JPH08267925A

JPH08267925A - 光記録媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08267925A
Application number: JP7099944A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Kuwabara; 恒男桑原; Atsuko Motai; 敦子甕; Katsuaki Yanagiuchi; 克昭柳内
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】長波長域から短波長域にわたって高反射率が
得られ、また、記録層の物性が容易かつ広範囲に制御可
能な追記型の光記録媒体を提供する。【構成】基板表面に、記録層および反射層をこの順で
有し、記録層がＳｂの硫化物と金属状態のＳｂとを含有
し、記録層中において全Ｓｂに対する金属状態のＳｂの
比率が２０〜５０原子％である光記録媒体。ターゲット
として硫化アンチモンを用い、ＡｒおよびＮ₂ を含む雰
囲気中でスパッタ法により記録層を形成する。前記雰囲
気中の分圧比Ｎ₂ ／Ａｒは、５％超２０％以下とする。
記録層は、実質的に窒素を含有しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、追記型の光記録媒体
と、その製造方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量情報記録媒体として、光記録ディ
スク等の光記録媒体が注目されている。光記録媒体とし
ては、相変化型光記録媒体や光磁気記録媒体等の書き換
え可能タイプ、あるいはピット形成型光記録媒体等の追
記タイプなどがある。

【０００３】近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤと
略称する）規格に対応して追記を行なうことのできる光
記録ディスクが実用化されている。この光記録ディスク
は、透明樹脂基板上に、色素層、Ａｕ反射層および保護
膜をこの順に設層して形成され、ＣＤ規格に対応した７
０％以上の反射率を示すものである。

【０００４】しかし、この光記録ディスクは波長選択性
が強く、現在のＣＤプレーヤで使用されている７８０nm
付近以外の波長域では７０％以上の反射率を得ることが
できない。このため、７００nmを下回るような短波長の
レーザ光を用いる高密度記録対応の装置で使用すること
が難しい。

【０００５】ところで、追記型の記録層材料としてＳｂ
₂ Ｓ₃ を用いることが提案されている（特開平３−２４
１５３７号公報、同３−２４０５８９号公報、同３−２
４８８８４号公報、同４−１０５２２６号公報）。これ
らの提案における光情報記録媒体では、Ｓｂ₂ Ｓ₃ の熱
伝導率の低さを利用して記録レーザ光照射部で蓄熱によ
り温度を上昇させ、これにより基板を変形させて記録ピ
ットを形成する。しかし、これらの提案において、７８
０nmより短い波長域で７０％以上の反射率を実現した実
施例はない。

【０００６】上記特開平３−２４０５８９号公報では、
Ａｒ＋Ｎ₂ 雰囲気中でスパッタすることによりＳｂ₂ Ｓ
₃ 膜中へＮ₂ をトラップし、これによりＳｂ₂ Ｓ₃ 膜の
屈折率、消衰係数を小さくしている。同公報では、Ｎ₂
トラップによりＳｂ₂ Ｓ₃ 膜を熱的に安定な非晶質とし
て相変化による影響をなくし、記録特性および耐候性を
改善したとしている。しかし、本発明者らの実験によれ
ば、Ａｒ＋Ｎ₂ 雰囲気中でスパッタしても、Ｓｂ₂ Ｓ₃
膜中へのＮ₂ トラップは認められなかった。

【０００７】また、上記特開平３−２４８８８４号公報
では、Ｓｂ₂ Ｓ₃ 膜の形成に蒸着法を用いることにより
複素屈折率を制御し、７０％以上の反射率を得ている。
同公報には、スパッタ法を用いると反射率７０％以上は
実現できない旨の記載がある。しかし、同公報において
７０％以上の反射率を確認しているのは波長７８０nmに
おいてだけである。同公報の実施例では、厚さ１１０nm
の記録層を蒸着法により形成しているが、蒸着法は精密
な膜厚制御が難しいので、均質性の高い膜をこのように
薄く形成することは、生産工程上は困難である。

【０００８】媒体の反射率や記録感度などの各種特性の
制御のためには、図１に示すように記録層３上に誘電体
層４と反射層５とを積層する構成とすることが好まし
い。この場合、反射率は、各層の物性や厚さなどを適宜
設定することにより制御し、記録感度、変調度、ジッタ
ー、クロストーク等の各種特性も、媒体の熱的設計、す
なわち各層の材質や厚さなどを適宜設定することにより
制御する。このとき、記録層の物性制御の範囲が狭い
と、反射率とそれ以外の各種特性とを両立させることが
難しくなる。上述したように特開平３−２４８８８４号
公報では、Ｓｂ₂ Ｓ₃ 膜の複素屈折率を所望の値とする
ために蒸着法を用いているが、広範囲にわたって複素屈
折率を制御できる蒸着法は開示されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、長波
長域から短波長域にわたって高反射率が得られ、また、
記録層の物性が容易かつ広範囲に制御可能な追記型の光
記録媒体を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は下記
（１）〜（３）のいずれかの構成によって達成される。（１）基板表面に、記録層および反射層をこの順で有
し、記録層がＳｂの硫化物と金属状態のＳｂとを含有
し、記録層中において全Ｓｂに対する金属状態のＳｂの
比率が２０〜５０原子％である光記録媒体。（２）記録層が実質的に窒素を含有しない上記（１）の
光記録媒体。（３）基板表面に、記録層および反射層をこの順で有す
る光記録媒体を製造する方法であって、ターゲットとし
て硫化アンチモンを用い、ＡｒおよびＮ₂ を含む雰囲気
中でスパッタ法により記録層を形成する工程を有し、こ
の工程における雰囲気中の分圧比Ｎ₂ ／Ａｒが５％超２
０％以下である光記録媒体の製造方法。

【００１１】

【作用および効果】図１に示されるように、本発明の光
記録媒体は、基板２の表面に、記録層３および反射層５
を有する。

【００１２】記録時には、基板２の裏面側から基板２を
通して記録レーザ光が照射され、記録層３が加熱され
る。記録層はＳｂの硫化物と金属状態のＳｂとを含有
し、熱伝導率が低いので、記録レーザ光照射部は蓄熱に
より温度が上昇し、基板が変形する。また、相変化等の
膜質の変化が生じることもある。これらにより照射部の
多重反射条件が変化し、反射率が変化して記録ピットと
なる。このようにして生じる光反射率の変化は不可逆的
であるので、追記型の光記録媒体として使用することが
できる。

【００１３】本発明では、記録層中において全Ｓｂに対
する金属状態のＳｂの比率を所定範囲に制御するので、
ＣＤに対して用いられている７８０nm近傍での光の反射
率を未記録部で７０％以上とすることが可能であり、ま
た、変調度を３０％以上とすることができるので、ＣＤ
プレーヤで再生可能な追記型光記録ディスクとしての使
用が可能である。そして、７００nm以下、特に６００〜
７００nmの短波長域においてもこのような反射率を得る
ことが可能なので、短波長レーザ光を用いる高密度記録
にも対応することができる。しかも、金属状態のＳｂの
比率の制御により記録層の複素屈折率を広範囲に変更で
きるため、媒体設計の自由度が高くなり、高反射率と適
度な記録感度とが共に得られ、また、同時に、高変調
度、低ジッター、低クロストークも実現可能である。

【００１４】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００１５】図１に本発明の光記録媒体の構成例を示
す。この光記録媒体は、基板２の表面に、記録層３、誘
電体層４および反射層５をこの順で有し、反射層５上に
は保護層６が設けられている。

【００１６】＜基板２＞光記録媒体１では、基板２を通
して記録層３に記録光および再生光が照射されるので、
基板２はこれらの光に対して実質的に透明である必要が
ある。また、基板２は、記録層３の温度上昇により変形
する必要があるので、基板２の材質としては樹脂が好ま
しい。具体的には、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等の各種樹脂を
用いればよい。ただし、基板にガラスを用い、基板と記
録層との間に樹脂膜を形成して、この樹脂膜を変形させ
る構成としてもよい。

【００１７】基板２の形状および寸法は特に限定されな
いが、通常、ディスク状であり、その厚さは、通常、
０．５〜３mm程度、直径は５０〜３６０mm程度である。

【００１８】基板２の表面には、トラッキング用やアド
レス用等のために、グルーブ等の所定のパターンが必要
に応じて設けられる。例えば、図示例の光記録媒体には
グルーブが設けられており、記録光は、通常、グルーブ
内に照射される。

【００１９】＜記録層３＞記録層３は、Ｓｂの硫化物と
金属状態のＳｂとを含有する。記録層中において、全Ｓ
ｂに対する金属状態のＳｂの比率は、２０〜５０原子
％、好ましくは２５〜４５原子％である。金属状態のＳ
ｂの比率が低すぎると、消衰係数（複素屈折率の虚部）
ｋが零に近づくため感度が低くなってしまい、一方、金
属状態のＳｂの比率が高すぎると、消衰係数ｋが大きく
なりすぎて高反射率が得られなくなるので、いずれの場
合も高反射率と適度な記録感度との両立が難しくなる。
なお、波長７８０nmにおける記録層の消衰係数ｋは、好
ましくは０．１０〜０．３０であり、より好ましくは
０．１５〜０．２５である。また、波長７８０nmにおけ
る記録層の屈折率（複素屈折率の実部）ｎは、好ましく
は３．０〜３．３程度である。

【００２０】本発明では、このように金属状態のＳｂの
比率を制御することにより、記録層のｋ、ｎを制御でき
るので、媒体の熱的設計を最適化するために記録層や誘
電体層の厚さを大きく変更した場合でも、高い反射率を
得ることが可能である。

【００２１】Ｓｂの硫化物および金属状態のＳｂの量
は、ＥＳＣＡなどにより測定することができる。ＥＳＣ
Ａでの測定に際しては、まず、Ａｒスパッタイオン銃で
０．５〜３kV程度にて表面吸着炭素や酸化層等を除去し
た後、Ｍｇ−ＫαやＡｌ−Ｋαのアノードを用いたＸ線
銃でＳｂ3d5/2 のＥＳＣＡスペクトルを測定し、ケミカ
ルシフトの違いから金属状態のＳｂの比率を求める。具
体的には、Ｓｂ3d5/2 のスペクトルにおいて、直線を用
いてバックグラウンドを除き、半値幅の等価な２つのガ
ウシアンのピーク値を１．０〜１．５eVの間隔に保って
カーブフィッティングし、得られた両者の積分強度から
原子百分率を求める。このとき、高エネルギー側のピー
クがＳｂ硫化物で、低エネルギー側のピークが金属Ｓｂ
である。

【００２２】記録層の厚さは、記録層の物性、誘電体層
の物性およびその厚さに応じて適宜決定するが、好まし
くは１０〜３００nm、より好ましくは３０〜２００nmと
する。記録層が薄すぎると変調度を大きくすることが困
難となり、厚すぎると記録層での光吸収のために反射率
が不十分となる。

【００２３】記録層３は、スパッタ法や蒸着法などの気
相成長法により形成することが好ましく、特に、ターゲ
ットとしてＳｂ₂ Ｓ₃ 等の硫化アンチモンを用い、Ａｒ
およびＮ₂ を含む雰囲気中でスパッタ法により形成する
ことが好ましい。この方法では、雰囲気中の分圧比Ｎ₂
／Ａｒを、好ましくは５％超２０％以下、より好ましく
は７〜１５％とする。この分圧比が低すぎると金属状態
のＳｂの比率が高くなりすぎる傾向があり、この分圧比
が高すぎると金属状態のＳｂの比率が低くなりすぎる傾
向がある。

【００２４】ターゲットとして硫化アンチモンを用い、
Ａｒ中で放電を行なうと、Ｓｂに対し軽元素であるＳは
スパッタ膜中に入りづらいため、スパッタ膜はターゲッ
ト組成に対しＳｂリッチとなり、膜中には金属状態のＳ
ｂが存在することになる。スパッタ雰囲気中にＡｒ以外
の不活性ガス（Ｎ₂ 、Ｘｅ、Ｋｒ等）を加えれば、金属
状態のＳｂの比率が減少し、膜の光学定数を変化させる
ことができる。本発明では、Ａｒ＋Ｎ₂ 雰囲気中でＮ₂
の分圧比を上記のように制御することにより、最適な光
学定数をもつ記録層を形成することができる。なお、上
記した記録層が形成できるのであれば、Ｎ₂ 以外の不活
性ガスを用いてもよい。また、ターゲットの硫化アンチ
モンとしては、通常、Ｓｂ₂ Ｓ₃ を用いるが、化学量論
組成からはずれたものを用いてもよい。さらに、化学量
論組成からはずれたターゲットを用いることにより、Ａ
ｒ以外の不活性ガスを用いないで上記記録層を形成して
もよい。

【００２５】なお、スパッタ時の雰囲気圧力は、通常、
０．１〜１０Pa程度とすることが好ましい。

【００２６】このようにして形成された記録層は非晶質
であり、Ｓｂの硫化物と金属状態のＳｂとが混在してい
ると考えられる。

【００２７】Ｓｂの硫化物をＳｂ₂ Ｓ_x で表わしたと
き、ｘは、通常、３〜５程度であることが好ましいが、
ｘ＜３の硫化物が存在していてもよい。

【００２８】記録層中には、単体のＳが含まれていても
よい。また、記録層中には、ＳｂおよびＳの他、例えば
Ｓｅ、Ｔｅ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｇｅ等の１種以上が含まれて
いてもよいが、これらの元素の合計は２０原子％以下で
あることが好ましい。

【００２９】なお、Ａｒ＋Ｎ₂ 雰囲気中でスパッタを行
なっても、通常、記録層中の窒素はＥＳＣＡの検出限界
以下であり、実質的に認められない。

【００３０】＜誘電体層４＞誘電体層４は、各種誘電体
から構成される。用いる誘電体は特に限定されず、透明
な各種セラミックスや各種ガラスなどを用いればよく、
例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、硫化亜鉛等の各種酸
化物、窒化物、硫化物やこれらの混合物、あるいは、Ｌ
ａ、Ｓｉ、ＯおよびＮを含有するいわゆるLaSiON、Ｓ
ｉ、Ａｌ、ＯおよびＮを含有するいわゆるSiAlON、ある
いはＹを含有するSiAlON等を用いればよい。

【００３１】誘電体層４の厚さは、用いる誘電体の物性
や記録層の物性および厚さなどに応じ、必要とされる波
長範囲において高反射率および最適な記録感度が得られ
るように適宜設定すればよいが、通常、２０〜５００n
m、特に３０〜３００nmの範囲から選択することが好ま
しい。

【００３２】誘電体層４は、スパッタ法や蒸着法等の気
相成長法により形成されることが好ましい。

【００３３】＜反射層５＞反射層５は、高反射率の金属
や合金から構成することが好ましく、例えば、Ａｇ、Ａ
ｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ等の１種、またはこれらを少なく
とも１種含む合金などから適宜選択すればよい。

【００３４】反射層５の厚さは、３０〜１５０nmとする
ことが好ましい。厚さが前記範囲未満であると十分な反
射率が得にくくなる。また、前記範囲を超えても反射率
の向上は小さく、コスト的に不利になる。

【００３５】反射層５は、スパッタ法や蒸着法等の気相
成長法により形成することが好ましい。

【００３６】＜保護層６＞保護層６は、耐擦傷性や耐食
性の向上のために設けるものであり、種々の有機系の物
質から構成することが好ましいが、特に、放射線硬化型
化合物やその組成物を、電子線、紫外線等の放射線によ
り硬化させた物質から構成することが好ましい。

【００３７】保護層６の厚さは、通常、０．１〜１００
μm 程度であり、スピンコート、グラビア塗布、スプレ
ーコート、ディッピング等、通常の方法により形成すれ
ばよい。

【００３８】＜媒体構造＞以上では、本発明を片面記録
型の光記録媒体に適用する場合について説明したが、本
発明は両面記録型の光記録媒体にも適用可能である。両
面記録型の光記録媒体に適用する場合、一対の基板２、
２を、記録層３が内封されるように接着する。また、片
面記録型であって、保護層６上に保護板を接着した構成
とすることもできる。この場合の保護板としては、通
常、基板２と同質のものを用いればよいが、透明である
必要はなく、その他の材質も用いることができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００４０】＜実施例１＞基板２の表面に、記録層３、
誘電体層４、反射層５および保護層６を形成し、図１に
示される構成の光記録ディスクサンプルを作製した。

【００４１】基板２には、射出成形によりグルーブを同
時形成した直径１２０mm、厚さ１．２mmのディスク状ポ
リカーボネート樹脂を用いた。

【００４２】記録層３は、Ｓｂ₂ Ｓ₃ ターゲットを使用
し、ＡｒおよびＮ₂ からなる雰囲気中で分圧比Ｎ₂ ／Ａ
ｒを０．１０として、スパッタ法により形成した。記録
層３の厚さは１５０nmとした。この記録層中の全Ｓｂに
対する金属状態のＳｂの比率を調べたところ、３８％で
あった。なお、金属状態のＳｂの比率は、前述した方法
にしたがってＥＳＣＡにより測定した。ＥＳＣＡの条件
は、Ｘ線：Ｍｇ−Ｋα １２ kV −２０ mA 、静電レンズ：２mmφ、ＰＥ：４０eV、カウフマン型イオン銃：０．５ kV −３０ mA とした。

【００４３】誘電体層４は、ＺｎＳおよびＳｉＯ₂ をタ
ーゲットとしてスパッタ法により形成した。ＺｎＳ：Ｓ
ｉＯ₂ （モル比）は８５：１５とし、厚さは１８０nmと
した。

【００４４】反射層５は、Ａｕをターゲットとしてスパ
ッタ法により１００nmの厚さに形成した。

【００４５】保護層６は、紫外線硬化型樹脂をスピンコ
ート法により塗布後、紫外線照射により硬化して形成し
た。硬化後の厚さは５μm であった。

【００４６】このようにして作製したサンプルに、記録
パワー８．５mWでＥＦＭ信号を記録した。このサンプル
の未記録部における反射率は、波長７８０nmで７５％、
波長６３５nmで７０％であり、また、７８０nmおよび６
３５nmでの３Ｔ信号の変調度はいずれも３０％以上であ
った。

【００４７】なお、このサンプルの記録層の消衰係数は
０．１８、複素屈折率は３．２０であった。

【００４８】＜実施例２＞実施例１と同様にして、基板
上に記録層を形成した。この実施例では、記録層形成時
の雰囲気中の分圧比Ｎ₂ ／Ａｒを変更し、記録層中の全
Ｓｂに対する金属状態のＳｂの比率を調べた。また、記
録層の消衰係数ｋおよび屈折率ｎを、波長７８０nmにて
測定した。結果を表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１から、Ｎ₂ ／Ａｒを制御することによ
り、記録層中の金属状態のＳｂの比率を広範囲にわたっ
て変更できることがわかる。

【００５１】なお、ＥＳＣＡによる分析では、上記実施
例で形成した記録層中に窒素は検出されなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録媒体の構成例を示す部分断面図
である。

【符号の説明】

２基板３記録層４誘電体層５反射層６保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面に、記録層および反射層をこの
順で有し、記録層がＳｂの硫化物と金属状態のＳｂとを
含有し、記録層中において全Ｓｂに対する金属状態のＳ
ｂの比率が２０〜５０原子％である光記録媒体。
【請求項２】記録層が実質的に窒素を含有しない請求
項１の光記録媒体。
【請求項３】基板表面に、記録層および反射層をこの
順で有する光記録媒体を製造する方法であって、ターゲ
ットとして硫化アンチモンを用い、ＡｒおよびＮ₂ を含
む雰囲気中でスパッタ法により記録層を形成する工程を
有し、この工程における雰囲気中の分圧比Ｎ₂ ／Ａｒが
５％超２０％以下である光記録媒体の製造方法。