JPH09282713A

JPH09282713A - 光学的情報記録用媒体

Info

Publication number: JPH09282713A
Application number: JP8086441A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kunitomo; 晴男国友; Michikazu Horie; 通和堀江
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザー光などの照射により、高速かつ高密
度に情報を記録、消去、再生可能な相転移型光記録層を
有し、優れた繰り返し記録能力を有する光学的情報記録
用媒体を提供する。【解決手段】基板上に、相転移型光記録層及び誘電体
層を備えた光学的情報記録用媒体において、誘電体層
が、（１）ＳｉＯ₂及び（２）シリコンの炭化物を主成
分とす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】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザー光などの照
射により、高速かつ高密度に情報を記録、消去、再生可
能な光学的情報記録用媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の拡大、記録・再生の高密
度・高速化の要求に応える記録媒体として、レーザー光
線を利用した光ディスクが開発されている。光ディスク
には、一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何
度でも可能な書き換え型がある。

【０００３】書き換え型光ディスクとしては、光磁気効
果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変
化を利用した相変化媒体等がある。相変化媒体は、外部
磁界を必要とせず、レーザー光のパワーを変化させるだ
けで、記録・消去が可能である。さらに、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が可
能であるという利点を有する。

【０００４】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の
が一般的である。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。

【０００５】例えば、Ｇｅ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ
系、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ系合金薄膜
等があげられる。なお、書き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。こ
の場合、書き込んだ情報の消去ができない、即ち、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。

【０００６】追記型として相変化媒体を用いた場合、孔
あけ型と異なりビット周辺にリムと呼ばれる盛り上がり
が生じないため信号品質に優れ、また、記録層上部に空
隙が不要なためエアーサンドイッチ構造にする必要がな
いという利点がある。一般に、書き換え型の相変化記録
媒体では、相異なる結晶状態を実現するために、２つの
異なるレーザー光パワーを用いる。

【０００７】この方式を、非晶質ビットと結晶化された
消去・初期状態で記録・消去を行う場合を例にとって説
明する。結晶化は記録層の結晶化温度より十分高く、融
点よりは低い温度まで記録層を加熱することによってな
される。この場合、冷却速度は結晶化が十分なされる程
度に遅くなるよう、記録層を誘電体層ではさんだり、ビ
ームの移動方向に長い楕円形ビームを用いたりする。

【０００８】一方、非晶質化は記録層を融点より高い温
度まで加熱し、急冷することによって行う。この場合、
上記誘電体層は十分な冷却速度（過冷却速度）を得るた
めの放熱層としての機能も有する。さらに、上述のよう
な、加熱・冷却過程における記録層の溶融・体積変化に
伴う変形や、プラスチック基板への熱的ダメージを防い
だり、湿気による記録層の劣化を防止するためにも、上
記誘電体層からなる保護層は重要である。

【０００９】保護層材料の材質は、レーザー光に対して
光学的に透明であること、融点・軟化点・分解温度が高
いこと、形成が容易であること、適度な熱伝導性を有す
るなどの観点から選定される。十分な耐熱性及び機械的
強度を有する保護層としては、まず、金属の酸化物や金
属の窒化物等の誘電体薄膜が考えられる。

【００１０】これらの誘電体薄膜とプラスチック基板と
は熱膨張率や弾性的性質が大きく異なるため、記録・消
去を繰り返すうちに、基板から誘電体薄膜がはがれてピ
ンホールやクラックを生じる原因となることがある。ま
た、プラスチック基板は、湿度によって反りを生じやす
いが、これによっても保護膜の剥がれが生じることがあ
る。

【００１１】一方、新規な誘電体保護層として、ＺｎＳ
を主成分とし、ＳｉＯ₂やＹ₂Ｏ₃等を混入させたものが
提案されている。これらの複合化合物保護膜は純粋な酸
化物あるいは窒化物誘電体膜に比べ、相変化型記録層と
してよく使われるＧｅＴｅＳｂ等のカルコゲナイド系合
金薄膜に対する密着性に優れている。このため繰り返し
オーバーライトに対する耐久性に加え、加速試験におけ
る膜剥離が少なく相変化媒体の信頼性をいっそう向上さ
せている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複合化
合物は単に混合すれば良い特性を発揮するというわけで
はない。組成範囲、複合膜の物性によっては、個々の純
粋化合物を用いる場合よりもかえって信頼性を低下させ
る場合もある。従来、カルコゲナイド系元素を含む結晶
性の化合物であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ等に酸化物、窒化
物、弗化物、炭化物等を混合させた保護膜については提
案がされている。（例えば特公平４−７４７８５）しかし、これらの膜は比較的硬度が低く繰り返しオーバ
ーライトに伴い、塑性変形による微視的な変形が蓄積
し、実質的に光学的膜厚が変化して反射率が低下すると
いう問題があった。

【００１３】さらに上記複合膜おいて、一部に於いて最
適な組成範囲が記載されているのみであり、その組成の
混合物を用いても、必ずしも元の純粋な化合物単体から
なる保護層よりすぐれた特性が得られるわけではなかっ
た。これは、上記複合物の物性がそれを構成する化合物
とは大きく異なるため、製造法その他による物性変化が
予測不可能であったためである。

【００１４】例えば、上記複合化合物からなる保護層を
形成するにあたりスパッタ法が広く用いられているが、
複合物ターゲットを用いる場合と、個々の化合物ターゲ
ットを用いて同時スパッタする場合とでは当然得られる
複合化合物保護膜の物性は異なってくる。また、同一製
造法でも、スパッタ時の圧力等により、物性が変化する
のは周知の事実である。こうした、保護膜物性のばらつ
きの存在するなかで、相変化媒体に適した複合保護膜を
いかに見い出すかが課題であった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、基板上
に、相転移型光記録層及び誘電体層を備えた光学的情報
記録用媒体において、誘電体層が、（１）ＳｉＯ₂及び
（２）シリコンの炭化物を主成分とすることを特徴とす
る光学的情報記録用媒体に存する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明において用いるシリコンの
炭化物｛物質（２）｝は相変化型記録層との密着性並び
に耐熱性も高く、ＳｉＯ₂｛物質（１）｝と混合する事
により、ＳｉＯ₂に代表される酸化物単体を保護膜とし
て用いた場合より改善される。シリコンの炭化物とは例
えばＳｉ₅₀Ｃ₅₀が粉体或いはスパッタリングターゲット
として容易に入手可能である。

【００１７】保護膜としては、少なくとも上記物質
（１）及び（２）を合計量で５０ｍｏｌ％以上含有する
誘電体、即ち物質（１）及び（２）を主成分とする誘電
体を用いる。好ましくは物質（１）及び（２）を合計量
８０ｍｏｌ％以上含有する誘電体である。この物質
（１）及び（２）の合計量の含有率が５０ｍｏｌ％を下
回ると、基板や記録膜の変形防止効果が不十分であり、
保護層としての役目をなさない場合がある。

【００１８】また上記物質（１）の含有率は、誘電体層
全体の１０ｍｏｌ％以上、９０ｍｏｌ％以下が好まし
い。１０ｍｏｌ％未満では望みの特性が発揮されない。
また９０ｍｏｌ％を超えると光学吸収係数が大きくな
り、好ましくなく、より好ましくは２０ｍｏｌ％以上８
０ｍｏｌ％以下である。また上記物質（２）の含有率は
誘電体層全体の５ｍｏｌ％以上、９０ｍｏｌ％以下が好
ましく、より好ましくは１０ｍｏｌ％以上である。

【００１９】これ以外の範囲では望みの特性が得られな
いことがある。上記した物質（１）及び物質（２）は１
０００℃以上の耐熱性を有しかつ光学的に十分透明な耐
熱化合物である。１０００℃以上の耐熱性とは、融点が
１０００℃以上であり、１０００℃に加熱しても分解を
起こさないことをいう。

【００２０】また光学的に十分透明であるとは５０ｎｍ
の厚さで、光記録再生波長における複素屈折率の虚部が
０．０５以下であることをいう。光学的透明性は記録再
生光エネルギーの記録層への吸収効率を高めるために必
要である。この光学的透明性を得るために、スパッタ成
膜時に、Ａｒに酸素及び／又は窒素を混合して用いる場
合もある。

【００２１】この時、混合ガスの種類により、酸化物や
窒化物が膜中に一部形成されるが、膜の特性は特に損な
われない。第三の添加物質、すなわち上記物質（１）及
び（２）以外の物質としてはＹ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、
ＳｒＯ、ＺｒＯ₂、ＢａＯ、ＧｅＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂｅ
Ｏ、ＳｎＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮ及びＡｌＮ等が挙げられ
る。

【００２２】これらは上記物質（１）及び（２）同様に
１０００℃以上の耐熱性を有しかつ光学的に十分透明な
耐熱化合物である。上記誘電体層は、この誘電体を構成
する複数の化合物の混合物で構成された複合スパッタリ
ングターゲットを用いて設けるのが好ましい。これは上
記複合化合物からなる誘電体層を形成するにあたり、通
常スパッタ法が広く用いられているが、複合ターゲット
を用いる方が、個々の化合物ターゲットを用いて同時ス
パッタするのと比べて、得られる複合化合物保護膜の構
成元素の均一性が勝っているために保護膜としての特性
も優れた物となるため好ましい。

【００２３】しかしＳｉとＣの膜組成比を制御したい時
はＳｉ或いはＣの単体ターゲットを上記複合化合物ター
ゲットと同時スパッタすることも行われる。次に、本発
明による光学的記録用媒体の構成について述べる。本発
明の光学的記録用媒体は通常、少なくとも、基板／誘電
体層／記録層／誘電体層／反射層の構成を有し、基板に
は、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィンなど
の透明樹脂、あるいはガラスを用いることができる。

【００２４】基板表面には上記特性を満たす誘電体が通
常は、１０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに設けられる。誘電
体層の厚みが１０ｎｍ未満であると、基板や記録膜の変
形防止効果が不十分であり、保護層としての役目をなさ
ない傾向がある。誘電体層の厚みが５００ｎｍを超える
と誘電体自体の内部応力や基板との弾性特性の差が顕著
になって、クラックが発生しやすくなる。

【００２５】上記誘電体層の膜密度は理論密度の８０％
以上であることが好ましい。ここで膜の理論密度は下記
式で示され、各構成化合物のバルク状態での密度にその
構成化合物のモル含有率を乗じたものの積算値である。理論密度＝Σ｛（構成化合物バルク状態の密度）×（構
成化合物モル含有率）｝混合物誘電体層の密度をこのようにすることで、繰り返
し記録及び経時変化に対する耐久性を著しく向上させる
ことができる。

【００２６】膜密度をコントロールするにはスパッタリ
ング時の真空度を調節することにより行いうる。膜密度
を高くするには真空度を低く（アルゴンガス圧を低く）
するのが良く、通常は真空度を１Ｐａ以下、好ましくは
０．３〜０．８Ｐａとするのが良い。このようにして得
られた本発明の誘電体層は、従来用いられていたＺｎＳ
やＺｎＳｅを主成分とする複合膜より機械的強度が大き
く、硬度も硬くなり、酸化物に近づく。

【００２７】また、微視的なずり変化が起き難くなるの
で、クラックが発生し難いという効果も得られる。さら
に酸化物により形成した膜に比べ、膜内の圧縮応力が小
さいため剥離が生じにくいという効果もある。本発明の
誘電体層の固有応力は剥離や基板の反りを防ぐため５．
０×１０⁹dｙｎ／ｃｍ²未満とされるのが望ましい。

【００２８】一般に、上記のように、高密度が得られる
低スパッタ圧でのスパッタでは、高圧縮応力が発生しや
すい。特に金属の酸化物等からなる膜ではその圧縮応力
が１０¹⁰dｙｎ／ｃｍ²近くになり、剥離の原因となる。
本発明の誘電体層は、高密度が得られる上記スパッタ条
件でも応力が発生しにくく、高密度と低固有応力を得や
すいという優れた効果も有る。

【００２９】本発明の媒体の記録層は相変化型の記録層
であり、その厚みは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が好ま
しい。記録層の厚みが１０ｎｍより薄いと十分なコント
ラストが得られ難く、また結晶化速度が遅くなる傾向が
あり、短時間での記録消去が困難となる。一方記録層の
厚みが１００ｎｍを越すとやはり光学的なコントラスト
が得にくくなり、また、クラックが生じやすくなるので
好ましくない。

【００３０】なお、記録層及び誘電体層の厚みは多層構
成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が
良く、記録信号の振幅すなわち記録状態と未記録状態の
コントラストが大きくなるように選ばれる。記録層とし
ては公知の相変化型光記録層が使用でき、例えばＧｅＳ
ｂＴｅやＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴ
ｅといった化合物がオーバーライト可能な材料として選
ばれる。

【００３１】これらの化合物に０．１〜１０原子％程度
のＳｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂｉ、Ａｕ、
Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ等の一種ま
たはそれ以上の元素を添加して結晶化速度、光学定数、
耐酸化性を改善することも有効である。外側の保護層
（基板側でない保護層）の上に光学的反射層と熱変形防
止のためのハードコート層等（通常は紫外線硬化樹脂）
を設けるが、光学的反射層は反射率の大きい物質が好ま
しく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、およびそれらを用いた
合金等が用いられる。

【００３２】この反射層は、記録層が吸収した熱エネル
ギーの拡散を促進する効果があるため、熱伝導度制御等
のためＴａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ
等を小量加える場合もある。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。

【００３３】

【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。

【００３４】

【実施例１】誘電体層材料の物質（１）としてＳｉＯ
₂、物質（２）としてＳｉＣを用い、両粉体をｍｏｌ比
で６０対４０（ＳｉＯ₂：ＳｉＣ）となるよう調整混合
し、ホットプレス法にて複合焼結体ターゲットを得た。
ポリカーボネート樹脂基板上に誘電体層／記録層／誘電
体層／反射層を設け、４層構造の記録媒体を作成した。

【００３５】各層の厚みは、下部（基板側）誘電体層１
６０ｎｍ、記録層３０ｎｍ、上部誘電体層３０ｎｍ、反
射層１００ｎｍとした。記録層の組成はＧｅ_(22.2)Ｓｂ
_(22.2)Ｔｅ_(55.6)であり、反射層はＡｌ合金を用いた。
誘電体層はＡｒガス及び酸素ガスをそれぞれ５０ｓｃｃ
ｍ及び１ｓｃｃｍで流し、合計圧力は０．７Ｐａのも
と、高周波（１３．５６ＭＨｚ）スパッタリングにより
成膜した。

【００３６】膜密度は２．１ｇ／ｃｃであり理論密度の
８４％であった。ヌープ硬度（ＪＩＳＺ２２５１に従い
測定）は４４０であり、膜応力は圧縮で２．３×１０⁹d
ｙｎ／ｃｍ²であった。記録層及び反射層はＡｒガス圧
力０．７Ｐａで直流スパッタリングにより成膜した。

【００３７】さらに厚み約５μｍの紫外線硬化樹脂をハ
ードコートとして設けた。このディスクを、Ａｒイオン
レーザーを用いて初期化、すなわち記録層の結晶化処理
を行ったのち、以下の条件でディスクの動特性を評価し
た。１０ｍ／ｓの線速度で回転させながら４ＭＨｚ、デ
ューティー５０％のパルス光を用い、記録パワー２２ｍ
Ｗ、ベースパワー１１ｍＷで繰り返しオーバーライトを
行い、所定の回数に達する度にＣ／Ｎ比及び消去比の測
定を行った。

【００３８】結果を図１に示した。図１から明らかなよ
うに、繰り返し２万回でもＣ／Ｎ比は１回目と殆ど変わ
らなかった。消去比は繰り返し２万回で１回目と比較し
て約１６ｄＢ低下した。なおＳｉＯ₂の融点は約１６０
０℃である。

【００３９】

【比較例１】誘電体層材料としてＳｉＯ₂を単独で用
いたこと以外は実施例１と同様にしてディスクを作成
し、同様な動特性評価を行った。結果を図２に示す。繰
り返し１万回でＣ／Ｎ比及び消去比の低下は１回目と比
べてそれぞれ約１１ｄＢ及び約１７ｄＢであった。この
誘電体薄膜のヌープ硬度は３００であり、圧縮応力は１
×１０⁹dｙｎ／ｃｍ²であった。

【００４０】

【発明の効果】本発明の光学的記録用媒体は、データ保
存安定性に優れた追記型媒体及び多数回の繰り返し記録
・消去が行える書き換え型の媒体として用いて実用上の
効果が大変大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた媒体の特性を示すグラフ

【図２】比較例１で得られた媒体の特性を示すグラフ

【符号の説明】

１Ｃ／Ｎ比２消去比

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、相転移型光記録層及び誘電体
層を備えた光学的情報記録用媒体において、誘電体層
が、（１）ＳｉＯ₂及び（２）シリコンの炭化物を主成
分とすることを特徴とする光学的情報記録用媒体。
【請求項２】誘電体層の膜密度が理論密度の８０％以
上であ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。
【請求項３】誘電体層が、誘電体層を構成する複数の
化合物で構成された複合スパッタリングターゲットを用
いてスパッタ成膜された層であることを特徴とする請求
項１又は２に記載の光学的情報記録用媒体。
【請求項４】誘電体層の固有応力の絶対値が５．０×
１０⁹dｙｎ／ｃｍ²未満であることを特徴とする請求項
１及至３のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
【請求項５】誘電体層のヌープ硬度（ＪＩＳＺ２２５
１法で測定）が３００以上であることを特徴とする請求
項１及至４のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。