(57)【要約】【課題】  高いキュリー温度と保磁力を持つ初期化層を、室温で数ｋＯｅ以下の外部磁界を用いて、製造工程を増すことなく安定して着磁可能とする、光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体の製造方法を提供する。【解決手段】  初期化層を形成する前に、一方向に着磁された初期化補助層を形成しておくことにより、安定した初期化層の着磁を可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも初期化層、スイッチ層、記録層、メモリ層を有する光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体において、前記初期化層に隣接して一方向に着磁された初期化補助層を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】
基板上に少なくとも初期化層、スイッチ層、記録層、メモリ層を有する光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体の製造方法において、前記初期化層を形成する前に、一方向に着磁された初期化補助層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。
【請求項３】
基板上に少なくとも初期化層、スイッチ層、記録層、メモリ層、再生層を有する光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体の製造方法において、一方向に着磁された再生層を形成した後、メモリ層、記録層、スイッチ層、初期化層をその順で形成することを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー光の照射により、情報を記録または再生を行う光記録媒体及びその製造方法に関するものであり、特に光変調ダイレクトオーバーライト可能な光磁気記録媒体における初期化層の着磁を安定して行うことのできる光記録媒体及びその初期化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、書き換え可能な高密度大容量のメモリー装置として光磁気記録再生システムが注目されている。該光磁気記録再生装置に使用される媒体は、一般に透明基板上に垂直磁化可能な薄膜、例えばアモルファスのＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏ、ＴｂＦｅ、ＴｂＣｏ、ＴｂＦｅＣｏ等、を単層又は積層した構成が用いられている。これらの光磁気記録媒体上に情報を記録するには、一般的に以下の方法で行なわれている。即ち、第１ステップとして一定方向に外部磁界を印加しながら連続的にレーザービームを照射して、磁性層の温度がキュリー温度以上となる様に昇温をしてその冷却過程において磁化の方向を一方向に揃える「消去動作」を行った後に、第２のステップとして、該「消去動作」時に対して逆方向の外部磁界を印加しながら記録信号を対応して変調されたパルス状のレーザービームを照射して、パルス照射部の磁性層の温度がキュリー温度以上となる様に昇温をして、その冷却過程で該照射部分の磁化を周囲に対して逆方向に揃った記録ピットを形成する「記録動作」を行う。この様にして記録された記録ピットは、レーザービームにより磁気光学効果を利用して読みだされた再生信号として復調される。
【０００３】
一方、該記録方式の記録時間を短縮する目的の改良として、「消去動作」と「記録動作」を１度のステップで行う、所謂ダイレクトオーバーライト方式に関する提案がなされている。
【０００４】
例えば、特開昭６２−１７５９４８では希土類ー遷移金属アモルファス薄膜の交換結合２層膜を記録媒体に用い、該２層のキュリー温度及び室温での磁化反転磁界の違いを利用してダイレクトオーバーライトを行う方法が提案されている。即ち、記録媒体は室温で保磁力が大きくキュリー温度が低い「メモリー層」と室温で保磁力が小さくキュリー温度が高い「記録層」を有し、記録装置側に設けられた十分大きな磁界（初期化磁界）の発生手段により予め室温で「記録層」のみの磁化を揃える「初期化動作」を経た後に、記録信号に対応して光強度が２値（磁性層が「メモリー層」及び「記録層」のキュリー温度に達する光強度）に変調されたレーザービームを初期化磁界に対して逆方向のバイアス磁界に印加しながら照射することにより達成される。即ち、「メモリー層」のキュリー温度に加熱するプロセス（低レーザーパワーのプロセス）では、「記録層」の磁化は保存され、冷却過程において「記録層」の磁化が「メモリー層」に転写され、その結果「メモリー層」及び「記録層」との間には磁壁が無い状態となる。その後再び室温で「初期化動作」を経ても「記録層」の磁化の方向は変わらない。また、「記録層」のキュリー温度に加熱するプロセス（高レーザーパワーのプロセス）では、冷却過程において、まず「記録層」の磁化はバイアス磁界により初期化された状態に対して逆向きに揃えられ、次に「メモリー層」のキュリー温度以下に達した時「記録層」の磁化が「メモリー層」に転写され、その後再び室温で「初期化動作」を経て「記録層」のみ磁化反転をおこし、「メモリー層」及び「記録層」の間には磁壁が生じる。尚、バイアス磁界は低レーザーパワーのプロセス中にも印加されているので、低レーザーパワーのプロセスで磁性層が到達する温度にて「記録層」の磁化が反転しない程度の大きさに制限される。このようにして、記録前に記録媒体に書かれていた磁化パターン（記録情報）に関わらず、低レーザーパワーのプロセスを経た後と高レーザーパワーのプロセスを経た後とでは「メモリー層」の磁化の方向が逆になり、消去動作なしに情報を記録できるのである。
【０００５】
特開昭６３−２６８１０３では、前述の初期化磁界の発生手段を「初期化層」として、記録媒体側に付与した希土類−遷移金属アモルファス薄膜の交換結合３層膜を有する記録媒体を用いたダイレクトオーバーライトが提案されている。「初期化層」は使用中に磁化が変化しない高いキュリー温度と高い保磁力が必要で、使用前に予め所定の方向に着磁しておく。
【０００６】
雑誌‘ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ’１９９０年Ｎｏ．４、２２７−２３１ページには、記録媒体側に付与した「初期化層」を十分に機能させる目的で、「初期化層」と「記録層」との間の磁気的な結合を昇温時（レーザービーム照射時）に遮断する「スイッチ層」を設けた４層構成の磁性層を有する記録媒体を用いたプロセスが提案されている。即ち、レーザービームが照射されていない状態では「スイッチ層」を介して「初期化層」の磁化が「記録層」に転写され、レーザービームが照射時には、「初期化層」と「記録層」との磁気的な結合を遮断して高レーザーパワーのプロセスに於けるバイアス磁界による「記録層」の磁化の反転を妨げない様に機能するのである。該機能を果たす為に「スイッチ層」のキュリー温度は室温よりも高く他の層のキュリー温度よりも低く設定される。この４層で構成された光変調ダイレクトオーバーライト方式の記録媒体及び記録方式は既に実用化されている。
【特許文献１】特開昭６３−２６８１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に述べたように光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体において安定した磁区形状や広い記録パワーマージンを得る為には、記録中に初期化層の磁化の向きが決して反転しないように、初期化層には高いキュリー温度と高い保磁力が求められる。
【０００８】
上記のような高キュリー温度、高保磁力の特性を持つ材料としてはＣｏ含有量を大きくしたＴｂＦｅＣｏ等があるが、このような材料で初期化層のキュリー温度と保磁力を高くしすぎると、使用前に予め所定の方向に着磁する際、高い温度や大きな外部磁界が必要となり、例えば初期化温度を大きくした場合、磁性薄膜の結晶化、酸化が起きる、基板の溝形状が劣化する等の問題がある。また記録媒体の成膜後に行う初期化工程自体が製造コストを引き上げているという問題もある。
【０００９】
上記の課題を解決するために、特開平１０−６９６７９ではメモリー層とスイッチ層の成膜時に外部磁界を印加して初期化を施しているが、メモリー層やスイッチ層の磁化の向きを揃えるには数ｋＯｅから数十ｋＯｅの外部磁界が必要であり、成膜装置が大型化、複雑化する点や、チャンバー内の磁性薄膜片がディスク近傍に吸着してディスクを傷めるという点が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記課題を解決するために、光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体において、以下に示す媒体構成と製造方法によって、高いキュリー温度と保磁力を持つ初期化層を、室温で数ｋＯｅ以下の外部磁界を用いて、製造工程を増すことなく安定して着磁できることを見出した。
【００１１】
基板上に少なくとも初期化層、スイッチ層、記録層、メモリ層を有する光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体において、前記初期化層に隣接して一方向に着磁された初期化補助層を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【００１２】
基板上に少なくとも初期化層、スイッチ層、記録層、メモリ層を有する光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体の製造方法において、前記初期化層を形成する前に、一方向に着磁された初期化補助層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。
【００１３】
なお、前記メモリ層上にカー回転角が大きい等の良好な再生特性や、磁壁移動再生、磁区拡大再生等の磁気超解像再生の機能を有する再生層を更に積層しても良い。
【００１４】
また、成膜温度近傍における前記初期化層の保磁力Ｈｃ＿ｉｎｉ１と前記初期化補助層の保磁力Ｈｃ＿ｉｎｉ２の関係をＨｃ＿ｉｎｉ１＞  Ｈｃ＿ｉｎｉ２とすることで前記初期化層が安定して着磁できる。特に前記初期化補助層の材料は、Ｇｄを含む希土類−遷移金属磁性材料とすることで着磁に必要な外部磁界を劇的に小さくできる。
【００１５】
基板上に少なくとも初期化層、スイッチ層、記録層、メモリ層、再生層を有する光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体の製造方法において、一方向に着磁された再生層を形成した後、メモリ層、記録層、スイッチ層、初期化層をその順で形成することを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。
【００１６】
ここで再生層はカー回転角が大きい等の良好な再生特性を得る為の機能や、磁壁移動再生、磁区拡大再生等の磁気超解像再生の機能を有する磁性層である。
【００１７】
また成膜温度近傍における前記初期化層の保磁力Ｈｃ＿ｉｎｉ１と前記再生層の保磁力Ｈｃ＿ｉｎｉ３はＨｃ＿ｉｎｉ１＞  Ｈｃ＿ｉｎｉ３とすることで前記初期化層が安定して着磁できる。特に前記再生層の材料はＧｄを含む希土類−遷移金属磁性材料とすることで着磁に必要な外部磁界を劇的に小さくできる。
【００１８】
さらに前記初期化層成膜時に印加する外部磁界の発生は、成膜を妨げないようにディスク基板裏面に永久磁石を配置することで達成される。前記永久磁石にはフェライトやアルニコ系磁石、またはＳｍ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類金属間化合物を用いることができる。外部磁界の強度を調整するには、永久磁石に用いられている材料を変える、永久磁石とディスク基板の距離を変える等の方法がある。また外部磁界の発生には電磁石を用いることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上詳細に述べたように、本発明によって光変調ダイレクトオーバーライト方式の光磁気記録媒体における初期化層を簡易な方法で完全に着磁でき、ＣＮＲ、記録パワーマージン等の観点から安定かつ良好な記録特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明を用いた光磁気記録媒体の製造方法と、その記録媒体の特性について説明する。
【実施例１】
【００２１】
ＤＣマグネトロンスパッタ装置に、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ及び、ＢをドープしたＳｉを取り付け、ディスク状ガラス２Ｐ基板を基板ホルダーに固定し、次いで１×１０−５Ｐａ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。
【００２２】
前記基板ホルダーは図２のような構成であり、基板ホルダー受け側１３にディスク基板より大きな径の円形のフェライト永久磁石１２を配置した。基板ホルダー受け側１３は永久磁石１２の形状に合わせて凹ませてある。また永久磁石１２は基板ホルダー受け側１３に吸着し固定されている。さらにディスク状ガラス２Ｐ基板１１を基板ホルダー受け側１３上に置き、最後に外周マスク部材１４と内周マスク部材１５によってディスク状ガラス２Ｐ基板１１を固定した。
【００２３】
また前記永久磁石により発生する磁界をガウスメーターで測定したところ、およそ１ｋＯｅであった。
【００２４】
次に真空排気したままＡｒ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、放熱層２としてＡｌＳｉを１００ｎｍ成膜した。引き続き、ＡｒガスとＮ２ガスを０．２Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、バッファ層３としてＳｉＮ層を２０ｎｍ成膜した。更にＡｒガスを導入し、初期化補助層４としてＧｄＦｅＣｏ層を２０ｎｍ、初期化層５としてＴｂＦｅＣｏ層を３０ｎｍ、スイッチ層６としてＴｂＦｅＣｏ層を１０ｎｍ、記録層７としてＴｂＦｅＣｏ層を２０ｎｍ、メモリー層８としてＴｂＦｅＣｏ層を６０ｎｍに順次成膜した。初期化層５、スイッチ層６、記録層７、メモリー層８に用いたＴｂＦｅＣｏはキュリー温度が表１に示したような値になるようにそれぞれ組成比を調整した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
最後にＡｒガスとＮ２ガスを０．２Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、エンハンス層９としてＳｉＮ層を３５ｎｍ成膜して、基板ホルダーをチャンバーから取り出し、ガラス２Ｐ基板の成膜面側に０．６ｍｍ厚ガラス１０を張り合わせて、光磁気ディスクを作製した。完成した光磁気ディスクの膜構成は図１の通りである。
【００２７】
次に作製した光磁気ディスクを、波長６５０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．６０、線速３．０ｍ／ｓｅｃ．の条件で、外部磁界を基板に垂直に５００Ｏｅ  印加して、張り合わせたガラス側からレーザーを照射して、マーク長０．６μｍのトーン信号を記録した。このときのライトストラテジーを図３に示す。ここでＰｗは記録パワー、Ｐｅは消去パワーである。さらに記録パワーＰｗを変えながら記録再生を行い、ＣＮＲ（キャリアーノイズ比）を測定した。
【００２８】
その結果を図４に示す。成膜後に特別な初期化工程を施すことなく良好な記録再生特性が得られていることが確認できる。
【００２９】
（比較例１）
初期化補助層を設けず、その他は実施例１と同様にして光磁気記録媒体を作製した。完成した光磁気ディスクの膜構成は図５の通りである。
【００３０】
この光磁気記録媒体に実施例１と同様の方法で記録再生を試みたが、再生信号は観測されなかった。
【００３１】
(比較例２)
比較例１と同様の方法で作製した４枚の光磁気ディスクに対して、市販の初期化装置を用いて初期化工程を施した。初期化時に照射したレーザーの波長は８１０ｎｍ、レーザー出力は４５０ｍＷであり、レーザー照射と同時に外部磁界１ｋＯｅが印加されている。また４枚の光磁気ディスクに対しては、それぞれ線速度１．５ｍ／ｓｅｃ、２．０ｍ／ｓｅｃ、４．０ｍ／ｓｅｃ、７．０ｍ／ｓｅｃとなるようにディスクを回転させて初期化を行った。
【００３２】
このように作製した４枚の光磁気ディスクを、実施例１と同様に波長６５０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．６０、線速３．０ｍ／ｓｅｃ．の条件で、外部磁界を基板に垂直に５００Ｏｅ  印加して、張り合わせたガラス側からレーザーを照射して、マーク長０．６μｍのトーン信号を記録した。さらに、ＣＮＲ（キャリアーノイズ比）が最大となるように消去パワーＰｅ、記録パワーＰｗを調整して、４枚の光磁気ディスクのＣＮＲを比較した。
【００３３】
その結果を表２に示す。初期化時の線速度が大きな場合には、初期化層の温度があまり上がらずに初期化が不充分なため、記録再生特性は悪化している。また線速１．５ｍ／ｓｅｃの場合にはディスクが高温に加熱されすぎるために磁性薄膜が基板から剥離してしまっており、記録再生特性を測定できなかった。また初期化時線速度２．０ｍ／ｓｅｃのディスクにおけるＣＮＲの記録パワーＰｗ依存性を図４に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
(比較例３)
初期化層のキュリー温度Ｔｃを３５０℃として、その他は比較例１と同様にして光磁気記録媒体を作製した。またこの光磁気記録媒体を比較例２の方法と同様に初期化時線速度２．０ｍ／ｓｅｃで初期化した。
【００３６】
このように作製した光磁気ディスクを、実施例１と同様に波長６５０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．６０、線速３．０ｍ／ｓｅｃ．の条件で、外部磁界を基板に垂直に５００Ｏｅ  印加して、張り合わせたガラス側からレーザーを照射して、マーク長０．６μｍのトーン信号を記録した。さらに記録パワーＰｗを変えながら記録再生を行い、ＣＮＲ（キャリアーノイズ比）を測定した。
【００３７】
その結果を図６に示す。実施例１の測定結果と比較するとＣＮＲは同等であるが、およそ１８ｍＷの記録パワーＰｗでＣＮＲは急激に悪化しており、この温度で初期化層が反転していることが分かる。
【実施例２】
【００３８】
ＤＣマグネトロンスパッタ装置に、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ及び、ＢをドープしたＳｉを取り付け、ディスク状ガラス２Ｐ基板１１を基板ホルダーに固定し、次いで１×１０−５Ｐａ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。
【００３９】
上記の基板ホルダーには、実施例１と同様にガラス２Ｐ基板の裏面を覆うように永久磁石を配置した。
【００４０】
【表３】
2005203038.tif 000005
【００４１】
次に真空排気したままＡｒガスとＮ２ガスを０．２Ｐａ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、エンハンス層９としてＳｉＮ層を３５ｎｍ成膜した。引き続き、Ａｒガスをチャンバー内に導入し、再生層１６としてＧｄＦｅＣｏ層を３５ｎｍ、再生スイッチ層１７としてＴｂＦｅを１０ｎｍ、メモリー層８としてＴｂＦｅＣｏ層を６０ｎｍ、記録層７としてＴｂＦｅＣｏ層を２０ｎｍ、スイッチ層６としてＴｂＦｅＣｏ層を１０ｎｍ、初期化層５としてＴｂＦｅＣｏ層を３０ｎｍ順次成膜した。各磁性層はキュリー温度が表３に示した値になるようにそれぞれ組成比を調整した。ここで再生層１６と再生スイッチ層１７は磁壁移動型再生の機能を有する。
【００４２】
続いてＡｒガスとＮ２ガスを０．２Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、バッファ層３としてＳｉＮ層を２０ｎｍ、Ａｒガスを導入して放熱層２としてＡｌＳｉを１００ｎｍ成膜した。最後に基板ホルダーをチャンバーから取り出し、ガラス２Ｐ基板の成膜面側をＵＶ硬化樹脂でコートして光磁気ディスクを作製した。完成した光磁気ディスクの膜構成は図７の通りである。
【００４３】
次に作製した光磁気ディスクを、波長６５０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．６０、線速３．０ｍ／ｓｅｃ．の条件で、外部磁界を基板に垂直に５００Ｏｅ  印加して、レーザーをガラス２Ｐ基板側から照射して、マーク長０．３μｍのトーン信号を記録した。このときのライトストラテジーを図８に示す。ここでＰｗは記録パワー、Ｐｅは消去パワーである。さらに記録パワーＰｗを変えながら記録再生を行い、ＣＮＲ（キャリアーノイズ比）を測定した。
【００４４】
その結果を図９に示す。実施例１と同様に成膜後に特別な初期化工程を施すことなく良好な記録再生特性が得られており、再生層が実施例１の初期化補助層と同等の機能を兼ねていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例１の光磁気ディスクの層構成
【図２】外部磁界印加用基板ホルダー
【図３】実施例１に用いたライトストラテジー
【図４】実施例１、比較例２の光磁気ディスクのＣＮＲ特性
【図５】比較例１、比較例２の光磁気ディスクの層構成
【図６】実施例１、比較例３の光磁気ディスクのＣＮＲ特性
【図７】実施例２の光磁気ディスクの層構成
【図８】実施例２に用いたライトストラテジー
【図９】実施例２の光磁気ディスクのＣＮＲ特性
【符号の説明】
【００４６】
１  基板
２  放熱層
３  バッファ層
４  初期化補助層
５  初期化層
６  スイッチ層
７  記録層
８  メモリー層
９  エンハンス層
１０  ０．６ｍｍ厚ガラス
１１  ディスク状ガラス２Ｐ基板
１２  永久磁石
１３  基板ホルダー受け側
１４  外周マスク部材
１５  内周マスク部材
１６  再生層
１７  再生スイッチ層
１８  ＵＶ硬化樹脂
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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