JPH01180387A - 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】 ［産業上の利用分野］　　　　　　　　′本発明は基板
上に形成された記録薄膜にエネルギービームを照射し、
照射部分の光学特性（反射率など）の変化を利用して情
報の記録、読み出しを行うようにした情報記録媒体に関
する。

［従来の技術］ 従来の情報記録媒体の記録方法としては、大別して２つ
の方法が知られている。

■　第１の一方法は代表的な材料としてＴｅ系化合物や
有機色素系化合物を用い、光の照射によって記録層に溶
・融・蒸発等で穴、又は窪みを形成させ、その光学特性
の変化を用いて情報の記録を行うもので、この場合記録
された情報の読み出しは穴、又は窪みが形成された部分
とそうではない部分の反射率の差を検出することにより
成される。

■　第２の方法は代表的な□材料として各種のカルコゲ
ン系物質を用い、光を照射し記録層の構造を変え、それ
に伴う光学特性の変化−使って情報の記録を行うもので
ある。すなわち、非晶状態の記録薄膜に光を照射し、非
晶から結晶へ転移する温度（転移温度）近傍まで熱し徐
冷することにより結晶状態に相転移させ、情報の記録を
行うもので、情報の読み出しは非晶域と結晶域の反射率
の差を検出する事により成される。

［発明が解決しようとする課題］ ０項の材料を用いた記録方式では、光の照射部分が溶融
・蒸発等といった非常に大きな変形を伴うので、記録膜
の′上部に保護膜などを形成するのは困難である。また
ディスクや、カード状の媒体のように両面が使用でき゛
るように２枚を貼り合せたり、または記録膜を保護、補
強するため記録膜上に新たな層を設けたりする時には、
間隙を必要とし構造が複雑になってしまう。

これに対し■項の材料を用いた記録方式では、光の照射
部分の内部構造が変イヒするだけなので直接保護膜が形
成でき、また２枚の媒体の貼り合せにもなんら支障はな
い。

このように■項の相変化方式は、０項の記録方式に比べ
色々な利点がある。■項の材料で、例えばＴｅＧｅ記録
薄膜（特開昭６０−１５７８９４＞は、従来の蒸着法や
スパッタ法を用いて容易に作製できるものであり、転移
温度Ｔ工が１７０℃と適切な範囲であるが、Ｔ工を調節
することができない。転移温度があまり低すぎると結晶
化し易いため、より低いパワーの光でも記録ができると
いう利点がある反面、記録の保存性に問題が生じる可能
性があった。さらに詳しく説明すると、光ディスクにお
いては、常時照射されている低いパワーのレーザーの反
射光を記録信号の読み出しやトラッキングやフォーカシ
ングに利用している。そのため、記録層の転移温度が低
すぎると、該記録薄膜に常時照射されている読み出し光
により、未記録部分である非晶状態が結晶状態に転移し
てしまい記録部と未記録部の光学特性の変化の差がなく
なり、記録信号の読み出しが十分に行われなくなるとい
う問題があった。

これを解決するために、読み出し光のパワーを下げると
トラッキング゛に支障をきたし、また記録部と未記録部
の反射光強度も十分でないため再生信号の振幅（再生信
号強度）が小さくなり、再生信号の品質が低下してしま
うという問題が生じてしまい好ましくない。一方、転移
温度が例えば３０９℃のように高すぎると記録に高いパ
ワーの光が必要となり装置に負担がかかつてしまう。し
たがって、記録特性を悪化させずにＴｔを調整できるこ
とが好ましく、更にはＴ工を少し高く設定できればより
好ましい。また、レーザを、照射・し結晶化させた部分
の形状が乱れていたり、大きさが不揃いだったり、ある
いは均一に結晶化していなかったりすると、ノイズが大
きくなってしまい、きれいな再生信号が得られず、さら
には信号を読み出す際に、エラーが発生する可能性があ
る。したがって信号品質を表すＯＮ、比（キャリアとノ
イズの比）は高いほど良く、例えば光ディスクと−して
の用途を考えた場合、ＣＮ比が４５ｄＢより小さいと情
報記録一体としては不十分であると言われている。

以上の問題点を材料の面から解決しようとすると９、Ｔ
ｅＧｅに１種類以上の元素を添加して３元系、４元系と
し、特性を改善する方法が考えられる。特開昭６２−１
５２７８６において、ＴｅＧｅに多種類の元素を添加す
ることによって良好な記録特性を持つ記録薄膜が得られ
ることを主張している。しかしながら実際に実施例とし
て上げているのは、ＴｅＧｅにＴ　Ｉ　、Ｃ，ｏを添加
し、３元系にすることによる特性の改善効果を示し・で
いることにとどまっている。もう１つ元素を添加し４元
系、にすることにより改善されるでおろう記録特性につ
い工は、何の検討も開示もなされて・はおらず、ただＴ
Ｉ、Ｃｏあるいは、（３ｅを他の元素、例えばハロゲン
元素、アルカリ金属元素、Ｔｉ、Ｐｂ　、Ａ　ｕ　、ｓ
　Ｓ　ｂ　、Ｓ　ｎ　、Ｂ　＋　−Ｉ　ｎと置換しても
良いと述べられているにすぎない。特にＩｎとＳｂにつ
いて詳しく説明すると、該特許の示す組成範囲において
、Ｉｎ１Ｓｂを添加することにより該特許が評価してい
る結晶化速度や、再生信号強度が良好であっても必ずし
も記録特性を信号品質の面から評価したＣＮ比が良好に
なるどはいいがたい。例えば、Ｔｅに３ｅｋ−３ｂを添
加すると再生信号強度は大きくなるがノイズも上昇して
し車い、またＩｎだけを添加すると逆に再生信号強度は
小ざくなってしまい、結果的には双方とも良好なＣＮ比
特性を示していない。このことからも、該特許は１ｎＳ
３ｂを添加することによる特性改善効果を必ずしも事実
に基ずき開示しているとはいいがたく、ましてやＩｎと
ｓｂを同時に添加した場合の相乗効果を併せた特性改善
効果を示しているとはいいがたい。

本発明はかかる問題点を改善し、ＴｅＧｅにＩｎとｓｂ
を同時に添加し・、かつその組成を特定の範囲に限定す
ることによって、適正な転移温度をもち、かつＣＮ比が
高い情報記録媒体を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ かかる本発明の目的は、基板上に形成された記録薄膜に
エネルギービームを照射し、直接又は間接に発生する熱
によって照射部分の光学特性を変化せしめて、情報の記
録を行う情報記録媒体において、該記録薄膜がテルル（
Ｔｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、’インジウム（Ｉｎ＞
およびアンチモン（Ｓｂ）の４元素から主としてなり、
かつその組成が、一般式 ％式％） Ｘ：薄膜中の（Ｉｎとｓｂ＞の原子数％ｙ：（ＴｅとＧ
ｅ）中のＧｅの原子数％Ｚ：（ＩｎとＳｂ）中のＩｎの
原子数％と表わした場合、ｘ、ｙＳｚの範囲がそれぞれ
、２≦Ｘ≦３０．４０≦ｙ≦６０．５≦２≦６０である
ことを特徴とする情報記録媒体により達成される。

本発明の記録薄膜とは、テルル（Ｔｅ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）およびアンチモン（Ｓｂ
）の４元素から主としてなるもので、その組成は下記組
成式を満足することが必要である。すなわち、 （Ｔｅ１０Ｇ−Ｖ　ＧｅＶ）１００−Ｘ（Ｉ　ｎＺ　Ｓ
　ｂｌｏｏ−Ｚ　）　ＸＸ：薄膜中の（ＩｎとＳｂ）の
原子数％Ｍ：（ＴｅとＧｅ）中のＧｅの原子数％ｚ：（
Ｉｎとｓｂ＞中のＩｎの原子数％と表わした場合、ｘ、
ｙＳｚの範囲がそれぞれ、２≦Ｘ≦３０．４０≦ｙ≦６
０．５≦２≦６０であることが必要である。

この範囲外で、Ｘが少ない場合には、本発明で説明して
いるような、良好なＣＮ比特性をもった優れた記録特性
が発現しにくくなる恐れがあり好ましくない。

一方多い場合には、記録薄膜の非晶と結晶の反射率の差
が減少し、信号を記録、読み出した際、再生信号の振幅
が小さくなり、再生信号の品位が低下する恐れがあり好
ま、シフない。

ざらにｙと２の値が、４０≦ｙ≦６０１５≦２≦６０の
範囲外では、良好なＣＮ比が得られなくなったり、適切
な転移温度を持つ薄膜を形成できなくなったりするなど
の恐れがあり好ましくない。

また本発明の効果をより好ましく発現させるには−Ｘは
、５≦Ｘ≦２５（原子数％）の範囲がより好ましく、更
に好ましくは１０≦Ｘ≦２５（原子数％）の範囲がよい
。またｙ及び２はそれぞれ４５≦ｙ≦５５及び１０≦２
≦５０（原子数％）の範囲がより好ましい。

本発明に用いられ°る基板としてはポリメチルメタクリ
レート樹脂、ポリカーボネイト樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル
樹脂、スチレン系樹脂、などの高分子樹脂や、ガラス板
、また場合によってはＡ１等の金属板を用いることがで
きる。

本発明による記録層は、記録層単独として用いてもよい
が媒体の変形、あるいは酸化、劣化を防ぎ、記録層が長
期間にわたって安定゛に記録、読み出しが行なえるよう
に保Ｍ層を設けることができる。この保護層としては、
記録媒体層の片面あるいは両面に５ｉ０２等の無機膜や
紫外線硬化膜等をスパッタ、蒸着、スピンコード等の方
法を用いて設けてもよい。また、接着剤等を介して、エ
ポキシやポリカーボネイト等の樹脂、フィルム、ガラス
などを貼り合せても良く、ざらにはラミネート等の方法
を用いても良い。

［製造方法］ 本発明の記録薄膜の製造方法としては種々の方法が挙げ
られるが、以下に述べる真空蒸着法ヤスバッタ法が簡便
かつ容易な方法として有効である。

例えば、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｉｎおよびｓｂの４ｍ同時真空蒸
着法・スパッタ法で作製してもよいし、ＴｅＧｅ、Ｉ　
ｎ、ＳｂあるいはＴｅ、　Ｇｅ、Ｉｎ５ｂの３温間時真
空蒸着法・スパッタ法、ＴｅＧｅ、１ｎ５ｂの２源同時
真空蒸看法・スパッタ法で作製してもよい。ざらにスパ
ッタ法を用いた場合、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｉｎ５Ｓｂを用いて
スパッタ後の記録薄膜が所定の組成比になるように調整
された４元素ターゲットを使用してもよいし、ＴｅＧｅ
ターゲット上にｉｎとｓｂあるいはｌ　ｎ３ｂ等の合金
の小さな破片を予め設定した組成比になるように配置し
てもよい。

本発明における記録媒体の製造方法を図を用いてさらに
詳しく説明する。第１図および第２図は真空蒸着装置に
よる製造装置の１例を示すものである。図において１（
１ａ、１ｂ）は抵抗加熱用蒸着ボート、３は回転可能に
構成された基板装着部、４はスリット板、２　（２ａ、
２ｂ）はスリット板に設けられたシャッター、５　（５
ａ、５ｂ）は各々の蒸着量をモニターするための膜厚モ
ニターである。それぞれ独立に制御が可能であり、また
各蒸発ボートからの蒸気が各々スリットを通して基板に
到達するように設定されている。

このような装置で、例えばＴｅＧｅ　（組成比１：１）
をボート１ａに、Ｉ　ｎ３ｂ　（組成比１：１）をボー
ト１ｂに入れ、真空度はｌＸ１０−２〜１Ｘ１０４Ｐａ
程度に設定し、基板装着部３を約２００〜４００回転／
分で回転させ、基板の面内方向に成分分布がないように
する。そして各蒸発物の蒸発速度が一定になるように調
節した後、シャッター２を開け、膜厚モニター５８．５
ｔｌ蟇にして、予め設定した組成比の成分を蒸発させる
。

次にスパッタ法について、第３図に例示したマグネトロ
ンスパッタ方式による記録膜の作製法について説明する
。基本構造はスパッタターゲット１０とそれに対向して
配置された基板装着部３と膜厚モニター５からなる。ス
パッタ級電開始後、シャッター２を開けると、基板７へ
の膜形成が開始され、蒸着法の場合と同様に膜厚モニタ
ー５で基板７への付着量がモニターされる。基板装着部
を１０〜３００ｒｐｍで回転させることにより十分に均
質な記録膜が作製可能である。このような装置で、例え
ばＴｅＧｅターゲット上にｉｎとＳｂあるいはＩｎＳｂ
等の合金の小さな破片を予め設定した組成比になるよう
に配置する。なおスパッタガスとしてはアルゴンなどの
不活性ガスを使用し、ＲＦ出カフ０〜２００Ｗ、スパッ
タ時真空度５ｘ１０°〜１Ｘ１０−１Ｐａ程度の条件で
行うことができる。　　　　。

当然のことながら、適切な真空蒸着あるいはスパッタの
条件は装置により一定ではなく、この条件以外の条件で
記録媒体を作製してもよいことはいうまでもない。

さらに記録薄膜の他の作製方法としては、例えば電子ビ
ーム蒸着法などの薄膜作成技術が挙げられる。

［用途］ このようにして得られた本発明の記録媒体は、特に光デ
ィスク、光テープ、光カード等の情報記録媒体として好
ましい特性を備えたものである。

しかしながら、このような用途にのみ限定されるもので
はなく、光学特性の差を記録に利用するあらゆる用途に
適用可能なことは言うまでもない。

また、本発明の情報記録媒体は、基本的に非晶と結晶間
の転移による光学特性の変化の差を利用しているため、
結晶化させた後、加熱、急冷して非易化することで、光
学特性を変化させ、記録として利用する場合もなんら問
題はない。

［測定方法］ 本発明の実施例において用いられる評価方法について説
明する。

■　転移点 記録薄膜をガラス基板（１，２ｍｍ厚）上に作製し、加
熱炉を用いて基板全体を均一に加熱するとともに、温度
制御器により約り５℃／分の速度で温度を上昇させなが
ら抵抗を測定する。この時の薄膜の抵抗値は、記録薄膜
上に一対の電極を設け、その両端に３０にΩの抵抗と５
ｖ定電圧Ｎｍを直列に接続し、電圧計で抵抗の両端の電
圧を測定し、これより薄膜の印加電圧と電流を求めるこ
とによって算出する。そして急激に高抵抗から低抵抗に
変化する点を非結晶から結晶へ変化する転移点とし、こ
の時の温度を転移温度とした。

■　記録特性 信号の記録・読み出し特性の評価は、次のような方法と
装置を用いて行った。この場合、ディスク状記録媒体と
しては、ポリカーボネイト（以下ＰＣ）製のプリグルー
プ付き光デイスク用基板上に記録薄膜を形成したものを
用いた。まず信号の記録・読み出しにはナカミチ（株）
製の光デイスク評価装置（ＯＭＳ−１０００＞を用い、
記録周波数１ＭＨ２，線速度４ｍ／Ｓｅｃ、再生パワー
０．７ｍＷの条件で行った。記録パワーはＣＮ比が最大
になるように調節した。ＣＮ比は０Ｍ５−ｉｏｏｏから
のＲＦ倍信号スペクトラム・アナライザを用い３０ｋＨ
ｚバンド幅で求めた。なおここでの記録・読み出しには
８３０ｎｍ波長の半導体レーザを使用している。

■　組成分析 ガラス基板上に作製した記録薄膜を王水、硝酸などで溶
解させ基板から分離させ、この溶液を用いて高周波誘導
結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法（セイコー電子
（株）ＳＰＳ−１１００゛型）により、各元素の含有量
を求め、組成比（原子数％）を算出した。

［実施例］ 本発明をざらに実施例に基づいて、詳細に説明する。

実施例１〜４、比較例１〜３ 実施例１〜２および比較例１〜３はそれぞれ真空蒸着法
によるものである。実施例１は、製造方法で例示したよ
うに組成比１：１のＴｅＧｅおよび■ｎＳｂ合金を用い
て２深間時蒸着法で作製したサンプルである。実施例２
では、組成比１：１のＴｅＧｅおよび蒸着後の薄膜の組
成でＩｎとＳｂの割合いが原子数％で１：１になるよう
にＩｎ３ｂ合金にｉｎを添加したものを用も）゛て２深
間時蒸着法で作製したサンプルである。また比較例１は
、ＴｅＧｅのみの例、比較例２は、ＴｅＧｅとＩｎを含
まないＳｂのみの例、比較例３はＳｂを含まないＩｎの
みの２１同時蒸着法によるものの例を示す。蒸着時の真
空度は４Ｘ１０−３Ｐａで、組成が均一になるように基
板は４００回転／分で回転させ、蒸着量は膜厚モニター
で調整した。

゛実施例３〜４は製造方法で例示したようにＴｅＧｅタ
ーゲット上にｓｂと１ｎ３ｂの破片を設定した組成比に
なるよう配置し、スパッタ法で作製したサシプルである
。スパッタ条件は、スパッタガスとしてアルゴンガスを
使用し、６Ｘ１０’ＰａでＲＦ出力１００Ｗで行い、組
成が均一になるように基板は約５５ｒｐｍで回転させ、
スパッタ邑は膜厚モニターで調整した。

膜厚は各サンプルとも、約１１００ｎで、ディスクサン
プルについては、保護層として記録薄膜の両側に８１０
２膜を約１１００ｎ形成した。

作製したディスクサンプルは、□初−化のため、６０℃
のオーブンモ約３時間熱処理した。

各サンプルについて組成分析、転移温度およびＣＮ比の
評価結果を表１に示す。

表１から明らかなごとく、実施例１〜４は、その組成を
調節することにより転移温度Ｔｔを１５８℃の比較例２
に比べ１０℃以上も高くでき、また１７０℃の比較例１
に比べて同程度もしくは°実施例２のように３０℃以上
も高くすることができる。すなわち、ｉｎとｓｂを同時
に添加し、かつその組成を特定の範囲内で変えることに
よって、Ｔｔを自由に調節できる。このように、Ｔｔが
調節できるため、Ｔｔが低すぎで読み出し光で結晶化し
てしまう心配もなく、逆に高すぎて装置に負担をかける
こともなく、適切なＴｔを選ぶことができる。

ざらに、ＣＮ比については、ＴｅＧｅだけの比較例１が
書込みパワー６ｍＷで４２６ＢＳＳｂだけを添加した比
較例２、Ｉｎだけを添加した比較例３では書込みパワー
７ｍＷでそれぞれ４５ｄＢ。

３６ｄＢであるのに対し、Ｉｎとｓｂを同時に添加し、
かつその組成が特定の範囲内にある実施例１に示された
ディスクは、書込みパワーが８ｍＷで５２ｄＢを記録し
、実施例２のディスクは書込みパワーが１０ｍＷで５０
ｄＢを記録し、さらに実施例３．４のディスクは書込み
パワーが６ｍＷでそれぞれ５０ｄＢ、５３ｄＢを記録し
、比較例１に比べて１０６Ｂ前侵、比較例２に比べて５
ｄＢ以上、比較例３に比べて１５ｄＢ前後も高い良好な
記録、読み出し特性が得られた。

以上述べたように、本発明の情報記録媒体は１、　　Ｔ
ｅＧｅにＩｎとｓｂを同時に添加し、かつその組成を特
定の範囲に限定することによって、ＣＮ比が大幅に改善
され、さ、らにＴｔが自由に変えられるため、適切なＴ
１に設定できる。

［発明の効果］ 本発明による記録媒体は以下に述べるような優れた効果
を奏するものである。

■　信号品質を示すＣＮ比が非常に良好な記録・読み出
し特性を有する記録媒体が得られる。

■　転移温度が自由に調節できるため、適切な値に設定
することができ、記録データの保存性が良く、かつ記録
感度が良好な記録媒体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる情報記録媒体を製造する際、使
用される装置の１例を示す概略説明図、第、２図は第１
図を上面から見た要部概略図、第３図は本発明に係わる
情報記録媒体を製造する際、使用される装置の他の例を
示す概略説明、図である。 、１：抵抗加熱ボート、２：シャッター、３：基板装着
部１．　４ニスリツト板、５：膜厚モニター、　６：駆
動―置、 ７：基板材料、 １０ニスバツタターゲツト 特許出願人　　　　東し株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された記録薄膜にエネルギービーム
   を照射し、直接又は間接に発生する熱によつて照射部分
   の光学特性を変化せしめて、情報の記録を行う情報記録
   媒体において、該記録薄膜がテルル（Ｔｅ）、ゲルマニ
   ウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）およびアンチモン（
   Ｓｂ）の４元素から主としてなり、かつその組成が、一
   般式（Ｔｅ１００−ｙＧｅｙ）１００−ｘ（ＩｎｚＳｂ
   １００−ｚ）ｘｘ：薄膜中の（ＩｎとＳｂ）の原子数％
   ｙ：（ＴｅとＧｅ）中のＧｅの原子数％ ｚ：（ＩｎとＳｂ）中のＩｎの原子数％ と表わした場合、ｘ、ｙ、ｚの範囲がそれぞれ２≦ｘ≦
   ３０、４０≦ｙ≦６０、５≦ｚ≦６０であることを特徴
   とする情報記録媒体。