JPH08249724A

JPH08249724A - 相変化形光メモリー媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08249724A
Application number: JP7079559A
Authority: JP
Inventors: Koji Deguchi; 浩司出口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】繰り返し特性に優れた相変化形光メモリー媒
体を提供する。【構成】基板１上に順次、第１誘電体層２、記録層
３、第２誘電体層４、反射放熱層５を積層した相変化形
メモリー媒体において、第２誘電体層４が希土類酸化
物を含んだ窒化アルミニウムからなるか、希土類酸化
物を含んだ窒化アルミニウム−シリカからなる、ことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は相変化形情報記録媒体及
びその製造方法に関し、詳しくは、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相変化形光メ
モリー媒体及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物質の相変化を利用したメモリー、いわ
ゆる相変化形メモリーが盛んに研究されており、なかで
も、光ディスクへの応用は書き換えが可能なメモリーと
して関心を集めている。相変化形光ディスクの代表的な
構造は図１に示したようなものである。基板１には、任
意のピッチで凹凸を形成したポリカーボネート基板がよ
く用いられる。誘電体層の材料としては、上部（第１誘
電体層２）、下部（第２誘電体層４）ともＺｎＳ・Ｓｉ
Ｏ₂やＡｌＮ、ＳｉＮ等がよく用いられている。記録層
３の材料としては、主にＡｌ系の合金やＡｕ、Ａｇ等が
用いられる。一般的に、これらの各層はスパッタリング
法により膜形成が行われる。最後にＵＶ硬化樹脂などの
保護樹脂層６をスピンコート法で形成する。

【０００３】こうした相変化形光メモリーにおける記録
の原理は、主にレーザー光により発生する熱の制御によ
り、記録層のアモルファス相と結晶相の変化を利用して
おり、それぞれの反射率が異なることから２値のデジタ
ル記録が可能となる。この物質の構造変化をメモリーに
利用する相変化形光メモリーは、その書き換えサイクル
を安定にすることが重要であるにもかかわらず、いまだ
その特性は良好といえないのが実情である。このため太
田ら「第２回相変化記録研究会シンポジウム講演予稿
集」ｐ．６０−６９にもあるように、記録層の組成、誘
電体層や保護層の材料、誘電体層の変形、記録層と誘電
体層との界面などディスクの組成や材料の検討が繰り返
し行われており、徐々にではあるがディスクの繰り返し
特性の改善がなされているようになってきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メモリーとい
うデバイスの性質上、信頼性に関係する特性はできる限
り優れているものが望ましい。そのため、従来技術では
十分な繰り返し特性が確保されているとはいえない。従
って、本発明の目的は、相変化形光メモリー媒体におい
て、従来技術以上の繰り返し特性の改善を実現すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は相変化形光メ
モリー媒体の特性改善を次のような視点から観察した。
すなわち、繰り返し特性の劣化のメカニズムについてい
くつかのメカニズムが複雑に関係しているため不明な点
も多いが、最も重要なファクターとして熱によりダメー
ジが考えられる。従って、相変化を起こすのに必要な熱
エネルギーが効率良く消費されていれば、余分な熱によ
るダメージがなくなり、それに伴う劣化を防ぐことがで
きる。この状態を実現する方法として、誘電体層材料に
熱伝導率の高い材料を用いる方法がある。特に、反射放
熱層に直接接している第２誘電体層にその様な材料を用
いることで更に熱の放出効果が高くなることがわかる。
熱伝導率が高く、誘電体層材料に適したものとしては、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）がよく用いられる。ところ
が、従来用いられてきたＡｌＮ誘電体層では、ＡｌＮ本
来の性質を十分発揮できていなかった。これに対して、
本発明者はＡｌＮに希土類酸化物を含有させることによ
って良好な結果が得られることを見出した。本発明はそ
れに基づいてなされたものである。

【０００６】本発明によれば、（１）基板上に順次、第
１誘電体層、記録層、第２誘電体層、反射放熱層を積層
してなり、かつ、第２誘電体が希土類酸化物を含んだ窒
化アルミニウムからなることを特徴とする相変化形光メ
モリー媒体、（２）基板上に順次、第１誘電体層、記録
層、第２誘電体層、反射放熱層を積層してなり、かつ、
第２誘電体層が希土類酸化物を含んだ窒化アルミニウム
−シリカからなることを特徴とする相変化形光メモリー
媒体、（３）前記（１）（２）の希土類酸化物がＹ
₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃及びＬ
ａ₂Ｏ₃から選ばれる一種又は二種以上の混合物からなる
ことを特徴とする相変化形メモリー媒体、（４）前記
（１）（２）の記録層がＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを含む
４元系の相変化記録材料を主成分とすることを特徴とす
る相変化形光メモリー媒体、及び（５）前記（４）の記
録層には、未記録層及び消去時に化学量論組成又はそれ
に近いＡｇＳｂＴｅ₂微結晶相が存在することを特徴と
する相変化形光メモリー媒体、が提供される。

【０００７】また、本発明によれば、（６）基板上に順
次、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、反射放熱層
を積層した前記（１）〜（５）のいずれに記載の相変化
形光メモリー媒体の製造方法において、第２誘電体層
が、窒化アルミニウムあるいは窒化アルミニウム−シリ
カと希土類酸化物との２つを混合焼結し、その相対密度
が９５％以上であるターゲットを用いてスパッタ法によ
り形成されることを特徴とする相変化形光メモリー媒体
の製造方法が提供される。

【０００８】以下本発明をさらに詳細に説明する本発明
のメモリー媒体は、前記の（１）又は（２）の構成を採
用したことにより、従来よりも繰り返し特性の良好な相
変化形メモリー媒体を実現することができる。すなわち
繰り返し時に蓄積される熱によるダメージを最小限に押
さえる事が出来る。一般的にＡｌＮ焼結体に希土類酸化
物を添加することで、ＡｌＮ焼結体が緻密になることが
知られているが、このことを相変化形光メモリー媒体に
応用した例については本発明者は不知である。この効果
をＡｌＮ誘電体層に用いることで、従来以上の緻密な膜
が形成され、よりＡｌＮ本来の材料物性を示す誘電体層
が実現できる。このような効果は、前記（２）に示すよ
うに、窒化アルミニウム−シリカいわゆるサアイアロン
（Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ−Ｎ）でも同様に得られる。ただし、
この場合、シリカ（ＳｉＯ₂）の添加量がＡｌＮに対し
て２０重量％以上では、熱伝導率が低いＳｉＯ₂の特性
が強くなってしまうため、シリカの含有料をＡｌＮに対
して２０重量％以下になるような組成が望ましい。

【０００９】ここで添加される希土類酸化物は特に制限
されないが、Ｙ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、
Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃がよく、これらは単独で又は２種以
上が混合して用いられる。また、この希土類酸化物の添
加量は窒化アルミニウムに対して１０重量％以下好まし
くは５重量％以下である。また、第２誘電体層は冷却効
果をもたらすことから、その厚さは重要なファクターと
なり、１０ｎｍ〜３０ｎｍが適当である。これと記録層
の膜厚とで光ディスクの反射率を高反射率にすることが
でき、コントラストも大きくすることができる。

【００１０】第２誘電体層の製膜方法は例えば真空蒸着
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、電子ビーム蒸着法など特
に制限されないが、一般的に光ディスクの作製方法とし
ては、他に比べて光ディスクの機械特性を向上させこと
ができるため、スパッタリング法が良く用いられること
から、この方法を用いることが好ましいが、その際用い
るターゲットとしては窒化アルミニウムあるいは窒化ア
ルミニウム−シリカと前記の希土類酸化物とを混合焼結
しその相対密度が９５％以上であるものが望ましい。

【００１１】本発明にかかわる記録層は構成元素として
少なくともＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを含むものである。
これらに加え酸素を含むこともできる。記録層は製膜時
にアモルファスであることが多いが、媒体形成後、光照
射、熱処理などにより初期化する。この時点で、結晶相
ＡｇＳｂＴｅ₂とアモルファス層Ｉｎ−Ｓｂとが混相状
態で存在し、ＡｇＳｂＴｅ₂は結晶子径１０００Å以下
で化学量論組成又はそれに近い微結晶状態にある。また
結晶相ＡｇＳｂＴｅ₂とアモルファス相Ｉｎ−Ｓｂとが
複雑に絡み合った構造をとる場合もある。この記録層の
構造は初期化時の未記録部だけでなく、消去時において
も同様である。

【００１２】このような混相状態はＡｇＩｎＴｅ₂とＳ
ｂとを原材料で用いることにより作製することができ
る。製膜時の記録膜は、原材料の化学構造を反映しＡｇ
ＩｎＴｅ₂とＳｂのアモルファス相になっていると考え
られる。これは結晶化転移点（１９０〜２２０℃）付近
の温度で熱処理を施すことによりＡｇＩｎＴｅ₂とＳｂ
の結晶相が得られることで確認できる。このような記録
膜を適当なパワーのレーザー光、又は熱等により初期化
することにより、初めて微結晶ＡｇＳｂＴｅ₂とアモル
ファスＩｎ−Ｓｂの均一な混相作成することができる。

【００１３】本発明における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。特に生
産性の点でスパッタリング法が優れている。記録層の膜
厚としては１００〜１０００Å、好適には１００〜５０
０Å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１０００Åより厚いと高速で均一な相変化がおこりに
くくなる。

【００１４】記録層形成のためのスパッタリング用ター
ゲットとしては、ＡｇＩｎＴｅ₂ターゲットにＳｂのチ
ップを乗せたもの、あるいは埋め込んだもの、またはＳ
ｂターゲットにＡｇＩｎＴｅ₂チップを乗せたもの、あ
るいはうめこんだもの、またＡｇＩｎＴｅ−２とＳｂの
混合物、はり合わせなどさまざまな形態が考えられ、そ
のいずれの方法で作成してもよい。また、Ａｇ，Ｉｎ、
Ｓｂ，Ｔｅ単体あるいはそれらの化合物の混合物からＡ
ｇＩｎＴｅ₂とＳｂを主に含むターゲットを作成しても
よい。４元素の組成比、チップの大きさや数、ＡｇＩｎ
Ｔｅ₂とＳｂの混合比、面積比などはスパッタリング装
置、条件等に応じ、適宜決定することができる。その際
ターゲットの組成によってＡｇ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｔｅ単体
あるいはそれらの２元化合物が混在することもあるが、
記録膜の性能に大きな影響を与えるものではない。

【００１５】第１誘電体層の材料としては、ＳｉＯ，Ｓ
ｉＯ₂、ＺｎＯ，ＳｎＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ
₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂などの金属酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ
Ｎ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮなどの窒化物、ＺｎＳ，Ｉｎ
₂Ｓ₃，ＴａＳ₄などの硫化物、ＳｉＣ，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挙げられる。このよう
な第１誘電体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、電子ビーム蒸着法などによって
形成できる。

【００１６】第１誘電体層の膜厚としては、５００〜５
０００Å、好適には１０００〜３０００Åとするのがよ
い。５００Åよりも薄くなると耐熱性保護層としての機
能をはたさなくなり、逆に５０００Åより厚くなると界
面剥離やクラックを生じやすくなる。

【００１７】反射放熱層としてはＡｕ，Ａｇなどの熱伝
導率の大きい金属材料、またはそれらの合金などを用い
ることができる。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熱伝導率の大きい金属材料層を設
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、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
子ビーム蒸着法などによって形成でき、厚さは５０〜２
００ｎｍくらいが適当である。

【００１８】保護樹脂層にはＵＶ硬化性樹脂が、例えば
スピンコート法によって膜厚０．５〜１μｍくらいに形
成される。

【００１９】基板の材料は、通常ガラス、セラミクス、
あるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、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、シリコーン系樹脂、フッ
素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる
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
はグルーブ記録の場合、グルーブ幅が０．５μｍ〜０．
７μｍ、グルーブ深さが２００Å〜８００Å、好適には
４００Å〜６００Åが好ましい。上記の記録層、丈夫保
護層を用いた場合、このグルーブ形状にすることで、さ
らに反射率を向上させことができる。

【００２０】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、赤外
線、マイクロ波など種々のものが採用可能であるが、ド
ライブに取り付ける際、小型でコンパクトな半導体レー
ザーが最適である。レーザー光の照射により情報の記
録、消去、再生を行う書き換え可能な光情報記録媒体の
記録方式において、記録時に記録マーク長に対応して照
射するレーザパルスを分割するマルチパルス記録法が上
記ディスク構成に適している。この光情報記録媒体は一
定の線速あるいは回転数で回転させて、記録、消去、再
生を行うが、特に上記構成の光ディスクにおいては１．
２ｍ／ｓから５．３ｍ／ｓ線速範囲で使用することによ
り優れたディスク特性を得ることができる。前記マルチ
パルス記録における分割パルスのデューティを線速によ
り変えることでより優れた特性を得ることができる。即
ち線速の大きい５．６ｍ／ｓではデューティを大きく
し、線速の小さい１．２ｍ／ｓではデューティを小さく
する。こうすることにより各線速での記録層の冷却速度
を制御し適正なマーク長を得ることができる。

【００２１】

【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何ら制限するもの
ではない。

【００２２】実施例１本発明に用いた相変化形光ディスクの構造は、図１に示
したものと同様なものを用いた。作成方法は何れの層も
ＲＦマグネエトロンスパッタ法を用いた。直径１２０ｍ
ｍグルーヴ付きポリカーボネートディスク基板上に、第
１誘電体層としてＺｎＳ・ＳｉＯ₂を厚さ約２００ｎ
ｍ，記録層としてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅを厚さ約２０ｎｍに
積層した。第２誘電体層としてＡｌＮにＹ₂Ｏ₃を５重量
％添加した層を約２０ｎｍ、反射放熱層としてＡｌ合金
を厚さ約１００ｎｍに順次積層した。また同様な構成
で、第２誘電体層としてＳｉ−Ａｌ−Ｏ−ＮにＹ₂Ｏ₃を
５重量％添加した層を用いたディスクについても作成し
た。これらをディスクの初期化として、波長８３０ｎ
ｍ、ディスク盤面上で最大５００ｍＷを示す半導体レー
ザーで反射率の変動がなくなるまで照射した。このよう
にして作成した相変化形光ディスクに波長８３０ｎｍ、
線速度１．２ｍ／ｓでコンパクトディスクで用いられて
いるＥＦＭ変調のランダムパターンを繰り返し記録した
時の最もマーク長が短い３Ｔ信号のジッターの変化を測
定し、記録媒体としての評価をおこなった。比較のため
に、同様な構成で第２誘電体層にＺｎＳ・ＳｉＯ₂、Ａ
ｌＮそしてＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを用いた光ディスクにつ
いてもそれぞれ評価した。その結果を下記の表１に示
す。表１は繰り返し数ｎ＝１の時の３Ｔ信号のジッター
の値を１とし、ｎ＝１０００のジッター値をそれで規格
化した値を示す。その結果、本発明による光ディスクの
方が従来のものより優れていることがわかる。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例２この例では、第２誘電体層以外は実施例１と同様な層構
成を有する光ディスクを作成した。第２誘電体層にはＳ
ｉ−Ａｌ−Ｏ−ＮにＹ₂Ｏ₃を５重量％添加したものを厚
さ約２０ｎｍに積層し、ＳｉＯ₂の添加量がそれぞれ
５，１０，１５，２０，２５，３０重量％のものを作製
した。このようにして作成した相変化形光ディスクを実
施例１と同様な方法で評価を行った。その結果を下記の
表１に示す。ジッター値は実施例１と同様に規格化し
た。その結果、本発明による光ディスクが優れているこ
とがわかる。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例３この例では、第２誘電体層以外は実施例１と同様な層構
成を有する光ディスクを作製した。第２誘電体層にはＡ
ｌＮに表１に示すような希土類酸化物を５重量％添加し
たものを厚さ約２０ｎｍに積層した。このようにして作
成した相変化形光ディスクを実施例１と同様な方法で評
価を行った。その結果を下記の表３に示す。ジッター値
は実施例１と同様に規格化した。その結果、本発明によ
る光ディスクが優れていることがわかる。

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例４この例では、第２誘電体層以外は実施例１と同様な層構
成を有する光デイスクを作製した。第２誘電体層にはＡ
ｌＮにＹ₂Ｏ₃をそれぞれ５，１０，１５，２０重量％添
加したものを厚さ約２０ｎｍに積層した。このようにし
て作成した相変化形光ディスクを実施例１と同様な方法
で評価を行った。比較のために、同様な構成でＡｌＮに
Ｙ₂Ｏ₃を添加していない場合も示す。その結果を下記の
表４に示す。ジッター値は実施例１と同様に規格化し
た。その結果、本発明による光ディスクが優れているこ
とがわかる。

【００２９】

【表４】なお、同様な結果がＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを用いた場合に
も得られた。

【００３０】実施例５この例では、第２誘電体層以外は実施例１と同様な層構
成を有する光ディスクを作成した。第２誘電体層にはＡ
ｌＮにＹ₂Ｏ₃を５重量％添加したものを用い、その膜厚
がそれぞれ１０，１５，２０，２５，３０ｎｍのものを
作製した。その結果を下記の表５に示す。ジッター値は
実施例１と同様に規格化した。その結果、本実施例にお
いては特に１０〜２０ｎｍが最も優れていることがわか
る。

【００３１】

【表５】なお、ディスクの層構成や記録層の組成などで最適な膜
厚がことなるが、第２誘電体層の膜厚が１０〜３０ｎｍ
の範囲のものに良好な結果が集まった。

【００３２】実施例６この例では、第２誘電体層以外は実施例１と同様な層構
成を有する光ディスクを作製した。第２誘電体層にはＡ
ｌＮにＹ₂Ｏ₃を５重量％添加したものを厚さ約２０ｎｍ
に積層した。その際、成膜に用いたターゲットの相対密
度がそれぞれ７０，８０，９０，９５％のものを用い
た。その結果を下記の表６に示す。ジッター値は実施例
１と同様に規格化した。その結果、本発明による光ディ
スクが優れていることがわかる。

【００３３】

【表６】なお、同様な結果がＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを用いた場合に
も得られた。

【００３４】実施例７この例では、記録層材料とし、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅあるい
はＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅを用いて実施例１と同様な実
験を行った。その結果を下記の表７に示す。比較のため
に実施例１の結果についても示す。ジッターの値は実施
例１と同様に規格化した。その結果、本発明の効果がよ
り大きく反映していることがわかる。

【００３５】

【表７】

【００３６】

【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、繰り返
し特性の優れた相変化形光ディスクが得られる。請求項
３、４、５及び６の発明によれば、請求項１及び２で得
られる効果がより顕著なものになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の相変化形光メモリー媒体の構成を表わ
した図。

【符号の説明】

１ディスク基板２第１誘電体層３記録層４第２誘電体層５反射放熱層６樹脂層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に順次、第１誘電体層、記録層、
第２誘電体層、反射放熱層を積層した相変化形光メモリ
ー媒体において、第２誘電体層が希土類酸化物を含んだ
窒化アルミニウムからなること特徴とする相変化形光メ
モリー媒体。
【請求項２】基板上に順次、第１誘電体層、記録層、
第２誘電体層、反射放熱層を積層した相変化形光メモリ
ー媒体において、第２誘電体層が希土類酸化物を含んだ
窒化アルミニウム−シリカからなることを特徴とする相
変化形光メモリー媒体。
【請求項３】請求項１又は２に記載の希土類酸化物が
Ｙ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｌ
ａ₂Ｏ₃のいずれかもしくはそれぞれの混合物からなるこ
とを特徴とする相変化形光メモリー媒体。
【請求項４】請求項１又は２に記載の相変化形光メモ
リー媒体において、記録層がＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを
含む４元系の相変化記録材料を主成分とすることを特徴
とする相変化形光メモリー媒体。
【請求項５】請求項４に記載の相変化形光メモリー媒
体において、記録層には未記録部及び消去時に化学量論
組成又はそれに近いＡｇＳｂＴｅ₂微結晶相が存在する
ことを特徴とする相変化形光メモリー媒体。
【請求項６】基板上に順次、第１誘電体層、記録層、
第２誘電体層、反射放熱層を積層した請求項１又は２記
載の相変化形光メモリー媒体の製造方法において、第２
誘電体層は窒化アルミニウムあるいは窒化アルミニウム
−シリカと希土類酸化物との２つを混合焼結し、その相
対密度が９５％以上であるターゲットを用いてスパッタ
法により形成することを特徴とする相変化形光メモリー
媒体の製造方法。