JP3365457B2 - 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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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などの照射に
より、高速かつ高密度に情報を記録、消去、再生可能な
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、情報量の拡大、記録・再生の高密
度・高速化の要求に応える記録媒体として、レーザー光
線を利用した光ディスクが開発されている。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
度でも可能な書き換え型がある。
【0003】書き換え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
化を利用した相変化媒体があげられる。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化させ
るだけで、記録・消去が可能である。さらに、消去と再
記録を単一ビームで同時に行う1ビームオーバーライト
が可能であるという利点を有する。
【0004】1ビームオーバーライト可能な相変化記録
方式では、記録膜を非晶質化させることによって記録ビ
ットを形成し、結晶化させることによって消去を行う場
合が一般的である。このような相変化記録方式に用いら
れる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。
【0005】例えば、Ge−Te系、Ge−Te−Sb
系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系合金薄膜
等があげられる。なお、書き換え型とほとんど同じ材料
・層構成により、追記型の相変化媒体も実現できる。こ
の場合、可逆性が無いという点でより長期にわたって情
報を記録・保存でき、原理的にはほぼ半永久的な保存が
可能である。
【0006】追記型として相変化媒体を用いた場合、孔
あけ型と異なり、ビット周辺にリムと呼ばれる盛り上が
りが生じないため信号品質に優れ、また、記録層上部に
空隙が不要なためエアーサンドイッチ構造にする必要が
ないという利点がある。一般に、書き換え型の相変化記
録媒体では、相異なる結晶状態を実現するために、2つ
の異なるレーザー光パワーを用いる。
【0007】この方式を、非晶質ビットと結晶化された
消去・初期状態で記録・消去を行う場合を例にとって説
明する。結晶化は記録層の結晶化温度より十分高く、融
点よりは低い温度まで記録層を加熱することによってな
される。この場合、冷却速度は結晶化が十分なされる程
度に遅くなるよう、記録層を誘電体層で挟んだり、ビー
ムの移動方向に長い楕円形ビームを用いたりする。
【0008】一方、非晶質化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行う。この場合、
上記誘電体層は十分な冷却速度(過冷却速度)を得るた
めの放熱層としての機能も有する。さらに、上述のよう
な、加熱・冷却過程における記録層の溶融・体積変化に
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。
【0009】保護層材料の材質は、レーザー光に対して
光学的に透明であること、融点・軟化点・分解温度が高
いこと、形成が容易であること、適度な熱伝導性を有す
るなどの観点から選定される。十分な耐熱性及び機械的
強度を有する保護層としては、まず、金属の酸化物や窒
化物等の誘電体薄膜があげられる。
【0010】これらの誘電体薄膜とプラスチック基板と
は熱膨張率や弾性的性質が大きく異なるため、記録・消
去を繰り返すうちに、基板から剥がれてピンホールやク
ラックを生じる原因となる。また、プラスチック基板
は、湿度によって反りを生じやすいが、これによっても
保護膜の剥がれが生じることがある。
【0011】一方、新規な誘電体保護層として、ZnS
を主成分とし、SiO2やY23等を混入させたものが
提案されている。これらの複合化合物保護膜は純粋な酸
化物あるいは窒化物誘電体膜に比べ、記録層としてよく
使われるGeTeSb等のカルコゲナイド系合金薄膜に
対する密着性に優れている。このため繰り返しオーバー
ライトに対する耐久性に加え、加速試験における膜剥離
が少なく相変化媒体の信頼性をいっそう向上させてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複合化
合物は単に混合すれば良い特性を発揮するというわけで
はない。組成範囲、複合膜の物性によっては、個々の純
粋化合物を用いる場合よりもかえって信頼性を低下させ
る場合もある。
【0013】従来、カルコゲナイド系元素を含む化合物
であるZnS,ZnSe等に酸化物、窒化物、弗化物、
炭化物等を混合させた保護膜については数多くの提案が
されているが、一部において最適な組成範囲を記載する
のみであり、その組成の混合物を用いても、必ずしも元
の純粋な化合物単体からなる保護層よりすぐれた特性が
得られなかった。
【0014】これは、上記複合物の物性がそれを構成す
る化合物とは大きく異なるため、製造法その他による物
性変化が予測不可能であったためである。例えば、上記
複合化合物からなる保護層を形成するにあたりスパッタ
法が広く用いられているが、複合物ターゲットを用いる
場合と、個々の化合物ターゲットを用いて同時スパッタ
する場合とでは当然得られる複合化合物保護膜の物性は
異なってくる。
【0015】また、同一製造法でも、スパッタ時の圧力
等により、物性が変化するのは周知の事実である。こう
した、保護膜物性のばらつきの存在するなかで、いかに
相変化媒体に適した複合保護膜を見い出すかが課題であ
った。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の光学的情報記録
用媒体は、基板上に少なくとも相転移型光記録層、誘電
体層を備えた光学的情報記録用媒体において、該誘電体
層が、PmF3、SmF3、EuF3、GdF3、TbF3
及びDyF3からなる群から選ばれる少なくとも1種の
希土類弗化物とカルコゲン化合物を含有することを特徴
とする光学的情報記録用媒体にある。
【0017】上記希土類弗化物としては、PmF3、S
mF3、EuF3、GdF3、TbF3及びDyF3の群か
ら選ばれた少なくとも一種が単独または混合して使用さ
れる。カルコゲンとは硫黄、セレン、テルル、ポロニウ
ムの4元素を言う。カルコゲン化合物としては、好まし
くはZnS,ZnSe及びZnTeの群から選ばれた少
なくとも一種が用いられる。
【0018】上記誘電体層は、この誘電体を構成する複
数の化合物の混合物で構成された複合スパッタリングタ
ーゲットを用いて設けるのが好ましい。次に、本発明に
よる光学的記録用媒体の構成について述べる。本発明の
光学的記録用媒体は通常、少なくとも、基板/誘電体層
/記録層/誘電体層/反射層の構成を有し、基板には、
ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィンなどの透
明樹脂、あるいはガラス等を用いることができる。
【0019】基板表面には上記特性を満たす誘電体が、
通常は、100から5000Åの厚さに設けられる。誘
電体層の厚みが100Å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、保護層としての役目をな
さない傾向がある。5000Åを超えると誘電体自体の
内部応力や基板との弾性特性の差が顕著になって、クラ
ックが発生しやすくなる。
【0020】本発明においては、誘電体層に2種以上の
異なる化合物の混合物を用いる。すなわち少なくともカ
ルコゲン化合物及び希土類弗化物を含む。カルコゲン化
合物は、好ましくはZnS,ZnSe及びZnTeの群
から選ばれた少なくとも一種であり、希土類弗化物とし
ては、PmF3、SmF3、EuF 3、GdF3、TbF3
及びDyF3の群から選ばれた少なくとも一種である。
【0021】誘電体層は、カルコゲン化合物及び希土類
弗化物の合計量が主成分(50mol%以上好ましくは
80mol%以上)であれば良く、他の誘電体が混合さ
れていても良い。他の誘電体としてはSiO2、Zr
2、BaO、B23等が挙げられる。誘電体層に他の
誘電体を混入する場合、1000℃以上の耐熱性と光学
特性が保たれていることが必要となる。
【0022】1000℃以上の耐熱性とは、融点が10
00℃以上を保ち、1000℃に加熱しても分解を起こ
さないことをいう。また、光学特性とは、500Åの厚
さで光吸収係数が0.02以下であることをいう。上記
誘電体層の膜密度は理論密度の80%以上であることが
好ましい。ここで、膜の理論密度は下記式で示され、各
構成物のバルク状態での密度にその構成化合物のモル含
有率を乗じたものの積算値である。 理論密度=Σ{(構成化合物バルク状態の密度)×(構
成化合物モル含有率)} 混合物誘電体層の密度をこのようにすることで、繰り返
し記録及び経時変化に対する耐久性を著しく向上させる
ことができる。
【0023】膜密度をコントロールするにはスパッタリ
ング時の真空度を調節することにより行いうる、膜密度
を高くするには真空度を低く(アルゴンガス圧を低く)
するのが良く、通常は真空度を1Pa以下、好ましくは
0.8〜0.1以下程度とするのが良い。上記カルコゲ
ン化合物の含有量はモル%で50%以上95%以下、好
ましくは70%〜90%であることが好ましい。
【0024】カルコゲン化合物の含有量が50%を下回
ると基板や記録膜の変形防止効果が不十分であり、保護
層としての役目をなさない傾向がある。上記誘電体層
は、膜を構成する複数の化合物の混合物で構成された複
合スパッタリングターゲットを用いて設けることが好ま
しい。これは上記複合化合物からなる誘電体を形成する
にあたり、通常スパッタ法が広く用いられているが、複
合物ターゲットを用いる方が、個々の化合物ターゲット
を用いて同時スパッタするのと比べて、得られる複合化
合物保護膜の構成元素の均一性が勝っているために保護
膜としての特性も優れたものとなるため好ましい。
【0025】本発明の媒体の記録層は相変化型の記録層
であり、その厚みは、100Åから1000Åの範囲が
好ましい。記録層の厚みが100Åより薄いと十分なコ
ントラストが得られ難くまた結晶化速度が遅くなる傾向
があり、短時間での記録消去が困難となりやすい。一方
1000Åを越すとやはり光学的なコントラストが得に
くくなり、また、クラックが生じやすくなるので好まし
くない。
【0026】なお、記録層及び誘電体層の厚みは多層構
成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が
良く、記録信号の振幅すなわち記録状態と未記録状態の
コントラストが大きくなるように選ばれる。記録層とし
てはGeSbTeやInSbTeといった3元化合物が
オーバーライト可能な材料として好ましく選ばれる。
【0027】これらの3元化合物に0.1〜10原子%
程度のSn、In、Pb、As、Se、Si、Bi、A
u、Ti、Cu、Ag、Pt、Pd、Co、Ni等のう
ちから、一種またはそれ以上の元素を添加して結晶化速
度、光学定数、耐酸化性を改善することも有効である。
外側の保護層(基板側でない保護層)の上に光学的反射
層と熱変形防止のためのハードコート層等を設けるが、
光学的反射層は反射率の大きい物質が好ましく、Au、
Ag、Cu、Al等が用いられる。
【0028】この反射層は、記録層が吸収した熱エネル
ギーの拡散を促進する効果があるため、熱伝導度制御等
のためTa、Ti、Cr、Mo、Mg、V、Nb、Zr
等を小量加えるのが良い。記録層、誘電体層、反射層は
スパッタリング法などによって形成される。記録膜用タ
ーゲット、保護膜用ターゲット、必要な場合には反射層
材料用ターゲットを同一真空チャンバー内に設置したイ
ンライン装置で膜形成を行うことが各層間の酸化や汚染
を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からもすぐれて
いる。
【0029】
【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明す
る。 実施例1 誘電体層材料としてZnSとSmF3の粉体をmol比
で80対20となるよう調整混合し、ホットプレス法に
て複合焼結体ターゲットを得た。
【0030】ポリカーボネート樹脂基板上に誘電体層
記録層/誘電体層/反射層を設け、4層構造の記録媒体
を作成した。各層の厚みは、下部(基板側)誘電体層1
600Å、記録層300Å、上部誘電体層300Å、反
射層1000Åとした。記録層の組成はGe(22.2)Sb
(22.2)Te(55.6)である。
【0031】反射層はAl合金を用いた。誘電体層はA
rガス圧力0.7Paで高周波(13.56MHz)ス
パッタリングにより成膜した。膜密度は4.8g/cc
であり理論密度の94%であった。記録層及び反射層は
Arガス圧力0.7Paで直流スパッタリングにより成
膜した。
【0032】さらに厚み約4μmの紫外線硬化樹脂を設
けた。このディスクをさらにArイオンレーザーを用い
て初期化、すなわち記録層の結晶化処理を行ったのち、
以下の条件でディスクの動特性を評価した。10m/s
の線速度で回転させながら4MHz、デューティー50
%のパルス光を用い記録パワー12mW、ベースパワー
8.5mWで繰り返しオーバーライトを行い、所定の回
数に達する度にC/N比の測定を行った。結果は図1に
示した。図1の符号1のグラフから明らかなように、繰
り返し一万回でC/Nの低下は約2dBであった。
【0033】実施例2 実施例1においてSmF3の代わりにGdF3を用いたこ
と以外は同様にしてディスクを作成し、同様な動特性評
価を行った。結果は図1に示した。図1の符号2のグラ
フから明らかなように、繰り返し一万回でC/Nの低下
は約6dBであった。なお膜密度は4.7g/ccであ
り理論密度の91%であった。
【0034】実施例3 実施例1においてSmF3の代わりにTbF3を用いたこ
と以外は同様にしてディスクを作成し、同様な動特性評
価を行った。結果は図1に示した。図1の符号3のグラ
フから明らかなように、繰り返し一万回でC/Nの低下
は約1dBであった。なお膜密度は4.8g/ccであ
り理論密度の92%であった。
【0035】比較例1 実施例1においてSmF3の代わりにMgF2を用いたこ
と以外は同様にしてディスクを作成し、同様な動特性評
価を行った。結果は図2に示した。図2の符号4のグラ
フから明らかなように、繰り返し二千回でC/Nの低下
は約8dBであった。なお膜密度は3.5g/ccであ
り理論密度の88%であった。
【0036】比較例2 実施例1においてZnSとSmF3の粉体のmol比を
40対60にしたこと以外は同様にしてディスクを作成
し、同様な動特性評価を行った。結果は図3の符号5の
グラフから明らかなように、繰り返し三千回でC/Nの
低下は約23dBであった。なお膜密度は5.9g/c
cであり理論密度の95%であった。
【0037】実施例4 実施例1の保護層材料にZrO2を10mol%混合し
て用いたこと以外は同様にしてディスクを作成し、同様
な動特性評価を行った。結果は実施例1とほぼ同様であ
った。
【0038】
【発明の効果】本発明の光学的記録用媒体を用いること
により多数回の繰り返し記録・消去が行え、この種の繰
り返し記録・消去可能な媒体の実用化に多いに有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例におけるC/Nの変化を示すグラフ
【図2】 比較例におけるC/Nの変化を示すグラフ
【図3】 比較例におけるC/Nの変化を示すグラフ
【符号の説明】
1 実施例1のグラフ 2 実施例2のグラフ 3 実施例3のグラフ 4 比較例1のグラフ 5 比較例2のグラフ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも相転移型光記録層、
    誘電体層を備えた光学的情報記録用媒体において、該誘
    電体層が、PmF3、SmF3、EuF3、GdF3、Tb
    3及びDyF3からなる群から選ばれる少なくとも1種
    の希土類弗化物とカルコゲン化合物を含有し、該誘電体
    層中のカルコゲン化合物の含有量が50〜95mol%
    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】 カルコゲン化合物がZnS、ZnSe及
    びZnTeの群から選ばれた少なくとも一種である請求
    項1に記載の光学的情報記録用媒体。
  3. 【請求項3】 誘電体層の膜密度が理論密度の80%以
    上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学
    的情報記録用媒体。
  4. 【請求項4】 誘電体層が、該誘電体を構成する複数の
    化合物の混合物からなるターゲットからスパッタリング
    により成膜された膜であることを特徴とする請求項1
    至3のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
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