JPH11283277A

JPH11283277A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH11283277A
Application number: JP10081311A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Nagino; 邦久薙野; Hideo Nakakuki; 英夫中久喜; Hitoshi Nobumasa; 均信正
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の繰り返しオーバーライトによるジッタ
特性の悪化、信号の振幅の低下、バースト欠陥の発生な
どのない、繰り返し耐久性、および、保存耐久性に優れ
た書換可能相変化光記録媒体を提供すること。【解決手段】基板上に少なくとも、第１誘電体層、炭
素層、記録層、第２誘電体層、反射層をこの順に有する
ことを特徴とする光記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【０００２】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、光カード、光テープなどの書換可能相変化型
光記録媒体に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の書換可能相変化型光記録媒体の技
術は、以下のごときものである。これらの光記録媒体
は、テルルなどを主成分とする記録層を有し、記録時
は、結晶状態の記録層に集束したレーザー光パルスを短
時間照射し、記録層を部分的に溶融する。溶融した部分
は熱拡散により急冷され、固化し、アモルファス状態の
記録マークが形成される。この記録マークの光線反射率
は、結晶状態より低く、光学的に記録信号として再生可
能である。また、消去時には、記録マーク部分にレーザ
ー光を照射し、記録層の融点以下、結晶化温度以上の温
度に加熱することによって、アモルファス状態の記録マ
ークを結晶化し、もとの未記録状態にもどす。これらの
書換可能相変化型光記録媒体の記録層の材料としては、
Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅などの合金（N.Yamada et al.Proc.In
t.Symp.on Optical Memory 1987 p61-66）が知られてい
る。

【０００４】これらＴｅ合金を記録層とした光記録媒体
では、結晶化速度が速く、照射パワーを変調するだけ
で、円形の１ビームによる高速のオーバーライトが可能
である。これらの記録層を使用した光記録媒体では、通
常、記録層の両面に耐熱性と透光性を有する誘電体層を
それぞれ１層ずつ設け、記録時に記録層に変形、開口が
発生することを防いでいる。さらに、光ビーム入射方向
と反対側の誘電体層に、光反射性のＡｌなどの金属反射
層を積層して設け、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技術が知られている。

【０００５】前述の従来の書換可能相変化型光記録媒体
における課題は、以下のようなものである。

【０００６】すなわち、従来のディスク構造では、オー
バーライトの繰り返しに伴い、ジッタ特性の悪化、再生
信号の振幅の低下（コントラストの低下）などが生じ
る。この原因として記録層の物質移動による記録層の膜
厚の変化が考えられている。また、保護膜のクラックの
成長によるバースト欠陥が生じることもある。

【０００７】また、従来の構成では、すでに信号が記録
してあるディスクを長時間放置した後に、信号の記録し
てあるトラックにオーバーライトを行うと（以降、オー
バーライトシェルフと呼ぶ）、ジッタ特性が悪化し、エ
ラーとなってしまう問題があった。このため、ディスク
の保存耐久性に難点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ジッ
タ特性の悪化、コントラストの低下、バースト欠陥の発
生などの、繰り返しオーバーライトによる劣化が少ない
書換可能相変化型光記録媒体を提供することにある。さ
らには、オーバーライトシェルフ特性に優れた書換可能
相変化型光記録媒体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、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
可逆的な相変化により行われ、基板上に少なくとも第１
誘電体層／記録層／第２誘電体層／反射層を備えた光記
録媒体であって、記録層と第１誘電体層の間に炭素を主
成分とする層を設けたことを特徴とする光記録媒体によ
って達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明が解決しようとする課題で
ある繰り返しオーバーライトによる劣化、すなわちジッ
タ特性の悪化、コントラストの低下の原因は、記録層材
料が溶融、凝固の繰り返しによって移動してしまうため
によるものと考えられている。この記録層材料の移動
は、記録層の溶融に伴う体積増加、記録層に接する誘電
体層の弾性変形および塑性変形によって引き起こされる
と考えられる。

【００１１】また、オーバーライトシェルフにより、ジ
ッタ特性が劣化する原因は、消去特性が劣化するためで
ある。この消去特性が劣化する原因は、記録マーク（非
晶相）を長時間放置することにより、原子配列などの状
態が変化するか、もしくは、誘電体層と記録層が反応す
るなどの理由が考えられる。

【００１２】本発明者らは、鋭意実験を行うことによ
り、炭素層を第１誘電体層と記録層の間に設けると記録
層の物質移動を抑制し、繰り返しオーバーライトによる
劣化を改良でき、さらに、オーバーライトシェルフによ
るジッタ特性の悪化を改良できることを見出した。

【００１３】すなわち、本発明の光記録媒体の構成部材
の代表的な層構成は、透明基板上に第１誘電体層、炭素
層、記録層、第２誘電体層、反射層の順に積層したもの
である。但しこれに限定するものではない。

【００１４】第１誘電体層の材質としては、記録光波長
において実質的に透明であり、かつその屈折率が、透明
基板の屈折率より大きく、記録層の屈折率より小さいも
のが好ましい。具体的にはＺｎＳの薄膜、Ｓｉ、Ｇｅ、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、などの金属の酸化物の薄膜、
Ｓｉ、Ｇｅなどの窒化物の薄膜、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。特に、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混
合物からなる膜は、繰り返しオーバーライトによる劣化
が起きにくいことから好ましい。特に、ＺｎＳとＳｉＯ
₂と炭素の混合物は、膜の残留応力が小さいこと、記
録、消去の繰り返しによっても、記録感度、キャリア対
ノイズ比（Ｃ／Ｎ）、消去率などの劣化が起きにくいこ
とからも好ましい。膜の厚さは光学的な条件により決め
られるが、１０〜５００ｎｍが好ましい。これより厚い
と、クラックなどが生じることがあり、これより薄い
と、オーバーライトの繰り返しにより基板が熱ダメージ
を受けやすく、繰り返し特性が劣化する。膜の厚さの特
に好ましい範囲は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

【００１５】本発明では、上記の第１誘電体層と下記す
る記録層の間に炭素よりなる膜を設けることが特徴であ
る。これを設けることによって、オーバーライトの繰り
返しによるジッタの悪化、再生信号の振幅の低下を防ぐ
ことができる。この膜を設けることによって、第１誘電
体層の弾性変形および塑性変形の影響を小さくできるた
めであると考えられる。さらには、炭素よりなる膜を設
けることによって、オーバーライトシェルフによるジッ
タ特性の悪化を改良できる。長時間放置しても、原子配
列などの状態の変化と、誘電体層と記録層の反応を防げ
るためであると考えられる。

【００１６】この炭素膜の厚さとしては、第１誘電体層
から剥離し難いこと、また光学的な条件から、０．５ｎ
ｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。厚さが、１０ｎｍ以上
であると、第１誘電体層と剥離しやすい。また、０．５
ｎｍ以下では、均一の厚さに蒸着することが困難であ
り、かつ炭素膜を設けた効果が得られないことがある。
炭素膜の蒸着速度などを鑑みると、０．５ｎｍ以上、５
ｎｍ以下が特に好ましい。炭素膜をスパッタで成膜する
際には、導入ガスは、Ａｒガスだけでなく水素を混ぜて
も良い。また、他の材料を混合しても良いが、良好な特
性を得るためには炭素を６０ｍｏｌ％以上の割合で含ん
でいることが好ましい。

【００１７】本発明の記録層としては、特に限定するも
のではないが、Ｇｅ−Ｔｅ合金、Ｉｎ−Ｓｅ合金、Ｇｅ
−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｄ−Ｇｅ
−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｔ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ
−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｉ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合
金、Ｃｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−
Ｔｅ合金、Ａｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ａｇ−Ｐｄ−
Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｄ−Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金などがある。

【００１８】特にＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｄ−Ｇｅ−
Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｔ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ−
Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｄ−Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金は、消去時間が短く、かつ多数回の記録、消去の繰
り返しが可能であり、Ｃ／Ｎ、消去率などの記録特性に
優れることから好ましい。

【００１９】本発明の記録層の厚さとしては、５ｎｍ以
上４０ｎｍ以下であることが好ましい。記録層の厚さが
上記よりも薄い場合は、繰り返しオーバーライトによる
記録特性の劣化が著しく、また、記録層の厚さが上記よ
りも厚い場合は、繰り返しオーバーライトによる記録層
の移動が起こりやすくジッタが悪化が激しくなる。特
に、マーク長記録を採用する場合は、ピットポジション
記録の場合に比べ、記録、消去による記録層の移動が起
こりやすく、これを防ぐため、記録時の記録層の冷却を
より大きくする必要があり、記録層の厚さは、好ましく
は１０ｎｍ〜３５ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜２４
ｎｍである。

【００２０】本発明の第２誘電体層の材質は、第１誘電
体層の材料としてあげたものと同様のものでも良いし、
異種の材料であってもよい。厚さは、３ｎｍ以上５０ｎ
ｍ以下が好ましい。第２誘電体層の厚さが上記より薄い
と、クラック等の欠陥を生じ、繰り返し耐久性が低下す
るために好ましくない。また、第２誘電体層の厚さが、
上記より厚いと記録層の冷却度が低くなるために好まし
くない。第２誘電体層の厚さは記録層の冷却に関し、よ
り直接的に影響が大きく、より良好な消去特性や、繰り
返し耐久性を得るために、また、特にマーク長記録の場
合に良好な記録・消去特性を得るために、３０ｎｍ以下
がより効果的である。光を吸収し、記録、消去に効率的
に熱エネルギーとして用いることができることから、透
明でない材料から形成されることも好ましい。例えば、
ＺｎＳとＳｉＯ₂と炭素の混合物は、膜の残留応力が小
さいこと、記録、消去の繰り返しによっても、記録感
度、キャリア対ノイズ比（Ｃ／Ｎ）、消去率などの劣化
が起きにくいことからも好ましい。

【００２１】反射層の材質としては、光反射性を有する
金属、合金、および金属と金属化合物の混合物などがあ
げられる。具体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの
高反射率の金属や、それを主成分とした合金、Ａｌ、Ｓ
ｉなどの窒化物、酸化物、カルコゲン化物などの金属化
合物が好ましい。Ａｌ、Ａｕなどの金属、及びこれらを
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特に好ましい。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
い。反射層の厚さとしては、通常、おおむね１０ｎｍ以
上３００ｎｍ以下である。記録感度を高く、再生信号強
度が大きくできることから３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下
が好ましい。

【００２２】次に、本発明の光記録媒体の製造方法につ
いて述べる。第１誘電体層、炭素層、記録層、第２誘電
体層、反射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
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。形成する記録層などの厚さの
制御は、水晶振動子膜厚計などで、堆積状態をモニタリ
ングすることで、容易に行える。

【００２３】また、本発明の効果を著しく損なわない範
囲において、反射層を形成した後、傷、変形の防止など
のため、ＺｎＳ、ＳｉＯ₂、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、などの誘
電体層あるいは紫外線硬化樹脂などの保護層などを必要
に応じて設けてもよい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。（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）により確認した。
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。

【００２５】スパッタリングにより成膜した光記録媒体
は、記録を行う前にあらかじめ波長８３０ｎｍの半導体
レーザのビームでディスク全面の記録層を結晶化し初期
化した。

【００２６】次に、グルーブに、線速度６ｍ／秒の条件
で、対物レンズの開口数０．６、半導体レーザの波長６
８０ｎｍの光学ヘッドを使用して、８／１６変調のラン
ダムパターンをマーク長記録によって１０万回オーバー
ライトした。この時、記録レーザー波形は、一般的なマ
ルチパルスを用いた。また、この時のウィンドウ幅は、
３４ｎｓとした。記録パワー、消去パワーは各ディスク
で最適なパワーにした。

【００２７】ジッタはタイムインターバルアナライザに
より測定した。信号波形の振幅の低下、バースト欠陥の
有無はオシロスコープにより観察した。

【００２８】（実施例１）厚さ０．６ｍｍ、直径１２ｃ
ｍ、１．４８μｍピッチ（ランド幅０．７４μｍ、グル
ーブ幅０．７４μｍ）のスパイラルグルーブ付きポリカ
ーボネート製基板を毎分３０回転で回転させながら、ス
パッタを行った。

【００２９】まず、真空容器内を１×１０^-3Ｐａ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９５ｎｍの第１誘電体層を形成した。次に炭素タ
ーゲットをスパッタし、炭素層を２ｎｍ形成した。続い
て、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅからなる合金ターゲットをスパッ
タして、厚さ２０ｎｍ、組成Ｇｅ_17.1Ｓｂ_27.6Ｔｅ_55.3
の記録層を得た。さらに第２誘電体層として第１誘電体
層と同じＺｎＳ・ＳｉＯ₂をスパッタして、１６ｎｍ形
成し、この上に、ＡｌＨｆＰｄ合金をスパッタして膜厚
１５０ｎｍの反射層を形成し、本発明の光記録媒体を得
た。

【００３０】１０万回オーバーライト後のジッタを測定
したところ、ウインドウ幅の９％と実用上十分小さいと
確認できた。信号の振幅は、１０回オーバーライト後の
信号の振幅と比べてほとんど変化がなく、バースト欠陥
も見られなかった。

【００３１】また、このディスクに１回記録を行い、そ
の時のバイトエラーレートを測定したところ２．５×１
０^-5であった。記録した状態のまま、乾燥、８０℃の条
件で１００時間放置した。この後、同じ部分のバイトエ
ラーレートを測定したところ、３．０×１０^-5とほとん
ど変化がなかった。さらに、この部分を１回オーバーラ
イトしたところ、バイトエラーレートは、４．１×１０
^-5とほとんど変化がないことが確認できた。この時のジ
ッタは、ウィンドウ幅の１０％と良好な値であった。

【００３２】（比較例１）炭素層を省いた他は、実施例
１と同様のディスクを得た。実施例１と同様な測定を行
ったところ、１０万回オーバーライト後のジッタは１４
％と大きく、信号の振幅は１０回オーバーライト後の振
幅の７０％であり、コントラストが低下してた。

【００３３】また、１回記録を行ったときのエラーレー
トは４．０×１０^-5であった。実施例１と同様に、乾
燥、８０℃の条件で１００時間放置した。この後、同じ
部分のバイトエラーレートを測定したところ、３．０×
１０^-5とほとんど変化がなかった。ところが、この部分
を１回オーバーライトしたところ、エラーとなりバイト
エラーレートが測れないほど劣化した。エラーの原因は
ジッタの悪化によるもので、この時のジッタはウィンド
ウ幅の１８％程度であった。

【００３４】（比較例２）炭素層を記録層と第２誘電体
層の間に設けた以外は、実施例１と同様なディスクを作
製した。実施例１と同様な測定を行ったところ、１０万
回オーバーライト後のジッタは１５％と大きく、信号の
振幅は１０回オーバーライト後の振幅の６５％であり、
コントラストが低下していた。

【００３５】また、１回記録を行ったときのエラーレー
トは１．８×１０^-5であった。実施例１と同様に、乾
燥、８０℃の条件で１００時間放置した。この後、同じ
部分のバイトエラーレートを測定したところ、２．４×
１０^-5とほとんど変化がなかった。ところが、この部分
を１回オーバーライトしたところ、エラーとなりバイト
エラーレートが測れないほど劣化した。この時の、ジッ
タを測定したところウィンドウ幅の１９％程度であっ
た。

【００３６】

【発明の効果】本発明の光記録媒体によれば、以下の効
果が得られた。（１）多数回の記録・消去を行っても信号の振幅の低下
が少ない。（２）多数回の記録・消去を行っても良好なジッタ特性
を得ることができる。（３）多数回の記録・消去を行ってもバースト欠陥が発
生しない。（４）保存耐久性が良好である。（５）スパッタ法により容易に製作できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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可逆的な相変化により行わ
れ、基板上に少なくとも第１誘電体層／記録層／第２誘
電体層／反射層を備えた光記録媒体であって、記録層と
第１誘電体層の間に炭素を主成分とする層を設けたこと
を特徴とする光記録媒体。
【請求項２】炭素を主成分とする層の厚さが、０．５
ｎｍ以上１０ｎｍ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。
【請求項３】第１誘電体層及び第２誘電体層がＺｎＳ
とＳｉＯ₂を含むことを特徴とする請求項１記載の光記
録媒体。