JP2912154B2 - 磁気光学記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
磁気光学記録媒体およびその製造方法Info
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Description
記録、再生、消去を行う磁気光学記録媒体およびその製
造方法に関するものである。
の種々の要求を満足し得る光メモリ装置の研究開発が活
発に推進されている。特に、上記光メモリ装置に使用さ
れる磁気光学記録媒体には、膜面に垂直な磁化容易軸を
有する磁性体膜を用いた磁気光学磁性薄膜が使用されて
いる。
nBi、MnCuBi等の多結晶薄膜、GdTbFeC
o、TbFeCo、TbDyFeCo、DyFeCo、
GdTbFe、GdDyFe、GdFeCo、TbF
e、DyFe、GdFe、GdCo等の非晶質薄膜、G
IGに代表される化合物単結晶薄膜等が知られている。
の薄膜を室温近傍において製作できる実用性を備え、ま
た、実用的な半導体(GaAlAs)レーザ等により書
込み・読出し可能であるという理由から、上記の非晶質
薄膜が磁気光学記録媒体に適していると考えられてい
る。
数としてのカー回転角(度)との関係を示す。
eCoがカー回転角が大きく、これらの非晶質薄膜が磁
気光学記録媒体に好適に使用されることが分かる。
込み磁場を小さくするような組成、即ち垂直磁気異方性
エネルギーが大きくなるような組成の非晶質薄膜が種々
提案されている。
さ)0.76μm程度で最も信号対雑音比(CN比:Ca
rrier-to-noise ratio)の高い組成の非晶質薄膜は、T
bFeCoがある。これは、TbFeCoの垂直磁気異
方性エネルギーが大きいためである。
異方性エネルギー(Ku)およびCN比の関係を示す。
カー回転角の小さいTbFeCoの方が、上記表2に示
すように垂直磁気異方性エネルギーが高く、CN比も高
くなっており、CN比を高めるためには、表1に示した
カー回転角よりも垂直磁気異方性エネルギーが大きいこ
とが必要であることが分かる。即ち、CN比を高めるた
めには、カー回転角の大きさよりも垂直磁気異方性エネ
ルギーの大きさの方が支配的であることが分かる。
の中で最も高価であることから、磁気光学磁性薄膜とし
てTbFeCoを使用すれば、磁気光学記録媒体の価格
が高くなるという問題が生じ、また、磁気光学磁性薄膜
として低コストで比較的垂直磁気異方性エネルギーの大
きいDyFeCoを使用した磁気光学記録媒体では、C
N比が小さくなるという問題が生じている。
格を抑えるために、DyFeCoにTbを加えたTbD
yFeCoの四元系合金からなる磁気光学磁性薄膜を使
用した磁気光学記録媒体が、例えば特開平3−2096
47号公報に開示されている。
開示された磁気光学記録媒体では、記録磁場感度を高め
るために、TbDyFeCoの組成は、保磁力が5kO
e以下となるように設定されている。このため、磁気光
学記録媒体に対する106 回程度の記録再生消去サイク
ルを行う耐久性試験を行った後では、多数のエラーが発
生するという問題が生じている。
のであって、その目的は、TbDyFeCoからなる四
元系合金からなる磁気光学磁性薄膜を用いることによ
り、CN比を実用レベルで維持することが可能で、耐久
性試験後のエラーの発生を抑制するとともに、より安価
に製作し得る磁気光学記録媒体およびその製造方法を提
供することにある。
めに、本発明の請求項1の磁気光学記録媒体は、基板の
上に膜面に垂直な磁化容易軸を有する非晶質テルビウム
・ディスプロシウム・鉄・コバルト四元系合金薄膜を有
する磁気光学記録媒体において、上記四元系合金薄膜
は、TbFeCo層とDyFeCo層とを交互に繰り返
し少なくとも20層以上積層した多層膜からなり、かつ
その組成を、Tbx Dyy (Fe1-z Coz )1-(x+y)
で表し、上記x、yおよびzが、0<x≦0.12、0
<y≦0.12および0<z≦0.30の範囲にあると
き、上記xおよびyの条件が、0.25≦x/(x+
y)であることを特徴としている。
方法は、請求項1記載の磁気光学記録媒体の四元系合金
薄膜を、基板の上に、TbFeCoターゲットとDyF
eCoターゲットとにより交互に繰り返しスパッタリン
グしてTbFeCo層とDyFeCo層とを積層して形
成することを特徴としている。
四元系合金薄膜の組成式を、Tbx Dyy (Fe1-z C
oz )1-(x+y) で表したとき、上記x、yおよびzが、
0<x≦0.12、0<y≦0.12、0<z≦0.3
0の範囲にあるとき、上記xおよびyの条件が、0.2
5≦x/(x+y)であることで、磁化を安定して膜面
に垂直な方向に向かわせることができ、さらに、CN比
を実用レベルとすることができる。
めのTbDyFeCo合金薄膜におけるTbの最低含有
率が分かり、この結果、低価格でかつCN比の大きい磁
気光学記録媒体を製作することが可能となる。
薄膜を用いた磁気光学記録媒体では、室温での保磁力を
6kOe以上とすることができるので、106 回の記録
再生消去サイクル耐久性試験を行った後でのエラーの増
加を無くすことができる。
が、TbFeCo層とDyFeCo層とが交互に繰り返
し少なくとも20層以上、すなわちそれぞれ10層以上
積層された多層膜からなっている。このTbDyFeC
o四元系合金薄膜は、例えば、上記請求項2記載のよう
に、TbFeCoターゲットとDyFeCoターゲット
とにより交互に繰り返しスパッタリングしてTbFeC
o層とDyFeCo層とを積層することによって形成す
ることができる。
は、膜厚方向に、Tbリッチ層とDyリッチ層とが交互
に現れる合金薄膜とすることができる。そして、TbF
eCo層とDyFeCo層とを周期的に20層以上積層
した多層膜からなるTbDyFeCo四元系合金薄膜
は、この多層膜構造のTbDyFeCo四元系合金薄膜
と同一組成で、Tb、Dy、Fe、Coが均一に混合さ
れたTbDyFeCo四元系合金薄膜よりも垂直磁気異
方性エネルギーを大きくすることができ、この結果、C
N比を大きくすることもできる。
基づいて説明すれば、以下の通りである。
媒体)は、図1に示すように、ガラス、ポリカーボネイ
ト等の光学的に透明な材料からなる基板1の片面に、光
磁気記録膜6と、保護コーティング膜5とが設けられた
構造となっている。
り、基板1側から、順次、AlNからなる誘電体膜(膜
厚100nm)2、TbDyFeCoからなる非晶質磁
性薄膜(膜厚30nm)3、AlNからなる誘電体膜
(膜厚30nm)2、およびAlからなる反射膜(膜厚
50nm)4の4層が積層された構成となっている。
磁化容易軸を有する非晶質テルビウム・ディスプロシウ
ム・鉄・コバルト四元系合金薄膜(以下、TbDyFe
Co合金薄膜と称する)からなり、図2に示すように、
TbFeCo層7(層厚2.5Å)とDyFeCo層8
(層厚2.5Å)とが交互に繰り返し積層された多層膜
からなっている。
ようにTbFeCo層7とDyFeCo層8とが交互に
繰り返し積層されることによって、膜厚方向に対してT
bDyFeCo合金薄膜のTbリッチ層とDyリッチ層
とが交互に現れるようになっている。
を以下の式、 Tbx Dyy (Fe1-z Coz )1-(x+y) で表したとき、上記x、yおよびzが、0<x≦0.1
2、0<y≦0.12、0<z≦0.30の範囲であれ
ば、磁化を安定して膜面に垂直な方向に向かわせること
ができる。尚、上記zが0.3<zであれば、キュリー
温度または補償温度の組成依存性が大きくなり、実用的
でなくなり、また、xおよびyが上記の範囲外となれ
ば、磁化を膜面に垂直な方向に安定して向かわせること
が困難となり、実用的な記録再生特性を得ることができ
ないことになる。
1-(x+y) のx、yおよびzを上記の範囲とし、TbDy
FeCo合金薄膜の組成を(Tbx Dyy )0.215 (F
e1-Z CoZ )0.785 としたとき、直流スパッタ装置に
おいて、TbDyFeCo合金ターゲットを用いてスパ
ッタリングを行い、Tb量x、Dy量y、Co量zを変
えてCN比を測定した結果を表3および図4に示す。
Tb量の割合を示している。また、zは、TbDyFe
Co合金薄膜の各組成において、キュリー温度が200
℃となるように調整されている。
合とCN比との関係は、必ずしも線形ではなく、x/
(x+y)が0.25位よりCN比が飽和状態に近くな
るような非線形となっている。これにより、x/(x+
y)が、少なくとも0.25あれば、実用レベルのCN
比とすることができることが分かる。即ち、TbDy中
にTbが少なくとも25%含まれていれば、実用レベル
のCN比とすることができることが分かる。
めのTbDyFeCo合金薄膜におけるTbの最低含有
率が分かり、この結果、低価格でかつCN比の大きい磁
気光学記録媒体を製作することが可能となる。
薄膜を用いた磁気光学記録媒体では、室温での保磁力を
6kOe以上にすることができるので、106 回の記録
再生消去サイクル耐久性試験を行った後でのエラーの増
加を無くすことができる。
ば図示しない真空装置を用いたスパッタ法や蒸着法等に
よって形成されるが、上記非晶質磁性薄膜3は、例えば
図3に示す自公転スパッタ装置9によって形成される。
ように、筐体状のスパッタ室10内に、基板1上に誘電
体膜2が形成された基体11を複数枚セットするパレッ
ト12と、TbFeCoターゲット13と、DyFeC
oターゲット14とを備えた構成となっている。
段により、支軸12aを中心に矢印X方向に回転され、
このとき、このパレット12上にセットされた基体11
は矢印Y方向に回転される。即ち、パレット12は支軸
12aを中心に自転し、基体11は公転する。
FeCoターゲット14とは、上記パレット12にセッ
トされた基体11の対角線上に相当する部位にそれぞれ
配設されている。これにより、基体11がパレット12
の自転によってTbFeCoターゲット13に対向する
位置まで移動したときTbFeCo層がスパッタリング
され、さらに、DyFeCoターゲット14に対向する
位置まで移動したときDyFeCo層がスパッタリング
される。
に誘電体膜2が形成された基体11に対して、TbFe
Coターゲット13としてTb21(Fe90Co10)79タ
ーゲットを使用し、DyFeCoターゲット14として
Dy22(Fe82Co18)78ターゲットを使用し、これら
各ターゲット13・14を同時に放電しながら基体11
を、公転スピード約30rpmで矢印X方向に回転させ
るとともに、自転させ、約120秒間2元同時スパッタ
リングを行い、膜厚方向にTbFeCo層7とDyFe
Co層8とを交互に繰り返し積層して形成される。これ
により、積層数は、TbFeCo層7が30層、DyF
eCo層8が30層となり、非晶質磁性薄膜3として6
0層の多層膜となった。
eCo合金薄膜を使用した磁気光学記録媒体と、Tb、
Dy、Fe、Coが均一に混合されたTbDyFeCo
合金薄膜を使用した磁気光学記録媒体に対して、垂直磁
気異方性エネルギー(Ku)およびCN比を測定した。
この結果を表4に示す。但し、各合金磁性膜の組成は同
一とし、この場合、(Tb0.46Dy0.54)0.215 (Fe
0.86Co0.14)0.785として測定を行った。
Co合金薄膜(TbFeCo/DyFeCo多層膜)
は、均一に混合されたTbDyFeCo合金薄膜よりも
Kuが大きく、CN比も高くなることが分かる。これに
よって、TbDyFeCo合金薄膜からなる非晶質磁性
薄膜3を、膜厚方向に対してTbリッチ層とDyリッチ
層とが交互に現れる多層膜とすることで、Kuを向上さ
せることができることが分かる。
が、その組成式を、Tbx Dyy (Fe1-z Coz )
1-(x+y) で表し、上記x、yおよびzが、0<x≦0.
12、0<y≦0.12、0<z≦0.30の範囲であ
るとき、上記xおよびyの条件が、0.25≦x/(x
+y)であり、しかもTbFeCo層とDyFeCo層
との多層膜であれば、最小限のTb量で、CN比を実用
レベルに保ち、製作費を安価にし、しかも耐久性試験に
おいても良好な結果を示す磁気光学記録媒体を提供する
ことができる。
であるが、概ね20層程度、即ちTbFeCo層7が1
0層、DyFeCo層8が10層程度であれば、均一に
混合されたTbDyFeCo合金薄膜よりも垂直磁気異
方性エネルギーを向上させることができることが分かっ
ている。尚、積層数が20層よりも少なければ、均一に
混合されたTbDyFeCo合金薄膜との垂直磁気異方
性エネルギーの差異はほとんど認められない。
Co合金薄膜を、TbFeCo層7とDyFeCo層8
とが交互に積層して60層としているが、積層数はこれ
に限定するものではなく、上記のことから少なくとも2
0層以上であれば良い。
と記録ビット長さの分布との関係について、表5および
図5に示す。但し、平均ビット長さは650nmとし、
Ku=4.5×105 (erg/cm3 )は、DyFe
Co合金薄膜、Ku=6.0×105 (erg/c
m3 )は、TbDyFeCo合金薄膜(均一混合)、K
u=6.3×105 (erg/cm3 )は、TbDyF
eCo合金薄膜(多層膜)とする。
記録ビット長さの標準偏差が小さくなり、Kuが小さく
なると、記録ビット長さの標準偏差が大きくなることが
分かる。即ち、図5(a)に示すように、Kuが4.5
×105 erg/cm3 以下であれば、記録ビット長さ
の分布が図中の破線の領域まで広がり、一方、図5
(b)に示すように、Kuが6.3×105 erg/c
m3 以上であれば、記録ビット長さの分布が小さくなる
ことが分かる。
に、一般にKuが大きくなるとCN比も大きくなると考
えられ、上記のことからKuが大きくなると記録ビット
長さの分布が均一となることが分かっているので、記録
ビット長さの分布が均一化されると、CN比も向上する
と考えられる。また、記録ビット長さの分布が均一化さ
れると、記録密度も向上させることができる。
eCo合金薄膜を非晶質磁性薄膜3として使用すること
で、磁気光学記録媒体の記録密度を向上させることがで
き、この結果、CN比を大きくすることができる。
以上のように、基板の上に膜面に垂直な磁化容易軸を有
する非晶質テルビウム・ディスプロシウム・鉄・コバル
ト四元系合金薄膜を有する磁気光学記録媒体において、
上記四元系合金薄膜は、TbFeCo層とDyFeCo
層とを交互に繰り返し少なくとも20層以上積層した多
層膜からなり、かつその組成を、Tbx Dyy (Fe
1-z Coz )1-(x+y) で表し、上記x、yおよびzが、
0<x≦0.12、0<y≦0.12および0<z≦
0.30の範囲にあるとき、上記xおよびyの条件が、
0.25≦x/(x+y)である構成である。
めのTbDyFeCo合金薄膜におけるTbの最低含有
率が分かり、この結果、低価格かつCN比の大きい磁気
光学記録媒体を提供することができるという効果を奏す
る。
薄膜を用いた磁気光学記録媒体では、室温での保磁力を
6kOe以上とすることができるので、10 6 回の記録
再生消去サイクル耐久性試験を行った後でのエラーの増
加を無くすことができるという効果も奏する。
板上に、TbFeCoターゲットとDyFeCoターゲ
ットとにより交互に繰り返しスパッタリングしてTbF
eCo層とDyFeCo層とを少なくとも20層以上、
すなわちそれぞれ10層以上積層し、膜面に垂直な磁化
容易軸を有する非晶質のテルビウム・ディスプロシウム
・鉄・コバルト四元系合金薄膜を有するので、TbDy
FeCo合金薄膜は、膜厚方向に、Tbリッチ層とDy
リッチ層とが交互に現れる合金薄膜とすることができ
る。そして、このようにTbFeCo層とDyFeCo
層とを周期的に20層以上積層した多層膜からなるTb
DyFeCo四元系合金薄膜は、この多層膜と同一組成
で、Tb、Dy、Fe、Coが均一に混合されたTbD
yFeCo四元系合金薄膜よりも垂直磁気異方性エネル
ギーを大きくすることができ、この結果、CN比を大き
くすることができるという効果も併せて奏する。
成図である。
の概略構成図である。
パッタ装置の概略構成図である。
係を示すグラフである。
ト形状との相関を示すものであって、同図(a)はKu
が4.5×105 erg/cm3 以下の場合の記録ビッ
ト形状を示す説明図であり、同図(b)はKuが6.3
×105 erg/cm3以上の場合の記録ビット形状を
示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】基板の上に膜面に垂直な磁化容易軸を有す
る非晶質テルビウム・ディスプロシウム・鉄・コバルト
四元系合金薄膜を有する磁気光学記録媒体において、上記四元系合金薄膜は、TbFeCo層とDyFeCo
層とを交互に繰り返し少なくとも20層以上積層した多
層膜からなり、かつそ の組成を、 Tbx Dyy (Fe1-z Coz )1-(x+y) で表し、上記x、yおよびzが、0<x≦0.12、0
<y≦0.12および0<z≦0.30の範囲にあると
き、 上記xおよびyの条件が、0.25≦x/(x+y)で
あることを特徴とする磁気光学記録媒体。 - 【請求項2】基板の上に、TbFeCoターゲットとD
yFeCoターゲットとにより交互に繰り返しスパッタ
リングしてTbFeCo層とDyFeCo層とを積層し
て上記四元系合金薄膜を形成することを特徴とする請求
項1記載の磁気光学記録媒体の製造方法。
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