JPH06349112A - 情報記録媒体 - Google Patents

情報記録媒体

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JPH06349112A
JPH06349112A JP5137429A JP13742993A JPH06349112A JP H06349112 A JPH06349112 A JP H06349112A JP 5137429 A JP5137429 A JP 5137429A JP 13742993 A JP13742993 A JP 13742993A JP H06349112 A JPH06349112 A JP H06349112A
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JP
Japan
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dielectric layer
layer
substrate
recording
stress
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Application number
JP5137429A
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English (en)
Inventor
Katsuyuki Yamada
勝幸 山田
Masato Harigai
眞人 針谷
Yoshiyuki Kageyama
喜之 影山
Osamu Nonoyama
治 野々山
Masayoshi Takahashi
正悦 高橋
Koji Deguchi
浩司 出口
Hiroko Iwasaki
博子 岩崎
Yukio Ide
由紀雄 井手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 情報記録に関し、ディスク基板の変形を回避
して、高密度対応の薄形プラスチック基板においても変
形が小さく、フォーカスサーボやトラッキングサーボを
可能とする。 【構成】 情報記録媒体の層構成を第1誘電体層1/プ
ラスチック基板2/第2誘電体層3/記録層4/第3誘
電体層5/反射放熱層6とし、第1誘電体層1の応力が
第2誘電体層3/記録層4/第3誘電体層5/反射放熱
層の応力の和とほぼ等しくなるように調整することによ
り、プラスチック基板の両側にかかる応力のバランスを
確保するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は情報記録媒体、特に相変
化形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に応用される。
【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、再生および消去可能な光メモリー媒体の
一つとして、結晶−非結晶相間、あるいは結晶−結晶相
間の転移を利用する、いわゆる相変化形記録媒体がよく
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
が活発になっている。その代表的な例として、USP3
530441に開示されているように、Ge−Te,G
e−Te−Sn,Ge−Te−S,Ge−Se−S,G
e−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。また安定性、高速結晶化などの向上を
目的に、Ge−Te系にAu(特開昭61−21969
2)、Sn及びAu(特開昭61−270190)、P
d(特開昭62−19490)などを添加した材料の提
案や、記録/消去の繰り返し性能向上を目的にGe−T
e−Se−Sb,Ge−Te−Sbの組成比を特定した
材料(特開昭62−73438、特開昭63−2284
33)の提案などがある。このような情報記録媒体にお
いて、ガラス基板では量産性やコストに問題が生じるた
め、一般にプラスチックの基板が用いられている。しか
しながら、プラスチック基板では各層の応力により変形
が生じ、光ディスクのトラッキングやフォーカシングを
困難としている。情報記録媒体としては、記録密度の向
上、大容量化が重要課題である。また、光ディスクに要
求される記録密度や記録容量が多様化している。その結
果、基板サイズでは3.5インチφ,5.25インチ
φ,120mmφ,300mmφと多種となり、基板の
厚さも1.2mm,0.6mmと多様化している。しか
し、これら複数種の基板と同時に記録媒体を形成するこ
とを可能とする技術は得られておらず、生産効率の低下
を招いているのが現状である。
【0003】記録密度を向上させる方法の一つとして、
ビーム径を小さくする方法がある。光情報記録における
ビーム径(D)は次式
【0004】
【数1】
【0005】(ここで、K:定数,λ:波長,NA:レ
ンズの開口率)と表わされる。したがって、ビーム径を
小さくするためには、波長を小さくする方法が考えら
れ、実際に短波長化が検討されている。一方、レンズの
開口率を大きくすることによって、ビーム径を小さくす
ることができるが、高NA化した場合、コマ收差はディ
スク傾きに大きく影響されることとなる。コマ收差係数
(Wc)は、 Wc∝θt(NA)3 …(2) (ここで、θ:レーザービームと基板の傾き,t:板
厚)と表わされる。この式(2)から、開口率を大きく
し、かつコマ收差係数を増大させないためには、ディス
ク基板厚を小さくする方法が導かれる。実際、1.2m
m厚にくらべて0.6mm厚の基板の方がディスク傾き
の影響が小さい事が示されている(石田他,第53回応
用物理学会学術講演会要旨集,927頁,1992
年)。しかしながら、上述したようにプラスチック基板
が薄くなると、その上に作製する誘電体層、記録層、放
熱層の内部応力や熱応力によってディスクが変形し、そ
の結果、フォーカスサーボやトラッキングサーボがかか
らないといった問題を生じることとなった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に比較して、ディスクの変形を防止することによっ
て、光ディスクのトラッキングやフォーカシングを容易
にし、高密度な記録、再生、消去の繰返しが可能な情報
記録媒体を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、情報記録媒
体の層構成を、第1誘電体層/プラスチック基板/第2
誘電体層/記録層/第3誘電体層/反射放熱層とし、第
1誘電体層の応力と第2誘電体層/記録層/第3誘電体
層/反射放熱層の応力をほぼ等しくすることにより解決
されることを見出した。
【0008】以下、本発明を添付図面に基づき説明す
る。図1は本発明の構成例の断面を示すものである。プ
ラスチック基板(2)の非グルーブ面上に第1誘電体層
(1)が設けられ、グルーブ(7)を有する面上に、第
2誘電体層(3)、記録層(4)、第3誘電体層
(5)、反射放熱層(6)が設けられている。反射放熱
層の上に、さらに耐環境保護層としてUV硬化樹脂を設
けることが望ましい。このように、本発明は、第1誘電
体層/プラスチック基板/第2誘電体層/記録層/第3
誘電体層/反射放熱層を基本構成としており、第1誘電
体層の応力(S1)が第2誘電体層の応力(S2)+記録
層の応力(Sr)+第3誘電体層の応力(S3)+反射
放熱層の応力(Sm)とほぼ等しくなるように調整可能
としている。
【0009】上記の点を更に詳しく説明する。一般に、
薄膜の応力(S)は、内部応力成分(δi)と熱応力成
分(δt)の和として与えられる。 S=(δi+δt)d …(3) (ここで、d:薄膜の厚さ)。一方、図2は、基板変形
量を示したものである。基板変形量(δ)は、薄膜の全
応力(S)を用いて、
【0010】
【数2】
【0011】と表わされる(ここで、ν:基板のポアソ
ン比,l:基板の長さ,E:基板のヤング率,b:基板
の厚さ)。図2でθが充分小さければ、 δ=lsinθ≒ltanθ …(5) と表わされる。基板の変形量(θ)は、光ディスクの互
換性、トラッキングサーボの容易性を考慮すると −0.3°≦θ≦+0.3° …(6) が要求される。よって、この時の基板変形量(δ)は、 −l×5×10-3≦δ≦+l×5×10-3 …(7) となる。製膜によって、ν,l,E,bが変化しないと
すれば、 S=S2+Sr+S3+Sm−Si …(8) となり、式(7)は、
【0012】
【数3】
【0013】と表わされる。本発明は、式(6)を達成
すべく、式(9)を満足するように、従来の光ディスク
に新たに第1誘電体層を設けたことに技術的意義を有す
る。
【0014】本発明で用いられる第1誘電体層として
は、SiO2,SiOx,SiOx:H,Si34,Si
x,SiNx:H,SiC,AlN,AlNx,Al
x:H,Al23,AlOx,AlOx:H,ZnS,
ZnO,TiO2,TiN,TiC,ZrO2,In
23,SnO2,MgO,BN,WC,Ta25などの
金属酸化物、窒化物、硫化物、炭化物やダイヤモンド、
ダイヤモンド状炭素、及びそれらの複合体が使用可能で
ある。応力制御元素として、水素、ホウ素、炭素、リ
ン、ハロゲンなどを添加することもできる。これらの材
料は必要に応じて多層化することもできる。このような
第1誘電体層は、各種気相成長法、例えば、スパッタ
法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマC
VD法、光CVD法、電子ビーム蒸着法等によって形成
でき、またゾルゲル法なども用いることができる。第1
誘電体層の膜厚は、式(3)のように目的とする応力
(S1)と膜の内部応力及び熱応力によって決められ
る。換言すれば、応力(S1)は、第1誘電体層の膜厚
によって制御することができる。
【0015】第1誘電体層は、情報の記録、再生、消去
を行うレーザー光の波長において透明であることが望ま
しい。第1誘電体層での光吸収が大きいと、より出力の
大きいレーザー光を使用する必要を生じてしまい、消費
電力の増大、コストアップを生じてしまう。一方、第1
誘電体層と基板で形成される界面でのレーザー光の反射
損失(RL)は、
【0016】
【数4】
【0017】で表される。従って、有効にレーザー光を
利用するにはns=n1となるような第1誘電体が好まし
い。このような、基板の屈折率に対応した材料を得るに
は、屈折率を比較的任意に制御できる反応性スパッタ
法、反応性CVD法や複合材料によるPVD法による製
膜が有効である。なかでもSiOx(1.5≦X≦2.
0),SiNx(1.0≦X≦1.5),AlOx(1.
0≦X≦1.5)、AlNx(0.8≦×≦1.2),
(ZnS)×(SiO21-xなどが、その組成値を制御
することで屈折率を比較的任意に設定できる。従って、
第1誘導体層と基板との界面における反射によるレーザ
ーパワーの損失を小さくすることができる。また、レー
ザー光の透明性にすぐれている。更に製膜も簡便であ
る。後述するように、第1誘電体層は、生産性、制御性
等を考慮すると、第2誘電体層及び/又は第3誘電体層
と同一材料であることが有利である。
【0018】第1誘電体層の膜厚としては100〜50
00Å、好適には200〜3000Åとするのがよい。
第1誘電体層が100Åより薄くなると、膜の連続性が
失われ、応力を発現することができない。逆に5000
Åよりも厚くなると膜剥離を生じ易くなる。
【0019】プラスチック基板は、成形性、コストの点
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、ウレタン樹脂などがあげられ
るが、加工性、光学特性など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。また基板の形状として
はディスク状、カード状あるいはシート状であってもよ
い。基板の厚みは1.0mm以下であることが望まし
い。
【0020】第2,第3誘電体層の材料としては、Si
O,SiO2,ZnO,SnO2,Al23,TiO2
In23,MgO,ZrO2などの金属酸化物、Si3
4,AlN,TiN,BN,ZrNなどの窒化物、Zn
S,In23,TaS4などの硫化物、SiC,Ta
C,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挙げられ
る。特にAlN,BN,SiC,Cなど熱伝導率が1W
/cm・K以上の誘電体層が適している。これらの材料
は単体で誘電体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。但し誘電体層の融点は記録層の融点よりも高
いことが必要である。また必要に応じて誘電体層を多層
化することもできる。このような誘電体層は各種気相成
長法、たとえば真空蒸着法、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
子ビーム蒸着法などによって形成できる。第2,第3誘
電体層の膜厚としては、各々、100〜5000Å、好
適には200〜3000Åとするのがよい。第2誘電体
層が200Åよりも薄くなると基板への熱ダメージを生
じてしまい、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。
【0021】記録層としては、GeSbTe,AgIn
SbTeに代表される相変化物質が使用可能である。ま
た、本発明は相変化光ディスクに限らず、FeTbCo
などを記録層とする光磁気ディスクにも応用可能であ
る。しかしながら、特にAgInSbTe系記録膜を用
いた相変化形光ディスクがその感度、消去特性等にすぐ
れている。なかでも、消去及び初期化状態において、化
学量論組成に近いAgSbTe2が記録層に存在するこ
とが有効である。それは、AgSbTe2が等方的な結
晶構造である立方晶構造をもつため、たとえばレーザー
光により高温から急冷されアモルファス相となる際(記
録→準安定状態への転移)には高速で均一な相変化がお
こり、物理的、化学的にばらつきの少ないアモルファス
相となるためである。このアモルファス相の微細な構造
は解析が困難であり、詳細は不明であるが、たとえばア
モルファス相の化学量論組成あるいはそれに近いAgS
bTe2とアモルファス相InSb2の組み合わせ、また
は全く別の単一アモルファス相等になっていると考えら
れる。
【0022】本発明の記録層は各種気相成長法、たとえ
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
法など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100〜10000Å、好適には200〜3
000Åとするのがよい。100Å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はたさなくな
る。また10000Åより厚いと高速で均一な相変化が
おこりにくくなる。
【0023】反射放熱層としてはAl,Au,Ag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。反射放熱層は必ずしも必要ではないが、過剰な熱
を放出し記録媒体自身への熱負担を軽減するために設け
るほうが望ましい。このような反射放熱層は各種気相成
長法、たとえば真空蒸着法、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
子ビーム蒸着法などによって形成できる。
【0024】記録、再生及び消去に用いる電磁波として
は、レーザー光、電子線、X線、紫外線、可視光線、マ
イクロ波等が採用可能であるが、ドライブに取付ける
際、小型でコンパクトな半導体レーザーが適している。
【0025】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。但し、これらの実施例は本発明をなんら制限する
ものではない。 実施例1 120mmφ;0.6mm厚のポリカーボネート基板の
非グルーブ面に、2500ÅのZnS・SiO2スパッ
タ膜(第1誘電体層)を形成し、次に、グルーブ面に、
ZnS・SiO2(2000Å)、Ag0.10In0.15
0.46Te0.29(350Å)、AlN(300Å)、A
g(700Å)をスパッタ製膜により積層した。記録層
の組成は蛍光X線によって求めた。次に、環境保護層と
して紫外線硬化樹脂をAg膜の上に形成した。このよう
にして作製した光ディスクの機械的特性を評価したとこ
ろ、レーザービームとディスク面との角度(チルト角)
は、0.2度であり、トラッキング可能範囲であった。
【0026】この光ディスクをNA0.6、波長780
nmのピックアップを用いて、線速度1.2m/s、記
録周波数720kHz、200kHz(50%ディーテ
ィ)でオーバーライトの評価を行った。その結果、52
dBのC/N、35dBの消去比が10mWのピークパ
ワー、5mWのバイアスパワーで得られた。
【0027】実施例2 120mmφ、0.6mm厚のポリカーボネート基板の
非グルーブ面に、1500ÅのSiO1.7スパッタ膜
(第1誘電体層)を形成し、次に、グルーブ面に、Zn
S・SiO2(2000Å)、Ag0.15In0.15Teb
0.16Sb0.54(350Å)、AlN(300Å)、Ag
(700Å)をスパッタ製膜により積層した。記録層の
組成は、蛍光X線によって求めた。次に、環境保護層と
して紫外線硬化樹脂をAg膜の上に形成した。SiO
1.7スパッタ膜は、酵素流量制御によって組成制御し
た。SiO1.7膜の光線透過率は780nmで90%以
上であった。また、SiO1.7の屈折率は1.4であり
基板との界面のレーザーパワー損失は4×10-3と小さ
かった。このようにして作製した光ディスクの機械的特
性はチルト角0.2度、面ぶれ0.1mm以下と良好で
あった。
【0028】この光ディスクをNA0.6、波長780
nmのピックアップを用いて、線速度1.2m/s、記
録周波数720kHz、200kHz(50%ディーテ
ィ)でオーバーライトの評価を行った。その結果、52
dBのC/N、35dBの消去比が10mWのピークパ
ワー、4mWのバイアスパワーで得られた。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の情報記録
媒体においては、層構成を第1誘電体層/プラスチック
基板/第2誘電体層/記録層/第3誘電体層/反射放熱
層とすることにより、応力のバランスが調整可能となっ
て、ディスクの変形を回避することができ、情報記録媒
体の高密度化を達成することができる。又、プラチック
基板が表・裏の誘電体層でサンドイッチ化されているた
め、湿度、温度の環境変化に対しても、プラスチック基
板の熱的、化学的、物理的、機械的特性の変化を小さく
することができ、情報記録媒体の耐久性を高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の情報記録媒体の一例を示す断面図であ
る。
【図2】基板変形量を示す概略図である。
【符号の説明】
1 第1誘電体層 2 グルーブ付基板 3 第2誘電体層 4 記録層 5 第3誘電体層 6 反射放熱層 7 グルーブ 8 光ディスク 9 中心穴 10 基準面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々山 治 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 高橋 正悦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 出口 浩司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (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 (72)発明者 井手 由紀雄 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1誘電体層/プラスチック基板/第2
    誘電体層/記録層/第3誘電体層/反射放熱層の層構成
    を有し、第1誘電体層の応力と第2誘電体層/記録層/
    第3誘電体層/反射放熱層の応力がほぼ等しいことを特
    徴とする情報記録媒体。
  2. 【請求項2】 第1誘電体層がSiOx(1.5≦X≦
    2.0)、SiNx(1.0≦X≦1.5),AlO
    x(1.0≦X≦1.5),AlNx(0.8≦X≦1.
    2)及び(ZnS)x(SiO21-x(0.6≦X≦
    0.9)から選ばれた材料からなる請求項1記載の情報
    記録媒体。
JP5137429A 1993-06-08 1993-06-08 情報記録媒体 Pending JPH06349112A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19809512C2 (de) * 1997-10-02 2003-05-08 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur Einstellung einer Drosselklappe
WO2005112017A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Fujifilm Corporation Optical information recording carrier
KR100517466B1 (ko) * 1998-06-27 2005-11-25 엘지전자 주식회사 열복사층을 가지는 디스크
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