JPH0668524A - 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、該誘電体層が少なくともカルコゲン
化合物と珪素（Ｓｉ）とを含むことを特徴とする光記録
媒体に関する。 【効果】本発明によると、誘電体層の屈折率を、記録、
再生および消去に最適の値とすることが可能であるた
め、良好な記録特性および消去特性が得られる。また、
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。さら
に、繰り返し記録消去を行うことが可能な光記録媒体の
場合、記録消去の繰り返し性が良好である。

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、再生および消去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59-110052 号公報、特開昭60-131659 号公報のよ
うに、アルミニウムの窒化物、珪素の窒化物、Ｍｇ
Ｆ₂ 、ＺｎＳ、ＡｌＦ₃ などの非酸化物、特開昭58-215
744 号公報のようにＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｚ
ｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ などの酸化物や、さらに特開昭63-103
453 号公報のようにＺｎＳなどのカルコゲン化物とＳｉ
Ｏ₂ などの酸化物を混合した誘電体層を公知の薄膜形成
法によって成膜して記録層の保護層としていた。

【０００３】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
わせ持つ必要がある。

【０００４】酸化物や窒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り、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】ＺｎＳなどのカルコゲン化合物単独、ある
いはＺｎＳなどのカルコゲン化物とＳｉＯ₂ などの酸化
物を混合した誘電体層については、蒸着やスパッタリン
グなどの薄膜形成法による成膜では、膜内に発生する内
部応力が大きな圧縮応力となるため、剥離が発生し易
く、さらに光記録媒体のそりなどの機械的変形が大き
い。特に、ＺｎＳとＳｉＯ₂ を混合した誘電体層では、
ＺｎＳの屈折率が約２．４、ＳｉＯ₂ の屈折率が約１．
５であるため、ＺｎＳとＳｉＯ₂ を混合した誘電体層の
屈折率は２．４以下（ＺｎＳとＳｉＯ₂ の組成比によっ
ては２．０以下）となってしまい、記録、再生あるいは
消去に最適な屈折率が得られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
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
にある。

【０００７】本発明の別の目的は、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にある。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、繰り返し記録
消去を行うことが可能な光記録媒体の場合、記録消去の
繰り返し性が良好な光記録媒体を提供することにある。

【０００９】

【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、
該誘電体層が少なくともカルコゲン化合物と珪素（Ｓ
ｉ）とを含むことを特徴とする光記録媒体により達成さ
れる。

【００１０】本発明における光記録媒体は、基板上に少
なくとも記録層と誘電体層とを有するものであり、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。

【００１１】該誘電体層は、少なくともカルコゲン化合
物と珪素（Ｓｉ）とを含むことが重要である。

【００１２】本発明において、誘電体層に使用されるカ
ルコゲン化合物としては、硫化物、セレン化物、テルル
化物などが挙げられる。具体的には、ＺｎＳ、ＺｎＳ
ｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅなどの硫化
物、セレン化物、テルル化物を挙げることができるが、
これらに限定されない。

【００１３】これらのカルコゲン化合物の中では、特に
耐熱性が高く、記録消去動作時に繰り返し加熱されても
十分な機械特性を有し破壊することがないことから記録
繰り返し性が優れており、さらに吸湿性が少なく、酸
素、水分などの遮断性が優れているために記録層の保護
特性が優れており、光記録媒体の長期信頼性が得られる
ことから、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅが好ましい。

【００１４】カルコゲン化合物と珪素（Ｓｉ）の組成比
としては、特に限定されないが、Ｓｉは１〜５０原子％
の範囲が好ましい。さらに好ましくは、Ｓｉは３〜３０
原子％の範囲である。Ｓｉが１原子％未満では、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
ことが容易ではなくなる。また、５０原子％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（７８０ｎｍ〜８
３０ｎｍ）において誘電体層に吸収が生じる場合があ
る。Ｓｉの屈折率は約３．４であるため、例えばＺｎＳ
（屈折率約２．４）とＳｉからなる誘電体層の屈折率は
２．４〜３．４の範囲で調節することが可能であり、記
録、再生あるいは消去に最適な値とすることができる。

【００１５】該誘電体層の膜厚としては、３〜５００ｎ
ｍ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、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。ま
た、該誘電体層には、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、およびこれらの酸化物、窒化物、炭化
物、弗化物などが含まれていてもかまわない。具体的に
は、ＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｍｇ
Ｆ₂ 、ＣｅＦ₃ 、Ｃなどを挙げることができる。

【００１６】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。具体的
には、ＴｅＧｅ系、ＳｎＴｅＳｅ系、ＳｂＴｅＧｅ系ま
たはＩｎＳｅ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Ｔ
ｂＦｅＣｏなどが挙げられる。

【００１７】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
媒体として極めて有効である。使用可能な相変化タイプ
書換形記録層としては、例えば、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｔｅなど
からなり、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕなどからなる群から
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
ることができるが、これらに限定されない。これらの中
でも特に、記録および消去特性が優れていることから、 （Ｐｄ_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、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。

【００１８】本発明における基板としては、プラスチッ
ク、ガラス、アルミニウムなどの従来の記録媒体と同様
の公知のものが使用しうる。収束光により基板側から記
録、再生あるいは消去することによって記録媒体に付着
したごみなどの影響を避ける場合には、基板として透明
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。これらの中でも、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
が好ましい。基板の厚さとしては、特に限定されるもの
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、５
ｍｍ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りやすい。

【００１９】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、またはカード型あるいは円形などのシ
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。

【００２０】本発明の光記録媒体の記録、再生あるいは
消去に用いられる光としては、レーザ光やストロボ光の
ごとき光であり、とりわけ、半導体レーザを用いること
は、光源が小型でかつ消費電力が小さく、変調が容易で
あることから好ましい。

【００２１】本発明にかかる光記録媒体において、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。

【００２２】基板に記録層、誘電体層および必要に応じ
て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、例えば、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。

【００２３】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。

【００２４】少なくともカルコゲン化合物と珪素（Ｓ
ｉ）とを含む該誘電体層の形成には、たとえば蒸着の場
合、カルコゲン化合物とＳｉを別々の蒸発源から同時に
蒸発させたり、あるいはカルコゲン化合物とＳｉ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、カルコゲン化合物よりなるターゲット
とＳｉターゲットを同時にスパッタリングを行なった
り、あるいはカルコゲン化合物とＳｉ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。

【００２５】以下一例として基板、誘電体層、記録層お
よび誘電体層をこの順に積層した本発明の光記録媒体を
形成する方法について説明する。

【００２６】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ＺｎＳターゲットとＳｉ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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】スパッタリング中の真空度としては、特に
限定されるものではないが、通常、５×１０^-2〜３Ｐａ
程度の範囲で行われる。

【００３０】

【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。

【００３１】なお、本発明の誘電体層の組成はＩＣＰ発
光分光分析法で確認した。

【００３２】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、ＺｎＳターゲットとＳｉ
ターゲットと相変化書換形光記録材料であるＰｄ₁ Ｇｅ
₁₇Ｓｂ₂₆Ｔｅ₅₆（原子％）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２．５×１
０^-4Ｐａまで真空排気したのち、Ａｒガスを２．０×１
０^-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、ＺｎＳターゲ
ットとＳｉ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、Ｓｉが１０原子％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１７０ｎｍ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。

【００３３】次に、Ｐｄ₁ Ｇｅ₁₇Ｓｂ₂₆Ｔｅ₅₆（原子
％）ターゲットを、Ａｒガス圧力２．０×１０^-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ＺｎＳ−Ｓｉ
（１０原子％）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２．０×１０^-1Ｐａで上述と同様にして反射層
を１００ｎｍ形成した。

【００３４】このようにして、基板／誘電体層（ＺｎＳ
−Ｓｉ（１０原子％））／記録層／誘電体層（ＺｎＳ−
Ｓｉ（１０原子％））／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６
μｍ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、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１６．２ｍＷ、Ｃ／Ｎの最
大値は５６．６ｄＢであり、高い記録感度と高Ｃ／Ｎが
得られた。

【００３６】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
の条件で、トラックＮｏ．１００１〜１１００のなかで
初期測定でＢＥＲ（ビットエラーレート）がゼロのトラ
ックを１本用いて、１．５Ｔ信号（３．７ＭＨｚ）と４
Ｔ信号（１．４ＭＨｚ）を交互にオーバライトを繰り返
したのち、１．５Ｔ信号のＢＥＲを測定した。ＢＥＲが
１×１０^-4を越えた記録繰り返し回数は１８万回であっ
た。

【００３７】また、上記繰り返し性測定と同一記録条件
で、１．５Ｔ信号（３．７ＭＨｚ）をトラックＮｏ．２
００１〜４０００の２０００本のトラックに記録し、Ｂ
ＥＲを測定した結果、ＢＥＲは１．３×１０^-6であっ
た。この光記録媒体を７０℃，８０％ＲＨの環境下にお
いて２０００時間保管後、トラックＮｏ．２００１〜４
０００を再生し、ＢＥＲを測定したところ、１．３×１
０^-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。

【００３８】実施例２ 実施例１においてＳｉを２０原子％とした以外は、基
板、記録層材料、反射層材料、スパッタ条件等は実施例
１と同様にして、基板／誘電体層（ＺｎＳ−Ｓｉ（２０
原子％））１５０ｎｍ／記録層２２ｎｍ／誘電体層（Ｚ
ｎＳ−Ｓｉ（２０原子％））２０ｎｍ／反射層１００ｎ
ｍ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。

【００３９】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
５．８ｍＷ、Ｃ／Ｎの最大値は５６．８ｄＢであり、高
い記録感度と高Ｃ／Ｎが得られた。記録繰り返し回数を
測定したところ、１６万回であった。また、実施例１と
同様にして、７０℃，８０％ＲＨの環境下において２０
００時間保管後のＢＥＲを測定したところ、初期ＢＥＲ
１．６×１０^-6が１．７×１０^-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。

【００４０】実施例３ 実施例１において、ＺｎＳターゲットの代りにＺｎＳｅ
ターゲットをセットした以外は、基板、記録層材料、反
射層材料、スパッタ条件等は実施例１と同様にして、基
板／誘電体層（ＺｎＳｅ−Ｓｉ（１０原子％））１４０
ｎｍ／記録層２０ｎｍ／誘電体層（ＺｎＳｅ−Ｓｉ（１
０原子％））１８ｎｍ／反射層８０ｎｍ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。

【００４１】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
５．１ｍＷ、Ｃ／Ｎの最大値は５６．１ｄＢであり、高
い記録感度と高Ｃ／Ｎが得られた。記録繰り返し回数を
測定したところ、１５万回であった。また、実施例１と
同様にして、７０℃，８０％ＲＨの環境下において２０
００時間保管後のＢＥＲを測定したところ、初期ＢＥＲ
２．１×１０^-6が２．４×１０^-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。

【００４２】比較例１ 実施例１においてＳｉターゲットの代りにＳｉＯ₂ ター
ゲットをセットした以外は、基板、記録層材料、反射層
材料、スパッタ条件等は実施例１と同様にして、基板／
誘電体層（ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ （１５モル％））２００ｎ
ｍ／記録層２２ｎｍ／誘電体層（ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ （１
５モル％））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。

【００４３】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
９．８ｍＷ、Ｃ／Ｎの最大値は５３．７ｄＢであった。
記録感度が低いため、ピークパワー２２ｍＷ、ボトムパ
ワー９ｍＷとして、記録繰り返し回数を測定したとこ
ろ、１０万回であった。また、ピークパワー２２ｍＷ、
ボトムパワー９ｍＷとして実施例１と同様にして、７０
℃，８０％ＲＨの環境下において２０００時間保管後の
ＢＥＲを測定したところ、初期ＢＥＲ２．２×１０^-6が
４．５×１０^-6と約２倍になっており、劣化が大きいこ
とがわかった。

【００４４】

【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カルコゲン化合物と珪素（Ｓｉ）と
を含むために、次のごとき優れた効果が得られる。

【００４５】（１）誘電体層の屈折率を、記録、再生お
よび消去に最適の値とすることが可能であるため、良好
な記録特性および消去特性、特に高い記録感度、高Ｃ／
Ｎが得られる。

【００４６】（２）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のない光記録媒体を
提供することができるので、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、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、長期の信頼性が確保される。

【００４７】（３）本発明の誘電体層は誘電体層自体の
膜内に発生する内部応力を低減されているため、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、クラッ
ク、記録層の劣化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。

Claims (2)

【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、該誘電体層が少なくともカルコゲン化合物
   と珪素（Ｓｉ）とを含むことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】カルコゲン化合物がＺｎＳ、ＺｎＳｅおよ
   びＺｎＴｅの群から選ばれた少なくとも一種であること
   を特徴とする請求項１記載の光記録媒体。