JPH09204687A

JPH09204687A - 光学式情報媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09204687A
Application number: JP8014509A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Akiyama; 哲也秋山; Eiji Ono; 鋭二大野; Kazumi Yoshioka; 一己吉岡; Hidemi Isomura; 秀己磯村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】下引層3と上引層5の少なくとも一方を酸化タン
タル、硫化亜鉛、酸化珪素の混合体からなる薄膜で形成
することにより、オーバライトによる良好な記録が行え
るとともに、環境変化に強い光学式情報媒体を提供す
る。【解決手段】案内溝2を具備した円盤状のポリカーボネ
ート樹脂製透明基板1上にTa₂O₅,ZnS,SiO₂の混合体から
なり膜厚約180nmの下引層3と、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜か
らなり膜厚約20nmの記録層4と、下引層3と同じ材料から
なり膜厚約30nmの上引層5と、Ａｌ合金からなり膜厚約1
50nmの反射層6をスパッタによって形成し、その上に接
着剤7を介して保護基板8を設ける。下引層3及び上引層5
はTa₂O₅,ZnS,SiO₂を混合した材料の焼結体をターゲット
とし、Ａｒガスを用いてスパッタによって形成する。下
引層3または上引層5に窒素、窒化タンタルまたは窒化珪
素を添加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光等の照
射により情報の記録再生及び消去を行う光学式情報媒体
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大容量で高密度なメモリーとして光学式
情報媒体が注目されており、現在、書換えが可能な消去
型と呼ばれるものの開発が進められている。この消去型
光学式情報媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶
状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザ
ー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び
消去を行うものがある。

【０００３】この記録層用の相変化材料としては、Ｇ
ｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする合金膜が一般的
に知られており、例えばＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅＳ
ｅ，ＩｎＳｂ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ等があ
る。情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によ
ってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマ
ークの結晶化によって行う場合が多い。アモルファス化
は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで
冷却することによって行われる。また、結晶化は記録層
を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによ
って行われる。

【０００４】そしてこの記録層の上下に誘電体層を設け
るのが一般的である。この誘電体層の目的は、第一に瞬
間的に融点以上に昇温する記録層の熱から基板を保護す
るとともに記録層の変形や破損を防止することであり、
第二に光干渉効果により記録情報の再生時に十分な信号
強度を得ることであり、第三に記録時に良好な形状のア
モルファスマークを形成するのに適した冷却速度を実現
することである。そのためにこの誘電体材料に要求され
る特性は、十分な耐熱性、大きな屈折率、適当な熱伝導
率等である。これらの条件を満たす材料として、例えば
Ｔａ₂Ｏ₅等がある。

【０００５】図２は従来の消去型情報記録媒体の一例の
断面図であり、中心孔を有し案内溝１０を具備した円盤
状の透明基板９上にＴａ₂Ｏ₅からなり、膜厚約１８０nm
の下引層１１、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜からなり、膜厚約
２０nmの記録層１２、Ｔａ₂Ｏ₅からなり、膜厚約３０nm
の上引層１３、Ａｌ合金からなり、膜厚約１５０nmの反
射層１４を形成し、その上に接着剤１５を介して保護基
板１６を設けたものである。

【０００６】ＧｅＳｂＴｅ合金は極めて結晶化速度が速
いため、単一のレーザー光の強度を変調して照射するだ
けでアモルファス化及び結晶化ができる。したがって、
この光学式情報媒体は、一般にオーバライトと呼ばれる
単一のレーザー光による情報の書換えが可能である。下
引層１２、上引層１４の膜厚は、光干渉効果により再生
時に十分な信号強度が得られるとともに、記録時に良好
な形状のアモルファスマークを形成するに十分な記録層
の冷却速度が得られるように設計されている。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】このような光学式情報
媒体では一般に記録層は形成時にはアモルファス状態に
なっているため、使用前に予め結晶状態にしておく必要
がある。この処理を初期化と呼ぶ。この初期化は光学式
情報媒体を回転させながらスポット径数十μｍに成形さ
れたＡｒレーザーを照射する等して、ほぼ全面にわたっ
て記録層を結晶化する方法が一般的である。しかし、図
２に示した従来の光学式情報媒体をこの方法で初期化
し、室温環境から例えば９０℃８０％RHといった高温高
湿に保たれた恒温恒湿槽中への投入及び取り出しを行っ
た場合、膜の部分的な剥離やクラックが発生するという
課題があった。これは各層の内部応力と環境変化に伴う
膨張収縮によるものと考えられる。特に、酸化タンタル
は光学的、熱的には優れた性質を持っているが、記録層
との付着力が弱く、内部応力も大きいという問題を持っ
ており、これが大きな原因になっていると考えられる。
この問題に対して、例えば特開平４−３７５８６号公報
記載のＴａ₂Ｏ₅にＺｎＳを添加した材料を用いることが
提案されている。しかし、これだけでは十分とは言え
ず、より一層の耐環境性向上が望まれている。

【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、環境変化に強い光学式情報媒体を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の光学式情報媒体は、透明基板上に少なくとも
誘電体からなる下引層と、レーザー光等の照射によって
光学的に検出可能な状態変化を可逆的に起こす記録層
と、誘電体からなる上引層とを含む光学式情報媒体であ
って、前記下引層と前記上引層の少なくとも一方が、酸
化タンタル、硫化亜鉛及び酸化珪素の混合体からなる誘
電体層であることを特徴とする。

【００１０】前記構成においては、酸化タンタル、硫化
亜鉛、酸化珪素の混合体からなる誘電体層の組成比が、
酸化タンタル：５０ｍｏｌ％以上９３ｍｏｌ％以下の範
囲、硫化亜鉛：５ｍｏｌ％以上４８ｍｏｌ％以下の範
囲、酸化珪素２ｍｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下の範囲で
あることが好ましい。また酸化タンタル、硫化亜鉛、酸
化珪素の混合体からなる誘電体層の厚さは、それぞれの
使用条件に応じて自由に選択することができる。

【００１１】また前記構成においては、酸化タンタル、
硫化亜鉛、酸化珪素の混合体からなる誘電体層が、さら
に窒素を含有することが好ましい。好ましい窒素の含有
量は、０．１〜６atom％の範囲である。

【００１２】また前記構成においては、窒素が窒化タン
タルまたは窒化珪素を形成していることが好ましい。次
に本発明の光学式情報媒体の第１番目の製造方法は、前
記誘電体層を、酸化タンタル、硫化亜鉛、酸化珪素の混
合体をターゲットとし、不活性ガスを用いてスパッタリ
ングによって形成するという構成を備えたものである。

【００１３】次に本発明の光学式情報媒体の第１番目の
製造方法は、前記誘電体層を、酸化タンタル、硫化亜
鉛、酸化珪素の混合体をターゲットとし、不活性ガスと
窒素の混合ガスを用いてスパッタリングによって形成す
るという構成を備えたものである。

【００１４】前記した本発明の構成によれば、下引層と
前記上引層の少なくとも一方が、酸化タンタル、硫化亜
鉛及び酸化珪素の混合体からなることによって記録層と
の付着力が強くなる。さらに、結晶質の酸化タンタルに
非晶質の酸化珪素を添加することによって結晶粒径が小
さくなり、内部応力も小さくなる。したがって、剥離や
クラックの生じにくい、環境変化に強い光学式情報媒体
となる。ただし、後に述べるように酸化タンタルの含有
率が小さくなるとオーバライト特性が低下するので、前
記混合体の組成比は、耐環境性とオーバライト特性によ
って限定される。また、前記混合体からなる薄膜に窒素
を添加することによって、さらにオーバライト特性の優
れた光学式情報媒体となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。（実施例１）図１は本発明の一実施例における光学式情
報媒体の断面図である。これは中心孔を有し溝幅約０．
７μｍ，ピッチ約１．５μｍの螺旋状の案内溝２を具備
した円盤状のポリカーボネート樹脂製透明基板１上にＴ
ａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＳｉＯ₂の混合体からなり、膜厚約１
８０nmの下引層３、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜からなり、膜
厚約２０nmの記録層４、下引層３と同じ材料からなり、
膜厚約３０nmの上引層５、Ａｌ合金からなり、膜厚約１
５０nmの反射層６をスパッタリングによって形成し、そ
の上に接着剤７を介して保護基板８を設けたものであ
る。下引層３及び上引層５はＴａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＳｉＯ
₂を混合した材料の焼結体をターゲットとし、Ａｒガス
を用いてスパッタリングによって形成したものである。
このとき、ターゲットは直径６０ｍｍ、厚さ６ｍｍであ
り、スパッタリングは圧力２ｍＴｏｒｒ、放電電力５０
０Ｗの高周波マグネトロンスパッタリングを用いた。

【００１６】この光学式情報媒体の下引層３及び上引層
５の組成比を変えて耐環境性試験及びオーバライト特性
試験を行った結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１において、耐環境性試験は、９０℃、
８０％RHに保たれた恒温恒湿槽中に１００時間放置した
後の剥離及びクラックの有無によって良否を判定した。
また、オーバライト特性試験は、これらの光学式情報媒
体を回転させ、線速度１１ｍ／ｓｅｃで波長８３０ｎｍ
のレーザ光を用いて周波数６．９ＭＨｚと２．５ＭＨｚ
の信号を交互に繰り返しオーバライトした際の、６．９
ＭＨｚ信号のＣ／Ｎ比が５０ｄＢ以上であるオーバライ
ト回数で判定した。なお、表１での記号の意味は以下の
通りである。（１）○：９０℃８０％RH１００時間で剥離及びクラッ
クなし（２）×：９０℃８０％RH１００時間で剥離またはクラ
ックありこの試験結果から、前記混合体の組成比が、酸化タンタ
ル５０ｍｏｌ％以上、硫化亜鉛５ｍｏｌ％以上、酸化珪
素２ｍｏｌ％以上のときに、耐環境試験による剥離やク
ラックの発生がなく、１００万回以上のオーバライト特
性が得られた。

【００１９】（実施例２）実施例１と同様の構造であっ
て、下引層３及び上引層５をＴａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＳｉＯ
₂を混合した材料の焼結体をターゲットとし、ＡｒにＮ₂
を２vol.％添加した混合ガスを用いてスパッタリングに
よって形成したものである。このとき、スパッタリング
条件は実施例１と同一とした。（Ｔａ₂Ｏ₅）₉₀（Ｚｎ
Ｓ）₅（ＳｉＯ₂）₅ｍｏｌ％の組成比の場合、ＡｒにＮ₂
を添加しなかった実施例１で２００万回であったオーバ
ライト特性が、本実施例では２５０万回に向上した。試
験方法は実施例１と同一である。また、他の組成比でも
同様のオーバライト特性向上が認められた。さらに、ス
パッタリングの条件を変えた場合も同様な効果が得られ
るが、Ｎ₂の分圧は１×１０^-5〜１×１０^-3Ｔｏｒｒが
好ましい。

【００２０】（実施例３）実施例１と同様の構造であっ
て、下引層３及び上引層５を（Ｔａ₂Ｏ₅）₈₈（ＺｎＳ）
₅（ＳｉＯ₂）₅（Ｓｉ₃Ｎ₄）₂ｍｏｌ％の組成比の焼結体
をターゲットとし、Ａｒガスを用いてスパッタリングに
よって形成したものである。スパッタリング条件は実施
例１と同一である。この光学式情報媒体について実施例
１と同一のオーバライト特性試験を行ったところ、２４
０万回まで良好な再生信号が得られた。組成比を変えて
も同様の効果が得られるが、Ｓｉ₃Ｎ₄の含有率は１〜１
０ｍｏｌ％が好ましい。

【００２１】（実施例４）実施例１と同様の構造であっ
て、下引層３及び上引層５を（Ｔａ₂Ｏ₅）₈₈（ＺｎＳ）
₅（ＳｉＯ₂）₅（ＴａＮ）₂ｍｏｌ％の組成比の焼結体を
ターゲットとし、Ａｒガスを用いてスパッタリングによ
って形成したものである。スパッタリング条件は実施例
１と同一である。この光学式情報媒体について実施例１
と同一のオーバライト特性試験を行ったところ、２４０
万回まで良好な再生信号が得られた組成比を変えても同
様の効果が得られるが、ＴａＮの含有率は１〜１０ｍｏ
ｌ％が好ましい。

【００２２】本実施例では記録層として、ＧｅＳｂＴｅ
合金薄膜を用いたが、レーザ光等の照射による熱を利用
して情報を記録するものであれば、他の記録層材料を用
いた場合でも本発明は有効である。反射層の材料もＡｕ
等、他の金属を用いてもよいし省略することもできる。
また、本実施例では下引層と上引層両方の材料を酸化タ
ンタル、硫化亜鉛、酸化珪素の混合体としたが、記録層
や反射層の材料、使用時の線速度等に応じて下引層また
は上引層の一方のみを酸化タンタル、硫化亜鉛、酸化珪
素の混合体で形成してもよい。また、記録層の上下に誘
電体層を設けた構造であれば、その他の部分は上記した
以外の構造であってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、下引層と上引層
の少なくとも一方を酸化タンタル、硫化亜鉛、酸化珪素
の混合体からなる薄膜で形成することにより、剥離等の
生じにくい、環境変化に強い光学式情報媒体となる。さ
らに、前記混合体からなる薄膜に窒素または窒化タンタ
ルまたは窒化珪素を添加することによって、オーバライ
ト特性の優れた光学式情報媒体となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光学式情報媒体の断
面図である。

【図２】従来の光学式情報媒体の断面図である。

【符号の説明】

１，９透明基板２，１０案内溝３，１１下引層４，１２記録層５，１３上引層６，１４反射層７，１５接着剤８，１６保護基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者磯村秀己大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に少なくとも誘電体からなる
下引層と、レーザー光等の照射によって光学的に検出可
能な状態変化を可逆的に起こす記録層と、誘電体からな
る上引層とを含む光学式情報媒体であって、前記下引層
と前記上引層の少なくとも一方が、酸化タンタル、硫化
亜鉛及び酸化珪素の混合体からなる誘電体層であること
を特徴とする光学式情報媒体。
【請求項２】前記酸化タンタル、硫化亜鉛、酸化珪素
の混合体からなる誘電体層の組成比が、酸化タンタル：
５０ｍｏｌ％以上９３ｍｏｌ％以下の範囲、硫化亜鉛：
５ｍｏｌ％以上４８ｍｏｌ％以下の範囲、酸化珪素２ｍ
ｏｌ％以上４５ｍｏｌ％以下の範囲である請求項１記載
の光学式情報媒体。
【請求項３】前記酸化タンタル、硫化亜鉛、酸化珪素
の混合体からなる誘電体層が、さらに窒素を含有する請
求項１記載の光学式情報媒体。
【請求項４】前記窒素が窒化タンタルまたは窒化珪素
を形成している請求項３記載の光学式情報媒体。
【請求項５】請求項１または２記載の光学式情報媒体
の製造方法であって、前記誘電体層を、酸化タンタル、
硫化亜鉛、酸化珪素の混合体をターゲットとし、不活性
ガスを用いてスパッタリングによって形成する光学式情
報媒体の製造方法。
【請求項６】請求項３または４記載の光学式情報媒体
の製造方法であって、前記誘電体層を、酸化タンタル、
硫化亜鉛、酸化珪素の混合体をターゲットとし、不活性
ガスと窒素の混合ガスを用いてスパッタリングによって
形成する光学式情報媒体の製造方法。