JPH06333263A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、基板と記録層と誘電体層を備えた光
記録媒体において、該誘電体層が酸化物と炭素（Ｃ）を
含有することを特徴とする光記録媒体である。 【効果】本発明によると、誘電体層の熱伝導率を制御す
ることによって、高い記録感度が得られる。また、誘電
体層の屈折率を、記録、再生あるいは消去に最適の値す
ること、または最適な値に近づけることが可能であるた
め、良好な記録特性および／または消去特性が得られ
る。さらに、誘電体層と記録層との接着力に優れ、膜の
剥離、クラックの発生などがなく、長期の信頼性が確保
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の照射により、情報
の記録、再生が可能である光情報記録媒体に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の光記録媒体は、光学的な変化を利
用して情報を記録、再生または消去を行なうための記録
層が、空気中の水分や酸素、あるいは熱によって酸化腐
食を受け、保存、運搬中に記録層の特性が劣化するばか
りでなく、繰り返し記録消去可能な光記録媒体の場合は
記録消去の繰り返しによって記録消去特性が劣化するた
めに使用できなくなるという欠点を有していた。そこで
特開昭58-215744 号公報のようにＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ などの酸化物を公知の薄
膜形成法によって成膜して、記録層を保護する誘電体層
としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光記録媒体に備えられ
る誘電体層は、記録時あるいは消去時の熱的、機械的負
荷にさらされるため、機械特性や耐熱性に優れているこ
とが必要であり、さらに光記録媒体の保存時に記録層を
保護する機能を合せ持つ必要がある。

【０００４】酸化物の誘電体層の場合、高温高湿の環境
下における保存において誘電体層自体が剥離したりクラ
ックが生じる場合がある。また、酸化物の誘電体層は一
般に熱伝導率が高いため、記録に用いられるレーザビー
ムにより発生した熱エネルギーが、記録層の記録に有効
に利用されずに、記録感度の低下をもたらす場合が多
い。さらに誘電体層の屈折率などの光学定数が適切でな
いために、記録あるいは消去特性が低下してしまう場合
がある。

【０００５】本発明の目的は、主として酸化物からなる
誘電体層の熱伝導率を制御することにより、記録感度の
良好な光記録媒体を提供することである。

【０００６】本発明の別の目的は、誘電体層の屈折率
を、記録、再生あるいは消去に最適な値とすることがで
きるため、記録特性および／または消去特性が優れてい
る光記録媒体を提供することである。

【０００７】本発明のさらに別の目的は、誘電体層と記
録層との接着力に優れ、膜の剥離、クラックの発生など
がない光記録媒体を提供することである。したがって、
酸素、水分などの遮断性が優れており記録層の膜質変化
や性能劣化が抑制され、長期の信頼性が確保される。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
基板と記録層と誘電体層を備えた光記録媒体において、
該誘電体層が酸化物と炭素（Ｃ）を含有することを特徴
とする光記録媒体により達成される。

【０００９】本発明において、酸化物としては、金属ま
たは半金属の酸化物を言う。たとえば珪素（Ｓｉ）、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔ
ａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）など
の金属または半金属の酸化物を挙げることができる。よ
り具体的にはＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ などを挙
げることができるが、これらに限定されない。

【００１０】例えば、ＳｉＯ₂ に炭素（Ｃ）を添加した
誘電体（ＳｉＯ₂ −Ｃ）膜は、熱伝導率が、ＳｉＯ₂ 膜
に対して低下することにより、この誘電体層を用いた光
記録媒体は、記録感度が向上する。

【００１１】ＧｅＳｂＴｅ系の記録層を用いる一般的な
構成の相変化光記録媒体の光学シミュレーションによる
と、ポリカーボネート基板と記録層の間に設ける誘電体
層の最適な屈折率範囲は２〜３程度である。例えば、Ｓ
ｉＯ₂ の屈折率は約１．６であり、良好な記録消去特性
は得られない。ＳｉＯ₂ に炭素（Ｃ）を添加した誘電体
膜は、屈折率がＳｉＯ₂ に対して大きくなるために、良
好な記録消去特性が得られる。

【００１２】光記録媒体に用いる誘電体層のために、本
発明者らが行った検討によると、公知の薄膜形成法、例
えば蒸着やスパッタリングにより成膜した酸化物膜、例
えばＴａ₂ Ｏ₅ などは一般に膜内に大きな圧縮応力が発
生する。本発明における誘電体層は、少なくとも酸化物
と炭素（Ｃ）よりなる誘電体層であるため、該誘電体層
は内部応力が低減される。このため、光記録媒体のそり
などの機械的変形が少ない。また、記録層との接着力が
優れ、膜が剥離したりクラックが生じることを抑制する
ことができる。さらに、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）によ
る観察によると、例えば、ＳｉＯ₂ に炭素（Ｃ）を添加
した誘電体（ＳｉＯ₂ −Ｃ）膜は均質なアモルファス膜
であり、酸素、水分などのパスとなりやすい結晶粒界は
存在しない。したがって、酸素、水分などの遮断性が優
れており、記録層の膜質変化や性能劣化を抑制すること
ができる。また、該誘電体層は内部応力が低減されてい
るので、記録消去の繰り返しが可能な光記録媒体の場
合、記録消去の繰り返し時の加熱、冷却の熱サイクルに
よる誘電体層の機械的破壊や、記録層と誘電体層の剥離
などが生じることがなく、記録消去の繰り返し特性が優
れている。

【００１３】酸化物の誘電体層中の割合は、５０モル％
以上であることが好ましく、より好ましくは、７０モル
％以上である。５０モル％未満では、誘電体層の機械特
性や耐熱性が不十分となる場合がある。

【００１４】酸化物と炭素（Ｃ）の組成比は特に限定さ
れないが、炭素（Ｃ）は、酸化物と炭素（Ｃ）の和に対
して、１ａｔ％〜３４ａｔ％の範囲が好ましい。さらに
好ましくは、３ａｔ％〜２５ａｔ％の範囲である。炭素
（Ｃ）が１ａｔ％未満では、誘電体層の熱伝導率を小さ
くすることが不十分であり、また誘電体層の屈折率を記
録、再生あるいは消去に最適な値とすることが容易では
なくなる。３４ａｔ％を越えると、現在光記録媒体の記
録、再生あるいは消去に最も多く使用されている半導体
レーザの波長（６８０ｎｍ〜８３０ｎｍ）において、誘
電体層に吸収が生じる場合がある。

【００１５】該誘電体層の膜厚は３ｎｍ〜５００ｎｍの
範囲が好ましい。３ｎｍ未満では、酸素、水分などを十
分に遮断することができずに、記録層保護特性を得るこ
とが難しい。５００ｎｍより大きいと内部応力が大きく
なり、剥離あるいはクラックが発生し易くなり、さらに
光記録媒体のそりなどの機械的変形が大きくなる。

【００１６】また、該誘電体層に内部応力を緩和したり
屈折率を調整するために、記録特性等を著しく劣化させ
ない範囲で金属、半金属、およびこれらの窒化物、炭化
物、弗化物などが含まれていてもかまわない。

【００１７】本発明の光記録媒体は少なくとも基板と該
基板上に形成された記録層と誘電体層とを備えて成るも
のであり、該誘電体層は記録層の片面または両面に隣接
して設けることができる。

【００１８】本発明における記録層としては公知の光学
的記録層が使用可能であり、例えば記録層に集光したレ
ーザ光を照射することにより記録層の結晶構造を変化さ
せる（例えば結晶から非晶質またはその逆、あるいは六
方晶から立方晶またはその逆等）つまり相変化により情
報を記録できる材料を用いることができる。例えば、Ｔ
ｅＧｅ系、ＳｎＴｅＳｅ系、ＧｅＳｂＴｅ系あるいはＩ
ｎＳｅ系、あるいはこれらの系を少量の金属等の添加物
でモディファイした系などを挙げることができる。また
磁気記録層に集光したレーザ光を照射することにより磁
化反転を起こさせ情報を記録する材料としてＴｂＦｅＣ
ｏなどが挙げられる。相変化タイプの記録媒体は、記録
部分の反射率変化によって記録信号の再生を行う。その
ため、誘電体層の屈折率を適切な値に調節することが可
能である本発明の誘電体層を用いることは、相変化タイ
プの記録媒体に極めて有効である。たとえば相変化タイ
プ書換形記録層として、具体的には、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｔｅ
からなり、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｂからなる群から選ばれた少
なくとも一種以上の金属を含む記録層を挙げることがで
きる。さらに、記録および消去特性が優れていることか
ら、 （Ｍ_X Ｓｂ_Y Ｔｅ_1-X-Y ）_1-Z （Ｔｅ_0.5 Ｇｅ_0.5 ）_Z ０．００１≦X ≦０．１ ０．４５≦Y ≦０．６５ ０．２≦Z ≦０．４ 但し、ＭはＰｄまたはＮｂを表し、X 、Y 、Z 、および
数字は各元素の原子数比を表すが好ましく用いられる。

【００１９】本発明に用いられる基板としては、プラス
チック、ガラスなどの透明材料を用いることが好まし
い。上記のような材料としては、ポリエステル樹脂、ア
クリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ガラスなどが挙げ
られる。好ましくは、複屈折が小さいこと、形成が容易
であることから、ポリメチルメタクリレート、ポリカー
ボネート、エポキシ樹脂がよい。基板の厚さは、特に限
定するものではないが、１０μｍ〜５ｍｍの範囲が実用
的である。１０μｍ未満では収束光により基板側から記
録、再生あるいは消去する場合でもごみの影響を受け易
くなり、５ｍｍを越える場合には、収束光により記録、
再生あるいは消去する場合対物レンズの開口数を大きく
することができなくなり、ピットサイズが大きくなるた
め記録密度を上げることが困難になる。

【００２０】基板はフレキシブルなものであっても良い
し、リジッドなものであっても良い。フレキシブルな基
板は、テープ状、あるいはカード型または円形などのシ
ート状で用いることができる。リジッドな基板は、カー
ド状、あるいは円形ディスク状で用いることができる。

【００２１】本発明における光記録媒体は基板上に記録
層を形成し、該記録層上に本発明における誘電体層を形
成した構造、あるいは基板上に誘電体層、記録層および
誘電体層をこの順に積層した構造として用いられるもの
である。

【００２２】さらに記録層の反射率の変化で信号を読み
取る場合には、記録層の光の入射面と反対側の片面に金
属などの反射層（例えば、Ａｌ、Ａｕ、ＮｉＣｒなど）
を設けてもよく、さらに記録層と反射層の間に中間層を
設けることもでき、この中間層に本発明の誘電体層を用
いることもできる。

【００２３】基板に記録層、誘電体層および必要に応じ
て設けた反射層などを形成した光記録媒体は、さらに該
層の形成面の上に、樹脂層、たとえば紫外線硬化樹脂な
どの層を設けて単板として使用することができるし、ま
た、エアーサンドイッチ構造、エアーインシデント構
造、密着はりあわせ構造などとして、他の部材もしくは
同種の基板と２枚はりあわせて使用することもできる。

【００２４】本発明において、記録層、誘電体層および
必要に応じて設ける反射層などの形成には、蒸着、スパ
ッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤなどの公知
の薄膜形成技術を用いることができる。

【００２５】少なくとも酸化物と炭素（Ｃ）を含有する
該誘電体層の形成には、たとえば蒸着の場合、酸化物と
Ｃを別々の蒸発源から同時に蒸発させたり、あるいは酸
化物とＣを含む材料をあらかじめ所定の割合で混合して
１つの蒸発源から蒸発させたりすることにより得られ
る。また、スパッタリングの場合、酸化物よりなるター
ゲットとＣターゲットを同時にスパッタリングを行なっ
たり、あるいは酸化物とＣを含む材料をあらかじめ所定
の割合で混合して作製したターゲットをスパッタリング
することにより得られる。

【００２６】以下一例として基板、誘電体層、記録層お
よび誘電体層の構成から成る本発明の光記録媒体を形成
する方法について説明する。

【００２７】基板としてポリカーボネート製ディスクを
用いて、まず、例えばＳｉＯ₂ ターゲットとＣターゲッ
トを用いて同時スパッタリングを行なうことにより誘電
体層を形成する。次いで該誘電体層上に記録層形成材料
のターゲットを用いてスパッタリングを行なうことによ
り記録層を形成し、さらにこの記録層上に前記と同様に
して誘電体層を形成することにより得ることができる。

【００２８】スパッタリング方法としては特に限定され
ず、例えばＡｒ雰囲気中でのＲＦマグネトロンスパッタ
リング等の慣用手段を用いることができ、また基板上の
組成および膜厚を均一化するために基板を回転させるこ
とは有効である。

【００２９】上述の製法において誘電体層の組成比は、
各ターゲットからの蒸発量により制御される。具体的に
は、あらかじめ各ターゲットへの供給電力と蒸発量との
関係を検討しておき、所望の蒸発量に見合った電力を供
給してもよいし、または蒸発量を例えば水晶式膜厚モニ
タでモニタしながら供給電力を制御するようにしてもよ
い。

【００３０】スパッタリング中の真空度は特に限定され
るものではないが、たとえば５×１０^-2Ｐａから３Ｐａ
程度である。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例にもとづいて説明する
が、本発明はこれらに限定されない。本発明の誘電体層
の組成はＩＣＰ発光分光分析法、管状電気抵抗加熱炉−
赤外線吸収法およびＲＢＳ（ラザフォード後方散乱分光
法）を併用して確認した。 実施例１ ３個のターゲットをセットでき、同時スパッタリングが
可能なスパッタリング装置に、ＳｉＯ₂ ターゲット、Ｃ
ターゲット、相変化書換形光記録材料であるＰｄ_0.5 Ｇ
ｅ₁₉Ｓｂ₂₆Ｔｅ_54.5（ａｔ％）ターゲットをセットし、
さらにディスク基板（１３０ｍｍ書換形ＩＳＯ規格（Ｊ
ＩＳ Ｘ ６２７１）準拠フォーマット、ポリカーボネ
ート製、厚さ１．２ｍｍ）をセットした。スパッタリン
グチャンバー内部を２．５×１０^-4Ｐａまで真空排気し
たのち、Ａｒガスを０．５×１０^-1Ｐａとなるように導
入した。次に、膜厚、組成を均一にするために基板を自
公転させながら、ＳｉＯ₂ ターゲットとＣターゲットを
ＲＦマグネトロンスパッタ法により同時スパッタして、
Ｃが５ａｔ％の蒸発量となるようにそれぞれターゲット
への供給電力を制御した。それぞれの膜厚モニタ値の和
が１８０ｎｍとなるまでスパッタリングを行ない誘電体
層を形成した。次に、Ｐｄ_0.5 Ｇｅ₁₉Ｓｂ₂₆Ｔｅ
_54.5（ａｔ％）ターゲットを、Ａｒガス圧力０．５×１
０^-1Ｐａで、上述と同様にして膜厚モニタ値が２２ｎｍ
となるまでスパッタを行ない誘電体層上に記録層を形成
した。さらに該記録層の上に、上述と同様にしてＳｉＯ
₂ −Ｃ（５ａｔ％）よりなる誘電体層を２０ｎｍ形成し
た。その後、さらにＡｌ合金ターゲットをセットして、
Ａｒガス圧力０．５×１０^-1Ｐａで上述と同様にして反
射層を１００ｎｍ形成した。このようにして、基板／誘
電体層（ＳｉＯ₂ −Ｃ（５ａｔ％））／記録層／誘電体
層（ＳｉＯ₂ −Ｃ（５ａｔ％））／反射層の４層構成体
を形成した。この４層構成体の反射層上に紫外線硬化樹
脂層を６μｍ設けて、本発明の光記録媒体を形成した。

【００３２】この光記録媒体の記録領域を全面（半径２
８〜６２ｍｍ）を初期化（結晶化）したのち、対物レン
ズの開口数０．５３、半導体レーザの波長８２５ｎｍの
光学ヘッドを使用して記録をおこなった。回転数１８０
０ｒｐｍ、記録パルス幅６０ｎｓ、ボトムパワー８．０
ｍＷ、１．５Ｔ信号（３．７ＭＨｚ）の条件で、トラッ
クＮｏ．９００〜９５０を用いて、１３０ｍｍ書換形Ｉ
ＳＯ規格に準拠して記録感度を測定した。Ｃ／Ｎが５０
ｄＢを越えるピークパワーは１６．５ｍＷ、Ｃ／Ｎの最
大値は５４．２ｄＢであり、高い記録感度と高Ｃ／Ｎが
得られた。

【００３３】回転数１８００ｒｐｍ、ピークパワー１９
ｍＷ、記録パルス幅６０ｎｓ、ボトムパワー８．０ｍＷ
の条件の記録条件で、１．５Ｔ信号（３．７ＭＨｚ）を
トラックＮｏ．２００１〜４０００の２０００本のトラ
ックに記録し、ＢＥＲを測定した結果、ＢＥＲは１．２
×１０^-6であった。この光記録媒体を８０℃，８０％Ｒ
Ｈの環境下において２０００時間保管後、トラックＮ
ｏ．２００１〜４０００を再生し、ＢＥＲを測定したと
ころ１．２×１０^-6であり劣化は観測されなかった。本
発明の光記録媒体は優れた長期信頼性を有していること
がわかる。

【００３４】実施例２ 基板、スパッタ条件、各層の膜厚等は、実施例１と同様
にして、基板／誘電体層（ＳｉＯ₂ −Ｃ（１０ａｔ
％））／記録層／誘電体層（ＳｉＯ₂ −Ｃ（１０ａｔ
％））／反射層の４層構成体を形成した。この４層構成
体の反射層上に紫外線硬化樹脂層を６μｍ設けて、本発
明の光記録媒体を形成した。

【００３５】この光記録媒体の記録領域を全面（半径２
８〜６２ｍｍ）を初期化（結晶化）したのち、実施例１
と同様にして記録感度を測定した。Ｃ／Ｎが５０ｄＢを
越えるピークパワーは１５．５ｍＷ、Ｃ／Ｎの最大値は
５３．８ｄＢであり、高い記録感度と高Ｃ／Ｎが得られ
た。

【００３６】ピークパワー１８ｍＷとした以外は実施例
１と同様にしてＢＥＲを測定した結果、ＢＥＲは１．０
×１０^-6であった。この光記録媒体を８０℃，８０％Ｒ
Ｈの環境下において２０００時間保管後、ＢＥＲを測定
したところ１．１×１０^-6であり、劣化は極めてわずか
であった。本発明の光記録媒体は優れた長期信頼性を有
していることがわかる。

【００３７】実施例３ ＳｉＯ₂ ターゲットの代わりにＴａ₂ Ｏ₅ ターゲットを
用いた以外は、基板、スパッタ条件等は、実施例１と同
様にして、基板／誘電体層（Ｔａ₂ Ｏ₅ −Ｃ（１０ａｔ
％））１５０ｎｍ／記録層２２ｎｍ／誘電体層（Ｔａ₂
Ｏ₅ −Ｃ（１０ａｔ％））２０ｎｍ／反射層１００ｎｍ
の４層構成体を形成した。この４層構成体の反射層上に
紫外線硬化樹脂層を６μｍ設けて、光記録媒体を形成し
た。

【００３８】実施例１と同様にして記録感度を測定した
ところ、Ｃ／Ｎが５０ｄＢを越えるピークパワーは１
５．９ｍＷ、Ｃ／Ｎの最大値は５４．８ｄＢであり、高
い記録感度と高Ｃ／Ｎが得られた。また、実施例１と同
様にして、８０℃，８０％ＲＨの環境下において２００
０時間保管後のＢＥＲを測定したところ、初期ＢＥＲ
１．７×１０^-6が１．９×１０^-6と劣化は極めてわずか
であった。本発明の光記録媒体は優れた長期信頼性を有
していることがわかる。

【００３９】比較例１ 実施例１においてＣターゲットを用いずに、基板、スパ
ッタ条件等は実施例１と同様にして、基板／誘電体層
（ＳｉＯ₂ ）２００ｎｍ／記録層２２ｎｍ／誘電体層
（ＳｉＯ₂ ）２２ｎｍ／反射層１００ｎｍの４層構成体
を形成した。この４層構成体の反射層上に紫外線硬化樹
脂層を６μｍ設けて、光記録媒体を形成した。

【００４０】実施例１と同様にして記録感度を測定した
ところ、Ｃ／Ｎが５０ｄＢを越えるピークパワーは２
１．５ｍＷ、Ｃ／Ｎの最大値は５１．２ｄＢであり、記
録感度、Ｃ／Ｎともに低かった。記録感度が低いため、
ピークパワー２２ｍＷ、ボトムパワー１０ｍＷとして、
実施例１と同様にして、８０℃，８０％ＲＨの環境下に
おいて２０００時間保管後のＢＥＲを測定した。初期Ｂ
ＥＲ２．２×１０^-6が４．５×１０^-5と約２０倍にな
り、実用上使用できないレベルであった。

【００４１】

【発明の効果】本発明の光記録媒体は、上述のごとく誘
電体層が少なくとも酸化物と炭素（Ｃ）よりなるため
に、次のごとき優れた効果が得られた。

【００４２】（１）誘電体層の熱伝導率を制御すること
ができ、熱伝導率を低くできるため、高い記録感度が得
られる。

【００４３】（２）誘電体層の屈折率を、記録、再生あ
るいは消去に最適の値すること、あるいは最適な値に近
づけるが可能であるため、良好な記録特性および／また
は消去特性、特に高い記録感度、高Ｃ／Ｎが得られる。

【００４４】（３）高温高湿の環境下における保存にお
いて、記録信号が劣化せず、長期信頼性が確保される。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と記録層と誘電体層を備えた光記録
   媒体において、該誘電体層が酸化物と炭素（Ｃ）を含有
   することを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 誘電体層中の酸化物の割合が、５０モル
   ％以上であることを特徴とする請求項１記載の光記録媒
   体。
3. 【請求項３】 誘電体層中の炭素（Ｃ）の組成比が、酸
   化物と炭素（Ｃ）の和に対して１〜３４ａｔ％であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体。
4. 【請求項４】 酸化物が、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム
   （Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコ
   ニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）からなる群より選
   ばれた少なくとも一種の金属または半金属の酸化物であ
   る請求項１〜３のいずれか記載の光記録媒体。
5. 【請求項５】 誘電体層が、ＳｉＯ₂ と炭素（Ｃ）を含
   有することを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。
6. 【請求項６】 誘電体層が、Ｔａ₂ Ｏ₅ と炭素（Ｃ）を
   含有することを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。