JP2555113B2 - 光学的磁気記録媒体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザー光などの光（ここで言う光とは、
上記レーザー光を含む各種波長のエネルギー線のことで
ある）によって情報の記録・再生・消去などを行なう光
学的磁気記録媒体の製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、高密度・大容量の新しいメモリとして、レーザ
ー光を用いた光メモリ素子、特に書き替えが可能な光磁
気記録媒体が大いに期待されている。

従来、このような光磁気記録に用いられる光学的磁気
記録媒体の光磁気記録層を構成する材料としては、MnBi
系、ガーネット系、希土類−遷移金属アモルファス系な
どが代表的なものとして知られている。MnBi系は、キュ
ーリー温度が高いため、記録の際にパワーの大きなレー
ザーを必要とし、また粒界ノイズが多いため、S/N比の
高い再生が実施できないという欠点があり、ガーネット
系では光の透過率が大きいため、記録の際にパワーの大
きなレーザーが必要となる欠点があった。その中で、希
土類−遷移金属アモルファス系はキューリー温度が低
く、また光の透過率も比較的小さいため、両者の欠点を
補うものとして期待されている。

これらの光磁気記録層への情報の記録は、レーザー光
を照射して記録層のキューリー温度または磁気的補償温
度以上に温度上昇させ、磁化反転させることによって行
なわれる。情報の再生は、磁気カー効果を利用して記録
部分の磁化方向を読み出すことにより行う。

このような光磁気記録では、C/Nを大きくするために
は、カー回転角θｋを大きくしなければならないが、カ
ー回転角θｋは一般的にキュリー温度が高い程、大きく
なる傾向がある。従って、より大きな記録パワーを必要
とし、現在の半導体レーザーのパワーではおのずと限界
がある。

そこで、低記録パワーで記録でき、高いC/Nを得るた
めに記録層と再生層とを分離した二層構成の記録媒体が
提案されている。以下、図面を参照しつつ、この種の技
術について説明する。

第１図は、かかる記録媒体の構成を示すが、この図に
おいて、１はポリメチルメタアクリレート（PMMA）、ポ
リカーボネート（PC）等のプラスチックあるいはガラス
等から成る透明性基板である。

３はGdFe、GdCo、GdFeCo等から成る高キュリー温度
で、低保持力の再生層である。４はTbFe、DyFe、TbFeCo
等から成る低キュリー温度で高保持力の記録層である。
なお。２と５は誘電体層である。

記録は次のようになされる。即ち、まずレーダー光を
照射すると、低キュリー温度を有する記録層の温度がキ
ュリー温度以上に達すると同時に、磁化が消失する。こ
のときに、バイアス磁界により初期状態に逆向きに磁界
を印加すると、再生層の磁化はバイアス磁界の方向に反
転する。ここで、レーザー光を取り去ると、再生層およ
び記録層の温度が低下すると同時に交換結合により再生
層の磁化の方向に記録層の磁化が反転し、さらに温度低
下により記録ビットが保持される。再生は、再生層での
磁化カー効果を利用する。

このために、低記録パワーで記録でき、また再生層の
θｋが大きいために高いC/Nを得ることができる。

また、第２図のように、低キュリー温度で高保持力を
有する第１磁性層と高キュリー温度で低保持力を有する
第２磁性層を形成し、記録時に記録ビットと別位置に磁
界発生部を設け、二値のレーザーパワーで記録すること
により、重ね書き（オーバーライト）が可能な記録媒体
が本出願人によって、昭和61年７月８日の特願昭61−15
8787号に基づく国内優先主張出願特願昭62−20384号で
提案されている。

さらには、上記希土類と遷移金属との非晶質合金を二
層以上とし、それらの層による交換結合あるいは静磁結
合を利用した多層記録媒体が可能である。

この媒体ばかりでなく、前記の光学的磁気記録媒体に
おいても、多層磁性層間の交換結合力あるいは静磁結合
力を利用している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、それらの記録媒体における前記結合力は、磁
性層間の界面の状態の影響を受けやすく、作製法によっ
ては、結合力の再現性が悪いという問題があった。

そのため、記録層と再生層とを分離した２層構成の記
録媒体においては、記録が良好にできないという問題、
或いは長期保存した場合、磁気特性が劣化し、結果とし
て記録再生時のエラーの増加や信号品質の劣化を招くと
いった問題があった。

また、オーバーライト用の記録媒体では、安定した結
合力が得られず、オーバーライトができないという問題
があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その
主たる目的は、上記欠点を除き、磁性層間に働く交換結
合力或いは静磁結合力を安定且つ高い精度で再現可能な
光学的磁気記録媒体の製造法の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、交換結合或いは静磁結合する多
層構造の磁性膜を基板上に成膜する光学的磁気記録媒体
の製造法において、磁性層間の界面の少なくとも一つを
スパッタエチングする工程を含むことにより達成でき
る。

以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。

まず、本発明の方法によって形成される光学的磁気記
録媒体の一態様の模式的断面を第１図に示す。

第１図の光学的磁気記録媒体に於いて、１は前述のガ
ラス、PMMA、ポリカーボネート等の各種材料からなる、
使用光に対して透光性の基材である。その形状は特に限
定されるものではなく、ディスク状等、所望のものとし
得る。

２は誘電体膜であり、例えば酸化物、窒化物、硫化
物、炭化物の一種以上の化合物からなる。酸化物として
は、SiO、SiO₂、ZrO₂、MgOなど、硫化物としてはZnS、B
i₂S₃など、窒化物としてはAlN、Si₃N₄、ZrN、CrN、TiN
など、炭化物としてはSiC、TiCなどが使用できる。

誘電体層２は、記録、再生に使用する光（具体的には
前述のレーザー光）の波長をλ（nm）、誘電体層の屈折
率をｎとしたとき、下記式（１） ｄ＝λ/4n ……（１） の関係を満たすような反射防止機能を有する膜厚ｄに設
定することが好ましい。

３は高キュリー温度で低保持力を有し、カー回転角の
大きい再生層である。その材質としてはGdFe、GdFeCo、
GdFeBi等などが挙げられる。

４は低キュリー温度で高保持力を有する記録層であ
る。その材質としては、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeCo等
が挙げられる。

５は再生層３と記録層４の酸化、腐食を防止すること
を目的とした誘電体層である。その材質としては、上述
した誘電体層２に用いる酸化物、窒化物、硫化物、炭化
物の一種以上の化合物等が挙げられる。

本発明の方法によって、製造される光学的磁気記録媒
体の別の態様の模式断面を第２図に示す。基板１、誘電
体層２、５は第１図に示したものと変わらないが、２つ
の磁性層は低いキュリー温度で高保持力を有する第１磁
性層６と、高いキュリー温度で低保持力を有する第２磁
性層７とから成り、両磁性層は次の関係を満たし、重ね
書きが可能である。

H_H＞H_L＞σ_W/2Ms・ｈ （第２磁性層の飽和磁化Ms、膜厚ｈ、磁壁エネルギーσ
_Ｗ） なお、第１図に示した光学的磁気記録媒体の両磁性層
は次の関係を満たす。

H_H＞σ_W/2Ms・ｈ＞H_L （記録層の飽和磁化Ms、膜厚ｈ、磁壁エネルギーσ_Ｗ、
記録層の保持力H_H、再生層の保持力H_L） 上で例示したような構造の光学的磁気記録媒体を製造
する本発明の特徴は、多層構造の磁性層間の界面をスパ
ッタエッチングすることにある。

このスパッタエッチングはスパッタリング用の真空槽
内にArガスのような不活性ガスを導入し、そのガスによ
り界面をスパッタリングすればよい。その際の雰囲気ガ
ス圧は１×10^-3Torr〜５×10^-2Torr、好適には２×10^-3
Torr〜２×10^-2Torrの範囲に設定する。雰囲気ガス圧が
１×10^-3Torr未満では安定な放電状態が得られにくく、
５×10^-2Torrを越えると薄膜等へのアルゴン（Ar）や窒
素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の混入量が増加し、各薄膜自身の
特性が劣化したり、磁性層の磁気特性の劣化がもたらさ
れやすい。スパッタエッチングを行なうために必要な投
入電力は通常20W〜300W、好適には50W〜150Wの範囲であ
る。スパッタエッチングを行なう時間は、投入電力との
関係で必ずしも一定ではないが、10秒間〜15分間、好適
には30秒間〜５分間の範囲である。本発明により前記目
的が達成できる理由は必ずしも明確ではないが、膜界面
の洗浄効果による磁気特性の安定性（多層磁性層間の交
換結合力・静磁結合の安定性）が関係していると思われ
る。また、膜の密着性向上、膜の応力緩和等の効果が関
係していると思われる。

本発明の方法では、スパッタエッチングの実施にスパ
ッタリング用装置を用いるので、操作の連続性等の観点
から各薄膜もスパッタリング法により成膜されるのが、
好ましいけれども、薄膜の成膜法は特に限定されるもの
ではなく、種々の方法、例えば、真空蒸着法、CVD法、
イオンプレーティン法が利用できる。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図に例示したと同様の光学的磁気記録媒体を次の
ようにして作製した。ディスク状のポリカーボネート製
およびスライドガラス製の基板１を真空槽にセットし、
槽内が２×10^-7Torrとなるまで排気した。その後、Arガ
スを導入し真空槽内のArガス圧を２×10^-3Torrに設定し
た。基板１上に誘電体層２として膜厚900ÅのSi₃N₄薄膜
をスパッタリング法で形成した。続いて、再生層として
膜厚400ÅのGdFeCo薄膜をスパッタリング法で形成し
た。次に、投入電力100Wを印加し、再生層３をArガスで
５分間スパッタエッチングした。

次に、記録層４として膜厚400ÅのTbFeCo薄膜をスパ
ッタリング法で形成した。最後に誘電体層５として膜厚
900ÅのSi₃N₄薄膜をスパッタリング法で形成し、基板の
異なる二種の本例の光学的磁気記録媒体を得た。

比較例１ 再生層３と記録層４との界面をスパッタエッチングし
ない以外は実施例１と同構成の光学的磁気記録媒体を実
施例１と同様の方法で作成した。

（実施例１と比較例１の評価） スライドガラス基板１上に形成した実施例１と比較例
１の記録媒体を試料振動型磁力計（VSM）を用いて磁気
測定を行ない、界面磁壁エネルギーσ_Ｗを求めた。その
結果、実施例１ではσ_W1＝2erg/cm²、比較例１ではσ_W2
＝1.1erg/cm²が得られ、実施例の方がより大きなσ_Ｗで
あり、交換結合の大きい光学的磁気記録媒体が得られた
ことがわかった。

次に、ディスク状ポリカーボネート基板１上に形成し
た実施例１、比較例１の記録媒体を1800rpmで回転さ
せ、半導体レーザー（波長830nm）を周波数3MHzパルス
発振させて、デューティー（duty）比50％で記録を行な
った。この時の記録パワーは7mW、記録領域は半径60mm
である。各々を再生パワー1mW、バンド巾30KHzで再生し
たところ、C/N値は54dB（実施例１）と52dB（比較例
１）であった。

次に、各記録媒体を温度80℃、相対湿度85％RHの雰囲
気に放置し、保存テストを行なった。1000時間放置後、
上記と同条件で記録再生を行なった結果、C/N値は53dB
（実施例１）と49dB（比較例１）が得られた。

実施例２〜７ 層構成材料と、各々のスパッタエッチング条件とを第
１表に示すようにした以外は実施例１と同様にして光学
的磁気記録媒体を作製した。

これら記録媒体につき、実施例１と同様の方法で記
録、再生を行ない、C/N値の保存性を評価した。結果を
第１表に示す。

実施例８ 第２図に例示したと同様の光学的磁気記録媒体を次の
ようにして作製した。ディスク状ポリカーボネート基板
１を真空槽をセットし、槽内が２×10^-7Torrとなるまで
排気した。その後Arガスを導入し、真空槽内のArガス圧
を２×10^-3Torrに設定した。基板１上に誘電体層２とし
て膜厚900ÅのSi₃N₄薄膜をスパッタリング法で形成し
た。続いて、第１磁性層６として膜厚500ÅのTbFe薄膜
をスパッタリング法で形成した。

次に、投入電力100Wを印加し、第１磁性層６をArガス
で５分間スパッタエッチングした。次に第２磁性層とし
て、膜厚500ÅのTbFeCo薄膜をスパッタリング法で形成
した。最後に誘電体層５として、膜厚700ÅのSi₃N₄薄膜
をスパッタリング法で形成し、本例の光学的磁気記録媒
体を得た。

比較例２ 第１磁性層６と第２磁性層７の界面をスパッタエッチ
ングしない以外は、実施例８と同じ構成の光学的磁気記
録媒体を実施例８と同様の方法で作製した。

（実施例８と比較例２の評価） 実施例８と比較例２の記録媒体を、900rpmで回転させ
つつ、500Oeの磁界発生部を通過させ、半導体レーザー
波長を周波数2MHzでパルス発振させ、デューティー比50
％で変調させながら、4mWと8mWの２値のレーザーパワー
で記録を行なった。バイアス磁界は100Oe、記録領域は
半径60mmである。各々を再生パワー1mWで再生を行なっ
たところ、実施例１の媒体では安定した２値の信号が得
られたのに対し、比較例２では、安定した２値の信号が
得られなかった。

次に、上記と同様な実験を全面記録された後の記録媒
体について行なった結果、実施例１では前に記録された
信号成分が検出されず、オーバーライトが可能であった
のに対し、比較例２では消え残りが生じ、オーバーライ
トが不完全であった。

［発明の効果］ 以上説明したように、高いキュリー温度と低い保持力
を有する磁性層と、この磁性層に比べて相対的に低いキ
ュリー温度と高い保持力を有する磁性層とから成る二層
構造以上の垂直磁化膜を基板上に成膜する工程を経る光
学的磁気記録媒体の製造法において、磁性層間の界面を
スパッタエッチングすることにより、C/N比が向上し、
長期間にわたって磁気特性やエラーレートの変化が少な
く、再現性に優れ、またオーバーライト用のタイプにあ
っては安定してオーバーライトが可能な光学的磁気記録
媒体の作製が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の実施例により製造さ
れた光学的磁気記録媒体を示す模式的断面図である。 １……基板 ２、５……誘電体層 ３……再生層 ４……記録層 ６……第１磁性層 ７……第２磁性層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交換結合或いは静磁結合する多層構造の磁
   性膜を基板上に成膜する光学的磁気記録媒体の製造法に
   おいて、 磁性層間の界面の少なくとも一つをスパッタエッチング
   する工程を含むことを特徴とする光学的磁気記録媒体の
   製造法。