JPH0793814A

JPH0793814A - 光学的情報記録用媒体

Info

Publication number: JPH0793814A
Application number: JP5235005A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ono; 孝志大野; Michikazu Horie; 通和堀江
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はレーザー光などの照射により、情報
を記録、消去、再生可能な光学的情報記録用媒体であっ
て、従来のＣＤ用再生装置により直接再生可能な光学的
情報記録用媒体を提供することを目的とする。【構成】基板上に少なくとも屈折率の異なる２層以上
の誘電体中間層、相転移型光記録層、誘電体層、反射層
を順次積層してなる光学的情報記録用媒体において、相
転移型光記録層は膜厚３０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の（Ｇ
ｅＴｅ）_1-Xα_X（式中ｘは０〜０．１の数を表し、αは
Ｓｂ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ｉｎの少なくとも１種を表す）から
なり、かつ、２層以上の誘電体中間層による使用レーザ
ー波長における反射率が１０％以上３０％以下で、相転
移型光記録層の結晶状態の反射率が７０％以上、アモル
ファス状態の反射率が３５％以下であることを特徴とす
る光学的情報記録用媒体。

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などの照射に
より、情報を記録、消去、再生可能な光学的情報記録用
媒体に関する。特に従来のＣＤ用再生装置により直接再
生可能な光学的情報記録用媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには再生専用型と光記録可能
型、さらには書換可能型があるが再生専用型はビデオデ
ィスク、オーディオディスク、さらには大容量コンピュ
ーター用ディスクメモリーとしてすでに広くドライブが
普及している。これらの内で音楽等のオーディオ再生用
として、コンパクトディスク（ＣＤ）が広く実用化され
ている。コンパクトディスク（ＣＤ）は、ＣＤフォーマ
ット化されたＥＦＭ（ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒｔｅ
ｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の凹凸（ピット）を
スタンパーからプラスチック基板に転写し、その上にア
ルミニウム等の金属からなる反射膜および保護層を設け
て実用に供されている。

【０００３】ＣＤからの情報の読みとりは、半導体レー
ザービームを基板側から入射させて光ディスクに照射す
ることによりおこなわれ、ピットの有無による反射率変
化によってＣＤフォーマット信号等が読みとられる。こ
の際従来のＣＤは７０％以上の高い反射率と６０％以上
の変調度を有することが特徴である。しかし該再生専用
ＣＤでは情報の記録・編集、あるいは書換等ができない
との欠点を有していた。

【０００４】また、ソフトウェア、データファイル、静
止画像等のファイルにおいてもＣＤ・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ
ｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ）またはＣＤ−Ｉ（ｉｎｔｅ
ｒａｃｔｉｖｅ）用の光記録・消去可能な光ディスクが
望まれている。一方、光記録可能型の代表的なものには
孔あけ・変形型、光磁気型と相変化型がある。孔あけ・
変形型としてはＴｅＳｅＦ合金（特開昭６３ー１３２１
８８）または染料等の記録層が用いられ、レーザー光照
射により局所的に加熱され、孔もしくは凹部が形成され
る。

【０００５】実際上そのような孔あけ型には記録層上に
空隙が存在しなければならない。このため２枚のディス
クを互いに向かい合わせてスペーサーを用いて貼り合わ
せ、記録層間に間隙をつくるようにする。当然のことな
がらこのような貼り合わせ構造のディスクでは現在普及
しているＣＤ用ドライブでは使用不可能である。光磁気
型は記録層の磁化の向きにより記録や消去を行い、磁気
光学効果によって再生をおこなうため反射率の差を利用
する従来型のＣＤ用ドライブでは再生不可能である。

【０００６】ＣＤフォーマット信号の記録をおこなうデ
ィスクとしては、基板上に色素または色素を含むポリマ
ー等からなる記録層を有する光ディスク、および該光デ
ィスクを用いる光情報記録方法が提案されている（特開
昭６１ー２３７２３９号、６１ー２３３９４３号）がこ
れらの光ディスクは書換可能にはなりえない。これに対
し、相変化型は相変化前後で反射率が変化することを利
用するものであり、外部磁界を必要とせず反射率の違い
で再生を行うという点でＣＤと共通している。

【０００７】さらに、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、消去と再記録を単一ビ
ームで同時に行う、１ビームオーバーライトも可能であ
るという利点を有する。１ビームオーバーライト可能な
相変化記録方式では、記録膜を非晶質化させることによ
って記録ビットを形成し、結晶化させることによって消
去を行う場合が一般的である。

【０００８】このような、相変化記録方式に用いられる
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。例えば、Ｇｅ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ
系、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ系合金薄膜
等が挙げられる。通常は記録層の変形等からの保護、酸
化等の変質からの保護、さらには干渉効果利用のために
記録層の上下に誘電体保護層を設ける。

【０００９】また冷却速度の調整や干渉効果の有効的利
用のため記録層上部の誘電体層上に反射層を設ける層構
成がよく用いられる。すなわち基板上に誘電体保護層、
相転移型記録層、誘電体保護層、反射層を順次設けた層
構成が一般的である。なお、書換え型とほとんど同じ材
料・層構成により、追記型の相変化媒体も実現できる。

【００１０】この場合、可逆性が無いという点でより長
期にわたって情報を記録・保存でき、原理的にはほぼ半
永久的な保存が可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
一般的層構成の相変化光ディスクは反射率が低くＣＤ用
ドライブでは再生できない。記録層上下の誘電体層の膜
厚を変化させることにより反射率を大きくすることは可
能であるが、そのときは充分な変調度を得ることはでき
ない。

【００１２】さらに、ＣＤ用ドライブで再生するために
は未記録部で反射率が高いことが必要であるので、初期
化が必要なＧｅ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系相変化媒体
の場合は結晶状態の反射率を高くする必要があるが、高
反射率では吸収係数（複素屈折率の虚数部）の小さいア
モルファス状態の反射率が大きくなる傾向にある。記録
層下部の誘電体層を２層にして反射率を上げる試みが提
案されている（特開平１ー２７３２４）が、反射率およ
びコントラストが充分であるとはいえない。

【００１３】さらに多くの誘電体を積み重ねることによ
り反射率、コントラストは大きくなる傾向にはあるが、
層数が多くなりすぎる場合、製造プロセスを考慮すると
実用的ではなく、界面で生じる欠陥も層数の少ない場合
よりも多くなると考えられる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、基板上
に少なくとも屈折率の異なる２層以上の誘電体中間層、
相転移型光記録層、誘電体層、反射層を順次積層してな
る光学的情報記録用媒体において、相転移型光記録層は
膜厚３０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の（ＧｅＴｅ） _1-Xα
_X（式中ｘは０〜０．１の数をあらわし、αはＳｂ、Ｓ
ｅ、Ｂｉ、Ｉｎの少なくとも１種を表す）からなり、か
つ、２層以上の誘電体中間層による使用レーザー波長に
おける反射率が１０％以上３０％以下で、相転移型光記
録層の結晶状態の反射率が７０％以上、アモルファス状
態の反射率が３５％以下であることを特徴とする光学的
情報記録用媒体に関する。

【００１５】誘電体中間層部の反射率が比較的小さい場
合、高反射率、高コントラストを達成するためには、Ｇ
ｅＴｅを主成分とする記録層を用いた場合、膜厚をある
程度厚くするとよい。この理由は以下のように考えるこ
とができる。層の構成を記録層より下部の誘電体中間層
の部分と、記録層およびその上部の誘電体層、反射層の
上部３層部分に分けて考えた場合、上部３層による結晶
状態反射光を誘電体中間層部での反射光と強め合うよう
に干渉させればディスクとしての結晶状態の反射率は大
きくなる。

【００１６】ただしこのときアモルファスの反射率が大
きくならないようにする必要がある。ＧｅＴｅのような
主に吸収係数（複素屈折率の虚数部分）の変化により反
射率差が得られる記録媒体では、ある程度記録層膜厚が
大きければ反射層による反射光の影響は吸収係数の大き
な結晶状態に対しては大きな影響を与えず、アモルファ
ス状態に対する影響が大きくなる。

【００１７】したがって、記録層膜厚をある程度厚く
し、上部３層による結晶状態反射光と誘電体中間層によ
る反射光をある程度強め合うよな位相となるように記録
層直下の誘電体層膜厚を選び、反射層での反射光を誘電
体中間層部による反射光と打ち消し合う位相となるよう
に記録層上部誘電体層膜厚を選べば高反射率、高コント
ラストのディスクを得ることができる。

【００１８】ただし記録層がさらに厚くなり反射層での
反射光の影響がアモルファス状態においても小さくなる
とコントラストはとれなくなる。したがって記録層膜厚
には適当な範囲が存在し、３０〜９０ｎｍ、好ましくは
４０〜７０ｎｍで結晶部反射率７０％以上、アモルファ
ス部反射率３５％以下が達成されるのが好ましい。

【００１９】本発明で用いる誘電体としては、種々の組
み合わせが可能であり、屈折率、熱伝導率、化学的安定
性、機械的強度、密着性等に留意して決定される。一般
的には透明性が高く高融点であるＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，
Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｐｂ等
の酸化物、硫化物、窒化物やＣａ，Ｍｇ，Ｌｉ等のフッ
化物を用いることができる。

【００２０】これらの酸化物、硫化物、窒化物、フッ化
物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率
等の制御のために組成を制御したり、混合して用いるこ
とも有効である。作製プロセスを簡単にするため、界面
でのはがれ等を少なくするためには誘電体中間層の層数
は少ない方が好ましく、少ない層数で高反射率、高コン
トラストを達成するためには屈折率差の大きな２種類以
上の誘電体を用いるとよい。

【００２１】屈折率の比較的小さいものとしては、Ｃａ
Ｆ₂、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、ＳｉＯ₂等があり、屈折
率の比較的大きいものとしては、ＴｉＯ₂、ＺｎＳ、Ｔ
ａ₂Ｏ₅、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物等がある。相変化光
ディスクには、例えば（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀やＳ
ｉＯ₂が多く用いられるが、これらの誘電体を用い、λ
／４の光学膜厚（λはレーザー波長）でポリカーボネー
ト基板上に（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀、ＳｉＯ₂の順に
積み重ねた場合には、誘電体中間層を２層とすると中間
層反射率は１０％程度、３層とすると２２％程度、４層
では３４％程度となる。

【００２２】どの誘電体を用いるかにもよるが、誘電体
中間層の反射率が３０％程度までならば中間層部が３層
以下の比較的層数の少ないディスクの作製が可能とな
る。したがって誘電体中間層による反射率は１０％以上
３０％以下が好ましい。ここで誘電体中間層の反射率
は、記録層直下の誘電体層の膜厚が無限に厚いと仮定し
たときの反射率として定義できる。

【００２３】すなわち誘電体の屈折率と膜厚とから計算
により求めることができる。なお誘電体層の膜厚は必ず
しもλ／４の光学膜厚である必要はなく、この膜厚から
ずらすことにより中間層反射率や反射率の波長依存性の
調整が可能である。記録感度の面では記録層に接する誘
電体層は熱伝導率、比熱の小さい物質を厚くつけるとよ
いと考えられる。

【００２４】通常相変化光記録層はＧｅＳｂＴｅ系、Ｉ
ｎＳｂＴｅ系等が用いられるが、屈折率変化の大きな材
料がコントラストを大きくするために好ましい。ＧｅＳ
ｂＴｅ系に関しては、Ｓｂ₂Ｔｅ₃−ＧｅＴｅライン上組
成またはこの組成に少量のＳｂ等を加えた組成が相変化
記録に適しているが、屈折率変化の面ではＧｅＴｅに近
い方が良い。

【００２５】したがってＧｅＴｅをベースとする材料が
好ましく、第３の元素を添加してビット形状、結晶粒
形、経時安定性、記録感度、光学物性等を改善すること
も可能である。第３元素としてＳｂ、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｔ
ｅ、Ｇｅ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｓｉ，Ｂｉ，Ａｕ，Ｔ
ｉ，Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ等を加えても
よいが、特に、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ｉｎが好適に用いら
れ、天下する場合には、その量は１０ａｔ．％以下であ
る。

【００２６】これらの第３成分を加えることによりＧｅ
Ｔｅ本来の光学物性、高結晶化速度を損なうことなく、
非晶質ビット形成能を制御し得る。なおＧｅＴｅの組成
比は必ずしも１：１の原子比である必要はなく５０ａ
ｔ．％から±５ａｔ．％程度のずれは問題ない。反射層
は反射率の大きい物質が好ましく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ａｌ等が用いられ、熱伝導度制御等のためＴａ、Ｔｉ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ等を少量加えてもよ
い。

【００２７】本発明における記録媒体の基板としては、
ガラス、プラスチック、ガラス上に光硬化性樹脂を設け
たもの等のいずれであってもよいが、ＣＤ互換性の面で
はポリカーボネート樹脂が好ましい。記録層、誘電体
層、反射層はスパッタリング法などによって形成され
る。記録膜用ターゲット、保護膜用ターゲット、必要な
場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー
内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが各層
間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面
からもすぐれている。

【００２８】

【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明す
る。実施例１ポリカーボネート樹脂基板上に（ＺｎＳ）₈₀（Ｓｉ
Ｏ₂）₂₀層を９０ｎｍ、ＳｉＯ₂層を１２０ｎｍ、（Ｚｎ
Ｓ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を１７５ｎｍ、Ｇｅ₄₆Ｓｂ ₈Ｔｅ
₄₆層を３０ｎｍ、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を２０
０ｎｍ、Ａｕ層を１００ｎｍ順次マグネトロンスパッタ
リング法にて積層しディスクを作製した。

【００２９】ａｓ−ｄｅｐｏ（製膜直後）状態での反射
率とＡｒレーザーによる初期化後の結晶状態での反射率
を波長７８０ｎｍにおいて測定したところ、それぞれ２
９％、７１％であった。誘電体中間層部反射率は２２％
であった。このディスクに１．４ｍ／ｓｅｃで１９６ｋ
Ｈｚ、ｄｕｔｙ５０％、１９ｍＷの信号を記録したとこ
ろＣ／Ｎ＞５０ｄＢが得られ、１０ｍＷのＤＣレーザー
をあてたところ２５ｄＢ以上の消去率が得られた。レー
ザー波長は７８０ｎｍ、ＮＡは０．５５である。

【００３０】記録後ＣＤ再生装置と同じ条件で再生を行
い良好な結果を得た。実施例２〜２３および比較例１〜６表１に示すような層構成をポリカーボネート樹脂基板上
にマグネトロンスパッタリング法により積層し、ａｓ−
ｄｅｐｏ、結晶のミラー部反射率を実施例１と同様に測
定した。

【００３１】結果と誘電体中間層による反射率を表１に
示す。これらの実施例および比較例はいずれも誘電体中
間層は３層以下の比較的簡単な層構成であるが、記録層
膜厚が３０〜９０ｎｍのときに結晶反射率７０％以上、
ａｓ−ｄｅｐｏ反射率３５％以下を得ることができた。
なお記録層上下の誘電体層膜厚は±１０ｎｍ程度ずれて
も問題はない。

【００３２】また、ＧｅＴｅ、Ｇｅ₄₇Ｓｅ₆Ｔｅ₄₇、Ｇ
ｅ₄₇Ｂｉ₆Ｔｅ₄₇、Ｇｅ₄₇Ｉｎ₆Ｔｅ₄₇の複素屈折率はＧ
ｅ₄₆Ｓｂ₈Ｔｅ₄₆とほぼ同じであるため同様に高反射
率、高コントラストのディスクを得ることができる。比
較例１．２．４．５．のものは結晶状態での反射率が低
く、ＣＤと同条件での読出しができず、比較例３．６の
ものは変調度が不足のためＣＤと同条件での読出しがで
きなかった。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】表中(1)〜(13)は以下の通り、 (1)：（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀ (2)：ＳｉＯ₂ (3)：Ｇｅ₄₆Ｓｂ₈Ｔｅ₄₆ (4)：Ａｕ (5)：ＣａＦ₂ (6)：（ＺｎＳ）₉₀（Ｔａ₂Ｏ₅）₁₀ (7)：ＴｉＯ₂ (8)：ＢＮ (9)：Ａｌ (10)：Ｇｅ₄₇Ｓｅ₆Ｔｅ₄₇ (11)：Ｇｅ₄₇Ｂｉ₆Ｔｅ₄₇ (12)：Ｇｅ₄₇Ｉｎ₆Ｔｅ₄₇ (13)：Ｔａ₂Ｏ₅

【００３８】

【発明の効果】本発明の光学的記録用媒体を用いること
により比較的簡単な層構成で反射率およびコントラスト
を大きくとることのできる光学的情報記録用媒体が作製
し得る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に少なくとも屈折率の異なる２層以
上の誘電体中間層、相転移型光記録層、誘電体層、反射
層を順次積層してなる光学的情報記録用媒体において、
相転移型光記録層は膜厚３０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の
（ＧｅＴｅ）_1- _Xα_X（式中ｘは０〜０．１の数を表し、
αはＳｂ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ｉｎの少なくとも１種を表す）
からなり、かつ、２層以上の誘電体中間層による使用レ
ーザー波長における反射率が１０％以上３０％以下で、
相転移型光記録層の結晶状態の反射率が７０％以上、ア
モルファス状態の反射率が３５％以下であることを特徴
とする光学的情報記録用媒体。
【請求項２】上記屈折率の異なる２層以上の誘電体中間
層がＺｎＳとＳｉＯ ₂の混合物とＳｉＯ₂とからなること
を特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録用媒体。