JPH01232550A

JPH01232550A - 光ディスク用保護膜

Info

Publication number: JPH01232550A
Application number: JP63056148A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Norio Ota; 憲雄太田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1989-09-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、レーザ光を用いて情報の記録・再生・消去を
行う光記録膜を有する光ディスクに係り、特に光記録膜
の保護効果が高く、ひいては耐久性に優れ長寿命で信頼
性の高い光ディスクを得るのに好適な光ディスク用保護
膜に関する。

〔従来の技術〕

近年、高密度・大容量のファイルメモリとして光記録膜
を有する光ディスクが注目を浴びている。

光記録膜として、物質の相転移（結晶＝非晶質）に伴う
反射率変化を利用した相変化型と、垂直磁化膜の熱磁気
的および光磁気的性質を利用した光磁気型の二つに大別
できる。これらの光記録膜は、いずれも書き換え可能で
あって、コードデータ記録から家庭電化製品に至るまで
幅広い応用が考えられている。

ところで、これらの光記録膜に用いられる材料のうち、
特に光記録材料として用いられる金属カルコゲナイド、
あるいは希土類元素−鉄族元素を中心とする非晶質合金
は、空気中の酸素や水分と容易に反応し、そのため光デ
ィスクを構成した場合に、これが欠陥となり光ディスク
の特性が著しく低下するという問題があった。これを防
止するために、従来から次に示す二つの解決手段がとら
れてきた。第一に、光記録材料自身の耐食性を向上させ
るために、各種の耐食性向上元素の添加が行われてきた
。しかし、記録・再生特性と耐食性とは相反する性質で
あって、光ディスクの特性を考慮すると耐食性の向上に
はおのずから限界があった。また、第二に、光記録膜を
保護膜で被覆する手段が用いられてきた。この場合に問
題となるのは、保護膜の材質と保護膜形成時に発生する
欠陥密度である。現在、保護膜材料として金属窒化物が
有望視されているが、形成した保護膜中にはピンホール
などの膜欠陥が生じ保護膜としての機能が低下するとい
う問題があった。これら従来の問題を解決するために提
案された従来技術の一例として特開昭５９−１７１０５
５号公報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したごとく、従来技術における光ディスク用保護膜
として、安定で、かつ光記８膜と反応しない材料の探索
が中心であり、保護膜中における酸素の拡散係数の低減
およびピンホールなどの膜欠陥の減少などに対する配慮
は全くなされておらず、そのため光記録膜を完全に保護
することができず、光ディスクとしての寿命が低下する
という問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、光デ
ィスクの保護膜中における酸素の拡散係数が小さく、か
つピンホールなどの膜欠陥が生じにくい光ディスク用保
護膜を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的は、光ディスクにおける光記録膜の保
護膜として、化合物半導体材料あるいはイオン価数の異
なる金属カチオンを添加した化合物半導体材料を用いる
ことにより、達成される。

本発明の光ディスク用保護膜として用いることのできる
化合物半導体材料として、Ｆｅ、Ｏ，。

Ａｌ、Ｏ，、Ｔｉｅ、、Ｃｒ２Ｏ，、Ｍｏｂ、、ＷＯ，
。

Ｖ、Ｏ，、ＺｒＯ，ＺｎＯ，Ｔｉｅ、、ＷＳ、、Ｆｅｄ
。

Ｎｉｐ、Ｃｕ、Ｏ，Ｃｏｏ、ＭｏＳ、、ＦｅＳ、ＮｉＳ
。

Ｃｕ、Ｓ、Ｔｉ、Ｏ，、Ｍｏｂ、、ＦｅＳ、などのうち
から選択される少なくとも１種類の化合物を好適に用い
ることができる。

また、化合物半導体材料に添加するイオン価数の異なる
金属カチオンとしては、Ｌｉ、ＡＩ２．Ｔｉ。

Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒなどのうちより適宜選択
して、これらを１種以上用いることができる。

〔作用〕

本発明の光ディスク用保護膜に用いる化合物半導体材料
あるいはイオン価数の異なる金属カチオンを添加した化
合物半導体材料は、結晶格子中における酸素の拡散係数
が小さく、かつ保護膜中に生じる適度の構造欠陥あるい
は添加したイオン価数の異なる金属カチオンによってフ
リーな結合手が生じ、これが酸素や水をトラップする作
用があるので、光記録膜を十分に保護することができる
。

このうち、イオン価数の異なる金属カチオンを添加した
化合物半導体材料を保護膜にしたとき、保護膜中に存在
するピンホールなどの膜欠陥部分に。

水や酸素が侵入してくると、保護膜材料と水や酸素が反
応して酸化物膜を形成し、これがピンホールを塞いでし
まう作用が生じる。そして、新たにピンホールが発生し
た場合においても上記と同様の働きがある。このように
、これら本発明の保護膜材料は、自己修復機能も有して
おり保護膜材料として最適である。また、結晶格子中に
おける酸素の拡散係数が小さいのは、自己拡散係数が小
さい他に結晶格子中の酸素欠陥部において酸素がトラッ
プされるため、見掛は上の拡散係数が小さくなる。この
ために光記録膜などの環境に対して活性な層を十分に保
護することが可能となる。

そして１本発明の光ディスク用保護膜を構成する化合物
半導体材料に添加するイオン価数の異なる金属カチオン
の添加量は、原子％で０．１〜１５％の範囲が好ましく
、０．１％未満では金属カチオンの添加による作用効果
が少なく、１５％を超えると他の化合物になり保護膜を
構成する化合物としての安定性に欠けるという問題が生
じるので好ましくない。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ、図面を参照しながらさ
らに詳細に説明する。

（実施例　１）第１図に示す断面構造の光ディスクを、以下の手順で作
成した。

まず、プラスチックまたはガラスのディスク基板１上に
、スパッタリング法により５１３Ｎ４からなる下地膜２
を形成した。この時、焼結体のＳＬ、Ｎ４をターゲット
とし、高純度Ａｒを放電ガスとして用い、放電ガス圧Ｉ
　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度４．５Ｗ
／ｃｒｙ、基板回転数５Ｏｒｐｍで、１３分間スパッタ
した。このようにして作製した下地膜２の厚さは８５０
人、屈折率は２．１０であった。つづいて、光記録膜３
をスパッタリング法により形成した。すなわち、Ｇｄ、
、　Ｄｙ、　Ｆｅ５．　Ｃｏｘｓ　Ｎｂ３合金ターゲッ
トを用いて、放電ガスとしてＡｒを使用し、真空槽を５
　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ以下に排気した後、放電ガス
圧５　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ　ｆｆｌ力密度
４．５Ｗ／ａＪ、基板回転数５Ｏｒｐｍで８分間スパッ
タした。得られた光記録［３は、膜厚が１０００人、磁
気特性は、θに＝０．７０°（カーエンハンス効果含む
）。

Ｈｃ＝　６　Ｋ　Ｏｓ、キュリー温度Ｔ　ｃ　＝　２０
０　Ｔ：　、補償温度Ｔｃｏｍｐ＝８０℃であった。そ
して最後に、ターゲットとして、ＮｉＯとＡρの混合物
（Ａ　０１５％。

Ｎｉ０８５％）をホットプレスした焼結体を用い、また
放電ガスにＡｒとＨ２（Ａｒ／Ｈ，＝９０／１０）の混
合ガスを用い、かつスパッタ条件として、放電ガス圧２
　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度４．５Ｗ
／ａＪ、基板回転数５Ｏｒｐｍで、スパッタ時間を１６
分として、保護膜４を形成させた。

このようにして作製したディスクの寿命試験として、８
０℃、９５％ＲＨ雰囲気中に光ディスクを放置したとき
の欠陥レートの経時変化を調べた。その結果を第２図に
示す。なお、比較例として、Ｓｉｏ、を保護膜とし、本
実施例と同一膜厚に形成した光ディスクを用いた。その
結果、本実施例では３０００時間、８０℃、９５％ＲＨ
雰囲気中に放置しても欠陥レートの増加はみられなかっ
たが、上記比較例では５００時間を経過したあたりから
欠陥レートが増え始め、３０００時間後で約１０倍に欠
陥レートが増大した。本発明の実施例において作製した
保護膜は、緻密でかつピンホール密度の著しく低い膜で
あり、イオン価数の異なる金属カチオンにより酸素や水
がトラップされるので光記録膜の保護効果は極めて高く
有効なものであった。この効果は、他のいずれの化合物
半導体材料を用いた場合、また添加するイオン価数の異
なる金属カチオンとしてＡＱ以外に、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｔａ
、Ｎｂ、Ｃｒなどを用いた場合においても同様の効果が
得られ、化合物半導体あるいはイオン価数の異なる金属
カチオンを添加した化合物半導体を保護膜材料とするこ
とにより、酸素や水をトラップするとかでき、高い保護
効果が得られることを確認している。なお、本実施例に
おいて形成した保護膜を、保護膜以外に下地膜として用
いてもなんら差支えない。

ただし、その場合、下地膜としての屈折率とその膜厚の
制御を厳密に行う必要がある。′（実施例２）本実施例において作製した光ディスクの断面構造は、実
施例１において示した第１図と同様である。まず、ディ
スク基板１上に、実施例１と同様の手順および作製条件
で、下地膜２そして光記録膜３を順次積層し、その後に
Ｃｒ、Ｏ，中にＴｉを埋め込んだターゲットを用い、放
電ガスとしてＡｒとＨ２の混合ガスを使用した。スパッ
タ条件は。

実施例１と同様とし、膜厚だけ１０００人の保護膜４を
形成させた。このようにして作製した光ディスクを、８
０℃、９５％ＲＨ雰囲気中に放置したときの欠陥レート
の経時変化を第３図に示す。ここで比較例として、Ｓｉ
ｎ、保護膜を２０００人の膜厚に形成したディスクを用
いた。その結果、高温、高湿度環境中に放置した光ディ
スクの欠陥レートの経時変化は１本実施例の場合が２０
００時間経過後から増加しはじめ３０００時間後で１．
５倍となったのに対し、比較例においては約１０倍に増
大した。このように、本実施例における保護膜の膜厚が
１７２であるにもかかわらず、著しい高い光記録膜の保
護効果を有していることが分かる。

（実施例３）保護膜の材質を第１表に示すように種々変えて、実施例
１と同様の構造を有する光ディスクを、実施例１と同様
にして作製した。そして、信頼性試験として８０℃、９
５％ＲＨからなる高温、高湿度の環境下に光ディスクを
３０００時間放置したときの欠陥レートの変化を測定し
、その結果を第１表に合わせて示した。第１表に示すご
とく１本発明のいずれの保護膜を用いた場合においても
高い光記録膜の保護効果を示し、信頼性の高い光ディス
クが得られた。なお５本実施例における保護膜の膜厚は
２０００人とした。

第　　１　　表〔発明の効果〕以上詳細に説明したごとく、本発明の光ディスク用保護
膜として、化合物半導体材料あるいはイオン価数の異な
る金属カチオンを添加した化合物半導体材料を用いるこ
とにより、緻密な保護膜となり、光記録膜の物理的保護
効果が向上する。さらに、本発明の保護膜は、酸素の拡
散係数が著しく小さく、しかも、イオン価数の異なるカ
チオンや原子欠陥を有しているので、この欠陥や未結合
の結合手による物理化学的作用により水や酸素をトラッ
プしたり、さらに自己修復機能を有するので、単なる物
理的保護効果に加えて、物理化学的な保護効果を有する
ので、極めて高い保護作用のある保護膜を形成させるこ
とができ、その結果として耐久性に優れた信頼性の高い
光ディスクが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において作製した光ディスクの
断面構造を示す模式図、第２図は本発明の実施例１にお
いて作製した光ディスクにおける欠陥レートの経時変化
を示すグラフ、第３図は本発明の実施例２において作製
した光ディスクにおける欠陥レートの経時変化を示すグ
ラフである。１・・・ディスク基板２・・・下地膜３・・・光記録膜４・・・保護膜代理人弁理士　　中　村　純之助乞ズ１時間（ｈ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、レーザ光を用いて情報の記録・再生・消去を行う光
記録膜を有する光ディスクにおいて、上記光記録膜を保
護するために設ける保護膜が化合物半導体材料からなる
ことを特徴とする光ディスク用保護膜。２、レーザ光を用いて情報の記録・再生・消去を行う光
記録膜を有する光ディスクにおいて、上記光記録膜を保
護するために設ける保護膜が、化合物半導体材料中にイ
オン価数の異なる金属カチオンを添加した化合物半導体
材料からなることを特徴とする光ディスク用保護膜。３、特許請求の範囲第１項または第２項において、保護
膜を構成する化合物半導体材料が、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＴｉＯ＿２、Ｃｒ＿
２Ｏ＿３、ＭｏＯ＿３、ＷＯ＿３、Ｖ＿２Ｏ＿５、Ｚｒ
Ｏ、ＺｎＯ、ＴｉＳ＿２、ＷＳ＿２、ＦｅＯ、ＮｉＯ、
Ｃｕ＿２Ｏ、ＣｏＯ、ＭｏＳ＿２、ＦｅＳ、ＮｉＳ、Ｃ
ｕ＿２Ｓ、Ｔｉ＿２Ｏ＿３、ＭｏＯ＿２、ＦｅＳ＿２の
うちから選択される少なくとも１種の化合物からなるこ
とを特徴とする光ディスク用保護膜。４、特許請求の範囲第２項において、化合物半導体中に
添加するイオン価数の異なる金属カチオンが、Ｌｉ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒのうちから選
択される少なくとも１種からなることを特徴とする光デ
ィスク用保護膜。５、特許請求の範囲第１項または第４項において、化合
物半導体中に添加するイオン価数の異なる金属カチオン
の含有量が、原子％で０．１〜１５％の範囲であること
を特徴とする光ディスク用保護膜。