JPH04501742A - 光学記録に用いるための合金 - 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】 光学記録に用いるための合金 本発明は光学記録において有用な合金に関する。

背景技術 カルコゲニド薄フィルム及び非結晶−結晶相転移を用いる薄フイルム光学記録層 は、１９７０年代初期以来の多くの研究の主題であった。非結晶−結晶相転移は 理論的に可逆プロセスなので最初の興味は、“消去可能の（ｅｒａｓａｂｌｅ） ”、従って再使用可能の光学記録層に集中していた。低出力の、比較的長時間の レーザーパルスを用いて層上の局部スポットを加熱して、スポットを結晶化させ るのに十分な長さの時間を得るために融点を下げた。これらの結晶性スポットは 、順に高出力、短時間レーザーにより結晶化スポットの融点より上で加熱してス ポットの構造をランダムなものにすることができる。

レーザーパルスの終了点で、加熱スポットの冷却速度が、ランダム化された構造 が凍結されて非結晶状態に達するのに十分な程高くなるように層を設計する。

このようにして、レーザー出力及び時間を調整することにより、層上の選択域の 状態が非結晶状態及び結晶状態間でスウィッチ切り換えされて、非結晶性スポッ ト及び結晶性スポットのパターンを作り出すことができ、このパターンを情報保 存に用いることができる。相転移は可逆性なので、パターンを消去して異なる記 録パターンと取り換えることができる。

理論的には、この消去−書込みサイクルは何回でも行うことができる。

上記の書込み一消去一書込サイクルが実用的である光学記録層のための材料は極 めて少ししか知られていない。消去可能な相−変化型の光学記録層は全く市販さ れていない。

いわゆる“１回書込み型（ｗｒ　１ｔｅ−ｏｎｃｅ、追記型）″薄フィルム光学 記録層にも多くの注目が集っている。１回書き込みとは単に、層にたった１回だ け記録できることを意味する。

このような層は消去したり、次の記録のために再使用することができない。

ヨーロッパ特許第０１８４４５２号には、ある種の、アンチモン−インジウム及 びアンチモン−インジウム−スズ合金の消去可能な光学記録層が開示されている 。情報記録及び消去は、層を、２つの異なる結晶状態間でスウィッチ切り換えす ることにより達成されるといわれている。層を、一般に非結晶性状態で製造し、 情報を記録する前に２つの結晶状態の１つに転化させなければならない。バルク 加熱処理又は長時間のレーザー露光のいずれかにより達成された結晶状態は、非 結晶状態より低い反射率を有するといわれている。例は、そこに開示された材料 が極めて遅い結晶化速度を有することを示している。この用途によれば、ここに 開示された光学記録層は、一般に非結晶状態が不安定なために、非結晶−結晶転 移機構に用いるのに不適切であることを教示している。

従来技術が、ａ）１．０μｓ未満の結晶化速度、ｂ）良好な耐蝕性、Ｃ）安定な 非結晶状態及びｄ）高速、高濃度記録容量が組み合わさった追記型（ｗｒｉｔｅ 　ｏｎｃｅ）光学記録層を提供していないことが課題である。

この課題は、１９８８年２月１５日出願のヨーロッパ特許出願第８８３０１２４ ０、３号において解決される。その出願においてはアンチモン、スズ及びインジ ウムの合金が開示されており、この合金は高性能の追記型光学記録を行うことが 可能である。この出願の要素は、カルコゲン富化の薄フィルムにおいて見られる 環境腐蝕を受けない。光学記録層の結晶速度は実用のレーザー出力を用いて１μ ｓ未満である。１０ｍ／ｓでのダイナミック記録感度は約６．５　ｍＷまでであ り、特に３．５〜６．５＋ｎＷの範囲である。非結晶状態は極めて安定である。

従って、薄フイルム上への記録が、非結晶性−結晶性転移を用いて行われる。こ の層は、６０デシベルを超える、特に６０〜６５デシベルの範囲のダイナミック ・キセリアーノイズ比ＣＣＮＲ）を有する高濃度、高速記録が可能である。

、しかしながら、アンチモン−スズ−インジウム合金は、合金の特定組成次第で 、消去可能要素及び追記型要素において有用であることが判明しているが、これ らの合金を用いて光学記録層を製造する際の問題が発見されている。通常の製造 プロセスはスバッタ一工程を用いる。被覆されるべき原料（ターゲットと呼ばれ ることがある）及び被覆されるべき基板又は被覆室中の他の要素間に高電圧をか ける。ターゲットからスパッターした材料はこのようにして基板上に析出する。

スバッタ一工程は当該技術分野において周知であり、例えば、ＴＨＩＮ　ＦＩＬ Ｍ　ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ、　Ｖｏｓｓｅｎ及びＫｅｒｎ編、Ａｃａｄｅｍｉｃ　 ＰｒｅｓｓＩｎｃ、１９７ｇに記載されている。

ターゲットがアンチモン−スズ−インジウム合金の場合、析出工程の際、電気的 アーク放電が時々おこることを我々は見出した。アーク放電が、被覆されるべき 基板で終ると、被覆物中に極めて重大な欠陥がおこる。例えば、アーク放電は、 非結晶性層の局部結晶化、極端な場合には、形成層の削摩及び基板の損傷を引き 起こすことがある。いずれにせよ、アーク放電は電源からの電流の一様な流れを 乱れさせ、その結果非均−な被覆となる。我々が知っている従来技術にはこの間 頴の解決についての示唆は与えられていない。

発明の開示 本発明によれば、光学記録において用いるための改良されたアンチモン、スズ及 びインジウム合金を提供する。合金が、チタン、アルミニウム、マグネシウム、 マンガン、銀、ビスマス、ゲルマニウム、鉛、テルル、金、亜鉛、銅、パラジウ ム、ニッケル、鉄、コバルト及びカドミウムからなる群より選ばれる追加元素を 少くとも１種含み、前記追加元素が前記合金のスパッターの際、アーク放電を減 少させるのに十分な量存在することが改良点である。

別の実施態様において、前記合金からなる光学記録層をその上に有する支持体を 含んでなる、改良された光学記録要素を提供する。

合金中の追加元素は、合金のスパッターの際、アーク放電を実質的に減少させ、 そして多くの場合効果的に除去する。

特定の理論に限定されることを望まないが、合金中の追加元素が存在するために 、スバッタ一工程において用いられる溶融注型ターゲット（ｍｅｌｔ　ｃａｓｔ 　ｔａｒｇｅｔ）において、より微細な粒子構造が得られるようである。粒子が 微細なために、ターゲットはより均一となり、したがってアーク放電がおこる傾 向も少いようである。

本発明によれば、アンチモン−スズ−インジウム合金は少くとも１種の追加元素 を含有する。述べたように、その元素はチタン、アルミニウム、マグネシウム、 マンガン、銀、ビスマス、ゲルマニウム、鉛、テルル、金、亜鉛、銅、パラジウ ム、ニッケル、鉄、コバルト及びカドミウムからなる群より選ばれる。これらの 元素の混合物もまた有用である。本発明に用いられる追加元素が広く定義されて いることから理解されるであろうように、選ばれる特定の元素は特に限定的では ない。このことは、追加元素の見かけの機能は、溶融注型ターゲットの形成の際 に大きい結晶の形成を阻止することであるためである。はとんど任意の“不純物 ”元素の添加がこの機能を完成させるようである。

追加元素をアンチモン−スズ−インジウム合金に添加することができ、しかもな おそれらの合金を光学記録にとって有用なものとする望ましい性質を保持するこ とができることは特に驚くべきことであった。

好ましい追加元素は、チタン、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、銀、ビ スマス、ゲルマニウム、鉛、テルル、金、亜鉛及び銅である。特に好ましい実施 態様においては、この元素はアルミニウム、マグネシウム、マンガン、銀及びビ スマスからなる群より選ばれる。これらの合金は実質上全くアーク放電なしにス パッターを行うことができる。

また好ましい実施態様においては、追加元素は、合金の１０重量％未満、なお更 に好ましくは５重量％未渦の量存在する。

特定の元素の正確な量は、単純な試行錯誤により決定することができる。もし提 案された組成が、スパッターの際対応する二成分合金より１分間当り、より少な いアーク放電を示すならば、その量は、本発明によるアーク放電の減少に十分で あると考える。

追加元素を添加する基本アンチモン−スズ−インジウム合金は、光学記録用に当 該技術分野において公知のもののいずれであってもよい。これらとしては上記の ヨーロッパ特許第０１８４４５２号において用いられそして開示されている消去 可能な合金及びこれもまた上記したヨーロッパ特許出願第８８３０１２４０、３ 号に記載されている追記型合金が挙げられる。

光学記録層は、慣用の薄フイルム蒸着技法、例えば、ＲＦ（無線周波数）及びＤ Ｃ（直流）スパッターにより、本発明合金を用いる合金ターゲットから製造する ことができる。磁場をかけることによるスバッタ一工程のエンハンスメント（マ グネトロンスパッター）もまた用いることができる。フィルムの厚さは、ゴンド ラスト、感度、生成速度、材料コスト、制御のしやすさ、データ速度のようなフ ァクターの折衷次第で、数十ナノメートルから数百ナノメートルであってよい。

使用できる支持体としてはプラスチックフィルム、例えば、ポリエチレンテレフ タレート、ポリメチルメタクリレート及びポリカーボネート、ガラス板、紙、プ ラスチック及び金属性板が挙げられる。

本発明合金を用いて製造された薄フイルム層への情報記録は、情報変調化レーザ ービームを層上に集め、それにより層上に情報パターンを形成することにより行 う。

有用な要素は、基板上に塗布した薄フイルム光学記録層を含んでなる。両面構造 は、２枚の前記のように塗布した基板を一緒に重ね合せることにより形成するこ とができる。ドライブ信号に応答して、記録層に集められたダイオード記録ビー ムの強度を、記録すべき情報に従って変調させる。

好ましい要素においては、順に（ｉ）基板、（ｉｉ）表面平滑化層、（ｉｎ）反 射層、（ｉｖ）上記光学記録層及び（ｖ）保護オーバーコート層が配備される。

記録の際には、要素を一定速度、例えば、１分間１８００回転（ｒｐｍ）で回転 させる。その結果、情報トラックが、光学記録層上に、選択された結晶化域の形 で記録される。記録を続行するにつれ、記録スポットは要素を横切って直径方向 の内側を走査するようになり、それによりうず巻き状のもしくは同心円のトラッ クに沿って記録される。記録情報マークの大きさ及びスペースは、記録レーザー ドライブ信号の情報内容、並びに要素上のラジアルの位置（ｒａｄｉａｌ　ｐｏ ｓｉｔｉｏｎ）次第で変動する。

リードバック工程の際には、このように記録された情報をもつ要素を、記録工程 時の回転と同じ速度で回転させる。読出しレーザービームの光学経路を要素上の プレイバックスポットに高数値（ｈｉｇｈ、　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ）開口レンズ により集める。

要素は反射型なので、プレイバックスポットを形成するラジエーションは、光学 要素上に記録された情報マークとの相互反応の後、高数値開ロレンズを介して反 射される。レンズは反射したレーザーラジエーションを検出器の方へ向け、この 検出器は、検出器に投下される反射レーザーラジエーションの発光強度の一時的 な変動（コントラスト）に応答して電気的プレイバック信号を発生させる。

以下の例のいくつかについては、光学記録層中の本発明合金の性能をダイナミッ クテスターを用いて調べた。光学要素用の記録層の適切性を、試料の露光域と非 露光域間、すなわち結晶状態と非結晶状態間での反射変化を測定することにより 測定する。試験した合金については、光学記録性能についての劣化は検出されな かった。

次の例は、本発明を更に理解するために与えられる：例１ これは比較例である。

２−インチ直径の溶融注型合金ターゲットをＳｂｏ、　５ｌｎｏ、　＋５Ｓｎｏ 、　２４の組成物を用いて作成した。このターゲットを、Ｊｏｎ　Ｔｅｃｈ　Ｌ ｉｍ１ｔｅｄから購入した市販の平坦なマグネトロンスパッター機を用いて薄フ イルム製造に使用した。スパッター室の雰囲気はアルゴンであり圧力は３ミリト ルであった。スパッター出力は５０ワツトであった。

スバッタ一工程の際、１分間当り５回のアーク放電が観察アンチモン、スズ及び インジウムの他に、溶融注型合金ターゲットに追加要素を添加した他は例１を繰 り返した。

第１表にはスパッターの結果を示す： ３　アルミニウム　２．６０ ４　アルミニウム　１．２０ ５　マグネシウム　２．６０ ６　マンガン　３．１０ ７　銀　３．００ ８　ビスマス　４．２０ ９　ゲルマニウム　２．２２ １０　鉛　４．８１ １１　テルル　４．７１ １２　金　３．５２ １３　亜鉛　４．４１ １４　銅　３．６　０゜ ＊長時間保存すると、銅合金の安定性は他の合金より劣っていた。

産業上の利用性 本発明は、アーク放電による欠点が少くなっているので、製造し易い光学記録要 素を提供する。

国際調査報告 Ｅ−一一自一一丙ｌ―電−１＾−＝”−”−Ｈ−、ＰＣＴ／ＵＳ８９１０４９７ ５国際調査報告 ＳＡ　３２４９１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．光学記録において用いるためのアンチモン、スズ及びインジウム合金におい て、前記合金がチタン、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、銀、ビスマス 、ゲルマニウム、鉛、テルル、金、亜鉛、銅、パラジウム、ニッケル、鉄、コバ ルト及びカドミウムからなる群より選ばれる追加元素を少くとも１種含み、前記 追加元素が前記合金のスパッターの際、アーク放電を減少させるのに十分な量存 在する改良合金。
2. ２．前記追加元素が５％未満の量存在する請求項１記載の合金。
3. ３．前記追加元素がアルミニウム、マグネシウム、マンガン、銀及びビスマスか らなる群より選ばれる請求項１記載の合金。
4. ４．アンチモン、スズ及びインジウム合金を含んでなる光学記録層をその中に有 する支持体を含んでなる光学記録要素において、前記合金がチタン、アルミニウ ム、マグネシウム、マンガン、銀、ビスマス、ゲルマニウム、鉛、テルル、金、 亜鉛、銅、パラジウム、ニッケル、鉄、コバルト及びカドニウムからなる群より 選ばれる追加元素を少くとも１種含み、前記追加元素が前記合金のスパッターの 際、アーク放電を減少させるのに十分な量存在する光学記録要素。
5. ５．順に、（ｉ）基板、（ｉｉ）表面平滑化層、（ｉｉｉ）反射層、（ｉｖ）前 記光学記録層及び（ｖ）保護オーバーコート層を含んでなる請求項４記載の光学 記録要素。