JPH0452188A

JPH0452188A - 光記録媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0452188A
Application number: JP2160735A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Yoshioka; 吉岡　一己; Takeo Ota; 太田　威夫; Masami Uchida; 内田　正美; Katsumi Kawahara; 克巳河原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JP3136153B2

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ハレーザービーム等により、情報を高密度、大容
量で記録、再生、消去できる光記録媒体及びその製造方
法に関するものである。

従来の技術光記録用ディスクとしては、記録、再生が可能な追記型
ディスクと、記録、再生のみならず、消去も可能な可逆
型ディスクとがある。

上記追記型ディスクの記録材料としては、ＴｅとＴｅａ
２を主成分としアモルファスから結晶にのみ変化する（
結晶からアモルファスには変化しない）Ｔｅａ、（０＜
ｘ＜２．０）！膜を用いたものがある。

一方、上記可逆型ディスクの記録材料としては、希土類
と遷移元素とから成る光磁気メモリ材料が主流であるが
、近年、レーザ光により記録薄膜を加熱、熔融し、急冷
することにより非晶質化して情報を記録する一方、これ
を加熱し徐冷することにより結晶化して情報を消去する
ことができる相変化型光メモリ材料が研究されている。

上記相変化型光メモリ材料としては、Ｓ、ＲｏＯｖｓｈ
ｉｎｓｋｙ　（ニス・アール・オプシンスキー）氏等が
提案したカルコゲン材料Ｇ　ｅ　、、Ｔ　ｅａ＋　Ｓ　
ｂ　２３２等が知られている。また、Ａｓ、Ｓ３やＡｓ
２Ｓｅ２或いは５ｂｚＳｅ、等カルコゲン元素と周期律
表第■族若しくはＧｅ等の第■族元素等の組み合わせか
らなる薄膜等が広く知られている。これらの記録薄膜を
レーザ光ガイド用の溝を設けた基板に形成することによ
り、光ディスクとして用いることができる。

ここで、上記記録ディスクにレーザ光を照射して、情報
を記録、消去するには、記録ディスクの記録薄膜を予め
結晶化させておく。そして、情報に対応させて強度変調
を施した径約１μｍのレーザ光を、回転状態にある記録
ディスクに照射する。

そうすると、ピークパワーレーザ光照射部位は、記録薄
膜の融点以上に昇温し、更に急冷されるため、非晶質化
したマークとして情報が記録される。

一方、上記変調バイアスパワーレーザ光照射部位を記録
薄膜の結晶化温度以上、融点以下に昇温すると、既記緑
信号情報を消去する働ことかできるので、オーバライド
することが可能である。このように、記録薄膜はレーザ
光によって融点以上に昇温し、また結晶化温度以上に昇
温されるようなサイクルが繰り返し行われる。このため
、記録薄膜の下面および上面に、耐熱性のすくれた誘電
体層を基板および接着層−に対する保護層として設けて
いるのが一般的である。そして、これらの誘電体層の熱
伝導特性により、記録薄膜の昇温、急冷徐冷の特性が変
化するので、誘電体層の材質や、層構成を選択すること
によって記録及び消去の特性が決定される。

ところで、相変化型光メモリ材料から成る記録薄膜を用
いた光記録用ディスクは、記録、消去の繰り返し特性と
消去特性とに劣るという課題を有している。それぞれの
内容について、以下に詳述する。

（１）記録、消去の繰り返し特性に関する課題。

■記録、消去時に加熱、冷却を多数回の繰り返すため、
ディスク基板あるいは保護層に熱的な損傷が生じ、これ
によってノイズが増大する。

■このような損傷が無い場合であっても、加熱、冷却の
繰り返しによる保護層の脈動によって、記録薄膜材料が
ディスク回転方向の案内溝に沿って移動し、やはりノイ
ズが増大する。

（２）記録、消去特性に関する課題。

Ｔｅを含む非晶質膜の融点は、代表的なもので４００　
”Ｃ〜９００　’Ｃと広い温度範囲にあり、この記録薄
膜にレーザ光を照射し、昇温、徐冷することにより結晶
化することができる。この場合の温度は、−船釣に融点
より低い結晶化温度領域である。一方、この結晶化した
膜に高いパワーレベルのレーザ光を照射してその融点以
上に加熱してその部分を溶融させ、更に急冷させると、
再度非晶質化してマークが形成できる。

ところでこの場合、記録マークとして非晶質化したもの
を選択すると、この記録マークは記録薄膜を溶融し、更
に急冷することにより形成されるものであるから、冷却
速度が速いほど非晶質状態の均一なものが得られ信号振
幅が向上する。ところが、従来の光記録媒体では冷却速
度が遅いため、記録マークの中心部と周辺部との間で非
晶質化の程度に差が発生し、信号振幅が低下する。

一方、記録マークを消去する際には、レーザ光を照射し
て再度結晶化し、上記記録マークを消去する必要がある
が、この場合マークが均一に結晶化すれば消去特性は向
上する。しかしながら、従来の光記録媒体では上述の如
く記録マークが不均一であるため、消去状態も不均一と
なる。このため、消去特性が低下する。

発明が解決しようとする課題そこで、本願出願人は、スパッタリング法で記録薄膜を
形成する際に、アルゴンと窒素との混合ガスを用いて、
記録薄膜中に窒素を含有させるような、所謂反応性スパ
ッタリング法を前に提案している。このようにして作製
すれば、光記録媒体の繰り返し特性を向上させることが
できる。

しかしながら、上記方法では、スパッタリングターゲッ
トの消耗に伴うスパッタリングレートの変化等により、
窒素との反応状態が変化するため、記録薄膜に含有され
る窒素量のコントロールが困難となる。したがって、改
良の余地がある。

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、記録
薄膜に含有される窒素量を確実にコントロールすること
ができ、繰り返し特性及び記録。

消去特性を飛躍的に向上させることができる光記録媒体
及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するために、レーザ光の照射に
よって融点以上に昇温して溶融し、更に急冷することに
よって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照射によっ
て結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷することによって
上記非晶質状態から結晶化状態になる性質とを有する記
録薄膜を備えた光記録媒体において、前記記録薄膜の少
なくとも一方の面には、記録薄膜を構成する元素のうち
少なくとも１種類の元素と窒素とから成る窒化物層が形
成されていることを特徴とする。

また、透明基板の一方の面に、第１保護層と、レーザ光
の照射によって融点以上に昇温して溶融し、更に急冷す
ることによって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照
射によって結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷すること
によって上記非晶質状態から結晶化状態になる性質とを
有する記録薄膜と、この記録薄膜を構成する元素のうち
少なくとも１種類の元素と窒素とから成り記録薄膜の少
なくとも一方の面に形成される窒化物層と、第２保護層
と、反射層とが形成された光記録媒体であって、前記第
２保護層の膜厚を３０ｎｍ以下に設定して、前記第１保
護層の膜厚よりも薄くなるような構成としたことを特徴
とする。

更に、透明基板の一方の面に、第１保護層と、レーザ光
の照射によって融点以上に昇温して溶融し、更に急冷す
ることによって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照
射によって結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷すること
によって上記非晶質の状態から結晶化状態となる性質と
を有する記録薄膜と、この記録薄膜の少なくとも一方の
面に設けられ且つ記録薄膜を構成する元素のうち少なく
とも１種類の元素と窒素とから構成される窒化物層と、
第２保護層と、反射層とを順次形成することを特徴とす
る。

加えて、透明基板の一方の面に、第１保護層、レーザ光
の照射によって融点以上に昇温して溶融し、更に急冷す
ることによって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照
射によって結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷すること
によって上記非晶質の状態から結晶化状態となる性質と
を有する記録薄膜と、この記録薄膜の少なくとも一方の
面に設けられ且つ記録薄膜を構成する元素のうち少なく
とも１種類の元素と窒素とから構成される窒化物層と、
第２保護層と、反射層とを順次形成する第１ステンプと
、前記記録薄膜と窒化物層とを同時に昇温、溶融させて
、記録薄膜中に窒化物層を構成する物質を含有させる第
２ステップとを有することを特徴とする。

作　　　　用上記第１発明の如く、記録薄膜（例えばＴｅＧｅ−Ｓｂ
から成る）の少なくとも一方の面に窒化物層が形成され
ていると、レーザー光を照射して記録薄膜の融点以上に
昇温し記録薄膜を溶融させた後、徐冷して記録薄膜を結
晶化させる所謂初期化時に、窒化物層も溶融する。これ
によって、窒化物層が記録薄膜と混合し、記録薄膜内に
窒素が含有されることになる。そして、この場合には、
窒化物層と記録薄膜との膜厚を制御するだけで記録薄膜
中に含有される窒素量を設定することができる。したが
って、記録消去の繰り返しに伴う保護層の脈動によって
記録薄膜材料が案内溝に沿って移動するという現象を顕
著に抑制することかでき、下記実施例の実験で示すよう
に、記録、消去の繰り返し特性を飛躍的に向上させるこ
とができる。

更に、第２発明の如く、透明基板の一方の面に、第１保
護層と、記録薄膜と、第２保護層と、反射層とが順次に
形成され、且つ上記第２保護層の膜厚が第１保護層の膜
厚より薄くなるような構造であれば、金属からなる反射
層と記録薄膜とを近接させることができるので、記録薄
膜を急冷することが可能となり、これによって記録マー
クが均一な非晶質状態となる。加えて、記録マークが均
一な非晶質状態であれば、消去時に結晶が不均一な状態
となるのを防止することができる。これらのことから、
記録、消去特性を向上させることができる。

また、上記光記録媒体は、第３発明及び第４発明に示す
方法により作製される。

実　　　施　　例本発明の一実施例を、第１図に基づいて、以下に説明す
る。

ポリカーボネイト等の透明樹脂から成るディスク基板ｌ
の表面には、ＺＺｎＳ−３ｉｎの混合膜から成る第１保
護層である第１誘電体層２（膜厚：約１５０ｎｍ）と、
Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｂから成る合金薄膜から成る記録薄膜３
（膜厚：約３０ｎｍ）と、ＧｅＮから成る窒化物層４（
膜厚：約５ｎｍ）と、上記第１誘電体層２と同材質で構
成された第２保護層である第２誘電体層５（膜厚：２０
ｎｍ）と、ＡＩ！、合金から成る反射層６（膜厚：約６
０　ｎｍ）とが、スパンタ法により形成されている。ま
た、上記反射層６の表面には、接着剤層７により固定さ
れた保護板８が設けられている。

ところで、上記構造のディスクを用いて記録。

消去及び再生を行うには、ディスク基板１側（図中、矢
符Ａ方向）から、情報に応じて強度変調を施したレーザ
光を照射したり、或いはレーザ光の反射光を検出するこ
とにより行う。但し、成膜直後は上記記録薄膜３が非晶
質であるため、使用する以前に記録薄膜３を結晶化させ
るという初期化プロセスが必要となる。この初期化プロ
セスは、例えば、アルゴンレーザ等のレーザ光を、回転
状態にあるディスクの記録薄膜３ムこ照射して融点以上
に昇温させて溶融した後、徐々に冷却することにより行
う。ここで、上記構成のディスクを上記方法で初期化す
ると、記録薄膜３に隣接して設けられた窒化物層４も同
時に溶融する。このため、溶融状態にある記録薄膜３と
混ざり合って、記録薄膜３中に窒素が取り込まれること
になる。この結果、記録薄膜３の膜質が変化して、保護
膜の脈動によって記録膜材料が案内溝に沿って移動する
現象を抑制することができることになる。

ここで、本実施例においては、第１及び第２誘電体層２
・５をスパッタ法により形成しているが、この際、以下
の事項に留意すべきである。

■５ｊｎ２の比率における留意点上記実施例では、第１及び第２の誘電体層２・４として
ＺｎＳ−ＳｉＯ２混合膜（ＳｉＯｚの比率：２０ｍｏｆ
％）を用いているが、ＳｉＯ□の比率によりディスクの
特性が変化する。そこで、Ｓ　ｉＯｚの比率を変えて実
験を行ったところ、ＳｉＯ□の比率は５〜４０ｍｏｆｆ
％の範囲が適当であることが認められた。これは、５ｉ
ｎ２の比率を５ｍｏｌ％以下にすると、ＺｎＳに５ｉｎ
２を混合したときに得られる効果、即ち結晶粒径を小さ
くするという効果が小さくなる。一方、４０ｍｏｒ！、
％以上にすると、割れ易いという５ｉｎ２膜の性質が大
きくなって、実用上好ましくない。したがって、５ｉｎ
２の比率としては、上記の範囲が適当である。

■第２誘電体層４の膜厚おける留意点上記実施例においては、第１誘電体層２の膜厚は１５０
ｎｍであるのに対して、第２誘電体層４の膜厚は約２０
ｎｍであり、第１誘電体層２に比べて極めて薄くなるよ
うに構成している。ところで、第２誘電体層４の膜厚に
よりディスクの特性が変化する。そこで、第２誘電体層
４の膜厚を変えて実験を行ったところ、第２誘電体層４
の膜厚は３０ｎｍ以下が適当であることが認められた。

これは、第２誘電体層４を薄くすると、熱拡散層として
の働きを有する反射層５と記録薄膜３との距離が小さく
なるため、記録、消去時の記録薄膜３の熱が反射層５に
伝達され易くなるため、記録薄膜３を惣、冷することが
できるという理由による。

〔実験〕

本実施例のディスク構成（外径１３０ｍｍ）で、回転数
１８００ｒｐｍ、線速度８ｍ／ｓｅｃでｆ−３，４３Ｍ
七の信号、ｒｚ　＝１．０Ｍ七の信号のオーバーライド
特性を測定した。尚、オーバーライドは、１個のサーク
ルスポットで約１μｍのレーザ光により、高いパワーレ
ベル１６ｍＷ、低いパワーレベル８ｍＷの間の変調で、
高いパワーレベルで非晶質化マークを形成し、低いパワ
ーレベルで非晶質化マークを結晶化して消去する同時消
録の方法で行った。

この結果、記録信号のＣ／Ｎ比としては５５ｄＢ以上が
得られ、また消去特性としてはオーバーライド消去率３
０ｄＢ以上が得られ、従来の光記録媒体に比べて記録、
消去特性が向上することが確認された。

また、オーバーライドのサイクル特性については、特に
ピットエラーレイトの特性を測定した結果、１０×１０
６サイクル以上劣化が認められず、従来に比べて１０倍
程度の寿命を有することが確認された。

〔その他の事項］ ■上記実施例では、窒化物層４を記録薄膜３の保護膜８
側の面に設けているが、このような構造に限定するもの
ではなく、記録薄膜３のディスク基板１側の面或いは記
録薄膜３の両面に設けても上記と同様の効果を奏するこ
とは勿論である。

■上記実施例では、窒化物層４としてＧｅＮを用いてい
るが、これに限定するものではなく、記録薄膜３を構成
する元素のうち、少なくとも１種類の元素と窒素とから
成る化合物（上記実施例の記録薄膜３であれば、ＴｅＮ
、ＳｂＮ等）であれば良い。更に、記録薄膜３として上
記と異なる物質を用いた場合でも、同様の構成とすれば
良い。

■前記ディスク基板１としては、予めレーザ光案内用の
溝を形成した樹脂基板、２Ｐ法で溝を形成したガラス板
、或いはガラス板に直接溝を形成した基板等を用いるこ
とが可能である。

発明の効果４゜以上説明したように本発明によれば、記録薄膜に窒素を
含ませているので、記録、消去の繰り返しに伴い保護層
の脈動が発生しても、記録薄膜材料が案内溝に沿って移
動するのを抑制することができる。これによって、繰り
返し特性を向上することが可能となる。

また、記録薄膜と金属から成る反射層との間に形成され
た第２誘電体層を薄くすると、反射層と記録薄膜との距
離が小さくなるため、記録薄膜を急冷することが可能と
なる。これにより、熱衝撃が低減するので繰り返し特性
が向上すると共に、記録マークが均一化して消去特性の
向上をはかることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録媒体の構造を示す断面図である
。１・・・ディスク基板、２・・・第１誘電体層、３・・
・記録薄膜、４・・・窒化物層、５・・・第２誘電体層
、６・・・反射層、７・・・接着側層、８・・・保護層
。

Claims

【特許請求の範囲】（１）レーザ光の照射によって融点以上に昇温して溶融
し、更に急冷することによって非晶質状態となる性質と
、レーザ光の照射によって結晶化温度以上に昇温し、更
に徐冷することによって上記非晶質状態から結晶化状態
になる性質とを有する記録薄膜を備えた光記録媒体にお
いて、前記記録薄膜の少なくとも一方の面には、記録薄膜を構
成する元素のうち少なくとも１種類の元素と窒素とから
成る窒化物層が形成されていることを特徴とする光記録
媒体。（２）前記記録薄膜が、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｂから成ること
を特徴とする請求項１記載の光記録媒体。（３）前記窒化物層が、ＧｅＮ、ＴｅＮ、ＳｂＮから成
る群から選択されることを特徴とする請求項１記載の光
記録媒体。（４）透明基板の一方の面に、第１保護層と、レーザ光
の照射によって融点以上に昇温して熔融し、更に急冷す
ることによって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照
射によって結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷すること
によって上記非晶質状態から結晶化状態になる性質とを
有する記録薄膜と、第２保護層と、反射層とが順次形成
された光記録媒体において、前記記録薄膜の少なくとも一方の面には、記録薄膜を構
成する元素のうち少なくとも１種類の元素と窒素とから
成る窒化物層が形成されていることを特徴とする光記録
媒体。（５）前記第１保護層と第２保護層とがＺｎＳ−ＳｉＯ
＿２から成り、且つ上記ＳｉＯ＿２の比率が５〜４０ｍ
ｏｌ％の範囲であることを特徴とする請求項４記載の光
記録媒体。（６）前記第２保護層の膜厚を３０ｎｍ以下
に設定して、前記第１保護層の膜厚よりも薄くなるよう
な構成としたことを特徴とする請求項４記載の光記録媒
体。（７）透明基板の一方の面に、第１保護層と、レーザ光
の照射によって融点以上に昇温して溶融し、更に急冷す
ることによって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照
射によって結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷すること
によって上記非晶質の状態から結晶化状態となる性質と
を有する記録薄膜と、この記録薄膜の少なくとも一方の
面に設けられ且つ記録薄膜を構成する元素のうち少なく
とも１種類の元素と窒素とから構成される窒化物層と、
第２保護層と、反射層とを順次形成することを特徴とす
る光記録媒体の製造方法。（８）透明基板の一方の面に、第１保護層と、レーザ光
の照射によって融点以上に昇温して溶融し、更に急冷す
ることによって非晶質状態となる性質と、レーザ光の照
射によって結晶化温度以上に昇温し、更に徐冷すること
によって上記非晶質の状態から結晶化状態となる性質と
を有する記録薄膜と、この記録薄膜の少なくとも一方の
面に設けられ且つ記録薄膜を構成する元素のうち少なく
とも１種類の元素と窒素とから構成される窒化物層と、
第２保護層と、反射層とを順次形成する第１ステップと
、前記記録薄膜と窒化物層とを同時に昇温、溶融させて、
記録薄膜中に窒化物層を構成する物質を含有させる第２
ステップと、を有することを特徴とする光記録媒体の製造方法。