JPH0369033A - 光記録媒体 - Google Patents

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、大容量、高密度の情報の記録が可能な光ディ
スク、光カード等に供するための光記録媒体に関し、さ
らに詳しくはレーザビームを照射して、照射部に光学的
変化を起こさせて情報を記録するのに適した光記録媒体
およびその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、小型で高性能のレーザの発展にともない、レーザ
光を利用した技術分野、すなわち光通信、光計測、光記
録などの、いわゆる光関連技術の研究が急速に進展し、
一部は実用に供されている。

中でも集束レーザ光を基板上の薄膜状媒体に照射して、
薄膜に穿孔もしくは非晶質−結晶転移のような構造変化
を生じさせて情報の記録を行う光記録は、磁気記録をし
のぐ高密度、大容量の情報の記録を可能にする新しい技
術として注目されている。ここで、薄膜に穿孔して記録
を行う方式は、−たん、情報を書き込んだ後は、消去が
不可能で恒久的に情報が保持できることを特徴とし、追
記型記録媒体と呼ばれる。

一方、非晶質−結晶転移に基づいて記録を行う方式は、
二つの状態間の遷移を可逆的になすことにより、多数回
の書込みと消去が可能であることから書換型記録媒体と
呼ばれている。この書換型記録媒体には、通常、Ｔｅ系
カルコゲナイド・ガラスの薄膜が用いられ、レーザビー
ムによる薄膜の急熱急冷により膜中のＴｅを非晶質化さ
せて書込みを行い、またレーザビームによる除熱徐冷に
より非晶質Ｔｅを結晶化させて消去を行う。しかし、書
込みと消去を多数回繰り返した時、膜に変形、穿孔など
の不可逆変化が生じ、このため情報の消し残りが起こる
という問題があった。多数回のレーザ加熱による記録膜
の変形を防ぐため、また外力による機械的損傷を防ぐた
め、通常、ＳｉＯ□膜。

ＺｎＳ膜などの硬いオーバー・コート層およびアンダー
・コート層を付加し、機械的に変形を抑止するなどの方
法が採用されている。この場合、１０６回を越える書込
み、消去の繰返し動作が可能となる。しかしＳｉＯ□や
ＺｎＳ等の無機の誘電体の膜は、一般に熱伝導率が大き
く、レーザ加熱時に記録膜から誘電体膜への熱拡散によ
るエネルギー損失が生ずる。このため１、無機の誘電体
膜を保護層とした記録媒体は、繰返し性に優れる反面、
書込み、消去に要するレーザパワーが大きくなる。すな
わち記録感度が低下するという問題があった。

これを解決するには、熱伝導率の小さい誘電体膜を保護
層とすればよいが、一般に熱伝導率の小さい材料は有機
物であり、耐熱性に劣ることが多い。例えば、アクリル
樹脂やポリカーボネイト樹脂は、熱伝導率はＳｌＯ□等
の無機材料より１桁小さいものの、１５０℃以上に熱す
ると変形してしまう。

したがって、有機膜を保護層とした記録媒体は、記録感
度に優れるものの、繰返し性が著しく低下し、１０２回
程鹿の書込み、消去で動作しなくなるという問題がある
。

このような事情のため、書換型の、結晶−非晶質転移を
利用する、いわゆる相変化光記録媒体は、記録感度と繰
返し性が相互に関係しあって、双方を同時に性能向上さ
せることは極めて難しいとされてきた。

（発明が解決しようとする課題〉 本発明は、前述した従来の光記録媒体における記録感度
と書込み・消去の繰返し性を同時に向上させ得る光記録
媒体と、それを製造するための作製技術を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、記録層に接する誘電体保護層として
、熱伝導性と耐熱性に関し無機物と有機物の中間の性質
を持つ材料、例えば、水素を含有する炭素膜、５ｉ−Ｎ
膜、Ｓｉ　−Ｃ膜および炭素と水素を含有するＳｉ−〇
膜等を用いる。これらの膜を作製するのに制御性の良い
最適な技術としてプラズマＣＶＤ法、特にＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法を採用するものである。一般にＣＶＤ法は、
反応性ガスを基板上で分解、反応させて薄膜を作製する
もので、目的とする膜自体は無機物を主成分とするもの
でも、ガスの成分に含まれるＣ、　Ｈを膜中に取り込ん
だものが多い。このＣ，Ｈの量によっては、ＣＶＤ膜は
無機と有機の中間の性質を示すことがある。すなわち低
熱伝導性と耐熱性に優れるが、ただＣＶＤ法では、基板
を数百度以上の高温に加熱する必要があり、プラスチッ
クを基板とすることの多い光ディスクへの応用には適さ
ない。

このような製造上の問題点を解決するため、最近低温で
前述のＣＶＤ膜を得る方法として、プラズマＣＶＤ法、
特にＥＣＲプラズマＣＶＤ法が注目さされている。

ＥＣＲプラズマＣＶＤ　（以下ＥＣＲと略記する。）法
では、イオン源中で電子サイクロトロン共鳴で高密度プ
ラズマを発生させ、そのプラズマを試料室の基板上へ導
き、基板上で反応させ、膜を堆積する。この方法は、制
御性、生産性に優れるうえ、基板温度も室温でよく、膜
堆積中の温度上昇も高々６０℃程度と言われ、光ディス
クの誘電体保護膜の作製技術として適している。また、
膜中のＣ１Ｈの量も、装置に供給するガス流量や高周波
電力により含有量を容易に制御できる。

本発明では、最近、薄膜作製技術として確立されてきた
、このＥＣＲ法による膜作製を、光ディスク、特に相変
化書換型光ディスクの誘電体保護膜に適用したものであ
る。本発明で得られた誘電体保護膜は、低熱伝導性、耐
熱性に優れ、いわば有機物と無機物の双方の長所を組み
合わせたような特性を示し、記録感度と繰返し性の双方
を同時に満たすことを要求される書換型光ディスク用媒
体に対して最適の特性を提供するものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実施例１ 相変化書換型光ディスクの作製と特性測定の実験を行っ
た。まず、５インチφの溝付きポリカーボネイト樹脂円
板を基板として基板／誘電体保護層（アンダー・コート
）／記録層／誘電体保護層（オーバー・コート）／金属
反射層／封止用エポキシ樹脂層の構成で光ディスクを作
製した。（特願昭６１−６４４９６参照〉ここでアンダ
ー・コートとオーバー・コートについては、ＥＣＲ法に
より５ｉ−Ｎ−Ｈ膜を作製した。用いた反応性ガスは５
ｉｔｌ。

とＮ２である。膜厚はアンダー・コート約１００　ｎｍ
。

オーバー・コート約２００　ｎｍである。膜中のＨ含有
量はＥＣＲ装置のイオン源に供給する高周波電力を１（
）ＯＷから６００Ｗに変えて制御し、Ｈ含有量２ａｔ、
　　％、　　５ａｔ、　　％、　１Ｑａｔ、　　％、　
２Ｑａｔ、　　％の各々４種のディスクを作製した。記
録層には５ｂ−Ｔｅ系合金膜（膜厚４０　ｎｍ）　、金
属反射層にはＡｕ　（膜厚３゜ｎｍ）を用い、それぞれ
ＲＦスパッタリング法で作製した。なおアンダー・コー
ト、オーバ・コート中の水素含有量は、赤外吸収の測定
から推定される値である。また封止用エポキシ樹脂層は
、スピナー・コートで作製し、膜厚は約１０μｍである
。

これらのディスクについて、光デイスク動特性評価装置
により、記録感度と、記録・消去の繰返し性の測定を行
った。

記録感度に対する結果を第１図に示す。第１図において
Ｒは反射率である。測定条件は、線速ｌＯｍ／ｓ　、記
録周波数５Ｍ）Ｉｚ、デユーティ−３０％であり、記録
パルス幅にして６０　ｎｓに相当する。ディスクは記録
層をすでに初期化して結晶状態にしであるものを非晶質
化することにより記録した。記録パワーに対して信号コ
ントラストの変化をみると、誘電体保護膜中のＨ含有量
が多くなるにつれて低パワーで記録可能であり、このこ
とから記録感度の向上したことがわかる。これはＨ含有
量の多くなるほど、誘電体保護層の熱伝導率が小さくな
り、したがって熱拡散によるエネルギー損失を少なくで
きることを示唆している。

次に繰返し性の測定結果を第２図に示す。記録・消去条
件は、第１図の測定結果などから各々のディスクに対し
て最適の条件で行った。これから、保護層中のＨ含有量
を少なくするほど繰り返し性が優れ、Ｈ：２ａｔ、　　
％のディスクでは１０７回以上の繰返し動作に十分耐え
ることがわかった。これは、Ｈ含有量の少ないほど耐熱
性に優れた無機質の膜が得られることを示唆している。

なお一般に繰り返し性の限界はノイズレベルの増加によ
って表わされる。

第１図と第２図の特性を合わせると、Ｈ含有量が５ａｔ
、　　％のものでは、記録閾値１５ｍＷ以下、繰返し性
１０６回以上であり、書換型光ディスクに要求される高
記録感度と繰返し性の特性を十分に満たしている。した
がってＥＣＲ法により、低熱伝導性と耐熱性に優れた誘
電体保護層をともなった光ディスクを実現することがで
きた。ここで他の製造方法で作製した光デイスク媒体と
比較すると、ＲＦスパッタリングで作製した５ｉ−Ｎ膜
をオーバ・コート、アンダー・コートとした媒体では、
記録閾値が２０ｍＷ以上となり、記録感度に問題がある
。

またオーバ・コート、アンダー・コートを有機樹脂膜と
して作製した媒体では、繰返し性が高々１０回程度であ
り、実用的な媒体になりえない。

一方、ＥＣＲ法で作製した５ｉ−Ｎ−Ｈ膜では、例えば
Ｈ含有量５ａｔ、　　％のものでは、熱伝導率を実測す
ると、３．８　Ｘ　ＩＱ−３ｃａ　１７ｃｍ　　−ｓｅ
ｃ−ｄｅｇ（Ｓｉ−Ｈの実測値２．２４Ｘ１０−２ｃａ
ｊ！／ｃｍ−ｓｅｃ　−ｄｅｇ　。

エポキシ樹脂の実測値約５　ｘ　ＩＱ−’ｃａ　ｌ　７
ｃｍ　　−ｓｅｃ・ｄｅｇ）、また耐熱性を熱重量分析
で実測すると、熱分解温度７００℃以上（Ｓｉ−Ｎの実
測値１２ｏｏ℃以上、エポキシ樹脂の実測値１７０℃）
となり、熱物性的に有機物と無機物の中間の性質を有し
、書換型光ディスク用材料に適している。

実施例２ 誘電体保護層をＥＣＲ法による５ｉ−Ｃ−Ｈ膜として、
実施例１と同様の実験を行った。ＥＣＨに用いた反応性
ガスは、５ｉｆｔ、とＣ２Ｈ４である。Ｈ含有量を変え
てディスクを作製し、特性を評価したところ、Ｈ含有量
ＩＱａｔ、　　％の場合、記録感度、繰返し性がともに
優れ、高性能の光ディスクを実現することができた。こ
こでもＥＣＲ法の有効性が実証された。

実施例３ 誘電体保護膜をＥＣＲ法によるＳｉ−〇−Ｈ膜として実
施例１と同様の実験を行った。ＥＣＲに用いた反応性ガ
スは、Ｓｉｎ、とＣ（］２である。Ｃ，Ｈの含有量を変
えてディスクを作製し、特性を評価したところ、Ｃ含有
量５ａｔ、　％、Ｈ含有量５ａｔ、　　％の場合、記録
感度、繰返し性がともに優れ、高性能の光ディスクを実
現することができた。ここでもさらにＥＣＲ法が光ディ
スクの保護層作製に適していることが実証された。

実施例４ 誘電体保護膜をＥＣＲ法によるＣ−Ｈ膜として実施例１
と同様の実験を行った。ＥＣＲに用いた反応性ガスは、
ＣＨ，とＨ２である。Ｈの含有量を変えてディスクを作
製し、特性を評価したところ、Ｈ含有量ＩＱ　ａｔ、％
の場合、記録感度、繰返し性がともに優れ、高性能の光
ディスクを実現することができた。したがってこの実施
例でも、Ｅ、　ＣＲ法による保護膜が、光ディスクに適
している。ここで作製した誘電体保護膜は、いわゆるダ
イヤモンド状炭素膜であり、Ｈ含有量を少なくするとダ
イヤモンド膜となり、多くするとハイドロカーボンの膜
となる。ＥＣＲ法では、基板温度を室温のままでもダイ
ヤモンド状炭素膜が得られることから、光ディスクへの
応用に適している。

さらに本発明の延長として、ＥＣＲ法による製膜中に、
ガス流量または高周波電力を変えることにより、膜堆積
方向に組成（例えばＨ含有量）を変えることができる。

この場合、記録層に接する高熱となる部分については、
Ｈ含有量を小さくして耐熱性を高め、記録層から数十ｎ
ｍ以上離れた部分では、Ｈ含有量を大きくして熱拡散に
よるエネルギー損失を小さくすることができる。このよ
うに、誘電体保護層内で組成を変調することにより、さ
らに記録感度と繰返し性に優れた高性能光ディスクを実
現できる。

なお、本発明は主として相変化型光ディスクにより説明
したが、誘電体保護層としてＥＣＲ法による膜を用いる
効果は、光磁気型光ディスクなど、他の方式のディスク
でも同様に有効なものである。

また本発明では繰返し性を律する要因として耐熱性を中
心に述べたが、保護層が機械的に強い硬質膜であること
も重要な要因である。本発明の実施例で述べた高性能の
光ディスクの保護膜は機械的にも十分強い硬質のもので
あることはもち論であり、それは硬さ試験機を用いた実
験からも確認された。すなわち本発明に用いたＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法は硬質膜を作製する技術としても有望で
ある。

（発明の効果〉 以上説明したように、ＥＣＲ法により作製した保護層を
ともなった相変化書換型光ディスクは、記録感度、繰返
し性に優れた高性能のものであり、他の技術で作製した
ディスクでは実現できないような優れた特性を示す。特
にＥＣＲ法においては、基板温度が室温のままでも、膜
作製が可能であり、膜堆積速度も数十ｎｍ／ｍｉｎと生
産性に優れ、膜の組成も容易に制御可能などの利点を有
し；光デイスク媒体の製造技術として、この分野のブレ
ークスルーとなるべきものである。

本発明では、誘電体保護層を作製すべきＥＣＲ装置と、
記録層、金属反射層を作製すべきＲＦスパッタリング装
置の二つの製造装置を用いて実験した。しかし、ＥＣＲ
装置と、ＲＦスパッタリング装置、蒸着装置の少なくと
もどちらか一つの装置とを組み合わせてインラインで一
貫して製膜し、記録媒体を製造することは充分可能であ
り、製造性、コストの面でも問題ない。むしろＥＣＲ法
の膜堆積速度が速いことから、ディスク１枚あたりの製
造コストは安くなると考えられる。

本発明の光記録媒体は、記録感度と繰返し性という、書
換型光ディスクの直面している最大の問題点を解決する
ものであり、その産業界に与えるインパクトは極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のＥＣＲプラズマＣＶＤ法に
よるＳｉ　−Ｎ　−Ｈ膜を誘電体保護層とした光ディス
クの記録感度特性を、誘電体保護膜中のＨ含有量をパラ
メータとして示した図、第２図は本発明の実施例１のＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法による５ｉ−Ｎ−Ｈ膜を誘電体保
護層とした光ディスクの記録・消去の繰り返し特性を誘
電体保護膜中のＨ含有量をパラメータとして示した図で
ある。 第１ 吉己膚永ｌマワー（ａ’Ｎ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を吸収して変質する記録層と、該記録層に近接し
   て配された誘電体層とを有する光記録媒体において、前
   記誘電体層が熱伝導性と耐熱性に関し、無機物と有機物
   の中間の特性を有することを特徴とする光記録媒体。 ２、光を吸収して変質する記録層と、該記録層に近接し
   て配された誘電体層とを有する光記録媒体の製造方法で
   あって、電子サイクロトロン（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ
   法を用いて、ＣＶＤ条件を制御することにより、前記誘
   電体層中の炭素と水素またはそのぞちから一方の含有量
   を調節し、前記誘電体層の熱伝導性と耐熱性を最適化し
   て光記録媒体を製造することを特徴とする光記録媒体の
   製造方法。