JPH04186541A - 光学的情報記録媒体の製造方法及び製造装置 - 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１ 本発明は、光学的情報記録媒体の結晶化装置に係り、特
に、樹脂材料からなる基板に熱的ダメージを与えずに記
録膜全体を一括して結晶質状態にするに好適な結晶化装
置に関する。

［従来の技術１ 光学的情報記録媒体に情報を記録するには、例えば、レ
ーザ光等の光エネルギ等をこの媒体に与えて、記録膜の
一つの構造状態を他の構造状態に物理的に変化させて行
なうことができる。この様な記録膜は、カルコゲン化物
が知られており、カルコゲン化物は、例えば、非晶質状
態と結晶質状態の興なる二つの構造をとることができる
。例えば、光ビームをこの媒体に照射し、加熱昇温して
徐冷すると、記録膜は結晶化し、また、パルス幅の短い
光ビームを照射し、加熱昇温しで急冷すると、記録膜は
非晶質状態となる。

この記録媒体を用いた時の記録方法として、非晶質状態
から結晶質状態に変化させて記録を行なう方法と、結晶
質状態から非晶質状態に変化させて記録を行なう方法が
ある。たとえば、１μｍ以下の短波長記録を行なう時に
は、加熱急冷により得られる非晶質状態に変化させて記
録を行な′う後者の方法が、記録時におけるビット間の
熱的干渉が少なくて有利である。しかし、記録膜の製作
時には、通常、記録膜は非晶質状態であるため、この記
録方法を用いる場合には、記録膜を予め結晶質状態にし
ておく必要がある。

構造変化を生じせしめるエネルギは、特公昭４７−２６
８９７号公報に開示されているように、例えば、電気エ
ネルギ、輻射熱閃光ランプの光、レーザ光束のエネルギ
等の形における電磁エネルギの様なビーム状エネルギ、
電子線や陽子線の様な粒子線エネルギ等がある。

これらエネルギを印加する具体的な方法として、例えば
、恒温槽中に情報記録媒体を放置し、この媒体全体を加
熱する方法、あるいは、特開昭６１−２０８６４８号公
報に記載のように、この加熱と同時に電気エネルギを印
加する方法などが提案されている。

しかし、これら方法は記録媒体を１００’Ｃ〜１５０℃
以上の高温に保持する必要があり、アクリル樹脂やポリ
カーボネート樹脂あるいはポリオレフィン樹脂などの樹
脂材料からなる基板を用いた記録媒体には、基板変形の
点から適用することが困難である。

また、特開昭６２−２５０５３３号公報に記載のように
、有機質材料からなる基板上に形成した記録膜に、所定
の光源によるフラッシュ露光を行ない、このフラッシュ
露光による光エネルギで記録膜を結晶化させる方法があ
る。

この方法により、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂
、あるいは、ポリオレフィン樹脂などの樹脂材料からな
る基板上に無機保護膜を両側に形成した記録膜を結晶化
する場合、記録媒体に照射される光の波長の一部は基板
および無機保護膜に光吸収性を示し、基板および無機保
護膜は瞬時に発熱するようになる。発熱に伴い、樹脂材
料からなる基板が変形する事および樹脂材料からなる基
板と無機保護膜の熱膨張係数の相違によりクラックが発
生するため、適用することは困難であった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、樹脂材料からなる基板および記録膜に
隣接して形成される無機保護膜への熱的ダメージについ
ては考慮がされておらず、基板の熱変形および基板と無
機保護膜の界面でのクラッタの発生等の問題があった。

本発明の目的は、記録媒体に照射される光の波長を選定
し、基板および無機保護膜への熱的ダメージを低減し、
この問題点を克服することのできる光学的情報記録媒体
の結晶化装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 上記目的は、■フラッシュランプにより記録媒体に照射
される光の波長を、非晶質状態の記録膜の光吸収端波長
以下にし、かつ、基板および無機保護膜に吸収性を持た
ない波長にすること、■フラッシュランプと光学的情報
記録媒体との空間内に光学的フィルタを設置すること、
■フラッシュランプはキセノンランプ、メタルハライド
ランプ。

ナトリウムランプ、水銀ランプの少なくとも一つを使用
すること、■フラッシュランプと光学的情報記録媒体と
の空間内に設置する光学的フィルタが、基板、または記
録膜の両側に設けた無機保護膜の少なくとも一部を構成
部品とすることにより達成される。

［作用］ 非晶質状態の記録膜に光を照射し、記録膜を効率良く昇
温するには、光の波長は記録膜の光吸収端波長以下であ
ることが必要不可欠である。光吸収端波長以下にするこ
とにより、入射光は記録膜の電子系を一光子吸収で励起
しその後格子系にエネルギが伝搬され記録膜は昇温され
る。記録膜の結晶化温度は、その熱的構造安定性を得る
ために１５０°Ｃ以上必要であり、この記録膜に光を照
射して結晶化するには、記録膜は１５０℃以上の温度に
結晶化時間以上の時間保持されなければならない。樹脂
材料からなる基板のガラス転移温度は、例えば、アクリ
ル樹脂の時１０５℃、ポリカーボネート樹脂の時、１４
０℃、ポリオレフィン樹脂の時、１４０°Ｃと１５０°
Ｃ以下であるため、樹脂材料からなる基板上に形成され
た記録膜を結晶化し、かつ、基板の変形を防ぐためには
、基板の温度がガラス転移温度まで昇温し基板の変形が
発生しないうちに記録膜の結晶化を完了する必要がある
。そのためには、光を記録媒体に短時間照射し記録膜の
みを１５０’ｃ以上まで昇温させ、熱拡散に伴う基板の
加熱温度を基板のカラス転移温度未満になるようにする
必要かある。

記録膜を一括して結晶化するには、ランプによる短時間
照射が有効である。照射時間は、記録膜の結晶化時間、
記録膜の熱定数、記録膜に近接する層の熱定数により決
定されるが、発光半値幅は１０ｎｓｅｃ　〜１０ｍ５ｅ
ｃか好ましく　１００ｎｓｅｃ〜５ｍｓ　ｅ　ｃがより
好ましい。

ランプは気体放電に伴う発光を発光原理としているため
に、発光波長は連続である。従って、ランプの発光を記
録媒体に、直接、照射した場合には、基板および無機保
護膜はある波長の光を吸収して発熱する。その後、基板
および無機保護膜の光吸収に預からない波長の光が記録
膜に照射され、記録膜は発熱する。フラッシュランプ光
による基板、および無機保護膜の発熱を防ぐには、フラ
ッシュランプと記録媒体の空間内に光学的フィルタを設
置し、基板および無機保護膜の吸収波長をカットする必
要がある。光学的フィルタは、赤外線吸収ガラスフィル
タ、紫外線吸収ガラスフィルタ等のガラスフィルタでも
良く、基板、または記録膜の両側に設けた無機保護膜の
少なくとも一つを構成部品とするものでも良く、またそ
の両者を組み合わせたものでも良い。

フラッシュランプは、高輝度が得られる点でキセノンラ
ンプ、水銀ランプが好ましく、次に、ナトリウムランプ
、メタルハライドランプが好ましい。

記録膜の結晶化温度が高温であり、ランプの出力が不足
している時は、光学的情報記録媒体を基板のガラス転移
温度未満の温度に予備加熱しておき、その後、本発明の
方法および装置で結晶化することも可能である。予備加
熱する装置を本発明の装置にシステム的に組み込んだ場
合も本発明の範ちゅうに入る。

記録膜の結晶化過程は、第一ステップとして結晶の核生
成、第ニステップとして結晶核の成長があり、また、各
ステップの動作温度および動作温度範囲が異なり、第一
ステップの動作温度の方が低い。フラッシュランプを記
録膜に照射した場合、記録膜温度が第一ステップに必要
な時間より短時間に動作温度範囲を過ぎた場合は、記録
膜には十分な結晶核が生成されていないので第ニステッ
プの動作温度時にも十分な結晶核成長が生じないため、
結果的には、結晶質相および非晶質相の混在した状態を
呈する。このような場合は、■フラッシュランプの半値
幅を長くすること、■低出力のフラッシュランプを多数
回照射して結晶核生成を十分に行なった後、高出力のフ
ラッシュランプを照射して結晶核の成長を十分に行なう
こと、■多数本のフラッシュランプを時間遅れをもって
動作させ、発光波形を各ステップの動作温度および必要
時間に合わせて成形すること、のいずれかを行なうこと
により、記録膜の結晶化は可能になる。

（実施例） 〈実施例１〉 以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の光学的情報記録媒体の結晶化装置の
説明図である。

本装置は、フラッシュランプ１７反射鏡２．光学的フィ
ルタ３より構成されており、フラッシュランプ１から発
光した連続波長をもつ光線５は光学的フィルタ３を通過
し、波長選択された光線となり、光学的情報記録媒体４
に照射される。第２図は、光学的情報記録媒体の断面図
を示している。

ポリカーボネート樹脂基板６上に、Ｓ　ｉ、Ｎ、無機保
護膜７、Ｓｂ４．、、Ｓｅ、３．、Ｂｉ、、、記録膜８
、Ｓｉ、Ｎ、無機保護膜９、Ｎｉ、。Ｃｒ、、金属膜１
０、紫外線硬化型有機保護膜１１を、順次、形成してい
る。形成方法は、ポリカーボネート樹脂基板６をマグネ
トロンスパッタ装置の基板ホルダにセットし、初期真空
度２Ｘ１０−“Ｔｏｒｒまで真空排気後、Ａｒガスを導
入し、ガス圧５ｍＴｏｒｒでＳｉ、Ｎ４ターゲツトをス
パッタリングし、ターゲット上方で自公転している基板
にＳｉ、Ｎ４無機保護膜７を７０ｎｍ形成する。次に、
真空度２×１０−”Ｔｏ　ｒ　ｒまで排気を行ない、Ａ
ｒガスを導入してガス圧５ｍＴｏ　ｒ　ｒでＳ　”４ａ
−ｅ　Ｓ　ｅ４３゜、Ｂｉ、８．ターゲットをスパッタ
リングし、５１３Ｎ４無機保護膜７上にＳ　ｂ、、、　
３Ｓ　ｅ４’ｉ、　、　Ｂ　ｉ　、。

。記録膜８を１１００ｎ形成する。次に、真空度２Ｘ　
Ｉ　Ｏ−’Ｔｏ　ｒ　ｒまで排気を行ない、Ａｒカスを
導入してガス圧５ｍＴｏｒｒでＳｉ、Ｎ４ターゲツトを
スパッタリングし、５ｂ４１．、Ｓｅ、、、。

Ｂｉ、、、記録膜８上にＳｉ、Ｎ、無機保護膜９を〕０
０ｎｍ形成する。次に、真空度２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒま
で排気を行ない、Ａｒカスを導入しガス圧５ｍＴｏｒｒ
でＮ　ｉ、。Ｃｒ、。ターゲットをスパッタリングし、
３ｉ、Ｎ４無機保護膜９上にＮ１．。

Ｃｒ、。金属膜１０を１１００ｎ形成する。次に、真空
度２×１０−’Ｔｏｒｒまで排気を行ない、その後、Ｎ
２ガスで真空を破り成膜した試料をマグネトロンスパッ
タ装置から取りだし、紫外線硬化樹脂をスピン塗布し紫
外線を照射することにより硬化させ、有機保護膜１１を
２０μｍ形成する。

光学的情報記録媒体は、第２図に示した構成の他に、第
３図および第４図に示した構成の光学的情報記録媒体も
作製した。第３図および第４図は、記録膜を完全に無機
保護膜で覆った構成であり、外界からの湿気の侵入によ
る記録膜の腐食を防止する構成として優れている。

第５図に、記録膜Ｓｂ、、、、Ｓｅ、３．、Ｂｉ、、。

の非晶質状態および結晶質状態における光吸収端波長を
示す。光吸収端波長Ｅ。は、（αｈω）′ｃＣ（ｈω−
Ｅ、）の関係式より導呂した。ここで、αは吸収係数、
ｈωは光子エネルギである。非晶質状態の記録膜の光吸
収端波長は１４９４ｎｍである。従って、記録膜は１４
９４ｎｍ以下の波長の光を効率的に吸収して発熱する。

第６図は、キセノンフラッシュランプの相対分光出力の
波長依存性を示し、第７図は、ＰＣ基板の透過率の波長
依存性を示し、第８図は、５１３Ｎ、無機保護膜の透過
率の波長依存性を示す。ＰＣ基板は、波長３７０ｎｍ以
下１１０００ｎ以上で吸収性を示し、Ｓｉ、Ｎ、無機保
護膜は、波長２５０ｎｍ以下で吸収性を示す。また、第
９図に、光学的フィルタとしてのＳｉ、Ｎ４膜を形成し
たＰＣ基板を介して、光学的情報記録媒体に照射される
光の相対分光出力の波長依存性を示す。光学的フィルタ
としてＳｉ、Ｎ、膜を形成したＰＣ基板を使用すること
により、光学的情報記録媒体に照射される光は記録膜の
みを加熱昇温することかできる。

光学的情報記録媒体にキセノンフラッシュランプを光学
的フィルタを介さず、に、直接、２μｓｅｃ照射したと
ころ、記録膜は結晶質状態に変化したが、基板は熱のた
めにそり、また、無機保護膜および記録膜にクラックが
多数発生した。一方、本実施例に示した、光学的フィル
タを介して光学的記録媒体にキセノンフラッシュランプ
を２μｓｅｃ照肘したところ、基板のそりも無く、また
、クラックも発生すること無く、記録膜は結晶質状態に
変化した。

〈実施例２〉 実施例１と同様にして作製した光学的情報記録媒体に、
光学的フィルタとして赤外線吸収ガラスフィルタを使用
し、またフラッシュランプとして水銀ランプ（高圧水銀
ランプ、及び蛍光水銀ランプ）を使用し、記録膜の結晶
化を行なった。第１０図に赤外線吸収ガラスフィルタの
透過率の波長依存性を示す。赤外線吸収カラスフィルタ
は、約４５０ｎｍ〜１１０００ｎの波長を透過しそれ以
外の波長をカットする。第１１図に、高圧水銀ランプ及
び蛍光水銀ランプの相対分光出力の波長依存性を示し、
第１２図に、赤外線吸収カラスフィルタを通過後の光学
的記録媒体に照射される光の相対分光出力の波長依存性
を示す。

光学的情報記録媒体に水銀フラッシュランプ（高圧水銀
ランプ、及び蛍光水銀ランプ）を光学的フィルタを介さ
ずに、直接、２μｓｅｃ照射したところ、記録膜は結晶
質状態に変化したが、基板は熱のためにそり、また、無
機保護膜および記録膜にクラックが多数発生した。一方
、本実施例に示した、光学的フィルタを介して光学情報
記録媒体に水銀フラッシュランプ（高圧水銀ランプ。

及び蛍光水銀ランプ）を２μｓｅｃ照射したところ、基
板のそりも無く、また、クラックも発生すること無く、
記録膜は結晶質状態に変化した。

〈実施例３〉 記録膜をＩ　ｎ　ｒ　、Ｓ　ｂ　、　、　Ｔ　ｅ　、　
、膜厚１１００ｎとし、その他は実施例１と同様な光学
的情報記録媒体において、３　ｉ、Ｎ、膜を形成したＰ
Ｃ基板を光学的フィルタとしキセノンフラッシュランプ
を２μｓｅｃ照射して記録膜の結晶化を行なった。しか
し、記録膜の結晶化度は約３０％であり、記録膜は充分
に結晶化しなかった。これは、Ｉｎ、、Ｓｂ　ｌ　ｌ　
”　ｅ　４１記録膜の結晶化温度が２３０°Ｃと、５ｂ
４１．３　Ｓ　ｅ−３−Ｉ　Ｂ　ｌ　１．−記録膜の結
晶化温度１７０°Ｃより６０℃高いために、キセノンラ
ンプの輝度５×１０°ｃｄ／ｃｍ’ではランプの出力か
不足しているため記録膜は充分に昇温せず、記録膜は充
分に結晶化しなかったものである。

そこで、光学的情報記録媒体を６０’Ｃの恒温槽に２０
分放置し加熱後、Ｓｊ、Ｎ、膜を形成したＰＣ基板を光
学的フィルタとしキセノンフラッシュランプを２μｓｅ
ｃ照射したところ、基板のそりも無くまたクラックも発
生すること無く、記録膜は結晶質状態に変化した。

以上、実施例ではフラッシュランプとしてキセノンラン
プ、及び、水銀ランプについて示したか、それらに限定
する必要はなく、ナトリウムランプまたはメタルハライ
ドランプを１吏用してもかまわない。また、光学的フィ
ルタは、赤外線吸収ガラスフィルタ及び無機保護膜を形
成した樹脂材料からなる基板について示したが、それら
に限定する必要はなく、紫外線吸収ガラスフィルタ、ま
たは、光学的フィルタとの組合わせによってもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、光学的情報記録媒体に照射される光の
波長を選定できるために、樹脂基板の熱変形及び基板と
無機保護膜の界面で発生するクラックを防止する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第Ｘ図は本発明の一実施例の光学的情報記録媒体の結晶
化装置の説明図、第２図は光学的情報記録媒体の断面図
、第３図は光学的情報記録媒体の断面図、第４図は光学
的情報記録媒体の断面図、第５図は記録膜の非晶質状態
および結晶質状態における光吸収端波長を示す特性図、
第６図はキセノンランプの相対分光出力の波長依存性を
示す特性図、第７図はＰＣ基板及び有機保護膜の透過率
の波長依存性を示す特性図、第８図はＳｉ、Ｎ、保護膜
の透過率の波長依存性を示す特性図、第９図は８１３＼
、膜を形成したＰＣ基板を光学的フィルタとした時キセ
ノンランプの光学的情報記録媒体に照射される光の相対
分光出力の波長依存性を示す特性図、第１０図は赤外線
吸収カラスフィルタの透過率の波長依存性を示す特性図
、第１１図は高圧水銀ランプ及び蛍光水銀ランプの相対
分光出力の波長依存性を示す特性図、第１２図は赤外線
吸収ガラスフィルタを光学的フィルタとした時高圧水銀
ランプ及び蛍光水銀ランプの光学的情報記録媒体に照射
される光の相対分光出力の波長依存性を示す特性図であ
る。 ｌ・・・・・フラッシュランプ、２・・・・・・反射鏡
３・・・・・光学的フィルタ ４・・・・・光学的情報記録媒体、５・・・・・・光線
６・・・・・・樹脂基板、７・・・・・・無機保護膜８
・・・・・・記録膜、９・・・・・・無機保護膜１０・
・・・・・金属膜、１１・・・・・・有機保護膜系　１
　匿 躬　２１ 扇　３巴 塙　４　ロ 第　Ｓ閃 九子二年ノＬ＃−’ｈｗ（ａｖ） ５６　ｒ 汲置（ｎｍ） 策　７目 第　８国 液長（ハｍ） 躬ＯＩ　阻 躬　１０固 液長（ｎｙｎ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非晶質状態と結晶質状態との間で何れか一方の状態
   から他方の状態へ変わり得る記録膜と、前記記録膜の両
   側に設けた無機保護膜と、金属膜とからなる記録媒体を
   樹脂材料からなる基板上に形成し、前記記録膜を前記非
   晶質状態と前記結晶質状態の何れか一方から他方へ変え
   ることにより情報の記録を行なう光学的情報記録媒体に
   フラッシュランプを照射し一括して前記記録膜を前記結
   晶質状態に導く前記光学的情報記録媒体の結晶化装置に
   おいて、 前記光学的情報記録媒体に照射される光の波長を、非晶
   質状態の前記記録膜の光吸収端波長以下にし、かつ、前
   記基板及び前記無機保護膜に吸収性を持たない波長にし
   たことを特徴とする光学的情報記録媒体の結晶化装置。 ２、請求項１において、前記フラッシュランプと前記光
   学的情報記録媒体との空間内に光学的フィルタを設置し
   たことを特徴とする光学的情報記録媒体の結晶化装置。 ３、請求項１または２において、前記フラッシュランプ
   はキセノンランプ、水銀ランプ、ナトリウムランプ、メ
   タルハライドランプの少なくとも一つを使用する光学的
   情報記録媒体の結晶化装置。 ４、請求項２において、前記フラッシュランプと前記光
   学的情報記録媒体との空間内に設置する光学的フィルタ
   が、基板、または記録膜の両側に設けた無機保護膜の少
   なくとも一つを構成部品とする光学的情報記録媒体の結
   晶化装置。