JPH1079144A - 光記録媒体の製造方法 - Google Patents

光記録媒体の製造方法

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JPH1079144A
JPH1079144A JP23171096A JP23171096A JPH1079144A JP H1079144 A JPH1079144 A JP H1079144A JP 23171096 A JP23171096 A JP 23171096A JP 23171096 A JP23171096 A JP 23171096A JP H1079144 A JPH1079144 A JP H1079144A
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JP23171096A
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English (en)
Inventor
Takao Amioka
孝夫 網岡
Toshinaka Nonaka
敏央 野中
Gentaro Obayashi
元太郎 大林
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】記録膜を結晶状態で形成し、低コストの光記録
媒体の製造方法を提供する。 【解決手段】記録層の成膜を直流スパッタリングで行
い、ターゲット面の平均電流密度が0.02A/cm2
以上となる時間の合計が記録層を成膜している時間のう
ち1%以上、40%以下であることを特徴とする光記録
媒体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の照射により、
情報の記録、消去、再生が可能である光情報記録媒体に
関するものである。特に、本発明は、記録情報の消去、
書換機能を有し、情報信号を高速かつ、高密度に記録可
能な光ディスクなどの書換可能型相変化型光記録媒体に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の書換可能型相変化型光記録媒体の
技術は以下のごときものである。非晶質の記録膜を形成
した後に、Arレーザー、半導体レーザー、ハロゲンラ
ンプなどで加熱し、結晶化させると言う方法が知られて
いる(特開平2−5246号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の急冷構造
の書換可能相変化型光記録媒体における課題は、非晶質
の記録膜を形成した後に加熱し、結晶化させるために、
製造コストが高いものとなることである。
【0004】そこで、記録膜を結晶状態で形成すれば、
形成後の加熱結晶化のプロセスが不要となり、コストを
低下させることができる。
【0005】本発明は、かかる従来の光記録媒体の課題
を解決し、低コストの光記録媒体の製造方法を提供せん
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明は、基板上に形成された記録層に
光を照射することによって情報の記録、消去再生が可能
であり、情報の記録および消去が、非晶相と結晶相の間
の相変化により行われる光記録媒体を製造するに際し、
記録層の成膜を直流スパッタリングで行い、ターゲット
面の平均電流密度が0.02A/cm2 以上となる時間
の合計が記録層を成膜している時間のうち1%以上、4
0%以下であることを特徴とする光記録媒体の製造方法
である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の光記録媒体においては、
基板上に少なくとも第1誘電体層、記録層、第2誘電体
層、反射層をこの順で積層することが、記録時に基板、
記録層などが熱によって変形し記録特性が劣化するのを
防止するなど、基板、記録層を熱から保護する効果、光
学的な干渉効果により、再生時の信号コントラストを改
善する効果があることから好ましい。
【0008】本発明の第1誘電体層および第2誘電体層
としては、ZnS、SiO2 、窒化シリコン、酸化アル
ミニウムなどの無機薄膜がある。特に、ZnSの薄膜、
Si、Ge、Al、Ti、Zr、Ta、Ceなどの金属
の酸化物の薄膜、Si、Alなどの窒化物の薄膜、T
i、Zr、Hfなどの炭化物の薄膜およびこれらの化合
物の混合物の膜が、耐熱性が高いことから好ましい。ま
た、これらに炭素や、MgF2 などのフッ化物を混合し
たものも、膜の残留応力が小さいことから好ましい。特
に、ZnSとSiO2 の混合膜あるいは、ZnSとSi
2 と炭素の混合膜は、記録、消去の繰り返しによって
も、記録感度、C/N、消去率などの劣化が起きにくい
ことから好ましく、特にZnSとSiO2 と炭素の混合
膜が好ましい。ZnSとSiO2 の混合膜においては、
SiO2 の混合比が15〜35モル%が好ましく、Zn
SとSiO2 と炭素を構成材料とする混合膜において
は、SiO2 の混合比が15〜35モル%であり、炭素
の混合比が1〜15%モル%であることが好ましい。
【0009】本発明の反射層の材質としては、光反射性
を有するAl、Auなどの金属、およびこれらを主成分
とし、Ti、Cr、Hfなどの添加元素を含む合金およ
びAl、Auなどの金属にAl、Siなどの金属窒化
物、金属酸化物、金属カルコゲン化物などの金属化合物
を混合したものなどがあげられる。Al、Auなどの金
属、およびこれらを主成分とする合金は、光反射性が高
く、かつ熱伝導率を高くできることから好ましい。前述
の合金の例として、AlにSi、Mg、Cu、Pd、T
i、Cr、Hf、Ta、Nb、Mn、などの少なくとも
1種の元素を合計で5原子%以下、1原子%以上加えた
もの、あるいは、AuにCr、Ag、Cu、Pd、P
t、Niなどの少なくとも1種の元素を合計で20原子
%以下1原子%以上加えたものなどがある。
【0010】特に、材料の価格が安くできることから、
Alを主成分とする合金が好ましく、とりわけ、耐腐食
性が良好なことから、AlにTi、Cr、Ta、Hf、
Zr、Mn、Pdから選ばれる少なくとも1種以上の金
属を合計で5原子%以下0.5原子%以上添加した合金
が好ましい。とりわけ、耐腐食性が良好でかつヒロック
などの発生が起こりにくいことから、反射層を添加元素
を合計で0.5原子%以上3原子%未満含む、Al−H
f−Pd合金、Al−Hf合金、Al−Ti合金、Al
−Ti−Hf合金、Al−Cr合金、Al−Ta合金、
Al−Ti−Cr合金、Al−Si−Mn合金のいずれ
かのAlを主成分とする合金で構成することが好まし
い。
【0011】本発明の記録層としては、とくに限定する
ものではないが、Pd−Ge−Sb−Te合金、Nb−
Ge−Sb−Te合金、Pd−Nb−Ge−Sb−Te
合金、Pt−Ge−Sb−Te合金、Ge−Sb−Te
合金、Co−Ge−Sb−Te合金、In−Sb−Te
合金、Ag−In−Sb−Te合金、In−Se合金な
どがある。多数回の記録の書換が可能であることから、
Pd−Ge−Sb−Te合金、Nb−Ge−Sb−Te
合金、Pd−Nb−Ge−Sb−Te合金が好ましい。
特に、Pd−Ge−Sb−Te合金、Nb−Ge−Sb
−Te合金、Pd−Nb−Ge−Sb−Te合金、Pt
−Ge−Sb−Te合金は、消去時間が短く、かつ多数
回の記録に優れることから好ましい。さらには、その組
成は次式で表される範囲にあることが熱安定性と繰り返
し安定性に優れている点からより好ましい。
【0012】 Mz (Sbx Te1-x 1-y-z (Ge0.5 Te0.5 y 0.35≦x≦0.5 0.2≦y≦0.5 0.0005≦z≦0.01 ここで、MはPd、Nb、Ptから選ばれる少なくとも
1種の金属を表す。また、x、y、zおよび数字は、各
元素の原子の数(各元素のモル数)を表す。
【0013】本発明の記録層の結晶系は、製造しやすい
ことから、菱面対称形であることが好ましい。
【0014】本発明の基板の材料としては、透明な各種
の合成樹脂、透明ガラスなどが使用できる。埃、基板の
傷などの影響を避けるために、透明基板を用い、集束し
た光ビームで基板側から記録を行うことが好ましく、こ
のような透明基板材料としては、ガラス、ポリカーボネ
ート、ポリメチル・メタクリレート、ポリオレフィン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などがあげられる。
特に、光学的複屈折が小さく、吸湿性が小さく、成形が
容易であることからポリカーボネート樹脂、アモルファ
ス・ポリオレフィン樹脂が好ましい。
【0015】基板の厚さは特に限定するものではない
が、0.01mm〜5mmが実用的である。0.01m
m未満では、基板側から集束した光ビームで記録する場
合でも、ごみの影響を受け易くなり、5mm以上では、
対物レンズの開口数を大きくすることが困難になり、照
射光ビームスポットサイズが大きくなるため、記録密度
をあげることが困難になる。基板はフレキシブルなもの
であっても良いし、リジッドなものであっても良い。フ
レキシブルな基板は、テープ状、シート状、カード状で
使用する。リジッドな基板は、カード状、あるいはディ
スク状で使用する。また、これらの基板は、記録層など
を形成した後、2枚の基板を用いて、エアーサンドイッ
チ構造、エアーインシデント構造、密着張り合わせ構造
としてもよい。
【0016】本発明の光記録媒体の記録に用いる光源と
しては、レーザー光、ストロボ光のごとき高強度の光源
であり、特に半導体レーザー光は、光源が小型化できる
こと、消費電力が小さいこと、変調が容易であることか
ら好ましい。
【0017】記録は結晶状態の記録層にレーザー光パル
スなどを照射してアモルファスの記録マークを形成して
行う。また、反対に非晶状態の記録層に結晶状態の記録
マークを形成しても良い。消去はレーザー光照射によっ
て、アモルファスの記録マークを結晶化するか、もしく
は結晶状態の記録マークをアモルファス化して行うこと
ができる。記録速度を高速化でき、かつ記録層の変形が
発生しにくいことから記録時はアモルファスの記録マー
クを形成し、消去時は結晶化を行う方法が好ましい。
【0018】また、記録マーク形成時は光強度を高く、
消去時はやや弱くし、1回の光ビームの照射により、書
換を行う1ビームオーバーライトは、書換の所用時間が
短くなることから好ましい。
【0019】次に、本発明の光記録媒体の製造方法につ
いて述べる。本発明においては、記録層の成膜を直流ス
パッタリングで行い、ターゲット面の平均電流密度が
0.02A/cm2 以上となる時間の合計が記録層を成
膜している時間のうち1%以上、40%以下となるよう
にすることが重要である。
【0020】ターゲット面の平均電流密度が0.02A
/cm2 以上となる時間の合計が記録層を成膜している
時間のうちの1%未満だと本発明の効果が得られない。
また、40%を越えると、形成された記録層の膜厚を一
定値に制御することが困難となるので好ましくない。
【0021】また、ターゲットへの印加電圧が300V
以上であり、ターゲット面の総平均電流密度が0.00
1A/cm2 以上であることが好ましい。ターゲットへ
の印加電圧が300V未満だとスパッタ率が低くなる。
また、ターゲット面の総平均電流密度が0.001A/
cm2 未満だとスパッタ速度が低くなりすぎる。いずれ
も成膜速度が低下し、作製に時間がかかりすぎるので好
ましくない。
【0022】さらに、記録膜を成膜している時間のうち
60%以上、99%以下の範囲内でターゲット面の平均
電流密度がほぼ一定値であり、その一定値が0.001
A/cm2 以上、0.02A/cm2 未満であり、か
つ、記録膜を成膜している時間のうち1%以上、40%
以下の範囲内でターゲット面の平均電流密度が0.02
A/cm2 以上であることが、特に好ましい。
【0023】反射層、保護層などを基板上に形成する方
法としては、真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが
あげられる。特に、成膜時に組成、膜厚のコントロール
が容易であることから、スパッタリング法が好ましい。
【0024】形成する記録層などの厚さの制御は、水晶
振動子膜厚系などで、堆積状態をモニタリングすること
で、容易に行える。
【0025】記録層などの形成は、基板を固定したま
ま、あるいは移動、回転した状態のどちらでも良い。膜
厚の面内の高い均一性を得易いことから、基板を自転さ
せることが好ましく、さらに公転を組み合わせても良
い。
【0026】また、本発明の効果を著しく損なわない範
囲において、反射層などを形成した後、傷、変形の防止
などのため、ZnS、SiO2 などの誘電体層あるいは
紫外線硬化樹脂などを必要に応じて設けても良い。ま
た、反射層などを形成した後、あるいはさらに前述の樹
脂保護層を形成した後、2枚の基板を対向して、接着剤
で張り合わせても良い。
【0027】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0028】(分析、測定方法)反射層、記録層の組成
は,ICP発光分析(セイコー電子工業(株)製SPS
4000)により確認した。またキャリア対ノイズ比お
よび消去率(記録後と消去後の再生キャリア信号強度の
差)は、スペクトラムアナライザにより測定した。
【0029】記録層の結晶構造は、X線回折(理学電機
社製RU−200R、2155T、RINT型)を用い
て確認した。
【0030】記録層、誘電体層、反射層の形成中の膜厚
は、水晶振動子膜厚計によりモニターした。また各層の
厚さは、走査型あるいは透過型電子顕微鏡で断面を観察
することにより測定した。
【0031】実施例1 厚さ1.2mm、直径12cm、1.2μmピッチのス
パイラルグルーブ付きポリカーボネート製基板上に、マ
グネトロンスパッタ法により、記録層、誘電体層、反射
層を形成した。
【0032】まず、真空容器内を1×10-5Paまで排
気した後、2×10-1PaのArガス雰囲気中でSiO
2 を20mol%添加したZnSをスパッタし、基板上
に膜厚150nmの第1誘電体層を形成した。次にP
d、Nb、Ge、Sb、Teからなるターゲットを電圧
394V、電流密度が0.0020A/cm2 でスパッ
タした。その際、記録層を成膜している時間のうちの5
%が電流密度が0.027A/cm2 となるように調整
して、Pd0.001 Nb0.006 Ge0.173 Sb0.26Te
0.56の膜厚23nmの記録層を形成した。さらに次に、
SiO2 を20mol%添加したZnSとCの同時スパ
ッタで、ZnSとCとのモル混合比が8:1となるよう
に、膜厚37nmの第2誘電体層を形成し、次にPd
0.001 Hf0.02Al0.979 合金の膜厚70nmの反射層
を形成した。
【0033】このディスクを真空容器より取りだした
後、この反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂(大日本
インキ(株)製"SD-101")をスピンコートし、紫外線照
射により硬化させて膜厚4μmの樹脂層を形成し、本発
明の光記録媒体を得た。
【0034】このようにして作製したディスクのうち一
枚に対し、記録特性の測定を行い、また別の一枚に対
し、記録層のX線回折測定を行った。また、これらいず
れのサンプルに対しても、レーザーの照射などの加熱処
理はいっさい行わないままで測定用試料とした。
【0035】記録特性の測定は、線速度12m/秒の条
件で、対物レンズの開口数0.47、半導体レーザーの
波長790nmの光学ヘッドを使用して、周波数8.8
7MHz(デュティ29%)、ピークパワー8〜16m
W、ボトムパワー4〜9mWの各条件に変調した半導体
レーザー光で一回記録した後、再生パワー1.0mWの
半導体レーザー光を照射してバンド幅30kHzの条件
でC/Nを測定した。さらにこの部分を3.33MHz
(デュティ21%)で、先と同様に変調した半導体レー
ザー光を照射し、ワンビーム・オーバーライトし、この
ときの8.87MHzの前記録信号の消去率と記録マー
クの再生信号の終端部のエッジのジッタを測定した。ピ
ークパワー10mWで実用上十分な50dBのC/Nが
得られ、かつボトムパワー4〜7mWで実用上十分な2
0dBの消去率が得られた。
【0036】さらに、ピークパワー12mW、ボトムパ
ワー6mW、周波数8.87MHzの条件で、ワンビー
ム・オーバーライトの繰り返しを1万回行った後、同様
の測定を行ったが、C/N、消去率の変化は、いずれも
2dB以内でほとんど変化が認められず、ジッタの増加
もほとんど見られなかった。また、この光記録媒体を8
0℃相対湿度80%の環境に1000時間おいた後、そ
の後記録部分を再生したが、C/Nの変化は2dB未満
でほとんど変化がなかった。さらに再度、記録、消去を
行い、C/N消去率を測定したところ、同様にほとんど
変化が見られなかった。
【0037】記録層のX線(Cu−Kα)回折測定は、
第2誘電体層と記録層の界面で剥離し、X線回折パター
ンを測定した。その結果、最も強度の強いピークが面間
隔3.11オングストロームに対応する2θ=28.6
゜にあり、その他のピークは見られなかった。この結
果、菱面対称系の結晶構造を持つことが確認できた。
【0038】実施例2および3 記録層をスパッタする際の電圧、平均電流密度、高い電
流密度、その時間割合を表1のように変化させたこと
と、記録層の組成を実施例2のみGe2 Sb2 Te5
した以外は実施例1と同様にしてディスクを作製した。
実施例1と同様に記録特性を測定した結果、同様の結果
が得られた。
【0039】記録層のX線回折測定を実施例1と同様に
行ったところ、同様の回折ピークが見られ、菱面対称系
の結晶構造を持つことが確認できた。
【0040】比較例1および2 記録層をスパッタしている間の電流密度を、表1のよう
な値でほぼ一定にした以外は。実施例1と同様にディス
クを作製した。実施例1と同様に記録特性を測定しよう
としたところ、反射率が低く、フォーカッシングが困難
で測定ができなかった。
【0041】記録層のX線回折測定を実施例1と同様に
行ったところ、全く回折ピークがみられず、非晶質構造
をしていることが確認できた。
【0042】
【表1】
【0043】
【発明の効果】本発明では、成膜工程の後に、記録層を
レーザーなどにより加熱し、結晶化するという工程が不
要となり、相変化記録媒体の製造コストを低くすること
ができるという効果が得られた。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された記録層に光を照射す
    ることによって情報の記録、消去再生が可能であり、情
    報の記録および消去が、非晶相と結晶相の間の相変化に
    より行われる光記録媒体を製造するに際し、記録層の成
    膜を直流スパッタリングで行い、ターゲット面の平均電
    流密度が0.02A/cm2 以上となる時間の合計が記
    録層を成膜している時間のうち1%以上、40%以下で
    あることを特徴とする光記録媒体の製造方法。
  2. 【請求項2】 ターゲット面の総平均電流密度が0.0
    01A/cm2 以上であることを特徴とする請求項1記
    載の光記録媒体の製造方法。
  3. 【請求項3】 記録膜を成膜している時間のうち、ター
    ゲット面の平均電流密度が0.001A/cm2 以上、
    0.02A/cm2 未満となる時間が60%以上、99
    %以下であり、0.02A/cm2 以上となる時間が1
    %以上、40%以下であることを特徴とする請求項1記
    載の光記録媒体の製造方法。
  4. 【請求項4】 記録層が結晶相として、成膜されること
    を特徴とする請求項1記載の光記録媒体の製造方法。
  5. 【請求項5】 記録層の結晶相が菱面対称系であること
    を特徴とする請求項4記載の光記録媒体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6399173B1 (en) 1999-02-18 2002-06-04 Tdk Corporation Optical recording medium and method for making the same

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