JPH04358332A - 光学的情報記録用媒体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光の照射によ
り記録層が可逆的に相変化することを利用した、高速、
高密度かつオーバーライト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、情報量の増大にともない、高密度
でかつ高速に大量のデータの記載・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。

【０００３】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
。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、ＧｅＴｅＳｂ系、ＩｎＳｂ
Ｔｅ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で繰り返しオーバー
ライトに伴う劣化を防止したり、干渉効果を利用して反
射率差（コントラスト）を改善するのが普通である。

【０００４】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。

【０００５】上述のような加熱・冷却における記録層の
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。保護層材料は、レーザー光波長において透明である
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
は記録層もさることながら、この保護層の選定、改良が
極めて重要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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。保護層として優れた物性をもつ膜であるか否
かは、材料以外に成膜条件によるところが大きい。例え
ば本発明者らは、すぐに、上記誘電体保護膜として密度
７．２５ｇ／ｃｍ３　以上の酸化タンタルを用いれば繰
り返し特性に優れた媒体が得られることを示した。保護
層誘電体材料としてはこのほかに、Ｓｉ，Ａｌなどの酸
化物・窒化物やＺｎＳ，ＺｎＯ及びこれらの混合物が提
案されている。（特開昭６３−２７６７２４、特開昭６
２−１６７０９０、特開昭６３−１０２０４８）一般に
これらの誘電体材料はスパッタリング法によって成膜さ
れるが、単独の酸化物、窒化物、硫化物等ではいわゆる
ａｔｏｍｉｃ　　ｐｅｅｎｉｎｇ効果（Ｊ．　　Ｖａｃ
．　　Ｓｃｉ．　　Ｔｅｃｈｎｏｌ．　　Ａ７　　（１
９８９）、１１０５）により圧縮応力を生じ易く、この
傾向はスパッタリング時の不活性ガスの圧力を低くする
ほど著しい。本発明者らの検討によれば、低圧で成膜し
た誘電体膜を用いた方が、繰り返しオーバーライトによ
る劣化がすくないことが判明したが、これらの膜では圧
縮応力が極めて高いためにふくれや剥離を生じやすく、
経時安定性に問題があることが多い。特に、上部誘電体
保護層（第２の誘電体保護層）と記録層との間で剥離が
生じ易く、上部誘電体保護層の圧縮応力を軽減する必要
があった。

【０００７】圧縮応力を軽減するためにスパッタリング
中の圧力を高くするとふくれや剥離を生じにくいものの
、機械的強度が十分でなく繰り返しオーバーライトに伴
う劣化がはやい。またＺｎＳと金属酸化物の混合膜は低
圧縮応力ではあるが高圧縮応力の酸化タンタル膜に比べ
れば繰り返し特性におとる。このように、繰り返しオー
バーライト特性、および経時安定性の両方に優れた誘電
体保護層を得ることは互いに相反する関係にあり、本発
明者らはこの矛盾を解決するために、種々の検討を行っ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、記録層を誘電体保護層ではさみ、その上部
に反射層を設けた相変化型記録媒体において、記録層と
基板との間に設けた第１の誘電体保護層を酸化タンタル
とし、記録層と金属反射層との間に設けた第２の誘電体
保護層をＺｎＳと金属酸化物の混合膜とすることにより
、誘電体層の耐熱性・機械的強度を損なうこと無く、全
体として上部誘電体保護層（第２の誘電体保護層）の圧
縮応力を軽減したものである。

【０００９】以下、本発明の内容について詳細に述べる
。基板上の各層はいずれもスパッタリング法や蒸着法で
作成できるが、量産性に優れるスパッタリング法を用い
、一貫して真空中で成膜するインライン装置で成膜する
のが望ましい。また、各層の厚みは、以下に述べるよう
な理由のほかに、光学的な干渉効果を考慮して結晶状態
と非晶質状態の反射率差（コントラスト）を大きくする
ように選ばれる。

【００１０】基板としてはポリカーボネート、アクリル
、ポリオレフィン等の透明樹脂、あるいはガラス等があ
げられる。本発明においては、特に記録層材料を限定す
るものではないが、記録層としてはＧｅ，Ｓｂ，Ｔｅ等
を主成分とするカルコゲン系合金薄膜を用いることが多
い。例えばＩｎＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｎＴｅ
等の３元合金や、これらにさらにＴａ，Ｃｏ，Ａｇ等を
添加したものがあげられる。特に、ＧｅＳｂＴｅ３元合
金系は、結晶化速度が速く、非晶質ビットの経時安定性
に優れており、実用上十分な特性を有する。記録層の厚
みは通常１００Åから１０００Åの範囲に選ばれる。 記録層の厚みが１００Åより薄いと結晶状態と非晶質状
態との間で十分な反射率差が得られず、一方、１０００
Åを越すとクラックが生じやすくなる。

【００１１】第１誘電体保護層は特に基板との密着性と
耐熱性・機械的強度に優れた誘電体が望ましい。本発明
者らの検討によれば、第１保護層は金属反射層による放
熱効果が期待できないため、上部保護層（第２保護層）
より耐熱性・機械的強度に優れた誘電体が望ましい。酸
化タンタルは基板との密着性に優れているためふくれ・
剥離が生じにくいので好ましく、スパッタリング中の圧
力を低くして高密度・高圧縮応力の膜としてもちいるの
がよい。特に２×１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　以上の高圧
縮応力膜を用いるのが望ましい。また、その厚みは１０
０Åから５０００Åの範囲であることが望ましい。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、５０００Å以上ではクラックが発生しや
すい。

【００１２】一方、第２誘電体保護層としては、低圧縮
応力でありながら十分な耐熱性と機械的強度を有するＺ
ｎＳと金属酸化物の混合物を用いる。金属酸化物として
は、酸化タンタルやＳｉＯ２　があげられる。金属酸化
物のＺｎＳに対する混合割合は５〜５０モル％、好まし
くは１０〜３０モル％程度である。第２誘電体保護層の
膜厚は１０００Å以上であることが望ましい。１０００
Å未満では繰り返しオーバーライトにともなう劣化が大
きい。

【００１３】金属反射層としてはＡｌやＡｌの合金が好
適に用いられる。好ましくはＡｌとＴａの合金が耐久性
の上から好ましい。更に、反射層の上には紫外線硬化樹
脂等からなるハードコート層を設けるのが好ましい。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に説明する
。基板としては表面にグルーブを設けた厚さ１．２ｍｍ
のポリカーボネート樹脂基板を用いた。記録層として、
Ｇｅ１４Ｓｂ３４Ｔｅ５２（原子％）なる組成の３元合
金をＤＣスパッタリング法で厚み７００Åに成膜した。 また、ハードコート層としては厚さ４μｍの紫外線硬化
型樹脂を用いた。

【００１５】実施例１ 第２誘電体保護層として１５００ÅのＺｎＳとＳｉＯ２
　（ＳｉＯ２　２０ｍｏｌ％含有）の混合膜を用い、ま
た第１誘電体保護層として厚さ１１００Åの酸化タンタ
ルを用いた。これらの誘電体は高周波スパッタリング（
周波数１３．５６ＭＨｚ）法により作成した。成膜時の
Ａｒガスの圧力は０．２８Ｐａとした。この時の酸化タ
ンタルの圧縮応力は５×１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　、Ｚ
ｎＳ・ＳｉＯ２　混合膜の圧縮応力は１．４×１０９　
ｄｙｎ／ｃｍ２　であった。なお、圧縮応力は別途、Ｓ
ｉウェハー上に誘電体層のみを成膜し、ウェハーのそり
から求めた。

【００１６】繰り返しオーバーライト特性は、線速１０
ｍ／ｓ、記録パワー１５ｍｗ、消去パワー８ｍｗとし単
一周波数（４ＭＨｚ，ｄｕｔｙ５０％）で行った。所定
回数のオーバーライトを行った後Ｃ／Ｎ比を測定し、消
去パワーのみを１回照射して、キャリアレベルの減少分
から消去比を求めた。上記実施例の記録媒体においては
初期のＣ／Ｎ比５５ｄＢ、消去比２５ｄＢが得られる。 繰り返しオーバーライト、５×１０５　回後のＣ／Ｎ比
は５０ｄＢ、消去比は２２ｄＢであり、極めて良好な繰
り返し特性が得られた。また、この媒体を温度８５℃、
相対湿度８５％ＲＨの条件下で加速テストを行ったとこ
ろ、１０００時間を経過しても、欠陥の増加はみられず
、また、Ｃ／Ｎ比、消去比、繰り返し特性にも劣化は見
られなかった。

【００１７】実施例２ 第２誘電体層として厚み１５００ÅのＺｎＳと酸化タン
タルの混合膜（酸化タンタル２０ｍｏｌ％含有）を用い
、他はまったく実施例１と同様にして記録媒体を作製し
た。上記混合膜の圧縮応力は１．７×１０９　ｄｙｎ／
ｃｍ２　であった。初期の特性としてＣ／Ｎ比５６ｄＢ
、消去比２７ｄＢが得られ、５×１０５　回後のＣ／Ｎ
比は５０ｄＢ、消去比は２５ｄＢと良好な特性がえられ
た。 また、加速テスト１０００時間後にも欠陥の増加、Ｃ／
Ｎ比、消去比、繰り返し特性の劣化は見られなかった。

【００１８】比較例１ 第２誘電体保護層を厚さ１５００Å、圧縮応力５×１０
９　ｄｙｎ／ｃｍ２　の酸化タンタルとし、他は実施例
１と同じにした記録媒体を作製した。繰り返し特性は１
０６　回まで良好であったが、加速テストでは、１００
時間後に記録層と第２誘電保護層との間に剥離・ふくれ
を生じた。

【００１９】比較例２ 第１誘電体保護層を厚さ１１００Å、圧縮応力１．４×
１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　のＺｎＳとＳｉＯ２　混合膜
とし、他は実施例１と同じにした記録媒体を作製した。 加速テストでは、１０００時間後もまったく劣化がみら
れなかった。繰り返しオーバーライトでは、初期のＣ／
Ｎ比５５ｄＢが５×１０５　回後には４５ｄＢにまで低
下した。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明の層構成をも用い
れば繰り返し特性、経時安定性に優れた相変化型情報記
録媒体が得られる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明基板上に、第１誘電体保護層、レ
   ーザー光の照射により結晶−非晶質間の可逆的相変化に
   伴う光学的変化を利用して情報の記録を行う記録層、第
   ２誘電体保護層、反射層を順次形成してなる光学的情報
   記録用媒体において、上記第１誘電体保護層が酸化タン
   タルからなり、かつ、第２誘電体保護層が、ＺｎＳと金
   属酸化物の混合膜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】　　第２誘電体保護層の膜厚が１０００Å
   以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光学的情報記録用媒体。
3. 【請求項３】　　ＺｎＳと金属酸化物との混合膜が、Ｚ
   ｎＳと酸化シリコンまたは酸化タンタルとの混合膜であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的
   情報記録用媒体。
4. 【請求項４】　　第１誘電体保護層を構成する酸化タン
   タル膜の圧縮応力が２×１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　以上
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   学的情報記録用媒体。