JPS63224054A - 光磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気カー効果を利用して読出しすることので
きるキュリー点書込みタイプの光磁気記録媒体の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

消去可能な光デイスクメモリとして光磁気ディスクが知
られている。光磁気ディスクは、従来の磁気ヘッドを使
った磁気記録媒体と比べて高密度記録、非接触での記録
再生などが可能であるという長所がある反面、記録前に
一度記録部分を消去しなければならない（一方向に着磁
しなければならない）という欠点があフた。この欠点を
補う為に、記録再生用ヘッドと消去用ヘッドを別々に設
ける方式、あるいは、レーザーの連続ビームを照射しつ
つ、同時に印加する磁場を変調しながら記録する方式な
どが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの方法は、装置が大がかりとなリ、コス
ト高になる欠点あるいは高速の変調ができないなどの欠
点を有する。

上述の公知技術の欠点を除去し、従来の装置構成に簡単
な構造の磁界発生手段を付設するだけで、磁気記録媒体
と同様な重ね書きくオーバーライド）を可能とした、光
磁気記録方法を本出願人は昭和６１年７月８日に特願昭
６１−１５８７８７号（該出願は昭和６２年２月２日の
国内優先の基礎出願（特願昭６２−２０３８４号）とな
る）で提案した。

しかし、この方法は全く新しい記録法であるが故に、こ
の方法に関連して、いまだ多くの研究課題が残っていた
。すなわち、この記録に用いるのに、よりふされしい光
磁気記録媒体の製法の探究等である。

そこで本発明者は更に研究を進めた結果、いくつかの成
果が得られた。

本発明はこうして完成されたものであり、その目的は重
ね書き可能な記録方法を提供するだけでなく、その重ね
書き可能な記録法によりふされしい光磁気記録媒体の製
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成可能な本発明は、 低いキュリー点（ＴＬ）と高い保磁力（ＨＨ）とを有す
る第１ｉ性層およびこの磁性層に比べて相対的に高いキ
ュリー点（Ｔｔ１）と低い保磁力（ＨＬ）とを有する第
２磁性層から構成されており、その各層とも希土類元素
と遷移金属との非晶質合金を主成分とする二層構造の交
換結合垂直磁化膜を基板上に有して成り、第２磁性層の
飽和磁化をＭｓ、膜厚をｈ、二つの磁性層間の磁壁エネ
ルギーをσ胃とすると、 Ｈ”＞　ＨＬ　〉２　ｙＳｈ を満たしている光磁気記録媒体の製造法であって、 その第２磁性層を、■希土類元素−遷移金属材料（希土
類元素と遷移金属との合金、あるいは希土類元素と遷移
金属とを単に併用した材料）と、■非磁性元素材料とを
、離れた位置に設けられた各々の蒸発源より同時に基板
に飛散させて、成膜する光磁気記録媒体の製造法である
。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）は各々本発明により製造され
る光磁気記録媒体の一実施例を示す模式断面図である。

第１図（ａ）の光磁気記録媒体は、プリグループが設け
られた透光性の基板１上に、第１の磁性層２と第２の磁
性層３が積層されたものである。第１磁性層２は低いキ
ュリー点（ＴＬ　’）と高い保磁力（ＨＨ）を有し、第
２磁性層３は、高いキュリー点（”ｒｎ）と低い保磁力
（ＨＬ　）を存する。ここで「高い」、「低い」とは内
磁性層を比較した場合の相対的な関係を表わす（保磁力
は室温における比較）。ただし、通常は第１磁性層２の
ＴＬは７０〜１８０℃、Ｈ，は、３〜ＩＯにＯｅ　、第
２磁性層３のＴＨは１００〜４００℃、ＨＬは０，５〜
２にＯｅ程度の範囲内にするとよい。

各磁性層の主成分には、垂直磁気異方性を示し且つ磁気
光学効果を呈する。希土類元素と遷移金属元素との非晶
質磁性合金が利用できる。例として、ＧｄＣ：ｏ、　Ｇ
ｄＦｅ　、　ＴｂＦｅ、　ＤｙＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅ、
　ＴｂＤｙＦｅ。

ＧｄＴｂＦｅＣｏ、　ＴｂＦｅＧｏ、　ＧｄＴｂ（：ｏ
等が挙げられる。

ところで、本発明による光磁気記録媒体を用いた記録方
法では、第１磁性層２が主に再生に関与する。即ち、第
１磁性層２が呈する磁気光学効果が主に再生に利用され
、第２磁性層３は記録に重要な役割りを果たす。

一方、従来の光磁気記録方法における、交換結合二層膜
では、逆に、低いキュリー点と高い保磁力とを有する磁
性層は主に記録に関与し、高いキュリー点と低い保磁力
とを有する磁性層が主に再生に関与した。

かかる従来の交換結合二層膜では、主に再生に関与する
磁性層の飽和磁化Ｍｓと、膜厚りと、二層間の磁壁エネ
ルギーσｗの間に、次の様な関係があるのが望ましかっ
た。

ＨＨ＞　−＞　ＨＬ Ｍｓｈ しかし、本発明に使用する記録媒体の交換結合二層膜で
は、第２磁性層３の飽和磁化Ｍｓと膜厚りと、二磁性層
間のｍ璧エネルギーσｗの間に、次の関係が必要である
。

ＨＨ＞ＨＬ、　＞□ Ｍｓｈ これは、記録によって最終的に完成されるビットの磁化
状態（第２図（ｆ）に示す）を、安定に存させるためで
ある（詳しい理由は後述する）。

したがって、両磁性層２．３（垂直磁化膜）の成膜に際
して、上の関係式を満たすように、各層の膜厚、保磁力
、飽和磁化の大きさ、磁壁エネルギーなどを適当に設定
すればよいが、具体的かつ現実的な方法としては、第２
磁性層の飽和磁化Ｍｓを大きくするか、膜厚りを大きく
するか、磁壁エネルギーσｗを小さくするかである。し
かし、膜ｇｈを大きくすると光磁気記録媒体の感度が低
下する欠点がある。また、飽和磁化Ｍｓを大きくすると
同時にＨｔ、の値も小さくなるので、経験的にはＨＬの
値が１にＯｅより小さくなると、むしろＨＬ、＜０ｗ７
２Ｍ５ｈとなりやすし）。

このため、現状での最善の方法としては、Ｍｉ壁エネル
ギーａ胃を小さくすることである。例えば、第１磁性層
２と第２磁性層３の間に非磁性元素による中間層を設け
ると、数十人の僅かな厚さでも中間層を介しての交換相
互作用は激減するので、見かけ上のσ胃は小さくなる。

ところが、実際に適当な大きさのａＷを有する光磁気媒
体を再現性良く作製しようとしても、前記中間層の膜厚
依存性が大きいために再現性がないという欠点がある。

そこで、研究を進め、第２磁性層中に非磁性元素を混入
したところ、交換相互作用を減少させる物質が層内に分
散していることとなり、第１、第２磁性層の磁壁な介し
て、第２磁性層に働く交換力の大きさを上記の中間層を
設けた場合と同様に減少させることができるにもかかわ
らず、その中間層とは違い第２磁性層に働く交換力を再
現性良く設定できることが明らかになった。

よって、図示した光磁気記録媒体の第２磁性層には非磁
性元素が含有されており、その非磁性元素としては、第
２磁性層に混入させたとき、その層のＭｇに影響を与え
にくい（ＭＳを減少させにくい、キュリー温度を低下さ
せにくい）ものが利用されている。その好ましい例とし
ては、Ｃｕ。

Ａｇ、Ｔｉ、Ｍｎ、　Ｂ　、　Ｐｔ、　Ｓｉ、Ｇｅ等が
挙げられる。その添加量は原子量比で２％〜７０％程度
が好ましい。

キュリー温度の低下は約３０℃程度以内に押さえること
が好ましいが、できたら、キュリー温度は低下しない方
がよい。

ここで、キュリー温度の低下は、主として、添加した非
磁性元素が第２磁性層の希土類元素あるいは遷移金属と
合金化するため、起こると考えられる。そこで、これを
阻止すべく更に検討を重ねたところ、第２磁性層の成膜
に際して、希土類元素、遷移金属元素の蒸発源と、非磁
性層元素の蒸発源とを分離して設け、好ましくは基板を
回転させながら、通常のスパッタ法、イオンビームによ
る蒸着あるいはスパッタ法、電子ビーム蒸着法。

クラスタービーム蒸着法等の成膜法にて成膜することが
有効であることが、明らかになった。すなわち、この点
が前述したように本発明の最大の特徴であり、これによ
って、非磁性層元素を多量に添加してもキュリー温度の
低下が少なく、ＭＳ低下による悪影響、つまり第１、第
２磁性層の記録感度、記録状態への悪影響を及ぼすこと
なく、見かけ上のａＷを減少させることができるように
なった。この原因は、微視的に見た場合には、希土類遷
移金属金属と非磁性層元素の積層構造が形成されるため
と考えられる。

なお、両磁性層２．３は、記録時の実効的バイアス磁界
の大きさ、あるいは二値の記録ビットの安定性などを考
えると、交換結合をしていることが望ましい。

本発明を利用して製造した第１図（ｂ）の光磁気記録媒
体において、４．５は両磁性層の耐久性を向上させるた
めのあるいは光磁気効果を向上させるための保護膜であ
る。

６は、貼り合わせ用基板７を貼り合わすための接着層で
ある。貼り合わせ用基板７にも、２から５までの層を積
層し、これを接着すれば両面で記録・再生が可能となる
。

以下、第２図〜第４図を用いて記録の過程を示すが、記
録前、両磁性層２と３の磁化の安定な向きは平行（同じ
向き）でも反平行（逆方向）でも良い。第２図では磁化
の安定な向きが平行な場合について説明する。

第３図の３５は、上述したような構成を有する光磁気デ
ィスクである。例えば、この磁性層のある一部の磁化状
態が初め第２図（ａ）のようになっているとする。光磁
気ディスク３５はスピンドルモータにより回転して、磁
界発生部３４を通過する。このとき、磁界発生部３４の
磁界の大きさを両磁性層２と３の保磁力の間の値に設定
すると（磁界の向きは本実施例では上向き）、第２図（
ｂ）に示す様に第２磁性層３は一様な方向に磁化され、
一方、第１磁性層２の磁化は初めのままである。

次に光磁気ディスク３５が回転して記録・再生ヘッド３
１を通過するときに、記録信号発生器３２からの信号に
従フて、２種類（第１種と第２種）のレーザーパワー値
を持つレーザービームをディスク面に照射する。第１種
のレーザーパワーは該ディスクを第１磁性層２のキュリ
ー点付近まで昇温するだけのパワーであり、第２種のレ
ーザーパワーは該ディスクを第２磁性層３のキュリー点
付近まで昇温可能なパワーである。即ち、両磁性層２．
３の保磁力と温度との関係の概略を示した第４図におい
て、第１種のレーザーパワーはＴＬ付近、第２種のレー
ザーパワーはＴ、付近までディスクの温度を上昇できる
。

第１種のレーザーパワーにより第１磁性層２は、キュリ
ー点付近まで昇温するが第２磁性層３はこの温度でビッ
トが安定に存在する保磁力を有しているので記録時のバ
イアス磁界を適正に設定しておくことにより、第２図（
ｂ）のいづれからも第２図（ｃ）のようなビットが形成
される（第１種の予備記録）。

ここでバイアス磁界を適正に設定するとは、次のような
意味である。即ち、第１種の予備記録では、第２磁性層
３の磁化の向きに対して安定な向きに（ここでは同じ方
向に）第１磁性層２の磁化が配列する力（交換力）を受
けるので２本来はバイアス磁界は必要でない。しかし、
バイアス磁界は後述する第２種のレーザーパワーを用い
た予備記録では第２磁性層３の磁化反転を補助する向き
（すなわち、第１種の予備記録を妨げる向き）に設定さ
れる。そして、このバイアス磁界は、第１種、第２種ど
ちらのレーザーパワーの予備記録でも、大きさ、方向を
同じ状態に設定しておくことが便宜上好ましい。

かかる観点からバイアス磁界の設定は次記に示す原理に
よる第２種のレーザーパワーの予備記録に必要最小限の
大きさに設定しておくことが好ましく、これを考慮した
設定が前でいう適正な設定である。

次に第２種の予備記録について説明する。

第２種のレーザーパワーにより、第２磁性層３のキュリ
ー点近くまで昇温させる（第２種の予備記録）と、上述
のように設定されたバイアス磁界により第２磁性層３の
磁化の向きが反転する。続いて第１磁性層２の磁化も第
２磁性層３に対して安定な向きに（ここでは同じ方向に
）配列する。

即ち、第２図（ｂ）のいづれからも第２図（ｄ）のよう
なビットが形成される。

このように、バイアス磁界と、信号に応じて変わる第１
種及び第２種のレーザーパワーとによって、光磁気ディ
スクの各箇所は第２図（Ｃ）か（ｄ）の状態に予備記録
されることになる。

次に光磁気ディスク３５を回転させ、予備記録のビット
（Ｃ）　、　（ｄ）が磁界発生部３４を再び通過すると
、磁界発生部３４の磁界の大きさは前述したように磁性
層２と３の保磁力間に設定されているので、記録ビット
（Ｃ）は、変化が起こらずに（ｅ）の状態である（ｆｉ
終的な記録状態）。一方、記録ビット（ｄ）は第２磁性
層３が磁化反転を起こして（ｆ）の状態になる（もう一
つの最終的な記録状態）。

（ｆ）の記録ビットの状態が安定に存在する為には、第
２磁性層３の飽和磁化の大きさをＭｓ、膜厚をり、＠性
層２．３間の磁壁エネルギーをσ胃とすると、前述した
ように次の様な関係があれば良い。

ここで０ｗ７２Ｍ５ｈは第２磁性層に働く交換力の強さ
を示す。つまり、０ｗ　／　２Ｍ５ｈの大きさの磁界で
第２磁性層３の磁化の向きを、第１磁性層２の磁化の向
きに対して安定な方向へ（この場合は同じ方向）向けよ
うとする。そこで第２磁性層３がこの磁界に抗して磁化
が反転しないためには第２磁性層３の保磁力をＨＬとし
てＨＬ＞０ｗ７２Ｍ５ｈであればよい。

記録ビットの状態（ｅ）と（ｆ）は、記録時のレーザー
のパワーで制御され、記録前の状態には依存しないので
、重ね書き（オーバーライド）が可能である。記録ビッ
ト（ｅ）と（ｆ）は、再生用のレーザービームを照射し
、再生光を記録信号再生器３３で処理することにより、
再生できる。

第２図の説明では第１磁性層２と第２Ｍｉ性層３の磁化
の向きが同じときに安定な例を示したが、磁化の向きが
反対のときに安定な磁性層についても同様に考えられる
。第５図に、この場合の記録過程の磁化状態を第２図に
対応させて示しておく。

〔実施例〕

実施例１ ３元のターゲット源を備えたスパッタ装置内に、プリグ
ループ、プリフォーマット信号の刻まれたポリカーボネ
ート製のディスク状基板を、ターゲットとの間の距離１
０ｃｍの間隔にセットし、１５ｒｐｍで回転させた。

スパッタ装置内をＩ×１０福Ｔｏｒｒ以下に排気後、ア
ルゴン中で、第１のターゲットより、スパッタ速度１０
０人／ｗｉｎ、スパッタ圧ｓｘ　ｔｏ−：（Ｔｏｒｒで
ＺｎＳを保護層として１０００人の厚さに設けた。次に
アルゴン中で、第２のターゲットよりスパッタ速度ｉｏ
ｏ人／ｗｉｎ、スパッタ圧５Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒで
ＴｂＦｅ合金をスパッタし、膜厚３００　Ａ、　ＴＩ、
＝約１４０℃、ＨＨ＝約１０ＫＯｅのＴｂ＋ａＦｅａｚ
のＦｅ元素の副格子磁化優位の第１磁性層を形成した。

次に、アルゴン中、スパッタ圧５ｘ　ＩＱ−：Ｉ　Ｔｏ
ｒｒで第３のターゲットよりＴｂＦｅＣｏ合金を、第４
のターゲットよりＣｕを同時にスパッタし、スパッタ速
度１００人／ｍｉｎにて、膜厚５００人、Ｔ、４＝約２
００℃、ＨＬ＝約１にＯｅのＴＩ）＋ａ、　４Ｆｅｓａ
ＣＯ６，ｓ　ＣＬＩ２ｏのＴｂ元素の副格子磁化優位の
第２磁性層を形成した。

次にアルゴン中で第１のターゲットよりスパッタ速度１
００人／ｍｉｎ、スパッタ圧５　Ｘ　１０”３Ｔｏｒｒ
で、ＺｎＳを保護層として２０００人の厚さに設けた。

次に膜形成を終えた上記の基板を、ホットメルト接着剤
を用いて、ポリカーボネートの貼り合わせ用基板と貼り
合わせ光磁気ディスクのサンプルを作成した。

このサンプルを記録再生装置にセットし、２．５にＯｅ
の磁界発生部を、線速度約８　ｍ／ｓｅｃで通過させつ
つ、約１μに集光した８３０ｍｍの波長のレーザービー
ムを５０％のデユーティで２　ＭＨｚで変調させながら
、４ｍＷと８ｍＷの２値のレーザーパワーで記録を行な
った。バイアス磁界は１０００ｅであった。その後１．
５＊Ｗのレーザービームを照射して再生を行なフたとこ
ろ、２値の信号の再生ができた。

次に、上記と同様の実験を、全面記録された後の光磁気
ディスクについて行なった。この結果前に記録された信
号成分は検出されず、オーバーライドが可能であること
が確認された。

実施例２と比較例 実施例１と同様な方法にて、第２磁性層に添加する非磁
性元素の種類、添加量、及び成膜時の基板回転数を変イ
ヒさせた以外は、あるいは比較のため第２磁性層を１つ
のターゲットより成膜した以外は、実施例１と同じ材料
、膜厚、保磁力の、表１に示すような光磁気ディスクの
サンプルを作製した。

実施例１を含めた各サンプルについて、記録ビット（ｆ
）の安定性を調べるために、外部磁界を印加しながら第
１、第２磁性層の磁化の反転が起きる磁界の大きさを調
べた。次に外部磁界を印加しない状態での記録ビット（
ｆ）の安定性を調べた。安定なものはＯ印を、そうでな
いものはＸ印を表１に付した。

次に表１に示した各サンプルについて、第２磁性層の膜
厚だけを変化させたサンプルを作製し、記録ビット（ｆ
）が不安定になり始めるときの第２磁性層の膜厚を調べ
た。この結果も表１に示す。

表１の結果より、第２磁性層の蒸発源（スパッタ源）を
磁性材料と非磁性材料とに分けたサンプルについては、
いずれもキュリー温度の低下が少なくビット（ｆ）の安
定性が良いことがわかる。

サンプル２−４．２−８．２−１２でビット（ｆ）の安
定性がｘ印のものは、第２磁性層の保磁力が低下したた
めである。特に蒸発源を分離した効果は、Ｃｒ、　　Ａ
ｎなどの、遷移金属に添加してキュリー温度を低下させ
る作用の大きな材料について著しい。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、低いキュリー点（”ｒｔ、
　＞と高い保磁力（Ｉ（Ｈ）を有する第１の磁性層と、
相対的に高いキュリー点（Ｔ、）と低い保磁力（）ＩＩ
、　）を有する第２の磁性層とからなる二層構造の磁性
層を有し、その第２磁性層に非磁性元素を添加して第２
磁性層に働く交換力を減少させるよう調整した光磁気記
録媒体を用い、記録時に、記録ヘッドと別位置に磁界発
生部を設け、２値レーザーパワーで記録することによっ
て、良好な重ね書き（オーバーライド）が可能になった
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は各々本発明で使用する光磁
気媒体の一例構成を示す図、第２図は、本発明の記録法
を実施中の、磁性層２．３の磁化の向きを示す図、第３
図は、記録・再生装置の概念図、第４図は内磁性層２と
３の保磁力と温度との関係を示す概略図である。第５図
は本発明の他の実施例における磁性層の磁化状態を示す
図である。 １ニブリグルーブ付の透光性基板、 ２．３：磁性層 ４．５：保護層、 ６：接着層、 ７：貼り合わせ用基板、 ３１：記録・再生用ヘッド、 ３２：記録信号発生器、 ３３：記録信号再生器 ３４：磁界発生部 ３５：光磁気ディスク、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）低いキュリー点（Ｔ＿Ｌ）と高い保磁力（Ｈ＿Ｈ）
   とを有する第１磁性層およびこの磁性層に比べて相対的
   に高いキュリー点（Ｔ＿Ｈ）と低い保磁力（Ｈ＿Ｌ）と
   を有する第２磁性層から構成され、その各層とも希土類
   元素と遷移金属との非晶質合金を主成分とする二層構造
   の交換結合している垂直磁化膜を基板上に有して成り、
   第２磁性層の飽和磁化をＭｓ、膜厚をｈ、二つの磁性層
   間の磁壁エネルギーをσｗとすると、 Ｈ＿Ｈ＞Ｈ＿Ｌ＞（σｗ／２Ｍｓｈ） を満たしている光磁気記録媒体の製造法であって、 その第２磁性層を、希土類元素−遷移金属材料と非磁性
   元素材料とを、離れた位置に設けられた各々の蒸発源よ
   り同時に基板に蒸着して、成膜することを特徴とする光
   磁気媒体の製造法。