JPH03205627A - 情報記録用部材 - 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】

本発明はレーザー光などの記録用エネルギービームによ
って、たとえば映像や音声などのアナログ信号をＦＭ変
調したものや、電子計算機のデータや、ファクシミリ信
号やディジタルオーディオ信号などのディジタル情報を
、リアルタイムで記録することが可能な情報の記録用薄
膜に関する．

【従来の技術】

レーザー光によって薄膜に情報記録を行う記録方法には
種々の原理を応用したものがあるが、膜材料の相転移（
相変化とも呼ばれる）、フォトダークニングなどの原子
配列変化による記録や、磁性体薄膜の磁化方向反転を利
用する光磁気記録は、膜の形状変化をほとんど伴わない
ので、２枚のディスクを樹脂により直接貼りあわせた両
面ディスクが出来るという長所を持っている。この種の
記録に関連する従来例としては、例えば特願昭６０−２
２６７２３号が挙げられる。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来技術のうち、相変化による記録は記録用ビーム
の照射による熱（約３００℃以上）によって膜形状変化
をほとんど伴わない原子配列変化を生じさせるものであ
るが、記録膜中に発生した熱が記録膜に近接した保護層
および金属膜に逃げてしまうと，記録に必要なレーザー
パワーが大幅に増加する。 一方、記録膜中に発生した熱は、上記記録用ビ一ムの強
度分布に対応してほぼ正規分布をしており、中心付近は
温度が高く周囲では温度が低い．このため、中心部と周
辺部の原子配列変化速度が異なり、原子配列変化が一様
でなくなるため，特に周辺部に前に記録されていた信号
の消え残りが生じやすい。 上述のような熱の拡散を抑制するには，上記記録膜の熱
容量を小さくするかあるいは熱伝導の小さい保護層およ
び、金属膜を股ければよい。しかし、このようにすると
長い記録点を形戒する場合、記録膜面内の熱伝導の影響
で記録点の幅が徐々に広がり、記録信号に忠実な再生信
号を得ることができない。 従って、本発明の目的は、記録信号に忠実な再生波形が
得られ、消え残りが少なく、また、記録感度が高い記録
用部材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、基板の表面の形状を、ランド部もグルーブ
部も平坦にし、ランド部とグルーブ部の間で急峻な傾斜
面を有するようにすることにょり達成される。すなわち
、上記の基板に積層した上記記録膜（記録用薄膜）は上
記急峻な傾斜面で膜厚が著しく薄くなるか、あるいは、
上記の急峻な傾斜面の傾き角が上記基板の平面に対して
垂直に近い場合は上記記録膜は存在しない。したがって
、熱の拡散は抑制される．上記基板の平面に対して上記
ランド部と上記グルーブ部との境界部分の傾斜は７０度
以上の傾きが好ましい。 また、上記の記録膜には、光学的な反射率を最適にする
ための中間層および金属膜を膜厚を調節して積層する。 ここでは、上記金属膜が記録膜の上方に積層されている
ように見える方向から見た時、下方にある、すなわ凹部
になっている部分をグルーブ部、上方にある、すなわち
凸部になっている部分をランド部と定義する。ここで、
ランド部上の記録膜の真横に近い位置にグルーブ部上の
金属膜が来るように記録膜と金属膜の間の保護層の膜厚
を調整して積層する。すなわち、上記ランド部の記録膜
の上面が上記グルーブの反射層の下面より上で上面の上
５０ｎｍまでの範囲に有るか、上記ランド部の記録膜の
下面が上記グルーブ部の反射層の上面より下で下面の５
０ｎｍまでの範囲に有るように、上記記録用薄膜と上記
の金属膜との間の中間層の膜厚を調節する。 また、上記の記録用薄膜の膜厚は上記ランド部と上記グ
ルーブ部の段差量より小さい膜厚であることが好ましい
。このようにすることにより、グルーブ部では両横の金
属膜への熱の拡散で記録されにくくなる。従ってグルー
ブ部に記録した場合、記録点のトラックに直角方向への
広がりが抑制され、消え残りや、再生波形歪みが抑制さ
れる。 上記基板は、ランド部を平坦な面にし、グルーブ部も底
部を平坦な面にし、ランド部とグルーブ部の間で急峻な
傾斜面を有する形状にしたものである。上記の基板に下
部保護層を介して上記記録膜を積層し、記録膜に接して
上部保護層を形威し、さらに，上記上部保護層に接して
上記金属膜を積層する。ここで、上記ランド部上の上記
記録膜に対して，上記グルーブ部上の上記金属膜が上記
上部保護層を介してほぼ横に並ぶような所望の膜厚にす
る。 上記の構造によれば、上記記録用ビームのグルーブ部を
中心とする照射により生じた温度分布は、グルーブ内で
の変化がゆるやかであり、上記の傾斜部で急激に下がっ
て、ランド部ではほとんど温度が上がらない。このため
記録点のトラックに直角方向の広がりが抑制されると同
時にグルーブ部の傾斜部に近い部分でも温度が高いため
に結晶化による消去が行われやすい。従って消え残りが
小さくなる。また、上記の急峻な傾斜面においては各層
の膜厚は薄いため、上記記録用ビームの照射により生じ
た上記記録膜中の熱が逃げにくく、記録感度が向上する
。 上記グルーブ部の幅は、上記記録用ビームの直径（光強
度が中心の１　／　ｅになるところまでの円形領域の直
径）の２０％以上７０％以下が好ましく，より好ましく
は３０％以上５０％以下が好ましい。 中間層の膜厚は基板のグルーブ部とランド部の段差の０
．１倍以上２倍以下の範囲が好ましい。 また、上記反射層の膜厚は上記記録層の膜厚の０．２倍
以上５倍以下が好ましい。 さらに、上記基板の平面に対して、上記ランド部と上記
グルーブ部の間の傾斜部の傾斜は７０度以上が好ましい
。上記ランド部と上記グルーブ部の間の傾斜部において
上記の記録膜の膜厚はできるだけ薄いことが好ましく、
存在しなければさらに好ましい。 上記の金属膜は、単体金属または熱伝導率を調節した合
金薄膜であり、上記の記録用ビームの照射によって生じ
る熱を吸収あるいは拡散させるが記録感度の低下は少な
い。また、外カ、特に引っ張り力に対して強い。それに
よって、再生波形歪みを小さくできるとともに、上記の
記録用ビームの照射によって生ずる変質あるいは変形を
防止することができる。 金属膜は、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ／Ｋ以下の範囲が好
ましく、膜厚は５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲が好ま
しい。特に、熱伝導率がＩＯＯＷ／　ｍ　／　Ｋ以上３
００Ｗ／ｍ／Ｋ以下、膜厚が約２０ｎｍ以上、１００ｎ
ｍ以下の金属膜を用いると、記録感度が大きく低下せず
に上記の記録用ビームの照射によって生ずる変質あるい
は変形を防止する効果、および消え残りを小さくする効
果が顕著である。合金とすれば熱伝導率を最適化できる
ため、記録感度を大幅に下げずに変形防止効果を得るこ
とができる。熱拡散係数は２　３　ｃ　ｍ２／ｓｅｃ以
上６９ｍ”／ｓｅｃ以下が好ましい．記録膜の膜厚は１
０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲が記録感度、Ｓ／Ｎ比
などの点で好ましく，中間層の膜厚と合せて調整するこ
とが好ましい。 中間層の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲が好
ましい。この層の膜厚は、光の干渉効果を利用して大き
な再生信号を得るために上記記録膜の膜厚と合せて調整
することが好ましい。 一般に薄膜に光を照射すると、その反射光は薄膜表面か
らの反射光と薄膜裏面からの反射光との重ねあわせにな
るため干渉をおこす．反射率で信号を読み取る場合には
、上記のそれぞれの膜の膜厚を調整して反射率の値が小
さい条件を満たすこ？が好ましい。これは、信号読みだ
し時のコントラスト比が大きくなり、記録感度も高くな
るがらである。中間層の特に好ましい膜厚範囲は３ｏｎ
ｍ以上２００ｎｍ以下の範囲である．記録膜の屈折率と
膜厚の積は１００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下、中間層の
屈折率と膜厚の積は４０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の範
囲が特に好ましい。ただし、記録膜については、記録膜
の少なくとも一部分の屈折率と膜厚の積が上記の範囲内
にあればよい。 中間層に使用できる物質は、酸化物、低酸化物、硫化物
、窒化物などであって、たとえば主成分がＣｅＯ２，Ｌ
ａ，○ａｔ　ｓｉｏ，ｓｉｏ，，Ｉｎ２０ａ，Ａｌ２０
３，Ｇｅｍ，Ｇｅｍ．，Ｐｂ○，Ｓｎ○，ＳｎＯ２，Ｂ
ｉ，○ｇ　ｔ　Ｔ　ｅＯ，　ｔ　ＷＯ２ｔ　ｗｏａ　ｅ
Ｔ　ａ，Ｏｓｔ　Ｓ　ｃ，Ｏ，，　ｙ２ｏ３ｔ　Ｔ　Ｉ
　Ｏｚｖ　Ｚ　１１”　Ｏ■ｔＣｄＳ，ＺｎＳｔ　Ｃｄ
Ｓｅ，ＺｎＳｅ，Ｉｎ２Ｓ３ｗＩ　ｎ２　Ｓ　ｅ３　ｒ
　Ｓ　Ｊ　Ｓ３　＋　Ｓ　ｂｚ　Ｓ　ｅｉ？　Ｇ　ａ２
　ｓ３ｔａａ＊ｓｅ３ｔ　ＭｇＦ，，ＣｅＦ，，ＣａＦ
．ｔＧｅｍ，ＧｅＳｅ，ＧｅＳｅ，，ＳｎＳ，ＳｎＳｅ
，ＰｂＳ，ＰｂＳｅ，Ｂｉ，Ｓ，，Ｂｉ．Ｓｅ，，Ｔａ
Ｎ，ＳｉａＮ４，ＡＩＮ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｂ．Ｃ，ＳｉＣ
，ＢおよびＣのうちの少なくとも一考に近い組成である
ものあるいはこれらの混合物が好ましい．中間層は使用
するレーザ光の消衰係数ｋが０．０３以上１．０以下で
あると、記録感度が高く好ましい。中間層とは反対側（
光入射側）の保護層にも中間層に用いるものに近い組成
の物質を使用できるが、消衰係数は０．１以下が好まし
いので，例えば酸化物の場合、酸素欠陥を少なくする方
がよい。 本発明の金属膜に近接してさらに上記の中間層に使用可
能な材料の層や金属膜を設ければさらに強度が増す。本
発明の金属膜は、記録膜と基板との間に形威してもよい
し、記録膜の基板とは反対の側に設けてもよい。 本発明はディスク状記録媒体ばかりでなく、テープ状、
カード状など、他の形態の記録媒体にも有効である。 記録膜としては相変化記録膜、光磁気記録膜、有機記録
膜のいずれを用いても効果が得られる。

【作用】

以上の構成のごとく、基板の案内溝の形状を溝間の平坦
部（ランド）と平坦な底部を有する溝（グルーブ）にし
，ランドとグルーブに接する側面の傾斜を急峻にするこ
とにより、上記側面上の各層の膜厚を薄く出来る。これ
により、記録用ビームの照射を受けても、記録用薄膜で
発生した熱が拡散しにくくなり、記録に必要なレーザバ
ヮーを小さくできる．換言すれば、記録部材の感度を高
めることができる。

【実施例】

以下、本発明の一実施例を説明する。 まず、底部が平坦な案内溝を有する基板１を作成する。 この基板１はポリヵーボネート樹脂の成形体からなり、
直径１３０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ、グルーブ部（凹部）
とランド部（凸部）の段差８０ｎｍ、グルーブ部および
ランド部の閲隔８００ｎｍ、グルーブ部またはランド部
の間隔１６００ｎｍである。 上記基板１に光ビーム入射側保護層２としてＺｒＳｉ○
，に近い組或の酸化物よりなる薄膜（約１００ｎｍ）を
積層した後、上記光入射側保護層を上に記録用ビームの
照射を受けてほとんど変形を伴わないで原子配列変化を
生ずるＳｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系情報記録用薄膜３（厚さ約３
０ｎｍ）を形成し、さらにＺｒＳｉＯ４に近い組成の酸
化物よりなる中間層４（厚さ約４０ｎｍ）を積層する。 さらに金属元素を主成分とする薄膜５としてＡｕの薄膜
（約１００ｎｍ）を積層し、さらに，Ｚ　ｒ　Ｓ　ｉ　
Ｏ．に近い組成の酸化物よりなる補強層６（厚さ約２０
０ｎｍ）を積層した後、紫外線の照射により硬化する樹
脂７を用いて、紫外線に約２分間露光し，前記補強層６
と保護板８（直径１３０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ）を貼り
あわせた。 次に、上記の情報記録用薄膜３に基板１側（紙面上で下
方）より記録用レーザビーム（図示略）を照射し、情報
の記録を行った。 次に、上記の情報記録用薄膜３に情報を記録した部分の
上記の樹脂７を上記保護板８側（図の上方）からと、上
記酸化物を主成分とする保護層２を上記基板ｌ側（図の
下方）より顕微鏡（Ｘ４００倍）で観察し、上記樹脂保
護層２、および基板ｌに変質および変形が生じていない
ことを確認した。 本実施例の上記情報記録用薄膜と上記金属元素を主成分
とする薄膜において、上記ランド部の記録用薄膜３の面
に対して、グルーブ部の金属膜５の面の位置を基板１の
面と垂直方向に変化させたとき、記録に必要なレーザパ
ワーと１００回記録書き換え後の消え残りは次のように
変化した。 距離（ｎｍ）　　消え残り ０　　１５ｄＢ ５　　　　１５ｄＢ １０　　　　　１７ｄＢ ２０　　　　　１７ｄＢ ３０　　　　　１８ｄＢ ４０　　　　　１９ｄＢ ５０　　　　　２０ｄＢ ６０　　　　　２５ｄＢ ８０　　　　　３０ｄＢ １００　　　　　　　３５ｄＢ 上記ランド部とグルーブ部の間の傾斜面の角度を変化さ
せたとき、記録に必要なレーザパワーと１００回記録書
き換え後の消え残りは次のように変化した。 角度（度）　記録レーザバワー消え残り５０　　　２３
ｍＷ３５ｄＢ ６０　　　　　２０ｍＷ　　　　　２５ｄＢ７０　　　
　　１５ｍＷ　　　　　２０ｄＢ８０　　　　　１２ｍ
Ｗ　　　　　１５ｄＢ本実施例の保護層のＺ　ｒ　Ｓ　
ｉ０４に近い組成の酸化物よりなる薄膜の膜厚の総和を
変化させたとき、記録に必要なレーザパワーと１００回
記録書き換え後の雑音レベルは次のように変化した。 膜厚（ｎｍ）　　記録レーザパワー　雑音レベル５　　
　１５ｍＷ　　　　−７５ｄＢｍ１　０　　　　　１　
６　ｍ　Ｗ　　　　−　７　８　ｄ　Ｂ　ｍ３０　　　
　　１７ｍＷ　　　　−８０ｄＢｍ１　０　０　　　　
　１　８　ｍ　Ｗ　　　　−　８　２　ｄ　Ｂ　ｍ２０
０　　　　　１９ｍＷ　　　　−８５ｄＢｍ５００　　
　　　　　２０ｍＷ　　　　　　−８５ｄＢｍ１０００
　　　　　　　２１ｍＷ　　　　　　−８５ｄＢｍ２０
００　　　　　　　２３ｍＷ　　　　　　−８５ｄＢｍ
上記の金属元素を主成分とする薄膜５のＡｕの一部また
は全部をＡ　１　ｙ　Ｃ　ｕ　ｔ　Ａ　ｇ　ｇ　Ｍ　ｇ
　ｖ　Ｓ　ｉｐＣａ，Ｔｉ＋　Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｈ，Ｚｒ，Ｐｄ，Ｓ
ｎ，Ｓ　ｂ　ｇ　Ｔ　ｅ　ｇ　Ｔ　ａ　ｅ　Ｗ　ｔ　　
Ｉ　ｒ　ｐ　Ｐ　ｔ　＊　Ｐ　ｂ　ｔおよびＢｉより戒
る群より選ばれた少なくとも一考を主成分とする金属で
置き換えても同様の特性が得られた。例えばＮｉ−Ｃｒ
合金、Ｔｉ−Ａ１合金を用いると記録感度が向上した。 また、上記の保護層のＺ　ｒ　Ｓ　ｉ　Ｏ．の薄膜の一
部または全部を、Ｂ，Ｏ，，Ｓｉｆｔ　Ｓｉｎ，，Ｔｉ
ｅ．，ＡＱ，Ｏ，，Ｔａ．Ｏｓ，Ｓｎ０２ｔ　ＭｎＯ，
Ｓｂ，Ｓ３，Ｓｂ，Ｓｅ，，ＧｅＳｔ　ＧｅＳｅ，Ｇｅ
Ｓ，，ＧｅＳｅ，，ＳｎＳ，ＳｎＳｅ，ＳｎＳ２，Ｓｎ
Ｓｅ．，ＰｂＳ，ＰｂＳｅ，Ｉｎ，Ｓ，，ＩｎｚＳｅｚ
ｙ　Ｃｕ，Ｓ，Ａｇ，Ｓ，ＺｎＳｔＺｎＳｅ，ＣｄＳ，
ＭｇＯ，Ｙ．Ｏ，，ＡＩＮ，？ｉＮ，ＺｒＮ，ＢＮ，Ｃ
ｄＳｅおよびＳｉ３Ｎ．に近い組或の材料より成る群よ
り選ばれた少なくとも一考で置き換えても同様の結果が
得られる。 例えば、上記の保護層をＡ　Ｑ　Ｓ　ｉ　Ｎ，，Ａ處，
ＳｉＮ３，Ａ氾Ｓｉ，Ｎ，，Ｓｉ■ｓＡ　Ｑ＊Ｏ＊Ｎｓ
ａ　（モル％），ＺｒＡ１，○，，または（ＺｎＳ）．
。（Ｚ　ｒｏｚ）ｔｏ，で置き換えても同様の結果が得
られた。 本実施例の保護層の酸化物、硫化物あるいは窒化物を主
成分とする薄膜の融点は７００℃以上２９００℃以下の
範囲が好ましい。特に、融点が１５００℃以上２４００
℃以下の酸化物、硫化物あるいは窒化物を主或分とする
薄膜を用いると、上記の記録用ビームの照射によって生
ずる変質あるいは変形を防止する効果が顕著であり、記
録感度の低下が少ない。 本実施例の保護層の酸化物，硫化物あるいは窒化物を主
或分とする薄膜の熱伝導率は５０Ｗ／ｍ／Ｋ以下の範囲
が好ましく、特に，熱伝導率が１０Ｗ／ｍ／Ｋ以上３　
０　Ｗ　／　ｍ　／　Ｋ以下が好ましい．また、記録膜
の非品質に近い状態の部分の屈折率と膜厚の積が８０ｎ
ｍ以上、３００ｎｍ以下、中間層の屈折率と膜厚の積が
３０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲で再生信号ＣＮ
比４６ｄＢ以上が得られた．記録膜の結晶状態の部分の
屈折率と膜厚の積が上記の範囲内に有るようにしても差
し支えない。中間層を形戊しない場合は、記録感度が約
５０％低下するが、他の特性に大きな変化は無く、使用
可能であった。 第２図に示したように、ガラス基板１０上に形成した紫
外線硬化樹脂層工１の表面に本発明のグルーブおよびラ
ンドを有する案内溝を形成し、その上に第１図のディス
クと同様な記録層を順序を逆に（酸化物、硫化物あるい
は窒化物を主成分とする補強層５から）構成し、保護板
と貼り合せずに使用しても、ほぼ同様な効果が得られた
。ただし、この場合はレーザ光は基板とは反対の側から
入射させた． 第３図に示すように、従来は１０’回の情報の書き換え
によって雑，音レベル（図中Ｂ）が１０ｄＢ増加したが
、本発明の基板を導入することによって、雑音レベル（
図中Ａ）はほとんど変化せず、消え残りも少ないことが
わかった．また、上記の保護層の形成の際、第４図に示
したように．ＺｒＯ，のターゲット１９とＳｉｎ，のタ
ーゲット２０を並べたものを用いてスパッタすると、Ｚ
　ｒ　Ｓ　ｉ　０４膜が容易に得られる。

【発明の効果】

本発明によれば、上記記録用ビームのグルーブ部を中心
とする照射により生じた温度分布は、グルーブ内での変
化がゆるやかであり、上記の傾斜部で急激に下がって、
ランド部ではほとんど温度が上がらない。このため記録
点のトラックに直角方向の広がりが抑制されると同時に
グルーブ部の傾斜部に近い部分でも温度が高いために結
晶化による消去が行われやすい。従って消え残りが小さ
くなり、記録する信号に忠実な相変化が起こり、再生波
形歪みが小さく出来る。また、記録に必要なレーザーバ
ワーを少なく出来る。さらに、ピンホールが少なく、か
つ，記録消去時に生ずる応力に対して強く、樹脂が変質
あるいは変形することかない．

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例の記録用部材の構成を
示す断面図、第３図は本発明の記録用部材による情報の
書換え回数に対する雑音レベルの変化を示す特性図、第
４図は本発明の記録用部材の製造に用いられるスパッタ
リング装置の要部断面図である。 符号の説明 ｌ・・・案内溝を有する基板、２、１６・・・保護層薄
膜、３、１５・・・情報記録用薄膜、４、１４・・・中
間層、５、１３・・・金属元素を主成分とする薄膜、６
、ｌ２・・・補強層、７、１７・・・樹脂、８、１８・
・・保護板、１０・・・ガラス基板、１１・・・案内溝
を有する樹脂、１９・・・ＺｒＯターゲット．２０・・
・Ｓｉ○夕一ゲット、２１・・・基板、２２・・・スパ
ッタ容器、Ａ・・・文Ｌ脊イ含号１へ゜ル（ｔεれ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平坦な面を有するグルーブ部（凹部）と平坦な面を
   有するランド部（凸部）およびその間の傾斜部からなる
   案内溝（グルーブ）を有する基板上に形成された、記録
   用ビームの照射を受けて変化を生ずる情報記録用部材に
   おいて、上記ランド部の記録膜の上面が上記グルーブ部
   の反射層の下面より上で上面の上５０ｎｍまでの範囲に
   あるか、もしくは、上記ランド部の記録膜の下面が上記
   グルーブ部の反射層の上面より下で下面の下５０ｎｍま
   での範囲にあることを特徴とする情報記録用部材。 ２、上記記録膜の膜厚が上記ランド部と上記グルーブ部
   の段差量より小さい膜厚であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の情報記録用部材。 ３、上記反射層の膜厚が上記ランド部と上記グルーブ部
   の段差量の０．２倍以上５倍以下であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の情報記
   録用部材。４、上記グルーブ部の幅が上記記録用ビーム
   の直径の２０％以上７０％以下の範囲であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項、第２項および第３項のい
   ずれかに記載の情報記録用部材。 ５、上記ランド部と上記グルーブ部に接する傾斜部の上
   記基板の平面に対しての傾きが７０度以上であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項およ
   び第４項のいずれかに記載の情報記録用薄膜部材。