JPH10222886A - 光変調オーバーライト光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外周部における記録要件と内周部における記
録要件を共に満足し、かつ、光変調オーバーライト光磁
気記録媒体としての機能をも高い次元で満足する光変調
オーバーライト光磁気記録媒体を提供する。 【解決手段】 基板上に、再生層、メモリー層、中間
層、記録層、スイッチング層、初期化層、熱拡散層及び
を有する光変調オーバーライト光磁気記録媒体におい
て、記録が行われるビーム強度の最小値ＰHthが、前記
光磁気記録媒体とビームの相対速度Ｖのα乗に比例し、
かつ、α≦0.45を満足することを特徴とする光変調オー
バーライト光磁気記録媒体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光変調オーバーライ
ト光磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度に情報を記録することが可能で、
かつ、高速に再生することが可能な光記録媒体は、オー
ディオや画像の記録媒体として、また、コンピュータの
記録媒体として普及している。特に、書き換えが可能な
光磁気記録媒体は、100万回以上の情報の書き換えが可
能であり普及が進んでいる。

【０００３】従来、光磁気記録媒体に一旦記録した情報
を新たな情報に書き換えるには、まず、記録してあった
情報を消去した後に、新たな情報を記録することが原理
的に必要であった。即ち、磁気ディスク（ＨＤＤ）の情
報書き換えのように、一旦記録した情報を消去すること
なしに、直接新たな情報に書き換える重ね書き（オーバ
ーライト）は不可能であった。従って、磁気ディスクに
比べて情報の消去に要する時間、情報の書き換えに要す
る時間が長くなる。即ち、情報の書き換え速度が遅く、
これが短所とされていた。

【０００４】この短所を克服する目的で、記録ビーム強
度を変調するだけでオーバーライトが可能な、光変調オ
ーバーライト記録方法が発明された。この発明は複数国
に特許出願され、このうち米国では既に特許登録されて
いる（特開昭62-175948＝DE3,619,618A1 ＝USP 5,239,5
24 ）。以下にこの発明について簡単に説明する。この
光磁気記録再生方法で使用されるオーバーライト可能な
光磁気記録媒体は情報を記録する層として、垂直磁気異
方性(perpendicular magnetic layer orlayers) を有す
る複数の磁性層からなる。これらの磁性層は、例えば非
晶質のTbFe、TbFeCo、GdFe、GdFeCo、DyFe、DyFeCo等の
ように、重希土類金属−遷移金属非晶質合金からなる。
磁性層内部においては、重希土類金属の磁化（ＲＥ副格
子磁化）と遷移金属の磁化（ＴＭ副格子磁化）が互いに
反対向きとなっている。これら２つの副格子磁化の差
が、磁性層としての磁化の大きさと方向を表わす。

【０００５】磁性層の構成は、基本的にメモリー層（Ｍ
層）と記録層または記録補助層（Ｗ層）からなる。メモ
リー層は、情報としての磁化を保持する。また、記録層
は、記録時に一時的に情報を保持し、この情報をメモリ
ー層へ転写する記録補助動作を行う。両層は交換結合(e
xchange-coupled) していることが一般的である。ま
た、室温においてＭ層の磁化の向きを変えることなくＷ
層の磁化のみを所定の向きに向けることができる。

【０００６】Ｗ層は、Ｍ層に比べて室温において低い保
磁力Ｈc と高いキュリー点Ｔc を持つ。そして、情報を
Ｍ層（場合によりＷ層にも）における基板に垂直な方向
（「Ａ向き」とする）の磁化を有するマークとその反対
方向（「逆Ａ向き」とする）の磁化を有するマークによ
り記録する。磁界手段（例えば初期化磁界Hini. ）等に
よって、 Ｍ層の磁化の向きは変化させずに、 Ｗ層の磁
化の向きを一方向に揃えることができる。しかも、一旦
一方向に揃えられたＷ層の磁化の向きは、Ｍ層からの交
換結合力を受けても反転せず、逆にＭ層の磁化の向き
は、一方向に揃えられたＷ層からの交換結合力を受けて
も反転しない。

【０００７】記録するには、記録媒体は記録前までに磁
界手段等によりＷ層の磁化の向きだけを一方向に揃えて
おく。そして、２値化情報に従ってパルス変調されたビ
ームを媒体に照射する。ビームの強度は、高レベルＰH
と低レベルＰL の２値に制御される。これらはパルスの
高レベルと低レベルに相当する。低レベルは再生時に媒
体を照射する再生レベルＰR よりも高い。

【０００８】低レベルのビームを媒体に照射した際に媒
体が達する温度においては、Ｗ層の磁化の向きは変わら
ず、Ｍ層の磁化の向きは、Ｍ層とＷ層との間に磁壁が存
在しない状態の向きになる。これを低温プロセス（Ｌプ
ロセス）といい、このプロセスが起こる温度領域を低温
プロセス温度（Ｌプロセス温度）ＴL という。一方、高
レベルのビームを媒体に照射した際に媒体が達する温度
においては、Ｗ層の磁化の向きは記録磁界の方向に倣
い、Ｍ層の磁化の向きは、Ｍ層とＷ層との間に磁壁が存
在しない状態の向きになる。これを高温プロセス（Ｈプ
ロセス）といい、このプロセスが起こる温度領域を高温
プロセス温度（Ｈプロセス温度）ＴH という。

【０００９】ビームの照射後は、磁界手段により、高レ
ベルのビーム照射によって記録磁界の方向に倣ったＷ層
の磁化は、再び磁界手段の向きに倣う。従って、磁界手
段の磁化の向きと記録磁界の向きを逆にしておけば、既
に記録されているＭ層に、新たな記録が繰り返し記録
（即ち、オーバーライト）できるのである。これが光変
調オーバーライト光磁気記録の原理である。

【００１０】以上説明した内容を言い換えると、高レベ
ルのビーム照射によって記録マークを形成し、低レベル
のビーム照射によって記録マークを消去することで、新
しい情報を古い情報の上にオーバーライト（重ね書き）
すると言うことができる。上記の発明がなされた後に、
Ｍ層とＷ層の間に、両者の間に働く交換結合力を調整す
るための中間層（Ｉ層）を設けることが提案された。こ
れにより、より安定にオーバーライト動作を実現できる
ようになった。また、Ｍ層に接してビーム照射側に、よ
り光磁気効果の大きな磁性層である再生層（Ｒ層）を設
け、Ｍ層の情報をこの層に磁気転写して再生することも
提案された。これにより、より良好な再生信号が得られ
るようになった。更に、初期化磁界の代わりに初期化層
（Ini.層）と呼ぶ磁性層と、Ini.層とＷ層の間の交換結
合力をコントロールするスイッチング層（Ｓ層）と呼ぶ
磁性層を設けることが提案された（特開昭63-268103＝U
SP4,878,132）。また、初期化層に接して、または、間
に誘電体層を介してAl等の金属からなる熱拡散層を設け
ることで、高レベルと低レベルを離す、即ち、パワーマ
ージンを拡大する提案もなされている（特開平3-219452
＝USP5,233,575）。これにより、初期化磁界の印加手段
なしにＷ層の初期化を行うことが可能となり、このタイ
プのもので実用化が始まっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光磁気記録
媒体は、一般にスパッタリングにより基板上に磁性薄膜
を成膜することにより作成するので、基板上に成膜され
る磁性薄膜は実質的に均質である。基板上どこでも実質
的に均質であるということは、基板上どこでも記録感度
が実質的に同じであることを意味する。光磁気ディスク
の場合、一定回転数で回転させながら記録再生を行うこ
とが一般的であるので、ビームとディスクの相対速度
（線速度）は半径に比例する。従って、光磁気ディスク
の内周部に比べて外周部の記録ビーム強度を高くする必
要がある。単純に考えると、半径が倍になれば記録ビー
ム強度も倍にすればよさそうである。しかし、実際には
記録媒体の熱容量や記録ビームパルスの条件により記録
感度は半径に比例しない。そして、記録感度は相対速度
（線速度）に依存した何らかの特性を持つ。この線速度
に依存して記録感度が変化する程度を感度の線速依存性
と言う。

【００１２】光変調オーバーライト光磁気記録媒体は元
々、従来のオーバーライトでない光磁気記録媒体に比べ
て記録感度が低い（高温プロセス温度が高い）。これに
加えて線速依存性が大きいと、外周部において大きな強
度の高レベルのビーム強度を必要とする。このため大き
な出力のビームを出射する半導体レーザ必要とする。大
出力の半導体レーザは上記のようにコストが高いという
問題がある。そして、出力の安定性が低く、また、寿命
も短いという問題もある。

【００１３】それでは、磁性層の組成を調整して記録感
度を高くするとどうなるか。このようにすると、確かに
外周部において記録に必要なビーム出力は抑えることが
できる。しかし、内周部においても高レベルのビーム強
度を低く抑える必要が生じる。これに伴って、低温プロ
セスを起こさせるための低レベルのビーム強度を更に低
く抑える必要が生じる。

【００１４】ところが、再生ビーム強度は所定の再生信
号レベルを得るために所定の値より小さくすることはで
きない。従って、上記のように低レベルのビーム強度を
低く抑えた場合、再生レベルのビーム強度と重なってし
まうと、再生によって情報を消去してしまうという問題
が発生する。従って、再生レベルのビーム強度よりも充
分に高い低レベルのビーム強度とする必要がある。

【００１５】本発明は、外周部における記録についての
要件と内周部における記録についての要件を満足し、か
つ、光変調オーバーライト光磁気記録媒体としての機能
をも高い次元で満足する光変調オーバーライト光磁気記
録媒体を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、記録が行
われるビーム強度の最小値ＰHthが、前記光磁気記録媒
体とビームの相対速度Ｖのα乗に比例し、かつ、α≦0.
45を満足すれば、上記問題点を解決できることを見出し
た。また、このような光変調オーバーライト光磁気記録
媒体で、複数の層の厚さを所定の値より小さくすること
で、更に高いレベルで外周部における要件と内周部にお
ける要件を満足し、かつ、光変調オーバーライト光磁気
記録媒体としての機能をも高い次元で満足する光変調オ
ーバーライト光磁気記録媒体を提供できることを見出し
た。

【００１７】従って、本願発明は第１に、基板上に、再
生層、メモリー層、中間層、記録層、スイッチング層、
初期化層、熱拡散層及びを有する光変調オーバーライト
可能な光磁気記録媒体において、記録が行われるビーム
強度の最小値ＰHthが、前記光磁気記録媒体とビームの
相対速度Ｖのα乗に比例し、かつ、α≦0.45を満足する
ことを特徴とする光変調オーバーライト可能な光磁気記
録媒体を提供する。

【００１８】第２に、再生層、メモリー層、中間層、記
録層、スイッチング層、初期化層、及び熱拡散層の厚さ
を各々ｔr、ｔm、ｔi、ｔw、ｔs、ｔini. 、及びｔh
（単位：nm）とするとき、 ｔr ≦ 15 かつ ｔm ≦ 2
5 かつ ｔi ≦ 15 かつ ｔw ≦ 25 かつ ｔs ≦
16 かつ ｔini. ≦30 かつ ｔh≦50 を満足するこ
とを特徴とする光変調オーバーライト可能な光磁気記録
媒体を提供する。

【００１９】第３に、 ｔr ≦ 10 かつ ｔm ≦ 21
かつ ｔi ≦ 10 かつ ｔw ≦ 20かつ ｔs ≦ 12
かつ ｔini. ≦25 かつ ｔh≦35 を満足することを
特徴とする光変調オーバーライト光磁気記録媒体を提供
する。

【００２０】

【発明の実施の形態】ピッチ1.1μｍでスパイラル状に
ガイドグルーブが形成された直径3.5インチ厚さ1.2mmの
ポリカーボネート透明基板を用意する。基板をスパッタ
リング装置の基板キャリアにセットし、基板キャリアを
スパッタリング装置のスパッタリングチャンバー内に搬
送する。

【００２１】スパッタリングチャンバー内を一旦５×ex
p（−５）Pa以下の真空度まで排気した後、アルゴンガ
スと窒素ガスをチャンバー内に導入して圧力を0.15〜0.
25Paとする。この状態でシリコンターゲットにより反応
性スパッタリングを行い、窒化シリコン層を厚さ70nm成
膜する。次に、基板キャリアを別のスパッタリングチャ
ンバーに移動し、再びアルゴンガスを導入して圧力を0.
25〜0.35Paとする。この状態でスパッタリングを行い、
Gd22Fe52Co26（原子％で、Gd22％、Fe52％、Co26％、以
下同じ）による再生層を窒化シリコン層の上に70〜200n
mの範囲で種々の厚さに成膜する。

【００２２】次に、アルゴンガス圧を0.5〜0.6Paとす
る。この状態でスパッタリングを行い、Tb24(Fe92Co8)7
6によるメモリー層を再生層の上に180〜300nmの範囲で
種々の厚さに成膜する。次に、アルゴンガス圧を0.35〜
0.45Paとする。この状態でスパッタリングを行い、Gd32
Fe64Co4による中間層をメモリー層の上に70〜200nmの範
囲で種々の厚さに成膜する。

【００２３】次に、アルゴンガス圧を0.15〜0.25Paとす
る。この状態でスパッタリングを行い、Dy24(Fe65Co35)
76による記録層を中間層の上に170〜300nmの範囲で種々
の厚さに成膜する。次に、アルゴンガス圧を0.25〜0.3P
aとする。この状態でスパッタリングを行い、Tb17Fe77C
o6によるスイッチング層を記録層の上に90〜200nmの範
囲で種々の厚さに成膜する。

【００２４】次に、アルゴンガス圧を0.25〜0.3Paとす
る。この状態でスパッタリングを行い、Tb22(Fe20Co80)
78による初期化層をスイッチング層の上に170〜350nmの
範囲で種々の厚さに成膜する。次に、最初の窒化シリコ
ン層の成膜と同様の手順により、窒化シリコン層を初期
化層の上に厚さ30nm成膜する。

【００２５】次に、アルゴンガス圧を0.25〜0.3Paとす
る。この状態でスパッタリングを行い、Alによる熱拡散
層を窒化シリコン層の上に300〜550nmの範囲で種々の厚
さに成膜する。以上の手順でスパッタリングによる成膜
を行った後、更に有機保護層を形成し、図１に示す構成
の光磁気ディスクを作成する。この光磁気ディスクを外
部磁場により磁化方向を所定の方向に揃えて初期化状態
にする。

【００２６】次に、光磁気記録再生装置を用意する。こ
の装置は、250 Oeの記録磁界と、波長680nmの半導体レ
ーザ光源と開口数（ＮＡ）0.55の光学系を有する光ピッ
クアップを装備する。上記の光磁気ディスクを光磁気記
録再生装置にセットして回転させる。次に、光ピックア
ップの対物レンズにより集光されたレーザービームを、
低レベル強度と高レベル強度の２値の間でデューティ比
が50％になるように変調しながら光磁気ディスクに照射
する。次に、強度1.5mWの再生ビームを記録領域に照射
し、スペクトラムアナライザーにより再生信号のＣ／Ｎ
を測定する。以上の操作を高強度のみを少しづつ上げな
がら繰り返し行う。ij以上を線速度9 m/secにおいて
と、15 m/secにおいての２つの線速度について行う。こ
れにより、それぞれの場合における記録が行われるビー
ム強度の最小値ＰHthがわかる。また、記録感度の評価
も行う。

【００２７】複数の各光磁気ディスクサンプルの再生
層、メモリー層、中間層、記録層、スイッチング層、初
期化層、及び熱拡散層の厚さ、αの値、線速度9 m/sec
におけるＰHthの値、線速度15 m/secにおけるＰHthの
値、及び記録感度の評価を表１に示す。表１より、αが
0.45以下の光磁気記録媒体では、線速度の大きい領域に
おいて記録に必要なビーム強度が大きくならずに記録感
度が良好な適当な範囲にある。しかし、αが0.45以下の
光磁気記録媒体では、線速度15 m/secにおけるＰHthの
値が大きくなり、外周部において大きな記録ビーム強度
を必要とすることを示している。また、再生層、メモリ
ー層、中間層、記録層、スイッチング層、初期化層、及
び熱拡散層の厚さを各々ｔr、ｔm、ｔi、ｔw、ｔs、ｔi
ni. 、及びｔh（単位：nm）とするとき、ｔr ≦ 15 か
つ ｔm ≦ 25 かつ ｔi ≦ 15 かつ ｔw ≦ 25
かつ ｔs ≦ 16 かつ ｔini. ≦30 かつ ｔh≦50
を満足するサンプルでは、線速度の大きい領域におけ
る記録感度が特に良好であり、また、ｔr ≦ 10 かつ
ｔm ≦ 21 かつ ｔi ≦ 10 かつ ｔw ≦ 20 か
つｔs ≦ 12 かつ ｔini. ≦25 かつ ｔh≦35 を
満足するサンプルでは、線速度の大きい領域における記
録感度が更に良好であることがわかる。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、外周部における記録に
ついての要件と内周部における記録についての要件を満
足し、かつ、光変調オーバーライト光磁気記録媒体とし
ての機能をも高い次元で満足する光変調オーバーライト
光磁気記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の発明の実施の形態に記載した光磁気
記録媒体の構成を示す説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、再生層、メモリー層、中間
   層、記録層、スイッチング層、初期化層、熱拡散層及び
   を有する光変調オーバーライト光磁気記録媒体におい
   て、 記録が行われるビーム強度の最小値ＰHthが、前記光磁
   気記録媒体とビームの相対速度Ｖのα乗に比例し、か
   つ、α≦0.45を満足することを特徴とする光変調オーバ
   ーライト光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光変調オーバーライト
   光磁気記録媒体において、 再生層、メモリー層、中間層、記録層、スイッチング
   層、初期化層、及び熱拡散層の厚さを各々ｔr、ｔm、ｔ
   i、ｔw、ｔs、ｔini. 、及びｔh（単位：nm）とすると
   き、 ｔr ≦ 15 かつ ｔm ≦ 25 かつ ｔi ≦ 15 かつ
   ｔw ≦ 25 かつ ｔs ≦ 16 かつ ｔini. ≦30
   かつ ｔh≦50 を満足することを特徴とする光変調オ
   ーバーライト光磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光変調オーバーライト
   光磁気記録媒体において、 ｔr ≦ 10 かつ ｔm ≦ 21 かつ ｔi ≦ 10 かつ
   ｔw ≦ 20 かつ ｔs ≦ 12 かつ ｔini. ≦25
   かつ ｔh≦35 を満足することを特徴とする光変調オ
   ーバーライト光磁気記録媒体。