JPH02171285A - 光記録媒体 - 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、レーザ光によって情報を記録再生することの
できる光ディスク等の光記録媒体に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の技術としては、レーザ光によって情報を
媒体に記録し、かつ再生する光デイスクメモリがあり、
記録密度が高いことから大容量記録装置として優れた特
徴を有している。この光記録媒体の材料としては、はじ
めタンタルと鉛が使用されていた（サイエンス（Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ）　１５４，１５５０．１９６６　）　、それ
以来、種々の材料が使用されているが、テルル等のカル
コゲン元素又はこれらの化合物は一般によく使用されて
おり（特公昭４７−２６８９７号公報）、その中でもテ
ルル−セレン系合金は特によく使用されている（特公昭
５４−４１９０２号公報、特公昭５７−７９１９号公報
、特公昭５７−５Ｅｉ０５８号公報）、このテルル−セ
レン系合金を光記録層として用いた光記録媒体の例とし
ては、第６図に示すような構成になっている。すなわち
基板１１の表面上に、テルル−゛セレン系合金よりなる
記録層２１が形成されている。該記録層２１は、記録用
レーザ光を基板１１を通して集光照射することによりピ
ット２２を形成する。基板１１としてはポリカーボネー
ト、ポリオレフィン、ポリメチルペンテン、アクリル、
エポキシ樹脂等の合成樹脂やガラスが使用される。また
基板１１にはピット２２が同心円状あるいはスパイラル
状に一定間隔で精度よく記録されるように通常、案内溝
が設けられている。

このような光デイスクメモリにおいて、レーザビーム径
程度の幅の溝に光が入射すると光は回折され、ビーム中
心が溝からずれるにつれて回折光強度の空間分布が変化
する。これを検出してレーザビームを溝の中心に入射さ
せるようにサーボ系を構成するようにしている。溝の幅
は通常０．３〜１．３ｇｍであり、溝の深さは使用する
レーザ波長の１７２０から１／４の範囲に設定される。

集光に関しても同様にサーボ系が構成されている。

光デイスクメモリの情報の読み出しは、記録のときより
も弱いパワーのレーザ光をビット上を通過するように照
射することにより、ピットの有無に起因する反射率の変
化を検出して行う。

なお、記録装置を小型化するため、レーザ光源としては
半導体レーザが使用されてきている。半導体レーザは発
振波長が８０００人前後であるが、テルル−セレン系合
金はこの波長帯にも比較的よく適合し、適度な反射率と
適度な吸収率が得られる（フィジカ拳スティタス・ンリ
ダイ、　７，１８９，１１１６４（ｐｈｙｓ−ｓｔａｔ
−ｓｏｌ−７，１８９，１９ｆ１４）　）　。

上述したテルル−セレン系合金では、比較的記録再生特
性が良好である。しかしながら高温高湿環境における酸
化劣化がはげしいので実用には供せず、又、感度的にも
やや不足であるという欠点がある。このため、感度不足
を解決する１つとして、加熱時に窒素が遊離して高感度
化するようにテルル膜に窒素を含ませることが提案され
ている（特開昭５７−５８２５０）　、本発明者らはこ
の実施例を追試して光記録媒体を作製し記録再生特性を
評価したところ、本発明者らが目的とする小型大容量記
録装置の光源である半導体レーザ波長（およそ８３００
人）ではほとんど吸収がないため感度不足である。又、
窒素が遊離しやすいため、高温高湿環境における保存性
が十分ではない、又、上記提案のように窒素ガス中でス
パッタリングして成膜するのではなく、アルゴンと窒素
との混合ガス中でスパッタリングして成膜するというこ
とも提案されている（アプライド壷フィジックス番しタ
ーズＣＡｐｐＩ−Ｐｈｙｓ−Ｌｅｔｔ、４５，２０２．
１９８４）　）　。

しかしながら、これでもまだ充分な記録感度と充分な信
号品質は得ることは難しい。

このため、本発明者らはテルルセレン合金ターゲットを
アルゴンと窒素との混合ガスでスパッタリングすること
により記録層がテルルとセレンと窒素とからなり、耐候
性がよく高感度で信号品質の良好な光記録媒体が得られ
ることを見出し、既に提案している（特願昭６１−１０
１３８８　）　。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の光記録媒体では、記録層
をテルルとセレンと窒素により形成するようになってお
り、耐候性および感度の面では聞届はないが、光記録媒
体を、温度８５℃で湿度９０％の高温高湿度の環境に２
００時間保存した後では、保存データのピット誤り率に
変化はないが、記録感度が変化し、膜表面には０．０１
〜０、ＩＩＬｍ程度の粒状の突起物が発生するという欠
点がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の記録媒体は上述した従来の課題を解決するため
になされたものであり、基板と、該基板上に形成される
と共に、レーザ光により一部を選択的に除去して情報を
記録する記録層とを有する光記録媒体において、上記記
録層は、テルルとセレンと鉛と窒素と酸素とを主成分と
する結晶質からなる構成としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す部分断面図、第２図は
第２の実施例を示す部分断面図、第３図は第３の実施例
を示す部分断面図、第４図は第１の実施例でセレンの含
有率を変えたときの特性を示す図、第５図は第１の実施
例で鉛の含有率を変えたときの特性を示す図である。

第１の実施例の光記録媒体としては、光ディスクを例に
とる。この光ディスクは、基本的に基板１と、記録層２
とからなる。

上記記録層２は、テルルとセレンと鉛と、窒素と、酸素
とを主成分とする結晶質からなる。

次に、第１の実施例の光ディスクの製造方法について説
明する。

まず、基板ｌは、内径１５層層、外径１３０ｍ肩。

厚さ１．２１腸の案内溝付き射出成形ポリカーボネート
樹脂ディスク基板として形成する。そして、基板１ｔ７
ｔ１００℃で２時間アニール処理した後、１３．５６Ｍ
Ｈ７の高周波電源を有するマグネトロンスパッタ装置内
に装着して排気する。

次に、２Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｔｏｒｒ以下に排気した後、ア
ルゴンガスと窒素ガスを導入し９　、５Ｘ　１０−３Ｔ
ｏｒｒとする。このときの窒素ガス分圧は０．３５％。

窒素ガス流量は０　、３　Ｂ’；ＣＣＮである。そして
、原子％で７３　：　２０　：　７のテルルセレン鉛合
金の焼結体の８インチターゲットをこの混合ガスで投入
パワー１５０Ｗでスパッタリングすることにより、約２
４０人厚の膜をディスク基板である基板１上に形成する
。

しかる後、温度８５℃相対湿度９０％の環境に１２時間
保存してテルル−セレン−鉛−窒素層からなる記録層２
を結晶化させ、結晶粒界を酸化させることにより、光記
録媒体を製造する。

この記録層２の各特性を分析すると次の結果が得られた
。

まず、テルルとセレンと鉛と窒素と酸素との原子数比は
略６４：１８：６：１：１１であった。

また、この光ディスクの波長８３ｏｏ人における基板入
射のランド部の反射率は、略３１％であった。

また、バンド幅３０ＫＨ２のキャリアーとノイズの比（
Ｃ／Ｎ値）を測定する。このとき、波長８３００Ａの半
導体レーザ光を基板を通して入射して記録層上で１．６
．ｍφ程度に絞り、媒体線速度５　、６５ｓ／ｓｅｃ　
、記録周波数３．７７ＭＨｚ、記録パルス輻７０ｎ　ｓ
ｅａ、記録パワー５．４ｗの条件でランド部に記録し、
０．７層Ｗの一定パワーで再生するものとする。これに
より、Ｃ／Ｎ値は、５０ｄＢという良好な値が安定して
得られた。この値は、多数枚の光ディスクを測定しても
この結果は、安定して得られた。また記録再生装置を変
更することにより生ずる記録パワー変動に対しても安定
に得られた。

次に、再生信号の零レベルに対して固定値のスライスレ
ベルを設けて、各々のビット３に対して正常に記録再生
が行われたか否かを判定する方式のビット誤り率測定方
式で評価する。これにより、多数枚の光ディスクで、安
定して１０−６％台のビット誤り率が得られた。

次に、この光ディスクを温度８５℃で湿度９０％の高温
高湿度の環境に保存した場合、膜表面に粒状の突起物が
発生しないことを確認した。

このとき温度８５℃湿度９０％の高温高湿度の環境に１
０００時間保存した後に記録感度特性。

ビット誤り率の各々を調べたが、実用上変化はないこと
が確認された。

次に、記録層２の厚みおよび各成分比の変化による特性
試験の結果を以下に示す。

記録層２の厚さは、薄くするほど高感度となるが、ビッ
ト３の周囲に形成されるリムが不連続となり記ｉ後ノイ
ズが大きくなり、反射率が低下しキャリアーが小さくな
る。このため、良好なＣ／Ｎ値は得られなくなる。他方
、記録層２を厚くすると、記録感度が悪くなり、被照射
部から溶融除去される記録層材料の量が多くなることか
らリムが均一に形成されなくなりＣ／Ｎ値が低下する。

したがって、記録層２の厚さは、１６０Ａから４００人
の範囲が望ましい。

記録層２の各成分の組成比の特性変化は次にようになる
。

セレンと鉛の含有量変化による効果はスパッタリングタ
ーゲットの組成をかえて実験した。このとき製造された
記録層２のテルルとセレンと鉛との比率はスパッタリン
グターゲットのテルルとセレンと鉛の比率に略等しい条
件で行った。

第４図にセレン含有量をかえたときの特性を示す。

セレン含有量が少すぎる場合、高温高湿度環境に長時間
保存すると腐食が発生するという問題が生じた。他方セ
レンが多すぎる場合、ミクロンオーダーの凹凸が生じて
、未記録ノイズが大きくなり、実用に供せる状態ではな
くなる。したがって、セレン含有量としては原子％で９
％以上３５％未満が望ましい。

第５図に鉛含有量を変化させたときの高温高湿度環境保
存下の粒状突起物抑止効果を示す、このように、鉛の含
有量が少ないと、粒状突起物抑止効果がない、したがっ
て鉛含有量は５原子％以上が望ましい、しかしながら、
鉛含有量が多すぎると高温高湿度環境に長時間保存した
後の媒体特性が劣化するので、鉛含有量としては１５原
子％以下が望ましい。

なお、高温高湿度環境に長時間保存したときに発生する
微小な粒状突起物が従来のテルル−セレン−鉛−窒素（
−酸素）からなる記録層２で発生し、鉛を含有させるこ
とにより抑止できる理由は、次のように考えられる。高
温高湿度環境下ではテルルセレンはイオン化され移動し
やすく、そのため粒状突起物が発生しやすいが、鉛を含
有させると、このイオンの移動度が低下するため、粒状
突起物の発生が抑止されるためである。

なお、テルル−セレン−鉛（−酸素）からなる記録膜よ
りも、窒素を含有させた方が粒状突起物の発生の程度が
小さくなる。

次に、窒素の含有量について窒素ガス分圧を変化させる
ことにより実験を行った。

窒素の含有量の少ない記録層２では、記録感度が悪い、
又、トラック１周にわたって均一に記録できず、部分的
にピット３の欠落が観察された。

したがってピット誤り率は非常に悪く、Ｃ／Ｎ値も悪い
、他方、記録パワーをあげていくと良好なＣ／Ｎ値が得
られる場合もある（多数のトラックに記録すると良好な
Ｃ／Ｎ値が得られるトラックもあったという意味であり
、平均的なＣ／Ｎ値としては悪い）、シかしながら、さ
らに記録パワーをあげていくとトラッキングサーボが誤
動作してしまうので、記録パワーの余裕度が非常に狭く
、実用に供せない。このとき、良好なＣ／Ｎ値が得られ
る場合においても、ピット３の部分的欠落があり、ピッ
ト誤り率は悪い、この理由は、テルル−セレン−鉛（−
酸素）膜は融点が低いものの、被照射溶融部に小穴が形
成されにくいのでピットが開きにくく、したがって、ビ
ット形成に大きな記録パワーが必要になるためである。

また大きな記録パワーを負荷するので、溶融部の面積が
大きくなり、−度ビット３が開くと大きなどット３にな
り、トラッキングサーボが誤動作しやすくなるためであ
る。

本実施例の光記録媒体のようにテルル、セレンの一部を
窒化した場合、窒化テルル、窒化セレンの爆発性のため
、被照射溶融部に小穴が容易にかつ安定に形成され、記
録感度がよくなり、かつピットの欠落がないのでピット
誤り率は小さい。

さらに、大きな面積にわたって溶融しないでピット３が
開くため、ピット３はあまり大きくならないので、トラ
ッキングサーボの誤動作がない。

しかし、窒素含有量が多すぎる膜では、膜の表面性が悪
くなり、ピット周囲のリムがきれいに形成されなくなる
ので記録後ノイズが大きくなり、実用に供せなくなる。

又、さらに窒素含有量を多くすると、アルゴンレーザ波
長（５０００入前後）では吸収があるものの、小型記録
装置の光源である半導体レーザ波長（８０００λ前後）
ではほとんど吸収のない膜となる。したがって、窒素含
有量としては、原子％で０．５％以上ｌＯ％以下が望ま
しい。

また、記録層２に酸素を含有させることは、記録パワー
の余裕度を大きくなり、さらに又、高温高湿度環境で長
時間保存した後でも記録感度が変化しなくすることに効
果がある。

しかし、酸素含有量が少ないと、記録パワーの余裕度お
よび記録感度が悪くなり、多すぎると記録感度が低下す
るとともに、良好な形状のリムが形成されなくなるため
、Ｃ／Ｎ値が低下する。

このため、酸素含有量は、原子％で略５％から２５％の
範囲において良好な効果があることが確認された。

このように、第１の実施例では、テルルとセレンと鉛と
窒素と酸素とを主成分とする結晶質の記録膜を用いるこ
とにより、膜表面の突起物の発生を抑止し得ることがで
きる。

また、本実施例の記録層２としては、テルル−セレン−
鉛−窒素の多結晶膜を用い、その結晶粒界が酸化されて
いるものを用いている。

これは、記録層２を多結晶にすることにより、ピット３
の形成メカニズムの初期段階である記録層２が溶液状態
のときの小穴の形成が、容易に安定に生じるため、記録
感度が安定する。また、多結晶のため、上記小穴の拡張
が結晶粒界で阻害されやすくなり必要以上に拡張しにく
くなるので、記録パワーの余裕度が大きくなる。

他方、結晶粒界を酸化させるのは、上記の膜を多結晶に
することによって得られる記録感度および耐候性の効果
をさらに確実なものにするためである。

なお、本実施例では、基板ｌ上に直接記録層２を形成す
るようにしたが、予め基板ｌの上面に下地層を形成した
後に記録層２を形成するようにしても良い、以下、下地
層を有する光ディスクについて説明する。

本発明の第２の実施例では、第２図に示すように、下地
層３として二無水３，４，９．１０−ペリレン・テトラ
・カルボン酸（以下、ＰＴＯＤＡと称す）を使用する。

次に、製造方法を説明する。

第１図と同様の基板１であるポリカーボネート樹脂ディ
スク基板にＰＴＣＤＡからなる下地層３を約１ｏｏＡ厚
形成する。続いてこの下地層３上に、テルル−セレン−
鉛合金ターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスでマグネ
トロンスパッタして約２４０人厚形成する。しかる後７
０℃９０％の環境に２４時間保存してテルル−セレン−
鉛−窒素層を結晶化させ、結晶粒界を酸化させることに
より、テルル−セレン−鉛−窒素−酸素層の記録層２を
形成する。

次に、第２の実施例について特性を分析した結果を示す
。

このときのテルルとセレンと鉛と窒素と酸素との原子数
比は第１の実施例と同じく略６４：１８：６：１：１１
であった。

第１の実施例と同条件で、基板入射のランド部の反射率
を測定したところ、略２８％であった。

また、バンド［３０ＫＨｚのキャリアーとノイズの比（
Ｃ／Ｎ値）は第１の実施例と同条件で４８ｄＢと良好な
値が安定に得られた。この値は、多数枚の光ディスクを
測定しても安定して得られ、記録再生装置を変更するこ
とにより生ずる記録パワー変動に対しても安定に得られ
た０次に、ビット誤り率測定方式で評価したところ、多
数枚のディスクで安定して第１の実施例と同じく略１０
−６％台のビット誤り率が得られた。

また、記録感度のばらつきは、ＰＴＯＤＡの下地層３が
ない場合には標準偏差でおよそ０゜２ｍＷである。これ
に対し、本実施例ではおよそ０．１ｍＷであり、記録感
度のばらつきが小さくなることが確認された。

ＰＴＣＤＡからなる下地層３の厚さとしては、５人から
１ｏｏｏＡの範囲が望ましい。

なお、記録層２の厚さおよび各成分の組成比は第１の実
施例と同じものとする。

第２の実施例では、ＰＴＣＤＡの下地層３を設けること
により、記録感度のばらつきを小さくすることができる
。この理由は、次のように考えられる。第１の実施例の
ように基板１上に直接に記録層２をつける場合では、基
板ｌを処理する前工程の工程変動により、基板表面の全
域、およびすべての基板で、同じ界面状態で記録層２を
形成することが困難となる。このため本実施例では、Ｐ
ＴＣＤＡの下地層３と記録層２とを連続して形成するの
で、記録感度のばらつきに最も影響を与える記録層２と
下地層３との付着状態が、成膜前工程の影響をうけない
ので、記録感度がばらつきがなくなる。また、下地層３
としてＰＴＯＤＡとしたのは、記録層２がレーザ照射を
うけて溶融する温度でＰＴＣＤＡが分解するため、ビッ
ト形成メカニズムの初期段階である小穴の形成を確実に
生ぜしめるためである。

以下、本発明の第３の実施例として、 下地層４に、酸化アンチモンを使用したものについて説
明する。

次に、製造方法について説明する。

第１の実施例と同様の基板ｌであるポリカーボネート樹
脂ディスク基板に酸化アンチモン（Ｓｂ２０ｓ）からな
る下地層４を約２４ＯＡ厚形成する。続いてこの下地層
４上に、テルル−セレン−鉛合金ターゲットをアルゴン
と窒素の混合ガスでマグネトロンスパッタして約２４Ｏ
Ａ厚形成する。しかる＠８５℃９０％の環境に１２１Ｉ
間保存してテルル−セレン−鉛−窒素層を結晶化させ、
結晶粒界を酸化させることにより、テルル−セレン−鉛
−窒素−酸素層の記録層２を形成する。

次に第３の実施例について特性を分析した結果を示す。

テルルとセレンと鉛と窒素と酸素との原子数比は第１の
実施例と同じく略６４：１８：６：１：１１であった。

この光デイスク基板入射のランド部の反射率を第１の実
施例と同様の条件で測定したところ、略２９％であった
。

またバンド＠３０ＫＨｚのキャリアーとノイズの比（Ｃ
／Ｎ値）は４８ｄＢと良好な値が安定に得られた。この
値は、多数枚の光ディスクを測定しても安定して得られ
、記録再生装置を変更することにより生ずる記録パワー
変動に対しても安定に得られた。

次に、ビット誤り率測定方式で同様に評価したところ、
多数枚の光ディスクで安定して第１の実施例と同様に略
１Ｏ−６％台のビット誤り率が得られた。

記録感度のばらつきは、略０．１脂Ｗであり、記録感度
のばらつきが小さくなることが確認された。これは、第
２の実施例と同様の値である。

なお、酸化アンチモン層の厚さとしては、５人から２５
０ＯＡの範囲が望ましい。

また、記録層２の厚さおよび成分組成比は第１の実施例
と同じものとする。

本実施例では、酸化アンチモンの下地層４を設けること
により、記録感度のばらつきを小さくすることができる
。この理由は、第２の実施例と同様に、酸化アンチモン
の下地層４と記録層２とを連続して形成するためである
。記録感度のばらつきに最も影響を与える記録層２と下
地層４との付着状態が、成膜前工程の影響をうけないの
で、記録感度がばらつきがなくなる。また、下地層４と
して酸化アンチモンとしたのは、記録層２がレーザ照射
をうけて溶融する温度で酸化アンチモンが分解するため
、ピット形成メカニズムの初期段階である小穴の形成を
確実に生ぜしめるためである。

なお、第２および第３の実施例において下地層３．４と
してＰＴＣＤＡ層および酸化アンチモンを使用したが、
記録感度のばらつきが少なくなるようなものであれば、
他のものであってももちろん良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の光記録媒体は、記録層を
、テルルとセレンと鉛と窒素と酸素とを主成分とする結
晶質にすることにより、耐候性、信号品質および記録パ
ワーの余裕度が向上し、かつ高感度となる効果がある。

さらに、高温高湿度環境に長時間保存した場合において
も、従来のような膜表面の突起物の発生を防止すること
ができ、媒体特性を良好に維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録媒体の一実施例を示す部分断面
図、第２図は本発明の第２の実施例を示す部分断面図、
第３図は本発明の第３の実施例を示す部分断面図、第４
図は第１の実施例でセレンの含有率を変えたときの特性
を示す図、第５図は第１の実施例で鉛の含有率を変えた
ときの特性を示す図、第６図は従来例の部分断面図であ
る。 ｌ二基板　　　　　　　　　　２：記録層３：ピット　
　　　　　　　　　　４　：　ＰＴＣＤＡ層５二酸化ア
ンチモン層 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板と、該基板上に形成されると共に、レーザ光により
   一部を選択的に除去して情報を記録する記録層とを有す
   る光記録媒体において、 上記記録層は、テルルとセレンと鉛と窒素と酸素とを主
   成分とする結晶質からなることを特徴とする光記録媒体
   。