JPH05217232A

JPH05217232A - 光磁気記録媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05217232A
Application number: JP1997392A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishizuka; 仁司石塚; Masaru Ono; 賢小野; Masayuki Yamato; 正幸大和; Hideki Karibayashi; 秀樹鳫林
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd; Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】光磁気記録装置の小型化、磁界変調オーバー
ライトに要求される磁界特性すなわち磁界マージンを狭
くすることなく磁界感度を向上させる。【構成】基板上に光磁気記録層を有する光磁気記録媒
体において、光磁気記録層が、多層構造を有し、かつ多
層構造の各層が同一ターゲットを用い、スパッタガス圧
を低圧から高圧に段階的に変化させながら蒸着成膜され
たものであることを特徴とする光磁気記録媒体及びその
製造方法。【効果】本発明の光磁気記録媒体は、磁界感度、磁界
マージンの両方の特性が同時に向上したものである。従
って、本発明の光磁気記録媒体を使用することにより、
光磁気記録装置の小型化及び薄型化が可能となる。ま
た、本発明の光磁気記録媒体は、磁界変調方式のダイレ
クトオーバーライトでも磁界感度に優れているので、媒
体の互換性にも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱磁気的に記録及び消去
を行ない、磁気光学的に再生を行なう光磁気記録媒体及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報の大容量化に対応可能な記録
媒体として高密度光ディスクメモリーの開発が活発に行
われている。中でも、記録、消去、書換えが可能な光磁
気記録媒体は、実用性、用途の広さから最も注目されて
いる。

【０００３】光磁気記録媒体は、透明な基板（ガラスや
プラスチック）上にＧｄやＴｂ等の重希土類とＦｅやＣ
ｏ等の遷移金属とからなる非晶質合金膜をスパッタ法等
で形成した垂直磁化膜である。

【０００４】記録の場合には、予め、この膜を外部磁界
によって一定の向きに磁化（イニシャライズ）してお
き、１μｍ程度まで絞った半導体レーザー光を光磁気記
録層に照射し、記録を行なう箇所の膜温度を１５０〜３
００℃（キュリー温度以上、又はフェリ磁性体の磁気補
償温度）に加熱すると同時にイニシャライズと反対の向
きに磁界をかけておくと温度上昇により、保磁力の小さ
くなった磁性膜の磁化の向きが反転する。そして磁化の
向きの変化は室温でも保たれる。つまり、この照射する
レーザー光の強度を信号で変調しておけば情報を記録す
ることができる。

【０００５】再生の場合には、直線偏光のレーザー光が
磁性膜に入射後反射するときに、磁化の向きによって光
の偏光面が回転する現象、すなわち光磁気効果（カー効
果）を利用する。実際の装置では、半導体レーザーの出
力を記録時より下げて光磁気記録層に照射し、反射光を
検光子により磁化の向きに応じた光の強度信号として検
出する。これをフォトディテクタで電気信号に変換し情
報として取り出す。

【０００６】消去の場合には、外部磁界を記録時と反対
向きにして、半導体レーザーを連続照射して光磁気記録
層の磁化の向きをイニシャライズの時と同じ向きに合わ
せることにより、消去を行なうことができる。

【０００７】以上の光磁気記録の原理から、光磁気記録
装置には記録媒体の入射光側の光学ヘッドの他に磁気ヘ
ッドが備えられている。記録装置の小型化、薄型化のた
めにはヘッドを小型化するのが効果的で、さらにヘッド
を小型化できればアクセススピードを上げることができ
る。特に磁気ヘッドを小型化するためには、記録・消去
時に必要な外部磁界が小さい程よい。すなわち、磁界感
度のよい記録媒体の開発が望まれている。さらに、磁界
変調方式のダイレクトオーバーライトでも磁界感度が良
く、かつ媒体の互換性を考慮すると磁界マージンが広い
ことが望ましく、これらは重要な研究項目になってい
る。しかしながら磁界感度を上げると磁界マージンが狭
くなるのが従来の媒体の傾向である。

【０００８】光磁気記録媒体は、基板上に誘電体層、光
磁気記録層、誘電体層、そして反射層の順にスパッタ法
で成膜されているものが多い。光磁気記録媒体の磁界感
度及びマージンを改善するために、これらの膜の組成・
膜厚・スパッタ条件を変えることで媒体の特性を改善す
ることが行われている。

【０００９】図１に、従来構造の光磁気記録媒体を示
す。そして、図２に、このような媒体の記録特性の測定
例を示す。光磁気記録層のスパッタ圧力を１．５ｍＴｏ
ｒｒ以下とすると、磁界感度は良いが、マージンは狭く
なる。一方、光磁気記録層のスパッタ圧力を３ｍＴｏｒ
ｒ以上とすると、Ｃ／Ｎが良くなり、マージンも広くな
るが、磁界感度が悪くなる。また、中間のスパッタ圧力
では、どちらの特性も平均化されてしまう。このように
単独条件の光磁気記録層では、両方の要求を満足するこ
とは難しい。

【００１０】図２の測定条件は次の通りである。３．５
インチ光磁気ディスクを１８００ｒｐｍで回転させ、内
周部２４．１mmの位置を測定している。消去パワー７m
W、消去バイアス磁界６００Ｇ、書き込みパワー（ピー
ク）７mW、書き込みパワー（ボトム）１mW、読み取りパ
ワー１mWである。また、ビデオバンドウィドス３．０Ｋ
Ｈｚ、書き込み周波数２．９ＭＨｚ、パルス幅１１５ナ
ノ秒である。

【００１１】測定例について説明する。Ｃ／Ｎの最大値
は、スパッタガス圧が高い方が、低い（１．５ｍＴｏｒ
ｒ）場合よりも高い値を示している。

【００１２】書き込みバイアス磁界によるＣ／Ｎの値の
変化に注目すると、Ｃ／Ｎが最大となった後、低スパッ
タガス圧の場合には、バイアス磁界強度とともに低下す
る。高スパッタガス圧の場合には、その程度が非常に小
さく、Ｃ／Ｎは、ほぼ一定の値となっている。Ｃ／Ｎの
値が最大値から１ｄＢ低い値になるまでの磁界の範囲を
磁界マージンと呼ぶことにすれば、高スパッタガス圧の
場合、磁界マージンは２００Ｇから５００Ｇであると言
える。

【００１３】また、バイアス磁界を小さい方から増加
し、Ｃ／Ｎが最大値をとる磁界を飽和バイアス磁界と呼
び、そしてＣ／Ｎがそれより１ｄＢ低いときのバイアス
磁界を磁界感度と呼ぶことにする。低スパッタガス圧の
場合には、磁界感度は１２５Ｇで、高スパッタガス圧の
場合には２００Ｇになっている。

【００１４】さらにバイアス磁界を減少させていくと書
き込みが不能となる磁界がある。この磁界をＣ／Ｎゼロ
磁界と呼べば、この絶対値も小さい方が特性上望まし
い。低スパッタガス圧の場合には−１５０Ｇで、高スパ
ッタガス圧の場合には−３００Ｇとなり著しい差があ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、磁界感
度及び磁界マージンは光磁気記録媒体において重要な特
性であるが、研究の例は意外と少ない。例えば、特開昭
６３−６３１５４号公報では、保磁力の高い光磁気記録
層と保磁力の低い光磁気記録層を積層して、適度の大き
さのバイアス磁界で高感度に記録できる光磁気記録媒体
が提案されている。この発明では、高保磁力膜として、
ＴｂＣｏ、ＤｙＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、低保磁力膜として
はＧｄＣｏ、ＧｄＣｏＦｅが示されている。この場合、
いずれの膜を組み合わせるにしてもスパッタで成膜する
とき別のターゲットを用意しなければならない、そして
スパッタチャンバも２室必要になるなど設備が大がかり
になる等の問題点がある。

【００１６】本発明が解決しようとする課題は、磁界感
度・磁界マージンとも良好な光磁気記録媒体を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、基板上に光磁気記録層を有する光磁気記録
媒体において、光磁気記録層が、多層構造を有し、かつ
多層構造の各層が同一ターゲットを用い、スパッタガス
圧を低圧から高圧に段階的に変化させながら蒸着成膜さ
れたものであることを特徴とする光磁気記録媒体を提供
する。

【００１８】本発明の光磁気記録媒体の層構成は、基板
上に、少なくとも、誘電体層、スパッタ条件を変化させ
ることにより得られる多層構造の光磁気記録層、誘電体
層及び必要に応じて反射層からなる構造を有する。更
に、反射層の上に保護コート層を、基板の光磁気記録層
の反対側の面にハードコート層を夫々設けることもでき
る。

【００１９】本発明で使用する基板としては、例えば、
ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アモル
ファスポリオレフィンのごとき樹脂又はガラスに直接案
内溝を形成した基板、ガラス又は樹脂の平板上にフォト
ポリマー法により案内溝を形成した基板などが挙げられ
る。

【００２０】誘電体層には透明性の高い無機誘電体が用
いられる。その材質としては、例えば、ＳｉＮ_x、Ｓｉ
Ｏ_x、ＡｌＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＴｉ
Ｎ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｎＳなどが挙げられるが、なかでもＳ
ｉＮ_x が好ましい。これら誘電体層の屈折率は１．８〜
２．５の範囲が好ましい。

【００２１】誘電体層は、スパッタリング、イオンプレ
ーティングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）、プラズマＣＶ
Ｄなどの化学蒸着法（ＣＶＤ）などによって形成する。

【００２２】本発明の光磁気記録層を構成する材質とし
ては、例えば、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＦ
ｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、ＮｄＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＣｏ等
が挙げられ、これらの非晶質合金に耐酸化性の向上等の
目的でその他の金属を添加したものも使用できる。

【００２３】光磁気記録層を形成させる際のスパッタ条
件としては、スパッタガス圧を変化させる。この場合、
同一のターゲットを用いるが、スパッタガス圧により成
膜速度が異なるので、膜厚を制御するためには、予め成
膜速度を求めておき、各々のガス圧でのスパッタ時間を
決めておく。

【００２４】光磁気記録層を２層化する場合、第１層側
に低スパッタガス圧の膜を成膜し、その後に高スパッタ
ガス圧の膜を成膜する。その逆の場合、効果は少ない。
また、低ガス圧層の層厚は、記録層全体の１０〜７０％
の範囲が好ましい。ここで、低スパッタガス圧として
は、１．５ｍＴｏｒｒ以下、高スパッタガス圧としては
３ｍＴｏｒｒ以上が好ましい。

【００２５】光磁気記録層を３層以上に多層化する場合
も、第１層側に低スパッタガス圧の膜を成膜し、順次高
スパッタガス圧の膜を成膜する。また、この場合も低ス
パッタガス圧（１．５ｍＴｏｒｒ以下）の層厚は、記録
層全体の１０〜７０％の範囲が好ましい。

【００２６】反射層の材質としては、Ａｌ、Ａｌと他の
金属との合金などが挙げられるが、Ａｌ、Ａｌ−Ｔｉ合
金、Ａｌ−Ｃｒ合金が好ましい。

【００２７】反射層は、スパッタリング、イオンプレー
ティングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）、プラズマＣＶＤ
などの化学蒸着法（ＣＶＤ）などによって形成する。

【００２８】保護コート層の材料には有機系、無機系の
双方が用いられている。有機系の保護コート層を形成す
る場合には、ディッピング法、スピンコート法、ロール
コーター法、蒸着法等の手法が用いられている。一方、
無機系の保護コート層を形成する場合には、スパッタリ
ング法や蒸着法、含浸法等の手法が用いられる。

【００２９】これらの保護コート法のうち、紫外線硬化
樹脂を用いたスピンコート法は簡便で迅速な方法である
ので好ましい。この方法は、ディスペンサーを用いて基
板上に紫外線硬化樹脂を吐出し、ディスクを高速回転し
て遠心力により樹脂を広げて塗布を行う。塗布された樹
脂は、その後、紫外線照射によって硬化させる。また、
スピンコート法は、紫外線硬化樹脂以外の樹脂に対して
も好適に用いることができる。いずれの場合において
も、保護コート層に用いる樹脂は、硬化後に鉛筆硬度で
Ｈ以上の硬度を有するものが好ましい。

【００３０】プラスチック製基板は、耐擦傷性が不十分
であり、このような欠点を克服するために、光磁気記録
層とは反対側の面に硬度の高い透明材質を用いてハード
コート層を設けることが望ましい。ハードコートの手段
としてはスピンコート法、２Ｐ法等により多官能ウレタ
ンアクリレート及び光重合開始剤を含有する紫外線硬化
樹脂等の有機高分子を塗布、硬化する方法、析出法やス
パッタリング法等により二酸化珪素等のセラミックハー
ドコート層を設ける方法が挙げられるが、セラミック製
のハードコート層は、生産性が悪いため、大量生産には
不向きであるので、紫外線硬化樹脂を用いたハードコー
ト層が好ましい。

【００３１】このようにして成膜した光磁気記録媒体
は、単体で使用してもよく、２枚を基板が外側にくるよ
うに貼り合わせて使用してもよい。

【００３２】図３に、以上の方法により製造した光磁気
媒体の膜構造の例を示した。

【００３３】

【実施例】

（実施例１）インラインスパッタ装置で光磁気記録層を
２層化した光磁気ディスクを製造した場合について述べ
る。インラインスパッタ装置は、仕込室、取出室、脱ガ
ス室及び４つのスパッタ室からなる。

【００３４】まず、第１スパッタ室でポリカーボネート
製基板に誘電体層としてＳｉＮ_x をＲＦマグネトロンス
パッタにより、スパッタガス圧１０ｍＴｏｒｒ、３ＫＷ
の条件で１０００オングストローム成膜した。

【００３５】次に、第２スパッタ室に基板を移動し、光
磁気記録層としてＴｂＦｅＣｏをＤＣマグネトロンスパ
ッタにより３００オングストローム成膜するが、この膜
厚を２等分して成膜した。そして１、１．５、３ｍＴｏ
ｒｒのスパッタガスから２条件を選び、組合せて１．５
ＫＷの条件で成膜した。スパッタ条件は途中で変更にな
るが、同一スパッタ室で同一ターゲットを用いＡｒガス
流量だけを変更した。第３スパッタ室で、第１スパッタ
室と同一条件で再び誘電体層を２５０オングストローム
成膜した。

【００３６】更に、第４スパッタ室で反射層としてＡｌ
をＤＣマグネトロンスパッタにより、スパッタガス圧
１．５ｍＴｏｒｒ、３ＫＷの条件で６００オングストロ
ーム成膜した。

【００３７】図４に上記の方法により製造した光磁気デ
ィスクの書き込みバイアス磁界依存性の測定結果を示し
た。

【００３８】光磁気記録層第１層として、３ｍＴｏｒｒ
の高スパッタガス圧で成膜し、その後、光磁気記録層第
２層として、１．５ｍＴｏｒｒ及び１ｍＴｏｒｒの低ス
パッタガス圧で成膜した場合には、磁界感度と磁界マー
ジンの改善はみられない。第１層として１ｍＴｏｒｒ、
第２層として３ｍＴｏｒｒのスパッタガス圧を組合わせ
た場合、磁界感度８０Ｇ、マージンが８０Ｇから６００
Ｇ、Ｃ／Ｎゼロ磁界−８０Ｇとなった。また、第１層と
して、１．５ｍＴｏｒｒ、第２層として、３ｍＴｏｒｒ
のスパッタガス圧を組み合わせた場合、磁界感度１００
Ｇ、マージンが１００Ｇから６００Ｇ、Ｃ／Ｎゼロ磁界
−１３０Ｇとなった。

【００３９】以上のように、光磁気記録層とし低ガス圧
で成膜した上に高ガス圧で成膜した場合、単層膜では得
られなかった特性の改善が得られた。

【００４０】（実施例２）インラインスパッタ装置で光
磁気記録層を２層化し、その膜厚を変化させた光磁気デ
ィスクを製造した場合について述べる。光磁気記録層以
外の膜のスパッタ条件は実施例１と同じである。光磁気
記録層第１層のスパッタガス圧を１ｍＴｏｒｒ、第２層
を３ｍＴｏｒｒとし、全体の膜厚を３００オングストロ
ーム、パワー１．５ＫＷで成膜した。

【００４１】表１に上記の方法により製造した光磁気デ
ィスクの書き込みバイアス磁界依存性の測定結果を示し
た。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から、第１層の膜厚が光磁気記録層の
１０％以上から効果が現れ、５０％になったところで効
果が最高になる。５０％以上では効果が低下するが７０
％までは光磁気記録層を単層とした場合よりも特性は改
善されていることが理解できる。

【００４４】（実施例３）インラインスパッタ装置で光
磁気記録層を３層化し光磁気ディスクを製造した。光磁
気記録層以外の膜のスパッタ条件は実施例１及び２と同
じである。

【００４５】図５に示した光磁気記録層を３層とした場
合では、３層合計の膜厚を３００オングストローム、パ
ワー１．５ＫＷで膜厚を３等分している。そして第１層
１ｍＴｏｒｒ、第２層１．５ｍＴｏｒｒ、第３層３ｍＴ
ｏｒｒのスパッタガス圧で成膜した。この場合、磁界感
度７０Ｇ、マージンが７０Ｇから６００Ｇ、Ｃ／Ｎゼロ
磁界−７０Ｇとなった。

【００４６】

【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体は、磁界感度、
磁界マージンの両方の特性が同時に向上したものであ
る。従って、本発明の光磁気記録媒体を使用することに
より、光磁気記録装置の小型化及び薄型化が可能とな
る。また、本発明の光磁気記録媒体は、磁界変調方式の
ダイレクトオーバーライトでも磁界感度に優れているの
で、媒体の互換性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光磁気記録媒体の膜構成の一例である。

【符号の説明】

１ハードコート２基板３誘電体層４光磁気記録層５誘電体層６反射層７保護コート

【図２】従来の光磁気記録媒体の書き込み磁界とＣ／Ｎ
値との関係を示す図表である。

【符号の説明】

実線記録層のスパッタガス圧が１．５ｍＴｏｒｒの場
合破線記録層のスパッタガス圧が３．０ｍＴｏｒｒの場
合

【図３】本発明の光磁気記録媒体の膜構成の一例であ
る。

【符号の説明】

１ハードコート２基板３誘電体層４ａ光磁気記録層第１層４ｂ光磁気記録層第２層４ｃ光磁気記録層第３層５誘電体層６反射層７保護コート

【図４】本発明の光磁気記録層を２層化した光磁気記録
媒体の書き込み磁界とＣ／Ｎ値との関係を示す図表であ
る。

【符号の説明】

（実線）記録層のスパッタガス圧が３．０ｍＴｏｒｒ
と１．５ｍＴｏｒｒの組み合わせの場合（破線）記録層のスパッタガス圧が３．０ｍＴｏｒｒ
と１．０ｍＴｏｒｒの組み合わせの場合（一点鎖線）記録層のスパッタガス圧が１．０ｍＴｏ
ｒｒと３．０ｍＴｏｒｒの組み合わせの場合（二点鎖線）記録層のスパッタガス圧が１．５ｍＴｏ
ｒｒと３．０ｍＴｏｒｒの組み合わせの場合

【図５】本発明の光磁気記録層を多層化した光磁気記録
媒体の書き込み磁界とＣ／Ｎの関係を示す図表である。（実線）記録層のスパッタガス圧が１．０ｍＴｏｒｒ
（層厚比５０％）と３．０ｍＴｏｒｒ（層厚比５０％）
の組み合わせの場合（破線）記録層のスパッタガス圧が１．０ｍＴｏｒｒ
（層厚比３３％）と１．５ｍＴｏｒｒ（層厚比３３％）
と３．０ｍＴｏｒｒ（層厚比３３％）の組み合わせの場
合

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大和正幸東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鳫林秀樹千葉県佐倉市六崎24−１−Ａ−210

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に光磁気記録層を有する光磁気記
録媒体において、光磁気記録層が、多層構造を有し、か
つ多層構造の各層が同一ターゲットを用い、スパッタガ
ス圧を低圧から高圧に段階的に変化させながら蒸着成膜
されたものであることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】基板上に蒸着法によって光磁気記録層を
形成する光磁気記録媒体の製造方法において、光磁気記
録層を形成する際に、同一ターゲットを用い、かつ、ス
パッタガスを低圧から高圧に段階的に変化させながら蒸
着成膜することを特徴とする多層構造を有する光磁気記
録層を有する光磁気記録媒体の製造方法。