JPH05185731A - Information recording medium and method for recording information using the same - Google Patents
Information recording medium and method for recording information using the sameInfo
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- JPH05185731A JPH05185731A JP3063830A JP6383091A JPH05185731A JP H05185731 A JPH05185731 A JP H05185731A JP 3063830 A JP3063830 A JP 3063830A JP 6383091 A JP6383091 A JP 6383091A JP H05185731 A JPH05185731 A JP H05185731A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は情報記録媒体、特に相変
化型情報記録媒体であって、光ビームを照射することに
より記録層材料に相変化を生じさせ、情報の記録、再生
を行い、かつ、書換えが可能である情報記録媒体に関す
るものであり、光メモリー関連機器、特に書換え可能な
コンパクトディスク(CD)に応用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information recording medium, particularly a phase change type information recording medium, which causes a phase change in a recording layer material by irradiating a light beam to record and reproduce information. In addition, the present invention relates to a rewritable information recording medium, and is applied to optical memory-related equipment, particularly a rewritable compact disc (CD).
【0002】[0002]
【従来の技術】電磁波、特にレーザービームの照射によ
る情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一
つとして、結晶−非晶質相間あるいは結晶−結晶相間の
転移を利用する、いわゆる相変化型光情報記録媒体がよ
く知られている。特に光磁気メモリーでは困難な単一ビ
ームによるオーバーライトが可能であり、ドライブ側の
光学系もより単純であることなどから最近その研究開発
が活発になされている。その代表的な記録材料として
は、USP 3,530,441に開示されているよう
な、Ge−Te、Ge−Te−Sb−S、Ge−Te−
S、Ge−Se−S、Ge−Se−Sb、Ge−As−
Se、In−Te、Se−Te、Se−Asなどのいわ
ゆるカルコゲン系合金材料があげられる。又、安定性、
高速結晶化などの向上を目的としてGe−Te系にAu
(特開昭61−219692)、Sn及びAu(特開昭
61−270190)、Pd(特開昭62−1949
0)等を添加した材料の提案や、記録/消去の繰返し性
能向上を目的として、Ge−Te−Se−Sbの組成比
を特定した材料(特開昭62−73438)の提案など
もなされている。しかしながら、そのいずれもが相変化
型書換え可能光メモリー媒体として要求される諸特性の
すべてを満足しうるものとはいえない。2. Description of the Related Art As one of optical memory media capable of recording, reproducing and erasing information by irradiation of electromagnetic waves, especially laser beams, so-called phase change utilizing a transition between a crystal-amorphous phase or a crystal-crystal phase. A type optical information recording medium is well known. In particular, magneto-optical memory allows overwriting with a single beam, which is difficult, and the optical system on the drive side is simpler. Typical recording materials thereof are Ge-Te, Ge-Te-Sb-S and Ge-Te- as disclosed in USP 3,530,441.
S, Ge-Se-S, Ge-Se-Sb, Ge-As-
Examples include so-called chalcogen-based alloy materials such as Se, In-Te, Se-Te, and Se-As. Also stability,
Au was added to the Ge-Te system for the purpose of improving high-speed crystallization.
(JP-A-61-2196992), Sn and Au (JP-A-61-270190), Pd (JP-A-62-1949).
0) or the like, or a material (Ge-Te-Se-Sb) having a specified composition ratio (Japanese Patent Laid-Open No. 62-73438) for the purpose of improving the repetitive recording / erasing performance. There is. However, none of them can satisfy all of the characteristics required for a phase change type rewritable optical memory medium.
【0003】また、特開昭63−251290号公報に
は、結晶状態が実質的に三元以上の多元化合物単相から
なる記録層を形成した光情報記録媒体(以降「光記録媒
体」と略記することがある)が提案されている。ここで
の“実質的に三元以上の多元化合物単相”とは、三元以
上の化学量論組成をもった化合物(例えばIn3SbT
e2など)を記録層中に90原子%以上含むものとされ
ている。そして、このような記録層を用いることによ
り、高速記録、高速消去が可能となるとしている。だ
が、このものでは記録、消去に要するレ−ザ−パワ−は
未だ充分ではなく、消去比も低い(消し残りが大きい)
等の欠点を有している。更に、特開平1−277338
号公報には(Sba Te1-a )1-Y MY (ここで0.4
≦a<0.7、Y≦0.2であり、MはAg、Al、A
s、Au、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Pb、P
t、Se、Si、Sn及びZnからなる群から選ばれる
少なくとも1種である。)で表される組成の合金からな
る記録層を有する光記録媒体が提案されている。この系
の基本はSb2Te3であり、Sb過剰にすることによ
り、高速消去、繰返し特性を向上させ、Mの添加により
高速消去を促進させている。加えて、DC光による消去
率も大きいとしている。しかし、この文献にはオ−バ−
ライト時の消去率は示されておらず(本発明者らの検討
結果では消し残りが認められた)、記録感度も不十分で
ある。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-251290 discloses an optical information recording medium having a recording layer formed of a multi-component compound single phase whose crystal state is substantially ternary or more (hereinafter abbreviated as "optical recording medium"). May be done) is proposed. Here, “substantially ternary or higher multi-component compound single phase” means a compound having a stoichiometric composition of ternary or higher (for example, In 3 SbT).
e 2 ) is contained in the recording layer in an amount of 90 atomic% or more. The use of such a recording layer enables high-speed recording and high-speed erasing. However, with this type, the laser power required for recording and erasing is not yet sufficient, and the erasing ratio is low (the unerased portion is large).
It has drawbacks such as Furthermore, JP-A-1-277338
The JP (Sb a Te 1-a) 1-Y M Y ( here 0.4
≦ a <0.7, Y ≦ 0.2, and M is Ag, Al, A
s, Au, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Pb, P
It is at least one selected from the group consisting of t, Se, Si, Sn and Zn. An optical recording medium having a recording layer made of an alloy having a composition represented by (4) has been proposed. The basis of this system is Sb 2 Te 3 , and excess Sb improves high-speed erasing and repetitive characteristics, and addition of M promotes high-speed erasing. In addition, the erasing rate by DC light is also high. However, in this document,
The erasing rate at the time of writing is not shown (results of erasure were found in the examination results of the present inventors), and the recording sensitivity is insufficient.
【0004】同様に、特開昭60−177446号公報
では記録層に(In1-X SbX )1-Y MY (0.55≦
X≦0.80、0≦Y≦0.20であり、MはAu、A
g、Cu、Pd、Pt、Al、Si、Ge、Ga、S
n、Te、Se、Biである。)なる合金を用い、ま
た、特開昭63−228433号公報では記録層にGe
Te−Sb2Te3−Sb(過剰)なる合金を用いている
が、いずれも感度、消去比等の特性を満足するものでは
ない。これまでみてきたように、光記録媒体において
は、特に記録感度、消去感度の向上、オ−バ−ライト時
の消し残りによる消去比低下の防止、並びに記録部、未
記録部の長寿命化が解決すべき最重要課題となってい
る。これらの問題点を解決する手段の一つとして、記録
層の上下に化学的に安定した耐熱性の良好な保護層を設
ける技術が提案されている(特開昭61−5450、6
3−259855)。耐熱保護層に要求される機能とし
ては、レーザー光に対する透明性、動作温度に対し高融
点であること、機械的強度が高いこと、化学的安定性に
富むこと等が挙げられるが、相変化型記録層、特にカル
コゲン系化合物を用いた記録層の場合、カルコゲン元素
が活性であるため、化学的に不活性な保護材料が極めて
重要な意味を持つ。Similarly, in JP-A-60-177446, (In 1-X Sb X ) 1-Y M Y (0.55 ≦
X ≦ 0.80, 0 ≦ Y ≦ 0.20, M is Au, A
g, Cu, Pd, Pt, Al, Si, Ge, Ga, S
n, Te, Se, Bi. ) Alloy, and Ge in the recording layer in JP-A-63-228433.
Although using a Te-Sb 2 Te 3 -Sb (excessive) comprising alloy, both the sensitivity, it does not satisfy the characteristics such as erase ratio. As seen so far, in the optical recording medium, in particular, the recording sensitivity and the erasing sensitivity are improved, the reduction of the erasing ratio due to the unerased portion at the time of overwriting is prevented, and the life of the recorded portion and the unrecorded portion is extended. It is the most important issue to be solved. As one of means for solving these problems, there has been proposed a technique in which protective layers which are chemically stable and have good heat resistance are provided above and below the recording layer (JP-A-61-2450, 6).
3-259855). Functions required of the heat-resistant protective layer include transparency to laser light, high melting point at operating temperature, high mechanical strength, and high chemical stability. In the case of a recording layer, particularly a recording layer using a chalcogen compound, a chalcogen element is active, and therefore, a chemically inactive protective material is extremely important.
【0005】この点で一般的に用いられている酸化物系
誘電体材料等は未だ充分その要求に応えているとは言え
ない。更に耐熱保護層は放熱層(熱伝達層)としての機
能も備えている。一般に放熱層は熱伝導率が小さすぎる
場合、アモルファス化に必要な急冷効果が得られず、ま
た、大きすぎる場合、熱の有効利用ができず、すなわ
ち、結晶化に必要な徐冷条件がととのわず、記録・消去
感度の低下をもたらした。この様に放熱層は記録膜に適
応した熱伝導率に制御する必要がある。しかし、上記材
料群では広範囲な熱伝導率の制御は困難であった。例え
ば線速度が3m/s以下、特にコンパクトディスクの規
格になっている1.2〜1.4m/s程度の低線速度の
場合、記録時(レーザー光吸収時)に生じる熱の冷却速
度が不充分となりやすく、そのため、良好な記録マーク
が得られなくなる。In this respect, the oxide-based dielectric materials and the like generally used cannot be said to sufficiently meet the demand. Further, the heat-resistant protective layer also has a function as a heat dissipation layer (heat transfer layer). Generally, if the thermal conductivity of the heat dissipation layer is too small, the quenching effect required for amorphization cannot be obtained, and if it is too large, the heat cannot be effectively utilized, that is, the slow cooling conditions required for crystallization are However, the recording and erasing sensitivity was lowered. Thus, the heat dissipation layer needs to be controlled to have a thermal conductivity adapted to the recording film. However, it has been difficult to control the thermal conductivity over a wide range with the above material group. For example, when the linear velocity is 3 m / s or less, particularly when the linear velocity is a low linear velocity of about 1.2 to 1.4 m / s, which is a standard for compact discs, the cooling rate of heat generated during recording (when absorbing laser light) is Insufficiency is likely to occur, and good recording marks cannot be obtained.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】(1)本発明は従来技
術における以上の問題を全て解消し、高い記録感度及び
消去比を有し、しかも記録・消去の繰返しによるC/N
劣化もなく、長寿命の記録が可能な上、複雑なシステム
も必要としない書換え可能型情報記録媒体、および、
(2)書換え可能なコンパクトディスクを提供しようと
するものである。(1) The present invention solves all the above problems in the prior art, has a high recording sensitivity and an erasing ratio, and has a C / N ratio due to repeated recording and erasing.
A rewritable information recording medium that can be recorded for a long life without deterioration and does not require a complicated system, and
(2) It is intended to provide a rewritable compact disc.
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの情
報記録媒体およびそれを用いる情報記録方法である。こ
の構成を具体的に説明すると、下部耐熱保護層は必ずし
も必要なものではないが、基板が例えばポリカーボネー
ト樹脂の様に耐熱性の低い材料の場合には、下部耐熱保
護層を設けることが望ましい。The constitution of the present invention for solving the above-mentioned problems is an information recording medium as described in the claims and an information recording method using the same. To explain this structure in detail, the lower heat-resistant protective layer is not always necessary, but when the substrate is made of a material having low heat resistance such as polycarbonate resin, it is desirable to provide the lower heat-resistant protective layer.
【0007】上記記録層とその上に積層する上部耐熱保
護層との組合せにより、1.2〜1.4m/秒という低
線速度においても、記録(アモルファス化)時の急冷条
件及び消去(結晶化)時の徐冷条件を同時に満足するこ
とができ、良好な記録・再生特性が得られる。本発明の
記録層は各種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタ
リング法、プラズマCVD法、光CVD法、イオンプレ
ーティング法、電子ビーム蒸着法等によって形成でき
る。気相成長法以外にゾルゲル法のような湿式プロセス
も適用可能である。記録層の膜厚としては200〜10
000Å、好適には400〜3000Åとするのが良
い。200Åより薄いと光吸収能が著しく低下し、記録
層としての役割を果たさなくなる。また10000Åよ
り厚いと高速で均一な相変化が起こりにくくなる。By combining the recording layer with the upper heat-resistant protective layer laminated thereon, the quenching condition and erasing (crystal) during recording (amorphization) are achieved even at a low linear velocity of 1.2 to 1.4 m / sec. It is possible to satisfy the slow cooling conditions at the same time, and obtain good recording / reproducing characteristics. The recording layer of the present invention can be formed by various vapor phase growth methods such as vacuum deposition method, sputtering method, plasma CVD method, photo CVD method, ion plating method and electron beam evaporation method. Besides the vapor phase growth method, a wet process such as a sol-gel method can also be applied. The thickness of the recording layer is 200 to 10
000Å, preferably 400 to 3000Å. When the thickness is less than 200Å, the light absorption ability is remarkably lowered and the recording layer cannot serve as a recording layer. If it is thicker than 10000Å, uniform phase change at high speed is difficult to occur.
【0008】基板の材料は通常ガラス、セラミックス、
あるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、コスト等の点
で好適である。樹脂の代表例としてはポリカーボネート
樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹
脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フ
ッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂等があげられる
が、加工性、光学特性等の点でポリカーボネート樹脂、
アクリル系樹脂が好ましい。下部耐熱性保護層の材料と
しては、SiO、SiO2、ZnO、SnO2、Al
2O3、TiO2、In2O3、MgO、ZrO2等の金属酸
化物、Si3N4、AlN、TiN、BN、ZrNなどの
窒化物、ZnS、In2S3、TaS4等の硫化物、Si
C、TaC、B4C、WC、TiC、ZrCなどの炭化
物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれらの混合物が
あげられる。これらの材料は単体で保護層とすることも
できるが、お互いの混合物としてもよい。また、必要に
応じて不純物を含んでいてもよい。但し耐熱保護層の融
点は記録層の融点よりも高いことが必要である。このよ
うな耐熱性保護層は各種気相成長法、例えば真空蒸着
法、スパッタリング法、プラズマCVD法、光CVD
法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等によ
って形成できる。The substrate material is usually glass, ceramics,
Alternatively, it is a resin, and a resin substrate is preferable in terms of moldability, cost, and the like. Typical examples of the resin include polycarbonate resin, acrylic resin, epoxy resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer resin, polyethylene resin, polypropylene resin, silicon resin, fluorine resin, ABS resin, urethane resin and the like. , In terms of workability and optical properties, polycarbonate resin,
Acrylic resins are preferred. Materials for the lower heat-resistant protective layer include SiO, SiO 2 , ZnO, SnO 2 and Al.
Metal oxides such as 2 O 3 , TiO 2 , In 2 O 3 , MgO and ZrO 2 , nitrides such as Si 3 N 4 , AlN, TiN, BN and ZrN, ZnS, In 2 S 3 and TaS 4 etc. Sulfide, Si
Examples thereof include carbides such as C, TaC, B 4 C, WC, TiC, and ZrC, diamond-like carbon, and mixtures thereof. These materials may be used alone as the protective layer, but may also be a mixture with each other. Further, it may contain impurities as necessary. However, the melting point of the heat-resistant protective layer needs to be higher than that of the recording layer. Such a heat-resistant protective layer may be formed by various vapor deposition methods such as vacuum deposition method, sputtering method, plasma CVD method, and photo CVD method.
Method, ion plating method, electron beam evaporation method, or the like.
【0009】耐熱性保護層の膜厚としては200〜5000
Å、好適には500〜3000Åとするのがよい。200Åより薄
くなると耐熱性保護層としての機能を果たさなくなり、
逆に5000Åよりも厚くなると、感度の低下をきたした
り、界面剥離を生じやすくなる。又、必要に応じて保護
層を多層化することもできる。反射層としてはAl、A
uなどの金属材料、またはそれらの合金などを用いるこ
とができる。このような反射層は各種気相成長法、例え
ば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマCVD法、
光CVD法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着
法等によって形成できる。ここで上部耐熱保護層に用い
る硬質炭素膜は、炭素原子及び水素原子を主要な組織形
成元素として非晶質及び微結晶質の少なくとも一方を硬
質炭素膜(i−C膜、ダイヤモンド状炭素膜、アモルフ
ァスダイヤモンド膜、ダイヤモンド薄膜とも呼ばれる)
からなっている。硬質炭素膜の一つの特徴は気相成長膜
であるがために、後述するように、その諸物性が製膜条
件によって広範囲に制御できることである。The thickness of the heat resistant protective layer is 200 to 5000
Å, preferably 500 to 3000 Å. If it is thinner than 200Å, it will not function as a heat resistant protective layer,
On the other hand, when the thickness is more than 5000Å, the sensitivity is lowered and the interfacial peeling is likely to occur. Further, the protective layer may be multi-layered if necessary. Al, A as the reflective layer
A metal material such as u or an alloy thereof can be used. Such a reflective layer may be formed by various vapor deposition methods such as vacuum deposition method, sputtering method, plasma CVD method,
It can be formed by a photo CVD method, an ion plating method, an electron beam evaporation method or the like. Here, the hard carbon film used for the upper heat-resistant protective layer is a hard carbon film (i-C film, diamond-like carbon film, at least one of amorphous and microcrystalline) having carbon atoms and hydrogen atoms as main texture-forming elements. Amorphous diamond film, also called diamond thin film)
It consists of One of the characteristics of the hard carbon film is the vapor phase growth film, so that its various physical properties can be controlled in a wide range by the film forming conditions, as will be described later.
【0010】なお、この硬質炭素膜中には、さらに物性
制御範囲を広げるために、構成元素の一つとして少なく
とも周期律表第III 族元素を全構成原子に対し5原子%
以下、同じく第IV族元素を35原子%以下、同じく第V
族元素を5原子%以下、アルカリ土類金属元素を5原子
%以下、アルカリ金属元素を5原子%、窒素原子を5原
子%以下、酸素原子を5原子%以下、カルコゲン系元素
を35原子%以下、またはハロゲン系元素を35原子%
以下の量で含有させても良い。これら元素又は原子の量
は元素分析の常法例えばオージェ分析によって測定する
ことができる。また、この量の多少は原料ガスに含まれ
る他の化合物の量や成膜条件で調節可能である。こうし
た硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガス、特に
炭化水素ガスが用いられる。これら原料における相状態
は常温常圧において必ずしも気相である必要はなく、加
熱あるいは減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て気化
し得るものであれば、液相でも固相でも使用可能であ
る。原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えば
CH4、C2H8、C4H20等のパラフィン系炭化水素、C
2H4等のオレフィン系炭化水素、ジオレフィン系炭化水
素、アセチレン系炭化水素、さらには芳香族炭化水素な
どすべての炭化水素を少なくとも含むガスが使用可能で
ある。In this hard carbon film, in order to further expand the physical property control range, at least 5 Group% of the periodic table group III element is contained as one of the constituent elements with respect to all the constituent atoms.
The same applies to group IV elements of 35 atom% or less, and group V
Group elements 5 atomic% or less, alkaline earth metal elements 5 atomic% or less, alkali metal elements 5 atomic%, nitrogen atoms 5 atomic% or less, oxygen atoms 5 atomic% or less, chalcogen-based elements 35 atomic% Or less, or 35 atom% halogen element
You may contain in the following amounts. The amounts of these elements or atoms can be measured by a conventional method of elemental analysis, such as Auger analysis. Further, the amount of this can be adjusted depending on the amounts of other compounds contained in the source gas and the film forming conditions. In order to form such a hard carbon film, an organic compound gas, especially a hydrocarbon gas is used. The phase state of these raw materials does not necessarily have to be a gas phase at room temperature and atmospheric pressure, and a liquid phase or a solid phase can be used as long as it can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or pressure reduction. .. Examples of the hydrocarbon gas as the raw material gas include paraffin hydrocarbons such as CH 4 , C 2 H 8 and C 4 H 20 , and C.
Gases containing at least all hydrocarbons such as olefinic hydrocarbons such as 2 H 4 , diolefinic hydrocarbons, acetylene hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons can be used.
【0011】また、炭化水素以外でも、例えばアルコー
ル類、ケトン類、エーテル類、エステル類などであって
少なくとも炭素元素を含む化合物であれば使用可能であ
る。本発明における原料ガスからの硬質炭素膜の形成方
法としては、成膜活性種が直流、低周波、高周波或いは
マイクロ波等を用いたプラズマ法により生成されるプラ
ズマ状態を経て形成される方法が好ましいが、より大面
積化、均一性向上及び/又は低温製膜の目的で低圧下で
堆積を行わせしめるのには磁界効果を利用する方法が更
に好ましい。また、高温における熱分解によっても活性
種を形成できる。その他にも、イオン化蒸着法或いはイ
オンビーム蒸着法等により生成されるイオン状態を経て
形成されてもよいし、真空蒸着法或いはスパッタリング
法等により生成される中性粒子から形成されてもよい
し、さらには、これらの組合せにより形成されてもよ
い。In addition to hydrocarbons, for example, compounds such as alcohols, ketones, ethers, esters and the like containing at least a carbon element can be used. As a method for forming a hard carbon film from a raw material gas in the present invention, a method in which a film-forming active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency or microwave is preferable. However, a method utilizing a magnetic field effect is more preferable for causing the deposition under a low pressure for the purpose of increasing the area, improving the uniformity and / or forming the film at a low temperature. In addition, active species can also be formed by thermal decomposition at high temperature. In addition, it may be formed through an ionic state generated by an ionization vapor deposition method, an ion beam vapor deposition method, or the like, or may be formed from neutral particles generated by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or the like, Further, it may be formed by a combination thereof.
【0012】こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件
の一例はCVD法の場合、概ね次のとおりである。 RF出力:0.1〜50W/cm2 圧力 :10-3〜10Torr 堆積温度:室温〜950℃で行うことができるが、好ま
しくは室温〜300℃。 このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子C
と水素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微
結晶質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少なくと
も一方を含む硬質炭素膜が堆積する。硬質炭素膜の諸特
性を表1に示す。In the case of the CVD method, an example of the deposition conditions of the hard carbon film thus produced is as follows. RF output: 0.1 to 50 W / cm 2 Pressure: 10 −3 to 10 Torr Deposition temperature: Room temperature to 950 ° C., preferably room temperature to 300 ° C. In this plasma state, the source gas is decomposed into radicals and ions and reacts with each other, whereby carbon atoms C
A hard carbon film containing at least one of amorphous (amorphous) and microcrystalline (the size of the crystal is several tens of .mu.m to several .mu.m) composed of and hydrogen atoms H is deposited. Table 1 shows various characteristics of the hard carbon film.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】注)測定法; 比抵抗(ρ):コプレナー型セルによるI−V特性より
求める。 光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から吸
収係数(α)を求め、(αhν)1/2 =B(hν’−E
gopt)の関係より決定する。 膜中水素量(CH ):赤外吸収スペクトルから2900
cm-1付近のピークを積分し、吸収断面積Aをかけて求
める。すなわち、CH =A・∫α(w)/w・dw SP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP3、SP2
にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、その面積比
より求める。 ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n):エリプソメーターによる。Note) Measuring method: Specific resistance (ρ): Determined from IV characteristics of a coplanar cell. Optical band gap (Egopt): calculated absorption coefficient (alpha) from the spectral characteristics, (αhν) 1/2 = B (hν'-E
Got). Hydrogen content in film (C H ): 2900 from infrared absorption spectrum
The peak around cm -1 is integrated and multiplied by the absorption cross section A to obtain the value. That is, C H = A · ∫α (w) / w · dw SP 3 / SP 2 ratio: infrared absorption spectrum, SP 3 , SP 2
It is decomposed into the Gaussian functions respectively assigned to, and calculated from the area ratio. Vickers hardness (H): By micro Vickers meter. Refractive index (n): By ellipsometer.
【0015】こうして形成される硬質炭素膜はIR吸収
法及びラマン分光法による分析の結果、炭素原子がSP
3の混成軌道とSP2の混成軌道とを形成した原子間結合
が混在していることが明らかになっている。SP3結合
とSP2結合の比率は、IRスペクトルをピーク分離す
ることで概ね推定できる。IRスペクトルには、280
0〜3150cm-1に多くのモードのスペクトルが重な
って測定されるが、それぞれの波数に対応するピークの
帰属は明らかになっており、ガウス分布によってピーク
分離を行い、それぞれのピーク面積を算出し、その比率
を求めればSP3/SP2を知ることができる。また、前
記の硬質炭素膜は、X線及び電子回析分布によれば、ア
モルファス状態(a−C:H)、及び/又は数10Å〜
数μm程度の微結晶粒を含むアモルファス状態にあるこ
とが判る。The hard carbon film thus formed was analyzed by IR absorption and Raman spectroscopy, and as a result, carbon atoms became SP.
It has been clarified that the interatomic bonds forming the hybrid orbital 3 and the hybrid orbital SP 2 are mixed. The ratio of SP 3 bond to SP 2 bond can be roughly estimated by separating peaks in the IR spectrum. 280 in the IR spectrum
The spectra of many modes are measured at 0 to 3150 cm −1 , but the attribution of the peaks corresponding to each wave number is clear, and the peak areas are calculated by separating the peaks by the Gaussian distribution. , SP 3 / SP 2 can be known by obtaining the ratio. In addition, the above-mentioned hard carbon film is in an amorphous state (aC: H), and / or several tens of Å ~ according to X-ray and electron diffraction distribution.
It can be seen that it is in an amorphous state containing fine crystal grains of about several μm.
【0016】一般に量産に適しているプラズマCVD法
の場合には、RF出力が小さいほど膜の比抵抗値および
硬度が増加し、また、低圧力なほど活性種の寿命が増加
するために、基板温度の低温化、大面積での均一化が図
られ、かつ比抵抗、硬度が増加する傾向にある。更に低
圧力ではプラズマ密度が減少するため、磁場閉じ込め効
果を利用する方法は、比抵抗の増加には特に効果的であ
る。更にまた、この方法(プラズマCVD法)は常温〜
150℃程度の比較的低い温度条件でも同様に良質の硬
質炭素膜を形成できるという特徴を有しているため、情
報記録媒体製造プロセスの低温化には最適である。従っ
て、使用する基板材料の選択自由度が広がり、基板温度
をコントロールし易いために大面積に均一な膜が得られ
るという特長をもっている。硬質炭素膜の構造、物性は
表1に示したように、広範囲に制御可能であるため、特
性を自由に設計できる利点もある。さらに膜の硬度が高
いため、損傷が少なく、この点からも歩留まりが向上す
る。硬質炭素膜の膜厚は、200〜6000Åであるこ
とがより好ましい。硬質炭素膜のピンホールによる素子
の欠陥数は膜厚が減少にともなって増加し、300Å以
下では特に顕著になること(欠陥率は1%を越える)、
及び、膜厚の面内分布の均一性(ひいては素子特性の均
一性)が確保できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程
度が限度で、膜厚のバラツキが10%を越える)ことか
ら、膜厚は300Å以上であることがより望ましい。In the case of the plasma CVD method, which is generally suitable for mass production, the smaller the RF output, the more the specific resistance value and hardness of the film increase, and the lower the pressure, the longer the life of active species. There is a tendency that the temperature is lowered and the large area is made uniform, and the specific resistance and hardness are increased. Since the plasma density decreases at lower pressure, the method of utilizing the magnetic field confinement effect is particularly effective for increasing the specific resistance. Furthermore, this method (plasma CVD method)
Since it has a feature that a good quality hard carbon film can be formed even under a relatively low temperature condition of about 150 ° C., it is optimal for lowering the temperature of the information recording medium manufacturing process. Therefore, the flexibility of selection of the substrate material to be used is widened, and the substrate temperature can be easily controlled, so that a uniform film can be obtained in a large area. Since the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled in a wide range as shown in Table 1, there is also an advantage that the characteristics can be freely designed. Further, since the hardness of the film is high, the damage is small, and the yield is improved also from this point. The thickness of the hard carbon film is more preferably 200 to 6000Å. The number of defects in the element due to pinholes in the hard carbon film increases as the film thickness decreases, and becomes particularly noticeable below 300 Å (the defect rate exceeds 1%).
In addition, the uniformity of the in-plane distribution of the film thickness (and eventually the uniformity of the device characteristics) cannot be ensured (the film thickness control accuracy is limited to about 30Å, and the film thickness variation exceeds 10%). It is more desirable that the thickness is 300Å or more.
【0017】また、ストレスによる硬質炭素膜の剥離が
起こりにくくするため、膜厚は4000Å以下であるこ
とがより望ましい。これらを総合して考慮すると、硬質
炭素膜の膜厚は300〜4000Åであることが一層好
ましい。この上部耐熱保護層の材料として硬質炭素膜に
代りグラファイトを用いる場合、そのグラファイトの物
性は融点3000℃以上、密度2.0〜2.5g/cm
3、熱伝導率0.1〜0.5cal/cm・S・℃であ
るものが適当である。また、その組成は純粋なグラファ
イトである必要はなく、一部にダイヤモンド構造、欠
陥、不純物等を含んでいてもよい。この上部耐熱保護層
の形成法は下部耐熱保護層の作製法と同様の方法が適用
できるが、スパッタリング法が好適な製法である。Further, in order to prevent the hard carbon film from peeling off due to stress, it is more preferable that the film thickness is 4000 Å or less. Taking these factors into consideration, it is more preferable that the thickness of the hard carbon film is 300 to 4000 Å. When graphite is used instead of the hard carbon film as the material of the upper heat-resistant protective layer, the physical properties of the graphite are a melting point of 3000 ° C. or higher and a density of 2.0 to 2.5 g / cm 3.
3 , those having a thermal conductivity of 0.1 to 0.5 cal / cm · S · ° C are suitable. The composition does not need to be pure graphite, and may partially include a diamond structure, defects, impurities, and the like. The method for forming the upper heat-resistant protective layer may be the same as the method for forming the lower heat-resistant protective layer, but the sputtering method is the preferred method.
【0018】[0018]
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。 実施例I−1 ピッチ1.6μm、深さ700Åの溝付き、厚さ1.2
mm、直径1200mmφのポリカーボネート基板上に
表2に示す構成により、下部耐熱保護層、記録層、上部
耐熱保護層及び反射層を順次積層した。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example I-1 Pitch of 1.6 μm, groove of 700 Å depth, thickness of 1.2
A lower heat-resistant protective layer, a recording layer, an upper heat-resistant protective layer, and a reflective layer were sequentially laminated on a polycarbonate substrate having a diameter of 1200 mm and a diameter of 1200 mmφ by the configuration shown in Table 2.
【0019】[0019]
【表2】 [Table 2]
【0020】光ディスクの評価は830nmの半導体レ
ーザー光をN.A.=0.5の対物レンズを通して、基
板側から照射し、媒体面で約1μmφのスポット径にし
ぼり込むことにより行った。製膜直後の記録膜は非晶質
である。測定に際し、最初に媒体面で5mWのDC光で
ディスク全面を十分に結晶化させ、それを初期(未記
録)状態とした。この時のディスクの回転線速度は1.
3m/s一定とした。次に書込みパワーを3〜10mW
まで1mWずつ変化させ、690nsのパルス巾にて記
録性能を評価した。再生光は1.0mW一定とした。そ
の結果5〜10mWでC/N45dB以上の信号が得ら
れた。更に5mWのDC光にて消去したところ、記録マ
ークはほぼ完全に消去され、消し残りは認められなかっ
た。 実施例I−2 記録層材料の組成をAg10In10Te20Sb60と変えた
以外は実施例I−1と全く同様にしてディスクを作製
し、同様の評価を行った。The evaluation of the optical disk was carried out by using a semiconductor laser beam of 830 nm as N. A. The irradiation was performed from the substrate side through the objective lens of 0.5, and the spot diameter was narrowed down to about 1 μmφ on the medium surface. The recording film immediately after film formation is amorphous. At the time of measurement, first, the entire surface of the disk was sufficiently crystallized by DC light of 5 mW on the medium surface to make it into an initial (unrecorded) state. The rotational linear velocity of the disk at this time is 1.
It was kept constant at 3 m / s. Next, write power 3 to 10 mW
The recording performance was evaluated with a pulse width of 690 ns while varying by 1 mW each. The reproduction light was constant at 1.0 mW. As a result, a signal of C / N of 45 dB or more was obtained at 5 to 10 mW. Further, when the recording mark was erased with 5 mW of DC light, the recording mark was almost completely erased and no unerased residue was observed. To prepare a disk, except that the composition of Example I-2 recording layer material was replaced with Ag 10 In 10 Te 20 Sb 60 in the same manner as in Example I-1, was evaluated in the same manner.
【0021】比較例I−1 記録層材料の組成をAg5In5Te10Sb80とした以外
は実施例I−1と同様の層構成とし、同様の評価を行っ
た。 比較例I−2 上部保護層を下部保護層と同じ[ZnS+SiO2(2
0%)]複合誘電層とした以外は実施例I−1と同様の
層構成のディスクを作製し、同様の評価を行った。 比較例I−3 記録層をAg25In25Te35Sb15とした以外は実施例
I−1と同じ評価を行った。それらの結果を表3に整理
した。Comparative Example I-1 The same layer constitution as in Example I-1 was used except that the composition of the recording layer material was Ag 5 In 5 Te 10 Sb 80, and the same evaluation was carried out. Comparative Example I-2 The upper protective layer was the same as the lower protective layer [ZnS + SiO 2 (2
0%)] A disk having the same layer structure as in Example I-1 was prepared except that the composite dielectric layer was used, and the same evaluation was performed. Comparative Example I-3 The same evaluations as in Example I-1 were performed except that the recording layer was Ag 25 In 25 Te 35 Sb 15 . The results are summarized in Table 3.
【0022】[0022]
【表3】 [Table 3]
【0023】実施例II−1 上部耐熱保護層の材料をグラファイトに替えた以外は実
施例I−1と同じ条件で光ディスクを作製し、同じ条件
で試験をした結果、実施例I−1と同じく、5〜10W
でC/N45dB以上の信号が得られた。更に、5mW
のDC光で消去したところ、記録マークはほぼ完全に消
去され、消し残りは認められなかった。 実施例II−2 記録層材料の組成をAg10In20Te20Sb50と変えた
以外は実施例II−1と全く同様にしてディスクを作製
し、同様の評価を行った。Example II-1 An optical disk was prepared under the same conditions as in Example I-1 except that graphite was used as the material for the upper heat-resistant protective layer, and the test was conducted under the same conditions. 5-10W
A signal of C / N 45 dB or more was obtained at. Furthermore, 5mW
When it was erased with DC light, the recording marks were almost completely erased, and no unerased residue was observed. Example II-2 A disc was prepared and evaluated in the same manner as in Example II-1 except that the composition of the recording layer material was changed to Ag 10 In 20 Te 20 Sb 50 .
【0024】比較例II−1 記録層材料の組成をAg5In5Te10Sb80とした以外
は実施例II−1と同様の層構成とし、同様の評価を行っ
た。 比較例II−2 記録層をAg10In10Te20Sb60、上部の保護層を下
部の保護層と同じ[ZnS+SiO2(20%)]複合
誘電層とした以外は実施例II−1と同様の層構成のディ
スクを作製し、同様の評価を行った。 比較例II−3 記録層をAg15In30Te30Sb25とした以外は実施例
II−1と同じ評価を行った。それらの結果を表4に整理
した。Comparative Example II-1 The same layer constitution as in Example II-1 was used except that the composition of the recording layer material was Ag 5 In 5 Te 10 Sb 80, and the same evaluation was carried out. Comparative Example II-2 Same as Example II-1 except that the recording layer was Ag 10 In 10 Te 20 Sb 60 and the upper protective layer was the same [ZnS + SiO 2 (20%)] composite dielectric layer as the lower protective layer. A disk having the layer structure of was prepared and the same evaluation was performed. Comparative Example II-3 Example except that the recording layer was changed to Ag 15 In 30 Te 30 Sb 25
The same evaluation as II-1 was performed. The results are summarized in Table 4.
【0025】[0025]
【表4】 [Table 4]
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明した本発明の効果を要約すると
下記のとおりである。 (1)結晶−アモルファス転移特性の良好な記録層材料
と、熱伝導率の良好な上部耐熱保護層との組合せによ
り、1.2〜1.4m/秒という低線速度下でも優れた
記録・消去性能を有する相変化形情報記録媒体を獲得で
きた。 (2)書換え可能なコンパクトディスクが提供可能とな
った。The effects of the present invention described above are summarized as follows. (1) Excellent recording even at a low linear velocity of 1.2 to 1.4 m / sec by combining a recording layer material having a good crystal-amorphous transition characteristic with an upper heat-resistant protective layer having a good thermal conductivity. A phase change type information recording medium having erasing performance was obtained. (2) A rewritable compact disc can be provided.
【図1】本発明の情報記録媒体の構成の一例を示す断面
の模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an information recording medium of the present invention.
1 基板 2 下部耐熱保護層 3 記録層 4 上部耐熱保護層 5 光学的反射層 1 substrate 2 lower heat-resistant protective layer 3 recording layer 4 upper heat-resistant protective layer 5 optical reflection layer
フロントページの続き (72)発明者 岩崎 博子 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内Front page continuation (72) Inventor Hiroko Iwasaki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd.
Claims (4)
去、再生を行なう書換え可能な情報記録媒体において、
基板上に、記録層、上部耐熱保護層、光学的反射層を順
次積層したものであり、この耐熱保護層が、炭素原子及
び水素原子を主要な構成元素とする硬質炭素膜であり、
かつ、記録層が下記一般式で表わされる相変化形記録材
料を主成分として含有することを特徴とする情報記録媒
体。 一般式 AgαInβTeγSbδ ただし、5≦α≦22 6≦β≦24 13≦γ≦44 18≦δ≦77 α+β+γ+δ=1001. A rewritable information recording medium for recording, erasing and reproducing information by irradiating a laser beam,
On the substrate, a recording layer, an upper heat-resistant protective layer, an optical reflection layer is sequentially laminated, this heat-resistant protective layer is a hard carbon film containing carbon atoms and hydrogen atoms as main constituent elements,
An information recording medium characterized in that the recording layer contains a phase change type recording material represented by the following general formula as a main component. General formula Ag α In β Te γ Sb δ However, 5 ≦ α ≦ 22 6 ≦ β ≦ 24 13 ≦ γ ≦ 44 18 ≦ δ ≦ 77 α + β + γ + δ = 100
子を主要な構成元素とする硬質炭素膜に替りグラファイ
トを主成分とする膜であることを特徴とする請求項1記
載の情報記録媒体。2. The information recording medium according to claim 1, wherein the upper heat-resistant protective layer is a film containing graphite as a main component instead of a hard carbon film containing carbon atoms and hydrogen atoms as main constituent elements. ..
層を有することを特徴とする請求項1または2記載の情
報記録媒体。3. The information recording medium according to claim 1, further comprising a lower heat-resistant protective layer between the substrate and the recording layer.
録媒体を1.2〜1.4m/秒の定線速度で回転させな
がら、記録層に基板側からレーザー光を照射して信号を
記録することを特徴とする情報記録方法。4. The recording layer is irradiated with laser light from the substrate side while rotating the information recording medium according to claim 1 at a constant linear velocity of 1.2 to 1.4 m / sec. An information recording method characterized by recording a signal.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0735158A3 (en) * | 1995-03-31 | 1999-12-29 | Ricoh Company, Ltd | Sputtering target and its use in the production of an optical recording medium |
US6319368B1 (en) * | 1995-03-31 | 2001-11-20 | Ricoh Company, Ltd. | Sputtering target, method of producing the target, optical recording medium fabricated by using the sputtering target, and method of forming recording layer for the optical recording medium |
EP2054889A1 (en) * | 2006-08-01 | 2009-05-06 | Ricoh Company, Ltd. | Recordable optical recording medium and recording method thereof |
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1991
- 1991-03-06 JP JP3063830A patent/JP3029690B2/en not_active Expired - Fee Related
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US7288224B2 (en) | 1995-03-31 | 2007-10-30 | Ricoh Company, Ltd. | Method of producing a sputtering target |
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