JPH10208296A

JPH10208296A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH10208296A
Application number: JP9011559A
Authority: JP
Inventors: Shuichiro Ogawa; 周一郎小川; Keigo Takeguchi; 圭吾竹口
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】波長４００ｎｍ〜５００ｎｍレーザに適した
光学特性をもつ記録消去特性にすぐれた短波長レーザ用
相変化型記録媒体を提供する。【解決手段】基板上に少なくともＴｅを含む光記録層
を有し、かつ、該光記録層のアモルファスにおける消衰
係数kaが波長４００〜５００ｎｍにおいて２．５以下と
なる短波長レーザ用相変化型情報記録媒体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、４００ｎｍ〜５０
０ｎｍ領域の集光したレーザにより、情報の記録、再
生、消去が可能な光学式の相変化型情報記録媒体に関す
るものである

【０００２】

【従来の技術】近年の情報化社会に呼応して、情報の高
度化、多量化が進んでおり、高性能大容量の記録媒体の
研究開発が活発化している。このような大容量の記録媒
体の一つが光ディスクであり、情報の記録、再生が可能
な媒体として、ＣＤやＣＤ−ＲＯＭ等が現在大きな市場
を形成している。一方、情報の記録、再生、消去が可能
な書き換え型光記録材料としては、主として光磁気記録
方式と相変化記録方式が知られている。相変化記録方式
は、単一ビームでのオーバーライトが可能であり、か
つ、それに用いる光学系も単純化できることから、実用
化され、さらに、近年、相変化記録方式に用いられる媒
体の高密度化の研究開発が急速に活発になってきてい
る。

【０００３】また、近年、短波長半導体レーザの研究が
急速に進展しており、４００〜４３０ｎｍ付近の波長を
もつ半導体レーザが数年後には実用化される勢いであ
る。レーザの波長が半分になることにより、同じ集光レ
ンズを用いてもレーザビームを半分の径に絞ることが可
能になり、その結果、面密度としての光ディスクの容量
は４倍になる。そのため、４００〜４３０ｎｍの波長に
対応した優れた光学特性をもつ記録媒体の出現が期待さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現在の相変化型記録方
式に多く使用されている半導体レーザの波長は、６８０
ｎｍである。従って、現在商品化あるいは開発されてい
る相変化記録媒体はこの波長に適した光学特性を有して
いる。このような場合、通常はアモルファスの消衰係数
と結晶の消衰係数の差が大きいので、アモルファスの反
射率と結晶の反射率が大きく異なり、記録に必要な光学
的コントラストを得ることができる。

【０００５】しかしながら、このような６８０ｎｍの波
長の半導体レーザに対応した記録媒体を、そのまま４０
０ｎｍ〜５００ｎｍの短波長半導体レーザ用の記録媒体
として用いた場合、必要十分な光学特性を満足させるこ
とはできない。すなわち、記録消去特性あるいは安定性
を確保した上で、光学特性を満足させることができな
い。これは主にアモルファスの消衰係数と結晶の消衰係
数の差が小さくなることに起因している。そのため、相
変化記録媒体の光記録層として実用化されている、少な
くともＴｅを含む光記録層の光学定数（屈折率、消衰係
数）をコントロールすることができる効果的な技術が開
発されることが期待されていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みて開発されたも
ので、少なくともＴｅからなる光記録層を有する相変化
型記録媒体において、４００〜５００ｎｍ波長領域の光
学定数をコントロールし、光学特性に優れた相変化型情
報記録媒体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討した結果、前記光記録層のア
モルファスにおける消衰係数kaを特定の範囲にすること
により、上記目的が達成されることを見いだした。すな
わち、本発明は、以下の発明を提供する。（１）基板上に少なくともＴｅを含む光記録層を有し、
かつ、該光記録層のアモルファスにおける消衰係数kaが
波長４００〜５００ｎｍにおいて２．５以下であること
を特徴とする短波長レーザ用相変化型情報記録媒体。（２）光記録層が、３０ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以
下の水素を含有することを特徴とする上記（１）記載の
短波長レーザ用相変化型情報記録媒体。

【０００８】ここで、さらに酸素及び／又は窒素を含有
させることは本発明の好ましい態様である。（３）上記（１）又は（２）の相変化型情報記録媒体に
短波長レーザを用いてマークエッジ記録を行うことを特
徴とする情報記録方法。以下、本発明を詳細に説明す
る。

【０００９】本発明の光記録層のアモルファスにおける
消衰係数kaは、波長４００〜５００ｎｍにおいて２．５
以下であることが必須である。このアモルファスの消衰
係数が２．５より大きいとどのような膜構成をとって
も、よい光学特性および記録消去特性を満足させること
ができない。このアモルファスの消衰係数は、２．５以
下であればよいが、好ましくは０．５以上である。この
アモルファスの消衰係数が０．５より小さいと、吸収が
小さくなるため、消去特性が劣化する。

【００１０】前記光記録層は、通常は、水素ガスを含む
雰囲気中でスパッタすることによって作製できる。ま
た、水素ガス導入管の外側にマイクロ波励起電極を配置
して水素ラジカルを発生させて、スパッタ中に光記録層
に水素を添加することも可能である。また、タングステ
ンワイヤーを加熱させ、水素ガスを解離させて水素ラジ
カルを発生させて、スパッタ中、光記録層に水素を添加
することも可能である。

【００１１】本発明の光記録層の代表的な作製方法とし
ては、少なくともＴｅからなる合金ターゲットを水素を
含む雰囲気下でスパッタする方法を挙げることができ
る。また、合金ターゲットではなく、それぞれの金属の
ターゲットを用いて共スパッタしてもよい。あるいは、
水素含有の合金ターゲットを用いてスパッタすることも
できる。

【００１２】例えば、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｂからなる合金タ
ーゲット使用した場合は、それぞれの水素化物であるゲ
ルマンガス、スチビンガス、水素化テルルなどを添加ガ
スとして用いることも可能である。更に酸素ガス、窒素
ガスを用いて光記録層に酸素、窒素を水素と併せて含有
させることが可能である。また、水素と酸素を光記録層
に添加する場合は、スパッタ中の水分を用いることも可
能である。水素と窒素を光記録層に添加する場合は、ア
ンモニアなどの窒素水素化合物を使用することも可能で
ある。

【００１３】ここで、水素量が３０ｐｐｍ以下である
と、光学特性が十分に確保できないし、水素量が１００
００ｐｐｍより多いと、レーザ光が照射する際膜の劣化
が激しく、また、あまりにもアモルファスの消衰係数が
小さくなるため消去ができなくなる。好ましい水素量と
しては、５０ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍである。更に、
酸素を添加する場合には、酸素と水素の量比が重要であ
る。酸素量が多いと合金の酸化がひどく、記録消去特性
が劣化し、使用することができない。

【００１４】本発明で用いる光記録層の膜厚は、光学特
性、記録消去特性によって考慮しなくてはならないが、
一般的には１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、好ましく
は、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。この膜厚が厚す
ぎると、記録感度が下がるため好ましくない。この膜厚
が薄すぎると、記録消去の繰り返し安定性が極端に悪く
なり、かつ、記録コントラストが下がり好ましくない。

【００１５】本発明の光記録媒体で用いる基板として
は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、
ガラス、アルミニウム、セラミックスなどを用いること
ができる。また、光記録層の材料としては、結晶と非
晶質との間で可逆的に相変化する少なくともＴｅを含む
材料であればよい。少なくともＴｅを含有する光記録層
としては、ＧｅＴｅ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂ−
Ｔｅ−Ａｇ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉ
ｎ−Ｓｅ−Ｔｅなどを好ましいものとして挙げることが
できる。更に好ましくは、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓ
ｂ−Ｔｅ−Ａｇを挙げることができる。これらの光記録
層に添加されるその他の材料としては、さまざまな材料
を挙げることができる。このような材料としては、Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｓ，Ａｒ，Ｋ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｓ
ｒ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｂｒ，Ｂａ，Ｐ
ｔ，，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ、Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｆ，Ｂなどを挙
げることができる。また、前述の記録層にさまざまな有
機物を添加させることもできる。

【００１６】本発明の光記録媒体を構成する、記録層以
外の層としては記録層を挟む上層保護層、下層保護層や
反射層などを挙げることができる。また、必要ならば更
に多層にすることも可能である。保護層の材料としては
ＺｎＳ・ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂，ＳｉＯ、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＡｌＮ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、ＧｅＯ₂、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＢＮなどを用いることがで
きるが、更にＣなどや他にも耐湿性に優れた材料、記録
層との密着性に優れた材料やレーザによる記録・消去の
際の熱的効果が大きいものを使用することができる。

【００１７】反射層の材料としてはＡｌ、Ａｌ−Ｔｉ、
Ａｌ−Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｉなどを示すことができ、
再生信号の増幅効果やレーザ照射によって生ずる熱の拡
散効果があるものが好ましい。光記録媒体の作製方法と
しては、射出成型などで片面にグルーブあるいはピット
などが形成されている基板にスパッタあるいは蒸着など
で保護膜下層、光記録層、保護膜上層、反射層などを積
層する。ここで用いられる基板の厚みとしては、０．６
ｍｍ、１．２ｍｍが最も一般的である。

【００１８】本発明において用いられる短波長レーザと
しては、４００〜５００ｎｍの発振波長をもつレーザで
あり、ガスレーザ、半導体レーザ、固体レーザあるいは
非線形光学材料を装備したレーザなどを挙げることがで
きる。現状ではＡｒレーザ、非線形光学材料を装備した
レーザを使用することができるが、将来的には、４００
〜５００ｎｍに発光波長をもつ半導体レーザも使用可能
である。

【００１９】マークエッジ記録とは、レーザで記録した
ピットのエッジを情報信号として用いる方法であり、Ｃ
Ｄ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−
Ｒ，ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスクの記録方式であ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の情報記録媒体およ
びその情報記録媒体の光記録膜の成膜方法について例示
する。（測定解析法）水素量の測定は二次イオン質量分析装置
（ＳＩＭＳ：日立製作所製イオンマイクロアナライザー
ＩＭＡ−３）を用いた。但し、二次イオン質量分析装
置のみでは絶対量は測定できないので、標準サンプルを
不活性ガス融解法（堀場製作所製ＥＭＧＡー６２１）を
用いて一度水素量を測定し、この値を指標にしてＳＩＭ
Ｓから水素量を決定した。ここでいう量は質量比であ
る。酸素が存在しているかどうかはやはりＳＩＭＳを用
いて測定した。窒素はＸ線光電子分光（ＸＰＳ：VGInst
ruments INC.製ＥＳＣＡＬＡＢ２００ーＸ）を用いて測
定した。また、前述の不活性ガス融解法（堀場製作所製
ＥＭＧＡー６５０）を用いると酸素、窒素の定量も可能
である。

【００２１】光学定数の測定法は分光エリプソ装置を用
いて測定した。サンプルとしてはシリコンウエハーなど
の平滑な基板上に光学定数のわかっている前述の保護膜
を積層したのちその後更に光記録膜を積層させたサンプ
ルあるいはまた更にこのサンプル上に保護膜を積層した
サンプルを分光エリプソ用測定サンプルとして用いるこ
とができる。あるいは、作製した情報記録媒体を適切に
不要な層を除去することにより、光記録層の光学定数を
測定できるサンプルを作製することも可能である。本発
明の光学定数測定にはＪ．Ａ．ＷＯＯＬＬＡＭＪＡＰ
ＡＮ製の自動多入射角分光エリプソメータ（ＶＡＳＥ）
とそのエリプソメトリーデータ解析ソフトウエア（ＷＶ
ＡＳＥ３２）を用いて測定した。使用入射角は７０゜、
７５゜、８０゜の３種類を用いた。通常の波長測定領域
は３００ｎｍ以上１７００ｎｍで行ったが、最低４００
ｎｍ〜５００ｎｍまで測定できれば良い。ここでいう光
学定数とは複素屈折率であり、屈折率と消衰係数を示
す。

【００２２】

【実施例１】厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板上
にスパッタ法を用いて、下層保護層、光記録層、上層保
護層、反射層の順に積層した。下層保護層、上層保護層
としてはＺｎＳ＋ＳｉＯ２を用いた。光記録層としては
Ｓｂ−Ｔｅ−Ｇｅ系合金を用いた。この際、スパッタガ
スとしてはＡｒガスに１０％の水素ガスを含有する混合
ガスを用いた。反射層としてはアルミ合金を用いた。光
記録層以外の層を作製する際のスパッタガスはＡｒガス
のみを使用した。各層の膜厚はそれぞれ基板側から順に
１７０ｎｍ、３００ｎｍ、１２０ｎｍ、１５００ｎｍと
した。次にこの上にＵＶ硬化樹脂を５μｍ塗布し、ＵＶ
で硬化させ、短波長用光ディスクサンプルＡ１を作製し
た。また、光学定数を測定するサンプルを作製した。シ
リコンウエハー上にスパッタ法を用いて、光ディスクサ
ンプルＡ１を作製した条件と全く同じ条件で下層保護
層、光記録層、上層保護層の順に積層した。それぞれの
膜厚は７００ｎｍ、３００ｎｍ、１２０ｎｍであった。
このサンプルを分光エリプソを用いて光記録層の光学定
数を測定した。保護層の光学定数は予め測定しておきそ
の値を用いて測定、解析を実施した。波長４９０ｎｍに
おけるアモルファスサンプルの屈折率、消衰係数はそれ
ぞれ２．６、１．２であった。更に、このサンプルを２
７５度、１０分でオーブンを用いて加熱処理をして再
度、屈折率、消衰係数を測定した。結晶サンプルの屈折
率、消衰係数はそれぞれ、１．５、２．４であった。短
波長用光ディスクサンプルＡ１をアルゴンレーザ（波長
４８８ｎｍ）を光源とする記録再生装置に装着し、記録
再生消去特性の測定を行った。その結果、４８８ｎｍに
おける記録パワー及び消去パワーがそれぞれ、８ｍＷ及
び４ｍＷでＣＮ比５２ｄＢ、消去率−２６ｄＢを得た。
水素ガスの量はＳＩＭＳを用いた測定したところ２６４
５ｐｐｍであった。

【００２３】

【比較例１】実施例１と全く同様な方法で光ディスクサ
ンプルＡ２を作製した。但し、今回は光記録層を積層す
る際のスパッタガスはＡｒガスのみである。この際の記
録パワー及び消去パワーは８．５ｍＷ及び４ｍＷで、Ｃ
Ｎ比４４ｄＢ、消去率−２８ｄＢを得た。また、アモル
ファスの屈折率、消衰係数はそれぞれ３．０、２．７で
あり、結晶の屈折率、消衰係数はそれぞれ２．０、３．
９であった。水素ガス量はＳＩＭＳを用いて測定したと
ころ２５ｐｐｍであった。

【００２４】

【実施例２】実施例１と同様に短波長用光ディスクサン
プルＡ３を作製した。但し、今回は光記録層を作製する
際のスパッタガスとしてはＡｒガスに水素ガスと酸素ガ
スを添加した。作製した膜中の水素量は３４５ｐｐｍで
あった。酸素量はＳＩＭＳからＡｒガスのみで作製した
サンプルに比べ２倍の酸素の存在が確認された。この際
の記録パワー及び消去パワーは８ｍＷ及び４．２ｍＷ
で、ＣＮ比５２ｄＢ、消去率−２７ｄＢを得た。また、
アモルファスの屈折率、消衰係数はそれぞれ３．２、
１．７であり、結晶の屈折率、消衰係数はそれぞれ１．
４、２．０であった。

【００２５】

【実施例３】実施例１と同様に短波長用光ディスクサン
プルＡ４を作製した。但し、今回は光記録層を作製する
際のスパッタガスとしてはＡｒガスに水素ガスと窒素ガ
スを添加した。作製した膜中の水素量は１５２３ｐｐｍ
であった。窒素量はＸ線光電子分光装置の分析で０．４
％であった。この際の記録パワー及び消去パワーは７．
５ｍＷ及び３．７ｍＷで、ＣＮ比５１ｄＢ、消去率−２
７ｄＢを得た。また、アモルファスの屈折率、消衰係数
はそれぞれ３．０、１．６であり、結晶の屈折率、消衰
係数はそれぞれ１．８、２．４であった。

【００２６】

【比較例２】実施例１と全く同様な方法で光ディスクサ
ンプルＡ５を作製した。但し、今回は光記録層を積層す
る際のスパッタガスはＡｒガス（６０％）と水素ガス
（４０％）である。この際の記録パワーは６．５ｍＷで
４４ｄＢであったが消去比は最高で１０ｄＢしかでてお
らずほとんど消去できていなかった。また、アモルファ
スの屈折率、消衰係数はそれぞれ２．７、０．４５であ
り、結晶の屈折率、消衰係数はそれぞれ２．２、１．１
であった。水素ガス量はＳＩＭＳを用いて測定したとこ
ろ１１２２５ｐｐｍであった。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、適切な光学定数をもち、
記録消去、安定性などのバランスがとれた短波長レーザ
用として特に優れた相変化型情報記録媒体が提供され、
この短波長レーザ用相変化型情報記録媒体に短波長レー
ザを用いてマークエッジ記録を行うことにより、大容量
化が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に少なくともＴｅを含む光記録層
を有し、かつ、該光記録層のアモルファスにおける消衰
係数kaが波長４００〜５００ｎｍにおいて２．５以下で
あることを特徴とする短波長レーザ用相変化型情報記録
媒体。
【請求項２】光記録層が、３０ｐｐｍ以上１００００
ｐｐｍ以下の水素を含有することを特徴とする請求項１
記載の短波長レーザ用相変化型情報記録媒体。
【請求項３】請求項１又は２の相変化型情報記録媒体
に短波長レーザを用いてマークエッジ記録を行うことを
特徴とする情報記録方法。