JPH0249228A - 記録媒体、光ディスクおよび光カード - 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、相転移に伴う形状変化が小さい記録媒体、ま
た、それを構成要素とする光ディスク（ビデオディスク
、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用外部メ
モリ用ディスク）および光カードに関するものである。

〔従来の技術〕

光ディスクに情報を記録するには、例えば、レーザ光等
の光ビームエネルギーを記録媒体に与えて、この記録媒
体の１つの構造状態を他の構造状態に物性的に変化させ
ることにより行うことができる。このような記録媒体と
しては、カルコゲン化物が知られている。このカルコゲ
ン化物は非晶質状態と結晶質状態との異なる構造状態に
おいて、光学特性の変化が大きいため実用性が高い０例
えば、光ビームを上記記録媒体に照射し、加熱昇温しで
徐冷すると記録媒体は結晶化し、また、パルス幅の短い
光ビームを照射し、加熱急冷すると非晶質状態となる。

この様な記録媒体としては、従来、カルコゲン化物を中
心として元素周期率表において■族、■族、Ｖ族、■族
に属する金属および半導体の中から、種々の組合せの提
案がなされている。

また、この様な記録媒体の成膜方法としては、従来、例
えば特開昭５７−１０３１３７号公報および特開昭６０
−６３４号公報に示されているように、真空蒸着機の槽
内に多数のボートを設け、１つのボートに対して記録媒
体の元素を１種類入れ、多数のボートを同時に加熱する
ことにより、上方で回転している基板上に成膜する成膜
方法や、或いは記録媒体の各元素の粉末を石英アンプル
に入れ、加熱融解した後に急冷し１合金粉末を作製し、
この合金粉末を真空蒸着機の槽内のボートに入れて加熱
し、基板上に成膜する成膜方法などが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、元素の組合せの例が数多くあり、これ
らの中から、記録・再生・消去に適切な記録基体を選択
することはむずかしく、これまでに良好な特性を持つ例
はほとんどなかった。

また、上記の成膜方法により成膜された記録媒体は、非
晶質状態−緒品質状態間の相転移に伴う形状変化（、Ｉ
Ｘ収縮率）が大きかった。

本発明の目的は、記録・再生・消去を行うのに適し、非
晶質状態から結晶質状態への相転移時における線収縮率
が小さく良好な特性を示す記録媒体を提供することにあ
る。

また、本発明の他の目的は、上記した記録媒体を有する
光ディスクおよび光カードを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、記録媒体の膜厚方向の組成分布を±１原子
％以下にすること、また、記録媒体の成膜にあたり、タ
ーゲットとして記録媒体の構成元素からなる合金ターゲ
ットを用いてスパッタリングにより成膜することによっ
て、達成される。

〔作用〕

二源同時真空蒸着法で形成したＢｉとＳｅより成る薄膜
は、加熱により非晶質状態から結晶質状態に構造変化し
、同時に薄膜の反射率、透過率等の光学的特性が変化す
る。しかし、この光学的特性は、Ｂｉの光吸収性が大き
いことにより、結晶化前後の反射率の変化が大きくとれ
ず、情報の再生時に再生信号レベルが小さく、情報の質
が悪かった。そこで、ＢｉとＳｅよりなる薄膜に、光吸
収性を少なくするために、ｓｂの添加を行い、非晶質状
態の反射率を下げ、結晶化前後の反射率を大きくするこ
とを図った。　その結果、ｓｂ混入の前後で消衰係数が
１．８から０．８に低下した。そこで、５ｂ−５ｓ−Ｂ
ｉ系媒体について詳細に検討し、実用可能な組成範囲を
調べた結果、この媒体の好適な組成は、Ｓｂｘ　Ｓａｙ
　Ｂｉｚとして、原子％で５≦Ｘ≦７５．２０≦Ｙ≦６
０．Ｓ≦Ｚ≦３５報）を行ったゆ この様に記録媒体は、非晶質−緒品質間の構造変化に伴
う光学特性（反射率、透過率）の変化により主に評価さ
れ、その変化が大きい程好ましい。

しかし、それに伴う形状変化は好ましくなく、極力小さ
くする必要′がある。形状変化が大きい場合には、記録
媒体に隣接する層と記録媒体の界面に応力が発生し、経
時変化により剥離、クラック等が発生する可能性がある
。また、　ＰＣ（ポリカーボネート）　、ＰＭＭＡ（ポ
リメチルメクリレート）等のプラスチック基板を用いた
場合、基板のそりの発生原因になる可能性がある。一般
に、非晶質膜は結晶質膜より密度が小さいため、非晶質
状態から結晶質状態への構造変化に際してはある程度の
収縮が生じる。

そこで、この様な非晶質状態から結晶質状態へ構造変化
が起きた際の収縮率に着目することにした。

例えば、三瀬同時真空蒸着法にて最適な５ｂ−３ｅ−Ｂ
ｉ系記録媒体を形成し、それについて非晶質状態から結
晶質状態への相転移後の線収縮率（膜厚収縮率）を測定
したところ、１５％と高い値を示した。これは、成膜後
の非晶質状態にある記録媒体の密度が粗いためと思われ
る。

そこで、次に、成膜後の非晶質状態にある記録媒体の密
度が緻密になると考えられるスパッタリング法で検討を
行った。Ｓｂ、。Ｓ　ｅ、、ターゲットと８１ターゲツ
トのＡｒ（アルゴン）ガスによる同時スパッタリング成
膜および５ｂ４１．Ｓｅ、。ターゲットとＢｉツタ−ッ
トのＡｒガスによる同時スパッタリング成膜についてそ
れぞれ検討を行った結果。

真空蒸着法で検討した組成範囲と同一の組成範囲におい
て実用化可能であり、真空蒸着法とスパッタリング法に
おいて光学特性上相違がないことを確認した。しかし、
二源同時スパッタリング法により成膜した記録媒体の、
非晶質状態から結晶質状態への相転移後の線収縮率は６
％であった。

ところで、記録媒体をスパッタリング法により成膜を行
う方法として、■多源同時スパッタリング法■単源スパ
ッタリング法がある。

そこで、光ディスクの光学特性および線収縮率について
、二源スパッタリング法により成膜した記録媒体と単源
同時スパッタリング法により成膜した記録媒体との比較
を行った。尚、比較の対象となった記録媒体は、成膜組
成Ｓｂ、、　　Ｓｓ、。

Ｂｉ□。、膜厚約１０００人（オングストローム）であ
る。

光学特性の点では、二源同時スパッタリング法および単
源スパッタリング法において、相違はなかった。しかし
、記録媒体の線収縮率において相違がみられた。即ち、
単源スパッタリング法により成膜した記録媒体の線収縮
率は、二源同時スパッタリング法により成膜した記録媒
体の線収縮率の１７２未満であり、単源スパッタリング
法の優位性を確認した。

そこで、線収縮率の相違の原因を明らかにするため、オ
ージェ分析法により、記録媒体の膜厚方向の組成分析を
行った。その結果、単源スパッタリング法により成膜し
た記録媒体の膜厚方向の組成分布は±０．８原子％であ
り、二源同時スパッタリング法により成膜した記録媒体
の膜厚方向の組成分布は±２．０原子％であった。従っ
て、非晶質状態から結晶質状態への相転移後の記録媒体
の線収縮率は、記録媒体の膜厚方向の組成分布と相関が
あることが明らかになった。

また、単源スパッタリングを行う際の合金ターゲットの
組成は、成膜組成と一致はしなかった。

即ち、前述した好適な記録媒体の組成範囲におけるター
ゲット組成範囲は、Ｓｂｘ　ＳｅＹ　ＢｉＺとして原子
％表示で ３≦Ｘ≦７７．１８≦Ｙ≦６２，３≦Ｚ≦３７゜Ｘ＋Ｙ
＋Ｚ＝１００であった。

また、５ｂ−３ｅ−Ｂｉ三源合金ターゲットを使用する
場合、ターゲット厚さを規定する必要がある。何故なら
、厚さ６ｍ以上では、スパッタリング中にターゲットが
割れてしまい、また、ｌｌｌｆｆ１！未満では生産性が
悪いからである。従って、ターゲット厚さを１１以上６
ｍｍ未満に規定する必要がある。

尚、本発明は、光デイスク用記録媒体に限定する必要は
無く、光カード用記録媒体にも適用できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例としての記録媒体を用いた光
ディスクの断面の一部を拡大して示した断面図である。

第１図に示す光ディスクは、以下の様にして作製される
。

先ず、ＰＣ，ＰＭＭＡ等のプラスチック樹脂基板１をス
パッタリング装置内に入れ、真空度を２ＸＩＯ−”Ｐａ
になるまで排気した後、アルゴンガスを０．７Ｐａまで
導入し、記録媒体２のスパッタリング形成を行う。その
際、ターゲットとしては、Ｓｂ４．５８４３　Ｂｘｓ　
（厚さ３ｍｍ）合金ターゲットを１つ用い、このターゲ
ットに高周波電圧を印加し、マグネトロンスパッタリン
グを行うことにより、ターゲットと対向して回転する基
板１上に記録媒体２を形成する。この時の記録媒体２の
組成は、ＩＣＰ組成分析によりＳ　ｂ４．Ｓ８＊ｚ　Ｂ
ｉｔ。であることを確認し、また、構造状態はＸ線回折
分析により非晶質であることを確認した。尚、この時の
記録媒体２の膜厚は約１０００人である。

次に、紫外線硬化樹脂をスピナーにより３０μｍの厚さ
に回転塗布し、それを紫外線照射により硬化させること
により、保護膜３とする。次に、保護膜３側よりランプ
の光を照射し、記録媒体２を加熱することにより、結晶
質状態に変化させる。

次に、上記のようにして形成された２枚のディスクを、
接着層４となるホットメルト系黒色接着剤により貼り合
わせ、１つの光ディスクとする。

以上の様にして、第１図に示した光ディスクは作製され
る。

次に、この光ディスクを回転数１８００ｒｐｍで回転さ
せながら、記録再生の実験を行った。

半導体レーザの波長は８３０ｎｎ＋であり、そのスポッ
ト径は直径約１μｍである。レーザパワーを１２ｍＷに
し、周波数３．７ＭＨｚ、　　半径３０ｍの位置で記録
媒体２を非晶質状態にし記録を行ったところ、Ｃ／Ｎ＝
４７　ｄ　Ｂを得、実用レベルであった。また、次に、
レーザパワー８ｍＷにして記録媒体２に照射したところ
、記録前の反射率にもどることを確認し、消去も可能で
あることが確認された。

次に、比較例として、第１図に示した光ディスクとほぼ
同様な方法で作製される光ディスクを得る。但し、記録
媒体は二源同時スパッタリングによって成膜した。その
際、ターゲットとしては、５ｂ５ｏｓｅ、。（厚さ３ｍ
ｍ）とＢｉ（厚さ５ｎｖｎ）の２つを用い、このターゲ
ットに高周波電圧を印加し、同時にマグネトロンスパッ
タリングを行うことにより、ターゲットと対向して回転
する基板上に記録媒体を形成する。この時の記録媒体の
組成は、ＩＣＰ組成分析により前述した実施例の組成と
同じＳｂ４．５ｅ４２Ｂｉ１ｏであることを確認し、ま
た。

構造状態はＸ線回折分析により非晶質であることを確認
した。尚、この時の記録媒体の膜厚は約１０００人であ
る。

次に、この光ディスクに対して、第１図に示した光ディ
スクの場合と同様に記録再生の実験を行ったところ、Ｃ
／Ｎ＝４７ｄＢであり、また消去も可能であった。

そこで、次に、本実施例としての記録媒体２と比較例と
しての記録媒体とに対し、それぞれ、評価項目として、 （１）オージェ分析による膜厚方向の組成分布（２）記
録媒体２の（ランプ照射により）非晶質状態から結晶質
状態へ変化した場合の線収縮率（膜厚収縮率） の２点を挙げて検討を行った。

即ち、それぞれ、前述した記録媒体のスパッタリング形
成時に、前述したものとは別に、記録媒体の評価用とし
て、基板に貼り付けた直径２５噛のガラス板上およびＳ
ｉウェハ上に前述したと同様の記録媒体を成膜したもの
を得、そして、それぞれ、成膜した本実施例としての記
録媒体２と比較例としての記録媒体とについて、膜厚方
向の組成分布および線収縮率を測定した。その結果を第
２図に示す。

第２図から明らかな様に、本実施例としての記録媒体２
の方のは、膜厚方向の組成分布±０．８原子％、記録媒
体の線収縮率２．５％であり、また、比較例としての記
録媒体の方は、膜厚方向の組成分布±２．０原子％、線
収縮率６．０％であった。

この様に、本実施例によれば、比較例と比較して線収縮
率が２．５％と低いので、記録媒体に接する層と記録媒
体との界面に応力が発生して経時変化により剥離、クラ
ック等が発生するという可能性が少なくなる。

次に、第２図に基づいて、線収縮率と膜厚方向の組成分
布の関係を第３図に示す。第３図から明らかな様に、線
収縮率を３％以下とするには、膜厚方向の組成分布を±
１．０原子％にする必要がある。即ち、２元素以上の構
成元素より成る記録媒体の成膜に際しては、その構成元
素から成る合金ターゲットをスパッタリング法により成
膜することが重要であることがわかる。

次に、特願昭６１−１５６０３１号公報に示した５ｂ−
３ｅ−Ｂｉ系記録媒体の好適な組成、即ち、Ｓｂｘ　Ｓ
ｅｙ　Ｂｉｚとして原子％表示で５≦Ｘ≦７５．２０≦
Ｙ≦６０，５≦Ｚ≦３５について、スパッタリング法で
成膜する際の検討を行った。

その結果、成膜組成と合金ターゲットの組成とは一致し
なかった。即ち、数種類の組成から成るターゲットをス
パッタリングにより成膜し、成膜組成と合金ターゲット
の組成との関係を求めた結果、合金ターゲットの組成は
、Ｓｂｘ　Ｓｅｙ　Ｂｉｚとして原子％表示で ３≦Ｘ≦７７．１８≦Ｙ≦６２，３≦Ｚ≦３７゜Ｘ＋Ｙ
＋Ｚ＝１００ であることが明らかになった。

また、カルコゲナイド系合金ターゲットは、熱伝導率が
低いことから、ターゲットの厚さを６ｍ以上にするとス
パッタリング中にターゲットが割れる。従って、合金タ
ーゲットの厚さは６ｎａ未満にする必要がある。また、
生産性の点からは合金ターゲットの厚さはｉｎｎ以上で
あることが好ましい。

尚、本発明は、光デイスク用の記録媒体のみに限定する
必要はなく、光カード用の記録媒体にも適用可能である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記録・再生・消去を行うのに適し、非
晶質状態から結晶質状態への相転移時における線収縮率
が３％以下であって良好な特性を示す記録媒体を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての記録媒体を用いた光
ディスクの断面の一部を拡大して示した断面図、第２図
は本発明の一実施例としての記録媒体と比較例としての
記録媒体とについて、それぞれ膜厚方向の組成分布およ
び線収縮率を示した説明図、第３図は記録媒体における
膜厚方向の組成分布と線収縮率との関係を示した特性図
である。 １・・・プラスチック樹脂基板、２・・・記録媒体。 ３・・保護膜、４・・・接着層。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に成膜された記録媒体において、該記録媒体
   の膜厚方向の組成分布が、±１原子％以下であることを
   特徴とする記録媒体。 ２、前記記録媒体の非晶質状態から結晶質状態への相転
   移に伴う前記膜厚の収縮率が、３％以下であることを特
   徴とする請求項１記載の記録媒体。 ３、前記記録媒体は、２元素以上の構成元素から成ると
   共に、ターゲットとして、前記構成元素から成る合金タ
   ーゲットを用いたスパッタリングにより成膜されること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の記録媒体。 ４、前記合金ターゲットの組成は、原子％表示でＳｂ＿
   ＸＳｅ＿ＹＢｉ＿Ｚ（但し、３≦Ｘ≦７７、１８≦Ｙ≦
   ６２、３≦Ｚ≦３７、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００）であること
   を特徴とする請求項３記載の記録媒体。 ５、前記合金ターゲットの厚さは、１ｍｍ以上６ｍｍ未
   満であることを特徴とする請求項４記載の記録媒体。 ６、請求項１乃至請求項５のうちの任意の一つに記載の
   記録媒体を有することを特徴とする光ディスク。 ７、請求項１乃至請求項５のうちの任意の一つに記載の
   記録媒体を有することを特徴とする光カード。