JP2513054B2 - 光記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

光記録媒体及びその製造方法

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JP2513054B2 JP2014330A JP1433090A JP2513054B2 JP 2513054 B2 JP2513054 B2 JP 2513054B2 JP 2014330 A JP2014330 A JP 2014330A JP 1433090 A JP1433090 A JP 1433090A JP 2513054 B2 JP2513054 B2 JP 2513054B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光照射により光学特性の変化を生ずる可逆
型光記録材料からなる記録層を備えた光記録媒体及びそ
の製造方法に関し、特に、記録層を被覆する保護膜を備
え、繰り返し書換え可能な光記録媒体の構造に関するも
のである。
〔従来の技術〕
近年、情報化社会の進展と共に情報記録の高密度化及
び大容量化に対する要求が高まってきており、レーザー
光を記録・再生手段として用いる光ディスクは、その高
記録密度及び長寿命特性により注目を集めている。光デ
ィスクを代表とする光記録媒体には、繰り返し記録・再
生可能な書換え型光記録媒体があり、この書換え型光記
録媒体においては、相変化型光メモリ材料を用いた相変
化方式の開発が進められている。
この相変化方式は、一般にレーザー光をディスクの記
録面に照射して加熱し、これにより記録材料の相変化、
即ち、結晶状態から非結晶状態,低温相から高温相,又
は安定相から準安定相等への相転移を引き起こし、各相
における反射率,色相,屈折率等の相違により、情報の
記録及び消去を行なうものである。
第2図を参照して、相変化方式の光記録媒体の構造を
説明する。ポリカーボネイト等からなる基板1の表面に
トラッキング溝11を設け、この表面上にZnS等のセラミ
ックからなる保護膜2aを形成し、その上に可逆型相変化
を生ずる材料からなる記録層3を設け、更に、この上に
上記保護膜2aと同質の保護膜2bを形成し、最後に有機系
の表面保護層5で被覆する。ここで、保護層2bと表面保
護層5との間にAl等を材料として反射・冷却層4を設け
る場合もある。
この光記録媒体に情報を記録する場合には、通常、レ
ーザー光を基板の裏面12から照射し、記録層3のトラッ
ク部13の記録材料を溶融した後急冷して、非結晶状態の
スポットを形成するようにしている。一方、情報の消去
は、記録材料を結晶化温度以上に昇温した後徐冷して、
再結晶化させることにより行なっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
この相変化方式光記録の実用化に対する最も大きな問
題点は、書換え可能回数が他の方式に較べて少ないこと
にある。即ち、磁気記録媒体や光磁気記録媒体を用いる
場合では106回以上の書換えが可能であるのに対し、相
変化方式の光ディスクにあっては104〜105回が現在の実
用上の限界である。
この書換え可能回数の制限因子のうち、最も大きな影
響を与えると思われるものは、保護膜2a,2bの機械的損
傷である。これは、光記録材料の相変化に伴って記録層
3の体積変化が生じ、記録・消去の度毎に、この体積変
化によって保護膜2a,2bに繰返し応力が加わることか
ら、最終的には保護膜2a,2bの疲労破壊に到るものであ
る。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、
その課題は、保護膜に予め初期応力を付与しておくこと
によって、記録層の相変化により発生する繰返し応力が
もたらす保護膜への機械的作用を緩和して保護膜の耐久
性を向上させ、もって書換え可能回数の大きい光記録媒
体を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するために、基板表面上に、光照射
により光学特性変化を生ずる可逆型光記録材料からなる
記録層と、引張り強度よりも圧縮強度の高い材料からな
る保護膜とを有する光記録媒体において、本発明が講じ
た手段は、 基板の表面上に、保護膜を圧縮応力が付与された状態
で記録層と接するように形成するものである。
このような光記録媒体は、基板上に保護膜を圧縮応力
が残留する条件にて成膜することにより製造する。
また、基板上に記録層及び保護膜を形成した後におい
て、保護膜に圧縮応力を付与するために前記基板を変形
する場合もある。
更に、保護膜を圧縮応力が残留する条件にて成膜した
後に、保護膜の圧縮応力を増加させるために基板を形成
する場合もある。
上記の製造方法においては、予め表面側が凸となって
いる基板を用いると共に、この基板上に記録層及び保護
膜を形成した後に、基板を変形する方法として、基板を
平板化するように2の前記基板の表面側の面同士を張り
合わせることが望ましい。
〔作用〕
上記の手段によれば、保護膜はその膜中に圧縮応力が
付与された状態(この予め付与された圧縮応力を以後、
初期圧縮応力という。)に形成されているが、保護膜に
は一般に各種セラミック材料が用いられ、これらの材料
は引張り応力に対しては比較的弱く破壊されやすいのに
対し、圧縮応力に対しては高い強度を備えているので、
初期圧縮応力が極度に大きくない限り保護膜が損傷を受
けることはない。一方、第1図に示すように、書込み時
及び消去時においては、記録材料の相変化によって生じ
る体積の増減に伴い記録層から保護膜に繰返し応力が加
わる。保護膜に初期圧縮応力が付与されていない場合A
には、引張応力が加わっている状態aが発生するが、予
め初期圧縮応力σBが付与されている場合Bには、その
記録層から受ける引張応力は初期圧縮応力σBによって
相殺され、記録層からの引張応力が最も高い状態bにあ
っても、保護膜としては依然として圧縮状態にある。仮
に、σBよりも小さい初期圧縮応力σCが予め付与された
場合Cにおいては、初期圧縮応力σCでは記録層から受
ける引張応力を相殺しきれないので、保護膜が引張応力
を受ける状態cが発生するが、この場合でもその引張応
力は従来よりも弱くなる。何れにしても、引張り強度が
小さいという性質を有する保護膜に対して、従来繰り返
し加わっていた記録層からの引張応力が減殺されること
となるから、書換え時における保護膜の疲労が少なくな
り、光記録媒体の書換え可能回数が増加する。
また、加熱用のレーザー光の出力を高めると、そのレ
ーザー光のパルス幅を短縮することができるが、この場
合には、記録層の相変化により通常よりも高い応力が保
護膜に加わる。しかし、上記のように引張応力が減殺さ
れることによって、相変化がもたらす高い衝撃応力にも
耐え得ることとなるので、記録の書込み時におけるレー
ザー光のパルス出力を高めてパルス幅を狭めることが可
能であり、これにより、光記録媒体の書込み速度を速め
ることができる。
上記の保護膜に初期圧縮応力を付与する方法の第1
は、圧縮応力を残留する条件にて保護膜を成膜する方法
である。従来から成膜時の内部応力の残留が膜質を低下
させる原因として問題となっていたこともあり、成膜条
件による内部応力の制御については、多くの研究がなさ
れている。本発明においては、初期圧縮応力を積極的に
付与することをその手段としているのであるが、圧縮応
力を残留させる成膜方法としては、例えば、RF(交流印
加)スパッタリング法があり、しかもスパッタパワーに
より残留する圧縮応力の値を制御することができる。
更に、この方法によって形成された保護膜には、その
ままでも基板によって保護膜が支持されることにより基
板強度に応じた圧縮応力が保持される。しかし、初期圧
縮応力の一部が開放されることにより基板に反りが生じ
る場合があり、このような場合には、2枚の基板の表面
側同士を張り合わせることによって、その接着力で上記
の反りを完全に矯正することができる。反りの矯正され
た基板上の保護膜には、その一度開放された初期圧縮応
力の一部が再び付与されることになる。
保護膜に初期圧縮応力を付与する方法の第2は、予め
反りを有する基板を用いることである。凸面となった基
板表面上に記録層及び保護膜を形成し、その後、その基
板の反りを外力によって矯正し平板化するのである。こ
の平板化は、充分な強度をもつ支持部材に取り付けるこ
とによっても可能であり、また、上記のような基板の張
り合わせによって実現できる。この方法においても、そ
の平板化により基板から圧縮応力を受ける保護膜に初期
圧縮応力が与えられることとなる。この場合には、予め
与えられた基板の反りの程度によって保護膜内の圧縮応
力の強度を安定的にかつ確実に制御することができる上
に、成膜条件により内部応力を残留させる方法よりも大
きな圧縮応力を付与することが可能である。
〔実施例〕
次に、本発明における光記録媒体の製造方法とそれに
よって得られた光記録媒体について説明する。
(第1実施例) 第2図に示した断面構造を有する光記録媒体におい
て、基板1はポリカーボネイト製であり、この表面上に
はトラッキング溝11が形成されている。その基板1の表
面上にスパッタリング法によりZnSの第1保護膜2a、Ge2
Sb2Te5からなる記録層3、ZnSの第2保護膜2b、Alの反
射・冷却層4を順次形成する。第1保護膜2aの厚さは10
0nm、記録層3は30nm、第2保護膜2bは170nm、反射・冷
却層4は100nmである。最後に、これらの各層は保護す
るため、この上に紫外線硬化樹脂層5を形成する場合も
ある。
第3図に示すように、基板1は直径130mmのディスク
形状となっている。基板1の当初の反り量(第4図に示
すように、基準面の法線Nと基板1の各表面部の法線と
なす角θの基板上の最大値をいう。以下同様。)は、±
1mrad以内であった。ここで、第1保護膜2a及び第2保
護膜2bの形成時において、スパッタリングパワーを変え
ることによりこれらの膜の内部応力の値を変えることが
可能である。第5図に示すように、基板ホルダー20によ
り固定された基板1上に積層膜10が形成され、スパッタ
リング終了後に基板ホルダー20が取り外されると、積層
膜10の内部応力が圧縮応力である場合には、積層膜10の
形成された面側が凸面となるように基板1に反りが生じ
(第5図(b))、また内部応力が引張応力である場合
には、積層膜10の形成された面側が凹面となるように反
りが生じる(第5図(c))。
スパッタリング法によると膜内に圧縮応力が残留し易
いことが知られており、その圧縮応力が原因となって膜
形成後に基板表面側が凸面とする反りが生じる。保護膜
形成時のスパッタリングパワーと基板1の反り量との関
係を第6図(a)に示す。反り量の符号は、保護膜の形
成される基板表面側が凸面となる場合を正に採ってい
る。このように、スパッタリングパワーにより大きく基
板1の反り量が変わることから、膜の内部応力が大きく
変化していることがわかる。ここで、曲線31は第2図に
示す紫外線硬化樹脂層5を形成しない場合、曲線32は紫
外線硬化樹脂層5を形成した場合の基板に対する結果で
ある。一般に、紫外線硬化樹脂層5には引張応力が残留
することが多いので、紫外線硬化樹脂層5を形成した場
合においては、保護膜の初期圧縮応力が紫外線硬化樹脂
層5の引張応力によって減殺され、曲線32が低反り量側
にシフトする。
上記の基板1を2枚用意し、これらの表面同士を張り
合わせた光ディスクを形成し、この光ディスクについ
て、初期化を施した後にディスク回転数を1800rpm,周波
数3.7MHz、ピークパワー17mW、バイアスパワー7mWの条
件にて、繰り返し書換え試験を行なった。当初の信号の
CN比(Carrier to Noise ratio)として55dB、消去比と
して32dBが得られた。書換えを繰り返す度にノイズが増
大しCN比が低下するが、CN比が当初の値から3dB低下す
るまでに書換えた回数を書換え可能回数として、この書
換え可能回数と前記スパッタリングパワーとの関係を第
6図(b)に示す。曲線31と32とは共に、高スパッタリ
ングパワーにて形成された内部圧縮応力の大きい保護膜
を有する基板において書換え可能回数が増加することを
示している。ここに、スパッタリングパワーの条件の相
違から生ずる保護膜の内部応力以外の物性への影響は、
ほとんど見られなかった。
以上述べたように、保護膜2a、2bのスパッタ条件を変
えることにより、内部圧縮応力の値を制御することが可
能であって、この初期圧縮応力の値が大きい程、光ディ
スクの書換え可能回数が増加する。
この効果は、基板1の張り合わせを行なわない場合に
あっても、基板1の強度を高めることによってほぼ同様
の結果を得ることができる。
(第2実施例) 次に、本発明の第2の実施例を説明する。この実施例
においては、予め+8mradの反り量が与えられている基
板1の表面上に、上記第1実施例と同様の第1保護膜2
a、記録層3、第2保護膜2b及び反射・冷却層4を、ス
パッタリング法により形成する。これらの膜を形成した
後の基板1の反り量を第7図(a)に示す。曲線41は紫
外線硬化樹脂層5を形成しない場合の基板1の反り量、
曲線42は紫外線硬化樹脂層5を形成した場合の基板1の
反り量を、それぞれスパッタリングパワーに対してプロ
ットしたものである。第1実施例と較べると、グラフに
は、圧縮側にほぼ予め与えられていた反り量に相当する
分のシフトが見られる。
このように形成された2枚の基板1をその表面側を接
着することにより張り合わせて、1枚の光ディスクと
し、この光ディスクを第1実施例と同様の試験方法に
て、書換え可能回数を測定した。第7図(b)に示すよ
うに、第1実施例の場合よりも更に顕著に書換え可能回
数が増加し、106回を越える場合もある。また、紫外線
硬化樹脂層5を形成した曲線42においても、第1実施例
よりも大幅に改善されている。これは、第1実施例に比
して全体的に初期圧縮応力が大きくなっているからであ
ると思われる。
基板1に予め与える反り量に関しては、反り量が過大
になると、張り合わせによって生じる圧縮応力により保
護膜が損傷するおそれがあると共に張り合わせ自体も困
難になるため、5〜15mradの反り量が望ましい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、記録層に接する保護
膜に予め圧縮応力を付与した光記録媒体及びその製造方
法であることに特徴を有するので、以下の効果を奏す
る。
保護膜に予め圧縮応力を付与したことにより、記録層
の相変化に伴う体積変化による繰返し引張応力の作用を
減殺することができる。従って、繰り返し書換え時にお
ける保護膜の疲労破壊現象を防止することができ、光記
録媒体としての書換え可能回数を大幅に増大させること
ができる。
このように繰返し引張応力が減殺されることによっ
て、相変化がもたらす高い衝撃応力にも耐え得ることと
なるので、記録の書込み時におけるレーザー光のパルス
出力を高めると共にパルス幅を狭めることが可能とな
り、これにより、光記録媒体の書込み速度を速めること
ができる。
保護膜に圧縮応力を付与する方法として成膜条件を制
御して成膜時に内部応力を残留させることによる場合に
は、張り合わせ工程を経ず、そのままの状態でも基板強
度に応じた保護膜の内部圧縮応力が得られる。また、予
め基板に反りを与えておき、記録層、保護膜等を形成し
た後に2枚の基板を張り合わせる場合には、保護膜に対
して確実に所定の圧縮応力を付与することができると共
に、より大きな圧縮応力を加えることも可能であり、更
に顕著な書換え可能回数の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は書換えの際に従来の光記録媒体の保護膜に加わ
る応力と、本発明の光記録媒体の保護膜に加わる応力と
を比較して表示するグラフ図である。 第2図は本発明の実施例に係る光記録媒体の構造を示す
部分断面図である。 第3図(a)は同実施例に係る光記録媒体の概略斜視
図、第3図(b)は同光記録媒体の平面図である。 第4図は基板の反り量を示す概念図である。 第5図(a)は基板上にスパッタリングにより成膜する
状態を示す断面図、第5図(b)は基板上に形成された
膜が内部に圧縮応力を有する場合に生ずる基板の反り状
態を示す断面図、第5図(c)は基板上に形成された膜
が内部に引張応力を有する場合に生ずる基板の反り状態
を示す断面図である。 第6図(a)は本発明の第1実施例に係る基板の反り量
を保護膜成膜時のスパッタリングパワーに対して表示す
るグラフ図、第6図(b)は同実施例のディスクの書換
え可能回数を保護膜成膜時のスパッタリングパワーに対
して表示するグラフ図である。 第7図(a)は本発明の第2実施例に係る基板の反り量
を保護膜成膜時のスパッタリングパワーに対して表示す
るグラフ図、第7図(b)は同実施例のディスクの書換
え可能回数を保護膜成膜時のスパッタリングパワーに対
して表示するグラフ図である。 〔符号の説明〕 1……基板 2a,2b……保護膜 3……記録層 4……反射・冷却層 5……紫外線硬化樹脂層 31……第1実施例において紫外線硬化樹脂層を形成しな
い光記録媒体に関するデータ 32……第1実施例において紫外線硬化樹脂層を形成した
光記録媒体に関するデータ 41……第2実施例において紫外線硬化樹脂層を形成しな
い光記録媒体に関するデータ 42……第2実施例において紫外線硬化樹脂層を形成した
光記録媒体に関するデータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 嘉一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 漆谷 多二男 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の表面上に、光照射により光学特性変
    化を生ずる可逆型光記録材料からなる記録層と、引張り
    強度よりも圧縮強度の高い材料からなる保護膜とを有す
    る光記録媒体において、 前記保護膜は、圧縮応力が付与された状態で前記記録層
    に接するように形成されていることを特徴とする光記録
    媒体。
  2. 【請求項2】基板の表面上に、光照射により光学特性変
    化を生ずる可逆型光記録材料からなる記録層と、引張り
    強度よりも圧縮強度の高い材料からなる保護膜とを有す
    る光記録媒体の製造方法において、前記保護膜を圧縮応
    力が残留する条件にて成膜する工程を有することを特徴
    とする光記録媒体の製造方法。
  3. 【請求項3】基板の表面上に、光照射により光学特性変
    化を生ずる可逆型光記録材料からなる記録層と、引張り
    強度よりも圧縮強度の高い材料からなる保護膜とを有す
    る光記録媒体の製造方法において、前記基板上に前記記
    録層及び前記保護膜を形成した後に、前記保護膜に圧縮
    応力を付与するために前記基板を変形する工程を有する
    ことを特徴とする光記録媒体の製造方法。
  4. 【請求項4】基板の表面上に、光照射により光学特性変
    化を生ずる可逆型光記録材料からなる記録層と、引張り
    強度よりも圧縮強度の高い材料からなる保護膜とを有す
    る光記録媒体の製造方法において、前記保護膜を圧縮応
    力が残留する条件にて成膜する工程と、その後、前記保
    護膜に圧縮応力を付与するために前記基板を変形する工
    程とを有することを特徴とする光記録媒体の製造方法。
  5. 【請求項5】前記基板は表面が凸となった反りを有して
    おり、前記基板を変形する工程は、前記基板を平板化す
    るために2の前記基板の表面側の面同士を張り合わせる
    工程であることを特徴とする請求項第3項又は第4項の
    何れかに記載の光記録媒体の製造方法。
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