JP2967948B2 - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents

光学的情報記録用媒体

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JP2967948B2 JP3133005A JP13300591A JP2967948B2 JP 2967948 B2 JP2967948 B2 JP 2967948B2 JP 3133005 A JP3133005 A JP 3133005A JP 13300591 A JP13300591 A JP 13300591A JP 2967948 B2 JP2967948 B2 JP 2967948B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光の照射によ
り記録層が可逆的に相変化することを利用した、高速、
高密度かつオーバーライト可能な光学的情報記録用媒体
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、情報量の増大にともない、高密度
でかつ高速に大量のデータの記載・再生ができる記録媒
体が求められているが、光ディスクはまさにこうした用
途に応えるものとして期待されている。光ディスクには
一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何度でも
可能な書換型がある。書換型光ディスクとしては、光磁
気効果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態
の変化に伴う反射率変化を利用した相変化媒体があげら
れる。
【0003】相変化媒体は外部磁界を必要とせず、レー
ザー光のパワーを変調するだけで記録・消去が可能であ
り、記録・再生装置を小型化できるという利点を有す
る。さらに、消去と再記録を単一レーザー光ビームで同
時に行う、いわゆる1ビームオーバーライトが可能であ
る。このような、1ビームオーバーライトが可能な相変
化媒体の記録層材料としては、カルコゲン系合金薄膜を
用いることが多い。たとえば、GeTeSb系、InS
bTe系、GeSnTe系等があげられる。また、実際
の媒体は、記録層を誘電体層ではさんで繰り返しオーバ
ーライトに伴う劣化を防止したり、干渉効果を利用して
反射率差(コントラスト)を改善するのが普通である。
【0004】一般に、書換型の相変化記録媒体では、未
記録・消去状態を結晶状態とし、非晶質のビットを形成
する。非晶ビットは記録層を融点より高い温度まで加熱
し、急冷することによって形成される。この場合、誘電
体層は十分な過冷却状態を得るための放熱層として働
く。一方、消去(結晶化)は、記録層の結晶化温度より
は高く融点よりは低い温度まで記録層を加熱して行う。
この場合、誘電体層は結晶化が完了するまでの間、記録
層の温度を高温に保つ蓄熱層として働く。
【0005】上述のような加熱・冷却における記録層の
溶融・体積膨張に伴う変形や、プラスチック基板への熱
的ダメージを防いだり、湿気による記録層の劣化を防止
するためにも、上記誘電体層からなる保護層は重要であ
る。保護層材料は、レーザー光波長において透明である
こと、融点が高く耐熱性に優れること、酸化等にたいし
て化学的に安定であること、適度な熱伝導率であるこ
と、さらには形成が容易であることなどの多岐にわたる
要求を満たさねばならない。相変化媒体の実用化のため
には記録層もさることながら、この保護層の選定、改良
が極めて重要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】保護層材料としては、
高融点で機械的・化学的に安定な誘電体が用いられるこ
とが多い。しかしながら、保護層が十分な耐熱性及び機
械的強度を有していないなどの原因のため、記録・消去
を繰り返すうちに、記録層、保護層、基板が変形したり
クラックが生じたり、剥離が生じたりし、記録・消去の
繰り返し回数とともに欠陥やノイズが増加するなどの問
題がある。保護層として優れた物性をもつ膜であるか否
かは、材料以外に成膜条件によるところが大きい。例え
ば本発明者らは、すぐに、上記誘電体保護膜として密度
7.25g/cm3 以上の酸化タンタルを用いれば繰り
返し特性に優れた媒体が得られることを示した。保護層
誘電体材料としてはこのほかに、Si,Alなどの酸化
物・窒化物やZnS,ZnO及びこれらの混合物が提案
されている。(特開昭63−276724、特開昭62
−167090、特開昭63−102048)一般にこ
れらの誘電体材料はスパッタリング法によって成膜され
るが、単独の酸化物、窒化物、硫化物等ではいわゆるa
tomic peening効果(J. Vac. S
ci. Technol. A7 (1989)、11
05)により圧縮応力を生じ易く、この傾向はスパッタ
リング時の不活性ガスの圧力を低くするほど著しい。本
発明者らの検討によれば、低圧で成膜した誘電体膜を用
いた方が、繰り返しオーバーライトによる劣化がすくな
いことが判明したが、これらの膜では圧縮応力が極めて
高いためにふくれや剥離を生じやすく、経時安定性に問
題があることが多い。特に、上部誘電体保護層(第2の
誘電体保護層)と記録層との間で剥離が生じ易く、上部
誘電体保護層の圧縮応力を軽減する必要があった。
【0007】圧縮応力を軽減するためにスパッタリング
中の圧力を高くするとふくれや剥離を生じにくいもの
の、機械的強度が十分でなく繰り返しオーバーライトに
伴う劣化がはやい。またZnSと金属酸化物の混合膜は
低圧縮応力ではあるが高圧縮応力の酸化タンタル膜に比
べれば繰り返し特性におとる。このように、繰り返しオ
ーバーライト特性、および経時安定性の両方に優れた誘
電体保護層を得ることは互いに相反する関係にあり、本
発明者らはこの矛盾を解決するために、種々の検討を行
った。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、記録層を誘電体保護層ではさみ、その上部
に反射層を設けた相変化型記録媒体において、記録層と
基板との間に設けた第1の誘電体保護層を酸化タンタル
とし、記録層と金属反射層との間に設けた第2の誘電体
保護層をZnSと金属酸化物の混合膜とすることによ
り、誘電体層の耐熱性・機械的強度を損なうこと無く、
全体として上部誘電体保護層(第2の誘電体保護層)の
圧縮応力を軽減したものである。
【0009】以下、本発明の内容について詳細に述べ
る。基板上の各層はいずれもスパッタリング法や蒸着法
で作成できるが、量産性に優れるスパッタリング法を用
い、一貫して真空中で成膜するインライン装置で成膜す
るのが望ましい。また、各層の厚みは、以下に述べるよ
うな理由のほかに、光学的な干渉効果を考慮して結晶状
態と非晶質状態の反射率差(コントラスト)を大きくす
るように選ばれる。
【0010】基板としてはポリカーボネート、アクリ
ル、ポリオレフィン等の透明樹脂、あるいはガラス等が
あげられる。本発明においては、特に記録層材料を限定
するものではないが、記録層としてはGe,Sb,Te
等を主成分とするカルコゲン系合金薄膜を用いることが
多い。例えばInSbTe,GeSbTe,GeSnT
e等の3元合金や、これらにさらにTa,Co,Ag等
を添加したものがあげられる。特に、GeSbTe3元
合金系は、結晶化速度が速く、非晶質ビットの経時安定
性に優れており、実用上十分な特性を有する。記録層の
厚みは通常100Åから1000Åの範囲に選ばれる。
記録層の厚みが100Åより薄いと結晶状態と非晶質状
態との間で十分な反射率差が得られず、一方、1000
Åを越すとクラックが生じやすくなる。
【0011】第1誘電体保護層は特に基板との密着性と
耐熱性・機械的強度に優れた誘電体が望ましい。本発明
者らの検討によれば、第1保護層は金属反射層による放
熱効果が期待できないため、上部保護層(第2保護層)
より耐熱性・機械的強度に優れた誘電体が望ましい。酸
化タンタルは基板との密着性に優れているためふくれ・
剥離が生じにくいので好ましく、スパッタリング中の圧
力を低くして高密度・高圧縮応力の膜としてもちいるの
がよい。特に2×109 dyn/cm2 以上の高圧縮応
力膜を用いるのが望ましい。また、その厚みは100Å
から5000Åの範囲であることが望ましい。厚みが1
00Å未満であると基板や記録膜の変形防止効果が不十
分であり、5000Å以上ではクラックが発生しやす
い。
【0012】一方、第2誘電体保護層としては、低圧縮
応力でありながら十分な耐熱性と機械的強度を有するZ
nSと金属酸化物の混合物を用いる。金属酸化物として
は、酸化タンタルやSiO2 があげられる。金属酸化物
のZnSに対する混合割合は5〜50モル%、好ましく
は10〜30モル%程度である。第2誘電体保護層の膜
厚は1000Å以上であることが望ましい。1000Å
未満では繰り返しオーバーライトにともなう劣化が大き
い。
【0013】金属反射層としてはAlやAlの合金が好
適に用いられる。好ましくはAlとTaの合金が耐久性
の上から好ましい。更に、反射層の上には紫外線硬化樹
脂等からなるハードコート層を設けるのが好ましい。
【0014】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に説明す
る。基板としては表面にグルーブを設けた厚さ1.2m
mのポリカーボネート樹脂基板を用いた。記録層とし
て、Ge14Sb34Te52(原子%)なる組成の3元合金
をDCスパッタリング法で厚み700Åに成膜した。ま
た、ハードコート層としては厚さ4μmの紫外線硬化型
樹脂を用いた。
【0015】実施例1 第2誘電体保護層として1500ÅのZnSとSiO2
(SiO2 20mol%含有)の混合膜を用い、また第
1誘電体保護層として厚さ1100Åの酸化タンタルを
用いた。これらの誘電体は高周波スパッタリング(周波
数13.56MHz)法により作成した。成膜時のAr
ガスの圧力は0.28Paとした。この時の酸化タンタ
ルの圧縮応力は5×109 dyn/cm2 、ZnS・S
iO2 混合膜の圧縮応力は1.4×109 dyn/cm
2 であった。なお、圧縮応力は別途、Siウェハー上に
誘電体層のみを成膜し、ウェハーのそりから求めた。
【0016】繰り返しオーバーライト特性は、線速10
m/s、記録パワー15mw、消去パワー8mwとし単
一周波数(4MHz,duty50%)で行った。所定
回数のオーバーライトを行った後C/N比を測定し、消
去パワーのみを1回照射して、キャリアレベルの減少分
から消去比を求めた。上記実施例の記録媒体においては
初期のC/N比55dB、消去比25dBが得られる。
繰り返しオーバーライト、5×105 回後のC/N比は
50dB、消去比は22dBであり、極めて良好な繰り
返し特性が得られた。また、この媒体を温度85℃、相
対湿度85%RHの条件下で加速テストを行ったとこ
ろ、1000時間を経過しても、欠陥の増加はみられ
ず、また、C/N比、消去比、繰り返し特性にも劣化は
見られなかった。
【0017】実施例2 第2誘電体層として厚み1500ÅのZnSと酸化タン
タルの混合膜(酸化タンタル20mol%含有)を用
い、他はまったく実施例1と同様にして記録媒体を作製
した。上記混合膜の圧縮応力は1.7×109 dyn/
cm2 であった。初期の特性としてC/N比56dB、
消去比27dBが得られ、5×105 回後のC/N比は
50dB、消去比は25dBと良好な特性がえられた。
また、加速テスト1000時間後にも欠陥の増加、C/
N比、消去比、繰り返し特性の劣化は見られなかった。
【0018】比較例1 第2誘電体保護層を厚さ1500Å、圧縮応力5×10
9 dyn/cm2 の酸化タンタルとし、他は実施例1と
同じにした記録媒体を作製した。繰り返し特性は106
回まで良好であったが、加速テストでは、100時間後
に記録層と第2誘電保護層との間に剥離・ふくれを生じ
た。
【0019】比較例2 第1誘電体保護層を厚さ1100Å、圧縮応力1.4×
109 dyn/cm2 のZnSとSiO2 混合膜とし、
他は実施例1と同じにした記録媒体を作製した。加速テ
ストでは、1000時間後もまったく劣化がみられなか
った。繰り返しオーバーライトでは、初期のC/N比5
5dBが5×105 回後には45dBにまで低下した。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の層構成をも用い
れば繰り返し特性、経時安定性に優れた相変化型情報記
録媒体が得られる。
フロントページの続き (72)発明者 内野 健一 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (72)発明者 大野 孝志 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (72)発明者 鈴木 奈津子 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 平3−241539(JP,A) 特開 平4−214244(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に、第1誘電体保護層、レー
    ザー光の照射により結晶−非晶質間の可逆的相変化に伴
    う光学的変化を利用して情報の記録を行う記録層、第2
    誘電体保護層、反射層を順次形成してなる光学的情報記
    録用媒体において、上記第1誘電体保護層が酸化タンタ
    ルからなり、かつ、第2誘電体保護層が、ZnSとZn
    Sに対して5〜50モル%の金属酸化物の混合膜である
    ことを特徴とする光学的情報記録用媒体。
  2. 【請求項2】 第2誘電体保護層の膜厚が1000Å以
    上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    光学的情報記録用媒体。
  3. 【請求項3】 ZnSと金属酸化物との混合膜が、Zn
    Sと酸化シリコンまたは酸化タンタルとの混合膜である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学的情
    報記録用媒体。
  4. 【請求項4】 第1誘電体保護層を構成する酸化タンタ
    ル膜の圧縮応力が2×109 dyn/cm2 以上である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学的情
    報記録用媒体。
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