JPH11185293A

JPH11185293A - 追記型光記録媒体

Info

Publication number: JPH11185293A
Application number: JP9348117A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Furuya; 一之古谷; Masaru Suzuki; 勝鈴木
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】エッジ制御が容易でジッターが小さく、かつ
波長依存性の少ない光学情報記録媒体を提供する。【解決手段】透明な基板の少なくとも一方の面に結晶
と非晶質間の相変化により情報が記録される記録層を有
する追記型光学情報記録媒体において、該記録層の直上
及びまたは直下に、その記録層が結晶化した時に、記録
層における基板と平行な結晶面を構成する単位格子形状
と同じ単位格子形状により最稠密面が構成される誘電体
材料からなる層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録層に結晶−非
晶質間の相変化を生じさせることにより、情報の記録を
行う追記型光学情報記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学記録層にレーザー光を照射してデー
タを記録・再生する光学情報記録媒体（以下、単に、光
ディスクともいう）としては、一回だけ記録可能な追記
型光学情報記録媒体、及び記録された情報の消去と再記
録ができる書き換え可能型光学情報記録媒体が知られて
いる。

【０００３】このうち、追記型光ディスクに用いられる
記録原理としては、ａ）記録層に穴を開けるもの、記録
層の変形を利用するもの、ｂ）金属を合金化もしくは凝
集させる原理を使ったもの、ｃ）記録層の相変化を利用
するもの、ｄ）有機色素を用いたもの等の方式が従来よ
り提案されてきた。この中でも最近利用が進んでいるＣ
Ｄ−Ｒ（追記型ＣＤ）には、上記ｄ）の有機色素を用い
たものが広く使われている。なぜならＣＤ−Ｒには、デ
ィスクの反射率が６５％以上で有ることが要求されるた
め、１）記録層の光学定数が適切な値を持つこと、２）
高い反射率を有しながら記録可能であることの２点より
ｄ）以外の他の方式ではこれら要求を満たす事が出来な
いためである。

【０００４】また、近年ＣＤ−Ｒよりも記録密度を高め
たＤＶＤ−Ｒも製品化されている。しかしながら、ＤＶ
Ｄではディスクの反射率がＣＤ程高い必要性がないにも
関わらず、依然として有機色素を用いたものが使用され
ている。その理由としては、ＤＶＤ−Ｒでは記録方法が
ピットエッジ記録かつ高密度に記録されるため、記録ピ
ットのエッジがきれいで、かつクリアであることが要求
され、記録層の相変化特性を用いる方法や記録層に穴を
開ける方法、変形させる方法等は、エッジ形状を制御す
る事が難しく適用出来なかったことが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような有機色素を
用いた記録層は、高い反射率やコントラストと言った点
では優れているものの、記録レーザー波長の波長依存性
が高く、記録レーザー波長が数十nm変動しただけで記録
及び再生が出来なくなるといった問題があった。また、
記録密度を高めるため、ドライブで記録波長を変更する
と、従来の製品が全く再生できなくなるため、互換が取
りにくいと言った問題もあった。

【０００６】一方、前記ｃ）の記録膜の相変化を利用し
た追記型光ディスクが数多く製品化されているが、その
構造としては、記録層の上に金属の反射層を設けたもの
が提案されてきた。（特開昭６２−１５４３４１号公
報、特開昭６３−１７６１８５号公報参照）これらの提
案は、記録層の上にＳｂ、Ｔｅ、Ｂｉを主成分とした金
属反射層を設けることにより高感度化及び光学的なコン
トラストを高めるようにしている。しかしながら、これ
らは反射層として上記材料の合金を用いているため、必
ずしもジッター低減には適さない光ディスクであった。
また、別の構成として記録層の上に光吸収層さらに記録
層そして反射層といった構成（特開昭６０−１６４９３
７号公報参照）も提案されているが、これも吸収層にＢ
ｉやＴｅ単独もしくはこれらの合金が使用されており、
記録感度の向上及び高いコントラストが得られるように
しているが、上記のものと同じようにジッターの低減に
は適したものではなかった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の未解決の
問題点に着目してなされたものであり、エッジ制御が容
易でジッターが小さく、かつ波長依存性の少ない光学情
報記録媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、記録層に
相変化をする合金を用いてデータを記録するタイプの追
記型光ディスクの場合、記録層が結晶化した際、その隣
接する層との間で生じる格子の歪みが結晶化を妨げ、引
いてはジッターの悪化に繋がると考えた。そこで本発明
者らは、この観点から鋭意検討した結果、本発明に至っ
た。

【０００９】すなわち、本願は以下の発明を提供する。（１）透明な基板の少なくとも一方の面に結晶と非晶質
間の相変化により情報が記録される記録層を有する追記
型光学情報記録媒体において、該記録層の直上及びまた
は直下に、その記録層が結晶化した時に、記録層におけ
る基板と平行な結晶面を構成する単位格子形状と同じ単
位格子形状により最稠密面が構成される誘電体材料から
なる層が設けられていることを特徴とする追記型光学情
報記録媒体。

【００１０】（２）記録層が結晶化した時に、記録層が
結晶化した時に、記録層における基板と平行な結晶面
と、誘電体材料からなる層の最稠密面との格子不整合率
（以下、ミスマッチともいう）の絶対値が１０％以下で
あることを特徴とする上記（１）記載の追記型光学情報
記録媒体。以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】まず、本発明で用いられる用語について説
明する。（単位格子形状）記録層がＧｅＴｅやＡｇＳｂＴｅ２の
ような面心立方格子の結晶構造の場合、（１１１）面ま
たは（２００）面が基板と平行な面に現れやすい。（１
１１）面は図１に示すように正三角形が規則的に並んで
構成されている。従って（１１１）面の単位格子形状は
正三角形となる。（２００）面は図２に示すように正方
形が規則的に並んで構成されている。従って（２００）
面の単位格子形状は正方形となる。記録層の直上及びま
たは直下に設けられた誘電体材料の最稠密面が正三角形
を並べて形成されている場合、この正三角形が誘電体材
料の単位格子形状となり、記録層の（１１１）面と単位
格子形状が一致する。記録層の直上及びまたは直下に設
けられた誘電体材料の最稠密面が正方形を並べて形成さ
れている場合、この正方形が誘電体材料の単位格子形状
となり、記録層の（２００）面と単位格子形状が一致す
る。

【００１２】この場合、重要なのは記録層と記録層の直
上及びまたは直下に設けられた誘電体材料との単位格子
の周期性が一致することであり、単位格子内に別原子が
存在しても構わない。最稠密面の単位格子形状が正三角
形となる結晶構造としてはＳｒＦ２，ＢａＦ２等のホタ
ル石構造の（１１１）面等が挙げられる。

【００１３】（格子不整合率）格子不整合率は以下の式
で与えられる。格子不整合率（％）＝（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００Ａ；記録層の基板に平行な結晶面の原子間距離Ｂ；記録層の直上及びまたは直下に設けた誘電体材料か
らなる層の最稠密面の原子間距離上記式において原子間距離は通常、隣接する原子間のう
ち最短距離を選び、異種原子同士の距離であっても構わ
ない。但し上記式のＡ，Ｂの値が大きく異なるときは、
記録層の直上及びまたは直下に設けられた誘電体材料層
の原子間距離Ｂを最短原子間距離の整数倍または整数分
の１としても構わない。

【００１４】（基板と平行な結晶面）一般的に相変化型
光ディスクに用いられる記録層には、カルコゲン元素を
主体としたものが多い。これら材料を成膜後加熱し得ら
れる結晶面を見ると、必ずしも全ての結晶が基板の一定
方位を向いているわけではない。この場合結晶面を決め
るために、Ｘ線回折法を用い、その強度から最頻面をも
って基板に平行な結晶面を割り出している。

【００１５】次に誘電体材料層の現れる面は、その結晶
構造で概ね決まる。代表的な例を上げると、ホタル石構
造は（１１１）面が得られる。記録層にＧｅＴｅＳｂ合
金を用いた場合、得られる結晶面は記録膜に接する誘電
体材料によって異なり、面心立方晶の（１１１）面また
は（２００）面である。その原子間隔は（１１１）面の
時０．４３２５ｎｍ、（２００）面の時０．３０５８で
ある。この原子間隔を用いて各種材料のミスマッチの大
きさを表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１より分かるように、金属材料より圧倒
的に誘電体材料材料のほうがミスマッチは小さい。実施
例において示すようにこのミスマッチの大きさとジッタ
ー特性は、良い相関を示す。さて、本発明の記録層の材
料として用いられる相変化合金としては、熱または光に
より相変化をする材料なら何でもかまわない。また相変
化合金は、非晶質から結晶への変化もしくは可逆性を示
しても良い。現状使用されている相変化合金としては、
Ｔｅ合金あるいはＳｅ合金が一般的に使用されている。
このような合金としては、例えば、Te-Ge,Te-Sb,Te-Ge-
Sb,Te-Ge-Sb-Pd,Te-Ge-Sb-Nb,Te-Ge-Sb-Cr,Te-Ge-Sb-B
i,Te-Ge-Sn-O,Te-Ge-Sb-Se,Te-Ge-Sn-Au,In-Sb-Te,In-S
b-Se,In-Sb-Te-Ag,In-Se,Te-Bi 等が挙げられる。

【００１８】これらの中でも、Te-Ge-Sb及びIn-Sb-Te-A
g合金は、非晶質から結晶への転移速度即ち、結晶化速
度が早いため、ディスクにした場合、高速記録に適する
ので好ましい。一方、書き換え型でないため、繰り返し
使用による記録層の劣化を考慮しなくても良いので記録
層に結晶化速度を低下させる成分、例えば、ＣｕやＧ
ａ、ＣｄやＴｌを含む材料は本発明には適さない。

【００１９】また、本発明に適する誘電体材料は、記録
層が結晶化した時に、基板と平行な結晶面の原子間隔と
記録層の直上及びまたは直下に設けた誘電体材料の最稠
密面の原子間隔との格子不整合率が１０％以下であるこ
とが好ましい。さらに好ましくは、格子不整合率は−２
％以上６％以下の範囲が好適である。本発明に用いられ
る誘電体材料としては、スパッタ法もしくは真空蒸着法
等により薄膜が得られるものであれば用いることができ
る。記録層材料によっても変わるが、本発明の効果を十
分に満足させるための材料としては、例えば、ＳｒＦ
２，ＢａＦ２，ＢｉＦ３などが挙げられる。また、上記
材料を２種以上混合させた混晶膜を用いても良い。

【００２０】本発明の光ディスクの記録層を形成する方
法として、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ
法等いずれでも良いが、生産性や操作性等を考慮すると
スパッタ法が好ましい。スパッタ法で誘電体材料の膜を
作成するには、誘電体材料そのもののターゲットから形
成する方法や、化合物を形成する元素のターゲットを各
々作成し、別々に放電させる共スパッタ法や、ターゲッ
トの時点では金属状態であったものを、成膜中にガスを
添加させ化合物膜を形成する方法がある。ディスクを生
産する上では、誘電体材料そのもののターゲットから形
成する方法が生産性、制御性、均一性に優れる。また混
晶膜を形成する時は、各々の材料を混合させたターゲッ
トを作成する事で、形成が可能である。

【００２１】また、記録層の上に誘電体材料層を設け、
さらにその上に、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｐ
ｄ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｍｏ、ＷおよびＴｉ等の金属またはこ
れらの合金からなる反射層を設けてもよい。例えばＡ
ｕ、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｃｒ合金、Ａｌ−Ｔａ合
金、Ａｌ−Ｐｄ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉ−Ａｌ合
金、Ｔｉ−Ｖ合金等の合金系でも良い。反射層の記録層
とは反対側の面には反射層をなす薄膜の保護と強化のた
めに、ＵＶ硬化樹脂（ウレタン系、アクリル系、シリコ
ン系、ポリエステル系等）やホットメルト系の接着剤等
からなる層を設けるとよい。

【００２２】なお、本発明の追記型光学情報記録媒体に
おいては、記録層の耐湿性やコントラストを高めるた
め、記録層と誘電体化合物層の直上および／または直下
または化合物層と記録層の直上および／または直下に、
金属あるいは半金属の酸化物、炭化物、窒化物、フッ化
物、および硫化物から選ばれた少なくとも一種類からな
る保護層を設けたものであってもよい。このような保護
層材料としては、ＺｎＳと、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ｔａ₂
Ｏ₅、ＺｒＯ₂等の酸化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｃ等の炭
化物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｍＳ、ＳｒＳ
等の硫化物、およびＭｇＦ₂等のフッ化物から選ばれた
一種類または複数種類の物質との混合物が挙げられる。

【００２３】ここで本発明の追記型光学情報記録媒体の
構造の一例を図３に示す。すなわち、透明基板の上に記
録層、続いて誘電体材料層、反射層、ＵＶ硬化樹脂層の
順に積層される。各々の膜厚は、要求される特性によっ
ても変わるが通常の光ディスクであれば、ディスクの反
射率を考慮すると記録層は、５nm〜１００nmの範囲であ
り、誘電体材料層は１nm〜５０nmの範囲であり、反射層
は１０nm〜３００nmの範囲が好ましい。特に誘電体材料
層の膜厚は、記録層に接して均一に付いていれば良く、
厚さは極薄い膜でも目的を達成する。但し膜厚が１nmよ
り薄いと膜が島状構造になり本発明の目的を達せられな
い。また膜厚が厚くなると共に、例えば光学的に吸収の
ある材料や、熱伝導率が悪い材料または、熱容量の小さ
い材料は、記録層に熱をこもらせてしまうため、再生光
による劣化を招き悪影響を及ぼす。記録層材料にもよる
が、５０nm以上の膜厚になるとこの影響が顕著になり好
ましくない。この点を考慮し、記録層は、１０nm〜５０
nmの範囲、誘電体材料層は２nm〜１０nmの範囲、反射層
は２０nm〜１００nmの範囲であることが好ましい。ＵＶ
硬化樹脂の膜厚は、２μｍ〜２０μｍの範囲が好まし
い。

【００２４】本発明の一つの実施形態として、前記記録
層の直下と誘電体材料層の直上に保護層を設けた層構造
の例を図４に示す。例えば、第一保護層、続いて記録
層、誘電体材料層、反射層の順で積層した場合、生産性
等を考慮し第一保護層の厚さは、１０nm〜３００nmの範
囲が好ましい。さらに記録信号品質を高めるため、誘電
体材料層と反射層の間に第二の保護層を設けてもよい。
この際、第二保護層の膜厚は、１０nm〜３００nmの範囲
が良い。

【００２５】本発明に用いられている基板としては、従
来より光ディスクの基板として慣用されている透明基板
を使用することができるが、光学的特性が良好で機械的
強度が大きく、寸法安定性にも優れたポリカーボネート
やポリメチルメタアクリレレートまたはガラス等を使用
することが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により詳細
に説明する。

【００２７】

【実施例１】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板（厚さ０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍ、溝
幅０．３７μｍ、溝深さ７００Å）上に、厚さ２５ｎｍ
の記録層、厚さ２０ｎｍのＢａＦ２からなる誘電体層、
厚さ４０ｎｍのＡｌＴｉ合金反射層を順次積層した相変
化型光ディスクをスパッタリング法により成膜し、つい
で記録膜表面を紫外線硬化樹脂で被覆した。記録層は成
膜後の組成がＳｂ１７Ｔｅ５３Ｇｅ３０となるよう組成
を調整したＳｂＴｅＧｅ３元合金ターゲットを用いスパ
ッタにより成膜を行った。

【００２８】ジッターの測定方法は以下の通りである。
作成した光ディスクを線速度６ｍ／ｓｅｃで回転させ、
最短マーク長０．４μｍ、８−１６変調方式のランダム
信号を、各ディスク毎にレーザーパワー（７〜８ｍ
Ｗ）、パルス幅（２０〜２５ｎｓｅｃ）、パルス発光の
タイミング（先頭パルスの遅延時間２〜５ｎｓｅｃ）を
最適化したマルチパルスにより記録した。なお記録は非
晶質状態の記録膜上にレーザー光を照射し結晶状態のピ
ットを形成することにより行われる。記録および再生に
使用した光学系は、波長λ＝６５０ｎｍ、対物レンズの
Ｎ．Ａ．（開口数）は０．６である。

【００２９】ジッターはマークエッジの時間間隔とクロ
ックとの差の度数分布から求めた標準偏差σをウインド
ウ幅で割った値で定義した。その結果、８．１６％の良
好なジッターが得られた。

【００３０】

【実施例２】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板（厚さ０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍ、溝
幅０．３７μｍ、溝深さ７００Å）上に、厚さ５０ｎｍ
のＢａＦ２誘電体層、厚さ２５ｎｍの記録層、厚さ４０
ｎｍのＳｂ反射層を順次積層した相変化型光ディスクを
スパッタリング法により成膜し、ついで記録膜表面を紫
外線硬化樹脂で被覆した。記録層は成膜後の組成がＳｂ
１７Ｔｅ５３Ｇｅ３０となるよう組成を調整したＳｂＴ
ｅＧｅ３元合金ターゲットを用いスパッタにより成膜を
行った。

【００３１】ジッターの測定は実施例１と同じ方法で行
った。その結果、８．４２％の良好なジッターが得られ
た。

【００３２】

【実施例３】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板（厚さ０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍ、溝
幅０．３７μｍ、溝深さ７００Å）上に、厚さ２５ｎｍ
の記録層、厚さ２０ｎｍのＢａＦ２、厚さ４０ｎｍのＡ
ｌＴｉ合金反射層を順次積層した相変化型光ディスクを
スパッタリング法により成膜し、ついで記録膜表面を紫
外線硬化樹脂で被覆した。記録層は成膜後の組成がＡｇ
２．６Ｉｎ３．７Ｓｂ６４．２Ｔｅ２９．５となるよう
組成を調整したＡｇＩｎＳｂＴｅ４元合金ターゲットを
用いスパッタにより成膜を行った。

【００３３】記録層にＡｇＩｎＳｂＴｅ合金を用いた場
合、基板に平行な面を調べたところ結晶面は面心立方晶
の（１１１）面である事が分かり、その原子間隔は０．
４２９９ｎｍである。この原子間隔を用いて計算した、
ＢａＦ２誘電体層とのミスマッチの大きさは１．９７４
％であった。ジッターの測定は実施例１と同じ方法で行
った。

【００３４】その結果、８．３９％の良好なジッターが
得られた。

【００３５】

【実施例４】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板（厚さ０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍ、溝
幅０．３７μｍ、溝深さ７００Å）上に、厚さ２５ｎｍ
の記録層、厚さ２０ｎｍのＳｒＦ２からなる誘電体層、
厚さ４０ｎｍのＡｌＴｉ合金反射層を順次積層した相変
化型光ディスクをスパッタリング法により成膜し、つい
で記録膜表面を紫外線硬化樹脂で被覆した。記録層は成
膜後の組成がＳｂ１７Ｔｅ５３Ｇｅ３０となるよう組成
を調整したＳｂＴｅＧｅ３元合金ターゲットを用いスパ
ッタにより成膜を行った。

【００３６】ジッターの測定は実施例１と同じ方法で行
った。その結果、８．２８％の良好なジッターが得られ
た。

【００３７】

【比較例１】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板（厚さ０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍ、溝
幅０．３７μｍ、溝深さ７００Å）上に、厚さ２５ｎｍ
の記録層、厚さ４０ｎｍの金属反射層、厚さ２０ｎｍの
ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる誘電体保護層を順次積層した
相変化型光ディスクをスパッタリング法により成膜し、
ついで記録膜表面を紫外線硬化樹脂で被覆した。記録層
は成膜後の組成がＳｂ１７Ｔｅ５３Ｇｅ３０となるよう
組成を調整したＳｂＴｅＧｅ３元合金ターゲットを用い
スパッタにより成膜を行った。金属反射層としてはＳ
ｂ，Ｔｅ，Ｂｉ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｔａを
用いた。

【００３８】ジッターの測定は実施例１と同じ方法で行
った。結果を表２に示す。Ａｌ，Ａｕ，Ｗ，Ｃｏ，Ｔ
ｉ，Ｔａを金属反射層として用いたディスクはジッター
の測定が不可能であった。Ｓｂ，Ｔｅ，Ｂｉを金属反射
層として用いたディスクにおいてはジッターは１２％以
上であった。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明（１）
によれば、ジッターが低減出来、良好なエラー特性を示
す媒体が得られる。また、本発明（１）により、記録層
の波長依存性が小さく、ドライブの記録波長を選ばない
互換性の高い媒体が得られる。さらに、本発明（１）の
記録媒体は、記録層に有機色素を用いていないため、日
光等の退色、耐候性にも優れ、再生光による劣化も少な
い。

【００４１】また、本発明（２）によれば、さらに優れ
たジッター特性を示す媒体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録層の結晶構造が面心立方格子である時の
（１１１）面の原子の並び方を示す図である。

【図２】記録層の結晶構造が面心立方格子である時の
（２００）面の原子の並び方を示す図である。

【図３】本発明の実施例において作製した相変化型光デ
ィスクの層構造を示す断面図である。

【図４】本発明に関し、第一保護層、第２保護層を設け
た場合のディスクの層構造の一例を示す断面図である。

【符号の説明】１基板２記録層３誘電体材料層４反射層５ＵＶコート樹脂６第１保護層７第２保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板の少なくとも一方の面に結晶
と非晶質間の相変化により情報が記録される記録層を有
する追記型光学情報記録媒体において、該記録層の直上
及びまたは直下に、その記録層が結晶化した時に、記録
層における基板と平行な結晶面を構成する単位格子形状
と同じ単位格子形状により最稠密面が構成される誘電体
材料からなる層が設けられていることを特徴とする追記
型光学情報記録媒体。
【請求項２】記録層が結晶化した時に、記録層におけ
る基板と平行な結晶面と、誘電体材料からなる層の最稠
密面との格子不整合率の絶対値が１０％以下であること
を特徴とする請求項１記載の追記型光学情報記録媒体。