JPS61177285A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、レーザビームを用いて情報の記録・再生を行
なう光学情報記録媒体に関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

基板上に形成された記録膜に記録すべき情報に対応させ
たパルス変調し〜ザビームを照射して、局部的に加熱し
ピットと称される孔部を形成する記録媒体は公知である
。かかる記録媒体に用いる記録膜は、利用しうる半導体
レーザ強度の上限が２０ｍＷ程度と小ざいため、低融点
金属が用いられる。代表的なものとしてＴｅ、　Ｉｎ、
　Ｂｉ、　Ｐｂ、　Ｓｎ。

Ａｓ、Ｓｅ等が挙げられる。

しかしながら、この様な従来の記録媒体には、以下の欠
点がある。第１点は、上記低融点金属からなる記録媒体
を大気中に保管した場合、空気中の酸素、水分によ）酸
化されることである。記録膜が酸化されれば、光学反射
率・透過率が変化して記録媒体としての機能は失なわれ
てしまう。第２点は、ピットの形成がリムと称されるビ
ット周辺における記録膜の肉盛りの生成を伴ない再生信
号のＣ／Ｎを劣化させることである。また、リム形状は
必ずしも一様でなく、記録膜が不均一に凝固して小球状
に付着した乱れた形状のリムの形成されることも多い。

この様なリム形状は再生信号のＯ／Ｎを更に劣化きせる
。

上記第１の欠点に関しては、有機樹脂等を保獲膜として
積層する手法が知られている。しかし、この手法は有機
樹脂を介する通気量が比較的大きく、実際面においてさ
ほど有効な酸化防止効果の得られないことも知られてい
る。より望ましい手法は、本発明者らにより特開昭５８
−９２３１として開示されるように低融点金属と炭化水
素とを混合させた記録膜を用いる方法である。この方法
によると低融点金属は微粒子状となって炭化水素におお
われるため著しく耐酸化性が向上し、媒体の長寿命化が
可能になる。

一方、記録膜にピットを形成せず、逆にレーザビームの
照射によりバブルと称される隆起変形部を形成して情報
の記録を行なう、いわゆるバブルモード情報記録媒体が
、例えば特開昭５６−１２７９３７号公報（文献■）、
特開昭５６−６５３４１号公報等（文献■）により提案
されている。これらの情報記録媒体では、ピットを形成
する媒体における前記の問題は本質的に存在しガい。と
ころが、文献■に記載された媒体は、基板上に透明な有
機物中間層、金属質光吸収層を積層して構成され、金属
質光吸収層の局部加熱によ）間接的に有機物中間層を加
熱し、該中間層から発生するガスによって金属質光吸収
層を隆起・変形させてバブルを形成するものであるため
、光利用効率が著しく劣シ、射殺のために極めて大きい
エネルギーを必要とする欠点がある。また、文献■に記
載された媒体は、基板上に金属質光反射層、光透過層お
よび金属質光吸収層を積層して構成され、光吸収層の局
部加熱により光透過層を間接的に加熱し、光透過層から
発生するガスで光吸収層を隆起・変形させてバブルを形
成するものであシ、基板上に光反射層が形成されている
ことから文献■に比べて光の利用率が高い利点がある。

しかし、この媒体は３層構造であるために製造工程が著
しく複雑化し、歩留シが悪く、製造コストが上昇すると
いう大きな問題がある。しかも実際に記録感度の向上を
図るためには、光透過層、光吸収層の厚プをそれぞれの
層の屈折率、使用レーザビームの波長に応じて光の利用
効率が最大となるように厳密に制御する必要があシ、こ
の要請も製造を困難にする要因となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記バブル形成記録媒体の如く機能の
異なる薄膜を積層することなく、単層と云う単純な構成
であシながら、耐酸化性の大きく且つ、ピットを形成で
せることなく安定な記録の可能な情報記録媒体を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の情報記録媒体は、金属窒化物マ）　ＩＪクス中
に金属微粒子の分散する構造を有している。

金属微粒子は光吸収作用を有するから、金属微粒子の金
属窒化物マ）　ＩＪクスに対する体積率を変化させるこ
とにより光吸収率を容易に制御するととが可能である。

即ち、・光吸収率を向上させ高い記録感度を得るととが
できる。

金属微粒子は、本来非結晶化しやすい種類の金属から構
成される。パルス状のレーザビームを照射すると、金属
微粒子は温度上昇した後、冷却する過程を経過する。こ
の温度上昇の程度及び冷却速度は、照射レーザビームの
強度及び照射時間を変化させるととによシ制御すること
ができる。そこで情報記録媒体中に未記録部分における
金属微粒子が非結晶状態にあれば、金属微粒子が融解に
致らない温度領域における長時間の温度上昇、さらに必
要ならゆるやかな冷却過程を経過するような即ち、低パ
ワー長パルス幅のレーザビームの照射によシ金属微粒子
を結晶状態に転移させることができる。他方、未記録部
分における金属微粒子が結晶状態にあれば、金属微粒子
を融解に致る温度上昇、及び急速な冷却過程を経過する
ような、即チ、高パワー低パルス幅のレーザビームの照
射例より金属微粒子を非結晶状態に転移させることがで
きる。金属が結晶状態にあるか非結晶状態にあるかによ
−て情報記録媒体の光学濃度は変化する。光学濃度の変
化は、光学的吸収率あるいは反射率の変化を必然的に伴
なう。即ち、情報の記録・再生を光学的に容易に行なう
ことができる。

金属窒化物は、大気中に放置てれた場合、安定な窒化物
から構成される。従って、この金属窒化物はマ）　ＩＪ
クスとｌ〜て分散する金属微粒子の大気中水分や酸素に
よシ酸化に対する防止剤として作用する。即ち、情報記
録媒体の長寿命化をはかることができる。

金属窒化物は、金属微粒子が凝集等を生じて分散状態が
低下することのないよう、その含有率は大きく設定され
る。従って、記録時の高ノくワーレーザビームの照射に
より金属微粒子が融解に致９てもビットは形成されない
。即ち、ビット周辺におけるリム等再生信号のＯ／Ｎを
低下させる要因を形成することなく記録を行なうことが
できる。

１　　　〔発明の効果〕 本発明の情報記録媒体によれば、記録感度が高く、大気
中に保管された場合の寿命が長く、さらに再生信号のＯ
／Ｎが高いと云う情報記録媒体に必要不可欠な要求項目
を満足させることができる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例に係る情報記録媒体１０を
模式的に示す図である。第１図中１は、非結晶化しやす
い金属微粒子２が金属窒化物マトリクス３中に分散した
記録膜である。基板４は、例えばポリカーボネート、エ
ポキシ、アクリルなどの有機樹脂あるいはガラスから構
成される。

第２図は、本発明の一実施例に係る情報記録媒体の記録
状態を模式的に示す図である。第２図中５は、記録用レ
ーザビームの照射によυ光学濃度変化の与えられた金属
微粒子である。この光学濃度変化は、ビーム照射部分と
未照射部分における金属微粒子の結晶状態の違いによυ
生成されたものである。

この様に光学濃度変化の形により情報の記録された情報
記録媒体からの再生は、記録時に照射したレーザビーム
の強度で％以下のレーザビームを記録膜に照射し、その
反射光または透過光を光検出器で検出することによって
行なう。光学濃度変化の形で与えられた記録情報は、ビ
ット形成に不可避なリムの形成等を伴なわないため、Ｏ
／Ｎの高い再生情報として検出できる。

次に、記録膜１を構成する各材料について具体的に説明
する。記録膜１のマトリクスである金属窒化物としては
、第１に記録媒体の長寿命化の観点から大気中に保管さ
れた場合、水分等に対して安定な金属窒化物であれば、
いかなるものも使用可能であ・る。第２にレーザビーム
の照射に対して安定なマ）　ＩＪクスを維持する観点か
ら、耐熱性のある金属窒化物であれば、いかなるものも
使用可能である。上記２項目の要請を満足するものとし
て以下に挙げるものが適当である０即ち、第■属金属の
窒化物ＢＮ、　Ａ、Ａ！Ｎ、　ＧａＮ、　ＩｎＮ、第Ｎ
属金属の窒化物Ｓ　Ｉ　ＨＮ４　ｒ　Ｇ　ｅ　ｓ　Ｎ４
　を遷移金属の窒化物ＴｉＮＶＮ、ＯｒＮ、ＺｒＮ、Ｎ
ｂＮ、ＭｏＮ、ＨｆＮ、ＴａＮ、ＷＮ等である。

また、これらの金属窒化物マトリクス中に分散きせる金
属微粒子としては、非結晶化しやすい金属ならいかなる
ものも使用可能であるが、特に好ましいものは、Ｔｉ、
　Ｖ、　Ｚｎ、　Ｉｎ、　Ｓｔ、　Ｇｅ、　Ｓｎ。

Ｓｂｔ　Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅでアル。

次に、本発明の情報記録媒体の製造方法の一実施例を第
３図を参照して説明する。第３図は本発明の情報記録媒
体における記録膜を形成するだめのスパタリング装置の
構成を示したもので、３１は真空容器、３２はガス導入
口、３３は真空ポンプに接続された排気口、３４はター
プ＋７　）の接続される電極、３５は基板が設置される
対向電極、３６は高周波電力を印加するための端子であ
る０記録膜を形成する場合、対向電極３５上に基板４を
設置するとともに、電極３４に例えば第４図に示すよう
なターゲットを接続する。第４図に示すターゲットは、
Ｓｉ３Ｎ４等の金属窒化物ターゲット４１上にＧｅ等の
金属ペレット４２を設置し、さらに金属窒化物ターゲッ
ト４１の裏面にバッキングプレート４３を設けたもので
ある。金属ベレット４２の数量は、記録膜１における金
属窒化物マトリクスに対する金属微粒子の占めるべき割
合に応じて決定される。

本実施例においては、先ず真空容器３１内部を１０　　
’Ｔｏｒｒ程度迄排気した後、ガス導入口３２よυ例え
ばＡｒ等の希ガスを１０−８Ｔｏｒｒ〜１０”Ｔｏｒｒ
、例えばｌＸｌ０　　”　Ｔｏｒｒになるよう導入する
。次に、端子３６よシ第４図に示したターゲット３４に
高周波電力（１３，５６ＭＨ，）を印加し、プラズマを
発生させる。この工程により対向電極３５上に設置され
た基板４上に金属窒化物マトリクス中に金属微粒子の分
散した記録膜が堆積する。なお、この記録膜堆積工程の
間、基板４を通常用いられる方法によυ回転きせること
が望ましい。

金属酸化物マトリクス中に分散する金属微粒子は、粒径
が小さく、均一に分散することが必要である。記録スポ
ットの形状は照射ビーム径に大略等しいグ１μｍ程度で
あるから、金属微粒子の粒径が０．１μｍ以上になると
記録スポットの形状が乱れ従−て、再生信号の０／Ｎが
低下するからである。

望ましい範囲は５〜ｌＱＱｎｍ、特に好ましいのは１０
〜５０ｎｍである。上記したスパタリングによる記録膜
の製造方法においては、基板上に飛来するが、凝集する
ことのない金属及び金属窒化物の原子ないし分子である
から極めて均一に金属微粒子２が金属窒化物マトリクス
３中に分散した記録膜１を得ることができる。

金属微粒子２の金属窒化物マ）　ＩＪクス３に対する割
合は、金属微粒子と金属窒化物との性質及び記録媒体と
しての光学的吸収率、反射率等を考慮して定められる。

望ましい範囲は、体積係で１０〜７０チの範囲である。

金属微粒子１の含有率が過少であれば光学的吸収率が低
下して記録感度が低下するし、過大であれば金属微粒子
どおしが凝集してしまい分解能が低下するからである。

記録膜の膜厚は、記録感度と媒体としての長期安定性・
分解能とを考慮して定められる。膜厚が過大であれば記
録感度の低下を招き、過少であれば膜厚方向に存在しう
る金属微粒子の数量が減少し分解能が低下するとともに
、金属微粒子と大気中水分との反応が促進され安定性が
失なわれるからである。望ましい範囲は、膜厚方向に金
属微札子が少くとも５個以上存在しうる３０〜１００　
ｎｍである。

次に本発明のよシ具体的な実施例につ１八て説明する。

〔実施例−１〕 直径４８“のＳｉ、Ｎ、ターゲットを具備した高周波２
極スパタリング装置を用い、Ｓｉ３Ｎ、ターゲット上に
Ｓｉ、Ｎ、に対する面積比で２０チに相当する複数のＧ
ｅベレットを設置し、対向電極上にガラス基板を設置し
た。真空容器を５×１０−・Ｔｏｒｒに排気した後、Ａ
ｒガスを２Ｘ１０　　”　Ｔｏｒｒになるよう導入し４
００Ｗの高周波電力（１３，５’６ＭＨｚ　）を印加し
てプラズマを１０分間発生させた。この工程により基板
上には厚さ９０ｎｍの記録膜が堆積した。

こうして製作した情報記録媒体を６０Ｏｒｐｍの速度で
回転させ、出力１０ｍＷ、パルス幅１μ就のＧ　ａ　Ａ
　Ｉ　Ａ　ｓ半導体レーザビーム（波長８３０　ｎ　ｍ
　）を照射して記録を行々った。次に０．５　ｍ　Ｗの
連続ビームを照射して再生を行なった。反射光における
記録部分と未記録部分との再生信号コントラスト比は０
．５と云う良い値が得られた。この記録済の情報記録媒
体の記録膜表面を光学顕微鏡で観察したところ、記録用
レーザビームの照射部の光学濃度は、未照射部に比べ高
くなっていることが確認□された。

次に、この記録済の情報記録媒体を、７０℃、８５％Ｒ
，Ｈの条件に設定されている恒温恒湿槽に１０日間放置
した０との加速劣化テストを行なった情報記録媒体の記
録媒体の記録膜表面を光学顕微鏡で観察したところ、ピ
ンホールの発生等劣化の兆候と云うべき状態は認められ
なかった。

次に本実施例−１と同一条件でＫＢｒ上に堆積はれた記
録膜をＫＢｒから剥離後、透過型電子顕微鏡で観察した
ところ、Ｇｅの微粒子の均一にｓｉ、Ｎ、マトリクス中
に分散しているのが認められた。Ｇｅ微粒子の粒径は約
２Ｑｎｍであシ、Ｓｉ８Ｎ４々トリクスに対するＧｅ微
粒子の割合は、体積率で４０％と求められた。

〔実施例−２〕 実施例−１と同一のスパタリング装置を用い、ＴｉＮを
金属窒化物ターゲット、金属ベレットとしてＴｅ、Ｓｅ
、Ｓｂ、Ｂｉとした４種の情報記録媒体を製作した。金
属ベレットのＴｉＮターゲットに対する面積比はいずれ
も４０チ、印加電力はいずれも４ｏｏｗ、膜厚はいずれ
も１１００ｎである。

実施例−１と同様に記録再生特性を調べたところ実施例
−１と同様に良好な結果が得られた。

〔実施例−３〕 実施例−１と同一のスバタリング装置を用い、Ｇｅを金
属ペレット、金属窒化物ターゲットとしてＶＮ、ＺｒＮ
、ＮｂＮ、ＴａＮとした４種の情報記録媒体を製作した
。Ｇｅベレットの金属窒化物ターゲットに対する面積比
はいずれも３０％、印加電力はいずれも４００Ｗ、膜厚
はいずれも１１００ｎである。実施例−１と同様にして
記録再生特性を調べたところ、再生信号におけるコント
ラスト比は０．４以上という良好な結果が得られた。次
に、この情報記録媒体を７０℃、８５％ＲＨの条件の恒
温恒湿槽に１０日間放置した。放置後、記録面を光学顕
微鏡で観察したところ、ピンホールの発生は認められな
かった。比較例としてＧｅのみからなる記録媒体を製作
し、同一条件で加速劣化テストを行なった。１０日間放
置したＧｅ膜には明らかなピンホールの発生が認められ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る情報記録媒体の断面を
模式的に示す図、第２図は本発明の一実施例に係る情報
記録媒体の記録後の状態における断面を模式的に示す図
、第３図は本発明の情報記録媒体の製造法を説明するだ
めのスパタリング装置の構造を模式的に示す図、第４図
は本発明の情報記録媒体における記録膜形成に用いるタ
ーゲットの一例を示す平面図及び断面図である。 １・・記録膜、２・・・金属微粒子、３・・金属窒化物
マトリクス、４・・・基板、５・・光学濃度の変化した
金属微粒子、１０・・・本発明の情報記録媒体、３１・
・・真空容器、３２・・・ガス導入口、３３・・排気口
、３４・・電極、３５・・・対向電極、３６・・・電力
端子、４１・・・金属窒化物ターゲット、４２・・・金
属ベレット、４３・・・バッキングプレート。 代理人弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）第１図 第２図 ［＝ニニニ］− 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された記録膜にレーザビームを照射
   して、光学的に検出可能な光学濃度変化を与えて記録を
   行なう情報記録媒体において、前記記録膜は金属窒化物
   マトリクス中に金属微粒子の分散する構成であることを
   特徴とする情報記録媒体。
2. （２）スパタリングにより金属微粒子の分散、金属窒化
   物マトリクスの形成を行なうことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の情報記録媒体。
3. （３）金属微粒子が低融点金属からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の情報記録媒体。
4. （４）金属微粒子がＺｎ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂ
   ｉ、Ｓｅ、Ｔｅのうちのいずれかを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の情報記録媒体。
5. （５）金属窒化物がＳｉ＿３Ｎ＿４、Ｇｅ＿３Ｎ＿４の
   いずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の情報記録媒体。