JPH05159391A - 再生専用型の光磁気ディスク、その再生方法及び再生装 置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誤って過大な磁場を受けたとき、又は異常に
高い温度を受けたとき、情報が消えてしまう問題点を解
決すること。 【構成】 基板とこの上に積層された第１磁性層と第２
磁性層との少なくとも２層膜からなり、両層は「一方の
キュリー点以下の温度」で交換結合しており、しかも、
室温において、両層の間に界面磁壁が生じた状態で互い
に磁化の向きを独立に揃えることが可能である光磁気デ
ィスクにおいて、 両層の間に交換結合力が働く第１微
小領域α₀ と、両層の間に交換結合力が働かない第２微
小領域α₁ とを設け、前記領域の一方を情報単位とし、
この情報単位の有無又は長さによって、情報を表す再生
専用型の光磁気ディスク。 【効果】 ＣＤやＬＤに比べて、情報密度を高くでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な再生専用型の光
磁気ディスク、その再生方法及び再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、高密度、大容量、高いアクセス速
度、並びに高い記録及び再生速度を含めた種々の要求を
満足する光学的記録再生方法、それに使用される記録装
置、再生装置及び記録媒体を開発しようとする努力が成
されている。広範囲な光学的記録再生方法の中で、光磁
気記録再生方法は、情報を記録した後、消去することが
でき、再び新たな情報を記録することが繰り返し何度も
可能であるというユニークな利点のために、最も大きな
魅力に満ちている。

【０００３】この光磁気記録再生方法で使用される光磁
気記録ディスク（媒体）は、記録を残す層として１層又
は多層からなる磁性膜を有する。磁性膜は、初期の頃
は、水平磁化膜（磁化の向きが膜面に平行）であった。
その後、記録密度が高く、また信号強度も高い垂直磁化
膜(perpendicular magnetic layer or layers) が開発
された。今日、後者がほぼ１００％使用されている。こ
のような磁化膜は、例えばアモルファスのGdFeやGdCo、
GdFeCo、TbFe、TbCo、TbFeCoなどからなる。垂直磁化膜
は、一般に同心円状又はらせん状のトラックを有してお
り、このトラックの上に情報が記録される。トラック
は、明示的な場合と黙示的な場合の２通りある。 〔明示的なトラック〕明示的なトラックを有するディス
クは、ディスク平面に対し垂直方向から見た場合、情報
を記録するトラックが渦巻状又は同心円状に形成されて
いる。隣接する２つのトラック間には、トラッキングの
ため及び分離のための溝（グルーブgroove ）が存在す
る。逆に溝と溝の間をランド(land)と呼ぶ。実際には、
ディスクの裏表でランドと溝が逆になる。そこで、ビー
ムが入射するのと同じにディスクを見て、手前をラン
ド、奥を溝と呼ぶ。垂直磁化膜は、溝の上にもランドの
上にも一面に形成するので、溝の部分をトラックにして
もよいし、ランドの部分をトラックにしてもよい。溝の
幅とランドの幅との間に特に大小関係はない。

【０００４】このようなランドと溝を構成するために、
一般に、基板には、表面に渦巻状又は同心円状に形成さ
れたランドと、２つの隣合うランド間に挟まれた溝が存
在する。このような基板上に薄く垂直磁化膜が形成され
る。これにより垂直磁化膜はランドと溝を持つ。 〔マーク〕本明細書では、膜面に対し「上向き（upwar
d) 」又は「下向き(downward)」の何れか一方を、「Ａ
向き」、他方を「逆Ａ向き」と定義する。 記録すべき
情報は、予め２値化されており、この情報が「Ａ向き」
の磁化を有するマーク（Ｂ₁)と、「逆Ａ向き」の磁化を
有するマーク（Ｂ₀)の２つの信号で記録される。これら
のマークＢ₁ ，Ｂ₀ は、デジタル信号の１，０の何れか
一方と他方にそれぞれ相当する。しかし、一般には記録
されるトラックの磁化は、記録前に強力な外部磁場を印
加することによって「逆Ａ向き」に揃えられる。この磁
化の向きを揃える行為は、初期化（initialize）と呼ば
れる。その上でトラックに「Ａ向き」の磁化を有するマ
ーク（Ｂ₁)を形成する。マーク（Ｂ₀)又は（Ｂ₁)の一方
を情報単位とし、情報単位−−−−通常はマーク（Ｂ₁)
−−−−の有無及び／又は長さによって表現される。
尚、マークは、過去にピット又はビットと呼ばれたこと
があるが、最近はマークと呼ぶ。 〔マーク形成の原理〕マークの形成に於いては、レーザ
ーの特徴即ち空間的時間的に素晴らしい凝集性(coheren
ce) が有利に使用され、レーザー光の波長によって決定
される回折限界とほとんど同じ位に小さいスポットにビ
ームが絞り込まれる。絞り込まれた光はトラック表面に
照射され、垂直磁化膜に直径が１μｍ以下のマークを形
成することにより情報が記録される。光学的記録におい
ては、理論的に約10⁸ マーク／cm² までの記録密度を達
成することができる。何故ならば、レーザビームはその
波長とほとんど同じ位に小さい直径を有するスポットに
まで凝縮(concentrate)することが出来るからである。

【０００５】図２に示すように、光磁気記録において
は、レーザービーム（Ｌ）を垂直磁化膜（ＭＯ）の上に
絞りこみ、それを加熱する。その間、初期化された向き
とは反対の向きの記録磁界（Ｈb)を加熱された部分に外
部から印加する。そうすると局部的に加熱された部分の
保磁力Ｈc(coersivity) は減少し記録磁界（Ｈb)より小
さくなる。その結果、その部分の磁化は、記録磁界（Ｈ
b)の向きに並ぶ。こうして逆に磁化されたマークが形成
される。 〔再生の原理〕図３は、光磁気効果に基づく情報再生の
原理を示す。光は、光路に垂直な平面上で全ての方向に
通常は発散している電磁場ベクトルを有する電磁波であ
る。光が直線偏光（Ｌ_p ) に変換され、そして垂直磁化
膜（ＭＯ）に照射されたとき、光はその表面で反射され
るか又は垂直磁化膜（ＭＯ）を透過する。このとき、偏
光面は磁化Ｍの向きに従って回転する。この回転する現
象は、磁気カー（Kerr)効果又は磁気ファラデー(Farada
y) 効果と呼ばれる。

【０００６】例えば、もし反射光の偏光面が「Ａ向き」
磁化に対してθk 度回転するとすると、「逆Ａ向き」磁
化に対しては−θk 度回転する。従って、光アナライザ
ー（偏光子）の軸を−θk 度傾けた面に垂直にセットし
ておくと、「逆Ａ向き」に磁化されたマーク（Ｂ₀)から
反射された光はアナライザーを透過することができな
い。それに対して「Ａ向き」に磁化されたマーク（Ｂ₁)
から反射された光は、(sin2θk)² を乗じた分がアナラ
イザーを透過し、 ディテクター（光電変換手段）に捕
獲される。その結果、「Ａ向き」に磁化されたマーク
（Ｂ₁)は「逆Ａ向き」に磁化されたマーク（Ｂ₀)よりも
明るく見え、ディテクターに於いて強い電気信号を発生
させる。従って、このディテクターからの電気信号は、
記録された情報に従って変調されるので、情報が再生さ
れるのである。 〔ＴＭとＲＥ〕磁性層（垂直磁化膜）は、遷移金属 tra
nsition metal(以下、ＴＭと略す）と重希土類金属 hea
vy rare earth metal ( 以下、ＲＥと略す）との合金か
らなる非晶質フェリ磁性体であることが好ましい。ＴＭ
の例にはFe、Coがあり、ＲＥの例にはGd、Tb、Dy、Hoが
ある。合金の外部に現れる磁化の向き及び大きさは、合
金内部のＴＭの副格子磁化の向き及び大きさと、ＲＥの
副格子磁化の向き及び大きさとの関係で決まる。例えば
ＴＭの副格子磁化の向き及び大きさを点線の矢印で示す
ベクトルで表わし、ＲＥの副格子磁化のそれを実線の矢
で示すベクトルで表し、合金全体の磁化の向き及び大き
さを白抜きの矢で示すベクトルで表す。このとき白抜き
の矢（ベクトル）は点線の矢（ベクトル）と実線の矢
（ベクトル）との和として表わされる。ただし、合金の
中ではＴＭの副格子磁化とＲＥ副格子磁化との相互作用
のために点線の矢（ベクトル）と実線の矢（ベクトル）
とは、向きが必ず逆になっている。従って、点線の矢
（ベクトル）と実線の矢（ベクトル）との和は、両者の
強度が等しいとき、合金のベクトルはゼロ（つまり、外
部に現れる磁化の大きさはゼロ）になる。このゼロにな
るときの合金組成は補償組成(compensation compositio
n ) と呼ばれる。それ以外の組成のときには、合金は両
方の副格子磁化の強度差に等しい強度を有し、いずれか
大きい方のベクトルの向きに等しい向きを有する白抜き
の矢（ベクトル）を持つ。

【０００７】そこで、合金の磁化ベクトルを点線のベク
トルと実線のベクトルを隣接して書き、例えば図４に示
すように書き表す。ＲＥ、ＴＭの副格子磁化の状態は大
別すると４通りあり、これらを図５の(1A)〜(4A)に示
す。そして、各状態における合金の磁化ベクトル（白抜
きの矢）を図５の(1B)〜(4B)に対応して示す。例えば、
ＲＥベクトルがＴＭベクトルに比べて大きい場合、副格
子磁化の状態は(1A)に示され、合金の磁化ベクトルは、
(1B)に示される。

【０００８】ある合金組成のＴＭベクトルとＲＥベクト
ルの強度が、どちらか一方が大きいとき、その合金組成
は、強度の大きい方の名をとってＴＭリッチ又はＲＥリ
ッチであると呼ばれる。合金全体の磁化の向きは、○○
リッチの○○の副格子磁化の向きと一致する。第１、第
２磁性層の両方について、ＴＭリッチな組成とＲＥリッ
チな組成とに分けられる。従って、縦軸座標に第１磁性
層の組成を横軸座標に第２磁性層の組成をとると、ディ
スク全体としては、種類を図６に示す４象限に分類する
ことができる。図６において、座標の交点は両層の補償
組成を表す。

【０００９】両層が交換結合しているとき、両層の間に
交換結合力σ_W が働く。交換結合力σ_W は、ＴＭ、ＲＥ
それぞれについて副格子磁化の向きを同じ向きにする。
そのため、両層が交換結合しているとき、第１磁性層
の磁化の向きと第２磁性層の磁化の向きがパラレルのと
きに安定な２層膜と、両層の磁化の向きがアンチパラ
レルのときに安定な２層膜との２種類がある。いずれに
せよ、安定状態では、両層のＴＭ副格子磁化の向きは一
致している。当然に両層のＲＥ副格子磁化の向きも一致
している。前者はパラレル・タイプ略してＰタイプ、
後者はアンチパラレル・タイプ略してＡタイプと呼ば
れる。前者は両層の磁化の向きがアンチパラレルのと
きに不安定で、そのとき、層間に界面磁壁ができてい
る。後者は両層の磁化の向きがパラレルのときに不安
定で、そのとき、層間に界面磁壁ができている。不安定
状態では、両層のＴＭ副格子磁化の向きは一致せず、両
層のＲＥ副格子磁化の向きも一致していない。但し、不
安定と言っても準安定で、数年〜数十年は、その状態で
存在することができる。Ｐタイプは、図６に示す１象限
と３象限に属し、Ａタイプは２象限と４象限に属す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】いずれにせよ、これま
での光磁気記録ディスクは、繰り返し記録再生可能であ
る利点を持つ。従って、逆に、ディスクは、誤って過大
な磁場を受けたとき、あるいは異常に高い温度を受けた
とき、情報が消えてしまう問題点があった。本発明の目
的は、光磁気記録ディスクが持つ前記問題点の解決にあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、鋭
意研究の結果、「繰り返し記録再生可能であるという利
点」を放棄し、再生専用型に特化した新規な光磁気ディ
スク、その再生方法及び再生装置を発明した。しかも、
驚くべきことに、このディスクは、従来の再生専用型光
ディスク（例えば、コンパクトディスクＣＤやレーザー
ディスクＬＤ）に比べて、情報密度を高くすることがで
きる利点を有する。

【００１２】本発明は、第１に、「基板とこの上に積層
された第１磁性層と第２磁性層との少なくとも２層膜か
らなり、両層は「一方のキュリー点以下の温度」で交換
結合しており、しかも、室温において、両層の間に界面
磁壁が生じた状態で互いに磁化の向きを独立に揃えるこ
とが可能である光磁気ディスクにおいて、両層の間に交
換結合力が働く第１微小領域α₀ と、両層の間に交換結
合力が働かない第２微小領域α₁ とを設け、前記領域の
一方を情報単位とし、この情報単位の有無又は長さによ
って、情報を表すことを特徴とする再生専用型の光磁気
ディスク（請求項１）」を提供する。

【００１３】また、本発明は、「請求項１に記載された
再生専用型の光磁気ディスクにおいて、前記第１磁性層
及び第２磁性層が共に垂直磁気異方性を有することを特
徴とするディスク（請求項２）」を提供する。第３に、
本発明は、 第１工程：請求項１に記載されたディスクを用意するこ
と； 第２工程：第１磁性層の磁化の向きが揃っており、第２
磁性層の磁化の向きも揃っており、かつ少なくともこれ
から再生する第１微小領域α₀ において、両層間に界面
磁壁が生じている状態に前処理すること； 第３工程：ディスクにレーザービームを照射することに
より、両磁性層の温度を「両層間に存在する界面磁壁が
消失する温度であって、かつ両層の磁化が消失しない温
度Ｔ_R 」まで上昇させること；並びに 第４工程：前記レーザービームが温度Ｔ_R のディスクで
反射された反射光、又は前記レーザービームが温度Ｔ_R
のディスクを透過した透過光を磁気光学的に処理して電
気信号に変換すること； からなる磁気光学的再生方法（請求項３）を提供する。

【００１４】第４に、本発明は、ディスクの回転手段、
第１外部磁界Ｈ_ex1 印加手段、第２外部磁界Ｈ_ex2 印加
手段、レーザービーム光源、及び磁気光学的処理手段か
らなる再生専用型光磁気ディスク用再生装置（請求項
４）を提供する。更に、本発明は、ディスクの回転手
段、第２外部磁界Ｈ_ex2 印加手段、レーザービーム光
源、及び磁気光学的処理手段からなる再生専用型光磁気
ディスク用再生装置（請求項５）を提供する。

【００１５】

【作用】

〔本発明の原理〕次に図面を用いて本発明の原理を説明
する。ここでは、垂直磁化膜の例（請求項２のディス
ク）で説明する。しかし、水平磁化膜でも、レーザービ
ームを斜めに照射すれば、垂直磁化膜と同じ説明とな
る。その場合、磁化のＺ成分（Ｚ成分はビームの方向の
成分）だけを考えればよい。

【００１６】図７の（１）は、本発明のディスクの垂直
断面を示す概念図である。 ここでは、磁化の向きはま
だバラバラであるので記入していない。室温での保磁力
及びキュリー点は、第１、第２磁性層でどちらが大きい
と言う限定はない。しかし、以下の説明では、説明を簡
単にするために、第１磁性層の保磁力Ｈ_C1が第２磁性層
のそれより小さく、第１磁性層のキュリー点Ｔ_C1が第２
磁性層のそれより低いとする。

【００１７】本発明のディスクは、両層間に交換結合力
が働く第１微小領域α₀ と両層間に交換結合力が働かな
い第２微小領域α₁ を有する。領域α₁ には層間に太線
で示す交換結合遮断層（以下、Ｄ層と略す）が形成され
ている。領域α₀ 、α₁ の一方を情報単位とし、この情
報単位の有無又は長さによって、情報が表わされる。つ
まり、この情報単位は、ピットやマークと同じ機能を持
つ。

【００１８】ここで、ディスクを前処理（請求項３の第
２工程に相当する）する。前処理の代表例を説明する。
ディスクがＰタイプのときには前工程と後工程の２工程
に分かれる。前工程では、ディスクに対し、第２磁性層
の保磁力Ｈ_C2より大きな第１外部磁界Ｈ_ex1 を「Ａ向
き」に印加する。Ｈ_ex1 は

【００１９】

【数１】

【００２０】で示す式１を満足する。但し、Ｍ_S1は第１
磁性層の飽和磁化であり、ｔ₁ は第１磁性層の膜厚であ
り、Ｍ_S2は第２磁性層の飽和磁化であり、ｔ₂ は第２磁
性層の膜厚であるそうすると、第１、第２磁性層の磁化
は共に「Ａ向き」↑に揃えられる。この状態が図７の
（２）である。このとき、磁性層の温度を室温より高め
ておくと保磁力が低下する場合がある。その場合には、
小さな第１外部磁界Ｈ_ex1 で済む。磁性層の温度を高め
るにはレーザービームを照射してもよい。

【００２１】後工程では、ディスクに対し、第１磁性層
の保磁力Ｈ_C1より大きく第２磁性層の保磁力Ｈ_C2より小
さな第２外部磁界Ｈ_ex2 を「逆Ａ向き」に印加する。Ｈ
_ex2 は、

【００２２】

【数２】

【００２３】で示す式２を満足する。このときも、磁性
層の温度を室温より高めておいてもよい場合がある。但
し、両層のキュリー点以下の温度である。この結果、第
１磁性層の磁化が「逆Ａ向き」↓に揃えられる。このと
き、第２磁性層の揃えられた磁化は反転してはならな
い。そのため、各磁性層は、

【００２４】

【数３】

【００２５】で示す式３と、

【００２６】

【数４】

【００２７】で示す式４と、

【００２８】

【数５】

【００２９】で示す式５を同時に満足しなければならな
い。Ｐタイプは、両層の磁化の向きがパラレルのときに
磁化の向きは安定である。そうすると、交換結合力が働
く第１微小領域α₀ では、両層の磁化の向きがアンチパ
ラレルであり、そこは不安定（但し、準安定）である。
そのため、領域α₀ には両層の間に界面磁壁（太い点線
で示すもの）が生じる。この状態が、図７の（３）であ
る。これで前処理が完了する。

【００３０】Ａタイプの場合には、媒体に対し、第１外
部磁界Ｈ_ex1 を「Ａ向き」に印加するだけで、前処理は
完了する。但し、Ｈ_ex1 は、

【００３１】

【数６】

【００３２】で示す式６を満足しなければならない。次
に再生工程（請求項３の第３、第４工程に相当）を説明
する。第１磁性層側から再生レベルのレーザービームを
照射する。 ディスクは当然に回転させておく。レーザ
ービームのディスク上でのスポット径は、最小の領域α
₀ 及びα₁ の直径の３倍よりやや大きいとする。そのた
め、スポット径内に最小の領域α₀又はα₁ が３個分含
まれる。３個分は図８、図９で言うと、２値化情報０１
０である。従来のＣＤやＬＤでは、この場合、０１０と
１００と００１の３者を区別できない。それは、スポッ
トからの反射光量に相違がないからである。同様に、両
隣の２つのトラックで同じ位置にある最小の領域α₀ 又
はα₁ を考えた場合も、０１０と１００と００１の３者
を区別できない。そのため、従来のＣＤやＬＤでは、最
小の領域α₀ 又は最小の領域α₁ の径をスポット径より
小さくできない。スポット径はレーザービームを対物レ
ンズで絞ることによって得られる。そのため、回折限界
からスポット径はレーザーの波長より小さくすることは
できない。現在の半導体レーザーを用いると、約１μｍ
以下のスポット径は得られない。そのため、従来のＣＤ
やＬＤでは、記録密度に限界があった。

【００３３】しかしながら、レーザービームの強度分布
は中心ほど高い。そのため、スポット内の温度分布は中
心ほど高い。また、ディスクは移動しているので、スポ
ット内の後の方の部分に相当する磁性層の温度は、熱蓄
積効果により、他の部分より温度が高くなる。そのた
め、図９の（２）に実線の○で示す領域α₀ は、「両層
間に存在する界面磁壁が消失する温度であって、かつ両
層の磁化が消失しない温度Ｔ_R 」に上昇する。これが請
求項３の第３工程に当たる。そのため、実線の○で示す
領域α₀ は、第１磁性層の磁化の向きは、第２磁性層か
らの交換結合力を受けて反転する。この結果、界面磁壁
が消える。このとき、スポット位置に「逆Ａ向き」↓に
補助磁界を印加してもよい。これにより、第１磁性層の
磁化反転が容易になり、温度Ｔ_R の最低温度を下げるこ
とができる。

【００３４】ここではＰタイプなので、第１磁性層の磁
化は、第２磁性層のそれと同じ「逆Ａ向き」↓（Ａタイ
プの場合は「Ａ向き」↓）となる。この状態が図９の
（１）である。他方、領域α₁ では、仮に温度Ｔ_R にな
っても、第２磁性層からの交換結合力を受けないので、
第１磁性層の磁化の向きは反転しない。それに対して、
点線で示す領域α₀ は、交換結合力を受ける同じ領域α
₀ でありながら、温度がＴ_R に上昇していないので、第
１磁性層の磁化の向きは反転することはない。従って、
図の位置では、実線の○で示す領域α₀ だけがスポット
内で「逆Ａ向き」↓の磁化を示し、 それ以外の領域は
「Ａ向き」↑の磁化を示す。そのため、前後左右に領域
α₀ があっても、実線の○で示す領域α₀ １個だけがス
ポット内に「あぶり出し」され、領域α₀ １個だけを検
出できる。１個あれば、反射光又は透過光を磁気光学的
な処理をする（請求項３の第４工程）と、減少した光量
が検知される。 そこで、光を光電変換手段で電気信号
に変換すれば、２値化情報の「０」を１個だけ検出でき
る。

【００３５】次にディスクが最小の領域α₀ 又はα₁ だ
け移動したとする。図９（２）の例では、今度は領域α
₁ が温度Ｔ_R になる。しかし、領域α₁ には、Ｄ層があ
るので第２磁性層からの交換結合力を受けないため、第
１磁性層の磁化の向きは反転しない。従って、スポット
内の領域は全部「Ａ向き」↑の磁化を示し、減少した光
量は検知されない。つまり、領域α₀ は検出されない。

【００３６】更にディスクが最小の領域α₀ 又はα₁ だ
け移動したとする。図９（２）の例では、今度は点線の
○で示した領域α₀ が「あぶり出し」を受け、点線の○
の領域α₀ １個だけが検出されるのである。以上が再生
の原理である。１度、再生を受けると、界面磁壁が消失
するので、「あぶり出し」は不可能となる。しかし、デ
ィスクは繰り返し前述の前処理が可能であり、前処理後
に再生すればよい。この場合、第１外部磁界Ｈ_ex1 の印
加を省略することができ、Ｐタイプの場合には、上述の
式２を満足する第２外部磁界Ｈ_ex2 だけを印加すればよ
い。Ａタイプの場合には、第１外部磁界Ｈ_ex1 に代え
て、下記式７を満足する第２外部磁界Ｈ_ex2 だけを印加
すればよい。

【００３７】

【数７】

【００３８】そうすれば、ＰタイプでもＡタイプでも第
２外部磁界Ｈ_ex2だけで、請求項３に言う第２工程が完
了する。 〔ディスクの構造〕磁性層は薄くて良いので、一般には
円板状の基板（例えば、ガラスやプラスチック基板）上
に成形される。基板は、トラッキングのためのガイドと
なる溝を有していてもよい。溝がなくとも、トラックに
は領域α₀ 又はα₁ が形成されているので、これを頼り
にトラッキングすることはできる。

【００３９】基板の上に真空蒸着、スパッタリング等の
真空薄膜成形技術により、第１磁性層又は第２磁性層の
いずれか一方を形成する。磁性層の材料としては、表１
に示す遷移金属−重希土類合金が好ましいが、これに限
られることはない。また、磁性層は垂直磁化膜が好まし
いが水平磁化膜でもよい。後者はレーザービームを斜め
に照射すればよい。そうすれば、垂直成分が検出され
る。磁性層の膜厚は、各層とも一般に 100〜500 Å程度
である。

【００４０】磁性層の上に、領域α₀ 又はα₁ を形成す
るためのＤ層を真空薄膜成形技術により、形成する。Ｄ
層の材料としては、例えば、金属の酸化物、窒化物、フ
ッ化物又は炭化物などの誘電体、有機樹脂、ダイヤモン
ド状硬質カーボン膜などが使用される。Ｄ層は先に形成
した磁性層を酸化させた酸化物でもよい。Ｄ層の厚さ
は、一般に５〜1000Å位あれば充分である。Ｄ層は、ト
ラックに沿って領域α₀ 又はα₁ を形成するために、所
望の情報に従い所定パターンにパターニングする必要が
ある。パターニングするには、フォトリソグラフィが使
用される。均一に形成されたＤ層の上にフォトレジスト
を塗布し、このレジストにレーザービームを所定パター
ン又はその反転パターンに従い照射する。最小の領域α
₀ 又はα₁をできるだけ小さくし、それにより記録密度
を上げたいときには、できるだけ、波長の短いビームを
使用する必要がある。ビームは可視光に限らず、電子線
やＸ線、紫外線などを用いてもよい。照射の後、現像す
ると、レジストパターンが得られる。次にＤ層のエッチ
ングを行なう。Ｄ層のレジストに覆われていない部分は
エッチングを受けて消滅する。最後に、残ったレジスト
パターンをアッシング等により除去する。この結果、所
定パターンをしたＤ層が得られる。 場合により、Ｄ層
を均一に形成した後、レーザーマーキングの技術により
直接にパターニングしてもよい。 次に第１磁性層又は
第２磁性層の残りを形成する。場合により、Ｄ層の前又
は後に交換結合力σ_W 調整層を成形してもよい。調整層
は全体に形成してもよいし、交換結合力を受ける領域α
₀ にだけ形成してもよい。σ_W 調整層の材料もＤ層と同
じような材料から選択される外、磁性体から選択しても
よい。σ_W 調整層の厚さは一般に１〜500 Åの範囲から
選択される。しかし、σ_W 調整層は、交換結合力を消滅
させてはならない。

【００４１】第１、第２磁性層はそれぞれ単層でなくと
も複数の層から構成されていてもよい。また、第１、第
２磁性層の境界が明確ではなく、一方から他方に徐々に
変わってもよい。反射光から情報を再生する場合には、
第１磁性層にレーザー（直線偏光）を照射する。この場
合、θk の大きい第３磁性層を第１磁性層の読み出し側
にに設けてもよい。第３磁性層の磁化の向きは、室温〜
Ｔ_R において、第１磁性層の磁化の向きにパラレル又は
アンチパラレルに従う。

【００４２】以下、本発明を実施例を引用して、より具
体的に説明するが、本発明はこれに限られるものではな
い。

【００４３】

【実施例１・・・Ａタイプのディスク】 （１）ピッチが1.6 μｍで深さｈが 700Åの溝が同心円
状に多数本形成されている２Ｐ基板を用意する。２Ｐ基
板の直径は130mm である。 （２）ＲＦマグネクトロン・スパッタリング装置を用意
し、２Ｐ基板と各種ターゲットをこの装置のチャンバー
内にセットする。チャンバー内を一旦７×10^-7Torr. 以
下の真空度に排気した後、Arガスを５×10^-3Torr. 導入
する。

【００４４】最初にSiターゲットを用い、Arガスに加え
てＮ₂ ガスをチャンバー内に導入して反応性スパッタリ
ングを行い、樹脂層の上に窒化シリコン（第１の保護
層) を700Åの厚さに形成した。次にＮ₂ ガス導入を止
め、５×10^-3Torr.のArガス中でGdFeCo系合金ターゲッ
トを用いて、スパッタリングを行なう。これにより、第
１保護層の上にGdFeCo系垂直磁化膜からなる第３磁性層
を形成した。第３磁性層は、膜厚ｔが 300Åで、ＴＭリ
ッチで、保磁力Ｈ_C が 100エルステッドで、キュリー点
は 400℃以上である。

【００４５】真空状態を保持したまま、DyFeCo系合金タ
ーゲットに取り替え、スパッタリングを行なう。これに
より、第３磁性層の上にDyFeCo系垂直磁化膜からなる第
１磁性層を形成した。第１磁性層は、膜厚ｔ₁ が 250Å
で、ＴＭリッチで、 保磁力Ｈ_C1が1500エルステッド
で、キュリー点は 180℃である。再び、Siターゲットを
用い、Arガスに加えてＮ₂ ガスをチャンバー内に導入し
て反応性スパッタリングを行い、第１磁性層の上に窒化
シリコン（Ｄ層) を 100Åの厚さに形成する。

【００４６】得られた中間製品をスパッタリングから取
り出した後、スピンコーターを用いて、Ｄ層の上にフォ
トレジストを塗布した。プリベーキングした後、中間製
品を回転させながら、エキシマレーザー（λ＝ 248nm)
を照射した。レーザーは所定の周波数（標準情報）で変
調した。現像及びポストベーキングすると、所定のレジ
ストパターンが得られた。パターンは、トラックに沿っ
て島状のレジスト（ピットに類似）が点々と並んでいる
ものである。１個の島は、幅が0.6 μｍで長さが 0.3μ
ｍである。前後の島の間隔は 0.3μｍである。次に、Ar
プラズマを用いたドライエッチングを行なった。これに
より島以外の部分のＤ層（つまり露出したＤ層）は除去
された。

【００４７】こうして得られた半製品を、再び、スパッ
タリング装置にセットした。同時に各種ターゲットもセ
ットした。チャンバー内を一旦７×10^-7Torr. 以下の真
空度に排気した後、Arガスを５×10^-3Torr. 導入する。
そして、TbDyFeCo系合金ターゲットを用いて、スパッタ
リングを行なう。これにより、パターニングされたＤ層
の上にTbDyFeCo系垂直磁化膜からなる第２磁性層を形成
した。第２磁性層は、膜厚ｔ₂ が 350Åで、ＲＥリッチ
で、保磁力Ｈ_C2が4000エルステッドで、キュリー点は 3
20℃である。

【００４８】最後に再びSiターゲットを用い、Arガスに
加えてＮ₂ ガスをチャンバー内に導入して反応性スパッ
タリングを行い、第２磁性層の上に窒化シリコン（第２
の保護層) を 700Åの厚さに形成した。こうして、本実
施例のディスクを得る。このディスクでは、交換結合力
が働かない領域α₁ の最小のものは、長さが 0.3μｍで
ある。

【００４９】

【実施例２・・・再生装置】この装置は、Ａタイプ用で
あり、主として、ディスクの回転手段、第１外部磁界Ｈ
_ex1 印加手段、Ｈ_ex1 印加手段の川下に位置するレーザ
ービーム光源、光源と反対側に位置する補助磁界印加手
段、及び光源と同じ側に位置する磁気光学的処理手段か
らなる。

【００５０】第１外部磁界Ｈ_ex1 印加手段は、「Ａ向
き」↑の10ＫＯe （ディスク面で）の磁界を出力する永
久磁石からなる。補助磁界印加手段は「逆向き」↓の 3
00Ｏe（ディスク面で）の磁界を出力する永久磁石から
なる。光源は、λ＝780nm 、開口率（ＮＡ）＝0.55の半
導体レーザーである。磁気光学的処理手段は、光源とデ
ィスクとの間に置かれた（偏光又は非偏光）ビームスプ
リッター、アナライザー及びディテクターからなる。

【００５１】ディスクは、回転手段により回転され、先
ず、Ｈ_ex1 を印加される。これにより、前処理が済む。
そこで、次にレーザービームが照射される。光源から出
射したビームは、ビームスプリッターを透過（又は反
射）してディスクに入射し、ディスクで反射される。こ
の反射光はビームスプリッターで反射（又は透過）さ
れ、アナライザー及びディテクターに向かう。アナライ
ザーは、偏光ビームスプリッターでもよく、その場合に
は、情報を含む光は２つに分割して出射する。出射した
光はそれぞれに用意したディテクターで電気信号に変換
する。変換された電気信号から差を取ることにより、Ｃ
／Ｎ比の高い信号が得られる。

【００５２】Ｐタイプ用の装置では、Ｈ_ex1 印加手段と
光源との間に、第２外部磁界Ｈ_ex2 印加手段が追加され
る。

【００５３】

【実施例３・・・再生方法】実施例１のディスクを実施
例２の装置にセットし、ディスクを 1800rpmで回転させ
る。ディスクがＨ_ex1 印加手段の近くを通ったとき、第
３、第１、第２磁性層の磁化は10ＫＯe の磁界を受けて
「Ａ向き」↑に揃えられる。交換結合力の働く領域α₀
について、この状態を図１０に示す。

【００５４】この時、第３、第１磁性層は共にＴＭリッ
チのため、ＴＭ副格子磁化は共に「Ａ向き」↑になる。
逆に、ＲＥ副格子磁化は共に「逆Ａ向き」↓になる。
両層のＴＭ副格子磁化の向きが一致する（パラレル）の
で、交換結合力が働く領域α₀ においても、界面磁壁は
生じない。 もちろん、交換結合力が働かない領域α₁
においては、界面磁壁はない。

【００５５】他方、第２磁性層はＲＥリッチのため、Ｒ
Ｅの副格子磁化は「Ａ向き」↑となるが、ＴＭ副格子磁
化は「逆Ａ向き」↓になる。そのため、第１、第２磁性
層のＴＭ副格子磁化の向きが一致しない（アンチパラレ
ル）ので、交換結合力が働く領域α₀ においても、界面
磁壁が生じる。図１０の（１）に太い点線で界面磁壁を
示す。

【００５６】こうして前処理されたディスクはやがてレ
ーザービーム（直線偏光）の照射位置に来る。照射位置
では、第３磁性層からビームが照射される。ディスクの
温度は急激に上昇し、第１磁性層の磁化は小さくなる。
そして、スポット（直径1.3μｍ）内の後半の方では、
磁性層の温度はＴ_R に達する。その結果、交換結合力が
働く領域α₀ においては、第１磁性層は第２磁性層から
の交換結合力を強く受ける。交換結合力は、第１磁性層
のＴＭ副格子磁化を第２磁性層のそれ（「逆Ａ向き」
↓）と一致するように作用する。それで、領域α₀ の第
１磁性層のＴＭ副格子磁化は反転し、界面磁壁は消滅す
る。第１磁性層はＴＭリッチなので全体の磁化も「逆Ａ
向き」↓へと反転する。このとき、第１磁性層は「Ａ向
き」↓の補助磁界も受ける。これによって、より容易
に、第１磁性層の磁化反転及び界面磁壁の消滅が起き
る。もちろん、これらの現象は、交換結合力が働かない
領域α₁ においては、起きない。

【００５７】他方、第３磁性層は第１磁性層に交換結合
している。そのため、領域α₀ において、第１磁性層の
磁化が「逆Ａ向き」↓へと反転すると、第３磁性層のそ
れも反転する。この状態を図１０の（２）に示す。第３
磁性層から反射されたビームを磁気光学的手段で処理す
ることにより、情報を再生し、Ｃ／Ｎ比を測定した。こ
の場合、スポット内には、実施例１のディスクの領域α
₀ が２個入ることになる。

【００５８】以上のＣ／Ｎ比測定ををレーザービームの
強度Ｐ_R を変えて繰り返した。これらの結果を図１１に
示す。 この結果、Ｐ_R ＝2.0 mW以上で初めて再生信号
が得られ、Ｐ_R ＝3.0 mW以上では、Ｃ／Ｎ比は低下し
た。このことは、以下のことを推定させる。つまり、Ｐ
_R が2.0 mW以上3.0 mW未満では、領域α₀ の１個に於い
てのみ、第３、第１磁性層の磁化反転が起きること。Ｐ
_R が3.0 mW以上では、スポット内の磁性層全体が温度Ｔ
_R に達し、そのため、スポット内の領域α₀ ２個全部に
おいて、磁化反転が起きること。

【００５９】

【発明の効果】以上の通り、本発明は、初めて再生専用
型の光磁気ディスクを提供する。本発明のディスクは、
誤って過大な磁場を受け、又は異常に高い温度を受け、
そのため、磁性層の磁化の向きが乱れてしまっても、問
題がない。つまり、前述の前処理をすれば、情報の再生
は可能となる。

【００６０】また、従来の再生専用型光ディスク（例え
ば、ＣＤやＬＤ）に比べて、情報密度を高くすることが
できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例にかかるディスクの垂直
断面を示す概念図である。

【図２】は、光磁気記録方式の記録原理を説明する概念
図である。

【図３】は、光磁気記録方式の再生原理を説明する概念
図である。

【図４】は、希土類（ＲＥ）原子の副格子磁化を示すベ
クトル（実線の矢）と遷移金属（ＴＭ）原子の副格子磁
化を示すベクトル（点線の矢）とを比較するための説明
図である。

【図５】は、副格子磁化のベクトル（実線の矢及び点線
の矢）と合金の磁化の向きを示すベクトル（白抜き矢）
との関係を示す説明図である。

【図６】は、第１、第２磁性層について、それぞれＲＥ
リッチ、ＴＭリッチに分けた場合、２層膜が４つの分類
（１象限〜４象限）に分けられることを説明する説明図
である。

【図７】は、本発明の１実施例にかかるディスクの垂直
断面を示し、（１）〜（３）は状態が異なることを説明
する概念図である。

【図８】は、本発明の１実施例にかかるディスクの垂直
断面を示し、レーザービームを照射した様子を説明する
概念図である。

【図９】の（１）は、本発明の１実施例にかかるディス
クの垂直断面を示し、同（２）は、上面を示し、いずれ
もレーザービームを照射した様子を説明する概念図であ
る。

【図10】は、実施例１にかかるディスクの「交換結合力
が働く領域α₀ 」の垂直断面を示し、磁化及び副格子磁
化の様子を説明する概念図である。

【図11】は、実施例３で測定したＣ／Ｎ比を示すグラフ
である。

【符号の説明】

Ｌ………レーザービーム Ｌp ……直線偏光 Ｂ₁ ……「Ａ向き」↑の磁化を有するマーク（又はマー
ク） Ｂ₀ ……「逆Ａ向き」↓の磁化を有するマーク（又はマ
ーク） Ｓ………基板 ＭＯ……垂直磁化膜（光磁気記録層） Ｄ………交換結合遮断層 α₀ ……交換結合力が働く第１微小領域 α₁ ……交換結合力が働かない第２微小領域

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板とこの上に積層された第１磁性層と
   第２磁性層との少なくとも２層膜からなり、両層は「一
   方のキュリー点以下の温度」で交換結合しており、しか
   も、室温において、両層の間に界面磁壁が生じた状態で
   互いに磁化の向きを独立に揃えることが可能である光磁
   気ディスクにおいて、 両層の間に交換結合力が働く第１微小領域α₀ と、両層
   の間に交換結合力が働かない第２微小領域α₁ とを設
   け、前記領域の一方を情報単位とし、この情報単位の有
   無又は長さによって、情報を表すことを特徴とする再生
   専用型の光磁気ディスク。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した再生専用型の光磁気
   ディスクにおいて、前記第１磁性層及び第２磁性層が共
   に垂直磁気異方性を有することを特徴とするディスク。
3. 【請求項３】第１工程：請求項１に記載したディスクを
   用意すること； 第２工程：第１磁性層の磁化の向きが揃っており、第２
   磁性層の磁化の向きも揃っており、かつ、少なくともこ
   れから再生する第１微小領域α₀ において、両層間に界
   面磁壁が生じている状態に前処理すること； 第３工程：ディスクにレーザービームを照射することに
   より、両磁性層の温度を「両層間に存在する界面磁壁が
   消失する温度であって、かつ両層の磁化が消失しない温
   度Ｔ_R 」まで上昇させること；並びに 第４工程：前記レーザービームが温度Ｔ_R のディスクで
   反射された反射光、又は前記レーザービームが温度Ｔ_R
   のディスクを透過した透過光を磁気光学的に処理して電
   気信号に変換すること； からなる磁気光学的再生方法。
4. 【請求項４】 ディスクの回転手段、第１外部磁界Ｈ
   _ex1 印加手段、第２外部磁界Ｈ_ex2 印加手段、レーザー
   ビーム光源、及び磁気光学的処理手段からなる再生専用
   型光磁気ディスク用再生装置。
5. 【請求項５】 ディスクの回転手段、第２外部磁界Ｈ
   _ex2 印加手段、レーザービーム光源、及び磁気光学的処
   理手段からなる再生専用型光磁気ディスク用再生装置。