JP3109927B2

JP3109927B2 - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JP3109927B2
Application number: JP04302944A
Authority: JP
Inventors: 佳弘徳田
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1992-10-14
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH06131715A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、希土類−遷移金属アモ
ルファス合金よりなる記録層を有した光磁気記録媒体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の光記録素子の中で、情報の追加記
録や消去が可能な光磁気記録媒体は既に実用化の段階に
あり、この光磁気記録媒体の記録膜としては総合的な特
性から見て、希土類−遷移金属アモルファス合金からな
る薄膜が最も多く用いられている。この希土類−遷移金
属アモルファス合金膜は飽和磁化が膜面に垂直に向く垂
直磁化薄膜であり、磁化の向きによって“０”“１”か
らなる２値化された情報が記録される。この光磁気記録
媒体に情報を記録もしくは消去する方法の一つにキュー
リ点記録方式がある。これは、電磁石などによる外部磁
界の作用下で、レンズで集光されたレーザ光を記録膜に
照射することにより記録膜をキューリ温度まで昇温さ
せ、記録膜の磁化の向きを外部磁界と同じ方向に反転さ
せることにより記録もしくは消去するものである。

【０００３】上記のような光磁気記録媒体の代表例とし
て光磁気ディスクがある。この光磁気ディスクの場合、
一般的な希土類−遷移金属アモルファス合金からなる単
層の記録膜を備えたものでは、情報を記録もしくは消去
する際に２００〜４００エルステッド（Ｏｅ）程度の比
較的強力な外部磁界を与える必要がある。そのため、装
置に大型の電磁石コイルを備えなければならず、装置が
大規模で複雑なものになってしまう。また、記録する情
報に応じて記録膜に与える外部磁界を変調（スイッチン
グ）させる磁界変調方式においては、外部磁界が大きい
ほど磁界変調に要する時間が長くなり、処理の高速化を
図る上での妨げとなる。従って、外部磁界を低減すれ
ば、それを発生させる電磁石コイルは小型で軽量なもの
でよくなり、装置も小型で簡素に構成できる。また、磁
界変調方式においては磁界の高速変調が可能となるので
装置の性能が向上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光磁気記録媒体におい
て外部磁界の低減を可能にするためには、以下のような
特性が必要となる。図９は、磁化の向きを予めそろえて
初期化した光磁気ディスクに外部磁界（Ｈex）を与えつ
つ、レーザビームを照射して情報を書き込んだときのＨ
exとＣＮＲとの関係を示す。ＣＮＲが出現するときの外
部磁界をＨ0 、ＣＮＲが一定の値で飽和するときの外部
磁界をＨs とすると、外部磁界を低減させるためには、
これらＨs とＨ0 の値が共に小さいことが条件となる。

【０００５】図１０に示すように、書き込み時の垂直磁
化膜１１において、レーザ光Ｌの照射領域（以下、高温
部と記す）１２には、電磁石などの外部磁界（Ｈex）の
他に、高温部１２の周辺にあるキューリ温度以下の周辺
部１３から発生する反磁界（Ｈd ）が作用している。図
９に示したＨ0 の大きさに大きな影響を与えるのはこの
Ｈd であり、Ｈd が大きければそれを打ち消すだけのＨ
0 が必要となる。そこで、Ｈ0 を小さくするためにＨd
を小さくすればよいが、このＨd は垂直磁化膜１１の磁
化の大きさに依存するので、光磁気記録媒体の記録膜を
作成する際に、磁化が小さくなるような補償組成を選ぶ
ことが望ましい。

【０００６】しかし、光磁気記録媒体の特性は組成の微
妙な変化によって大きく変動するため、望ましい特性を
もつ光磁気記録媒体を量産するのは困難である。そのた
め、誘電体層や記録層の成膜時の投入電力、スパッタガ
ス圧の調整、誘電体層の逆スパッタ等によって補償組成
を選ぶことなくＨ0 を小さくする方法が提案されている
が、Ｈ0 の減少にともなって低磁界でのノイズレベルが
大きくなるという問題がある。また、磁界変調方式にお
いては、磁界のスイッチングを行うときに必ず外部磁界
がゼロになる時点を通過するため、図９の外部磁界特性
におけるゼロ磁界でのノイズを低減させてＣＮＲを高く
する必要がある。本発明は、上述した問題点を解決する
ものであり、記録や消去動作に必要な外部磁界を小さく
すると共に、低い外部磁界でのノイズレベルを低減させ
てＣＮＲを大きくし、低い外部磁界であっても高い水準
の信号品質を維持して記録もしくは消去することが可能
な光磁気記録媒体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に、第１の誘電体層、希土類−遷移
金属アモルファス合金からなる記録層及び第２の誘電体
層が順次積層されてなる光磁気記録媒体において、前記
記録層の膜応力が３×１０⁹dyn/cm²以上１８×１０⁹dyn
/cm²以下の範囲内にあり、且つ、その記録層表面が酸化
処理されているものである。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、光磁気記録媒体におい
て、記録層の膜応力が３×１０⁹dyn/cm²以上１８×１０
⁹dyn/cm²以下の範囲内になるようにし、且つ、その記録
層の表面を酸化処理することにより、低い外部磁界の作
用下でのノイズレベルが低減されてＣＮＲが向上すると
共に、記録や消去動作に必要な外部磁界が小さくなり、
優れた記録特性が得られる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本実施例による光磁気ディス
ク（以下、ディスクと記す）の基本構成を示す断面図で
ある。ディスク１は、光透過性の基板２上に、厚さ１１
００オングストロームの第１の誘電体層３、２５０オン
グストロームの垂直磁化膜である記録層４、厚さ３５０
オングストロームの第２の誘電体層５、及び、厚さ５０
０オングストロームの反射層６をスパッタリングなどに
より順次積層して構成されている。基板２の材料として
は、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等のプラスチッ
ク、ガラス、セラミック、金属等の任意の材料から選択
できる。第１及び第２の誘電体層３，５には、ＳｉＮ、
ＡｌＳｉＮ、ＡｌＳｉＯＮ、ＳｉＯ、ＺｎＳなどを用い
る。反射層６には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、ＰｔなどにＴ
ｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｃｕから１種類以上を添加したものを
用いる。

【００１０】本実施例においては、基板２にはポリカー
ボネート、第１及び第２の誘電体層３，５にはＳｉＮ、
記録層４にはＴｂＦｅＣｏＣｒ、反射層６にはＡｌＴｉ
を用い、これらをスパッタリングで成膜する際はＡｒ、
Ｎ₂ ガスを用いた。また、記録層４は所定の膜応力を有
するように形成し、成膜した後に、その表面を酸化処理
した。記録層４の酸化処理は、記録層４成膜後に０．０
２Ｐａの真空度を９０秒間保つように酸素ガスを導入し
て行った。なお、この酸化処理のために導入するガス
は、酸化する能力があれば酸素以外のガスを多種類混合
したものでもよい。

【００１１】記録層４の膜応力の測定は片持ち型のたわ
み形状測定法に従い、細長い短冊上（４×１ｃｍ）のポ
リカーボネート基板２に記録薄膜を形成し、生じた基板
２の反り量から算出した。膜応力（σ）の算出式を以下
に示す。

【００１２】

【数１】 σ＝（δＤ² ／ｌ² ｄ）｛Ｅｓ／３（１−νｓ）｝ δ：反り量ｌ：基板の長さＤ：基板の厚さｄ：薄膜の厚さＥｓ：基板のヤング率（2.25×10¹⁰dyn/cm²) νｓ：基板のポワッソン比（0.42)

【００１３】上記の式において、基板２の品質（長さ、
厚さ、ヤング率、ポワッソン比）を一定にすることによ
り、記録薄膜の厚さとその膜応力との関係を実験的に求
めることができるので、その結果を基に、実際にディス
ク１を作成する際は、記録薄膜の厚さを調整することに
より所望とする膜応力を有する記録層４を形成した。な
お、ディスク１の作成にあたって、基板２と記録層４と
の間には第１の誘電体層３が形成されるが、その厚さは
基板２を含めた全体の厚さに比し相対的に薄いため、そ
れらによる記録層４の膜応力の変化はほとんどないと考
えられる。

【００１４】上記構成により記録層４の膜応力が異なる
ディスクを作成し、それぞれについて、記録層４の酸化
処理を施した場合と未処理の場合における外部磁界特性
（ＣＮＲ）を測定し、記録層４の酸化処理による外部磁
界特性の変化を調べた。測定条件は、線速を７．５４ｍ
／秒、記録周波数を４．９３ＭＨｚ、デューティを２５
％、記録に用いるレーザ光のパワーを７ｍＷとした。図
２乃至図６はそれぞれ記録層４の膜応力を２×１０⁹dyn
/cm²、３×１０⁹dyn/cm²、１０×１０⁹dyn/cm²、１８×
１０⁹dyn/cm²、２０×１０⁹dyn/cm²としたディスクの外
部磁界特性（ＣＮＲ）の測定結果であり、実線は酸化処
理を施した場合、破線は未処理の場合を示す。各図にお
いて、（ａ）は外部磁界に対するＣＮＲ、（ｂ）は低い
外部磁界（−１５０〜＋１５０［Ｏｅ］）の作用下での
ノイズレベルを示す。

【００１５】記録層４の膜応力を２×１０⁹dyn/cm²とし
たディスクにおいては、図２に示すように、記録層４を
酸化処理しても、ＣＮＲが現れ始める外部磁界の大きさ
｜Ｈ0 ｜、及び、ゼロ磁界下でのノイズレベルに変化が
殆ど見られず、ゼロ磁界下でのノイズレベルは−５３．
０ｄＢｍと小さいものの、｜Ｈ0 ｜は３１０Ｏe と依然
大きな磁界を必要とする。また、膜応力を３×１０⁹dyn
/cm²としたディスクにおいては、図３に示すように、記
録層４を酸化処理したことにより、｜Ｈ0 ｜が３１０Ｏ
e から２７０Ｏe へと小さくなり、また、ゼロ磁界下で
のノイズレベルも−５２．０ｄＢｍから−５３．５ｄＢ
ｍへと低減されている。これに伴って、低い外部磁界下
でのＣＮＲが大きくなり、記録層４の酸化処理によって
記録特性が向上しているのが分かる。

【００１６】記録層４の膜応力を１０×１０⁹dyn/cm²と
したディスクにおいては、図４に示すように、記録層４
を酸化処理したことにより、｜Ｈ0 ｜が２１０Ｏe から
１５０Ｏe へとさらにゼロに近くなり、また、ゼロ磁界
下でのノイズレベルも−５０．０ｄＢｍから−５３．５
ｄＢｍへと低減されている。これに伴って、低い外部磁
界下でのＣＮＲが大きくなり、記録層４の酸化処理によ
る効果が顕著に現れ、優れた記録特性が実現している。

【００１７】記録層４の膜応力を１８×１０⁹dyn/cm²と
したディスクにおいては、図５に示すように、記録層４
を酸化処理したことにより、若干ではあるがゼロ磁界下
でのノイズレベルが小さくなっているが、膜応力を２０
×１０⁹dyn/cm²としたディスクにあっては、酸化処理に
よる｜Ｈ0 ｜、及び、ゼロ磁界下でのノイズレベルの変
化が全く見られず、これ以上記録層４の膜応力を大きく
しても酸化処理による効果は得られないと考えられる。

【００１８】次に、記録層４の膜応力が異なるディスク
において、記録層４の酸化処理を施した場合と未処理の
場合におけるゼロ磁界下でのノイズレベルの変化量、及
び、｜Ｈ0 ｜の変化量を図７、図８に示す。同図から明
らかなように、記録層４の膜応力が８×１０⁹dyn/cm²乃
至１１×１０⁹dyn/cm²の範囲内にあるディスクにおいて
は、記録層４を酸化処理することにより、ゼロ磁界下で
のノイズレベル、及び、｜Ｈ0 ｜が著しく変化してお
り、その効果が大きい。一方、記録層４の膜応力が３×
１０⁹dyn/cm²より小さいか、あるいは、１８×１０⁹dyn
/cm²より大きいディスクにおいては、記録層４を酸化処
理しても、ゼロ磁界下でのノイズレベル、及び、｜Ｈ0
｜に殆ど変化が見られず、その効果は殆ど見られない。

【００１９】上記図２乃至図８に示したように、記録層
４の膜応力を３×１０⁹dyn/cm²以上１８×１０⁹dyn/cm²
以下の範囲内とし、且つ、その記録層４表面を酸化処理
することにより、低い外部磁界下でのノイズレベルが低
減され、ＣＮＲを向上させることができる。また、｜Ｈ
0 ｜も低減されるので、低い外部磁界であっても優れた
記録特性でもって記録もしくは消去が可能となる。特
に、記録層４の膜応力を８×１０⁹dyn/cm²乃至１１×１
０⁹dyn/cm²の範囲内にすると、酸化処理による効果は極
めて大きくなる。

【００２０】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変
形が可能である。例えば、本実施例では第２の誘電体層
５の膜応力を測定するにあたり、たわみ形状測定法を用
いたが、他の方法によって測定してもよい。また、本実
施例の光磁気ディスク１は、基板２上に、第１の誘電体
層３、記録層４、第２の誘電体層５、及び、反射層６を
順次積層し、レーザ光が基板２を透過して記録層４に照
射される構成としたが、本発明は、積層順を逆にして、
基板２上に、反射層６、第２の誘電体層５、記録層４、
及び、第１の誘電体層３を順次積層するものも含まれ
る。この場合、レーザ光は記録層４を挟んで基板２とは
反対側より記録層４に照射されることになるので、基板
２は光透過性のものでなくてもよい。また、反射層６を
形成しない構成であってもよい。さらに、本実施例にお
いては、光磁気記録媒体として光磁気ディスクを用いた
が、本発明は、他の光磁気記録媒体にも広く適用される
ものである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光磁気記
録媒体において、記録層の膜応力を３×１０⁹dyn/cm²以
上１８×１０⁹dyn/cm²以下の範囲内とし、且つ、その記
録層表面を酸化処理することにより、低い外部磁界の作
用下におけるノイズレベルが低減でき、ＣＮＲを向上さ
せることができると共に、記録や消去動作に必要な外部
磁界を小さくすることができるので、低い外部磁界であ
っても優れた記録特性でもって記録もしくは消去が可能
となる。また、この光磁気記録媒体を用いる装置に備え
る電磁石コイル等の磁界発生器は小型のものでよくな
り、装置の小型化、軽量化が図れる。さらに、磁界変調
方式における変調が高速化され、記録もしくは消去の動
作時間が短縮でき、装置の性能が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光磁気ディスクの断面
構成図である。

【図２】記録層の膜応力を２×１０⁹dyn/cm²とした光磁
気ディスクの外部磁界特性を示した図である。（ａ）は
外部磁界に対するＣＮＲ、（ｂ）は低い外部磁界の作用
下でのノイズレベルを示す。

【図３】記録層の膜応力を３×１０⁹dyn/cm²とした光磁
気ディスクの外部磁界特性を示した図である。（ａ）は
外部磁界に対するＣＮＲ、（ｂ）は低い外部磁界の作用
下でのノイズレベルを示す。

【図４】記録層の膜応力を１０×１０⁹dyn/cm²とした光
磁気ディスクの外部磁界特性を示した図である。（ａ）
は外部磁界に対するＣＮＲ、（ｂ）は低い外部磁界の作
用下でのノイズレベルを示す。

【図５】記録層の膜応力を１８×１０⁹dyn/cm²とした光
磁気ディスクの外部磁界特性を示した図である。（ａ）
は外部磁界に対するＣＮＲ、（ｂ）は低い外部磁界の作
用下でのノイズレベルを示す。

【図６】記録層の膜応力を２０×１０⁹dyn/cm²とした光
磁気ディスクの外部磁界特性を示した図である。（ａ）
は外部磁界に対するＣＮＲ、（ｂ）は低い外部磁界の作
用下でのノイズレベルを示す。

【図７】記録層の膜応力が異なる光磁気ディスクにおけ
る酸化処理によるゼロ磁界下でのノイズレベルの変化量
を示した図である。

【図８】記録層の膜応力が異なる光磁気ディスクにおけ
る酸化処理による｜Ｈ0 ｜の変化量を示した図である。

【図９】一般的な光磁気ディスクの外部磁界特性を示し
た図である。

【図１０】書き込み時の垂直磁化膜における磁界分布を
示した説明図である。

【符号の説明】

１光磁気ディスク２基板３第１の誘電体層４記録層５第２の誘電体層６反射層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、第１の誘電体層、希土類−遷
移金属アモルファス合金からなる記録層及び第２の誘電
体層が順次積層されてなる光磁気記録媒体において、前記記録層の膜応力が３×１０⁹dyn/cm²以上１８×１０
⁹dyn/cm²以下の範囲内にあり、且つ、その記録層表面が
酸化処理されていることを特徴とした光磁気記録媒体。