JPH11126380A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小磁区の記録に適した記録層を備えた磁壁
移動型の光磁気記録媒体を提供する。 【解決手段】 少なくとも、第１、第２、第３の磁性層
（131、132、133）が順次積層されている光磁気記録媒
体であって、該第１の磁性層131は、周囲温度近傍の温
度において該第３の磁性層133に比べて相対的に磁壁抗
磁力が小さく磁壁移動度の大きな磁性層からなり、該第
２の磁性層132は、該第１の磁性層131及び該第３の磁性
層133よりキュリー温度の低い磁性層からなる光磁気記
録媒体において、前記第３の磁性層133の平均結晶粒径
が３０ｎｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、再生時に磁壁の移
動を利用した超高密度記録に適した光磁気記録媒体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】書き換え可能な高密度記録媒体として光
磁気ディスクが近年注目されているが、更に光磁気ディ
スクの記録密度を高めて大容量の記録媒体とする要求が
高まっている。光ディスクの線記録密度は、再生光学系
のレーザー波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡに大きく
依存し、信号再生時の空間周波数は、ＮＡ／λ程度が検
出可能な限界である。従って、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λ
を短くし、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする必要が
ある。しかしながら、レーザー波長や対物レンズの開口
数の改善にも限界がある。このため、記録媒体の構成や
読み取り方法を工夫して記録密度を改善する技術がいく
つか提案されている。

【０００３】例えば、本出願人は先に、特開平６−２９
０４９６号公報に記載されるように、再生信号振幅を低
下させることなく光の回折限界以下の周期の信号を高速
で再生可能とした光磁気記録媒体、再生方式及びその再
生装置を提案している。該公報の記載にあるように、光
磁気記録媒体の再生層に光ビーム等の加熱手段によって
温度分布を形成すると、磁壁エネルギー密度に分布が生
じるために、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を瞬時に移
動させることができる。この結果、再生信号振幅は記録
されている磁壁の間隔（すなわち、記録ビット長）によ
らず、常に一定かつ最大の振幅となる。すなわち、線記
録密度向上に伴う再生出力の必然的な低下が大幅に改善
され、さらなる高密度化が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来は、光記
録媒体の記録密度の限界は、「再生（方式）」の限界が
決めていたのに対して、前記特開平６−２９０４９６号
公報で開示した磁壁移動型の光磁気記録媒体とその再生
方式によると、記録密度の限界は、「記録」の限界に依
存する。すなわち、磁壁移動型の光磁気記録媒体では、
「いかに微小磁区を安定に記録するか」という新たな課
題が生じる。

【０００５】本発明は、前記課題を鑑みて成されたもの
であり、微小磁区の記録に適した記録層を備えた磁壁移
動型の光磁気記録媒体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、少なくとも、第１、第２、第３の磁性層が順次積層
されている光磁気記録媒体であって、該第１の磁性層
は、周囲温度近傍において該第３の磁性層に比べて相対
的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度の大きな磁性層（移
動層かつ再生層）であり、該第２の磁性層は該第１の磁
性層及び第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性層
（スイッチング層）からなり、該第３の磁性層は磁区の
保存安定性に優れた磁気記録層（メモリ層）である特開
平６−２９０４９６号で開示した膜構成において、前記
第３の磁性層の平均結晶粒径を３０ｎｍ以下としたこと
に特徴を有するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によると、第３の磁性層で
ある記録層（メモリ層）の結晶粒径を３０ｎｍ以下とす
ることによって、０．２μｍ以下の微小な磁区（ピット
長）を安定に記録することが可能となる。

【０００８】以下、本発明を適用した実施形態について
図面を参照しながら説明する。

【０００９】図１は、本発明の光磁気記録媒体の膜構成
を示した模式的断面図である。透明基板１１上に、第１
の誘電体層１２、磁性層１３、第２の誘電体層１４が順
に積層形成されている。

【００１０】透明基板１１としては、例えば、ガラス、
ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、熱可塑
性ノルボルネン系樹脂等を用いることができる。

【００１１】磁性層１３は、少なくともメモリ層と再生
層から構成される２層以上の積層であり、特開平６−２
９０４９６号公報に開示されている層構成であることが
好ましい。すなわち、少なくとも、第１、第２、第３の
磁性層が順次積層されており、第１の磁性層１３１は周
囲温度近傍において該第３の磁性層に比べて相対的に磁
壁抗磁力が小さくかつ磁壁移動度の大きな磁性層（移動
層かつ再生層）であり、第２の磁性層１３２は該第１の
磁性層及び第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性
層（スイッチング層）からなり、第３の磁性層１３３
は、磁区の保存安定性に優れた磁気記録層（メモリ層）
である。また、前記第２の磁性層よりも高く、第１の磁
性層よりも低いキュリー温度を有し、且つ少なくとも第
２の磁性層のキュリー温度以上の温度において、前記第
３の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さな垂直磁
化膜からなる第４の磁性層を前記第１の磁性層と第２の
磁性層の間に設けても良い。

【００１２】第１の磁性層１３１としては、例えば、Ｇ
ｄＣｏ系、ＧｄＦｅ系、ＧｄＦｅＣｏ系、ＴｂＣｏ系な
どの磁気異方性の比較的小さな希土類−鉄族非晶質合金
やガーネット等のバブルメモリ用の材料が好ましい。

【００１３】第２の磁性層１３２としては、例えば、Ｃ
ｏ系あるいはＦｅ系合金磁性層で、キュリー温度が第１
の磁性層１３１及び第３の磁性層１３３より小さく、飽
和磁化の値が第３の磁性層１３３より小さいものが好ま
しい。ここで、キュリー温度は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉ等の
添加量で調整可能である。

【００１４】第３の磁性層１３３としては、特に微小磁
区の保存安定性に優れた微結晶或いは結晶構造の合金薄
膜であり、その平均結晶粒径を３０ｎｍ以下、好ましく
は２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０ｎｍ以下としたも
のである。また、結晶粒の大きさは揃っている方が好ま
しい。尚、結晶粒径を小さくしていくと磁性層の垂直磁
気異方性及び保磁力が低下してゆく傾向にあるが、適当
な下地層を形成して、それを抑制し、或いは第３の磁性
層１３３を垂直磁気異方性及び保磁力の大きい材料を選
択するかあるいは膜厚を厚くすることが好ましい。

【００１５】なお、結晶構造は、高分解能透過電子顕微
鏡（ＴＥＭ）又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観
察する。

【００１６】第３の磁性層１３３の材料としては、ハー
ドディスクで実用化されているＣｏＣｒ系の磁性膜が、
結晶粒の微細化やＣｒの偏析等の手法で、微小な磁区の
形成とその保存安定性に優れている為、本発明に好適で
ある。例えば、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ
ＰｔＴａ、ＣｏＣｒＢ等はその平均結晶粒径が１０ｎｍ
程度まで小さく出来ることが実験レベルで確認されてい
る。結晶粒径の大きさは、磁性層や下地層の成膜条件
（Ａｒガス圧、投入電力、基板温度）や膜厚で制御する
ことが可能である。なお、ハードディスク材料において
結晶粒の微細化とその大きさの均一化は、ノイズの低減
に大きく貢献していることは公知である。一方、結晶粒
におけるＣｒの偏析は、結晶粒間の磁気的相互作用を弱
め、これもノイズの低減に寄与していることが知られて
いる。しかしながら、このような磁性材料を光磁気記録
媒体に応用し、光磁気記録媒体に記録する磁区を微小化
し、高記録密度化を達成した例は知られていない。

【００１７】また、従来、光磁気記録材料に使われてい
るＴｂＦｅ系やＤｙＦｅＣｏ系の磁性膜は、通常アモル
ファスであるために、結晶粒という概念は無いが、その
組成比や添加物の選択により微結晶構造にすることは可
能であり、その大きさを３０ｎｍ以下にして、かつ磁壁
の厚みを薄く（例えば５ｎｍ以下に）することによっ
て、微小な磁区の生成が可能となる。

【００１８】なお、前記各磁性層は、スパッタリングや
真空蒸着等の物理蒸着法で連続成膜することにより、互
いに交換結合或いは静磁結合をしている。

【００１９】第３の磁性層１３３の下には、必要に応じ
て下地膜１３４を形成しても良い。たとえば、ＣｏＣｒ
ＰｔＴａ磁性層の場合、ＴｉＣｒ下地層あるいはＣｏＣ
ｒ／ＴｉＣｒ下地層が垂直磁気異方性と保磁力を低下さ
せることなく、微細な結晶を成長させるのに効果があ
る。

【００２０】誘電体層３２、３４は特に限定されない
が、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、ＺｎＳ等が好ましい。

【００２１】前記磁性層のトラック間分断は、矩形基板
や深溝基板やアニール等の手法を用いることによって実
現可能である。

【００２２】

【実施例】以下に具体的な実施例をもって本発明を更に
詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、
以下の実施例に限定されるものではない。

【００２３】実施例１ 図１は本発明の光磁気記録媒体の層構成を示した模式的
断面図である。

【００２４】図１において、ポリカーボネート基板１１
は、ランド幅が０．６μｍ、グルーブ幅が０．６μｍ、
溝深さが８５ｎｍ、溝のテーパ角が４５度のランド＆グ
ルーブ基板である。該ポリカーボネート基板１１上に第
１の誘電体層（干渉層）としてＳｉＮ層１２を８０ｎｍ
形成し、次に第１の磁性層（磁壁移動層）としてＧｄＦ
ｅＣｏ層１３１を３０ｎｍ、第２の磁性層（スイッチン
グ層）としてＤｙＦｅ層１３２を１０ｎｍ、第３の磁性
層（メモリ層）の下地層１３４としてＴｉ−Ｃｒ（１０
ｎｍ）層とＣｏ−Ｃｒ（１０ｎｍ）層をこの順に形成
し、続いてメモリ層となるＣｏＣｒＰｔＴａ層１３３を
４０ｎｍ、順次スパッタリング形成した。最後に、第２
の誘電体層（保護層）としてＳｉＮ層１４を８０ｎｍ形
成した。

【００２５】各磁性層は、Ｇｄ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｄｙ，Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔａの各ターゲットに直流パワーを印
加して成膜した。メモリ層のＣｏＣｒＰｔＴａは、背圧
を１×１０^-5Ｐａ以下とし、Ａｒガス圧を０．３Ｐａと
してスパッタ形成した。また、ＳｉＮ層はＡｒガスにＮ
₂ガスを加えて、直接反応性スパッタにより形成した。

【００２６】このようにして得られた光磁気ディスク
（第２の誘電体層無しのダミーサンプル）の表面をＳＥ
Ｍ観察したところ、ＣｏＣｒＰｔＴａ層１３３の結晶粒
の大きさは、平均３０ｎｍであった。また、第３の磁性
層（メモリ層）の磁気特性は、Ｍｓ＝３６０ｅｍｕ／ｃ
ｃ、Ｈｃ＝１．９ｋＯｅであった。

【００２７】このようにして得られた光磁気ディスクの
グルーブ面に、通常の磁界変調方式でピット長０．１０
μｍをピット間隔０．１０μｍで連続に記録した後、特
開平６−２９０４９６号公報に記載の方法、つまり、光
ビームを該ディスクに対して相対的に移動させながら第
１の磁性層側から照射し、該ディスク上に該光ビームの
スポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形
成し、該温度分布を少なくとも第２の磁性層のキュリー
温度よりも高い温度領域を有する温度分布とすることに
よって該第１の磁性層に形成されていた磁壁を移動さ
せ、該光ビームの反射光の偏光面の変化を検出して記録
情報を再生する方法（以下、『磁性層の温度勾配を利用
した磁壁移動型拡大再生方法』という）を用いて再生し
たところ、波長６８０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系（相対
速度２ｍ／ｓ）において、Ｃ／Ｎ３９．０ｄＢが得られ
た。また、エラーレートは実用上問題の無いレベル（Ｂ
ＥＲ＜１０^-5）であった。また、本発明のディスクのデ
ータの記録手段は、磁気ヘッドでも可能である。

【００２８】以上、第３の磁性層（メモリ層）にＴｉ−
Ｃｒ／Ｃｏ−Ｃｒ下地層を持つＣｏＣｒＰｔＴａの垂直
磁気記録膜を用いることによって、０．１０μｍの微小
ピットにおいても、実用レベルの再生信号とエラーレー
トを得ることが出来た。

【００２９】実施例２ 図２は本発明の光磁気記録媒体の層構成を示した模式的
断面図である。

【００３０】図２において、ポリカーボネート基板２１
は、ランド幅が０．６μｍ、グルーブ幅が０．６μｍ、
溝深さが８５ｎｍ、溝のテーパ角が４５度のランド＆グ
ルーブ基板である。該ポリカーボネート基板２１上に第
１の誘電体層（干渉層）としてＳｉＮ層２２を８０ｎｍ
形成し、次に下地層２３４としてＴｉ−Ｃｒ（３０ｎ
ｍ）続いてＣｏ−Ｃｒ（２０ｎｍ）層を形成し、続いて
メモリ層となるＣｏＣｒＰｔＴａ層２３３を１００ｎｍ
形成し、次にスイッチング層としてＤｙＦｅ層２３２を
１０ｎｍ、次に磁壁移動層としてＧｄＦｅＣｏ層２３１
を３０ｎｍ順次スパッタリング形成した。最後に、第２
の誘電体層（保護層）としてＳｉＮ層２４を８０ｎｍ形
成した。

【００３１】各磁性層は、Ｇｄ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｄｙ，Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔａの各ターゲットに直流パワーを印
加して成膜した。メモリ層のＣｏＣｒＰｔＴａは、背圧
を１×１０^-5Ｐａ以下とし、Ａｒガス圧を０．２５Ｐａ
としてスパッタ形成した。また、ＳｉＮ層はＡｒガスに
Ｎ₂ガスを加えて、直接反応性スパッタにより形成し
た。

【００３２】このようにして得られた光磁気ディスク
（第２の誘電体層無しのダミーサンプル）の表面をＳＥ
Ｍ観察したところ、結晶粒の大きさは平均１０ｎｍであ
つた。また、第３の磁性層（メモリ層）の磁気特性は、
Ｍｓ＝４８０ｅｍｕ／ｃｃ、Ｈｃ＝２．２ｋＯｅであっ
た。

【００３３】このようにして得られた光磁気ディスクの
グルーブ面に、通常の磁界変調方式でピット長０．１０
μｍをピット間隔０．１０μｍで連続に記録した後、
『磁性層の温度勾配を利用した磁壁移動型拡大再生方
法』を用いて再生したところ、波長６８０ｎｍ、ＮＡ
０．６の光学系（相対速度２ｍ／ｓ）において、Ｃ／Ｎ
４１．０ｄＢが得られた。また、エラーレートは実用上
問題の無いレベル（ＢＥＲ＜１０^-5）であった。また、
本発明のディスクのデータの記録手段は、磁気ヘッドで
も可能である。

【００３４】以上、第３の磁性層（メモリ層）にＴｉ−
Ｃｒ／Ｃｏ−Ｃｒ下地層を持つＣｏＣｒＰｔＴａの垂直
磁気記録膜を用いることによって、０．１０μｍの微小
ピットにおいても、実用レベルの再生信号とエラーレー
トを得ることが出来た。

【００３５】比較例１ 実施例１において、第３の磁性層１３３の成膜条件を、
Ａｒガス圧０．５ＰａとしてＣｏＣｒＰｔＴａを形成し
た他は実施例１と同じとした。結晶構造をＳＥＭ観察し
たところ、結晶粒径は平均４０ｎｍであった。

【００３６】このようにして得られた光磁気ディスクの
グルーブ面に、通常の磁界変調方式でピット長０．１０
μｍ、ピット間隔０．１０μｍで連続に記録した後、
『磁性層の温度勾配を利用した磁壁移動型拡大再生方
法』を用いて再生したところ、波長６８０ｎｍ、ＮＡ
０．６の光学系（相対速度２ｍ／ｓ）において、Ｃ／Ｎ
は３８．０ｄＢ得られたが、エラーレートが実施例１と
比較すると約５０倍（ＢＥＲ＞１０^-5）であった。

【００３７】実施例３ 実施例２において、下地層２３４としてＴｉ−Ｃｒ（２
０ｎｍ）続いてＣｏ−Ｃｒ（１５ｎｍ）層を形成し、続
いてメモリ層として、ＴｂＦｅＣｏ層２３３を４０ｎｍ
形成した他は、実施例２と同じとした。

【００３８】ＴｂＦｅＣｏ層は背圧を１×１０^-5Ｐａ以
下とし、Ａｒ圧を０．３Ｐａとしてスパッタ形成した。

【００３９】このようにして得られた光磁気ディスク
（第２の誘電体層無しのダミーサンプル）の表面をＳＥ
Ｍ観察したところ、微細な結晶の様な物が観察され、そ
の大きさは平均３０ｎｍであった。また、第３の磁性層
（メモリ層）の磁気特性は、Ｍｓ＝３８０ｅｍｕ／ｃ
ｃ、Ｈｃ＝１．８ｋＯｅであった。

【００４０】このようにして得られた光磁気ディスクの
グルーブ面に、通常の磁界変調方式でピット長０．１０
μｍをピット間隔０．１０μｍで連続に記録した後、
『磁性層の温度勾配を利用した磁壁移動型拡大再生方
法』を用いて再生したところ、波長６８０ｎｍ、ＮＡ
０．６の光学系（相対速度２ｍ／ｓ）において、Ｃ／Ｎ
４０．０ｄＢが得られた。また、エラーレートは実用上
問題の無いレベル（ＢＥＲ＜１０^-5）であった。

【００４１】以上、第３の磁性層（メモリ層）に微細結
晶構造のＴｂＦｅＣｏの垂直磁気記録膜を用いることに
よっても、０．１０μｍの微小ピットにおいても、実用
レベルの再生信号とエラーレートを得ることが出来た。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光磁気記
録媒体によれば、特開平６−２９０４９６号公報に開示
された光磁気記録媒体（磁性層の温度勾配を利用した磁
壁移動型拡大再生方式により、記録密度並びに転送速度
を大幅に向上させる）において、第３の磁性層（メモリ
層）の平均結晶粒径を３０ｎｍ以下とすることによっ
て、０．２μｍ以下の記録磁区（ピット長）を安定に記
録することが可能となった。

【００４３】又、第３の磁性層（メモリ層）の平均結晶
粒径を３０ｎｍ以下とすることによって、磁性層の表面
粗さが小さくなり、第１の磁性層（移動層）の磁壁が移
動し易くなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の層構成（実施例１）
を示した模式的断面図である。

【図２】本発明の光磁気記録媒体の層構成（実施例２、
実施例３）を示した模式的断面図である。

【符号の説明】

１１、２１ ポリカーボネート基板 １３、２３ 磁性層 １３１、２３１ 第１の磁性層 １３２、２３２ 第２の磁性層 １３３、２３３ 第３の磁性層 １３４、２３４ 下地層 １２、１４、２２、２４ 誘電体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、第１、第２、第３の磁性層
   が順次積層されている光磁気記録媒体であって、該第１
   の磁性層は、周囲温度近傍の温度において該第３の磁性
   層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度の大
   きな磁性層からなり、該第２の磁性層は、該第１の磁性
   層及び該第３の磁性層よりキュリー温度の低い磁性層か
   らなる光磁気記録媒体において、前記第３の磁性層の平
   均結晶粒径が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求
   項１に記載の光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 前記第３の磁性層がＣｏＣｒ系合金薄膜
   であることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒
   体。
3. 【請求項３】 前記第３の磁性層がＴｂＦｅ系或いはＤ
   ｙＦｅ系からなり、かつ磁壁の厚みが５ｎｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。