JPH0478032A - 相変化型光ディスク並びに相変化型光ディスクの無機保護膜の成膜方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、記録、消去又は重ね書きのできる相変化型光
ディスク並びに相変化型光ディスクの無機保護膜の成膜
方法に関する。

（従来の技術） 近年、大容量メモリーとして光ディスクか注目をあびて
いる。

先ディスクは、ＣＤ（コンパクトディスク）に代表され
る再生専用タイプと、電子式文書ファイルに代表される
１回記録可能な書込み専用タイプと、記録、消去が可能
な書替タイプとに大別される。

また、書替タイプの内、レーサー光の照射により、記録
膜を結晶相と非晶質相とに可逆的に変化させて記録、消
去を行う、いわゆる、相変化型光ディスクが注目をあび
ている。

相変化型光ディスクでは、記録膜に高出力で短パルスの
レーザー光を照射するとその部分は非晶質となり、比較
的低いパワーで長目のパルス幅のレーサー光を照射する
と結晶となり、この非晶質状態と結晶状態では光学定数
か異なるため弱い再生光照射による再生時に反射率の差
として信号を読み取ることができる。

この様な結晶、非晶質の相変化を行わせるためには、記
録時には円形スポットのレーザービームを用い、消去時
には楕円形スポットのレーサーを用いれば短パルスと長
目パルス幅を作り出すことができる。

しかしなから、この方式では基本的に記録、消去のため
に２つのレーザービームが必要であり、かつ、ディスク
の同じトラック上に円形と楕円形の２つのスポットを配
列することは光学的にしごく困難であり、かつ、コスト
高となるという不具合点がある。

したかって、近年では記録材料の機能を向上させ記録（
非晶質化）と同しくらい短い時間で消去（結晶化）を生
しさせている。

この様に高速結晶化か実現した材料を記録膜とした相変
化型の光ディスクでは、記録と消去とは同しパルス幅の
レーザービームて良い。記録と消去の違いは、レーザー
ビームの出力の大小で区別する。

すなわち、円形スポットの単一レーザービームを用い記
録膜の記録（非晶質化）したい部分は高パワーとし、消
去（結晶化）したい部分は低パワーとする。

この方式では前に書いである非晶質の記録ピットを消し
ながら新たな非晶化ピットを形成できるため、いわゆる
単一レーザービームオーハーライト方式と言われている
。（第４図参照）現在までに高速結晶化か実現し、従っ
て単一レーザービームによるオーバーライドか可能な相
変化材料としては、Ｇｅ　Ｓｂ　Ｔｅの３元合金系とＩ
ｎ５ｂＴｅの３元合金系が知られている。

しかしながら、この様な単一レーザービーム方式にも次
の様な欠点があった。

すなわち、オーバーライドを繰り返して行うと、ディス
クの一部にバーストエラーか生じＣ／Ｎ比や消去率が低
下するという問題である。

ここで、相変化型光ディスクの層構成を第５図に示す。

ポリカーボネート製又はガラス製の透明基板１上に、無
機保護膜としての無機誘電体膜２、相変化記録膜３、無
機保護膜としての無機誘電体膜４、および金属反射膜５
の順に積層した構造となっている。

各層の役割は次の様になっている。

すなわち、記録膜３は、レーザービームＲの照射条件に
より非晶質（記録）と結晶（消去）とに可逆的に変化す
る。

無機誘電体膜２及び４は ■レーザー照射時に記録膜３が溶融するがこの時記録膜
が蒸発して穴があくのを防止している。

■熱伝導率の良い材料を選択し、レーザービームＲの照
射による非晶質化（記録）時に放熱急冷して非晶質の記
録ピットができ易くする。

■最後に積層する金属反射膜と合せて光学的子・渉効果
を利用して信号をエンハンスする。

オーバーライドの繰り返しに対する特性の劣化の原因と
しては、 （１）　　記録膜３の組成がオーバーライドの繰り返し
に対して変化してしまい非晶質と結晶の間の相変化を可
逆的にしなくなってしまう。

（２）　　無機誘電体膜２，４かオーバーライドを繰り
返してい（うちに、変形、破損してしまい記録膜か蒸発
してしまう。

の２つが考えられる。

一般的には１万回くらいまでのオーバーライドの繰り返
しに対する特性の劣化は（１）の原因であり、また、数
万回〜１００万回のオーバーライドの繰り返しに対する
劣化は（２）が原因であると推定されている。

（発明が解決しようとする課題） 先に記した相変化記録膜Ｉｎ　Ｓｂ　ＴｅやＧｅ５ｂＴ
ｃては組成を適正に選ぶことにより（１）の問題は改善
されるが、（２）か問題となっている。

（２）の対策として、種々の改良した無機誘電体膜か提
案されているが、今た製造レベルで安定した材料か無い
のか現状である。

本発明者の実験によれば、オー／＜−ライトの繰り返し
によって変形又は破損してしまう無機誘電体膜は、密度
か小さくポーラスな膜であることか判明している。

なんとなれば、一般に製造再現性を考慮すると、第２図
の各層は、スパッタリングにより作製されるが、無機誘
電体をターゲットとしたＡｒガスによるスパッターでは
、記録膜や金属反射膜と比べて極端に成膜速度か遅いこ
とが知られている。

すなわち、ゆっくりと堆積していった膜は、般にポーラ
スであり密度か小さく膜か緻密でないと考えられる。

また、この様に成膜速度か遅い無機誘電体膜は、回産時
に製造時間が長くなりコストダウンができないという問
題もある。

本発明者の実験の結果によると、作製しようとする無機
誘導体を構成する主金属をターゲットし、無機誘電体が
酸化膜である時は酸素カス（０２ガス）を、また、窒化
膜である時は窒素ガス（Ｎ２カス）を成膜しようとする
基板の表面に導入し、かつ基板にラジオフリークエンシ
ーパワー（以下Ｒ，Ｆパワーと記す）を印加することに
より、基板表面で０２ガス又はＮ２ガスのプラスマを集
中した状態とする。一方、金属ターゲットの方は、Ａｒ
カスでスパッタすることにより結果的に基板表面に金属
の酸化膜又は窒化膜を形成する成膜方法では、従来の無
機誘電体をターゲットとしたＡｒガスによるスパッター
に比べて、成膜速度か１０倍〜２０倍も速くなり、した
かって、密度か高く緻密な無機誘電体膜が得られること
か判明した。　金属ターゲットに対してＡｒガスと０２
ガス又はＮ２ガスを導入した、所謂反応性スパッタリン
グの考え方はすてに知られているところであるが、本発
明者の実験によれば、単にＡｒガスと０２ガス又はＮ２
ガスを導入してスパッタリングを行うと金属ターゲット
の表面か酸化又は窒化するのみて、結果として表面の酸
化物又は窒化物をＡｒでスパッターするのと同じとなっ
てしまい、成膜速度は一向に速くならない。

本発明は上記事情に基きなされたもので、その目的とす
るところは、数万回〜１００万回のオバーライトの繰り
返しに対しても特性の劣化を生ずることもなく安定した
記録／消去特性を可能とした相変化型光ディスク並びに
相変化型光ディスクの無機保護膜の成膜方法を提供しよ
うとするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するために、基板上にレーザ
ービームの照射条件によって非晶質相と結晶相との間で
可逆的に相変化を行う記録膜を設けるとともに、前記記
録膜に隣接して無機保護膜を設けた相変化型光ディスク
において、前記無機保護膜は、前記基板表面に形成され
た酸素プラズマもしくは窒素プラズマと金属ターゲット
のＡｒスパッターにより作製された無機酸化物もしくは
無機窒化物としたものである。

また、基板上にレーザービームの照射条件によって非晶
質相と結晶相との間で可逆的に相変化を行う記録膜に隣
接して無機保護膜を成膜する相変化型光ディスクの無機
保護膜の成膜方法において、金属ターゲットの表面はＡ
ｒガスによるスパッターを行って金属原子のみを飛び出
させ、成膜すべき基板表面で酸素ガス又は窒素ガスと反
応させ、金属酸化膜又は窒化膜を成膜するようにしたも
のである。

（作用） すなわち、本発明によれば、無機保護膜の成膜にあたっ
て、金属ターゲットの表面はＡｒガスによるスパッター
を行って金属原子のみを飛び出させ、成膜すべき基板表
面で酸素ガス又は窒素ガスと反応させ、金属酸化膜又は
窒化膜を成膜するものであり、記録膜に隣接する無機保
護膜が緻密であるため、オーバーライドの繰り返しに対
しても特性の劣化か生ずることなく良好な特性を維持で
きる。また、無機保護膜の成膜速度を格段に速くするこ
とが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に本発明の相変化型光ディスクを作製するスパッ
ター装置を示す。

図中３０は真空チェンバーであり、この真空チェンバー
３０内を図示しない排気系により１０ｔｏｒｒの真空に
まで引いた後、ガス導入管３２よりＡｒガスを、また、
酸素導入管３３より酸素ガス（以後、０□ガスという）
をその比率が１０．３となる様に設定してチェンバー３
０内へ導入した。

チェンバー３０内のＡｒガスと０２ガスの全体圧力が５
１１ｔｏｒｒとなる様に排気バルブ３１の調節を行った
。

この時、チェンバー３０内の上部に配置された基台３８
には、ポリカーボネート製の直径が５インチのディスク
基板１が取付けられ、ディスク基板１は図示しないモー
ターにより基台３８と一体に回転している。

また、０２ガスは、酸素導入管３３により基板１の表面
へ導かれ、かつ、導電性の基台３８は、Ｒ，Ｆ電源３９
によりＲ，Ｆパワー３００Ｗか印加されていて基板表面
には０２ガスのプラスマ４１か発生している。

ターケラト電源３４ａに、Ｒ，Ｆ電源３７ａよりＲ９Ｆ
パワー５００Ｗを印加しＡｒカスによるＡｇ夕−ケラト
３５ａのスパッターを開始した。

約２分間のブリスパッターの後シャッタ３６ａを開にし
、ＡＮの原子をスパッターしつつ基板表面の０２ガスプ
ラズマ４１によるＡＱ２０３誘電体膜の成膜を開始した
。

約１分間１０００人のＡｇ２Ｏ３膜の成膜後、Ｒ，Ｆ電
源３９及び３７ａを０ＦＦＬ、ンヤ・ツタ−３６ａを閉
し０□ガスの導入を止めるとともに、バルブ３１を開に
して充分０２ガスの排気を行った。

この後、再度バルブ３１の開閉を調節し、チェンバー３
０内のＡｒガス圧が５　　ｍ　ｔｏｒｒとなる様に設定
した後、ターゲット電極３４ｂへ、Ｒ，Ｆ電源３７ｂよ
りＲ，Ｆパワー２００Ｗを印加し、所望の組成のＩｎ　
Ｓｂ　ＴｅターゲットへのＡ「ガスのスパッターを開始
した。

約２分間のブリスパッターの後、シャ・ツタ３６ｂを開
にし、所望の組成のＩｎ　Ｓｂ　Ｔｅ記録膜を先に成膜
したＡＦ２０ｇ膜の上へ約２０秒間３００人成膜した。

Ｒ，Ｆ電源３７ｂをＯＦＦし、シャッター３６ｂを閉と
しバルブ３１を開としてＩｎ　Ｓｂ　Ｔｅ原子の排気を
行った後、再度０２ガスをＡ「ガスに対して比率で３／
１０導入した。

以下前述した成膜方法てＡＤ２０３膜１０００人をＩｎ
５ｂＴｅ記録膜の上に積層した。

再度０□ガスを導入を止めＡｒガスを５１１１ｔｏｒｒ
に設定した後ターゲット電極３４ｃへ、Ｒ１Ｆ電源３７
ｃより１００ＷのＲ，Ｆパワーを印加し、Ａｕターゲッ
ト３５ｃへのＡｒガスによるスパッターを開始した。

約２分間のブリスパッターの後、シャッター３６ｃを開
にし、約２分間５００人のＡｕ膜を前に成膜したＡＲ２
０＞膜上へ積層した。

この様な方法で成膜した相変化型の光ディスクの層構成
は第２図に示すようになっており、前述の第５図に示す
層構成と基本構造は全く同じになっている。

すなわち、ポリカーボネート製の透明基板１上に、無機
保護膜としての無機誘電体膜２０、相変化記録膜３、無
機保護膜としての無機誘電体膜４０、および金属反射膜
５の順に積層した構造となっている。

各層の役割は次の様になっている。

すなわち、記録膜３は、レーザービームＲの照射条件に
より非晶質（記録）と結晶（消去）とに可逆的に変化す
る。

無機誘電体膜２０および４０は ■レーザー照射時に記録膜３が溶融するがこの時記録膜
が蒸発して穴かあくのを防止している。

■熱伝導率の良い材料を選択し、レーザービームＲの照
射による非晶質化（記録）時に放熱急冷して非晶質の記
録ピットができ易くする。

（３最後に積層する金属反射膜と合せて先学的干渉効果
を利用して信号をエレハンスする。

前述した方法による成膜時間は、ブリスパッター２分間
、へΩ２０．成膜１分間、ブリスパッター２分間Ｉｎ　
Ｓｂ　Ｔｅ記録膜２０秒間、ブリスパッター２分間Ａ、
Ｑ　、０３成膜１分間、ブリスパッター２分間Ａｕ成膜
２分間で合計１０分２０秒間である。

一方、本発明者の実験によれば従来方式の八Ω２０３の
ターゲットへＲ，Ｆパワー５００Ｗの印加によって無機
誘電体膜ＡΩ２０３の成膜を行うと１０００人の成膜に
対して１７分間の時間を要する。

従って、従来方式の誘電体の成膜方法では、同し層構成
の相変化型光ディスクを成膜するために合計て４２分２
０秒間かかってしまう。

これは本発明による成膜時間の約４倍である。

Ａｇ２Ｏ３の成膜速度に必ると本発明の方法では従来方
式の１７倍の速さであることがわかる。

次に上記本発明の方法で作製した相変化型光デイスクサ
ンプルＡと従来のＡ１２０ａターケツトのＡ「スパッタ
ーにより作製した相変化型光ディスクのサンプルＢを同
し条件てオーバーライドの繰り返し試験にかけた。

図示しない動的評価装置によりφ５インチの光デイスク
サンプルを１８００　ｒｐｍで回転させ次の順序で評価
を行った。

初期化；　半径ｒ：４５ｍｍの位置へ光学ヘットをセッ
トし、光デイスク面で１４ｍＷの連続発光のレーサー光
により同一円周部分を３回査定し、成膜直後で非晶質の
Ｉｎ　Ｓｂ　Ｔｅ記録膜を結晶へ変化させた。

オーバーライド、　半径ｒ＝４５ｍｍの位置で結晶化し
たトラックに対して（第４図）に示す波形のレーサーパ
ワーを照射し、２つの周波数で交互にオーバーライドを
繰り返した。

この時記録パワーは１５ｍＷ、消去パワーハ８ｍ　Ｗ　
、再生パワーは１ｍＷであり、２つの周波数は３．７Ｍ
Ｈｚと１．４ＭＨｚ　　（能率５０％）である。

オーバーライドを交互に繰り返して、１０回１００回、
・・１０３回、１０４回７１０５回１０″回後に、再生
パワーにより］、、４ＭＨｚで書かれた記録ビットから
の信号を再生し、Ｃ／Ｎ比を測定した。結果を（第３図
）に示す。

これによれば両すンプル共１０５回程度のオバーライト
の繰り返しに対してはＣ／Ｎ比はほとんと変化しないが
、１０６回の繰り返しに対しては本発明による緻密なへ
Ω２０３銹電体膜を用いたサンプルＡではＣ／Ｎ比４５
ｄＢ以上を維持しているのに反して、従来方法により作
製したへΩ２０３誘電体膜のサンプルでは膜が変形又は
破損してしまい３０ｄＢにまで低下した。

なお本発明の実施例では金属ターゲットとしてＡρを用
い、酸素を基板表面に導入して基板面へへΩ２０．誘電
体膜を成膜する例で説明したが、柑変化型先ディスクに
使用されている一般的な無機酸化物、及び窒化物例えば
ＴｉＯ□、５ｉｎ２゜ＳｉＯ，ＣΩ０２　、　　Ｚ　ｒ
　０２　、　　Ｔ　ａ　２０５Ｎｂ２０ｓ　、Ａｎ　Ｎ
、Ｓ　Ｌ３　Ｎ４　、Ｓ　ＩＡρ０ＮＳｉＡ、ＱＮ等は
本発明の成膜方法で高速成膜が６１能であり、かつ、成
膜後の膜質が緻密てオーバーライドの繰り返し特性に対
して有効に働くことは；゛うまてもない。

また、本発明の実施例では、基板１に対してＲｌＦのパ
ワーを印加して説明したが、直流のバイアスを印加して
もまったく同様の効果が期待できることは言うまでもな
い。

また、透明基板としてポリカーボネート製のものを使用
したが、ガラス製としても良い。

その他、本発明は、要旨を変えない範囲で種々変形実施
可能なことは勿論である。

［発明の効果〕 以上説明したとおり、本発明の相変化型光ディスクによ
れば、記録膜に隣接する無機保護膜が緻密であるため、
オーバーライドの繰り返しに対しても特性の劣化か生ず
ることなく良好な特性を維持てきる。

また、本発明の相変化型光ディスクの無機保護膜の成膜
方法によれば、緻密な無機保護膜の成膜速度を格段に速
くすることができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の相変化型光ディスクを作製するに使用
される装置の概略図、第２図は第１図の装置により作成
された相変化型光ディスクの層構成を示す図、第３図は
従来例で成膜した誘電体と本発明による成膜方法で作製
した誘電体を比較するために行ったオーバーライド繰り
返し実験データを示す図、第４図は単一ビームオーバー
ライト方式のレーザービームのパワー出力波形を示す図
、第５図は従来の相変化型光ディスクの層構成を示す図
である。 １・・・ディスク基板、３・・・相変化記録膜、５・・
・金属反射膜、２０・・・無機保護膜（無機誘電体膜）
、３５ａ−ＡＩツタ−ット、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、
３９・・Ｒ，Ｆ電源、４０・・・無機保護膜（無機誘電
体膜）、４１・・・０２プラズマ、Ｒ・・・レーザビー
ム。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にレーザービームの照射条件によって非晶
   質相と結晶相との間で可逆的に相変化を行う記録膜を設
   けるとともに、前記記録膜に隣接して無機保護膜を設け
   た相変化型光ディスクにおいて、 前記無機保護膜が、前記基板表面に形成された酸素プラ
   ズマもしくは窒素プラズマと金属ターゲットのＡｒスパ
   ッターにより作製された無機酸化物もしくは無機窒化物
   であることを特徴とする相変化型光ディスク。
2. （２）基板上にレーザービームの照射条件によって非晶
   質相と結晶相との間で可逆的に相変化を行う記録膜に隣
   接して無機保護膜を成膜する相変化型光ディスクの無機
   保護膜の成膜方法において、金属ターゲットの表面はＡ
   ｒガスによるスパッターを行って金属原子のみを飛び出
   させ、成膜すべき基板表面で酸素ガス又は窒素ガスと反
   応させ、金属酸化膜又は窒化膜を成膜することを特徴と
   する相変化型光ディスクの無機保護膜の成膜方法。