JP2597630B2

JP2597630B2 - 光メモリ媒体

Info

Publication number: JP2597630B2
Application number: JP63049759A
Authority: JP
Inventors: 由美木原; 弘喜中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH01224957A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、レーザ光により情報の記録、再生、消去
を行なう光メモリ媒体に関する。

（従来の技術）近年、高密度、大容量、高速アクセス等種々の要求を
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。そして、既に実用化に達したものとして、記憶
ディスクに微細ピット列を形成し、各ピット部における
光ビームの回折現象を利用して再生信号を得る装置があ
る。

しかしながら、これらの装置は再生専用であるか、又
は再生及び情報の追加記録が可能なものに留まり、不要
な信号を消去し、再記録までも可能なものについては、
未だ研究・開発段階にある。

ところで、消去、再記録可能な光メモリ媒体として
は、垂直磁化膜を用いた光時期メモリ媒体と、アモルフ
ァス状態と結晶状態で反射率の異なる薄膜を用いた相変
化記録媒体の開発が進んできている。

現在、相変化記録媒体の方は、記録材料開発段階であ
り、実用化は光磁気記録媒体の方が先であると見られて
いる。光磁気記録では、熱磁気的安定性、高いS/Nを得
るため、記録材料としては希土類−遷移金属アモルファ
ス膜の研究を中心とし、真空蒸着、スパッタリング、或
いはイオンプレーティング等の手法により、透明基板上
に形成した薄膜上にレーザビームを照射して、記録膜の
温度を上昇させ、熱磁気効果により情報の書き込み呼び
消去を行なっている。

アモルファス膜を形成する基板としては、ガラス板及
びアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂基板が提案され
ている。これらの基板には、媒体の記録密度向上のた
め、トラックピッチ１〜２μｍ、深さ0.1μｍ程度の案
内溝が形成され、この案内溝上もしくは溝間に記録を行
なっている。

ところが、この案内溝の形成は微細加工であるため、
ガラス基板を用いた場合、レーザ露光、RIE（リアクテ
ィブ・イオン・エッチング）により行なわれており、生
産性が良くない。そのために、レーザ露光装置を用いて
作成したマスクとアライナーを用いた一対の露光、RIE
により生産性を上げるという寸法もあるが、基板全体の
大面積に亘る一様な案内溝の形成を行なうことが大変難
しく、実用性に乏しいと思われる。

一方、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂の基板を
用いれば、この案内溝は射出成形により容易に作成出来
る。そのため、現在は未だ樹脂基板にも問題はあるが、
最終的には光メモリ媒体の基板は、安価な樹脂基板にな
ると考えられている。

（発明が解決しようとする課題）上記の記録膜である希土類−遷移金属アモルファス膜
の垂直磁化膜は、直接作成出来ない。そのため、基板と
記録層との間にSiO、SiO₂（特開昭57−66549号公報）、
Si₃N₄（特開昭57−169996号公報）等の無機誘導体下地
層を作成し、その上に垂直磁化アモルファス膜を形成し
ている。そして、実際には、記録膜上にも無機誘電体を
設けて、記録膜の酸化を防ぐ方法が一般的に用いられて
いる。このとき、SiO、SiO₂等の金属酸化物では記録層
の酸化劣化が生じ、信頼性が悪い。これに対してSi
₃N₄、AlN等の金属窒化物の場合は信頼性は良い（特開昭
60−258353号公報）が、樹脂基板との密着性が悪く、加
速劣化試験において、基板との剥離が起きる。

この解決策としては、樹脂基板と無機誘電体下地層と
の間にポリマー（特開昭60−79543号公報）及びテフロ
ン樹脂（特開昭62−75946号公報）からなる密着層を形
成する等の提案もあるが、著しい効果は得られない。

又、実用においては、２枚のディスクを記録膜側を内
側にして貼り合わせたものが、耐剥離性、信頼性、更に
は記録容量等の点で有効と考えられている。そのため、
この貼り合わせ技術の研究も行なわれており、一般的に
は光硬化性樹脂等の樹脂接着材を記録膜側に塗布し、接
着を行なっている。このことは、活性な樹脂と記録膜と
が接することとなり、この樹脂接着材による記録膜の劣
化も問題となっている。そのための接着材の材料の開発
も盛んに行なわれているが（特開昭58−108044号公
報）、まだまだ解決にはほど遠い。

この発明は、上記に鑑みなされたもので、誘電体下地
層を金属酸化物で金属窒化物からなる無機誘電体で形成
し、透明基板側の金属酸化物の濃度を高くし、記録層側
の金属酸化物の濃度を低くすることにより、記録層の保
護効果があり、樹脂基板を使用しても剥離を生じない光
メモリ媒体を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、1.6μｍピッチ、深さ0.2μｍの案内溝を
有する厚さ1.2μｍのポリカーボネートからなる透明基
板と、この透明基板上に形成されたTbCoからなる厚さ25
0オングストロームの光記録層と、この光記録層と上記
透明基板との間に形成され、SiO₂又はAl₂O₃である金属
酸化物とSi₃N₄又はAlNである金属窒化物とからなり、か
つ上記透明基板から垂直方向に上記金属酸化物の原子比
による濃度が減少するように、かつ上記金属酸化物濃度
が上記透明基板側で80％以上、上記光記録層側で50％以
下になるように構成された厚さ1000オングストローム又
は1500オングストロームの無機誘電体下地層と、上記光
記録層上に形成されたSi₃N₄又はAlNである金属窒化物か
らなる、厚さ500オングストローム又は1000オングスト
ロームの誘電体保護層と、この誘電体保護層上に形成さ
れたAlからなる厚さ500オングストロームの反射層と、
からなることを特徴とする光メモリ媒体であり、上記金
属酸化物の濃度は連続的又は不連続的に変化させてい
る。

（作用）この発明によれば、剥離がなく保護効果の良い誘電体
下地層が得られる。この結果、耐久性の良い光メモリ媒
体が得られる。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。

この発明の光メモリ媒体は第１図に示すように構成さ
れ、１は樹脂からなる透明基板である。この透明基板１
上には無機誘電体下地層２が形成され、この誘電体下地
層２上には光記録層３が形成されている。この光記録層
３上には誘電体保護層４が形成され、この誘電体保護層
４上には反射層５が形成されている。

上記の場合、誘電体下地層２は後で詳しく説明するよ
うに、金属酸化物と金属酸化物とからなっており、而も
透明基板２から垂直方向に金属酸化物の濃度が減少する
ように構成されている。つまり、透明基板に接する面の
金属酸化物濃度が高く、光記録層と接する面の金属酸化
物濃度が低くなるように設定されている。

さて元来、樹脂基板と無機誘電体とは、熱膨張係数が
10^-5/℃程度と10^-6/℃程度であり、樹脂基板の方が一桁
近く大きく、温度変化による剥離が生じ易い。この剥離
を防止するためには、基板と誘電体下地層との間に、化
学的結合がなくてはならない。

そこで、上記のようにこの発明では、無機誘電体下地
層２が金属酸化物と金属窒化物とから構成されている訳
である。

金属酸化物が金属窒化物に比べ樹脂基板との耐剥離性
が良いのは、金属酸化物が樹脂基板と化学的に結合して
いるためと考えられる。金属酸化物と金属酸化物とを比
べたとき、特にスパッタリングもしくは蒸着で薄板を形
成した場合、金属酸化物の方が活性な金属原子を有する
膜が出来易い。

即ち、金属酸化物の誘電体下地層は、樹脂製の透明基
板１との密着性は良いが、光記録層３を劣化させる恐れ
があり、金属窒化物の誘電体下地層は光記録層３の保護
効果はあるが、樹脂製の透明基板１と密着性の悪い膜に
なってしまう。このため、透明基板１と接する誘電体下
地層２の金属酸化物濃度を高くし、光記録層と接する誘
電体下地層の金属窒化物濃度を高くするように構成すれ
ば、基板との剥離がなくなり、光記録層３の保護効果の
大きい膜が得られる。

さて次ぎに、製造方法的に検討することにする。

Si₃N₄やAlN等の金属窒化物のターゲットを用いた成膜
では、導入ガス中に酸素を混入することにより、容易に
Si₂やAl₂O₃等の金属酸化物に変わるということは良く知
られたことである。そこで、上記のような誘電体下地層
２を作成するにも、複数のターゲットを使用するだけで
なく、成膜ガス中に酸素を導入し、その導入率を変えて
作成する方法が考えられる。

通常の成膜ガスであるアルゴン（Ar）中に、酸素ガス
を導入し、その導入率を変え、耐剥離性及び保護効果に
ついて測定・実験を行なった結果を下記表１と第５図に
示す。

この表１は、ポリカーボネート基板上に各膜1000Åを
作成し、55℃90％RHの恒湿恒温槽に１週間投入し、その
剥離状態を測定した結果である。

又、第５図はガラス基板（コーニング7059）上に、各
種誘電体膜を1500Å形成し、その上にTbCoからなる光記
録層250Åを作成し、その上に再び各種誘電体膜を500Å
を形成したサンプルを55℃90％RHの恒湿恒温槽に投入
し、その保磁力変化を測定した結果である。

これらより、誘電体下地層２において、基板１側では
金属酸化物濃度を80％以上、光記録層３側では50％以下
にすることにより、剥離がなく保護効果の大きい光メモ
リ媒体を提供できることが判る。

次に、実際にSi₃N₄のターゲットを用いて上記のよう
に先ずアルゴンガス雰囲気中に酸素ガスを第４図に示す
ような割合で導入した場合の誘電体下地層の酸化濃度変
化をオージェ分光法で深さ方向の分析を行なったデータ
を第２図に示す。

この第２図において、膜中の酸素濃度は基板１側から
光記録層３側に向けて減少している。光記録層３との界
面で少し増加しているのは、光記録層３内のTbの選択酸
化によるものである。

このように、金属窒化物のターゲットを用い、導入ガ
スに酸素を使用して成膜を行なうことにより、膜中に金
属酸化物と金属窒化物の割合を制御出来る。

次に、製造方法的に２つの具体例につき説明する。

（具体例１） 1.6μｍピッチ、深さ0.2μｍの案内溝を有する厚さ1.
2μｍのポリカーボネート基板上に、Si₃N₄ターゲットを
用い、アルゴンガス雰囲気中に酸素ガスを第４図に示す
ように導入率を変え、誘電体下地層を1500Å形成し、そ
の上にTbCoからなる光記録層250Åを形成し、その上にS
i₃N₄からなる誘電体保護層を1000Å、Alからなる反射層
を500Å順次形成する。

（具体例２）ポリカーボネート基板上に、TiO₂ターゲットを用い、
アルゴンガス雰囲気中で第１の誘電体下地層を250Å形
成し、次にSi₃N₄ターゲットを用い、アルゴンガス雰囲
気中で第２の誘電体下地層を1250Å形成し、その上にTb
Coからなる光記録層を250Å形成し、その上にSi₃N₄から
なる誘電体保護層を1000Å、Alからなる反射層を500Å
順次形成する。

上記具体例１、２のサンプルを55℃90％RHの条件の恒
湿恒温槽で行なった加速劣化試験の結果を第３図に示
す。この加速劣化試験における光記録槽３の劣化評価は
光記録槽３の保磁力変化で行なった。第３図で判るよう
に、1000時間以上の加速劣化試験で全く劣化しないだけ
でなく、ポリカーボネート基板の剥離も生じなかった。

尚、参考のために、Si₃N₄単独及びSiO₂単独の下地槽
を設けた場合の結果を併せて示した。

このように、誘電体下地槽２の金属酸化物濃度は連続
的、もしくは不連続であってもよく、又、この発明の趣
旨からすると多層であっても良い。

尚、金属酸化物はSiO、SiO₂、TiO₂に限らず、Al₂O₃、
CeO₂、ThO₂、ZrO₂、ZbO₂等を用いて成形しても良いこと
は言うまでもなく、同様に金属窒化物もその他AlN等を
用いても、同様効果が得られる。

［発明の効果］この発明によれば、誘電体下地層２の透明基板１に接
する面の金属酸化物濃度を高くし、光記録層３と接する
面の金属酸化物濃度を低くしているので、剥離がなく、
保護効果の良い誘電体下地層２が得られる。この発明で
は、この誘電体下地層２を用いているため、耐久性の良
い光メモリ媒体が作成出来る。

尚、誘電体下地層２を作成する場合、予め酸素混入雰
囲気中で透明基板１のスパッタエッチングを行なった
り、又、膜作成をバイアススパッタリングで行なったり
すると、更に効果があがる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る光メモリ媒体を示す
断面図、第２図はこの発明の光メモリ媒体におけるオー
ジ分光法による深さ分析のデータを示す特性曲線図、第
３図は同じく加速劣化試験の結果を示す特性曲線図、第
４図同じく誘電体下地層成膜中の酸素導入率変化を示す
特性曲線図、第５図は同じく誘電体下地層の保護効果を
示す特性曲線図である。１……透明基板、２……誘電体下地層、３……光記録
層、４……誘電体保護層、５……反射層。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】1.6μｍピッチ、深さ0.2μｍの案内溝を有
する厚さ1.2μｍのポリカーボネートからなる透明基板
と、この透明基板上に形成されたTbCoからなる厚さ250オン
グストロームの光記録層と、この光記録層と上記透明基板との間に形成され、SiO₂又
はAl₂O₃である金属酸化物とSi₃N₄又はAlNである金属窒
化物とからなり、かつ上記透明基板から垂直方向に上記
金属酸化物の原子比による濃度が減少するように、かつ
上記金属酸化物濃度が上記透明基板側で80％以上、上記
光記録層側で50％以下になるように構成された厚さ1000
オングストローム又は1500オングストロームの無機誘電
体下地層と、上記光記録層上に形成されたSi₃N₄又はAlNである金属窒
化物からなる、厚さ500オングストローム又は1000オン
グストロームの誘電体保護層と、この誘電体保護層上に形成されたAlからなる厚さ500オ
ングストロームの反射層と、からなることを特徴とする光メモリ媒体。