JP3029690B2 - Information recording medium and information recording method using the same - Google Patents

Information recording medium and information recording method using the same

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JP3029690B2
JP3029690B2 JP3063830A JP6383091A JP3029690B2 JP 3029690 B2 JP3029690 B2 JP 3029690B2 JP 3063830 A JP3063830 A JP 3063830A JP 6383091 A JP6383091 A JP 6383091A JP 3029690 B2 JP3029690 B2 JP 3029690B2
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  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は情報記録媒体、特に相変
化型情報記録媒体であって、光ビームを照射することに
より記録層材料に相変化を生じさせ、情報の記録、再生
を行い、かつ、書換えが可能である情報記録媒体に関す
るものであり、光メモリー関連機器、特に書換え可能な
コンパクトディスク(CD)に応用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information recording medium, and more particularly to a phase change type information recording medium which irradiates a light beam to cause a phase change in a recording layer material to record and reproduce information. In addition, the present invention relates to a rewritable information recording medium, and is applied to an optical memory-related device, particularly to a rewritable compact disc (CD).

【0002】[0002]

【従来の技術】電磁波、特にレーザービームの照射によ
る情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一
つとして、結晶−非晶質相間あるいは結晶−結晶相間の
転移を利用する、いわゆる相変化型光情報記録媒体がよ
く知られている。特に光磁気メモリーでは困難な単一ビ
ームによるオーバーライトが可能であり、ドライブ側の
光学系もより単純であることなどから最近その研究開発
が活発になされている。その代表的な記録材料として
は、USP 3,530,441に開示されているよう
な、Ge−Te、Ge−Te−Sb−S、Ge−Te−
S、Ge−Se−S、Ge−Se−Sb、Ge−As−
Se、In−Te、Se−Te、Se−Asなどのいわ
ゆるカルコゲン系合金材料があげられる。又、安定性、
高速結晶化などの向上を目的としてGe−Te系にAu
(特開昭61−219692)、Sn及びAu(特開昭
61−270190)、Pd(特開昭62−1949
0)等を添加した材料の提案や、記録/消去の繰返し性
能向上を目的として、Ge−Te−Se−Sbの組成比
を特定した材料(特開昭62−73438)の提案など
もなされている。しかしながら、そのいずれもが相変化
型書換え可能光メモリー媒体として要求される諸特性の
すべてを満足しうるものとはいえない。
2. Description of the Related Art As one of optical memory media capable of recording, reproducing and erasing information by irradiating an electromagnetic wave, particularly a laser beam, a so-called phase change utilizing a transition between a crystal and an amorphous phase or between a crystal and a crystal phase. Type optical information recording media are well known. In particular, overwriting with a single beam, which is difficult with a magneto-optical memory, is possible, and the drive side optical system is simpler. Typical recording materials include Ge-Te, Ge-Te-Sb-S, and Ge-Te- as disclosed in US Pat. No. 3,530,441.
S, Ge-Se-S, Ge-Se-Sb, Ge-As-
So-called chalcogen-based alloy materials such as Se, In-Te, Se-Te, and Se-As can be used. Also, stability,
Au is added to Ge-Te system for the purpose of improving high-speed crystallization, etc.
(Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 61-219902), Sn and Au (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 61-270190), Pd (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-1949).
0), etc., and a material having a specified Ge-Te-Se-Sb composition ratio (JP-A-62-73438) for the purpose of improving the repetition performance of recording / erasing. I have. However, none of them can satisfy all of the properties required for a phase-change rewritable optical memory medium.

【0003】また、特開昭63−251290号公報に
は、結晶状態が実質的に三元以上の多元化合物単相から
なる記録層を形成した光情報記録媒体(以降「光記録媒
体」と略記することがある)が提案されている。ここで
の“実質的に三元以上の多元化合物単相”とは、三元以
上の化学量論組成をもった化合物(例えばIn3SbT
2など)を記録層中に90原子%以上含むものとされ
ている。そして、このような記録層を用いることによ
り、高速記録、高速消去が可能となるとしている。だ
が、このものでは記録、消去に要するレ−ザ−パワ−は
未だ充分ではなく、消去比も低い(消し残りが大きい)
等の欠点を有している。更に、特開平1−277338
号公報には(Sba Te1-a1-YY (ここで0.4
≦a<0.7、Y≦0.2であり、MはAg、Al、A
s、Au、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Pb、P
t、Se、Si、Sn及びZnからなる群から選ばれる
少なくとも1種である。)で表される組成の合金からな
る記録層を有する光記録媒体が提案されている。この系
の基本はSb2Te3であり、Sb過剰にすることによ
り、高速消去、繰返し特性を向上させ、Mの添加により
高速消去を促進させている。加えて、DC光による消去
率も大きいとしている。しかし、この文献にはオ−バ−
ライト時の消去率は示されておらず(本発明者らの検討
結果では消し残りが認められた)、記録感度も不十分で
ある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-251290 discloses an optical information recording medium (hereinafter abbreviated as "optical recording medium") having a recording layer formed of a single phase of a multi-component compound having a ternary or higher crystalline state. May be proposed). As used herein, “substantially ternary or more ternary compound single phase” refers to a compound having a ternary or more stoichiometric composition (eg, In 3 SbT
The e 2, etc.) in the recording layer is intended to include 90 atomic% or more. The use of such a recording layer enables high-speed recording and high-speed erasing. However, in this case, the laser power required for recording and erasing is not yet sufficient, and the erasing ratio is low (the erasure remains large).
And the like. Further, JP-A-1-277338
The JP (Sb a Te 1-a) 1-Y M Y ( here 0.4
≦ a <0.7, Y ≦ 0.2, and M is Ag, Al, A
s, Au, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Pb, P
At least one selected from the group consisting of t, Se, Si, Sn and Zn. An optical recording medium having a recording layer made of an alloy having a composition represented by (1) has been proposed. The basis of this system is Sb 2 Te 3 , and when Sb is excessive, high-speed erasing and repetition characteristics are improved, and addition of M promotes high-speed erasing. In addition, the erasing rate by DC light is also high. However, in this document,
The erasing rate at the time of writing is not shown (results of studies by the present inventors have revealed unerased portions), and the recording sensitivity is insufficient.

【0004】同様に、特開昭60−177446号公報
では記録層に(In1-X SbX1-YY (0.55≦
X≦0.80、0≦Y≦0.20であり、MはAu、A
g、Cu、Pd、Pt、Al、Si、Ge、Ga、S
n、Te、Se、Biである。)なる合金を用い、ま
た、特開昭63−228433号公報では記録層にGe
Te−Sb2Te3−Sb(過剰)なる合金を用いている
が、いずれも感度、消去比等の特性を満足するものでは
ない。これまでみてきたように、光記録媒体において
は、特に記録感度、消去感度の向上、オ−バ−ライト時
の消し残りによる消去比低下の防止、並びに記録部、未
記録部の長寿命化が解決すべき最重要課題となってい
る。これらの問題点を解決する手段の一つとして、記録
層の上下に化学的に安定した耐熱性の良好な保護層を設
ける技術が提案されている(特開昭61−5450、6
3−259855)。耐熱保護層に要求される機能とし
ては、レーザー光に対する透明性、動作温度に対し高融
点であること、機械的強度が高いこと、化学的安定性に
富むこと等が挙げられるが、相変化型記録層、特にカル
コゲン系化合物を用いた記録層の場合、カルコゲン元素
が活性であるため、化学的に不活性な保護材料が極めて
重要な意味を持つ。
Similarly, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-177446, (In 1 -X Sb X ) 1 -Y M Y (0.55 ≦
X ≦ 0.80, 0 ≦ Y ≦ 0.20, M is Au, A
g, Cu, Pd, Pt, Al, Si, Ge, Ga, S
n, Te, Se, and Bi. ), And JP-A-63-228433 discloses that the recording layer is made of Ge.
Although an alloy of Te—Sb 2 Te 3 —Sb (excess) is used, none of them satisfy characteristics such as sensitivity and erasing ratio. As has been seen so far, in the optical recording medium, particularly, the recording sensitivity and the erasing sensitivity are improved, the erasing ratio is prevented from being reduced due to the unerased portion during overwriting, and the life of the recorded and unrecorded portions is prolonged. This is the most important issue to be solved. As one of means for solving these problems, there has been proposed a technique of providing a chemically stable protective layer having good heat resistance above and below a recording layer (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-5450, 6).
3-259855). The functions required of the heat-resistant protective layer include transparency to laser light, a high melting point with respect to operating temperature, high mechanical strength, and high chemical stability. In the case of a recording layer, particularly a recording layer using a chalcogen-based compound, a chemically inactive protective material has a very important meaning since the chalcogen element is active.

【0005】この点で一般的に用いられている酸化物系
誘電体材料等は未だ充分その要求に応えているとは言え
ない。更に耐熱保護層は放熱層(熱伝達層)としての機
能も備えている。一般に放熱層は熱伝導率が小さすぎる
場合、アモルファス化に必要な急冷効果が得られず、ま
た、大きすぎる場合、熱の有効利用ができず、すなわ
ち、結晶化に必要な徐冷条件がととのわず、記録・消去
感度の低下をもたらした。この様に放熱層は記録膜に適
応した熱伝導率に制御する必要がある。しかし、上記材
料群では広範囲な熱伝導率の制御は困難であった。例え
ば線速度が3m/s以下、特にコンパクトディスクの規
格になっている1.2〜1.4m/s程度の低線速度の
場合、記録時(レーザー光吸収時)に生じる熱の冷却速
度が不充分となりやすく、そのため、良好な記録マーク
が得られなくなる。
In this respect, oxide-based dielectric materials generally used cannot be said to sufficiently meet the demand. Further, the heat-resistant protective layer also has a function as a heat dissipation layer (heat transfer layer). In general, when the heat dissipation layer has too low thermal conductivity, the quenching effect required for amorphization cannot be obtained, and when it is too large, heat cannot be effectively used, that is, the slow cooling condition required for crystallization is insufficient. However, the recording / erasing sensitivity was lowered. As described above, it is necessary to control the heat radiation layer to have a thermal conductivity suitable for the recording film. However, it was difficult to control the thermal conductivity over a wide range with the above-mentioned materials. For example, when the linear velocity is 3 m / s or less, particularly at a low linear velocity of about 1.2 to 1.4 m / s, which is the standard for compact discs, the cooling rate of heat generated during recording (at the time of laser light absorption) This is likely to be insufficient, so that good recording marks cannot be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】(1)本発明は従来技
術における以上の問題を全て解消し、高い記録感度及び
消去比を有し、しかも記録・消去の繰返しによるC/N
劣化もなく、長寿命の記録が可能な上、複雑なシステム
も必要としない書換え可能型情報記録媒体、および、
(2)書換え可能なコンパクトディスクを提供しようと
するものである。
(1) The present invention solves all of the above problems in the prior art, has high recording sensitivity and erasing ratio, and has a C / N ratio due to repetition of recording / erasing.
A rewritable information recording medium that can be recorded without deterioration and has a long life and does not require a complicated system, and
(2) To provide a rewritable compact disc.

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの情
報記録媒体およびそれを用いる情報記録方法である。こ
の構成を具体的に説明すると、下部耐熱保護層は必ずし
も必要なものではないが、基板が例えばポリカーボネー
ト樹脂の様に耐熱性の低い材料の場合には、下部耐熱保
護層を設けることが望ましい。
Means for Solving the Problems The structure of the present invention for solving the above problems is an information recording medium and an information recording method using the same as described in the claims. When this structure is specifically described, the lower heat-resistant protective layer is not always necessary, but when the substrate is made of a material having low heat resistance such as, for example, a polycarbonate resin, it is desirable to provide the lower heat-resistant protective layer.

【0007】上記記録層とその上に積層する上部耐熱保
護層との組合せにより、1.2〜1.4m/秒という低
線速度においても、記録(アモルファス化)時の急冷条
件及び消去(結晶化)時の徐冷条件を同時に満足するこ
とができ、良好な記録・再生特性が得られる。本発明の
記録層は各種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタ
リング法、プラズマCVD法、光CVD法、イオンプレ
ーティング法、電子ビーム蒸着法等によって形成でき
る。気相成長法以外にゾルゲル法のような湿式プロセス
も適用可能である。記録層の膜厚としては200〜10
000Å、好適には400〜3000Åとするのが良
い。200Åより薄いと光吸収能が著しく低下し、記録
層としての役割を果たさなくなる。また10000Åよ
り厚いと高速で均一な相変化が起こりにくくなる。
Due to the combination of the recording layer and the upper heat-resistant protective layer laminated thereon, even at a low linear velocity of 1.2 to 1.4 m / sec, rapid cooling conditions during recording (amorphization) and erasure (crystal ) Can be simultaneously satisfied, and good recording / reproducing characteristics can be obtained. The recording layer of the present invention can be formed by various vapor phase epitaxy methods, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a plasma CVD method, a photo CVD method, an ion plating method, an electron beam evaporation method and the like. In addition to the vapor phase growth method, a wet process such as a sol-gel method can be applied. The thickness of the recording layer is 200 to 10
000 °, preferably 400-3000 °. When the thickness is less than 200 °, the light absorbing ability is remarkably reduced, and does not serve as a recording layer. On the other hand, if the thickness is more than 10,000 °, uniform phase change at high speed is unlikely to occur.

【0008】基板の材料は通常ガラス、セラミックス、
あるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、コスト等の点
で好適である。樹脂の代表例としてはポリカーボネート
樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹
脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フ
ッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂等があげられる
が、加工性、光学特性等の点でポリカーボネート樹脂、
アクリル系樹脂が好ましい。下部耐熱性保護層の材料と
しては、SiO、SiO2、ZnO、SnO2、Al
23、TiO2、In23、MgO、ZrO2等の金属酸
化物、Si34、AlN、TiN、BN、ZrNなどの
窒化物、ZnS、In23、TaS4等の硫化物、Si
C、TaC、B4C、WC、TiC、ZrCなどの炭化
物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれらの混合物が
あげられる。これらの材料は単体で保護層とすることも
できるが、お互いの混合物としてもよい。また、必要に
応じて不純物を含んでいてもよい。但し耐熱保護層の融
点は記録層の融点よりも高いことが必要である。このよ
うな耐熱性保護層は各種気相成長法、例えば真空蒸着
法、スパッタリング法、プラズマCVD法、光CVD
法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等によ
って形成できる。
[0008] The material of the substrate is usually glass, ceramics,
Alternatively, it is a resin, and a resin substrate is suitable in terms of moldability, cost, and the like. Representative examples of the resin include polycarbonate resin, acrylic resin, epoxy resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer resin, polyethylene resin, polypropylene resin, silicone resin, fluorine resin, ABS resin, urethane resin and the like. Polycarbonate resin in terms of workability, optical properties, etc.,
Acrylic resins are preferred. Materials for the lower heat-resistant protective layer include SiO, SiO 2 , ZnO, SnO 2 , and Al.
Metal oxides such as 2 O 3 , TiO 2 , In 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , nitrides such as Si 3 N 4 , AlN, TiN, BN, ZrN, ZnS, In 2 S 3 , TaS 4 and the like Sulfide, Si
Examples thereof include carbides such as C, TaC, B 4 C, WC, TiC, and ZrC, diamond-like carbon, and mixtures thereof. These materials can be used alone as a protective layer, or as a mixture of each other. Further, it may contain impurities as needed. However, the melting point of the heat-resistant protective layer needs to be higher than the melting point of the recording layer. Such a heat-resistant protective layer can be formed by various vapor deposition methods, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a plasma CVD method, and a photo CVD method.
It can be formed by a method, an ion plating method, an electron beam evaporation method, or the like.

【0009】耐熱性保護層の膜厚としては200〜50
00Å、好適には500〜3000Åとするのがよい。
200Åより薄くなると耐熱性保護層としての機能を果
たさなくなり、逆に5000Åよりも厚くなると、感度
の低下をきたしたり、界面剥離を生じやすくなる。又、
必要に応じて保護層を多層化することもできる。反射層
としてはAl、Auなどの金属材料、またはそれらの合
金などを用いることができる。このような反射層は各種
気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プ
ラズマCVD法、光CVD法、イオンプレーティング
法、電子ビーム蒸着法等によって形成できる。ここで上
部耐熱保護層に用いる硬質炭素膜は、炭素原子及び水素
原子を主要な組織形成元素として非晶質及び微結晶質の
少なくとも一方を含む硬質炭素膜(i−C膜、ダイヤモ
ンド状炭素膜、アモルファスダイヤモンド膜、ダイヤモ
ンド薄膜とも呼ばれる)からなっている。硬質炭素膜の
一つの特徴は気相成長膜であるがために、後述するよう
に、その諸物性が製膜条件によって広範囲に制御できる
ことである。
The heat-resistant protective layer has a thickness of 200 to 50.
00 °, preferably 500-3000 °.
When the thickness is less than 200 °, the function as the heat-resistant protective layer is not fulfilled. On the other hand, when the thickness is more than 5000 °, the sensitivity is lowered or the interface is liable to peel off. or,
If necessary, the protective layer can be multi-layered. As the reflective layer, a metal material such as Al or Au, or an alloy thereof can be used. Such a reflective layer can be formed by various vapor deposition methods, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a plasma CVD method, a photo CVD method, an ion plating method, an electron beam deposition method, or the like. Here, the hard carbon film used for the upper heat-resistant protective layer is a hard carbon film (i-C film, diamond-like carbon film containing at least one of amorphous and microcrystalline materials using carbon atoms and hydrogen atoms as main structure-forming elements). , An amorphous diamond film and a diamond thin film). One of the features of the hard carbon film is that it is a vapor-grown film, so that its physical properties can be controlled over a wide range by film-forming conditions, as described later.

【0010】なお、この硬質炭素膜中には、さらに物性
制御範囲を広げるために、構成元素の一つとして少なく
とも周期律表第III 族元素を全構成原子に対し5原子%
以下、同じく第IV族元素を35原子%以下、同じく第V
族元素を5原子%以下、アルカリ土類金属元素を5原子
%以下、アルカリ金属元素を5原子%、窒素原子を5原
子%以下、酸素原子を5原子%以下、カルコゲン系元素
を35原子%以下、またはハロゲン系元素を35原子%
以下の量で含有させても良い。これら元素又は原子の量
は元素分析の常法例えばオージェ分析によって測定する
ことができる。また、この量の多少は原料ガスに含まれ
る他の化合物の量や成膜条件で調節可能である。こうし
た硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガス、特に
炭化水素ガスが用いられる。これら原料における相状態
は常温常圧において必ずしも気相である必要はなく、加
熱あるいは減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て気化
し得るものであれば、液相でも固相でも使用可能であ
る。原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えば
CH4、C28、C420等のパラフィン系炭化水素、C
24等のオレフィン系炭化水素、ジオレフィン系炭化水
素、アセチレン系炭化水素、さらには芳香族炭化水素な
どすべての炭化水素を少なくとも含むガスが使用可能で
ある。
In order to further widen the range of controlling physical properties, the hard carbon film contains at least 5 group% element of the periodic table as one of the constituent elements with respect to all constituent atoms.
Hereinafter, the group IV element is also not more than 35 atomic%, and
Group element 5% or less, alkaline earth metal element 5% or less, alkali metal element 5% or less, nitrogen atom 5% or less, oxygen atom 5% or less, chalcogen element 35% or less Below, or 35 atomic% of halogen elements
It may be contained in the following amount. The amounts of these elements or atoms can be measured by a conventional method of elemental analysis, for example, Auger analysis. In addition, the amount can be adjusted by the amount of other compounds contained in the source gas and the film forming conditions. To form such a hard carbon film, an organic compound gas, particularly a hydrocarbon gas, is used. The phase state of these raw materials does not necessarily need to be a gas phase at normal temperature and normal pressure, but any liquid phase or solid phase can be used as long as it can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or decompression. . Examples of the hydrocarbon gas as a raw material gas include paraffinic hydrocarbons such as CH 4 , C 2 H 8 and C 4 H 20 ,
Gases containing at least all hydrocarbons such as olefin-based hydrocarbons such as 2 H 4 , diolefin-based hydrocarbons, acetylene-based hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons can be used.

【0011】また、炭化水素以外でも、例えばアルコー
ル類、ケトン類、エーテル類、エステル類などであって
少なくとも炭素元素を含む化合物であれば使用可能であ
る。本発明における原料ガスからの硬質炭素膜の形成方
法としては、成膜活性種が直流、低周波、高周波或いは
マイクロ波等を用いたプラズマ法により生成されるプラ
ズマ状態を経て形成される方法が好ましいが、より大面
積化、均一性向上及び/又は低温製膜の目的で低圧下で
堆積を行わせしめるのには磁界効果を利用する方法が更
に好ましい。また、高温における熱分解によっても活性
種を形成できる。
In addition, other than hydrocarbons, compounds such as alcohols, ketones, ethers, and esters containing at least a carbon element can be used. As a method for forming a hard carbon film from a raw material gas in the present invention, a method in which a film forming active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency or microwave is preferable. However, a method using a magnetic field effect is more preferable for performing deposition under a low pressure for the purpose of increasing the area, improving the uniformity, and / or forming a film at a low temperature. Active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures.

【0012】こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件
の一例はCVD法の場合、概ね次のとおりである。 RF出力:0.1〜50W/cm2 圧力 :10-3〜10Torr 堆積温度:室温〜950℃で行うことができるが、好ま
しくは室温〜300℃。 このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子C
と水素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微
結晶質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少なくと
も一方を含む硬質炭素膜が堆積する。硬質炭素膜の諸特
性を表1に示す。
An example of the conditions for depositing the hard carbon film thus produced is generally as follows in the case of the CVD method. RF output: 0.1 to 50 W / cm 2 Pressure: 10 −3 to 10 Torr Deposition temperature: room temperature to 950 ° C., preferably room temperature to 300 ° C. The raw material gas is decomposed into radicals and ions by this plasma state and reacts with each other.
And a hydrogen atom H, a hard carbon film containing at least one of amorphous (amorphous) and microcrystalline (crystal size is several tens to several μm) is deposited. Table 1 shows properties of the hard carbon film.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】注)測定法; 比抵抗(ρ):コプレナー型セルによるI−V特性より
求める。 光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から吸
収係数(α)を求め、(αhν)1/2 =B(hν’−E
gopt)の関係より決定する。 膜中水素量(CH ):赤外吸収スペクトルから2900
cm-1付近のピークを積分し、吸収断面積Aをかけて求
める。すなわち、CH =A・∫α(w)/w・dw SP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP3、SP2
にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、その面積比
より求める。 ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n):エリプソメーターによる。
Note) Measuring method; Specific resistance (ρ): Determined from the IV characteristics of a coplanar cell. Optical band gap (Egopt): calculated absorption coefficient (alpha) from the spectral characteristics, (αhν) 1/2 = B (hν'-E
gopt). Hydrogen content in film (C H ): 2900 from infrared absorption spectrum
The peak near cm -1 is integrated and multiplied by the absorption cross section A to obtain the peak. That is, C H = A∫Δα (w) / w ・ dw SP 3 / SP 2 ratio: Infrared absorption spectrum is calculated as SP 3 , SP 2
Is decomposed into Gaussian functions respectively belonging to the above, and is obtained from the area ratio. Vickers hardness (H): According to a micro Vickers meter. Refractive index (n): by ellipsometer.

【0015】こうして形成される硬質炭素膜はIR吸収
法及びラマン分光法による分析の結果、炭素原子がSP
3の混成軌道とSP2の混成軌道とを形成した原子間結合
が混在していることが明らかになっている。SP3結合
とSP2結合の比率は、IRスペクトルをピーク分離す
ることで概ね推定できる。IRスペクトルには、280
0〜3150cm-1に多くのモードのスペクトルが重な
って測定されるが、それぞれの波数に対応するピークの
帰属は明らかになっており、ガウス分布によってピーク
分離を行い、それぞれのピーク面積を算出し、その比率
を求めればSP3/SP2を知ることができる。また、前
記の硬質炭素膜は、X線及び電子回析分布によれば、ア
モルファス状態(a−C:H)、及び/又は数10Å〜
数μm程度の微結晶粒を含むアモルファス状態にあるこ
とが判る。
The hard carbon film thus formed was analyzed by IR absorption method and Raman spectroscopy.
It has been revealed that interatomic bonds forming hybrid orbitals 3 and SP 2 are mixed. The ratio of SP 3 bonds to SP 2 bonds can be roughly estimated by separating peaks in the IR spectrum. The IR spectrum shows 280
The spectrum of many modes overlaps and is measured from 0 to 3150 cm -1 , but the assignment of the peak corresponding to each wave number is clear, the peak is separated by Gaussian distribution, and the peak area is calculated. By calculating the ratio, SP 3 / SP 2 can be known. According to the X-ray and electron diffraction distribution, the hard carbon film is in an amorphous state (a-C: H) and / or several tens of degrees.
It can be seen that it is in an amorphous state containing fine crystal grains of about several μm.

【0016】一般に量産に適しているプラズマCVD法
の場合には、RF出力が小さいほど膜の比抵抗値および
硬度が増加し、また、低圧力なほど活性種の寿命が増加
するために、基板温度の低温化、大面積での均一化が図
られ、かつ比抵抗、硬度が増加する傾向にある。更に低
圧力ではプラズマ密度が減少するため、磁場閉じ込め効
果を利用する方法は、比抵抗の増加には特に効果的であ
る。更にまた、この方法(プラズマCVD法)は常温〜
150℃程度の比較的低い温度条件でも同様に良質の硬
質炭素膜を形成できるという特徴を有しているため、情
報記録媒体製造プロセスの低温化には最適である。従っ
て、使用する基板材料の選択自由度が広がり、基板温度
をコントロールし易いために大面積に均一な膜が得られ
るという特長をもっている。硬質炭素膜の構造、物性は
表1に示したように、広範囲に制御可能であるため、特
性を自由に設計できる利点もある。さらに膜の硬度が高
いため、損傷が少なく、この点からも歩留まりが向上す
る。硬質炭素膜の膜厚は、200〜6000Åであるこ
とがより好ましい。硬質炭素膜のピンホールによる素子
の欠陥数は膜厚が減少にともなって増加し、300Å以
下では特に顕著になること(欠陥率は1%を越える)、
及び、膜厚の面内分布の均一性(ひいては素子特性の均
一性)が確保できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程
度が限度で、膜厚のバラツキが10%を越える)ことか
ら、膜厚は300Å以上であることがより望ましい。
In general, in the case of the plasma CVD method suitable for mass production, the smaller the RF output, the higher the specific resistance and hardness of the film, and the lower the pressure, the longer the life of the active species. There is a tendency that the temperature is lowered and the large area is made uniform, and the specific resistance and hardness are increased. Further, since the plasma density decreases at low pressure, the method using the magnetic field confinement effect is particularly effective for increasing the specific resistance. Furthermore, this method (plasma CVD method) is performed at room temperature to
Since it has a feature that a high-quality hard carbon film can be similarly formed even at a relatively low temperature condition of about 150 ° C., it is most suitable for lowering the temperature of an information recording medium manufacturing process. Therefore, there is a feature that the degree of freedom in selecting a substrate material to be used is widened and a uniform film can be obtained over a large area because the substrate temperature is easily controlled. As shown in Table 1, the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled in a wide range, so that there is an advantage that the characteristics can be freely designed. Furthermore, since the hardness of the film is high, the damage is small, and the yield is improved from this point as well. The thickness of the hard carbon film is more preferably 200 to 6000 °. The number of defects in the element due to pinholes in the hard carbon film increases as the film thickness decreases, and becomes particularly remarkable at 300 ° or less (the defect rate exceeds 1%).
In addition, uniformity of the in-plane distribution of the film thickness (and hence, uniformity of the element characteristics) cannot be ensured (the accuracy of the film thickness control is limited to about 30 ° and the variation of the film thickness exceeds 10%). More preferably, the thickness is 300 ° or more.

【0017】また、ストレスによる硬質炭素膜の剥離が
起こりにくくするため、膜厚は4000Å以下であるこ
とがより望ましい。これらを総合して考慮すると、硬質
炭素膜の膜厚は300〜4000Åであることが一層好
ましい。この上部耐熱保護層の材料として硬質炭素膜に
代りグラファイトを用いる場合、そのグラファイトの物
性は融点3000℃以上、密度2.0〜2.5g/cm
3、熱伝導率0.1〜0.5cal/cm・S・℃であ
るものが適当である。また、その組成は純粋なグラファ
イトである必要はなく、一部にダイヤモンド構造、欠
陥、不純物等を含んでいてもよい。この上部耐熱保護層
の形成法は下部耐熱保護層の作製法と同様の方法が適用
できるが、スパッタリング法が好適な製法である。
Further, in order to make it difficult for the hard carbon film to peel off due to stress, the film thickness is more desirably 4000 ° or less. In consideration of these factors, the thickness of the hard carbon film is more preferably 300 to 4000 °. When graphite is used in place of the hard carbon film as the material of the upper heat-resistant protective layer, the physical properties of the graphite are as follows: melting point: 3000 ° C. or higher; density: 2.0 to 2.5 g / cm.
3. A material having a thermal conductivity of 0.1 to 0.5 cal / cm · S · ° C. is suitable. Further, the composition does not need to be pure graphite, and may partially include a diamond structure, defects, impurities and the like. The method for forming the upper heat-resistant protective layer can be the same as the method for forming the lower heat-resistant protective layer, but the sputtering method is a preferred method.

【0018】[0018]

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。 実施例I−1 ピッチ1.6μm、深さ700Åの溝付き、厚さ1.2
mm、直径1200mmφのポリカーボネート基板上に
表2に示す構成により、下部耐熱保護層、記録層、上部
耐熱保護層及び反射層を順次積層した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example I-1 A groove having a pitch of 1.6 μm and a depth of 700 °, a thickness of 1.2
The lower heat-resistant protective layer, the recording layer, the upper heat-resistant protective layer, and the reflective layer were sequentially laminated on a polycarbonate substrate having a diameter of 1200 mm and a diameter of 1200 mm according to the configuration shown in Table 2.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】光ディスクの評価は830nmの半導体レ
ーザー光をN.A.=0.5の対物レンズを通して、基
板側から照射し、媒体面で約1μmφのスポット径にし
ぼり込むことにより行った。製膜直後の記録膜は非晶質
である。測定に際し、最初に媒体面で5mWのDC光で
ディスク全面を十分に結晶化させ、それを初期(未記
録)状態とした。この時のディスクの回転線速度は1.
3m/s一定とした。次に書込みパワーを3〜10mW
まで1mWずつ変化させ、690nsのパルス巾にて記
録性能を評価した。再生光は1.0mW一定とした。そ
の結果5〜10mWでC/N45dB以上の信号が得ら
れた。更に5mWのDC光にて消去したところ、記録マ
ークはほぼ完全に消去され、消し残りは認められなかっ
た。 実施例I−2 記録層材料の組成をAg10In10Te20Sb60と変えた
以外は実施例I−1と全く同様にしてディスクを作製
し、同様の評価を行った。
The evaluation of the optical disk was carried out by using a 830 nm semiconductor laser beam by N.I. A. Irradiation was performed from the substrate side through an objective lens of = 0.5, and narrowed down to a spot diameter of about 1 μmφ on the medium surface. The recording film immediately after film formation is amorphous. At the time of measurement, first, the entire surface of the disk was sufficiently crystallized with 5 mW DC light on the medium surface, and was brought into an initial (unrecorded) state. At this time, the rotational linear velocity of the disk is 1.
It was constant at 3 m / s. Next, the writing power is 3 to 10 mW.
The recording performance was evaluated at a pulse width of 690 ns while changing the recording performance by 1 mW at a time. The reproduction light was constant at 1.0 mW. As a result, a signal having a C / N of 45 dB or more was obtained at 5 to 10 mW. Further, when the recording mark was erased with a DC light of 5 mW, the recording mark was almost completely erased, and the unerased portion was not recognized. Example I-2 A disk was prepared and evaluated in the same manner as in Example I-1, except that the composition of the recording layer material was changed to Ag 10 In 10 Te 20 Sb 60 .

【0021】比較例I−1 記録層材料の組成をAg5In5Te10Sb80とした以外
は実施例I−1と同様の層構成とし、同様の評価を行っ
た。 比較例I−2 上部保護層を下部保護層と同じ[ZnS+SiO2(2
0%)]複合誘電層とした以外は実施例I−1と同様の
層構成のディスクを作製し、同様の評価を行った。 比較例I−3 記録層をAg25In25Te35Sb15とした以外は実施例
I−1と同じ評価を行った。それらの結果を表3に整理
した。
Comparative Example I-1 The same evaluation was performed as in Example I-1, except that the composition of the recording layer material was changed to Ag 5 In 5 Te 10 Sb 80 . Comparative Example I-2 The upper protective layer was the same as the lower protective layer [ZnS + SiO 2 (2
0%)] A disk having the same layer configuration as that of Example I-1 except that the composite dielectric layer was used, and the same evaluation was performed. Except that the Comparative Example I-3 recording layer was Ag 25 In 25 Te 35 Sb 15 was subjected to the same evaluation as in Example I-1. Table 3 summarizes the results.

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】実施例II−1 上部耐熱保護層の材料をグラファイトに替えた以外は実
施例I−1と同じ条件で光ディスクを作製し、同じ条件
で試験をした結果、実施例I−1と同じく、5〜10W
でC/N45dB以上の信号が得られた。更に、5mW
のDC光で消去したところ、記録マークはほぼ完全に消
去され、消し残りは認められなかった。 実施例II−2 記録層材料の組成をAg10In20Te20Sb50と変えた
以外は実施例II−1と全く同様にしてディスクを作製
し、同様の評価を行った。
Example II-1 An optical disk was manufactured under the same conditions as in Example I-1 except that the material of the upper heat-resistant protective layer was changed to graphite, and a test was conducted under the same conditions. 5-10W
As a result, a signal of C / N of 45 dB or more was obtained. In addition, 5mW
As a result, the recorded mark was almost completely erased, and the unerased portion was not recognized. To prepare a disk, except that the composition of Example II-2 recording layer material was replaced with Ag 10 In 20 Te 20 Sb 50 in the same manner as in Example II-1, was evaluated in the same manner.

【0024】比較例II−1 記録層材料の組成をAg5In5Te10Sb80とした以外
は実施例II−1と同様の層構成とし、同様の評価を行っ
た。 比較例II−2 記録層をAg10In10Te20Sb60、上部の保護層を下
部の保護層と同じ[ZnS+SiO2(20%)]複合
誘電層とした以外は実施例II−1と同様の層構成のディ
スクを作製し、同様の評価を行った。 比較例II−3 記録層をAg15In30Te30Sb25とした以外は実施例
II−1と同じ評価を行った。それらの結果を表4に整理
した。
Comparative Example II-1 The same evaluation as in Example II-1 was carried out except that the composition of the recording layer material was changed to Ag 5 In 5 Te 10 Sb 80 . Comparative Example II-2 Same as Example II-1 except that the recording layer was Ag 10 In 10 Te 20 Sb 60 and the upper protective layer was the same [ZnS + SiO 2 (20%)] composite dielectric layer as the lower protective layer. A disk having the above layer configuration was produced, and the same evaluation was performed. Comparative Example II-3 Example except that the recording layer was made of Ag 15 In 30 Te 30 Sb 25
The same evaluation as II-1 was performed. Table 4 summarizes the results.

【0025】[0025]

【表4】 [Table 4]

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明した本発明の効果を要約すると
下記のとおりである。 (1)結晶−アモルファス転移特性の良好な記録層材料
と、熱伝導率の良好な上部耐熱保護層との組合せによ
り、1.2〜1.4m/秒という低線速度下でも優れた
記録・消去性能を有する相変化形情報記録媒体を獲得で
きた。 (2)書換え可能なコンパクトディスクが提供可能とな
った。
The effects of the present invention described above are summarized as follows. (1) By combining a recording layer material having a good crystal-amorphous transition characteristic and an upper heat-resistant protective layer having a good thermal conductivity, excellent recording can be performed even under a low linear velocity of 1.2 to 1.4 m / sec. A phase change type information recording medium having erasing performance was obtained. (2) A rewritable compact disc can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の情報記録媒体の構成の一例を示す断面
の模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the configuration of an information recording medium of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下部耐熱保護層 3 記録層 4 上部耐熱保護層 5 光学的反射層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Lower heat-resistant protective layer 3 Recording layer 4 Upper heat-resistant protective layer 5 Optical reflection layer

フロントページの続き (72)発明者 岩崎 博子 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平2−151481(JP,A) 特開 平2−249686(JP,A) 特開 平2−64937(JP,A) 特開 平2−112986(JP,A) 特開 昭57−205193(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41M 5/26 G11B 7/24 506 Continuation of front page (72) Inventor Hiroko Iwasaki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-2-151481 (JP, A) JP-A-2-249686 (JP, a) JP flat 2-64937 (JP, a) JP flat 2-112986 (JP, a) JP Akira 57-205193 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7 , DB name) B41M 5/26 G11B 7/24 506

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザー光の照射により情報の記録、消
去、再生を行なう書換え可能な情報記録媒体において、
基板上に、記録層、上部耐熱保護層、光学的反射層を順
次積層したものであり、この耐熱保護層が、プラズマC
VD法により形成された硬質炭素膜であり、かつ、記録
層が下記一般式で表わされる相変化形記録材料を主成分
として含有することを特徴とする情報記録媒体。一般式
AgαInβTeγSbδ ただし、5≦α≦22 6≦β≦24 13≦γ≦44 18≦δ≦77 α+β+γ+δ=100
1. A rewritable information recording medium for recording, erasing, and reproducing information by irradiating a laser beam,
On a substrate, a recording layer, an upper heat-resistant protective layer, which are sequentially laminated optical reflective layer, the heat-resistant protective layer, a plasma C
An information recording medium, which is a hard carbon film formed by a VD method , and wherein the recording layer contains a phase-change recording material represented by the following general formula as a main component. General formula Ag α In β Te γ Sb δ where 5 ≦ α ≦ 226 6 ≦ β ≦ 24 13 ≦ γ ≦ 44 18 ≦ δ ≦ 77 α + β + γ + δ = 100
【請求項2】 上部耐熱保護層が、グラファイトを主成
分とする膜であることを特徴とする請求項1記載の情報
記録媒体。
2. The information recording medium according to claim 1, wherein the upper heat-resistant protective layer is a film containing graphite as a main component.
【請求項3】 基板と記録層との間に更に下部耐熱保護
層を有することを特徴とする請求項1または2記載の情
報記録媒体。
3. The information recording medium according to claim 1, further comprising a lower heat-resistant protective layer between the substrate and the recording layer.
【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の情報記
録媒体を1.2〜1.4m/秒の定線速度で回転させな
がら、記録層に基板側からレーザー光を照射して信号を
記録することを特徴とする情報記録方法。
4. The recording layer is irradiated with laser light from the substrate side while rotating the information recording medium according to claim 1 at a constant linear speed of 1.2 to 1.4 m / sec. An information recording method comprising recording a signal.
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