JPH10255338A

JPH10255338A - 光記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH10255338A
Application number: JP6293897A
Authority: JP
Inventors: Takao Amioka; 孝夫網岡; Toshinaka Nonaka; 敏央野中; Gentaro Obayashi; 元太郎大林
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、低コストで光記録媒体を製造する
方法を提供せんとするものである。【解決手段】本発明の光記録媒体の製造方法は、基板
上に形成された記録層に光を照射することによって情報
の記録、消去再生が可能であり、情報の記録および消去
が、非晶相と結晶相の間の相変化により行われる光記録
媒体の製造方法であって、基板に電力を供給しながらス
パッタリングすることにより記録層を成膜することを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の照射により、
情報の記録、消去、再生が可能である光情報記録媒体に
関するものである。特に、本発明は、記録情報の消去、
書換機能を有し、情報信号を高速かつ、高密度に記録可
能な光ディスクなどの書換可能型相変化型光記録媒体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の書換可能型相変化型光記録媒体の
技術は以下のごときものである。相変化型光記録媒体に
用いられる記録膜は、スパッタリングなどの薄膜形成法
で作製されるが、このとき記録膜は非晶質の状態で作製
される。しかし記録媒体としては結晶状態に初期化して
使用する必要があるため、非晶質の記録膜を形成した後
に、Ａｒレーザー、半導体レーザー、ハロゲンランプな
どで加熱し、結晶化させると言う方法が知られている
（特開平２−５２４６号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の急冷構造
の書換可能相変化型光記録媒体における課題は、非晶質
の記録膜を形成した後に加熱し、結晶化させるために、
製造コストが高いものとなることである。

【０００４】そこで、記録膜を結晶状態で形成すれば、
形成後の加熱結晶化のプロセスが不要となり、コストを
低下させることができる。

【０００５】本発明は、かかる従来の光記録媒体の課題
を解決し、低コストの光記録媒体およびその製造方法を
提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の光記録媒体の製造方法は、基板
上に形成された記録層に光を照射することによって情報
の記録、消去再生が可能であり、情報の記録および消去
が、非晶相と結晶相の間の相変化により行われる光記録
媒体の記録層をスパッタリングで成膜する方法におい
て、基板に高周波の電力を供給しながら成膜することを
特徴とする光記録媒体の製造方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の光記録媒体においては、
基板上に少なくとも第１誘電体層、記録層、第２誘電体
層、反射層をこの順で積層することが、記録時に基板、
記録層などが熱によって変形し記録特性が劣化するのを
防止するなど、基板、記録層を熱から保護する効果、光
学的な干渉効果により、再生時の信号コントラストを改
善する効果があることから好ましい。

【０００８】本発明の第１誘電体層および第２誘電体層
としては、ＺｎＳ、ＳｉＯ₂、窒化シリコン、酸化アル
ミニウムなどの無機薄膜がある。特に、ＺｎＳの薄膜、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃｅなどの金属
の酸化物の薄膜、Ｓｉ、Ａｌなどの窒化物の薄膜、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの炭化物の薄膜およびこれらの化合
物の混合物の膜が、耐熱性が高いことから好ましい。ま
た、これらに炭素や、ＭｇＦ₂などのフッ化物を混合し
たものも、膜の残留応力が小さいことから好ましい。特
に、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合膜あるいは、ＺｎＳとＳｉ
Ｏ₂と炭素の混合膜は、記録、消去の繰り返しによって
も、記録感度、Ｃ／Ｎ、消去率などの劣化が起きにくい
ことから好ましく、特にＺｎＳとＳｉＯ₂と炭素の混合
膜が好ましい。ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合膜においては、
ＳｉＯ₂の混合比が１５〜３５モル％が好ましく、Ｚｎ
ＳとＳｉＯ₂と炭素を構成材料とする混合膜において
は、ＳｉＯ₂の混合比が１５〜３５モル％であり、炭素
の混合比が１〜１５モル％であることが好ましい。

【０００９】本発明の反射層の材質としては、光反射性
を有するＡｌ、Ａｕなどの金属、およびこれらを主成分
とし、Ｔｉ、Ｃｒ，Ｈｆ，などの添加元素を含む合金お
よびＡｌ、Ａｕなどの金属にＡｌ、Ｓｉなどの金属窒化
物、金属酸化物、金属カルコゲン化物などの金属化合物
を混合したものなどがあげられる。Ａｌ、Ａｕなどの金
属、およびこれらを主成分とする合金は、光反射性が高
く、かつ熱伝導率を高くできることから好ましい。前述
の合金の例として、ＡｌにＳｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、などの少なくとも
１種の元素を合計で５原子％以下、１原子％以上加えた
もの、あるいは、ＡｕにＣｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ｎｉなどの少なくとも１種の元素を合計で２０原子
％以下１原子％以上加えたものなどがある。

【００１０】特に、材料の価格が安くできることから、
Ａｌを主成分とする合金が好ましく、とりわけ、耐腐食
性が良好なことから、ＡｌにＴｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｈｆ、
Ｚｒ、Ｍｎ、Ｐｄから選ばれる少なくとも１種以上の金
属を合計で５原子％以下０．５原子％以上添加した合金
が好ましい。とりわけ、耐腐食性が良好でかつヒロック
などの発生が起こりにくいことから、反射層を添加元素
を合計で０．５原子％以上３原子％未満含む、Ａｌ−Ｈ
ｆ−Ｐｄ合金、Ａｌ−Ｈｆ合金、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ
−Ｔｉ−Ｈｆ合金、Ａｌ−Ｃｒ合金、Ａｌ−Ｔａ合金、
Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｒ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ合金のいずれ
かのＡｌを主成分とする合金で構成することが好まし
い。

【００１１】本発明の記録層としては、とくに限定する
ものではないが、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｄ−Ｇｅ−
Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｄ−
Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｔ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金、Ｃｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｉｎ−Ｓｅ合金な
どがある。多数回の記録の書換が可能であることから、
Ｐｄ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金、Ｐｄ−Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金が好ましい。
特に、Ｐｄ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ
−Ｔｅ合金、Ｐｄ−Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｐｔ
−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金は、消去時間が短く、かつ多数
回の記録に優れることから好ましい。さらには、その組
成は次式で表される範囲にあることが熱安定性と繰り返
し安定性に優れている点からより好ましい。

【００１２】Ｍz（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-y-z（Ｇｅ_0.5Ｔｅ
_0.5）_y ０．３５≦ｘ≦０．５０．２≦ｙ≦０．５０．０００５≦ｚ≦０．０１ここで、ＭはＰｄ、Ｎｂ、Ｐｔから選ばれる少なくとも
１種の金属を表す。また、ｘ、ｙ、ｚおよび数字は、各
元素の原子の数（各元素のモル数）を表す。

【００１３】本発明の基板の材料としては、透明な各種
の合成樹脂、透明ガラスなどが使用できる。埃、基板の
傷などの影響を避けるために、透明基板を用い、集束し
た光ビームで基板側から記録を行うことが好ましく、こ
のような透明基板材料としては、ガラス、ポリカーボネ
ート、ポリメチル・メタクリレート、ポリオレフィン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などがあげられる。
特に、光学的複屈折が小さく、吸湿性が小さく、成形が
容易であることからポリカーボネート樹脂、アモルファ
ス・ポリオレフィン樹脂が好ましい。

【００１４】基板の厚さは特に限定するものではない
が、０．０１ｍｍ〜５ｍｍが実用的である。０．０１ｍ
ｍ未満では、基板側から集束した光ビームで記録する場
合でも、ごみの影響を受け易くなり、５ｍｍ以上では、
対物レンズの開口数を大きくすることが困難になり、照
射光ビームスポットサイズが大きくなるため、記録密度
をあげることが困難になる。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、シート状、カード状で
使用する。リジッドな基板は、カード状、あるいはディ
スク状で使用する。また、これらの基板は、記録層など
を形成した後、２枚の基板を用いて、エアーサンドイッ
チ構造、エアーインシデント構造、密着張り合わせ構造
としてもよい。

【００１５】本発明の光記録媒体の記録に用いる光源と
しては、レーザー光、ストロボ光のごとき高強度の光源
であり、特に半導体レーザー光は、光源が小型化できる
こと、消費電力が小さいこと、変調が容易であることか
ら好ましい。

【００１６】記録は結晶状態の記録層にレーザー光パル
スなどを照射してアモルファスの記録マークを形成して
行う。また、反対に非晶状態の記録層に結晶状態の記録
マークを形成しても良い。消去はレーザー光照射によっ
て、アモルファスの記録マークを結晶化するか、もしく
は結晶状態の記録マークをアモルファス化して行うこと
ができる。記録速度を高速化でき、かつ記録層の変形が
発生しにくいことから記録時はアモルファスの記録マー
クを形成し、消去時は結晶化を行う方法が好ましい。

【００１７】また、記録マーク形成時は光強度を高く、
消去時はやや弱くし、１回の光ビームの照射により、書
換を行う１ビームオーバーライトは、書換の所用時間が
短くなることから好ましい。

【００１８】次に、本発明の光記録媒体の製造方法につ
いて述べる。本発明の特徴は、光記録媒体の記録層をス
パッタリングで成膜する際、基板に高周波の電力を供給
しながら成膜することである。これにより記録層を結晶
相として成膜することができる。

【００１９】また、記録層ターゲットをスパッタリング
する手法としては高周波スパッタリングであることが好
ましい。この際、基板に加える電力が記録層ターゲット
に加える電力の１％以上３０％以下であることが好まし
い。１％未満であると、基板に電力を加えた効果が見ら
れない。また、３０％を越えると逆スパッタが進行し、
成膜速度が極端に遅くなることや、一度結晶化した記録
膜が逆スパッタによって破壊されるおそれがある。基板
に加える電力が１０％以上であるとさらに好ましい。１
％以上１０％以下であると、記録膜の組成によっては結
晶化が不十分となることもある。

【００２０】反射層、保護層などを基板上に形成する方
法としては、真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが
あげられる。特に、成膜時に組成、膜厚のコントロール
が容易であることから、スパッタリング法が好ましい。

【００２１】形成する記録層などの厚さの制御は、水晶
振動子膜厚系などで、堆積状態をモニタリングすること
で、容易に行える。

【００２２】記録層などの形成は、基板を固定したま
ま、あるいは移動、回転した状態のどちらでも良い。膜
厚の面内の均一性に優れることから、基板を自転させる
ことが好ましく、さらに公転を組み合わせることがより
好ましい。

【００２３】本発明の記録層の成膜時の結晶系は、従来
のレーザー照射による結晶化と同様であることから面心
立方晶系であることが好ましい。

【００２４】また、本発明の効果を著しく損なわない範
囲において、反射層などを形成した後、傷、変形の防止
などのため、ＺｎＳ、ＳｉＯ₂などの誘電体層あるいは
紫外線硬化樹脂などを必要に応じて設けても良い。ま
た、反射層などを形成した後、あるいはさらに前述の樹
脂保護層を形成した後、２枚の基板を対向して、接着剤
で張り合わせても良い。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２６】（分析、測定方法）反射層、記録層の組成
は，ＩＣＰ発光分析（セイコー電子工業（株）製ＳＰＳ
４０００）により確認した。またキャリア対ノイズ比お
よび消去率（記録後と消去後の再生キャリア信号強度の
差）は、スペクトラムアナライザにより測定した。光デ
ィスクの反射率は分光測色計（ミノルタ製ＣＭ−２００
２）で測定した。記録層の結晶構造は、Ｘ線回折（理学
電機社製ＲＵ−２００Ｒ、２１５５Ｔ、ＲＩＮＴ型）を
用いて確認した。

【００２７】記録層、誘電体層、反射層の形成中の膜厚
は、水晶振動子膜厚計によりモニターした。また各層の
厚さは、走査型あるいは透過型電子顕微鏡で断面を観察
することにより測定した。

【００２８】実施例１厚さ０．６ｍｍ、直径１２ｃｍ、１．４μｍピッチのス
パイラルグルーブ付きポリカーボネート製基板上に、マ
グネトロンスパッタ法により、記録層、誘電体層、反射
層を形成した。

【００２９】まず、真空容器内を１×１０^-4Ｐａまで排
気した後、２×１０^-1ＰａのＡｒガス雰囲気中でＳｉＯ
₂を２０ｍｏｌ％添加したＺｎＳをスパッタし、基板上
に膜厚８５ｎｍの第１誘電体層を形成した。次にＰｄ、
Ｎｂ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅからなるターゲットを、高周波
（１３．５６ＭＨｚ）の電力２５０Ｗでスパッタした。
その際に、基板側にも高周波（１３．５６ＭＨｚ）の電
力６０Ｗを印加し、Ｇｅ_0.186Ｓｂ_0.256Ｔｅ_0.558の膜
厚２０ｎｍの記録層を形成した。さらに次に、ＳｉＯ₂
を２０ｍｏｌ％添加したＺｎＳをスパッタし、膜厚１０
ｎｍの第２誘電体層を形成し、次にＰｄ_0.001Ｈｆ_0.02
Ａｌ_0.979合金の膜厚１００ｎｍの反射層をスパッタで
形成した。

【００３０】このディスクを真空容器より取りだした
後、この反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂（大日本
インキ（株）製SD-101）をスピンコートし、紫外線照射
により硬化させて膜厚４μｍの樹脂層を形成し、本発明
の光記録媒体を得た。

【００３１】この光記録媒体の反射率を基板側から測定
したところ、６８０ｎｍで約２３％と、従来のレーザー
による加熱初期化したディスクの反射率と同等の結果を
得た。

【００３２】このようにして作製したディスクのうち一
枚に対し記録特性の測定を行い、また別の一枚に対し、
記録層のＸ線回折測定を行った。また、これらいずれの
サンプルに対しても、レーザーの照射などの加熱処理は
いっさい行わないままで測定用試料とした。

【００３３】記録特性の測定は、線速度６ｍ／秒の条件
で、対物レンズの開口数０．６、半導体レーザーの波長
６８０ｎｍの光学ヘッドを使用して、周波数４．８ＭＨ
ｚ、ピークパワー６〜１５ｍＷ、ボトムパワー３〜８ｍ
Ｗの各条件に変調した半導体レーザー光で一回記録した
後、再生パワー１．０ｍＷの半導体レーザー光を照射し
てバンド幅３０ｋＨｚの条件でＣ／Ｎを測定した。さら
にこの部分を３．３３ＭＨｚで、先と同様に変調した半
導体レーザー光を照射し、ワンビーム・オーバーライト
し、このときの４．８ＭＨｚの前記録信号の消去率と記
録マークの再生信号の終端部のエッジのジッタを測定し
た。ピークパワー１０ｍＷで実用上十分な５０ｄＢのＣ
／Ｎが得られ、かつボトムパワー４〜７ｍＷで実用上十
分な２０ｄＢの消去率が得られた。

【００３４】さらに、ピークパワー１２ｍＷ、ボトムパ
ワー６ｍＷ、周波数４．８ＭＨｚの条件で、ワンビーム
・オーバーライトの繰り返しを１万回行った後、同様の
測定を行ったが、Ｃ／Ｎ、消去率の変化は、いずれも２
ｄＢ以内でほとんど変化が認められず、ジッタの増加も
ほとんど見られなかった。また、この光記録媒体を８０
℃相対湿度８０％の環境に１０００時間おいた後、その
後記録部分を再生したが、Ｃ／Ｎの変化は２ｄＢ未満で
ほとんど変化がなかった。さらに再度、記録、消去を行
い、Ｃ／Ｎ消去率を測定したところ、同様にほとんど変
化が見られなかった。

【００３５】記録層のＸ線回折測定は、第２誘電体層と
記録層の界面で剥離し、Ｘ線回折パターンを測定した。
その結果、最も強度の強いピークが面間隔３．０４オン
グストロームに対応する２θ＝２９．４゜にあり、その
他のピークは見られなかった。この結果、面心立方晶系
の結晶構造を持つことが確認できた。

【００３６】実施例２および３記録層ターゲットをスパッタリングする際の電力、基板
に加える電力を表１のようにしたこと以外は実施例１と
同様にしてディスクを作製した。実施例１と同様に記録
特性を測定した結果、同様の結果が得られた。

【００３７】記録層のＸ線回折測定を実施例１と同様に
行ったところ、同様の回折ピークが見られ、面心立方晶
系の結晶構造を持つことが確認できた。

【００３８】実施例４および５記録層をスパッタリングしている間の基板に加える電力
を、表１のような値とした以外は、実施例１と同様にデ
ィスクを作製した。実施例１と同様に記録特性を測定し
たしようとしたところ、フォーカッシングが困難で測定
ができなかった。

【００３９】記録層のＸ線回折測定を実施例１と同様に
行ったところ、最も強度の強いピークが面間隔３．０４
オングストロームに対応する２θ＝２９．４゜にあり、
その他のピークは見られなかった。この結果、面心立方
晶系の結晶構造を持つことが確認できた。しかし、その
強度から、非晶質構造が多く残っていることが確認でき
た。

【００４０】比較例１記録層をスパッタリングしている間に基板に全く電力を
加えない用にした以外は、実施例１と同様にディスクを
作製した。実施例１と同様に記録特性を測定しようとし
たところ、反射率が低く、フォーカッシングが困難で測
定ができなかった。

【００４１】記録層のＸ線回折測定を実施例１と同様に
行ったところ、全く回折ピークが見られず、非晶質構造
をしていることが確認できた。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明では、成膜工程の後に、記録層を
レーザーなどにより加熱し、結晶化するという工程が不
要となり、相変化記録媒体の製造コストを低くすること
ができるという効果が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された記録層に光を照射す
ることによって情報の記録、消去再生が可能であり、情
報の記録および消去が、非晶相と結晶相の間の相変化に
より行われる光記録媒体の製造方法であって、基板に電
力を供給しながらスパッタリングすることにより記録層
を成膜することを特徴とする光記録媒体の製造方法。
【請求項２】記録層が結晶相として成膜されることを
特徴とする請求項１記載の光記録媒体の製造方法。
【請求項３】記録層を高周波スパッタリングで成膜す
ることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体の製造方
法。
【請求項４】基板に加える電力が高周波電力であるこ
とを特徴とする請求項１または請求項３記載の光記録媒
体の製造方法。
【請求項５】基板に加える電力が記録層ターゲットに
加える電力の１％以上３０％以下であることを特徴とす
る請求項１または請求項３記載の光記録媒体の製造方
法。
【請求項６】記録層が面心立方晶系結晶構造を持つこ
とを特徴とする請求項２記載の光記録媒体の製造方法。