ＳｉＮ層を成膜する直流マグネトロンスパッタリング装置に、Ｂ（ボロン）ドープしたＳｉ、磁性層を成膜する直流マグネトロンスパッタリング装置に、Ｇｄ、Ｔｂ、ＦｅＣｒおよびＣｏＣｒの各ターゲットを取り付けた。ＳｉＮ層および磁性層は、各々の直流マグネトロンスパッタリング装置に、基板１６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ガスあるいはＮ2ガスをチャンバー内に導入し、基板１６を回転させながら、ターゲットをスパッタして成膜した。
【００７５】
最初に、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。第一の誘電体層成膜後に、別のチャンバーに基板１６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、第１の磁性層（磁壁移動層）１１としてＧｄＦｅＣｏＣｒ層を膜厚１８ｎｍ、磁壁移動補助層１７としてＧｄＦｅＣｒ層を膜厚１８ｎｍ成膜した。次いで、同様にＡｒガスを用い、コンダクタンス調整により所望の圧力とし、制御層１８としてＴｂＦｅＣｏＣｒを膜厚１８ｎｍ、第２の磁性層（スイッチング層）１２としてＴｂＦｅＣｒ層を膜厚１０ｎｍ、第３の磁性層（記録層）１３としてＴｂＦｅＣｏＣｒを膜厚４０ｎｍ、記録磁界感度補助層１９としてＧｄＦｅＣｏＣｒを膜厚１３ｎｍ、第４の磁性層（面内磁化層）１０としてＧｄＦｅＣｒを膜厚１３ｎｍ形成した。
【００７６】
そして最後に、第二の誘電体層１５として膜厚５０ｎｍのＳｉＮ層を、第一の誘電体層形成時と同様に直流反応性スパッタにより成膜した。
【００７７】
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。
【００７８】
具体的には、第１の磁性層（磁壁移動層）１１としてキュリー温度は３００℃程度で室温からキュリー温度まで希土類元素副格子磁化優勢となるように組成を調整し、磁壁移動補助層１７としてキュリー温度は２１５℃程度で室温からキュリー温度まで遷移金属元素副格子磁化優勢となるように組成を調整し、制御層１８としてキュリー温度は１８５℃程度で室温からキュリー温度まで希土類元素副格子磁化優勢となるように組成を調整し、第２の磁性層（スイッチング層）１２としてキュリー温度は１６５℃程度で補償温度は１４０℃となるように組成を調整し、第３の磁性層（記録層）１３としてキュリー温度は３３０℃程度で室温からキュリー温度まで遷移金属元素副格子磁化優勢となるように組成を調整し、記録磁界の磁界感度補助層１９としてキュリー温度は４１５℃で補償温度は３００℃となるように調整した。
【００７９】
ここで、実施例１の第４の磁性層（面内磁化膜層）１０を除いた、第１の磁性層（磁壁移動層）から記録補助層までの磁性層を積層した各磁性層の合計飽和磁化の温度依存性を振動試料型磁力計ＶＳＭにて測定した。このとき高温でも測定できるように、サンプルとしてガラス基板上に、実施例１の第４の磁性層（面内磁化膜層）を除いた、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から磁界感度補助層１９までの各磁性層を積層したものを用いた。その結果、室温においては希土類元素優勢であり、１００℃付近でゼロになり、１００℃付近から第３の磁性層（記録層）のキュリー温度までは遷移金属元素優勢となっていた。従って、再生温度となる第２の磁性層（スイッチング層）１２のキュリー温度である１６５℃近傍では遷移金属元素優勢であることが分かった。
【００８０】
そこで、本実施例における第４の磁性層（面内磁化膜層）１０としてキュリー温度は２６０℃程度とし、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０の合計飽和磁化が、第１の磁性層（磁壁移動層）１１から磁界感度補助層１９までの各磁性層を積層した磁性層の合計飽和磁化よりも小さくするように室温から第４の磁性層（面内磁化膜層）１０のキュリー温度まで希土類元素副格子磁化優勢となるように組成を調整した。
【００８１】
以上のように作製した磁壁移動型光磁気記録媒体に対して、記録に先駆けて記録トラック間の磁気的結合を切断するために、図３に、示した光学系を用いて、高出力のレーザー光でレーザーアニール処理を施した。レーザーアニール用レーザー光５１の波長４０５ｎｍ、対物レンズ５４の開口数Ｎ．Ａを０．８５、線速４．５ｍ／ｓとして光磁気記録媒体を回転させながら記録膜５８側から記録トラックを形成するランドとグルーブ間の側壁部にレーザーアニール用レーザー光５１を集光した。レーザーのパワーは５．８ｍＷで連続照射して、レーザーアニール処理を施した。
【００８２】
この処理により、磁気分断領域である側壁部の磁性膜の垂直磁気異方性エネルギーが低下し、記録トラック間の磁気的結合が著しく弱められ、分断された状態になる。
【００８３】
このようにして作製した光磁気記録媒体について、図２に示した光学系を用いて、レーザー波長６５０ｎｍ、対物レンズのＮ．Ａを０．６０、線速２．４ｍ／ｓとして、線記録密度０．０８μｍ／ｂｉｔ（１−７）変調のランダムデータで記録再生特性の評価を行った。
【００８４】
評価指標は、記録データに対する再生データの誤り率いわゆる、ビットエラーレートｂＥＲである。
【００８５】
記録はパルス光を照射し、光磁気記録媒体を第３の磁性層（記録層）のキュリー温度以上に加熱した後の冷却過程で、記録信号に応じた磁界を印加することにより行った。また、記録の際のパルス光は、記録パワーレベルと０レベルの２値で変調し、記録パワーレベルのパルス幅を、記録信号のクロック周期に対し５０％の時間幅に設定した。一方、再生はＤＣ光で行った。この際、ランド部での記録パワーは６．４ｍＷ、変調磁界強度は２００（Ｏｅ）、再生パワーは２．４ｍＷ、グルーブ部での記録パワーは６．４ｍＷ、変調磁界強度は２００（Ｏｅ）、再生パワーは、２．３ｍＷで行った。
【００８６】
以上のようにして測定を行い、ｂＥＲを比較したところ、ランドでは２×１０-5、グルーブでは１×１０-5となり、ランド、グルーブ共にともに良好な特性を示した。
（比較例１）
比較例１は、第４の磁性層（面内磁化膜層）１０を除いたこと以外は実施例１と同様の構成で光磁気記録媒体を作成した。次に、実施例１と同様にレーザーアニール処理、並びに記録再生特性の評価を行った。アニール時のレーザーのパワーは第４の磁性層（面内磁化膜層）１０を除いた分、合計膜厚が薄くなるため、低下し、５．６ｍＷでレーザーアニール処理を行った。
【００８７】
その結果、ランドでは１×１０-4、グルーブでは３×１０-5となり、ランド、グルーブ共にｂＥＲが悪化していた。
（実施例２）
本実施例２は第４の磁性層（面内磁化膜層）１０のキュリー温度を２９０℃としたこと及び、第４の磁性層（面内磁化層）１０としてＧｄＦｅＣｏＣｒを用いたこと以外は実施例１と同様の構成で光磁気記録媒体を作成した。次に、実施例１と同様にレーザーアニール処理、並びに記録再生特性の評価を行った。アニール時のレーザーのパワーは５．８ｍＷで、レーザーアニール処理を行った。
【００８８】
このとき、記録時の変調磁界強度はランド、グルーブ共に２２０（Ｏｅ）で行った。この磁界強度以上で記録することにより、記録磁界感度特性として飽和値を示すようになり、この磁界強度以上で最良なｂＥＲを示す。その結果、ランドでは２×１０-5、グルーブでは１×１０-5となり、ランド、グルーブ共に良好な特性を示した。
（実施例３）
本実施例３は第４の磁性層（面内磁化膜層）１９のキュリー温度を３００℃としたこと及び、第４の磁性層（面内磁化層）１０としてＧｄＦｅＣｏＣｒ以外は実施例１と同様の構成で光磁気記録媒体を作成した。次に、実施例１と同様にレーザーアニール処理、並びに記録再生特性の評価を行った。アニール時のレーザーのパワーは５．８ｍＷで、レーザーアニール処理を行った。このとき、記録時の変調磁界強度は、ランド、グルーブ共に３００Ｏｅで行った。この磁界強度以上で記録することにより、記録磁界感度特性として飽和値を示すようになり、この磁界強度以上で最良なｂＥＲを示す。その結果、ランドでは２×１０-5、グルーブでは１×１０-5となり、ランド、グルーブ共に良好な特性を示した。
【００８９】
ここで、記録時の変調磁界強度を、ランド、グルーブ共に２２０Ｏｅで行った場合、ランドでは５×１０-5、グルーブでは４×１０-5と、ランド、グルーブ共に悪化した。
【００９０】
実施例１、実施例２および実施例３の結果から、第４の磁性層（面内磁化膜層）のキュリー温度が高くなると記録磁界感度が悪化することが分かった。
【００９１】
以上、具体的な例をもって本発明を詳細に説明したが、種々の変更及び修正が、本発明の主旨を逸脱することなく当業者によって行うことが可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明による光磁気記録媒体の１実施形態を示す模式的断面図
【図２】記録再生装置が備える光学系の１例を示す模式図
【図３】アニール処理を施す装置が備える光学系の１例を示す模式図
【図４】磁壁移動方光磁気記録媒体の再生原理を説明する模式図
【図５】光磁気記録媒体に形成されたランドとグルーブ６２とを示す概略断面図。
【符号の説明】
【００９３】
１０  第４の磁性層（面内磁化膜層）
１１  第１の磁性層（磁壁移動層）
１２  第２の磁性層（スイッチング層）
１３  第３の磁性層
１４  第一の誘電体層
１５  第二の誘電体層
１６  基板
１７  磁壁移動補助層
１８  制御層
１９  磁界感度補助層
２０  レーザー光
４１  第一磁性層
４２  第二磁性層
４３  第三磁性層
４４  磁壁
５１  アニール用レーザー光
５４  対物レンズ
５７  基板
５８  記録膜
５９  光磁気記録媒体
６１  ランド
６２  グルーブ
７１  記録再生用レーザー光
７２  コリメートレンズ
７３  ビーム成形部付きビームスプリッタ
７４  対物レンズ
７５  信号検出部
７６  ディテクター
７７  基板
７８  膜
７９  光学記録媒体
８０  磁界発生用コイル
【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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