JPH06122971A - スパッタリング方法および該方法を用いて作成可能なオーバーライト可能な光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーライト可能な光磁気記録媒体の合金
磁性層の形成などに用いて好適な、合金膜など複数の要
素から成る膜を生成するための新規なスパッタリング方
法を提供する。また該方法により製造可能な、繰り返し
書き込みに対する耐久性の優れたオーバーライト可能な
光磁気記録媒体を提供する。 【構成】 ターゲットから構成物質をスパッタリングす
ることにより基板上に複数の構成要素から成る膜を生成
する方法において、ターゲットを、目的とする膜物質の
それぞれ一部から成る少なくとも２種類以上の所定長さ
のターゲット部分の並列する連なりとして構成し、おの
おののターゲット部分が、スパッタリングを受ける基板
と対向するスパッタリング位置を順次通過するようにタ
ーゲットを移動させながらスパッタリングを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング方法、特
に光磁気記録媒体の磁性膜形成に用いて好適なスパッタ
リング方法に関する。またその方法を用いて作成可能
な、オーバーライト可能な光磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】合金膜など複数の要素から成る膜をスパ
ッタリングにより生成する場合、目的とする膜組成と同
一組成の物質から成る単一ターゲットを用いてスパッタ
リングしたのでは、生成された膜の性能に問題が生ずる
場合がある。

【０００３】例えば、オーバーライト可能な光磁気記録
媒体のライティング層は、通常重希土類−遷移金属系合
金で構成されるが、該ライティング層を合金ターゲット
からのスパッタリングにより成膜した場合、該媒体の繰
り返し書き込みの耐久性が低いことが知られている。ま
たこのような媒体の磁性膜を、目的とする膜物質を構成
する要素物質からそれぞれ成る複数のターゲットを用い
て同時スパッタリングにより生成する方法もあるが、同
時スパッタリングでは１回ごとに基板を回転させなけれ
ばならないので、オーバーライト可能な光磁気記録媒体
のように複数の磁性層を含む媒体を作成する場合には１
本のラインですべての層を積層することができず、スル
ープットが悪い。

【０００４】以下において上に述べたオーバーライト可
能な光磁気記録媒体の概略を説明する。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。

【０００５】この光磁気記録再生方法で使用される記録
媒体は、記録を残す層として１層又は多層からなる垂直
磁化膜(perpendicular magnetic layer or layers)を有
する。この磁化膜は、例えばアモルファスのGdFeやGdC
o、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〕光磁気記録媒体はディスク形状を
している。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。そし
て、隣接する２つのトラック間に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
射する方向からディスクを見て、手前を溝、奥をランド
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。

【０００６】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、古い意味で「初期化* （initia
lize* ）」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。情報は、この
マーク（Ｂ1)の有無及び／又はマーク長によって表現さ
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。

【０００７】図６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
（Ｈb)の向きに並ぶ。こうして逆向きに磁化されたマー
クが形成される。

【０００８】フェロ磁性材料とフェリ磁性材料では、磁
化及びＨc の温度依存性が異なる。フェロ磁性材料はキ
ュリー点付近で減少するＨc を有し、この現象に基づい
て記録が実行される。従って、Ｔc 書込み（キュリー点
書込み）と引用される。他方、フェリ磁性材料はキュリ
ー点より低い補償温度(compensation temperature ) Ｔ
comp. を有しており、そこでは磁化（Ｍ）はゼロにな
る。逆にその温度付近でＨc が非常に大きくなり、その
温度から外れるとＨc が急激に低下する。この低下した
Ｈc は、比較的弱い記録磁界（Ｈb)によって打ち負かさ
れる。つまり、記録が可能になる。この記録プロセスは
Ｔcomp. 書込み（補償点書込み）と呼ばれる。

【０００９】もっとも、キュリー点又はその近辺、及び
補償温度の近辺にこだわる必要はない。要するに、室温
より高い所定の温度に於いて、低下したＨc を有する磁
性材料に対し、その低下したＨc を打ち負かせる記録磁
界（Ｈb ）を印加すれば、記録は可能である。但し、室
温より高い所定の温度に達していない領域（この領域の
Ｈc は元の高いＨc を有する）にある垂直磁化膜（Ｍ
Ｏ）の磁化を反転するような高すぎるＨb は、不可であ
る。 〔再生の原理〕図７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（Ｌp ) 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。

【００１０】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（Ｂ
1)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。

【００１１】ところで、記録ずみの媒体を再使用するに
は、 (１) 媒体を再び初期化* 装置で初期化* するか、
又は (２) 記録装置に記録ヘッドと同様な消去ヘッドを
併設するか、又は (３) 予め、前段処理として記録装置
又は消去装置を用いて記録ずみ情報を消去する必要があ
る。従って、光磁気記録方式では、これまで、記録ずみ
情報の有無にかかわらず新たな情報をその場で記録でき
るオーバーライトは、不可能とされていた。

【００１２】もっとも、もし記録磁界Ｈb の向きを必要
に応じて「Ａ向き」と「逆Ａ向き」との間で自由に変調
することができれば、オーバーライトが可能になる。し
かしながら、記録磁界Ｈb の向きを高速度で変調するこ
とは不可能である。例えば、記録磁界Ｈb が永久磁石で
ある場合、磁石の向きを機械的に反転させる必要があ
る。しかし、磁石の向きを高速で反転させることは、無
理である。記録磁界Ｈbが電磁石である場合にも、大容
量の電流の向きをそのように高速で変調することは不可
能である。

【００１３】しかしながら、技術の進歩は著しく、記録
磁界Ｈb の強度を変調せずに（ON、OFF を含む) 又は記
録磁界Ｈb の向きを変調せずに、照射する光ビームの強
度を記録すべき２値化情報に従い変調するだけで、オー
バーライトが可能な光磁気記録方法と、それに使用され
るオーバーライト可能な光磁気記録媒体と、同じくそれ
に使用されるオーバーライト可能な記録装置が発明さ
れ、特許出願された（特開昭62−175948号＝DE3,619,61
8A1 ＝米国特許出願中 Ser.No453,255) 。以下、この発
明を「基本発明」と引用する。 〔基本発明の説明〕基本発明では、「基本的に垂直磁化
可能な磁性薄膜からなる記録再生層recording layer
（本明細書では、この記録再生層をメモリー層 Memory
layer又はＭ層と言う）と、垂直磁化可能な磁性薄膜か
らなる記録補助層 referencelayer （本明細書では、こ
の記録補助層をライティング層 Writing layer 又はＷ
層と言う）とを含み、両層は交換結合しており、かつ、
室温でＭ層の磁化の向きは変えないでＷ層の磁化のみを
所定の向きに向けておくことができるオーバーライト可
能な多層光磁気記録媒体」を使用する。

【００１４】そして、情報をＭ層（場合によりＷ層に
も）における「Ａ向き」磁化を有するマークと「逆Ａ向
き」磁化を有するマークで表現し、記録するのである。
この媒体は、Ｗ層が外部手段（例えば初期補助磁界Hin
i. ）によって、その磁化の向きを「Ａ向き」に揃える
ことができる。しかも、そのとき、Ｍ層は、磁化の向き
は反転せず、更に、一旦「Ａ向き」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、「Ａ向き」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。

【００１５】そして、Ｗ層は、Ｍ層に比べて低い保磁力
ＨC と高いキュリー点ＴC を持つ。基本発明の記録方法
によれば、記録媒体は、記録前までに、外部手段により
Ｗ層の磁化の向きだけが「Ａ向き」に揃えられる。この
行為を本明細書では特別に“初期化(initialize)”と呼
ぶ。この“初期化”はオーバーライト可能な媒体に特有
なことである。

【００１６】その上で、２値化情報に従いパルス変調さ
れたレーザービームが媒体に照射される。レーザービー
ムの強度は、高レベルＰH と低レベルＰL があり、これ
はパルスの高レベルと低レベルに相当する。この低レベ
ルは、再生時に媒体を照射する再生レベルＰR よりも高
い。既に知られているように、記録をしない時にも、例
えば媒体における所定の記録場所をアクセスするために
レーザービームを＜非常な低レベル＞で点灯することが
ある。この＜非常な低レベル＞も、再生レベルＰR と同
一又は近似のレベルである。従って、基本発明における
レーザービームの出力波形は、例えば、図８の通りにな
る。

【００１７】なお、基本発明の明細書には明記されてい
ないが、基本発明では、記録用のビームは、１本ではな
く近接した２本のビームを用いて、先行ビームを原則と
して変調しない低レベルのレーザービーム（消去用）と
し、後行ビームを情報に従い変調する高レベルのレーザ
ービーム（書込用）としてもよい。この場合、後行ビー
ムは、高レベルと基底レベル（低レベルと同一又はそれ
より低いレベルであり、出力がゼロでもよい）との間で
パルス変調される。この場合の出力波形は例えば図９に
示される。

【００１８】ビームが照射された部分の媒体に、向きも
強度も変調されない記録磁界Ｈb が作用する。Ｈb は、
ビームの照射された部分（スポット領域）と同じ位の寸
法に絞ることはできず、Ｈb が作用する領域は、スポッ
ト領域に比べれば、ずっと大きい。低レベルのビームが
照射されると、前のマークの磁化の向きに無関係に、Ｍ
層に「Ａ向き」のマーク（Ｂ1)又は「逆Ａ向き」のマー
ク（Ｂ0)の一方が形成される。

【００１９】そして、高レベルのビームが照射される
と、前のマークの磁化の向きに無関係に、Ｍ層に他方の
マークが形成される。これでオーバーライトが完了す
る。基本発明では、レーザービームは、記録すべき情報
に従いパルス状に変調される。しかし、このこと自身
は、従来の光磁気記録でも行われており、記録すべき２
値化情報に従いビーム強度をパルス状に変調する手段は
既知の手段である。例えば、THE BELL SYSTEM TECHN
ICAL JOURNAL, Vol.62(1983),1923 −1936に詳しく説
明されている。従って、ビーム強度の必要な高レベルと
低レベルが与えられれば、従来の変調手段を一部修正す
るだけで容易に入手できる。当業者にとって、そのよう
な修正は、ビーム強度の高レベルと低レベルが与えられ
れば、容易であろう。

【００２０】基本発明に於いて特徴的なことの１つは、
ビーム強度の高レベルと低レベルである。即ち、ビーム
強度が高レベルの時に、記録磁界Ｈb その他の外部手段
によりＷ層の「Ａ向き」磁化を「逆Ａ向き」に反転（re
verse)させ、このＷ層の「逆Ａ向き」磁化によってＭ層
に「逆Ａ向き」磁化〔又は「Ａ向き」磁化〕を有するマ
ークを形成する。ビーム強度が低レベルの時は、Ｗ層の
磁化の向きは、“初期化”状態と変わらず、そして、Ｗ
層の作用（この作用は交換結合力を通じてＭ層に伝わ
る）によってＭ層に「Ａ向き」磁化〔又は「逆Ａ向き」
磁化〕を有するマークを形成する。

【００２１】なお、本明細書で、○○○〔又は△△△〕
という表現は、先に〔 〕の外の○○○を読んだときに
は、以下の○○○〔又は△△△〕のときにも、〔 〕の
外の○○○を読むことにする。それに対して先に○○○
を読まずに〔 〕内の△△△の方を選択して読んだとき
には、以下の○○○〔又は△△△〕のときにも○○○を
読まずに〔 〕内の△△△を読むものとする。

【００２２】基本発明で使用される媒体は、第１実施態
様と第２実施態様とに大別される。いずれの実施態様に
おいても、記録媒体は、Ｍ層とＷ層を含む多層構造を有
する。Ｍ層は、室温で保磁力が高く磁化反転温度が低い
磁性層である。Ｗ層はＭ層に比べ相対的に室温で保磁力
が低く磁化反転温度が高い磁性層である。なお、Ｍ層と
Ｗ層ともに、それ自体多層膜から構成されていてもよ
い。場合によりＭ層とＷ層との間に中間層（例えば、交
換結合力σW 調整層・・・・以下、この層をInt.層と略
す）が存在していてもよい。Int.層については、特開昭
64−50257 号や特開平１−273248号を参照されたい。

【００２３】第１実施態様では、Ｍ層の保磁力をＨC1、
Ｗ層のそれをＨC2、Ｍ層のキュリー点をＴC1、Ｗ層のそ
れをＴC2、室温をＴR 、低レベルＰL のレーザービーム
を照射した時の記録媒体の温度をＴL 、高レベルＰH の
レーザービームを照射した時のそれをＴH 、Ｍ層が受け
る結合磁界をＨD1（ＨD1はσW をＭ層飽和磁気モーメン
トＭS とＭ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出され
る）、Ｗ層が受ける結合磁界をＨD2（ＨD2はσW をＷ層
飽和磁気モーメントＭS とＷ層の膜厚ｔとの積で割った
商で算出される）とした場合、記録媒体は、下記の式１
を満足し、そして室温で式２〜５を満足するものであ
る。

【００２４】 ＴR ＜ＴC1≒ＴL ＜ＴC2≒ＴH ・・・・・・・式１ ＨC1＞ＨC2＋｜ＨD1−（±ＨD2）｜・・・・・式２ ＨC1＞ＨD1 ・・・・・・・・・・・・・・・式３ ＨC2＞ＨD2 ・・・・・・・・・・・・・・・式４ ＨC2＋ＨD2＜｜Hini. ｜＜ＨC1±ＨD1・・・・式５ 上記式中、符号「≒」は、等しいか又はほぼ等しい（±
20℃位) ことを表す。また上記式中、複号±について
は、上段が後述するＡ（antiparallel) タイプの媒体の
場合であり、下段は後述するＰ(parallel)タイプの媒体
の場合である。なお、フェロ磁性体媒体はＰタイプに属
する。

【００２５】つまり、保磁力と温度との関係をグラフで
表すと、一般には図１０の如くなる。細線はＭ層のそれ
を、太線はＷ層のそれを表す。従って、この記録媒体に
室温で外部手段例えば初期補助磁界(Hini.) を印加する
と、式５によれば、Ｍ層の磁化の向きは反転せずにＷ層
の磁化のみが反転する。そこで、記録前に媒体に外部手
段から作用（例えば、初期補助磁界Hini.)を及ぼすと、
Ｗ層の磁化のみを「Ａ向き」に揃えることができる。つ
まり、“初期化”である。以下の説明では、「Ａ向き」
を便宜的に本明細書紙面において上向きの矢↑で示し、
「逆Ａ向き」を下向きの矢↓で示す。そして、Hini. が
なくなっても、式４により、Ｗ層の磁化↑は再反転せず
にそのまま保持される。

【００２６】外部手段によりＷ層の磁化のみが、記録前
までに「Ａ向き」↑に揃えられた状態−−−−“初期
化”された状態−−−−を概念的に表すと、図１１にな
る。図１１でＭ層における磁化の向きは、それまでに記
録されていた情報を表わす。以下の説明においては、Ｍ
層の磁化の向きに関係がないので、これをＸで示し簡略
化すると、図１１は、図１２の状態１で示せる。

【００２７】ここにおいて、高レベルのレーザービーム
を照射して媒体温度をＴH に上昇させる。すると、ＴH
はキュリー点ＴC1より高温度なのでＭ層の磁化は消失し
てしまう。更にＴH はキュリー点ＴC2付近なのでＷ層の
磁化も全く又はほぼ消失する。ここで、媒体の種類に応
じて「Ａ向き」又は「逆Ａ向き」の記録磁界Ｈb を印加
する。Ｈb は、媒体自身からの浮遊磁界でもよい。説明
を簡単にするために「逆Ａ向き」↓の記録磁界Ｈb を印
加したとする。媒体は移動しているので、照射された部
分は、レーザービームから直ぐに遠ざかり、冷却され
る。Ｈb の存在下で、媒体の温度が低下すると、Ｗ層の
磁化は、Ｈb に従い、反転されて「逆Ａ向き」↓の磁化
となる（図１２状態２）。

【００２８】そして、さらに放冷が進み、媒体温度がＴ
C1より少し下がると、再びＭ層の磁化が現れる。その場
合、磁気的結合（交換結合）力のために、Ｍ層の磁化の
向きは、Ｗ層の影響を受け所定の向きとなる。その結
果、媒体の種類に応じて「逆Ａ向き」↓のマーク（Ｐタ
イプの媒体の場合）又は「Ａ向き」↑のマーク（Ａタイ
プの媒体の場合）がＭ層に形成される。この状態が図１
２状態３（Ｐタイプ）又は状態４（Ａタイプ）である。

【００２９】この高レベルのレーザービームによる状態
の変化をここでは高温サイクルと呼ぶことにする。次
に、低レベルＰL のレーザービームを照射して 媒体温
度をＴL に上昇させる。ＴL はキュリー点ＴC1付近なの
でＭ層の磁化は全く又はほぼ消失してしまうが、キュリ
ー点ＴC2よりは低温であるのでＷ層の磁化は消失しな
い。この状態は図１２状態５で示される。ここでは、記
録磁界Ｈb は、不要であるが、高速度（短時間）でＨb
をＯＮ，ＯＦＦすることは不可能である。従って、止む
を得ず高温サイクルのときのままになっている。

【００３０】しかし、ＨC2はまだ大きいままなので、Ｈ
b によってＷ層の磁化↑が反転することはない。媒体は
移動しているので、照射された部分は、レーザービーム
から直ぐに遠ざかり、冷却される。冷却が進むと、再び
Ｍ層に磁化が現れる。現れる磁化の向きは、磁気的結合
力のためにＷ層の影響を受け所定の向きとなる。その結
果、媒体の種類に応じて「Ａ向き」↑のマーク（Ｐタイ
プの媒体の場合）又は「逆Ａ向き」↓のマーク（Ａタイ
プの媒体の場合）がＭ層に形成される。この磁化は室温
でも変わらない。この状態が図１２状態６（Ｐタイプ）
又は状態７（Ａタイプ）である。

【００３１】この低レベルのレーザービームによる状態
の変化をここでは低温サイクルと呼ぶことにする。以
上、説明したように、記録前のＭ層の磁化の向きがどう
であれ、高温サイクルと低温サイクルを選択することに
よって、「逆Ａ向き」↓のマークと、「Ａ向き」↑のマ
ークをＭ層に自由に形成できる。つまり、レーザービー
ムを情報に従い高レベル（高温サイクル）と低レベル
（低温サイクル）との間でパルス状に変調することによ
りオーバーライトが可能となる。図１３、図１４を参照
されたい。図１３、図１４では、それぞれＰタイプ及び
Ａタイプの媒体について、いずれも室温又は室温に戻っ
たとき形成されている磁化の向きを描いてある。

【００３２】これまでの説明は、Ｍ層、Ｗ層ともに室温
とキュリー点との間に補償温度Ｔcomp. がない磁性体組
成について説明した。しかし、補償温度Ｔcomp. が存在
する場合には、それを越えると磁化の向きが反転する
こと−−−−実際にはＲＥ、ＴＭの各副格子磁化の向き
は変わらないが、その大小関係が逆転するので、全体
（合金）としての磁化の向きが反転する−−−−−と、
Ａ、Ｐタイプが逆になるので、説明はそれだけ複雑に
なる。この場合、記録磁界Ｈb の向きも、室温で考えた
場合、前頁の説明の向き↓と逆になる。つまり、“初期
化”されたＷ層の磁化の向き↑と同じ向きのＨb を印加
する。

【００３３】記録媒体は一般にディスク状であり、記録
時、媒体は回転される。そのため、記録された部分（マ
ーク）は、記録後に再び外部手段例えばHini. の作用を
受け、その結果、Ｗ層の磁化は元の「Ａ向き」↑に揃え
られる。つまり、Ｗ層は“初期化”される。しかし、室
温では、Ｗ層の磁化の影響がＭ層に及ぶことはなく、そ
のため記録された情報は保持される。

【００３４】そこで、Ｍ層に直線偏光を照射すれば、そ
の反射光には情報が含まれているので、従来の光磁気記
録媒体と同様に情報が再生される。このようなＭ層及び
Ｗ層を構成する垂直磁化膜は、補償温度を有せずキュ
リー点を有するフェロ磁性体の非晶質或いは結晶質、
補償温度を有せずキュリー点を有する及びフェリ磁性体
の非晶質或いは結晶質、並びに補償温度、キュリー点
の双方を有するフェリ磁性体の非晶質或いは結晶質から
なる群から選択される。

【００３５】以上の説明は、磁化反転温度としてキュリ
ー点を利用した第１実施態様の説明である。それに対し
て第２実施態様はキュリー点より低い温度に於いて低下
したＨc を利用するものである。第２実施態様は、第１
実施態様に於けるＴC1の代わりにＭ層がＷ層に磁気結合
される温度ＴS1を使用し、ＴC2の代わりにＷ層がＨbで
反転する温度ＴS2を使用すれば、第１実施態様と同様に
説明される。

【００３６】第２実施態様では、Ｍ層の保磁力をＨC1、
Ｗ層のそれをＨC2、Ｍ層がＷ層に磁気的に結合される温
度をＴs1とし、Ｗ層の磁化がＨb で反転する温度をＴS
2、室温をＴR 、低レベルＰL のレーザービームを照射
した時の媒体の温度をＴL 、高レベルＰH のレーザービ
ームを照射した時のそれをＴH 、Ｍ層が受ける結合磁界
をＨD1（ＨD1はσW をＭ層の飽和磁気モーメントＭS と
Ｍ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出される）、Ｗ層が
受ける結合磁界をＨD2（ＨD2はσW をＷ層飽和磁気モー
メントＭS とＷ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出され
る）とした場合、記録媒体は、下記式６を満足し、かつ
室温で式７〜10を満足するものである。

【００３７】 ＴR ＜Ｔs1≒ＴL ＜Ｔs2≒ＴH ・・・・・・・式６ ＨC1＞ＨC2＋｜ＨD1−（±ＨD2）｜・・・・・式７ ＨC1＞ＨD1 ・・・・・・・・・・・・・・・式８ ＨC2＞ＨD2 ・・・・・・・・・・・・・・・式９ ＨC2＋ＨD2＜｜Hini. ｜＜ＨC1±ＨD1・・・・式10 上記式中、複号±については、上段がＡ（antiparalle
l) タイプの媒体の場合であり、下段はＰ(parallel)タ
イプの媒体の場合である。

【００３８】第２実施態様では、高温ＴH のとき、Ｗ層
の磁化は消失していないが、十分に弱く、Ｍ層の磁化は
消失しているか、又は十分に弱い。Ｍ層、Ｗ層ともに十
分に弱い磁化を残留していても、記録磁界Ｈb ↓が十分
に大きいので、Ｈb ↓がＷ層及び場合によりＭ層の磁化
の向きをＨb ↓に従わせることができる。この状態が図
１５状態２である。この後、直ちに又はレーザービ
ームの照射が無くなって放冷が進み、媒体温度がＴH よ
り下がった時又はＨb から遠ざかった時、Ｗ層がσW
を介してＭ層に影響を及ぼしてＭ層の磁化の向きを安定
な向きに従わせる。その結果、図１５状態３（Ｐタイ
プ）又は状態４（Ａタイプ）となる。

【００３９】他方、低温ＴL のとき、Ｗ層はもちろんＭ
層も磁化を消失していない。しかし、Ｍ層のそれは比較
的小さい。この場合、マークの状態には、Ｐタイプの場
合図１５状態５と状態６の２種類あり、Ａタイプの場
合、図１５状態７と状態８の２種類ある。状態６及び状
態８では、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁（太線で示すも
の）が生じており、やや不安定（準安定）な状態であ
る。状態１は状態５〜８のいずれかを示す。この状態の
媒体部分が、レーザービームの照射位置に来る直前に、
Ｈb ↓の印加を受ける。それでも、この状態６又は状態
８は保持される。何故ならば、Ｗ層は、室温で、十分な
磁化を有するので、磁化がＨb ↓によって反転すること
はない。また、Ｈb ↓と向きが反対の状態８のメモリー
層は、Ｈb ↓の影響より大きなＷ層からの交換結合力σ
W の影響を受け、Ｐタイプ故にＷ層と同じ向きに、磁化
の向きが保持される。

【００４０】その後、まもなく状態６又は状態８は低レ
ベルのレーザービームの照射を受ける。そのため、媒体
温度は上昇する。それに伴い両層の保磁力は低下する。
しかし、Ｗ層は高いキュリー点を有するので、保磁力Ｈ
C2の低下は小さく、Ｈb ↓に負けることがなく、“初期
化”されたときの磁化の向き「Ａ向き」↑が維持され
る。他方、Ｍ層は低いキュリー点を有するものの、媒体
温度は未だＭ層のキュリー点Ｔc1より低いので、保磁力
ＨC1は残存する。しかし、ＨC1は小さいので、Ｍ層は
Ｈb ↓の影響とＷ層からの交換結合力σw を介した影
響（Ｐタイプの場合、同じ向きに向かせようとする力）
を受ける。この場合、後者の方が強く、 式10の2 ：ＨC1＋Ｈb ＜（σw ／２ＭS1ｔ1 ） 式10の3 ：ＨC2＋Ｈb ＞（σw ／２ＭS2ｔ2 ） の２つの式が同時に満足される。これらの式が同時に満
足される最も低い温度をＴLminと呼ぶ。換言すれば、状
態６又は状態８の磁壁が消滅する最低温度がＴLminであ
る。

【００４１】その結果、状態６は状態９に移行し、状態
８は状態10に移行する。他方、磁壁が元々ない状態５は
状態９と同じであり、同じく磁壁が元々ない状態７は状
態10と同じであるから、結局、前の状態（Ｐタイプの場
合、状態５か６か、Ａタイプの場合、状態７か８か）に
関係なく、低レベルのビームの照射により状態９（Ｐタ
イプ）又は状態10（Ａタイプ）のマークが形成される。

【００４２】この状態は、その後マークがレーザービー
ムの照射が止んだり又は照射位置から外れたりすること
により、媒体温度が低下し、室温に戻った時にも、変わ
らない。この図１５状態９（Ｐタイプ）又は状態１０
（Ａタイプ）は、図１２状態６（Ｐタイプ）又は状態７
（Ａタイプ）と同一である。これにより、Ｍ層のキュリ
ー点ＴC1まで媒体温度を高めることなく、低温サイクル
が実現されることが理解されよう。

【００４３】実は低温サイクルをＴC1以上で実施する第
１実施態様の場合にも、媒体温度が室温からＴC1に上昇
する途中でＴLminを通るので、そのとき、Ｐタイプの場
合、状態６から状態９への移行が、Ａタイプの場合、状
態８から状態10への移行がそれぞれ起こるのである。そ
の後、ＴC1に至り、図１２状態５となるのである。以上
の説明は、Ｍ層、Ｗ層ともに室温とキュリー点との間に
補償温度Ｔcomp.がない磁性体組成について説明した。
しかし、補償温度Ｔcomp. が存在する場合には、それを
越えると磁化の向きが反転することとＡ、Ｐタイプ
が逆になるので、説明はそれだけ複雑になる。また、記
録磁界Ｈb の向きも、室温で考えた場合の向きと逆にな
る。

【００４４】第１、第２実施態様ともに、Ｍ層及びＷ層
が遷移金属（例えばFe, Co) −重希土類金属( 例えばG
d,Tb,Dyその他) 合金組成から選択された非晶質フェリ
磁性体である記録媒体が好ましい。Ｍ層、Ｗ層の双方と
も、遷移金属（ＴＭ＝ transition metal)−重希土類金
属（ＲＥ＝heavy rare earth metal ）合金組成から
選択された場合には、各合金としての外部に現れる磁化
の向き及び大きさは、合金内部のＴＭ原子の副格子磁
化の向きと大きさとＲＥ原子の副格子磁化の向きと大
きさの関係で決まる。例えばＴＭの副格子磁化の向き及
び大きさを点線の矢印ベクトルで表わし、ＲＥの副格子
磁化のそれを実線の矢印ベクトルで表し、合金全体の磁
化の向き及び大きさを白抜きの矢印ベクトルで表す。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。室温でこのゼロになるときの合金組成は補償組成(c
ompensation composition ) 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。

【００４５】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１６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１６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１７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。

【００４６】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○○リッチ例えばＲＥ
リッチであると呼ばれる。Ｍ層とＷ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Ｍ層の組成を横軸座標にＷ層の組成
をとると、基本発明の媒体全体としては、種類を図１８
に示す４象限に分類することができる。図１８におい
て、座標の交点は両層の補償組成を表す。先に述べたＰ
タイプは、図１８に示す１象限と３象限に属するもので
あり、Ａタイプは２象限と４象限に属するものである。

【００４７】一方、温度変化に対する保磁力の変化を見
ると、キュリー点（保磁力ゼロの温度）に達する前に保
磁力が一旦無限大に増加してまた降下すると言う特性を
持つ合金組成がある。この無限大のときに相当する温度
は補償温度（Ｔcomp. ）と呼ばれる。補償温度より低い
温度ではＲＥベクトル（実線の矢）の方がＴＭベクトル
（点線の矢) より大きく、そのためＲＥリッチと言うこ
とができ、補償温度より高い温度ではその逆になる。従
って、補償組成の合金の補償温度は、室温にあると言う
ことができる。

【００４８】逆に補償温度はＴＭリッチの合金組成にお
いては、室温からキュリー点の間には存在しない。室温
より下にある補償温度は、光磁気記録においては無意味
であるので、この明細書で補償温度とは室温からキュリ
ー点の間に存在するものを言うことにする。Ｍ層とＷ層
の補償温度の有無について分類すると、媒体はタイプ１
〜４の４つのタイプに分類される。タイプ１は、Ｍ層と
Ｗ層の両方が補償温度を持つ。タイプ２は、Ｍ層が補償
温度を持たず、Ｗ層が補償温度を持つ。タイプ３は、Ｍ
層が補償温度を持ち、Ｗ層が補償温度を持たない。タイ
プ４は、Ｍ層とＷ層の両方が補償温度を持たない。１象
限の媒体は、４つ全部のタイプを含む。そこで、Ｍ層と
Ｗ層の両方についてＲＥリッチかＴＭリッチかで分け、
かつ補償温度を持つか持たないかで分けると、記録媒体
は表１に示す９クラスに分類される。

【００４９】

【表１】

【００５０】〔クラス１−１の説明〕ここで表１に示し
たクラス１の記録媒体（Ｐタイプ・１象限・タイプ１）
に属する媒体No.1−1 を例にとり、オーバーライト原理
について詳細に説明する。この媒体No.1−1 は、次式1
1： ＴR ＜Ｔcomp.1＜ＴL ＜ＴH ≦ＴC1≦Ｔc2 及び式11の２：Ｔcomp.2 ＜ＴC1 の関係を有する。本明細書では「≦」の「＝」は等しい
か又はほぼ等しい（±20℃位) ことを意味する。説明を
簡単にする目的から、以下の説明は、ＴH ＜ＴC1＜Ｔc2
の関係を有するものについて説明する。Ｔcomp.2は、Ｔ
L よりも高くとも等しくとも、低くともよいが、説明を
簡単にする目的から、以下の説明では、ＴL ＜Ｔcomp.2
とする。以上の関係をグラフで示すと、図１９の如くな
る。なお、細線はＭ層のグラフを示し、太線はＷ層のグ
ラフを示す。

【００５１】室温ＴR でＭ層の磁界が初期補助磁界Hin
i. により反転せずにＷ層のみが反転する条件は、

【００５２】

【数１】

【００５３】として示す式12である。この媒体No.1−1
は式12を満足する。 但し、ＨC1：Ｍ層の保磁力 ＨC2：Ｗ層の保磁力 ＭS1：Ｍ層の飽和磁気モーメント（saturation magnet
ization) ＭS2：Ｗ層の飽和磁気モーメント ｔ1 ：Ｍ層の膜厚 ｔ2 ：Ｗ層の膜厚 σw ：Ｍ層とＷ層との間の交換結合力 (interface wal
l energy)＝σw12 ＝界面磁壁エネルギー このとき、Hini. の条件式は、数４に示す式15で示され
る。Hini. が無くなると、Ｍ層、Ｗ層の磁化は交換結合
力により互いに影響を受ける。それでもＭ層、Ｗ層の磁
化が反転せずに保持される条件は、式13〜14で示され
る。この媒体No.1−1 は式13〜14を満足する。

【００５４】

【数２】

【００５５】

【数３】

【００５６】室温で式12〜14の条件を満足する記録媒体
のＷ層の磁化は、記録の直前までに

【００５７】

【数４】

【００５８】に示す式15を満足するHini. により例えば
「Ａ向き」↑に揃えられる。このときＭ層は前の記録状
態のままで残る。この状態は図２０の状態１又は状態２
のいずれかで示される。これより図２０を引用して説明
する。この状態１、状態２は記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Ｈb は「Ａ向き」↑に印加することに
する。

【００５９】記録磁界Ｈb は、一般の磁界がそうである
ように、レーザービームの照射領域（スポット領域）と
同一の範囲に絞ることは難しい。媒体がディスク状の場
合、一旦記録された情報（マーク）は、１回転した場
合、途中でHini. の影響を受け、再び状態１又は状態２
となる。その後、そのマークは、レーザービームの照射
領域（スポット領域）に近いところを通過する。このと
き、状態１、状態２のマークは、記録磁界Ｈb 印加手段
に近づくのでその影響を受ける。この場合Ｈb と反対向
きの磁化を有する状態２のマークのＭ層の磁化の向きが
Ｈb によって反転させられたとすると、１回転前に記録
されたばかりの情報が消失することになる。そうならな
い条件は、

【００６０】

【数５】

【００６１】に示す式15の２で表される。ディスク状媒
体No.1−1 は、室温でこの条件式15の２を満足させる必
要がある。逆に言えば、Ｈb を決定する１つの条件は、
式15の２で示される。さて、状態１、２のマークは、い
よいよレーザービームのスポット領域に到達する。レー
ザービームの強度は、低レベルと高レベルの２種があ
る。

【００６２】−−−−−低温サイクル−−−− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度がＴ
comp.1以上に上昇する。そうすると、ＰタイプからＡタ
イプに移行する。そして、Ｍ層のＲＥ、ＴＭ各スピンの
方向は変わらないが、強度の大小関係が図１７の(3A)か
ら(4A)へと逆転する。そのため、Ｍ層の磁化は図１７の
(3B)から(4B)へと反転する。その結果、図２０状態１の
マークは状態３に移行し、状態２のマークは状態４に移
行する。

【００６３】レーザービームの照射が続いて、媒体温度
は、やがてＴLminになる。すると、式10の2 並びに式10
の3 が同時に満足される。その結果、Ｈb ↑が存在して
も、図２０状態４のマークは状態５に遷移する。他方、
図２０状態３のマークは、Ｈb ↑が存在しても10の2 並
びに式10の3 が同時に満足されているため、そのままの
状態を保つ。つまり、状態３から、同じ状態である図２
０状態５になるだけである。

【００６４】この状態でレーザービームのスポット領域
から外れると媒体温度は低下を始める。媒体温度がＴco
mp.1以下に冷えると、Ａタイプから元のＰタイプに戻
る。そして、Ｍ層のＲＥスピンとＴＭスピンとの大小関
係が、図１７の(2A)から(1A)へと逆転する。そのため、
Ｍ層の磁化は図１７の(2B)から(1B)へと反転する。その
結果、図２０状態５のマークは状態６（Ｍ層の磁化は
「Ａ向き」↑）に移行する。この状態６は媒体温度が室
温まで下がっても保持される。こうして、Ｍ層に「Ａ向
き」↑のマークが形成される。

【００６５】−−−−−高温サイクル−−−−− 高レベルのレーザービームが照射されると、媒体温度
は、Ｔcomp.1を経て低温ＴL に上昇する。その結果、図
２０状態５と同じ状態７になる。高レベルのレーザービ
ームの照射により、媒体温度は更に上昇する。媒体温度
がＷ層のＴcomp.2を越えると、ＡタイプがＰタイプに移
行する。そして、Ｗ層のＲＥ、ＴＭ各スピンの方向は変
わらないが、強度の大小関係が、図１７の(1A)から(2A)
へと逆転する。そのため、Ｗ層の磁化は図１７の(1B)か
ら(2B)へと反転する。その結果、Ｗ層の磁化は、「逆Ａ
向き」↓となる。これが図２０状態８である。

【００６６】しかし、この温度ではＨC2がまだ大きいの
で、↑Ｈb によってＷ層の磁化が反転されることはな
い。さらに温度が上昇し、ＴH になると、Ｍ層、Ｗ層
は、その温度がキュリー点に近いので保磁力が小さくな
る。その結果、媒体は、

【００６７】

【数６】

【００６８】に示す（１）又は

【００６９】

【数７】

【００７０】に示す（２）又は

【００７１】

【数８】

【００７２】に示す（３）のいずれかに示した２つの式
を同時に満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時
に反転し、Ｈb ↑の向きに従う。この状態が状態９であ
る。この状態でレーザービームのスポット領域から外れ
ると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がＴcomp.2以
下になると、ＰタイプからＡタイプに移行する。そし
て、ＲＥ、ＴＭの各スピンの方向は変わらないが、強度
の大小関係が、図１７の(4A)から(3A)へと逆転する。そ
のため、Ｗ層の磁化は図１７の(4B)から(3B)へと反転す
る。その結果、Ｗ層の磁化は、「逆Ａ向き」↓となる。
これが図２０状態10である。状態10では、媒体は、

【００７３】

【数９】

【００７４】に示す式15の４を満足する。そのため、Ｗ
層にＨb ↑が作用しても反転することはない。媒体の温
度がこの状態10のときの温度から更に低下して、Ｔcom
p.1以下になると、Ａタイプから元のＰタイプに戻る。
そして、Ｍ層のＲＥスピンとＴＭスピンの強度の大小関
係が、図１７の(4A)から(3A)へと逆転する。そのため、
Ｍ層の磁化は図１７の(4B)から(3B)へと反転する。その
結果、Ｍ層の磁化は「逆Ａ向き」↓となる。この状態が
図２０状態11である。

【００７５】やがて媒体の温度は、状態11のときの温度
から室温まで低下する。室温でのＨC1は十分に大きい
（式15の５参照）ので、Ｍ層の磁化↓は、↑Ｈb によっ
て反転されることなく、状態11が保持される。

【００７６】

【数１０】

【００７７】こうして、Ｍ層に「逆Ａ向き」↓のマーク
が形成される。 〔選択発明の説明〕以上の説明は、Ｍ層とＷ層の２層膜
で説明した。このような２層膜を持っておれば、３層膜
以上の多層膜でもオーバーライトは可能である。特に、
基本発明の説明では、初期補助磁界（Hini. ）という外
部手段を用いた。しかし、基本発明では、外部手段はHi
ni. に限られることはない。要するに、記録の前まで
に、Ｗ層の磁化が所定の向きを向いている、つまり、
“初期化”されていればよいのである。そのため、外部
手段としてHini. に代えて初期化層(intializing laye
r)を使用する発明がなされた。和文雑誌 "OPTRONICS"
1990年No.4 第 227〜231頁を参照されたい。これより
詳しいものは、1990年３月８日に発行された国際公開特
許公報WO/90/2400(PCT/JP89/863)である。以下、この発
明を選択発明( selection invention ) と引用する。

【００７８】図２１の状態１に選択発明で使用される媒
体の構成を示す。この媒体は基板とその上に成膜された
原則的に４層構造の磁性膜からなる。この磁性膜は、順
に、垂直磁化可能な磁性薄膜からなるＭ層と、垂直磁化
可能な磁性薄膜からなるＷ層と、垂直磁化可能な磁性薄
膜からなるスイッチング層Switching layer （以下、Ｓ
層と略す）と、垂直磁化可能な磁性薄膜からなる“初期
化”層 Initializing layer（以下、Ini.層と略す）と
の原則的に４層構造（場合によりＳ層はなくともよい）
からなる。

【００７９】尚、前記国際公開特許公報では、Ｍ層は第
１磁性層、Ｗ層は第２磁性層、Ｓ層は第３磁性層（特許
請求の範囲の第３項参照）、Ini.層は第４磁性層（特許
請求の範囲の第３項参照）と呼ばれている。この第３項
以外の個所では第３磁性層と第４磁性層の呼び方が逆に
なっており、誤記と思われる。また、前記雑誌"OPTRONI
CS" では、Ｓ層は制御層と呼ばれている。

【００８０】この４層構造媒体では、Ｍ層とＷ層とは交
換結合しており、室温でＭ層の磁化の向きは変えないで
Ｗ層の磁化のみを所定の向きに向けておくことができ、
しかもＷ層とIni.層とはＳ層のキュリー点以下の温度で
Ｓ層を介して交換結合している。Ini.層は最も高いキュ
リー点を有し、高レベルのレーザービームの照射を受け
ても磁化を失わない。Ini.層は常に所定の向きの磁化を
保持しており、これが記録の都度、次の記録に備えてＷ
層の“初期化”を繰り返し行なう手段となる。そのた
め、Ini.層は“初期化”層と呼ばれる。

【００８１】しかしながら、高温サイクルの過程（例え
ば、ＴH 付近）では、Ｗ層の磁化反転が必ず起こらねば
ならず、その場合には、Ini.層からの影響が無視できる
ように小さくなければならない。温度が高くなると、Ｗ
層とIni.層との間の交換結合力σw24 は小さくなるの
で、好都合である。しかし、ＴH においても、十分なσ
w24 が残っている場合には、Ｗ層とIni.層との間にＳ層
が必要になる。Ｓ層が非磁性体であれば、σw24 はゼロ
又は非常に小さくなる。しかし、ＴH より低く室温まで
のどこかの温度では、Ｗ層の“初期化”のためにσw24
は大きくなければならない。そのとき、Ｓ層はＷ層とIn
i.層との間に見掛け上十分に大きな交換結合力を与えな
ければならない。それにはＳ層は磁性体である必要があ
る。従って、Ｓ層は、相対的に低い温度では、磁性体と
なってＷ層とIni.層との間に、見掛け上十分に大きな交
換結合力σw24 を与え、相対的に高い温度では、非磁性
体となってＷ層とIni.層との間に見掛け上ゼロ又は非常
に小さな交換結合力σw24 を与えるものである。それ
故、Ｓ層はスイッチング層switching layer と呼ばれ
る。

【００８２】次に図２１を用いて、４層膜オーバーライ
トの原理を説明する。この説明は典型的な例であり、こ
れ以外にも例はある。例えば、各層の何れかの層が室温
とキュリー点との間にＴcomp. を持つと説明はより複雑
になる。図２１で、白抜きの矢印は、各層の磁化の向き
を示す。記録前の状態は、状態１又は状態２のいずれか
である。Ｍ層に着目すると、状態１は「Ａ向き」のマー
ク（Ｂ1)であり、状態２は「逆Ａ向き」のマーク（Ｂ0)
であり、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁（太線で示す）が
あり、やや不安定な状態（準安定）にある。

【００８３】 −−−−−−−低温サイクル−−−−−−−− 状態１及び状態２のマークにレーザービームを照射して
温度を上昇させると、最初にＳ層の磁化が消失する。そ
のため、状態１は状態３に移行し、状態２は状態４に移
行する。更に温度が上昇してＴLminに達すると、Ｍ層の
磁化は弱くなり、Ｗ層からの交換結合力を介した作用が
強くなる。その結果、状態４のＭ層の磁化は反転すると
同時に層間の磁壁は消失する。これが状態５である。状
態３のマークはもともと層間の磁壁はないので、そのま
ま状態５に移行する。

【００８４】ここで、レーザービームの照射が止むか又
は照射位置から遠ざかると、状態５のマークは温度が低
下を始め、やがて状態３を経て状態１になる。これが低
温サイクルである。なお、状態５から更に温度が上昇し
Ｍ層のキュリー点を越えると、磁化が消失し状態６にな
る。ここで、レーザービームの照射が止むか又は照射位
置から遠ざかると、状態６のマークは温度が低下を始
め、やがてＭ層のキュリー点を少し低い温度に至る。そ
うすると、Ｍ層に磁化が現れる。この磁化の向きは、Ｗ
層からの交換結合力を介した作用を受け、Ｗ層の磁化の
向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じない向き）
となる。ここではＰタイプであるので、状態５が再現す
る。温度は更に低下し、それに従い、状態３が生じ、次
いで状態１のマークが生じる。このプロセスは低温サイ
クルの別の例である。

【００８５】 −−−−−−−高温サイクル−−−−−−−− 図２１状態１及び状態２のマークにレーザービームを照
射して温度を上昇させると、既述のように状態５を経て
状態６に至る。更に温度が上昇すると、Ｗ層の保磁力は
非常に低下する。そのため、記録磁界Ｈb ↓によって磁
化が反転する。これが状態８である。

【００８６】ここで、レーザービームの照射が止むか又
は照射位置から遠ざかると、媒体温度は低下を始める。
やがて媒体温度はＭ層のキュリー点より少し下になる。
そうすると、Ｍ層に磁化が現れる。この磁化の向きは、
Ｗ層からの交換結合力を介した作用を受け、Ｗ層の磁化
の向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じない向
き）となる。ここではＰタイプであるので、状態９が出
現する。

【００８７】温度が更に低下すると、Ｓ層に磁化が現
れ、その結果、Ｗ層とIni.層とは磁気的に（交換結合力
で）結合される。その結果、Ｗ層の磁化の向きは、Ini.
層の磁化の向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じ
ない向き）となる。ここではＰタイプであるので、Ｗ層
の磁化は「Ａ向き」に反転し、その結果、Ｍ層とＷ層と
の間には界面磁壁が生じる。この状態が室温でも維持さ
れ、状態２のマークが生成する。

【００８８】これが高温サイクルである。なお、記録磁
界Ｈb ↓によって状態８が出現した後、更に温度が上昇
すると、やがて温度はＷ層のキュリー点を越える。そう
すると、状態７が出現する。ここで、レーザービームの
照射が止むか又は照射位置から遠ざかると、媒体温度は
低下を始める。やがて媒体温度はＷ層のキュリー点より
少し下になる。そうすると、Ｗ層に磁化が現れる。この
磁化の向きは、記録磁界Ｈb ↓の向きに従う。その結
果、状態８が出現する。

【００８９】更に温度が低下すると、状態９を経て状態
２のマークが形成される。このプロセスは高温サイクル
の別の例である。 −−−−−−オーバーライト−−−−−−− 以上の通り、前の記録状態に無関係に、低温サイクルで
Ｍ層に状態１のマーク（Ｂ1)が形成され、高温サイクル
で Ｍ層に状態２のマーク（Ｂ0)が形成される。従っ
て、オーバーライトが可能となる。

【００９０】

【発明の目的】本発明は、オーバーライト可能な光磁気
記録媒体の合金磁性層の形成などに用いて好適な、合金
膜など複数の要素から成る膜を生成するための新規なス
パッタリング方法を提供することを目的とする。また、
該方法をオーバーライト可能な光磁気記録媒体の磁性層
の形成に適用して、上述した繰り返し書き込みに対する
耐久性の問題点を伴わず、加えて製造時のスループット
も低下させないオーバーライト可能な光磁気記録媒体の
製造方法を提供する。さらにまた、この方法によって製
造可能な、繰り返し書き込みに対する耐久性の優れたオ
ーバーライト可能な光磁気記録媒体をも提供する。

【００９１】

【発明の概要】本発明の第１の態様に係るスパッタリン
グ方法は、ターゲットから構成物質をスパッタリングす
ることにより基板上に複数の構成要素から成る膜を生成
する方法において、前記ターゲットを、目的とする膜物
質のそれぞれ一部から成る少なくとも２種類以上の所定
長さのターゲット部分の並列する連なりとして構成し、
おのおののターゲット部分が、スパッタリングを受ける
基板と対向するスパッタリング位置を順次通過するよう
にターゲットを移動させながらスパッタリングを行なう
ことを特徴とするスパッタリング方法である。

【００９２】この方法により、複数の構成要素から成る
膜を生成するに際して、目的とする膜物質そのものから
成るターゲットを用いてではなく、膜物質を構成する複
数の要素物質からスパッタリングすることができる。し
かも製造過程においては、同時スパッタリングのように
１回ごとに基板を回転させる必要はないので、基板を次
々とターゲット近傍を通過させるだけで連続成膜が可能
であり、スループットがよい。さらに上記ターゲット部
分の所定長さを適当に選択することにより膜物質の構成
成分の比率を自在に調節することが可能である。この成
分調節はターゲットの移動速度をスパッタリング位置に
あるターゲット部分の種類に応じて変化させることによ
り行なってもよい。さらに、ターゲットの種類に応じて
印加電力のパワーを周期的に変化させることにより行な
ってもよい。またこのようにして生成された膜は、膜を
構成する物質のそれぞれの成分要素のごく薄い膜が多層
的に積層された構造となるので、後述する光磁気記録媒
体の磁性層に適用した場合に見られるように、場合によ
っては多層構造化されていることによる利点が生ずるこ
とが期待できる。

【００９３】このようなスパッタリング方法において、
上記ターゲットを並列されたターゲット部分の連なりが
無端ループを成すように構成し、該ループを回転させる
ことにより、おのおののターゲット部分が前記スパッタ
リング位置を順次通過させるとターゲットの移動方向を
一定にできるので制御が簡単になり好適である。また３
種以上のターゲット部分を用いる場合に好適である。

【００９４】本発明の第２の態様に係る方法は上述のス
パッタリング方法をオーバーライト可能な光磁気記録媒
体の磁性膜生成に適用したものであり、該方法はターゲ
ットからその構成物質をスパッタリングすることにより
基板上に重希土類−遷移金属系の磁性膜を製造する方法
において、前記ターゲットを少なくとも２種以上の異な
るターゲット部分を含む複数のターゲットの並列する連
なりとして構成し、おのおののターゲット部分が、スパ
ッタリングを受ける基板と対向するスパッタリング位置
を順次通過するようにターゲットを移動させながらスパ
ッタリングを行なうことを特徴とするオーバーライト可
能な光磁気記録媒体の磁性膜生成方法である。

【００９５】この方法によりオーバーライト可能な光磁
気記録媒体のライティング層を成膜すると、後述の実施
例の試験データに示されるように、該媒体の繰り返し書
き込みによる性能の劣化がほとんど生じないことが見出
された。本発明の方法では、異なる種類のターゲット部
分から順次（好適には請求項５あるいは後述する実施例
のように希土類と遷移金属が交互になるように）スパッ
タリングされるので、生成したライティング層は多層構
造となる。一般に希土類−遷移金属系の薄膜を多層構造
にすると層の垂直磁気ヒステリシスエネルギーが増大
し、熱による原子構造の変化が少なくなる、即ち記録媒
体としての熱耐久性が向上する。繰り返し書き込みによ
る媒体性能の劣化は主として熱に起因するものであるの
で、繰り返し書き込みに対する耐久性とは、熱耐久性と
も言うことができる。したがって、本発明の方法により
ライティング層を生成することにより、繰り返し書き込
みに対する耐久性の高いオーバーライト可能な光磁気記
録媒体が製造できるわけである。また本発明のオーバー
ライト可能な光磁気記録媒体の製造方法は、上に本発明
の第１の態様に即して説明したように、同時スパッタリ
ングに比してスループットの面で格段に優れている。

【００９６】更に、本発明の第３の態様は、上述の方法
によって作成することのできる以下のようなオーバーラ
イト可能な光磁気記録媒体である、即ち、垂直磁化膜か
らなるメモリー層とライティング層の少なくとも２層を
含み、メモリー層の磁化の向きを変えることなくライテ
ィング層の磁化の向きを所定の向きに揃える "初期化"
を行なうことができ、光変調方式でオーバーライト可能
な光磁気記録媒体であって、前記ライティング層が希土
類からなる薄層と、遷移金属からなる薄層とが交互に積
層された多層構造をなすことを特徴とするオーバーライ
ト可能な光磁気記録媒体である。

【００９７】ライティング層がこのような多層構造をも
つ媒体は、上に本発明第２態様に即して説明したよう
に、繰り返し書き込みに対して優れた耐久性を有する。

【００９８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は４つのスパッタ室を持つ、光磁気記録媒体製
造用のスパッタリング装置を模式的に示す図である。こ
の装置を用いて、図３の模式図に示すオーバーライト可
能な光磁気記録媒体を製造した。図３の媒体は下からガ
ラス２Ｐ基板４１、SiN 700Åの保護層４２、TbFeCo 20
0Åのメモリー層４３、 GdFeCo 100Åの中間層４４、Dy
FeCo 500Åのライティング層４５ SiN 700Åの保護層４
６が順次積層されている。 図１の装置において基板出
し入れ室２から装置内に装填された基板は保護層用スパ
ッタ室３、メモリー層用スパッタ室４、中間層用スパッ
タ室５、ライティング層用スパッタ室６、再び保護層用
スパッタ室３という順に移動し、それぞれの層を順次成
膜される。基板は各々のスパッタ室間をロードロック方
式で真空状態を保ったまま移動できる。また基板は各ス
パッタ室を単に通過すればよいので多くの基板を一つの
ラインで次々に処理できる。

【００９９】保護層用スパッタ室３および中間層用スパ
ッタ室５では、それぞれ ＳｉＮ、ＧｄＦｅＣｏ合金の
単一ターゲット７、９を用いたスパッタリングが行なわ
れる。メモリー層用スパッタ室５およびライティング層
用スパッタ室６では本発明の方法を用いてスパッタリン
グを行なう。メモリー層用スパッタ室５のターゲット８
は、ＴｂとＦｅＣｏ合金が交互に並列して連なってルー
プを成している。ライティング層用スパッタ室のターゲ
ット１０は、ＤｙとＦｅＣｏ合金が交互に並列して連な
ってループを成している。このうちライティング層用ス
パッタリング室の詳細を説明するための側面模式図を図
２に示す。

【０１００】図２を参照して本発明の方法を用いたライ
ティング層のスパッタリングの詳細を説明する。図にお
いて２０はターゲットホルダーであり、その上にターゲ
ット２１〜２８が載置されている。これらのターゲット
のうち２１、２３、２５および２７で示されているター
ゲットはＤｙからなり、２２、２４、２６および２８で
示されているターゲットはＦｅＣｏ合金からなる。それ
ぞれのターゲットは矩形の形状である。このようなター
ゲット全体を中心Ｏの回りに回転させながらスパッタリ
ングを行なう。参照数字２９は磁石を示しており、スパ
ッタリングの効率を上げるために設けてある。この磁石
２９により磁石に隣接したターゲット（図２ではターゲ
ット２１）からのターゲット物質の飛び出しが、他のタ
ーゲットより盛んになることと、防着用板３０の存在と
により、ほぼこの磁石に隣接する位置にあるターゲット
の物質のみが基板上にスパッタリングされる。

【０１０１】かくして、ターゲットの回転にともなって
ＤｙとＦｅＣｏが交互にスパッタリングされ基板上に積
層されていく。したがって、このようにして生成された
ライティング層はＤｙとＦｅＣｏが交互に積層された多
層構造を持つことになる。

【０１０２】なお図２ではＤｙターゲットとＦｅＣｏタ
ーゲットの回転方向に沿った長さをほぼ等しいものとし
て図示しているがこの長さの比率を変えることにより、
ライティング層を構成するＤｙとＦｅＣｏの比を自在に
調節することができる。例えばＤｙターゲットの長さを
ＦｅＣｏターゲットより長くすれば、Ｄｙの成分比率の
大きなライティング層が生成される。またこの成分比の
調節はターゲットの移動速度を調節することによっても
行なうことができる。さらに、ターゲットの種類に応じ
て印加電力のパワーを周期的に変化させることにより行
なってもよい。

【０１０３】さらに、本実施例においては、ターゲット
をループ状にして回転させたが本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば２種類のターゲットを平らなホ
ルダーに並べて載置し、それぞれのターゲットがスパッ
タリング位置に交互に来るよう往復運動させるなど様々
な方法が考えられる。

【０１０４】−繰り返し書き込み耐久性の評価テスト− 本実施例により作成したＤＯＷ媒体（ダイレクトオーバ
ーライト媒体）と、従来通り合金の単一ターゲットから
のスパッタリングによりライティング層を成膜したＤＯ
Ｗ媒体との繰り返し書き込みに対する耐久性を比較測定
した。耐久性テストは以下のように行なった。まず、７
MHz デューティ５０％の標準化情報マークを線速11.3m/
s で書き込みの後、1.0mW の再生ビームにより再生して
Ｃ／Ｎ比を測定するという過程を、様々な書き込みビー
ム強度について行なって、記録ビームの高レベル、低レ
ベルの値に対するＣ／Ｎ比のプロフィールを得た。次に
2.6MHzデューティ５０％で１５０００００回連続書き込
みを行なった。そして再び７MHz デューティ５０％の標
準化情報マークを様々な記録ビーム強度で同様に書き込
み、初めと同様のＣ／Ｎ比プロフィールを得た。

【０１０５】測定の結果をコンターマップにしたものを
図４および図５に示す。図４は本実施例により作成した
媒体を、図５は、従来通りの方法で作成した媒体を示
す。両図において横軸は書き込みビームの低レベルビー
ム強度を、縦軸は高レベルビーム強度を示す。それぞれ
の図でＣ／Ｎ比４６、５０および５４ｄＢを与える書き
込みビーム強度を表わす曲線が示されている。実線が繰
り返し書き込み前、破線が繰り返し書き込み後である。

【０１０６】図から明らかなように従来の製造方法によ
りライティング層を成膜した媒体の繰り返し書き込み前
後でのウインドウマージン（所望のＣ／Ｎ比を与えるビ
ーム強度領域）の変化は著しいが、本実施例により作成
した媒体ではウインドウマージンの変化はほとんど見ら
れない。即ち該媒体は繰り返し書き込みに対する高い耐
久性を有することが確かめられた。

【０１０７】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１態様のスパ
ッタリング方法によれば、複数の構成要素から成る膜を
生成するに際して、目的とする膜物質そのものから成る
ターゲットを用いてではなく、膜物質を構成する複数の
要素物質からスパッタリングすることができる。しかも
製造過程においては、同時スパッタリングのように１回
ごとに基板を回転させる必要はないので、基板を次々と
ターゲット近傍を通過させるだけで連続製造が可能であ
り、スループットがよい。さらに上記ターゲット部分の
所定長さを適当に選択することにより膜物質の構成成分
の比率を自在に調節することが可能である。この成分調
節はターゲットの移動速度をスパッタリング位置にある
ターゲット部分の種類に応じて変化させることにより行
なってもよい。さらに、ターゲットの種類に応じて印加
電力のパワーを周期的に変化させることにより行なって
もよい。またこのようにして生成された膜は、膜を構成
する物質のそれぞれの成分要素のごく薄い膜が多層的に
積層された構造となるので、後述する光磁気記録媒体の
磁性層に適用した場合に見られるように、場合によって
は多層構造化されていることによる利点が生ずることが
期待できる。

【０１０８】また本発明第２態様のオーバーライト可能
な光磁気記録媒体の磁性膜生成方法により媒体のライテ
ィング層を成膜すると、繰り返し書き込みに対する耐久
性が優れた媒体が作成できる。

【０１０９】さらに本発明第３態様のオーバーライト可
能な光磁気記録媒体は、繰り返し書き込みに対する優れ
た耐久性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を用いたスパッタリング装置の一
実施例の構成を模式的に示す図である。

【図２】図１に示されたスパッタリング装置のライティ
ング層用スパッタ室をより詳しく示す模式図である。

【図３】本発明の実施例により作成されたオーバーライ
ト可能な光磁気記録媒体の概略断面図である。

【図４】本発明の実施例により作成された媒体の、繰り
返し書き込み耐久性テストの結果を示すグラフである。

【図５】従来の方法で作成された媒体についての、図４
と同様なグラフである。

【図６】光磁気記録方式の記録原理を説明する概念図で
ある。

【図７】光磁気記録方式の再生原理を説明する概念図で
ある。

【図８】基本発明に従いオーバーライトする場合のレー
ザービームの波形図である。

【図９】基本発明に従い２本のビームでオーバーライト
する場合のレーザービームの波形図である。

【図１０】オーバーライト可能な光磁気記録媒体のＭ
層、Ｗ層について保磁力と温度との関係を示すグラフで
ある。

【図１１】Ｍ層とＷ層の磁化の向きを示す概念図であ
る。

【図１２】Ｍ層とＷ層の磁化の向きの変化を示す説明図
である。

【図１３】Ｐタイプ媒体について、低温サイクル、高温
サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きがどう変化す
るかを示す説明図である。いずれも室温での状態を示
す。

【図１４】Ａタイプ媒体について、低温サイクル、高温
サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きがどう変化す
るかを示す説明図である。いずれも室温での状態を示
す。

【図１５】Ｍ層とＷ層の磁化の向きの変化を示す説明図
である。

【図１６】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１７】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１８】Ｍ層とＷ層について、それぞれＲＥリッチ、
ＴＭリッチに分けた場合、オーバーライト可能な媒体が
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１９】オーバーライト可能な光磁気記録媒体No. １
−１のＭ層、Ｗ層について保磁力と温度との関係を示す
グラフである。

【図２０】媒体No. １−１の媒体について、低温サイク
ルと高温サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きがど
う変化するかを示す概念図である。

【図２１】選択発明にかかる４層膜構造のオーバーライ
ト可能な光磁気記録媒体について、そのオーバーライト
原理を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２〜６ スパッタ室 ７〜１０ ターゲット ２１、２３、２５、２７ Ｄｙターゲット ２２、２４、２６、２８ ＦｅＣｏターゲット ２９ 磁石 ３０ 防護用板 ４１ 基板 ４２ 保護層 ４３ メモリー層 ４４ 中間層 ４５ ライティング層 ４６ 保護層

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットから構成物質をスパッタリン
   グすることにより基板上に複数の構成要素から成る膜を
   生成する方法において、前記ターゲットを目的とする膜
   物質のそれぞれ一部から成る少なくとも２種類以上の所
   定長さのターゲット部分の並列する連なりとして構成
   し、おのおののターゲット部分が、スパッタリングを受
   ける基板と対向するスパッタリング位置を順次通過する
   ようにターゲットを移動させながらスパッタリングを行
   なうことを特徴とするスパッタリング方法。
2. 【請求項２】 前記並列されたターゲット部分の連なり
   が無端ループを成すように構成し、該ループを回転させ
   ることにより、おのおののターゲット部分が前記スパッ
   タリング位置を順次通過することを特徴とする請求項１
   記載のスパッタリング方法。
3. 【請求項３】 ターゲットからその構成物質をスパッタ
   リングすることにより基板上に重希土類−遷移金属系の
   磁性膜を製造する方法において、前記ターゲットを少な
   くとも２種以上の異なるターゲット部分を含む複数のタ
   ーゲットの並列する連なりとして構成し、おのおののタ
   ーゲット部分が、スパッタリングを受ける基板と対向す
   るスパッタリング位置を順次通過するようにターゲット
   を移動させながらスパッタリングを行なうことを特徴と
   するオーバーライト可能な光磁気記録媒体の磁性膜生成
   方法。
4. 【請求項４】 前記並列されたターゲット部分の連なり
   が無端ループを成すように構成し、該ループを回転させ
   ることにより、おのおののターゲット部分が前記スパッ
   タリング位置を順次通過することを特徴とする請求項３
   記載のオーバーライト可能な光磁気記録媒体の磁性膜生
   成方法。
5. 【請求項５】 前記ターゲット部分の種類が重希土類と
   遷移金属であり、前記ループ内で該２種のターゲット部
   分が交互に並んでいることを特徴とする請求項４記載の
   オーバーライト可能な光磁気記録媒体の磁性膜生成方法
6. 【請求項６】 請求項３記載のオーバーライト可能な光
   磁気記録媒体の磁性膜生成方法において、前記基板を前
   記スパッタリング位置にあるターゲット部分とほぼ平行
   な方向に移動させながらスパッタリングを行なうことを
   特徴とする磁性膜生成方法。
7. 【請求項７】 請求項４記載のオーバーライト可能な光
   磁気記録媒体の磁性膜生成方法において、前記基板を前
   記スパッタリング位置にあるターゲット部分とほぼ平行
   な方向に移動させながらスパッタリングを行なうことを
   特徴とする磁性膜生成方法。
8. 【請求項８】 請求項５記載のオーバーライト可能な光
   磁気記録媒体の磁性膜生成方法において、前記基板を前
   記スパッタリング位置にあるターゲット部分とほぼ平行
   な方向に移動させながらスパッタリングを行なうことを
   特徴とする磁性膜生成方法。
9. 【請求項９】 垂直磁化膜からなるメモリー層とライテ
   ィング層の少なくとも２層を含み、メモリー層の磁化の
   向きを変えることなくライティング層の磁化の向きを所
   定の向きに揃える "初期化" を行なうことができ、光変
   調方式でオーバーライト可能な光磁気記録媒体であっ
   て、前記ライティング層が希土類からなる薄層と、遷移
   金属からなる薄層とが交互に積層された多層構造をなす
   ことを特徴とするオーバーライト可能な光磁気記録媒
   体。