JPH09259468A - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents
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- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
Abstract
度に情報を記録、消去、再生可能な光学的情報記録用媒
体を提供する。 【解決手段】 基板上に、少なくとも相転移型光記録
層、誘電体層を備えた光学的情報記録用媒体において、
誘電体層が、(1)IIa属元素の硫化物もしくはセレン
化物の中から選ばれた少なくとも一種と、(2)IIa属
元素の硫化物もしくはセレン化物ではない融点或いは分
解温度が1000℃以上の耐熱性化合物から選ばれた少
なくとも一種とを含有することを特徴とする光学的情報
記録用媒体。
Description
射により、高速かつ高密度に情報を記録、消去、再生可
能な光学的情報記録用媒体に関するものである。
度・高速化の要求に応える記録媒体として、レーザー光
線を利用した光ディスクが開発されている。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
度でも可能な書き換え型がある。
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化させ
るだけで、記録・消去が可能である。さらに、消去と再
記録を単一ビームで同時に行う1ビームオーバーライト
が可能であるという利点を有する。
方式では、記録膜を非晶質化させることによって記録ビ
ットを形成し、結晶化させることによって消去を行う場
合が一般的である。このような相変化記録方式に用いら
れる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。
系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系合金薄膜
等があげられる。なお、書き換え型とほとんど同じ材料
・層構成により、追記型の相変化媒体も実現できる。こ
の場合、可逆性が無いという点でより長期にわたって情
報を記録・保存でき、原理的にはほぼ半永久的な保存が
可能である。
あけ型と異なりビット周辺にリムと呼ばれる盛り上がり
が生じないため信号品質に優れ、また、記録層上部に空
隙が不要なためエアーサンドイッチ構造にする必要がな
いという利点がある。一般に、書き換え型の相変化記録
媒体では、相異なる結晶状態を実現するために、2つの
異なるレーザー光パワーを用いる。
に非晶質ビットで記録し、また消去を行う場合を例にと
って説明する。結晶化は記録層の結晶化温度より十分高
く、融点よりは低い温度まで記録層を加熱することによ
ってなされる。この場合、冷却速度は結晶化が十分なさ
れる程度に遅くなるよう、記録層を誘電体層ではさんだ
り、ビームの移動方向に長い楕円形ビームを用いたりす
る。
度まで加熱し、急冷することによって行う。この場合、
上記誘電体層は十分な冷却速度(過冷却速度)を得るた
めの放熱層としての機能も有する。さらに、上述のよう
な、加熱・冷却過程における記録層の溶融・体積変化に
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。
光学的に透明であること、融点・軟化点・分解温度が高
いこと、形成が容易であること、適度な熱伝導性を有す
るなどの観点から選定される。十分な耐熱性及び機械的
強度を有する保護層としては、まず、金属の酸化物や窒
化物等の誘電体薄膜があげられる。
は、熱膨張率や弾性的性質が大きく異なるため、記録・
消去を繰り返すうちに、基板から誘電体薄膜がはがれて
ピンホールやクラックを生じる原因となる。また、プラ
スチック基板は、湿度によって反りを生じやすいが、こ
れによっても保護膜(誘電体薄膜)の剥がれが生じるこ
とがある。
を主成分とし、SiO2やY2O3等を混入させたものが
提案されている。これらの複合化合物保護膜は純粋な酸
化物あるいは窒化物誘電体膜に比べ、記録層としてよく
使われるGeTeSb等のカルコゲナイド系合金薄膜に
対する密着性に優れている。このため繰り返しオーバー
ライトに対する耐久性に加え、加速試験における膜剥離
が少なく相変化媒体の信頼性をいっそう向上させてい
る。
合物は単に混合すれば良い特性を発揮するというわけで
はない。組成範囲、複合膜の物性によっては、個々の純
粋化合物を用いる場合よりもかえって信頼性を低下させ
る場合もある。従来、カルコゲナイド系元素を含む化合
物であるZnS、ZnSe等に酸化物、窒化物、弗化
物、炭化物等を混合させた保護膜については数多くの提
案がされている。
り返しオーバーライトに伴い、塑性変形による微視的な
変形が蓄積し、実質的に光学的膜厚が変化して反射率が
低下するという問題があった。さらに上記複合膜に於い
ては、一部に於いて最適な組成範囲があると云われてい
るが、その組成の混合物を用いても、必ずしも元の純粋
な化合物単体からなる保護層よりすぐれた特性が得られ
るわけではなかった。
成するそれぞれの化合物とは大きく異なるため、製造法
その他による物性変化が予測不可能であったためであ
る。例えば、上記複合化合物からなる保護層を形成する
にあたりスパッタ法が広く用いられているが、複合物タ
ーゲットを用いる場合と、個々の化合物ターゲットを用
いて同時スパッタする場合とでは当然得られる複合化合
物保護膜の物性は異なってくる。
等により、物性が変化することは良く知られている。こ
うした、保護膜物性のばらつきの存在するなかで、いか
に相変化媒体に適した複合保護膜を見い出すかが課題で
あった。
に、少なくとも相転移型光記録層、誘電体層を備えた光
学的情報記録用媒体において、誘電体層が、(1)IIa
属元素の硫化物もしくはセレン化物の中から選ばれた少
なくとも一種と、(2)IIa属元素の硫化物もしくはセ
レン化物ではない融点或いは分解温度が1000℃以上
の耐熱性化合物から選ばれた少なくとも一種とを含有す
ることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
化物としては、MgS、CaS、SrS、BaSの群か
ら選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。また
IIa属元素のセレン化物としては、MgSe、CaS
e、SrSe、BaSeの群から選ばれた少なくとも一
種であることが好ましい。
素を含むため相変化型記録層に主として含まれるカルコ
ゲン及びその周辺元素との密着性も良い。単なる酸化物
よりなる誘電体層を用いた場合に比べ大幅な改善が見ら
れる。物質(2)である耐熱性化合物は1000℃以上
の耐熱性を有し、物質(1)であるIIa属元素の硫化物
もしくはセレン化物ではないセラミックであるならばほ
とんど適用できる。
00℃以上であり、1000℃に加熱しても分解を起こ
さないことをいう。耐熱性化合物としてはAl、Si、
Ge、Y、Zr、Ba、Ta、Nb、V、W、Hf、S
c又はランタノイドの酸化物、Al、Si、Ge、T
a、Bの窒化物、Mg、Ca、Nd、Tb、Laの弗化
物、Si、Bの炭化物等が挙げられる。
酸化物も合わせて用いた方が脆性が改善される傾向にあ
るので好ましい。コスト、ターゲット製造の容易さ等の
観点から、二酸化珪素、酸化イットリウム、酸化バリウ
ム、酸化タンタル、LaF3、NdF3、TbF3、SiC、
Si3N4、AlNを用いるが好ましい。
た化合物を含有する保護膜(誘電体層)中の(1)及び
(2)の合計量は含有率にして50mol%以上が好ま
しく、さらに好ましくは80mol%以上である。この
含有率が50mol%を下回ると、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
い傾向がある。
の10mol%以上、95mol%以下が好ましい。1
0mol%未満では望みの特性が発揮されない。また9
5mol%を超えると光学吸収係数が大きくなり、好ま
しくなく、より好ましくは15mol%以上90mol
%以下である。
体層全体の5mol%以上、90mol%以下が好まし
く、より好ましくは10mol%以上である。これ以外
の範囲では望みの特性が得られないことがある。耐熱化
合物は1000℃以上の耐熱性と共に記録再生に用いる
レーザー光に対して光学的に十分透明であることが必要
となる。
nm以上の波長領域で複素屈折率の虚部が0.05以下
であることが望ましい。この光学的透明性を得るため
に、スパッタ成膜時に、Arと酸素及び/又は窒素との
混合ガスを用いると好ましい。特に、硫化物、及びセレ
ン化物中のSやSeは蒸気圧が高いために、スパッタ中
に一部が分解、蒸発する傾向がある。
多いと、光吸収性の欠陥となり、また、化学的にも不安
定であるために好ましくない。上記のように、酸素や窒
素をスパッタガスに添加することは、この欠損を酸素や
窒素で置き換えることを目的としている。このとき
(1)群の金属元素の酸化物や窒化物が膜中に一部形成
されるが、(2)群の耐熱化合物の一部として働くため
に、膜の特性は特に損なわれない。
成について述べる。本発明の光学的記録用媒体は少なく
とも基板、相転移型光記録層、誘電体層を備えるが、通
常、基板/誘電体層/記録層/誘電体層/反射層の構成
を有し、基板には、ポリカーボネート、アクリル、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。
通常は、10〜500nmの厚さに設けられる。誘電体
層の厚みが10nm未満であると、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
い傾向がある。誘電体層の厚みが500nmを超えると
誘電体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。
高周波放電スパッタで製造されるため、成膜速度が遅い
傾向があり、生産性の面からは200nm以上の厚膜を
設けることは好ましくはない。もし、そのような厚膜を
形成する必要がある場合には、全膜厚のうち記録層に接
する側の5〜100nmを上記(1)群の化合物と
(2)群の耐熱性化合物の混合物からなる誘電体層(保
護膜)とし、記録層から遠い側の残りの膜厚を、上記混
合物に含まれる(2)群の耐熱性化合物と同種または異
種の耐熱性化合物のみからなる保護膜とすれば良い。
とする組成の誘電体層を適用すれば、全膜厚を本発明で
特徴とする組成の誘電体層とした場合と同様の効果が得
られる。ただし、記録層界面側の複合誘電体層と、その
上に設ける耐熱化合物保護膜との密着性が良くなけれ
ば、剥離を生じやすいので、両者の組み合わせには注意
を要する。
面側の複合誘電体層に含まれる(2)群の耐熱性化合物
と同種の材料を上に設ける耐熱化合物保護膜として用い
ることである。上記誘電体層の膜密度は理論密度の80
%以上であることが好ましい。ここで膜の理論密度は下
記式で示され、各構成化合物のバルク状態での密度にそ
の構成化合物のモル含有率を乗じたものの積算値であ
る。
密度)×(構成化合物モル含有率)} 混合物誘電体層の密度をこのようにすることで、繰り返
し記録及び経時変化に対する耐久性を著しく向上させる
ことができる。膜密度をコントロールするにはスパッタ
リング時の真空度を調節することにより行いうる、膜密
度を高くするには真空度を低く(アルゴンガス圧を低
く)するのが良く、通常は真空度を1Pa以下、好まし
くは0.3〜0.8Paとするのが良い。
は、ZnS、ZnSeを主成分とする複合膜より機械的
強度が大きく、硬度が酸化物に近く、かつ微視的ずり変
化によるクラックの発生が少ないと言う効果がある。さ
らに酸化物そのものに比べ圧縮応力が小さいため剥離が
生じにくい。上記誘電体層は、膜を構成する複数の化合
物の混合物で構成された複合スパッタリングターゲット
を用いて形成することが好ましい。
成するにあたり、通常スパッタ法が広く用いられている
が、複合化合物からなるターゲットを用いる方が、個々
の化合物ターゲットを用いて同時スパッタするのと比べ
て、得られる複合化合物保護膜の構成元素の均一性が勝
っているために保護膜としての特性も優れたものとなる
ため好ましい。
であり、その厚みは10nm〜100nmの範囲が好ま
しい。記録層の厚みが10nmより薄いと十分なコント
ラストが得られ難く、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となりやすい。一方1
00nmを越すとやはり光学的なコントラストが得にく
くなり、また、クラックが生じやすくなるので好ましく
ない。
使用でき、例えばGeSbTeやInSbTe、AgS
bTe、AgInSbTeといった化合物がオーバーラ
イト可能な材料として選ばれる。これらの化合物に0.
1〜10原子%のSn、In、Pb、As、Se、S
i、Bi、Au、Ti、Cu、Ag、Pt、Pd、C
o、Ni等のうちから、一種またはそれ以上の元素を添
加して結晶化速度、光学定数、耐酸化性を改善すること
も有効である。
は、上記機械的強度、信頼性の面からの制限の他に、多
層構成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効
率が良く、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。外側の
誘電体層(基板側でない誘電体層)の上に通常は、光学
的反射層を設けるが、光学的反射層は反射率の大きい物
質が好ましく、通常はAu、Ag、Cu、Al及びそれ
らの合金等が用いられる。
ギーの拡散を促進する効果があるため、熱伝導度制御等
のためTa、Ti、Cr、Mo、Mg、V、Nb、Zr
等を小量加えた合金とするのが良い。光学的反射層の上
に紫外線硬化樹脂などからなるコート層を設けても良
い。記録層、誘電体層、反射層はスパッタリング法など
によって形成される。
ト、必要な場合には反射層材料用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。なお、本発明保護層
は、繰り返し記録・消去可能な、書き換え可能な相変化
ディスクへの適用に特に適しているが、ライトワンス型
の相変化媒体に適用しても、耐蝕性の向上、耐剥離性の
向上をもたらし、媒体の信頼性改善に有効である。
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。
を、物質(2)の耐熱化合物としてSiO2を用いた。
両者の粉体をmol比で40対60(MgS:SiO2)
となるよう調整混合し、ホットプレス法にて複合焼結体
ターゲットを得た。ポリカーボネート樹脂基板上に誘電
体層/記録層/誘電体層/反射層を設け、4層構造の記
録媒体を作成した。
00nm、記録層30nm、上部誘電体層30nm、反
射層100nmとした。記録層の組成はGe(22.2)Sb
(22.2)Te(55.6)であり、反射層はAl合金を用いた。
誘電体層はArガスを50sccmで流し、圧力は0.
7Paのもと、高周波(13.56MHz)スパッタリ
ングにより成膜した。
98%であった。JISヌープ硬度は420であり、膜
応力は引っ張りで3×109dyn/cm 2であった。記
録層及び反射層はArガス圧力0.7Paで直流スパッ
タリングにより成膜した。
けた。このディスクをさらにArイオンレーザーを用い
て初期化すなわち記録層の結晶化処理を行ったのち、以
下の条件でディスクの動特性を評価した。10m/sの
線速度で回転させながら4MHz、デューティー50%
のパルス光を用い記録パワー19.5mW、ベースパワ
ー9.5mWで繰り返しオーバーライトを行い、所定の
回数に達する度にC/N比及び消去比の測定を行った。
うに、繰り返し10万回でC/N比の低下は1回目と比
較して約8dBであった。消去比は繰り返し10万回で
1回目と比較して約12dB低下した。なおSiO2の
融点は約1600℃である。
物質(2)としてSiO 2を選択し、mol比を40対
60としたこと以外は実施例1と同様にしてディスクを
作成し、同様な動特性評価を行った。結果を図2に示
す。繰り返し4万回でC/N比の低下は1回目の時と比
べて約10dBであった。
とんど変化していなかった。この誘電体薄膜のヌープ硬
度は450であり応力は引っ張りで4×109dyn/c
m2であった。
いたこと以外は実施例1と同様にしてディスクを作成
し、同様な動特性評価を行った。結果を図3に示す。繰
り返し1万回でC/N比及び消去比の低下は1回目と比
べてそれぞれ約11dB及び約17dBであった。この
誘電体薄膜のヌープ硬度は300であり圧縮応力は1×
109dyn/cm2であった。
0のZnS及びTiO2を用いたこと以外は実施例1と
同様にしてディスクを作成し、同様な動特性評価を行っ
た。結果を図4に示す。繰り返し2千回でC/N比及び
消去比の低下は1回目と比べてそれぞれ約11dB及び
約16dBであった。
り圧縮応力は2×109dyn/cm 2であった。なおT
iO2は600℃付近で熱分解が始まり、酸素原子が離
脱し、黒色化することが、知られている。
0のZnS及びMoS2を用いたこと以外は実施例1同
様にしてディスクを作成し、同様な動特性評価を行っ
た。結果を図5に示す。繰り返し1千回でC/N比及び
消去比の低下は1回目と比べてそれぞれ約9dB及び約
16dBであった。
り圧縮応力は1×109dyn/cm 2であった。なおM
oS2は350℃付近で熱的に不安定となり合金を作り
やすいことが、知られている。
により、データ保存安定性に優れた追記型媒体及び多数
回の繰り返し記録・消去が行える書き換え型媒体の実用
化に多いに有効である。
化を示すグラフ
化を示すグラフ
化を示すグラフ
化を示すグラフ
化を示すグラフ
Claims (7)
- 【請求項1】 基板上に、少なくとも相転移型光記録
層、誘電体層を備えた光学的情報記録用媒体において、
誘電体層が、(1)IIa属元素の硫化物もしくはセレン
化物の中から選ばれた少なくとも一種と、(2)IIa属
元素の硫化物もしくはセレン化物ではない融点或いは分
解温度が1000℃以上の耐熱性化合物から選ばれた少
なくとも一種とを含有することを特徴とする光学的情報
記録用媒体。 - 【請求項2】 硫化物又はセレン化物が、MgS、Ca
S、SrS、BaS、RaS、MgSe、CaSe、S
rSe、BaSe、RaSeの群から選ばれた少なくと
も1種である請求項1に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項3】 耐熱化合物がAl、Si、Ge、Y、Z
r、Ba、Ta、Nb、V、W、Hf、Sc、もしくは
ランタノイドの酸化物、Al、Si、Ge、Ta、Bの
窒化物、Mg、Ca、Nd、Tb、Laの弗化物、S
i、Bの炭化物の群から選ばれた少なくとも1種である
請求項1又は2に記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項4】 誘電体層の膜密度が理論密度の80%以
上であることを特徴とする請求項1及至3のいずれかに
記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項5】 誘電体層が、誘電体を構成する複数の化
合物で構成された複合スパッタリングターゲットを用い
てスパッタ成膜されたことを特徴とする請求項1及至4
のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項6】 誘電体層の固有応力の絶対値が5.0×
109dyn/cm2未満であることを特徴とする請求項
1及至5のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項7】 誘電体層のJISZ2251法で測定し
たヌープ硬度が300以上であることを特徴とする請求
項1及至6のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06599596A JP3601168B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 光学的情報記録用媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06599596A JP3601168B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 光学的情報記録用媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09259468A true JPH09259468A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3601168B2 JP3601168B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=13303110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06599596A Expired - Fee Related JP3601168B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 光学的情報記録用媒体 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601168B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6881466B2 (en) | 2002-03-19 | 2005-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Information recording medium and method for producing the same |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP06599596A patent/JP3601168B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6881466B2 (en) | 2002-03-19 | 2005-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Information recording medium and method for producing the same |
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| JP3601168B2 (ja) | 2004-12-15 |
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