JPH0883443A - 光学的情報記録用媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相変化媒体を初期化するに当たり、初期化時
間の短縮、レーザー光パワーを低減し、レーザーの使用
可能時間を延ばすことのできる方法を提供する。 【構成】 基板上に少なくとも相変化型の記録層と、該
記録層の基板とは反対側に、誘電体保護層または金属反
射層の一方または両方を介して、光硬化性または熱硬化
性樹脂からなる保護層を設けてなる光学的情報記録用媒
体を製造するに際し、該保護層の光硬化性または熱硬化
性樹脂の硬化時に、記録層にレーザービームを照射し
て、記録層の初期化を行うことを特徴とする光学的情報
記録用媒体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的情報記録用媒体
の製造方法に関し、レーザー光の照射により記録層が可
逆的に相変化することを利用した、高速、高密度かつオ
ーバーライト可能な光学的情報記録用媒体の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の増大にともない、高密度
でかつ高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒
体が求められているが、光ディスクはまさにこうした用
途に応えるものとして期待されている。光ディスクには
一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何度でも
可能な書換型がある。

【０００３】書換型光ディスクとしては、光磁気効果を
利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変化に
伴う反射率変化を利用した相変化媒体があげられる。相
変化媒体は外部磁界を必要とせず、レーザー光のパワー
を変調するだけで記録・消去が可能であり、記録・再生
装置を小型化できるという利点を有する。さらに、消去
と再記録を単一レーザー光ビームで同時に行う、いわゆ
る１ビームオーバーライトが可能である。

【０００４】あるいは、現在主流である８００ｎｍ前後
の波長での記録消去可能な媒体から、特に材料の変更を
することなく短波長による高密度記録媒体化が可能であ
るといった利点を有する。このような、１ビームオーバ
ーライトが可能な相変化媒体の記録層材料としては、カ
ルコゲン系合金薄膜を用いることが多い。たとえば、Ｇ
ｅＴｅＳｂ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｎＴｅ系等があ
げられる。

【０００５】かかる相変化媒体は、実用化に際しては記
録層を誘電体層ではさみ、さらにその上部に、金属反射
層を設けることが多い。この多層構成により、干渉効果
を利用して反射率差（コントラスト）を改善するのが普
通である。さらに、この多層構成は、放熱、蓄熱硬化や
機械的に記録層の変形を防止する効果もある。

【０００６】すなわち、一般に、書換型の相変化記録媒
体では、未記録・消去状態を結晶状態とし、非晶質のビ
ットを形成する。非晶ビットは記録層を融点より高い温
度まで加熱し、急冷することによって形成されるのであ
るが、記録層をはさむ誘電体層は十分な過冷却状態を得
るための放熱層として働く。

【０００７】一方、消去（結晶化）は、記録層の結晶化
温度よりは高く融点よりは低い温度まで記録層を加熱し
て行う。この場合、誘電体層は結晶化が完了するまでの
間、記録層の温度を高温に保つ蓄熱層として働く。一
方、記録層の溶融・体積膨張に伴う変形や、プラスチッ
ク基板への熱的ダメージを防いだり、湿気による記録層
の劣化を防止するためにも、上記誘電体層からなる保護
層は重要である。

【０００８】さらに、実用的な相変化媒体では、上記記
録層上の誘電体保護層または金属反射層を介して、光ま
たは熱硬化性樹脂層を設けて、変形防止、擦傷防止等の
機能をもたせて信頼性を向上させている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記、多層構成からな
る相変化型媒体は、通常、下記１〜６のような工程で製
造される。 １）プラスチック基板の射出成形またはガラス基板上に
光硬化性または熱硬化性樹脂を用いて溝を形成する。

【００１０】２）真空槽内で、連続的に、上記基板上に
多層薄膜層を順次形成する。例えば、下部誘電体層、記
録層、上部誘電体層、金属反射層という順に成膜する。
成膜は通常蒸着法やスパッタ法が用いられる。 ３）真空槽内から取り出した媒体の基板の記録層側の
面、さらに必要に応じて、その反対側の面に保護層とし
て光硬化性または熱硬化性樹脂層を形成する。

【００１１】４）初期化を行う、現在広く用いられてい
るＧｅＳｂＴｅ系記録層を用いた相変化媒体では、通
常、結晶状態を初期・未記録状態とするが、該記録層は
成膜直後が非晶質であるため、初期化（結晶化）が必要
である。それは、上記真空槽内での成膜後のいずれのタ
イミングにおいても可能である。 ５）両面媒体では貼合わせを行う。

【００１２】６）最終的な検査を行う。これに前後し
て、カートリッジに梱包する。 上記、相変化媒体の製造プロセスは、ほぼ光磁気媒体と
同様である。しかし、光磁気媒体と比較して、初期化に
要する時間が長く、量産性を改善する上でのネックとな
っている。通常の光磁気ディスクの初期化は、大型磁石
の磁場中に成膜後の媒体を通過させるだけで完了するの
で、所用時間は、わずか５〜６秒未満である。

【００１３】相変化媒体に対して、現在知られている最
も実用的な初期化方法は、レーザービームを照射して記
録層を加熱することである。本発明者等の検討によれ
ば、例えば、市販のバルクイレーザー（シバソク
（株）、ＬＫ１０シリーズ）を用いた場合、１３０ｍｍ
直径ディスク片面の初期化には３０〜４０秒程度が必要
である。

【００１４】フラッシュランプアニールを併用する方法
なども提案されているが、現在のところ、光磁気ディス
クの初期化より短縮できてはいない。

【００１５】

【課題を解決する手段】本発明者等は、相変化媒体の初
期化方法について種々検討を行った結果、現状では、初
期化時間を大幅に短縮することは困難であった。それよ
りも、上記の工程全体のなかで初期化工程を、他工程と
組み合わせることで、単に時間短縮のみならず、必要な
レーザー光パワーを低減し、レーザーの使用可能時間を
延ばすこともできる方法を見いだした。

【００１６】すなわち、本発明の要旨は、基板上に少な
くとも相変化型の記録層と、該記録層の基板とは反対側
に、誘電体保護層または金属反射層の一方または両方を
介して、光硬化性または熱硬化性樹脂からなる保護層を
設けてなる光学的情報記録用媒体を製造するに際し、該
保護層の光硬化性または熱硬化性樹脂の硬化時に、記録
層にレーザービームを照射して、記録層の初期化を行う
ことを特徴とする光学的情報記録用媒体の製造方法に存
する。

【００１７】次に、本発明による光学的記録用媒体の構
成について述べる。図１は、本発明における相変化型光
学的情報記録用媒体の層構成を示す断面の模式図であ
る。図１において、基板１には、ポリカーボネート、ア
クリル樹脂、非晶性ポリオレフィンなどの透明樹脂、あ
るいはガラスを用いることができる。

【００１８】保護層２、４の厚みは、各々１００Åから
５０００Åの範囲であることが望ましい。保護層２、４
の厚みが１００Å以下であると、基板や記録膜の変形防
止効果が不十分であり、保護層としての役目をなさな
い。保護層２、４の厚みが５０００Å以上では、保護層
自体の内部応力や基板との弾性特性の差が顕著になっ
て、クラックが発生しやすくなる。

【００１９】保護層２、４としては、金属の酸化物、窒
化物、弗化物等で融点が１０００℃以上の材料が望まし
い。あるいは、ＺｎＳ，ＺｎＯ，ＣｄＳ等のカルコゲン
元素を含む誘電体または半導体を一方の化合物とし、こ
れとＳｉ，Ｔａ，Ｙ、Ｚｒ，Ｔｉ等の金属酸化物、窒化
物または炭化物あるいは、ＭｇＦ₂等の弗化物を他方の
化合物として混合した材料が好ましく用いられる。

【００２０】その混合比は、例えばＺｎＳに他の酸化
物、窒化物、炭化物、弗化物を混合する場合、ＺｎＳの
組成比とも９０〜４０ｍｏｌ％とするのが普通である。
相変化型の記録層３は、通常その厚みが１００Åから１
０００Åの範囲に選ばれる。記録層３の厚みが１００Å
より薄いと十分なコントラストが得られない。また、結
晶化速度が遅くなる傾向があり、短時間での記録消去が
困難になる。

【００２１】一方記録層３の厚みが１０００Åを越える
とやはり光学的なコントラストが得にくくなり、また、
クラックが生じ易くなるので好ましくない。なお、記録
層３及び保護層２、４の厚みは多層構成にともなう干渉
効果も考慮して、レーザー光の吸収効率がよく、記録信
号の振幅すなわち記録状態と未記録状態のコントラスト
が大きくなるように選ばれる。

【００２２】記録層としては、ＧｅＳｂＴｅやＩｎＳｂ
Ｔｅといった３元化合物がオーバーライト可能な材料と
して選ばれる。これらの３元化合物に０．１〜１０原子
％のＳｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂｉ、Ａ
ｕ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ等のう
ちから、一種またはそれ以上の元素を添加して結晶加速
度、光学定数、耐酸化性を改善することも有効である。

【００２３】図１に示す例では、保護層４の上に熱変形
防止のための光または熱硬化性樹脂からなる保護コート
層５を設けてあるが、さらに接着層を設けて保護基板あ
るいは、もう一枚の記録媒体と貼りあわせてもよい。さ
らに、図２には、保護層４の上に光学的反射層６と保護
コート層７を設けた例を示す。

【００２４】光学的反射層は反射率の高い、Ａｌ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属薄膜が用いられる。この場合記
録層及び保護層の厚みは、反射層を含めた干渉効果を考
慮して決定される。また、反射層６は、記録層３が吸収
した熱エネルギーの拡散を促進する効果もある。

【００２５】記録層３、保護層２、４、反射層６はスパ
ッタ法などによって形成される。記録膜用ターゲット、
保護膜用ターゲット、必要な場合には反射層材料用ター
ゲットのターゲットを同一真空チャンバー内に設置した
インライン装置で膜形成を行うことが各層間の酸化や汚
染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からもすぐれ
ている。

【００２６】本発明においては、上記多層薄膜の成膜後
に、保護コート層５や７を形成する。保護コート層５や
７は、まず、モノマーまたはオリゴマーを含む溶剤をス
ピンコートによって塗布し、これを光または熱によって
硬化させる。光硬化には通常紫外光が用いられる。光硬
化の場合でも、光照射によって発熱し加熱されるのが一
般的である。

【００２７】基板がプラスチックである場合には、基板
の温度は基板のガラス転移点（通常２００℃未満）より
十分低くなければならないため、熱硬化時はもちろん、
光硬化時においても、短時間に硬化が終了するに十分な
エネルギーを加えることはできない。さらに、急激な温
度変化は基板、記録媒体の各層間の熱膨張率の差による
クラック等を生じる原因になる。

【００２８】これらの制限により、硬化反応には３０秒
以上要するのも稀ではない。一方、記録層の結晶化温度
は通常１５０〜２５０℃であるから、本発明において
は、保護コート層５の硬化反応中に、記録層にレーザー
光ビームを照射する。図３に例として、紫外線硬化樹脂
硬化兼初期化装置の概念図を示した。８は紫外線硬化用
の光源であり、ハロゲンランプ、水銀ランプ等が用いら
れる。

【００２９】９は基板の回転機構である。１０は記録層
を含む多層膜、１１はスピンコートされた未硬化の紫外
線硬化樹脂である。初期化用レーザー光光源１２として
は、高出力の半導体レーザーやＡｒレーザー等が用いら
れる。上記レーザー光ビームは集光され、数十から数百
μｍ径のスポットが１０のなかの記録層に照射される。

【００３０】記録層は、レーザー光照射によりガラス転
移点以上に加熱され初期化（結晶化）される。基板は数
百から数千ｒｐｍで回転し、かつ、基板全面を順次加熱
できるよう、レーザー光ビームは基板内外周に移動す
る。このようなレーザー光照射機構は通常の光ディスク
ドライブとほとんど同等の機構を用いれば実現できる。

【００３１】通常のドライブでは、ビームスポット径を
１μｍ程度に集光するが、初期化は、より広いビームス
ポット径を用いる点が異なっているだけである。このよ
うに、集束光ビームをもちいて局所的に加熱するのは、
やはり、基板の変形や多層膜のクラックを防止しつつ、
記録層を短時間に２００℃から数百℃の高温に加熱する
ためである。初期化装置１３全体をベルトコンベア１４
により搬送する機構を例示した。

【００３２】本発明は、単なる２工程、装置の組み合わ
せによる工程時間の短縮だけを目的としたものではな
い。以下に述べるような初期化工程の本質的改善をも達
成できる。まず、前述のような硬化時の発熱により、記
録層を広く均一に基板のガラス転移点以下まで加熱す
る。

【００３３】従来、この加熱は光硬化性樹脂を用いた場
合では、付加的なむしろネガティブな効果であったが、
本発明ではこの発熱を積極的に利用する。硬化時の加熱
により、レーザー光での加熱に要するパワーが低減され
る。記録層を３００〜４００℃に加熱して結晶化する場
合、少なくとも２０〜３０％のパワー低減が可能であ
る。

【００３４】初期化用のレーザー光は数十から数百ｍＷ
のパワーで直流的に発振されるから、レーザーの寿命を
著しく短くする。従って、直流発振パワーの低減はただ
ちにレーザーの延命化につながる。さらに、記録層の結
晶化は通常結晶核の生成と核を中心とする結晶粒の成長
の２段階にわけられる。

【００３５】硬化過程の平均的な発熱は結晶核の生成を
促進する。レーザー光による局所的かつ瞬時の加熱がオ
ーバーラップされると、結晶核を中心とする結晶成長が
瞬時（およそ１μｓｅｃ以内）に完結する。硬化時の記
録層温度を制御することにより、結晶核の密度を制御で
きるが、これは、最終的な平均結晶粒径を制御すること
につながる。

【００３６】すなわち、結晶核密度が高ければ、各結晶
核を中心とする結晶粒成長は抑制され、平均結晶粒径は
小さくできる。一方、結晶核密度が低ければ、平均結晶
粒径は大きくできる。平均結晶粒径は、繰り返しオーバ
ーライト時の消去比を一定に維持し、もって、ノイズの
増加を抑制するために必要である。

【００３７】最適平均結晶粒径は、記録層組成、層構
成、記録条件（マーク長、線速度など）に依存するので
必ずしも一定ではない。初期化時のレーザー光照射条件
だけでは、粒径制御は困難であるが、硬化時の温度とい
うあらたなパラメータの制御により容易となる。

【００３８】

【実施例】以下に、実施例を示すが、本発明は、その要
旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ 直径１３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリカーボネート樹脂基
板にＺｎＳ（８０ｍｏｌ％）−ＳｉＯ₂(２０ｍｏｌ％）
層を１０００Å、Ｇｅ₂₀Ｓｂ₂₃Ｔｅ₅₇（ｍｏｌ％）の相
変化型記録層を２００Å、ＺｎＳ（８０ｍｏｌ％）−Ｓ
ｉＯ₂(２０ｍｏｌ％）層を２００Å、Ａｌ−Ｔａ（１
％）合金反射層を１０００Å形成し、その上に、紫外線
硬化性樹脂を塗布し、市販の初期化装置（シバソク、Ｌ
Ｋ１０１）を用い相変化媒体に、紫外光を照射しつつ、
初期化を行ったところ、初期化時間短縮、レーザー光パ
ワーの低減、結晶粒径の変化等の効果がみられた。初期
化時の記録媒体の温度は約１００℃であった。

【００３９】

【発明の効果】本発明による初期化方法を用いることに
より、工程に要する時間を大幅に短縮し、かつ初期化時
の結晶粒径制御のための新たな制御方法をも提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における媒体の層構成の一例を示す断
面の模式図

【図２】 本発明における媒体の層構成の一例を示す断
面の模式図

【図３】 紫外線硬化樹脂硬化兼初期化装置の概念図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 保護層 ３ 記録層 ４ 保護層 ５ 保護コート層 ６ 反射層 ７ 保護コート層 ８ 紫外線硬化用の光源 ９ 基板の回転機構 １０ 記録層を含む多層膜 １１ は未硬化の紫外線硬化樹脂 １２ 初期化用レーザー光光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 裕宜 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三 菱化成株式会社総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に少なくとも相変化型の記録層
   と、該記録層の基板とは反対側に、誘電体保護層または
   金属反射層の一方または両方を介して、光硬化性または
   熱硬化性樹脂からなる保護層を設けてなる光学的情報記
   録用媒体を製造するに際し、該保護層の光硬化性または
   熱硬化性樹脂の硬化時に、記録層にレーザービームを照
   射して、記録層の初期化を行うことを特徴とする光学的
   情報記録用媒体の製造方法。