JPH04358334A - 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。

【０００３】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。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。

【０００４】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
、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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】

【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。

【０００８】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、すでに、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６２−１６７０９０、特開昭
６３−１０２０４８、特開昭６３−２７６７２４）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、単独のの酸化物、窒化物、硫化物等ではいわ
ゆるａｔｏｍｉｃｐｅｅｎｉｎｇ効果（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓ
ｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ａ７（１９８９）、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。

【０００９】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。

【００１０】圧縮応力を軽減するためにスパッタリング
中の圧力を高くしたり、ＺｎＳ及びＺｎＳをベースとす
る混合膜を用いれば、膨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。従って、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
とは互いに対立する関係となり、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。

【００１１】

【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、特に上部
誘電体保護層を圧縮応力の異なる誘電体層を積層して形
成したものであり、高圧縮応力の誘電体層の膜厚を低圧
縮応力の誘電体層より薄くして、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
層の圧縮応力を軽減したものである。

【００１２】以下、本発明の内容について更に詳細に述
べる。本発明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。

【００１３】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。基板にまず設けられる第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
が望ましく、例えば酸化タンタルなどの金属酸化膜や、
ＺｎＳと他の金属の酸化物との混合物があげられる。本
発明者らの検討によれば、第１誘電体保護層は金属反射
層による放熱効果が期待できないため、上部保護層より
耐熱性・機械的強度に優れた誘電体が望ましい。 例えば酸化タンタルは基板との密着性に優れているため
膨れ・剥離が生じにくいので好ましい。特にスパッタリ
ング中の圧力を低くして得られる高密度・高圧縮応力の
膜をもちいるのが望ましく、２×１０９　ｄｙｎ／ｃｍ
２　以上の高圧縮応力膜とするのが望ましい。また、そ
の厚みは１００Å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。

【００１４】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
等の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１
００Å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、１０００Åを越すとク
ラックが生じやすくなる。

【００１５】さて、本発明のポイントである第２誘電体
保護層であるが、高圧縮応力誘電体層としては、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔａなどの金属の酸化物誘電体が望ましく、低圧
縮応力誘電体層としては、ＺｎＳまたはＺｎＳと上記金
属酸化物の誘電体との混合物が望ましい。ＺｎＳに金属
酸化物の誘電体を混合する場合は、金属酸化物が５〜５
０モル％、好ましくは１０〜３０モル％程度とするのが
良い。特に高圧縮応力の金属酸化物としては、酸化タン
タルが耐熱性、機械的強度、化学的安定性にすぐれ、本
発明に用いる誘電体層として適している。さらに酸化タ
ンタルとして２×１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　以上の高圧
縮応力膜をもちいると、いっそう繰り返しオーバーライ
ト特性が向上する。ＺｎＳまたはＺｎＳと金属酸化物誘
電体との混合物の圧縮応力は、逆に２×１０９　ｄｙｎ
／ｃｍ２　未満であることが望ましい。

【００１６】繰り返しオーバーライト特性を向上させる
ためには、特に高温にさらされる記録層に面する側の誘
電体層を、高圧縮応力の誘電体とし、上部誘電体層全体
の膜厚を１０００Å以上にすることが望ましい。全体の
膜厚が１０００Å未満では実用上必要といわれる１０５
　以上の繰り返しオーバーライトに耐えられない。さら
に、誘電体層４ａを５００Å未満とすると、より効果的
に全体の圧縮応力を軽減して膨れや剥離を防止できる。

【００１７】

【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４ｍｍの紫外線硬化
型樹脂を用いた。

【００１８】実施例１ 第２誘電体保護層のうち記録層に面する高圧縮応力誘電
体層として厚さ１５０Åの酸化タンタル、その上の低圧
縮応力誘電体層として厚さ１３５０ÅのＺｎＳとＳｉＯ
２　（ＳｉＯ２　２０　ｍｏｌ％含有）の混合膜を用い
、また第１誘電体保護層としてやはり厚さ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／ｃ
ｍ２　、ＺｎＳ・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、Ｓｉ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。

【００１９】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
去用レーザー光を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ＣＮ／Ｎ比５５ｄＢ、消去比２５ｄＢが得られ
る。繰り返しオーバーライト１０６　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。

【００２０】実施例２ 低圧縮応力の誘電体層として厚み１３５０ÅのＺｎＳと
酸化タンタルの混合膜（酸化タンタル２０　ｍｏｌ％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、１０６　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。

【００２１】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　の酸化タンタルのみとし、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１０６　回まで良好であったが、加速テストでは、１
００時間後に記録層と上部酸化タンタル層との間に剥離
・膨れを生じた。

【００２２】比較例２ 第２誘電体保護層を厚さ１５００Å、圧縮応力１．４×
１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　のＺｎＳとＳｉＯ２　混合膜
のみとし、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１０６　回後には４５ｄＢにまで低
下した。

【００２３】比較例３ 第２誘電体保護層のうち記録層に面する側の高圧縮応力
の酸化タンタル誘電体層の膜厚を１０００Å、低圧縮応
力のＺｎＳとＳｉＯ２　混合膜の膜厚を５００Åとして
、他は実施例１と同じ記録媒体を作製した。繰り返しオ
ーバーライト特性は良好であったが、加速テスト１００
時間後に剥離・膨れを生じた。

【００２４】比較例４ 第２誘電体層のうち記録層に面する側を膜厚１５０Åの
ＺｎＳとＳｉＯ２　の混合膜とし、その上に膜厚１３５
０Å、圧縮応力４×１０９　ｄｙｎ／ｃｍ２　の酸化タ
ンタル膜を設けた。初期のＣ／Ｎ比５５ｄＢであったも
のが、１０５　回の繰り返しオーバーライトにより４５
ｄＢにまで劣化した。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明の層構成を用いれ
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２誘電体保護層を圧縮応力
   の異なる材料からなる誘電体層を積層した多層保護層と
   し、かつ、該第２誘電体層を構成する層のうち、高圧縮
   応力の誘電体層を記録層に面する側に設け、その膜厚を
   、低圧縮応力の誘電体層の膜厚よりも薄くしたことを特
   徴とする光学的情報記録用媒体。
2. 【請求項２】　　第２誘電体保護層を構成する誘電体層
   のうち、記録層に面する高圧縮応力の誘電体層の膜厚が
   ５００Å未満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】　　第２誘電体保護層を構成する誘電体層
   のうち、高圧縮応力の誘電体層が酸化タンタルであり、
   低圧縮応力の誘電体層がＺｎＳと他の誘電体との混合物
   からなる膜であることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の光学的情報記録用媒体。
4. 【請求項４】　　ＺｎＳと他の誘電体との混合物からな
   る膜が、ＺｎＳと酸化シリコンまたは酸化タンタルとの
   混合物からなる膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の光学的情報記録用媒体。