(57)【要約】【課題】  高密度記録可能な光磁気記録媒体を構成する磁性層の最適化を図り、高記録密度で且つ記録再生特性の優れた光磁気記録媒体を提供する。【解決手段】  磁性材料で形成され、グラニュラー構造を有する記録層と、希土類遷移金属で形成された再生層と、磁性材料で形成され、記録層と再生層との間に設けられた補助磁性層とを備え、記録層が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成されている光磁気記録媒体を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図５
2007059020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料で形成され、グラニュラー構造を有する記録層と、
希土類遷移金属で形成された再生層と、
磁性材料で形成され、上記記録層と上記再生層との間に設けられた補助磁性層とを備える光磁気記録媒体。
【請求項２】
上記記録層が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項３】
上記酸化物がＳｉ酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の光磁気記録媒体。
【請求項４】
さらに、上記記録層の少なくとも一方の表面に希土類遷移金属で形成された層を備える請求項２または３に記載の光磁気記録媒体。
【請求項５】
さらに、上記再生層の上記補助磁性層側とは反対側にＳｉＮで形成されたエンハンス層を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
【請求項６】
さらに、基板を備え、再生光が基板を介さず、上記再生層、上記補助磁性層及び上記記録層に照射されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
【請求項７】
上記記録層、補助磁性層及び再生層が上記光磁気記録媒体に再生光を照射しない状態では磁気的に交換結合しており、上記光磁気記録媒体に再生光を照射して上記記録層と上記再生層の交換結合力を遮断する温度以上に加熱することにより、上記記録層から上記再生層に転写された磁区を拡大して、該拡大された磁区から情報が再生されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
【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、より詳細には、高密度記録可能な光磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に使用されている光記録媒体は、主に、ポリカーボネート製の基板と、その基板上に形成された記録層とから構成されており、記録層は、磁性薄膜、相変化薄膜、色素薄膜等で形成される。これらの光記録媒体では、基板上には予めスパイラル状に溝(トラック)が形成されており、この溝に沿ってレーザ光を走査しながら溝上の薄膜にレーザ光を照射して情報の記録再生を行なう。
【０００３】
上述のような従来の光記録媒体では、基板側から記録再生用のレーザ光を入射して情報の記録再生を行なうので、基板上の傷や粉塵などによってデータ再生ができなくなる可能性は低い。それゆえ、基板側から記録再生用のレーザ光を入射して情報の記録再生を行なうタイプの光記録媒体は所望の場所へ自由に持ち運びすることのできる記録媒体として有用である。また、カートリッジ等を用いて傷や粉塵から記録媒体を守り、基板を介さず直接記録面へレーザ光を照射して情報の記録再生を行なうタイプの光記録媒体も考案されている。このような光記録媒体では、開口数の大きな対物レンズを用いて記録媒体上に集光されるレーザ光のスポット径をより小さくすることができるので、高記録密度媒体として有利である。
【０００４】
情報の高記録密度化は、トラック間隔（以下では、トラックピッチという）を狭め且つ記録マークの間隔（以下では、ビットピッチという）を狭くして記録マークのサイズを小さくすることにより達成される。しかしながら、記録マークを再生光のスポット径より小さくすると、スポット内に複数の記録マークが入り記録マークの分別ができなくなるという問題が生じる。この問題は、光記録媒体に限らず、光磁気記録媒体でも発生する。
【０００５】
光磁気記録媒体では、この問題を解決する方法として、磁気超解像方式（例えば、特許文献１参照）と磁区拡大再生方式(例えば、特許文献２参照)の２つの再生方法が提案されている。磁気超解像方式の光磁気記録媒体は、主に、情報に対応する記録磁区を記録する記録層と、その記録磁区の再生を補助するための磁性層とから構成される。磁気超解像方式では、情報再生時に光磁気記録媒体に照射される再生光のスポット内の温度分布と磁気超解像媒体の磁気特性を組み合わせることにより、実効的に再生光の分解能を超えた情報再生が可能となる。しかしながら、磁気超解像方式の光磁気記録媒体では再生に寄与する再生光の実質的なスポットサイズが減少するので、再生信号の振幅も小さくなる。
【０００６】
一方、特許文献２で提案されているような磁区拡大再生方式（ＭＡＭＭＯＳ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ-Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）の光磁気記録媒体は、主に、情報を磁区として記録する記録層と、記録層から転写された磁区を拡大して再生する再生層とから構成される。磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体では、再生光を光磁気記録媒体に照射して加熱することにより、記録層の磁区を再生層に転写するとともに、再生磁界で再生層に転写された磁区を拡大する。それゆえ、情報が記録層に微小な記録磁区（記録マーク）として記録されていても、再生時には再生層で拡大された磁区から再生信号を検出することができるので、十分な信号振幅で情報を再生することができる。従って、高記録密度媒体としては、磁気超解像方式の光磁気記録媒体より、磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体の方が有効である。
【０００７】
また、光磁気記録媒体には、基板側から再生光を入射するタイプと、記録膜に直接再生光を照射するタイプ（例えば、特許文献３参照）がある。特許文献３で開示されている光磁気記録媒体は磁性層が情報記録層の一層のみで構成されており、反射膜の組成や膜厚の調整により記録再生特性を向上させている。
【０００８】
なお、上述した光磁気記録媒体の記録層には、垂直磁化膜であることが要求される。これまでに、主にＴｂ、Ｆｅ及びＣｏの元素からなる希土類遷移金属合金が実用化されている。それ以外にもＣｏとＰｔまたはＰｄとの多層膜等を記録層に適用することが研究されている。一方、磁気記録媒体に用いられているＣｏＰｔＣｒ基合金も高い磁気異方性を有し、結晶配向を制御することで垂直磁化膜にすることが可能であることが知られており、このＣｏＰｔＣｒ基合金を記録層として用いた垂直磁気記録用の記録媒体の研究開発も精力的に進められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１５０４１８号公報
【特許文献２】特開平８−７３５０号公報
【特許文献３】特開２００１−２２８０３２号公報
【非特許文献１】Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ｖｏｌ．  ８５，  ｐｐ．６１３３−６１３５，１９９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体として主に研究されてきたＣｏＰｔＣｒ基合金媒体では、記録層を形成する際に、基板を２５０℃以上の高温で加熱する。この理由は、基板を２５０℃以上の高温で加熱すると、ＣｏＰｔＣｒ基合金に相分離が生じ、記録層内に磁性結晶粒が非磁性結晶粒界で取り囲こまれたグラニュラー構造が形成され、結晶粒間の磁気的結合が低減されるので、垂直磁気記録方式の記録層として好適な膜が形成される為である。しかしながら、このようなグラニュラー構造のＣｏＰｔＣｒ基合金等の多結晶系材料を従来実用化されている光磁気記録媒体（磁性層が情報記録層の一層のみで形成されている光磁気記録媒体）の記録層に適用した場合、多結晶系材料のグレインがノイズとして検出されることが知られている（例えば、非特許文献：磁気工学ハンドブック（朝倉書店）  ｐｐ．  １００５参照）。そのため、従来、光磁気記録媒体では、上述のような多結晶系材料を用いずにＴｂ、Ｆｅ及びＣｏの元素からなる希土類遷移金属合金のような非晶質の材料が用いられている。
【００１１】
一方、ＣｏＰｔＣｒ基合金を非加熱で基板上に成膜した場合、記録層内では上記のようなＣｏＰｔＣｒ基合金の相分離は生じずに連続膜となる。この場合、結晶粒間には強い磁気的結合が作用するので、磁気記録方式で微小な記録マークを形成することが困難となる。これは、磁気記録方式で記録マークを形成する場合、記録マーク間の遷移幅が印加する磁場勾配によって決定される為である。しかしながら、光磁気記録方式で情報を記録する光磁気記録媒体の記録層としては、上述のようなＣｏＰｔＣｒ基合金の連続膜を用いることができる。これは、光磁気記録方式で記録マークを形成する場合、記録マークの形状は熱勾配によって決定され、記録層内の結晶粒間の磁気的結合の大きさには、ほとんど依存しないためである。それゆえ、磁気記録方式で情報を記録する光磁気記録媒体の記録層としては、磁気記録方式で要求されるような相分離構造の記録層である必要がない。
【００１２】
上述のようなＣｏＰｔＣｒ基合金の連続膜を記録層として用いた光磁気記録媒体に対して光磁気記録を行った場合、記録マークは一つの磁区で形成される。そして、各記録マーク間は磁化の遷移領域である磁壁によって分離される。ＣｏＰｔＣｒ基合金の連続膜を記録層として用いた場合、磁壁の幅は、記録層の組成にも依存するが、約１５ｎｍ程度となる。それゆえ、ＣｏＰｔＣｒ基合金の連続膜を記録層として用いた場合、磁壁は有限の幅をもっているので、記録マーク長が非常に短くなると、記録マークの形成が困難になる恐れがある。また、記録マーク長が短くなるに従って、記録マーク全体に対する磁壁の幅の割合が相対的に増大する。すなわち、記録マーク長が短くなるに従って、記録マーク全体に対する情報が磁化方向として記録されている領域の割合が小さくなるので、再生信号が低下して充分な再生信号の検出が困難になる恐れがある。
【００１３】
従来の磁区拡大再生方式や磁気超解像方式の高密度記録が可能な光磁気記録媒体においても、記録層に形成される記録マークは磁壁により分離されるので、上述のような問題が同様に起こり得る。なお、磁区拡大再生方式や磁気超解像方式の光磁気記録媒体では、記録層の情報が転写された再生層から再生信号を検出するので、記録層に形成された記録マークから直接再生信号を得るわけではないが、この場合も、記録マーク長が短くなるに従って、記録ビット中の磁化遷移領域が増大する。そのため、転写される磁区の大きさは小さくなり、再生信号が低下する恐れがある。
【００１４】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、磁区拡大再生方式や磁気超解像方式の高密度記録が可能な光磁気記録媒体において、光磁気記録媒体を構成する磁性層の最適化を図り、高記録密度で且つ記録再生特性の優れた光磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の態様に従えば、磁性材料で形成され、グラニュラー構造を有する記録層と、希土類遷移金属で形成された再生層と、磁性材料で形成され、上記記録層と上記再生層との間に設けられた補助磁性層とを備える光磁気記録媒体が提供される。
【００１６】
上記課題で説明したように、磁区拡大再生方式や磁気超解像方式の高密度記録が可能な光磁気記録媒体の記録層にＣｏＰｔＣｒ基合金の連続膜などを用いた場合にも、さらなる高密度記録化を図る際には、磁壁の有限な幅の存在により、記録マークの形成が困難になる、再生信号が検出し難くなる等の問題が生じる恐れがある。この課題を解決するためには、磁壁の幅を狭くするか、または、磁壁の発生を抑制する方法が考えられる。本発明者らは、この着眼点に基づいて検討した結果、後述する無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体（情報再生時に外部磁界を必要としない磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体）において、その記録層にグラニュラー構造を有する膜を用いることにより、より微小なマークを形成でき、且つ記録特性に優れた光磁気記録媒体を得られることを見出した。これは、以下に説明するように、記録層にグラニュラー構造を有する膜を用いることにより、記録層の膜面内方向の磁気的な結合が抑制され、磁壁の発生を抑制することができたためであると考えられる。
【００１７】
グラニュラー構造を有する記録層としては、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成されることが好ましい。また、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で記録層を形成する場合、記録層が垂直磁化膜になるような組成が選択されることが好ましい。なお、本発明の光磁気記録媒体では、記録層のキュリー温度及び保磁力は十分大きく設計されるため、情報再生に際して再生光が照射されても情報に対応する記録磁区の磁化は保持されている。
【００１８】
記録層を、例えば酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成した場合、記録層内には、ＣｏＰｔＣｒ合金で構成される磁性結晶粒が非磁性酸化物で囲まれた微細構造（グラニュラー構造）が形成される。この微細構造により、磁性結晶粒間の磁気的な結合を低減させることができる。さらに、この場合、磁性結晶粒の粒径は８ｎｍ程度と小さく、磁壁の幅よりサイズが小さくなるため、磁性結晶粒内には磁壁は形成されない。すなわち、非磁性酸化物で囲まれた磁性結晶粒は磁壁の存在しない単磁区構造となる。従って、上述のような酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成された記録層に光磁気記録を行った場合、磁壁は発生せず、記録マークは単磁区構造の磁性結晶粒の集合体から形成されることになる。その結果、記録層に形成される記録マークのサイズが上述のように磁壁の幅により制限されることがなくなるので、記録層には従来より微小な記録マークを形成することができるとともに、そのより微小な記録マークに対して高いＣ／Ｎで情報再生を行うことができる。
【００１９】
記録層を酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成する場合、その酸化物としては、Ｓｉ酸化物もしくはＭｇ酸化物を用いることが好ましい。特に、微細な結晶粒を得ることが容易であるＳｉ酸化物を用いることが望ましい。記録層中にＳｉ酸化物またはＭｇ酸化物を混入させる方法としては、ＣｏＰｔＣｒターゲット中に５〜２０ｍｏｌ％のＳｉＯ２やＭｇＯを混入させたターゲットを用いてスパッタする方法がある。この方法では、酸化物含有量の調整が容易であり、形成された薄膜は、ＣｏＰｔＣｒ基合金磁性結晶粒の周りを酸化物であるＳｉＯ２やＭｇＯが取り囲む構造（グラニュラー構造）になる。
【００２０】
グラニュラー構造を有する記録層としては、上述材料に限定されず、例えば、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ等のＬ１０規則合金、Ｃｏ／ＰｄあるいはＣｏ／Ｐｔ等の多層膜等を用い得る。また、グラニュラー構造を有する記録層を、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成する場合、その形成材料には、ＣｏＰｔＣｒ及び酸化物以外に、Ｗ、Ｍｏ等の元素が含まれていても良い。これらの元素を含有することで、結晶磁気異方性を向上させる効果がある。
【００２１】
なお、ＣｏＰｔＣｒ合金は六方細密構造の結晶構造で、結晶磁気異方性の磁化容易軸方向は[００１]方向であり、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で記録層を形成した場合には、記録層の優先配向性は、該膜が形成される直下の膜の結晶性に左右される場合がある。例えば、Ｃｒ合金の（１１２）の面間隔とＣｏＰｔＣｒの（１００）面の面間隔は非常に近いことが知られており、（１１２）配向したＣｒ合金薄膜上に酸化物を含有したＣｏＰｔＣｒ薄膜（記録層）を形成した場合、（１００）面が優先成長する。この場合、磁化容易軸は膜面内方向に配向しており、本発明の光磁気記録媒体としては望ましくない。従って、本発明の光磁気記録媒体のように、記録層を酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成する場合には、その直下の膜は（００１）配向した六方細密構造材料であることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の光磁気記録媒体では、さらに、上記記録層の少なくとも一方の表面に希土類遷移金属で形成された層を備えることが好ましい。
【００２３】
酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成される薄膜（記録層）を、従来の光磁気記録媒体の記録層に用いられているような希土類遷移金属の薄膜上に形成した場合、該希土類遷移金属薄膜は非晶質であるため、記録層では（００１）面が優先配向する。さらに、両者が磁性体で形成されているので両薄膜間に磁気的な交換結合力も働く。この交換結合力は垂直磁気異方性を増強するので、本発明の光磁気記録媒体として望ましい膜構成である。また、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成される薄膜上に、希土類遷移金属薄膜を形成した場合も、両薄膜間に磁気的な交換結合力が働き、垂直磁気異方性を増強するので本発明の光磁気記録媒体の膜構成として望ましい。従って、本発明の光磁気記録媒体において、酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料薄膜で形成された記録層の少なくとも一方の表面に希土類遷移金属薄膜を形成した場合には、記録層の配向性及び／または垂直磁気異方性をより向上させることができる。
【００２４】
本発明の光磁気記録媒体では、上記再生層の上記補助磁性層側とは反対側にＳｉＮで形成されたエンハンス層を備えるが好ましい。
【００２５】
また、本発明の光磁気記録媒体では、再生光が基板を介さず、再生層、補助磁性層及び記録層などの積層膜に直接照射されるタイプ、すなわち、ファーストサーフェス型の光磁気記録媒体であることが好ましい。
【００２６】
本発明の光磁気記録媒体は、磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体であることが好ましく、特に、情報再生時に再生磁界を必要としない磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体（以下では、無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体ともいう）であることが好ましい。
【００２７】
無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体は、主に情報を磁区として記録する記録層と、記録層から転写された磁区を拡大して再生する再生層と、記録層と再生層との間に作用する磁気的な交換結合力を制御するための補助磁性層（以下では、トリガ層ともいう）とから構成される。無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体では、記録層、トリガ層及び再生層が再生光を照射しない状態では磁気的に交換結合しており、再生光を照射して記録層と再生層の交換結合力を遮断する温度以上に加熱することにより、再生層に転写された磁区を拡大して、該拡大された磁区から情報が再生される。
【００２８】
本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体では、記録層は上述のように、グラニュラー構造を有する膜で形成される。また、無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の再生層は、例えばＧｄ、Ｆｅ及びＣｏからなる希土類遷移金属合金で形成され、室温からキュリー温度まで希土類金属優勢（以下では、ＲＥ（Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ）リッチという）のフェリ磁性を示すように設計され、且つ、垂直磁化膜になるような組成が選択される。トリガ層は、例えばＴｂ及びＦｅからなる希土類遷移金属合金で形成される。ただし、以下の説明ではトリガ層はＴＭリッチの希土類遷移金属で形成され、キュリー温度より十分低い温度で垂直磁化を有するように設計されているとする。また、再生層は磁区が安定して存在し得る最小磁区の大きさ、いわゆる最小磁区径が記録層に比べて大きくなるように設計されており、通常、再生層の最小磁区径は再生光のスポット径のサイズ程度になるように調整されている。
【００２９】
ここで、本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体における情報の再生原理について、図１〜４を用いて簡単に説明する。なお、以下の説明では、記録層が酸化物を含有するＣｏＰｔＣｒを主成分とする合金磁性材料で形成されている場合の例を説明する。
【００３０】
図１には、再生光が照射される前の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体における記録層４に形成された記録マーク、並びに、トリガ層５及び再生層６に形成された磁区の磁化状態を示した。なお、上述のように、本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の記録層４の記録マーク間には磁壁が存在しないので、記録層４に形成されている記録マークを再生層６やトリガ層５に形成されている磁区（磁壁を有する）と区別するために、以下では、磁気マークという。また、図１では記録層４の磁気マーク間の遷移領域は破線で示した。さらに、図１では、説明を簡略化するため、再生層６及びトリガ層５に形成された磁区と記録層４の形成された磁気マークの大きさは、再生光が照射される前はディスク進行方向において全て同じ大きさで記載した。
【００３１】
また、図１中の再生層６及びトリガ層５の太い矢印（白抜き矢印）は、再生層６及びトリガ層５の磁区全体の（合成）磁化を示し、太い矢印の内部に記載された細い矢印（黒矢印）は、遷移金属（ＦｅやＣｏ）の磁気スピンを示している。トリガ層５はＴＭリッチであるため、磁区全体の磁化は遷移金属のスピンと同じ方向を向いている。再生層６はＲＥリッチであるため、磁区全体の磁化は遷移金属のスピンと逆方向を向いている。一方、記録層４には希土類元素が含まれていないため、遷移金属のスピンのみが存在する。それゆえ、図１中では、記録層４の磁気マーク内の磁化状態は細い矢印（黒矢印）のみで記載した。なお、記録層４の磁気マーク全体の磁化方向は遷移金属のスピンの向きになる。
【００３２】
記録層４、トリガ層５及び再生層６のそれぞれの遷移金属同士は、室温において数１０ｋＯｅ以上の強い結合力で結合しているために、図１に示すように、記録層４、トリガ層５及び再生層６の同じ縦列の磁気マーク及び磁区では、遷移金属の磁気スピンを示す細い矢印は全て同じ方向を向いている。従って、再生層６における磁区全体の磁化は、その下方のトリガ層５の磁区全体及び記録層４の磁気マーク全体の磁化と互いに反対を向いており、記録層４の磁気マーク内の磁化が再生層６に逆向きで転写されている。
【００３３】
ここで、トリガ層５及び再生層６のそれぞれの磁区を、例えば、図１の右側に示したように概念的に磁石５’及び６’とみなせば、トリガ層５と再生層６の全体磁化が互いに逆向きの状態は、磁石５’及び６’の同じ極同士が隣接している状態と同様であり、静磁気的には極めて不安定な状態である。すなわち、トリガ層５と再生層６との間で働く静磁エネルギー反発力のために不安定な状態となっている。しかしながら、再生光照射前は、トリガ層５及び再生層６の遷移金属のスピン同士の交換結合力の方が、静磁エネルギー反発力よりも強いために、図１に示すように、トリガ層５及び再生層６の全体の磁化が互いに反対を向いた状態が維持されている。
【００３４】
情報を再生するために、図２に示すように、光磁気記録媒体に再生光１００を対物レンズ９０で集光させて照射し、再生層６上に光スポットＳを形成すると、再生光１００の光強度分布に従って光スポットＳ内に温度分布が生じ、特に光スポットＳの中央付近の温度が高くなる。このとき、加熱されたトリガ層５の領域５１（以下では、再生温度領域ともいう）では、トリガ層５がその上下に隣接する再生層６の磁区６１と記録層４の磁気マーク４１との間の磁気的結合（交換結合）を遮断するように働く。交換結合力の遮断方法としては、例えば、再生温度領域５１におけるトリガ層５の磁化を消滅させることにより記録層と再生層との間の交換結合力を遮断しても良いし、また、トリガ層５の磁化を垂直磁化から面内磁化に変化させることにより、記録層と再生層との間の交換結合力を遮断しても良い。ここで、図２に示すように、再生温度領域５１の上部に位置する再生層６の磁区６１と隣接している再生層６の磁区６２とその下方の記録層４の磁気マーク４２について考える。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、再生光１００が照射されたときに再生層６の磁区６２の磁壁６０が移動せずに、そのままの状態になっていると仮定し、そのとき、再生層６下面に働いている静磁エネルギー反発力と交換エネルギー引力（交換結合力）との関係を図３（ｂ）に示した。ただし、光磁気記録媒体は再生光１００に対して相対的に図３（ａ）中の破線の矢印方向に進行しているので、記録層４と再生層６との間に働く交換結合力が遮断されているトリガ層５の再生温度領域５１は、再生光スポットＳ内の中央部ではなく、光スポット内の光磁気記録媒体の進行方向側（図３（ａ）上では左側）の領域に形成される。また、図３（ａ）に示すように、再生光スポットＳ内の右側の部分は、まだ温度が低い状態で、再生層６に、大きな交換エネルギー引力と比較的大きな静磁エネルギー反発力が働いている。
【００３６】
交換エネルギー引力は、再生層６の遷移金属とトリガ層５の遷移金属との交換結合エネルギーに基づいて発生する引力であり、遷移金属同士は強い結合力を示すため、図３（ｂ）に示すように、低温領域においては極めて大きな値を示し、静磁エネルギー反発力上回っている。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、低温領域から再生温度領域に近づくにしたがって交換エネルギー引力は急激に減少し、再生温度領域においてゼロとなる。これは、再生温度領域でトリガ層５が記録層４と再生層６との間に働く交換結合力を遮断するように働くためである。一方、静磁エネルギー反発力は、互いに逆向きの、トリガ層５の全体の磁化と再生層６の全体の磁化との間で働く静磁気的なエネルギーに基づく反発力である。静磁エネルギー反発力は、図３（ｂ）に示すように、低温領域から再生温度領域に近づくにしたがってトリガ層５の磁化が小さくなるために減少している。しかしながら、静磁エネルギー反発力は、再生温度領域においてもゼロとはならず、所定の値を有している。すなわち、再生温度領域５１上の再生層６の磁区６１には、静磁エネルギー反発力が働いている。これは、図３（ａ）に示すように、再生温度領域５１の再生層６の磁区６１の磁化が、再生温度領域５１の記録層４の記録マーク４１の磁化と反対向きで、それら磁区の間で反発力が働いているためである。
【００３７】
図３（ａ）中のトリガ層５と再生層６との界面領域３０は低温領域と再生温度領域の境界近傍の温度に加熱されており、この界面領域３０では静磁反発力が交換結合力を上回っている。この場合、図４（ａ）に示すように、まず再生層６の磁区６２の左側の磁区６２’において、静磁エネルギー反発力が交換エネルギー引力を上回るため、磁区６２’が反転する。そして、この拡大再生層６の最小磁区径は記録磁区の最小磁区径よりも大きく、光スポット径と同程度になるよう磁気特性を調整してあるため、図３（ｂ）の磁区６２Ａのように拡大再生層６の磁区はほぼ光スポット径になるまで拡大する。このような磁区拡大を利用した場合、再生層６からは、大きな再生信号を検出することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の光磁気記録媒体によれば、グラニュラー構造の記録層を用いることにより、より一層短い記録マークで情報を記録することが可能になる。また、それに伴い、非常に短い記録マークであっても、高ＣＮ比で情報再生することができる。すなわち、本発明の光磁気記録媒体よれば、高記録密度で且つ記録再生特性の優れた光磁気記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明の光磁気記録媒体について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例１】
【００４０】
実施例１では、再生光が基板を介さず直接膜面に照射するタイプ、すなわちファーストサーフェス型の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体を作製した。この例で作製した光磁気記録媒体の膜構成を図５に示した。この例の光磁気記録媒体１０は、図５に示すように、基板１上にヒートシンク層２、記録補助層３、記録層４、トリガ層５（補助磁性層）、再生層６、エンハンス層７及び保護層８が順次積層された構造を有する。
【００４１】
ヒートシンク層２は情報の記録再生時に媒体の熱的感度を調整する層であり、記録補助層３は、より小さい変調磁界で記録層に記録磁区が形成されるように機能する磁性層である。記録層４は情報が磁化情報として記録される層であり、トリガ層５は記録層４と後述する再生層６との間の磁気的な交換結合力を制御する層であり、再生層６は記録層４から転写された磁区が拡大される層である。ただし、トリガ層５のキュリー温度より十分低い温度では、記録層４と再生層６はトリガ層５を介して磁気的に交換結合している。エンハンス層７は、層内で再生用光ビームを多重干渉させ、情報再生時に検出されるカー回転角を実効的に増加させるための層である。保護層８は、基板１上に順次積層された各層２〜７を保護するための層である。
【００４２】
以下に、この例で作製した光磁気記録媒体の作製方法を説明する。まず、基板１には、透明のポリカーボネート製基板を用いた。基板１の表面には、トラッキング用の溝やクロック信号生成用のピットに対応する凹凸パターンを射出成形機（不図示）により成形した。
【００４３】
次に、基板１の凹凸パターンが形成されている側の表面上に、スパッタ装置（不図示）を用いて、光磁気記録媒体の各層２〜７を順次形成した。まず、基板１上に、ヒートシンク層２としてＡｌＴｉＳｉ膜を４０ｎｍの膜厚で形成した。この際、ＡｌＴｉの合金ターゲットとＳｉの単体ターゲットを同時スパッタしてヒートシンク層２を形成した。
【００４４】
次いで、ヒートシンク層２上に、記録補助層３としてＧｄＦｅＣｏ膜を１０ｎｍの膜厚で形成した。この際、Ｇｄ、Ｆｅ及びＣｏの単体ターゲットを同時スパッタして記録補助層３を形成した。また、ＧｄＦｅＣｏ膜が面内磁化を有し、補償温度が室温以下、キュリー温度が２７０℃となるように補助記録層３の組成を調整した。
【００４５】
次いで、記録補助層３上に、記録層４としてＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２膜を６０ｎｍの膜厚で形成した。なお、記録層４はＲＦスパッタリングにより形成し、その際には、組成がＣｏ７４Ｐｔ１６Ｃｒ１０（ａｔ％）−ＳｉＯ２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ２＝９４：６ｍｏｌ％）のターゲットを用いた。
【００４６】
次いで、記録層４上に、トリガ層５としてＴｂＦｅ膜を１０ｎｍの膜厚で形成した。この際、Ｔｂ及びＦｅの単体ターゲットを同時スパッタしてトリガ層５を形成した。また、形成されたＴｂＦｅ膜は、室温からキュリー温度まで遷移金属優勢の磁化を有し、キュリー温度より十分低い温度では垂直磁化を示した。なお、この例では、トリガ層５の補償温度が室温以下となるようにトリガ層５の組成を調整した。
【００４７】
さらに、トリガ層５上に、再生層６としてＧｄＦｅＣｏ膜を３０ｎｍの膜厚で形成した。この際、Ｇｄ、Ｆｅ及びＣｏの単体ターゲットを同時スパッタして再生層６を形成した。
【００４８】
次に、再生層６上に、エンハンス層７としてＳｉＮ膜を３５ｎｍの膜厚で形成した。この際、Ａｒ＋Ｎ２雰囲気中でＳｉターゲットをスパッタしてエンハンス層７を形成した。最後に、エンハンス層７上に、保護層８としてアクリル系の紫外線硬化型樹脂を塗布して、その後紫外線の照射により硬化させて形成した。保護層８の膜厚は１５μｍとした。以上の製造方法により、図５に示したファーストサーフェス型無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体を得た。
【００４９】
［比較例］
比較例では、記録層４としてＣｏＰｔＣｒ膜を６０ｎｍの膜厚で形成した。この際、組成がＣｏ７４Ｐｔ１６Ｃｒ１０（ａｔ％）のターゲットを用いた。すなわち、比較例では記録層４の形成材料に酸化物を含有しないＣｏＰｔＣｒ基合金を用い、記録層４をＣｏＰｔＣｒ基合金の連続膜（グラニュラー構造ではない膜）で形成した。それ以外は、実施例１と同様にして作製した。
【００５０】
［記録再生特性］
上記方法で作製された実施例１及び比較例の光磁気記録媒体の記録再生特性を測定した。この特性評価には、波長４０５ｎｍのレーザー光源と開口数０．９の対物レンズとを有する光ヘッドを備えた記録再生装置（不図示）を用いた。データ記録用磁場は、光磁気記録媒体に接近したコイルに電流を流すことにより発生させた。データ記録の際にはコイルに流れる電流を記録データに従って変調させて磁界を印加するとともに、記録用の光パルスを照射してデータを光磁気記録媒体に記録した。光磁気記録媒体の線速は６ｍ／ｓとし、記録パワー及び再生パワーは、各マーク長で記録再生特性が最も良くなるように調整した。各マーク長における再生波形をスペクトルアナライザーに取り込み、周波数分解した後に該スペクトル中の記録周波数における波形ピーク値をキャリアー（Ｃ）、該記録周波数でのベース値をノイズ（Ｎ）と定義して、キャリアーノイズ比（ＣＮ比）で記録再生特性の評価を行った。
【００５１】
上記評価結果を図６に示した。図６には実施例１及び比較例で作製された光磁気記録媒体のＣＮ比のマーク長依存性を示した。図６から明らかなように、比較例の光磁気記録媒体では、マーク長が０．１μｍより小さくなると、急激にＣＮ比が低下するのに対し、実施例１の光磁気記録媒体では、０．１μｍ以下になってもＣＮ比の著しい低下は見られず、マーク長０．０５μｍにおいても４０．０ｄＢｍの高Ｃ／Ｎ比を示した。この結果から、記録層にグラニュラー構造の膜を用いることにより、短マーク記録における記録再生特性が向上することが分かった。
【実施例２】
【００５２】
実施例２では、実施例１と同様に、ファーストサーフェス型無磁界ＭＡＭＭＯＳの光磁気記録媒体を作製した。この例で作製した光磁気記録媒体の膜構造を、図７に示した。この例の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体２０は、図７に示すように、基板１上にヒートシンク層２、記録補助層３、希土類遷移金属層９、記録層４、トリガ層５、再生層６、エンハンス層７及び保護層８が順次積層された構造を有する。
【００５３】
実施例２の光磁気記録媒体２０では、図７に示すように、記録層４と記録補助層３との間に希土類遷移金属層９を形成したこと以外は、実施例１と同様に作製した。希土類遷移金属層９及び記録層４は、次のようにしてスパッタ装置（不図示）により形成した。記録補助層３上に、希土類遷移金属層９としてＴｂＦｅＣｏ膜を３０ｎｍの膜厚で形成した。この際、Ｔｂ、Ｆｅ及びＣｏの単体ターゲットを同時スパッタして希土類遷移金属層９を形成した。なお、希土類遷移金属層９を形成するＴｂＦｅＣｏ膜は室温からキュリー温度まで遷移金属優勢の垂直磁化を有し、補償温度が約２５℃、キュリー温度が２５０℃となるように組成を調整した。次いで、希土類遷移金属層９上に記録層４としてＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２膜を３０ｎｍの膜厚で形成した。ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２合金磁性膜はＲＦスパッタリングにより形成し、ターゲットの組成はＣｏ７４Ｐｔ１６Ｃｒ１０（ａｔ％）−ＳｉＯ２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ２＝９４：６ｍｏｌ％）とした。
【実施例３】
【００５４】
実施例３では、実施例２で作製した光磁気記録媒体の記録層４と希土類遷移金属層９の積層順序を逆にした光磁気記録媒体を作製した。記録層４と希土類遷移金属層９の積層順序を逆にしたこと以外は、実施例２の光磁気記録媒体と同様の膜構成とした。
【００５５】
この例の光磁気記録媒体の記録層４及び希土類遷移金属層９の形成方法は次の通りである。まず、記録補助層３上に、記録層４としてＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２膜を３０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２合金磁性膜はＲＦスパッタリングにより形成し、ターゲットの組成はＣｏ７４Ｐｔ１６Ｃｒ１０（ａｔ％）−ＳｉＯ２（ＣｏＰｔＣｒ：ＳｉＯ２＝９４：６ｍｏｌ％）とした。次いで、記録層４上に希土類遷移金属層９としてＴｂＦｅＣｏ膜を３０ｎｍの膜厚で形成した。この際、Ｔｂ、Ｆｅ及びＣｏの単体ターゲットを同時スパッタして希土類遷移金属層９を形成した。ＴｂＦｅＣｏ膜は室温からキュリー温度まで遷移金属優勢の垂直磁化を有し、補償温度が約２５℃、キュリー温度が２５０℃となるように記録層４ｂの組成を調整した。上述のように記録層４及び希土類遷移金属層９の形成順序を変えたこと以外は実施例２と同様に作製した。
【００５６】
［記録再生特性］
実施例２及び３で作製した光磁気記録媒体に対しても、実施例１と同様にして、記録再生特性を評価した。その評価結果を図８に示した。図８には実施例２及び３で作製された光磁気記録媒体のＣＮ比のマーク長依存性を示した。なお、比較のため、比較例で作製した光磁気記録媒体の記録再生特性も図８に記載した。図８から明らかなように、実施例２及び３で作製した光磁気記録媒体においても、実施例１と同様に、０．１μｍ以下になってもＣＮ比の著しい低下は見られず、マーク長０．０５μｍにおいても約４０．０ｄＢｍの高Ｃ／Ｎ比を示した。この結果から、記録層にグラニュラー構造の膜を用い、さらに、希土類遷移金属合金からなる層を記録層の一方の表面に形成した本発明の光磁気記録媒体においても、短マーク記録における記録再生特性が向上することが分かった。
【００５７】
上記実施例１〜３では、再生光が基板を介さず直接膜面に照射するファーストサーフェス型無磁界ＭＡＭＭＯＳの光磁気記録媒体を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。再生光を基板を介して照射するタイプの無磁界ＭＡＭＭＯＳの光磁気記録媒体についても検討した結果、実施例１〜３と同様の効果が認められた。
【００５８】
また、上記実施例１〜３では、無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の記録層にグラニュラー構造の磁性膜を用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、情報再生時に再生時界を必要とする磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体、磁気超解像方式の光磁気記録媒体、及び、磁壁移動方式（ＤＷＤＤ）の光磁気記録媒体の記録層にグラニュラー構造の磁性膜を適用しても良い。その場合でも、上記実施例１〜３と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上述のように、本発明の光磁気記録媒体では、記録層にグラニュラー構造の膜を用いることにより、記録層により短い記録マークが形成されるとともに、その短い記録マークにおけるＣ／Ｎ比を向上させることができる。それゆえ、本発明の光磁気記録媒体は、記録層に記録された情報を再生層に転写して再生する高密度記録可能な光磁気記録媒体、中でも特に、磁区拡大再生方式の光磁気記録媒体として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の再生原理を説明する図であり、再生光が照射される前の再生層、トリガ層及び記録層の磁化の様子を示した図である。
【図２】本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の再生原理を説明する図であり、再生光が照射されている様子を示した図である。
【図３】本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の再生原理を説明する図であり、図３（ａ）及び(ｂ)は再生層の磁区が拡大していないときの静磁エネルギー反発力と交換エネルギー引力との関係を示した図である。
【図４】本発明の無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体の再生原理を説明する図であり、図４（ａ）及び（ｂ）は再生層の磁区が拡大する様子を示した図である。
【図５】実施例１で作製した光磁気記録媒体の概略断面図である。
【図６】実施例１及び比較例で作製した光磁気記録媒体のＣＮ比のマーク長依存性を示した図である。
【図７】実施例２で作製した光磁気記録媒体の概略断面図である。
【図８】実施例２及び３並びに比較例で作製した光磁気記録媒体のＣＮ比のマーク長依存性を示した図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  基板
２  ヒートシンク層
３  記録補助層
４  記録層
５  トリガ層
６  再生層
７  エンハンス層
８  保護層
９  希土類遷移金属層
１０，２０  無磁界ＭＡＭＭＯＳ媒体
【図１】
2007059020.tif 000003
【図２】
2007059020.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007059020.tif 000006
【図５】
2007059020.tif 000007
【図６】
2007059020.tif 000008
【図７】
2007059020.tif 000009
【図８】
2007059020.tif 000010