JP3407463B2 - 光学的情報記録用媒体及びその製造方法 - Google Patents
光学的情報記録用媒体及びその製造方法Info
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Description
り記録層が可逆的に相変化することを利用した、オーバ
ーライト可能な相変化型の光学的情報記録用媒体及びそ
の製造法に関するものである。
でかつ高速に大量のデータの記録・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。
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。あるいは、現在主流である800nm前後の波長で
の記録消去可能な媒体から、特に材料の変更をすること
なく短波長による高密度記録媒体化が可能であるといっ
た利点を有する。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、GeTeS
b系、InSbTe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だ
サンドイッチ構造を用いる。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。非晶質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。上述のような加熱・冷却における記録層自体の変形
はできるだけ小さいことが望ましく、また記録層構成成
分に偏析がないことも要求される。一方記録層の溶融・
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。
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
のためには記録層と誘電体層の双方に厳しい条件が課せ
られる。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。保護層誘電
体材料としては、Si、Alなどの酸化物や窒化物、Z
nS、ZnO及びこれらの混合物等が提案されている。
(特開昭62−167090、63−102048、6
3−276724)なかでもZnSをベースとする保護
層を用いた場合、すでに106 回繰り返しオーバーライ
ト後も信号対雑音比(SN比)やエラーレートがほとん
ど低下しないことが報告されている(T.Ohta等、
Proc.Soc.Photo.Opt.Inst.E
ng.,1028巻、27ページ)。誘電体保護層は、
記録層をサンドイッチする層構成で用いられ、さらに、
記録層上の保護層の上には金属反射層を設けるのが普通
である。このような層構成は、上記機械的、熱的ダメー
ジに対する抵抗を強めると共に、この多層膜に入射する
光の干渉効果を利用するのにも用いられる。
特性に優れたZnSをベースとする混合物からなる保護
層は、金属酸化物のように直流放電による反応性スパッ
タ法では形成できず、混合物組成を有する誘電体(絶縁
物)ターゲットを用い、高周波放電(RF)スパッタに
よって形成するのが一般的である。このような混合物タ
ーゲットの量産への適用事例は少ないため、成膜レート
の安定性に関して知見が少ない。従って、成膜中、少な
くとも成膜後に膜厚を測定(モニタ)して工程の安定性
をチェックする必要がある。上記保護層は、記録層の上
下に設けられるので、上下の膜厚を別個にモニタする必
要がある。その精度は、例えば上部保護層については、
いわゆる急冷構造では、20nm程度の膜厚にたいし
て、2〜3%の変動を検出する必要がある。つまり、数
Åの変動を検出する必要がある。この程度の膜厚変動
で、光の干渉効果は影響を受け、反射率の変動を生じた
りする。また、反射層への熱拡散に影響を及ぼし、記録
感度や、非晶質ビット形状に変動を生じたりするからで
ある。膜厚の測定に際し、多層膜を触針法で測定して
も、このような精度で変動を検出することは不可能であ
る。また、全体の膜厚しか測定できないから、各層ごと
の変動を個別に検出し、成膜プロセスにフィードバック
をかけるのは不可能である。
媒体の層構成に特有の保護層の膜厚を個別に測定し、も
って、工程管理を容易にするための手法ついて種々検討
を行った結果、保護層の組成を特殊のものとし、特定の
測定法を適用することにより膜厚制御が容易で量産性に
すぐれた相変化型の光学的情報記録用媒体と、かつ、こ
の媒体を用いた製造法を見いだし本発明に到達した。
くとも第1の保護層、相変化型の記録層、第2の保護
層、反射層を設けてなる相変化型の光学的情報記録用媒
体であって、第1及び第2の保護層が、ZnS、Zn
O、ZnSeのうちの少なくとも1種と金属の酸化物、
金属の窒化物、金属の炭化物、及び金属の弗化物のうち
の少なくとも1種との混合物からなり、かつ、第1と第
2の保護層に含まれる金属元素が異なっており、さらに
下記(a)を満たすことを特徴とする光学的情報記録用
媒体に存する。 (a)前記第1の保護層に含まれる金属元素及び前記第
2の保護層に含まれる金属元素いずれもが、記録層及び
反射層に含まれる金属元素と異なること。本発明の他の
要旨は、第1の保護層及び第2の保護層を、高周波放電
(RF)スパッタによって形成することにより製造され
る相変化型の光学的情報記録用媒体の製造方法であっ
て、各保護層に含まれる異なる金属元素の蛍光X線強度
を測定することにより各元素の特性X線の面積強度又は
ピーク強度を算出して、各保護層の膜厚を測定し、個々
の保護層の膜厚変動を個別にモニタし、成膜プロセスに
フィードバックをかけて、もって、各保護層膜厚の制御
を行うことを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法
に存する。
的情報記録媒体は、少なくとも基板、第1の保護層、相
変化型の記録層、第2の保護層、反射層からなる。基板
としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィ
ンなどの透明樹脂、あるいはガラスを用いることができ
る。本発明においては、保護層として2種以上の異なる
化合物の混合物を用いる。化合物そのものは公知の物質
を用いて良い。具体的には、ZnS、ZnO、CdS等
のカルコゲン元素を含む誘電体または半導体を一方の化
合物とし、これとSi、Ta、Y、Zr、Ti等の金属
酸化物、窒化物または炭化物あるいは、MgF2 等の弗
化物を他方の化合物として混合した材料が用いられる。
その混合比は、例えばZnSに他の金属の酸化物、窒化
物、炭化物、弗化物を混合する場合、ZnS以外の成分
を10〜60mol%とするのが望ましい。保護層は、
各々100から5000Åの範囲であることが望まし
い。保護層の厚みが100Å以下であると、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。5000Å以上では、保護層自体の内部応
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。
スとする混合物保護層薄膜の場合、SiO2 、Y
2 O3 、NdF3 等を20mol%程度混合すればほぼ
同等の繰り返しオーバーライトに対する耐久性、高温高
湿下での経時安定性が得られた。同様の代替材料はさら
に、Si3 N4 、Ta2 O5 、Al2 O3 、LaF3 等
多数存在する。従って、例えば本発明における記録媒体
の例として下部保護層2をZnS:SiO2 、上部保護
層をZnS:Y2 O3 とする媒体があげられる。本発明
においては、上記例示媒体において、保護層膜厚をSi
およびYの蛍光X線強度を測定することで別個にモニタ
できる。モニタに必要な添加量は化合物として少なくと
も1mol%程度である。以上の説明において、当然の
ことながら、検出すべき保護層に含まれる元素と記録層
に含まれる元素は相異なるものでなければ、蛍光X線が
重なり、各層個別にモニタすることはできない。
ZnS:SiO2 、ZnS:Y2 O 3 保護層の組み合わ
せではこの要件を満たしている。さらに、反射層を設け
る場合、反射層材料の金属として上記保護層に含まれる
金属元素と異なるように選ぶ必要がある。そうすれば、
保護層、記録層、金属反射層の膜厚を個別にモニタする
ことも可能である。反射層の上に保護コードを設ける場
合は通常有機物の紫外線または熱硬化樹脂を用いるの
で、金属の蛍光X線ピークと重なる心配はない。なお、
上記第1の保護層が2種の屈折率の異なる材料を積層し
て、いわゆる誘電体ミラーを形成し、反射率や反射光の
位相を制御した多層構成においては、第1の保護層をな
す屈折率の異なる2種類の材料がいずれも上記光源波長
に対して実質的に透明な、カルコゲン化物と金属の酸化
物、金属の窒化物、金属の炭化物、及び金属の弗化物の
少なくとも1種の混合物からなり、かつ、該2種の材料
に含まれる金属元素が異なっているようにすることで、
全ての保護層の膜厚を個別にモニタすることが可能であ
る。
保護層に固有の金属元素の蛍光X線強度をモニタし、そ
の強度の相対的変化により膜厚の変動を検出する。本発
明においては、数Åのオーダーでの膜厚変動を検出する
ことを目的としており、絶対的な膜厚の検出を目的とし
ているわけではないから、必ずしも蛍光X線強度を絶対
膜厚に換算する必要はない。FX強度の再現性は良好で
あり、数Å程度の膜厚変動を十分検出できる。保護層、
反射層、記録層の各元素の特性X線が完全に重なること
がない限り、明確に分離して面積強度あるいはピーク強
度を算出できる。各元素の特性X線にはいくつかのモー
ドがあるから、どれか一つ分離できれば良い。例えば、
ZnSとSiO2 の混合保護膜については、励起源とし
てRh管球を用い、Zn、S、SiのKα線を分離して
モニタできる。このうち、Siピークに注目し、別途触
針計によって測定した膜厚との相関をとると、極めて直
線性のよい関係が得られた。なお、膜厚の相対的変動を
検出すれば十分であるから、例えば非線形な相関が得ら
れたとしてもなんら問題はない。同様にZnS:Y2 O
3 混合膜についてもYの強度は膜厚に比例している。す
でに例として述べたようにZnS:SiO2 膜とZn
S:Y2 O3 膜をそれぞれ下部及び上部保護層として用
い、Si及びYをモニタすれば、個々の保護層の膜厚変
動を個別にモニタできる。
定は困難であるが、例えばZn、S、Si、Yの4元素
の蛍光X線強度をモニタすれば、不完全ではあるが、酸
素以外の元素の組成変動を検出することも可能である。
さらに、本発明の層構成において、反射層にAlTa合
金、記録層にGeSbTe合金、下部保護層にZnS:
SiO2 混合膜、上部保護層にZnS:Y2 O 3 混合膜
を用いた場合、Si、Y、Al、Te、Ge、Sbにつ
いてはKα線を、TaについてはLα線を検出すれば、
各層膜厚及び記録層、反射層組成を個別にモニタするこ
とが可能である。
保護層の厚さを制御することが可能となり、光の干渉効
果による反射率の変動を防止することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に少なくとも第1の保護層、相変
化型の記録層、第2の保護層、反射層を設けてなる相変
化型の光学的情報記録用媒体であって、第1及び第2の
保護層が、ZnS、ZnO、ZnSeのうちの少なくと
も1種と金属の酸化物、金属の窒化物、金属の炭化物、
及び金属の弗化物のうちの少なくとも1種との混合物か
らなり、かつ、第1と第2の保護層に含まれる金属元素
が異なっており、さらに下記(a)を満たすことを特徴
とする光学的情報記録用媒体。(a)前記第1の保護層
に含まれる金属元素及び前記第2の保護層に含まれる金
属元素いずれもが、記録層及び反射層に含まれる金属元
素と異なること。 - 【請求項2】 第1及び第2の保護層が、ZnSと、金
属の酸化物、金属の窒化物、金属の炭化物、及び金属の
弗化物のうちの少なくとも1種との混合物からなり、Z
nS以外の成分が10〜60mol%含まれる請求項1
に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項3】 第1の保護層が2種の屈折率の異なる材
料を積層してなり、かつこの2種類の材料がいずれもカ
ルコゲン化物と金属の酸化物、金属の窒化物、金属の炭
化物、及び金属の弗化物のうちの少なくとも1種との混
合物からなり、かつ、該2種の材料に含まれる金属元素
が異なってい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。 - 【請求項4】 第1の保護層及び第2の保護層を、高周
波放電(RF)スパッタによって形成することにより製
造される相変化型の光学的情報記録用媒体の製造方法で
あって、各保護層に含まれる異なる金属元素の蛍光X線
強度を測定することにより各元素の特性X線の面積強度
又はピーク強度を算出して、各保護層の膜厚を測定し、
個々の保護層の膜厚変動を個別にモニタし、成膜プロセ
スにフィードバックをかけて、もって、各保護層膜厚の
制御を行うことを特徴とする光学的情報記録媒体の製造
方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP07386095A JP3407463B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 光学的情報記録用媒体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08273196A JPH08273196A (ja) | 1996-10-18 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07386095A Expired - Fee Related JP3407463B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 光学的情報記録用媒体及びその製造方法 |
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JP (1) | JP3407463B2 (ja) |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP07386095A patent/JP3407463B2/ja not_active Expired - Fee Related
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