JPS63200331A

JPS63200331A - 記録媒体及び記録再生方法

Info

Publication number: JPS63200331A
Application number: JP62030744A
Authority: JP
Inventors: Sumio Ikegawa; 純夫池川; Akio Hori; 昭男堀; Shuichi Komatsu; 小松　周一; Shinji Arai; 荒井　真次; Noburo Yasuda; 安田　修朗
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1988-08-18
Also published as: FR2611074B1; FR2611074A1; US4855992A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業−にの利用分野）この発明は、レーザビーム等の光ビームの照射により記
録層に凸部を形成して情報を記録する記録媒体および記
録再生方法に係り、特に書換え可能な記録媒体および記
録再生方法に関する。

（従来の技術）光ビームを用いて記録再生を行なういわゆる光記録媒体
の中で、特に書換え可能なものとしては、光磁気効果を
利用して記録再生を行なう希土類−遷移金属非晶質薄膜
を記録層とした媒体や、結晶−非晶質相転移を起こすＴ
ｅ、Ｓｅ等のカルコゲンを含んだ薄膜を記録層とした媒
体が従来良く知られている。

しかしながら、光磁気効果を利用する光記録媒体では、
媒体から反射された直線偏光光の僅かなカー回転を検出
することによって再生を行なうため、光学系が複雑にな
るとともに磁場印加手段を必要とするために、記録・再
生システムが複雑で高価格になるという欠点を持つ。相
転移を利用する光記録媒体は、記録層の複素屈折率の変
化を光反射率の変化として検出して再生するため、記録
・再生システムは単純な構成で済むが、再生コントラス
トが十分に得られないという問題を持つ。

一方、記録部分に本発明のように凸部を形成する書換え
可能な光記録媒体もいくつか提案されている。例えば特
開昭５６−１２４１３６号公報には、基板−にに記録時
の加熱により熱膨張するか、またはガスを放出する第１
層を形成し、その」−に常温でマルテンサイト相を呈す
る形状記憶合金薄膜の第２層を形成した構造の光記録媒
体が記載されている。

第２ＦＡは第１層の熱膨張またはガス放出に伴ない凸状
に変形して記録状態をなし、また消去時にはマルテンサ
イト変態を生じることで母相である平坦な状態に戻る。

この光記録媒体では、記録層として実用的な１００　ｎ
ＩＱ以下の膜厚の形状記憶合金薄膜を堆積する量産技術
が確立しておらず、また形状記憶合金薄膜が腐蝕し易い
ことが問題点として挙げられる。

また、特開昭００−［１９Ｂ４６号公報には基板上に波
長λ１の光のみを吸収する第１層と、波長λ１の光は透
過させ別の波長λ２の光を吸収する第２層を積層した書
換え可能な光記録媒体が記載されている。記録は波長λ
１の光ビームで第１層を熱膨張させて第２の層を凸状に
変形させることで行ない、消去は波長λ２の光ビームで
第２層を加熱し、記録時に蓄えられた応力を緩和させて
変形を元に戻すことによって行なう。この光記録媒体で
は波長の異なる少なくとも２つの光源を必要とし、記録
・再生システムが複雑になる欠点がある。

さらに、他の光記録媒体として特開昭５６−１２７９３
７号公報に記載されているように、基板上に有機物層お
よび金属または合金の均質層からなる記録層を積層し、
先ビームの照射により有機物層を加熱してガスを発生さ
せ、その圧力で記録層を伸長させて凸部を形成するもの
が公知である。ところが、これらの媒体では記録時に、
金属または合金の均質層からなる記録層が永久塑性変形
を起こすことから、本質的に書換えが不可能である。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の記録層の光磁気効果や結晶−非晶質相
転移を利用した光記録媒体は、書換えが可能であるが、
記録・再生システムが複雑となったり、再生コントラス
トが十分に得られないという問題があり、さらに光ビー
ムの照射により凸部を形成するいわゆるバブルモード光
記録媒体の中では、書換え可能なものは量産が難しいか
、記録・再生システムが曵雑になるという問題があった
。

本発明はこれら従来技術の問題点を解決すべくなされた
もので、書換えが可能であり、記録・再生システムが簡
単で済み、再生コントラストを高くとることができ、量
産性の良い記録媒体及びこれを用いた記録再生方法を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明に係る記録媒体は、記録用光ビームが照射された
領域に凸部を形成して情報を記録する記録媒体であって
、少なくとも表面部が加熱によりガス成分を放出する材
質からなる基板と、この基板上に形成されたシリコンお
よび金属微粒子を含む記録層とを備えたことを特徴とす
る。

また、本発明に係る記録再生方法は、上記構成の記録媒
体に記録用光ビームを照射して記録層を加熱し、基板か
らガス成分を放出させることにより、記録層の光ビーム
被照射領域を基板から浮かせて凸部を形成することで情
報の記録を行ない、記録された情報の再生は記録媒体に
再生用光ビームを照射し、凸部の有無を記録媒体からの
反射光により検出することで行ない、記録された情報の
消去は記録媒体に記録用光ビームよりも低パワー・長時
間の消去用光ビームを照射して、ガスの圧力および記録
層に蓄えられた応力の少なくとも一方を解放して凸部を
消去することで行なうことを特徴とする。

（作用）シリコンと金属微粒子を合釘した記録層が記録用光ビー
ムによって加熱されると、熱伝導によって基板の表面部
が加熱される。これにより加熱された領域の基板の表面
状態が変化して、記録層の付着力を低下させるとともに
、その基板表面部からガス成分が発生して記録層の記録
用光ビーム被照射領域を基板から浮かせた形で凸状に変
形せしめる。基板の表面部から放出されたガス成分の一
部は再び基板内または基板表面に吸着されるが、他の一
部は記録層と基板との間に残留ガスとして保持される。

この記録層の凸状の変形は永久塑性変形ではなく、ある
程度の弾性を持った塑性変形であるから、記録層が低パ
ワー・長時間の消去用光ビームが照射さ°れることによ
り、凸部が形成された領域よりも若干広い範囲にわたり
記録時よりも低い温度に昇温されると、基板と記録層と
の間に残留しているガスの圧力が散逸して放出されるか
、または記録層の内部応力が放出されるか、あるいはガ
ス圧力および応力の両方が解放されるという現象が起こ
る。これにより記録層の凸部が形成された記録状態の部
分は平坦な状態、つまり消去状態に戻り、再び記録が可
能な状態となる。

再生は記録媒体からの光検出器で反射光を検出し、平坦
面をなしている未記録状態または消去状態の部分と、凸
部が形成された記録状態の部分との反射光量の差を見る
ことによって行なわれる。

従って光磁気記録媒体の場合のような復雑な光学系や磁
場員加手段が必要でなく、記録・再生システムが簡単と
なり、また記録層が平坦面を維持したまま相転移により
屈折率の変化を起こして記録を行なう光記録媒体と比較
して、大きな再生コントラストが得られる。

本発明に係る記録媒体における記録層は、形状記憶合金
薄膜と異なり、成膜が容易である。また、記録時と消去
時にそれぞれ使用する光ビームは、パワーおよび照射時
間が異、なっていればよく、波長を異ならせる必要はな
い。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。第１図は本発
明の一実施例に係る記録媒体の構成を断面図である。図
に示すように、基板１上に記録層２および保護層３が積
層されている。

基板１は少なくとも表面部が加熱されることによってガ
ス成分を発生する材質、例えば有機物質からなっている
。有機物質は加熱により有機のガス成分を放出するか、
または取込んでいる水分を水蒸気として放出する。この
場合、基板１そのものを有機物質としてもよいし、ガラ
ス基板等の無機基板上に有機物質膜を薄膜として堆積し
てもよい。前者によれば基板上に記録層を直接成膜すれ
ばよく、量産性が良くなる。特に、光デイスクメモリと
する場合は、一般に光ビームを基板面側から入射する関
係で、ポリメチルメタクリレート。

ポリカーボネイト、ポリオレフィン等からなる透明有機
樹脂基板を用いることが望ましい。

記録層２はシリコンおよび金属微粒子を含んだ膜であり
、金属微粒子を含むことから光エネルギーを吸収する性
質を持つ。この記録層２は基板１との密行性が適当な範
囲にあることが要求される。

密着性が強すぎると記録感度が低下し、弱すぎると長期
保存中に剥離が生じる。また、記録時のガス圧力によっ
て記録層２が破れてしまわないように、溶融・蒸発しに
＜＜、延性のある薄膜が９１ましい。さらに、記録層２
は加熱により結晶構造などの膜質が非可逆的に変化しな
いような材質がよい。

再生時に反射光量の差が生じる主要な原因の一つは、未
記録および消去状態での基板１と記録層２との界面の反
射率と、記録状態でのガス層と記録層２との界面の光反
射率とが異なることによる。

従って、記録層２の曳索屈折率ｎ”−ｎ−ｉｋは基板１
の表面部の１１１折率ｎｓに対しである範囲内にあるこ
とが望ましい。例えば基板１として透明有機樹脂基板を
用いた場合、その屈折率はｎｓζ１．５である。この場
合には、記録層２の曳索屈折率ｎ本におけるｎの値は０
．５≦ｎ≦１．５．にの値は　１≦に≦２．５が望まし
い。さらに一般には、ｎ２＋に２〉ｎｓが望ましい。

これらの要請を満たす記録層が、シリコン（Ｓ　ｉ）と
金属微粒子を含んだ薄膜である。金属微粒子の金属元素
としてはＡｕ、Ｔｉ、ＡＩ。

Ｃｕ、Ｃｏ等が適当であり、中でも特に延性に富むＡｕ
が好適である。また、記録層２は金属微粒子を主成分と
して、Ｓｉを１０〜８０ａｔ％、酸素（０）を５〜ＧＯ
ａｔ％含んだ組成が好ましい。この薄膜は例えばＡｕタ
ーゲットとＳｔツタ−ットをＡｒガスで同時にスパッタ
リングする方法によって得られる。また、スパッタガス
に酸素を混合するか、またはＳＬのターゲットをＳｉＯ
や５ｉ０２で置換えることによっても得られる。さらに
は、ＡｕとＳｉＯを同時に真空蒸着する方法でも作成で
きる。

これらの方法によって形成された薄膜は、酸素を含んた
Ｓｉのアモルファス物質中にＡｕの結晶性微粒子（粒径
１００Å以下）が分散した構造となり、書換え可能型記
録媒体の記録層として特に良好な特性を有する。また、
この薄膜は耐候性に優れ、かつ有機樹脂基板との相性が
良いため長期保存中に有機樹脂基板から剥離することが
なく、毒性や悪臭もないという利点を持つ。

ところで、ＡｕとＳｔのターゲットをＡ「ガスで同時ス
パッタリングして記録層を成膜する際に、スパッタリン
グ装置内を十分長時間（例えば２０時間）排気して到達
真空度を例えば１０””　Ｔｏｒｒ以下に高めた後にス
パッタリングを行なうと、Ａｕ−Ｓｉ合金非晶質薄膜が
形成される。この薄膜でも書換えは可能であるが、２０
０°Ｃ以上で結晶化するために記録・消去時に膜質が変
化し、記録層としてはあまり好ましくない。

これに対し、ＡｕとＳｔのターゲットをＡｒガスで同時
にスパッタリングして記録層を成膜する際に、短時間（
例えば１０分間）で到達真空度を１０”−’　Ｔｏｒｒ
程度まで排気した後スパッタリングを行なえば、残留ガ
スより膜中に酸素を取り込み、酸素を含んだＳｉの非晶
質中にＡｕの結晶性微粒子が分散した膜構造が得られる
。また、スパッタガスに酸素を０．５〜５０％混合する
か、またはＳｔのターゲットをＳＬＯや５ｉ０２で置換
えることによっても同様の膜構造をとることができる。

この膜構造は４００℃以上まで安定である。すなわち、
ＡｕとＳｉを主成分とする膜中に、上記の方法で酸素を
取込ませることにより、高温まで安定で、書換え特性が
良好であり、また本発明の記録再生方法に好適な構造を
持った記録層が得られる。

保護層３は必ずしも必要なものではないが、記録層２の
酸化を防ぐ役割を果たすほか、記録時には記録層２が変
形し過ぎて消去不可能となることを抑制する働きをし、
また消去時には基板１と記録層２との間の残留ガス圧力
の散逸や、記録層２内および保護層３自身の蓄積応力の
緩和を助ける働きをする。従って、保護層３を設けた方
が記録層２単層の場合に比べて、記録パワーや消去パワ
ーのマージンが広くなり実用的である。

保護層３は光ビームを記録層２に対して基板１に対向す
る側と反対側から照射する場合は透明であることが要求
されるが、基板１面側から光ビームを照射する場合はそ
の必要はなく、アルミニウム膜のような光反射性の膜を
用いることができる。

しかしながら、記録時には記録層２の基板１側の而を主
として加熱したいことから、保護層３は光エネルギーの
吸収が少ないことが望ましく、その観点からは窒化シリ
コン膜のような透明誘電体薄膜が望ましい。その場合、
保護層３」−に後述するように光反射層を設けてもよい
。保護層３の膜厚は３０〜２００　ｎｍの範囲が適当で
あり、数μｍ以上に厚くすると記録時に変形しにくくな
り、記録感度の低下を招く。

以下、記録層２にＡ　ｕ　−１０〜８０ａｔ％＊Ｓｉ−
５〜Ｂｅａｔ％・０膜を使用した場合の実験例を示す。

実験例１２元同時ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、種
々のプロセスで記録層を成膜した。第２図に記録層の成
膜に使用した成膜装置の構成を模式的に示す。ロータリ
ーポンプとクライオポンプからなる排気系５が接続され
た真空槽４内に基板ホルダ７が設けられ、これにガラス
、石英、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート
、ポリオレフィン等のいずれかの基板８が保持されてい
る。成膜中は基板８を８Ｏｒｐｍで回転させた。基板８
に対向してターゲット９．１０が配置されており、これ
らに高周波電力が印加される。更に、マグネトロンモー
ドとするために図示しない磁石が設けられている。ター
ゲットには５インチφのＳｉ、Ｓｉｎ、５ｉ０２のいづ
れかひとつのターゲットと、Ａｕターゲットを用いた。

スパッタリングガスは純Ａ「ガス、または酸素を０．５
〜５０％混合したＡ「ガスをガス導入口６より導入し、
ガス流ｆｆ１３０〜７０　ＳＣＣＭ、圧力５７７ＺＴｏ
ｒｒに設定した。

以上の成膜方法で種々−のプロセスによるＡｕ−５ｉ系
スパツタ膜を作成し、成膜したままの状態（ａｓ−ｄｅ
ｐｏｓｉｔｅｄ）及び熱処理後の結晶構造や組織を透過
電子顕微鏡で調べ、また光学的反射率の温度変化を調べ
た。

さらに、保護層を堆積した試料についてレーザビーム照
射による　記録・再生・消去実験を行なった。保護層は
窒化シリコン膜を記録層の場合と同じ成膜装置で形成し
た。　ターゲットにはＳｉ３Ｎ４焼結体を、スパッタリ
ングガスには窒素を１０％混合したＡ「ガスを用いた。

レーザー光源として波長６ＨｎａのＨｅ　−Ｎ　ｅレー
ザを用い、記録層に焦点を合わせて直径１μｍφに絞っ
たレーザービームを基板側から照射し、ガルバノミラ−
を用いて線速０．８　ｍ／ｓａａで走査した。再生パワ
ーは膜面上で約０．４ｍＷとした。記録用レーザーパル
スはパワ−３ル１０〜２０μｓｅｃとした。消去は、パワー０．５　〜３ｍ
Ｗのレーザービームを線状に掃引して行なった。記録・
再生・消去実験の結果、基板がガラス基板や石英基板の
場合には書換えができず、ポリメチルメタクリレート、
ポリカーボネイト、ポリオレフィンなどの有機樹脂基板
の場合には書換えができた。また、その他の基板におい
ては記録層の基板への付ｉカが非常に強い場合は書換え
が不可能であった。以下の記録・再生・消去特性は、ポ
リメチルメタクリレート基板を用いた場合の例について
示す。

第１表に種々のプロセスで作成したＡｕ−５ｉ系スパツ
タ膜の代表的な例について、その成膜プロセスと成膜し
たままの状態および熱処理後の透過電子顕微鏡観察の結
果を示す。

第１表まず、記録層成膜前の大気圧からの排気時間（到達真空
度）を変化させた試料を作成し、分光反射率・透過率特
性と書換え特性を調べた。大気圧からの排気時間が１Ω
分、到達真空度約１０−４Ｔｏｒｒと、さほど高真空ま
で排気せずにスパッタガスを導入して成膜した試料（試
料名ＡＳＲ）において、良好な書換え特性が得られた。

従って、量産性に優れている。また、スパッタガスに酸
素を０．５〜５０％混合した試料（試料名ＡＳＯ）でも
、良好な書換え特性が得られた。ここで、スパッタガス
中の酸素分圧が５０％を越えると、膜堆積速度が低下し
実用的ではない。スパッタターゲットにＡｕと５ｉｎ（
試料名Ａｕ−５ｉＯ）またはＡｕと５ｉ０２（試料名Ａ
ｕ−５ｉ０２）を使用した場合にも、良好な書換え特性
が得られた。これらの書換え特性の良好な試料を分析し
たところ、膜中に５〜ＢＯａＬ％の酸素を含んでいるこ
とがわかった。これらの書換え特性の良好な試料（ａｓ
−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ　）を透過電子顕微鏡観察した結
果、電子線回折パターンは非晶質物質特有のハローとｆ
’、ｃ、ｃ、　（Ａｕ）の回折リングが重畳しており、
酸素を含んだＳｉの非晶質中にＡｕの結晶性微粒子（粒
径１００Å以下）が分散した構造となっていることが判
明した。

ここで、Ａｕ微粒子は光の吸収体として働いており、こ
れを他の金属微粒子に置換えてもよい。

但し、酸化や１イ蝕を起こしにくい金属元素、例えばＴ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａ、ｆ？等が寿命」二好ましい。

これらの試料を熱処理して同様に透過電子顕微鏡で観察
した結果、４００”Ｃで熱処理しても組織。

回折パターン共に同等変化は認められなかった。

６００°Ｃで熱処理した場合には、Ａｕ微粒子の粒径が
大きくなる傾向と、新たな相ｘ（ＳｉＯ等）の析出が見
られた。また、これらの試料を石英括板上に堆積し、２
０°Ｃ／ｌｌ１ｉｎの速度で昇温しながら２５〜５００
℃の範囲で反射率（波長Ｇ３３ｒ＋ｍ　）の温度変化を
測定したところ、反射率は変化せず、膜は平坦面のまま
であった。これより本発明に基づく記録層は４００℃以
上まで膜内部の構造や複索屈折率が変化しないことがわ
かった。

ところで、記録層の成膜前に長時間（例えば２０時間）
排気して、到達真空度を例えば１０−６Ｔｏｒｒ以下に
高めた後にＡｕとＳｔのターゲットをＡｒガスでスパッ
タリングして成膜を行ない、膜中の酸素含を瓜が５ａｔ
％以下と少ない試料を作成したところ（試料名ＡＳＬ）
、光の吸収率が増大した分、記録感度は向上したが、書
換え可能な記録パワーのマージンが狭くなった。この膜
は成膜したままの状態で非晶質であり、２００’Ｃ以上
で熱処理すると結晶化し、結晶質Ａｕ十粘結晶質ｉとな
る。反射率の温度変化を測定すると、結晶化に伴なって
光反射率が一旦低下する。さらに、この膜の抵抗率を測
定したところ、４〜９Ｘ１０−４Ω・ａ程度で金属的で
あったのに対し、前述した書換え特性の良好な膜の抵抗
率は、典型的には０．２Ω・α以上、またＡｕ含有量が
多い試料でも２Ｘ１０−３　Ω・αと、高かった。

以１−の試料についてオージェ電子分光分析により膜中
のシリコン対酸素の原子比を求めた。ここで、標準試料
としてＳｔウェハ」二の熱酸化ＳｉＯを用いて校正した
。その結果、書換え特性の劣る試料ＡＳＬではシリコン
舎酸索■　ｌ：０．１であり、酸素を取込ませた試料（
ＡＳＯ，Ａｕ−８ｉｏ。

Ａｕ　　５ｉ０２）では、　シリコン・酸素−１：１．
５〜１．８であった。その他の試料も分析した結果、膜
中のシリコン対酸素原子比はｌ：０．２５〜２が望まし
いことがわかった。中でも特にｌ：　１〜２で好ましい
。

また、以上の試料について赤外吸収スペクトルを調べた
。その結果、非晶質合金膜となった試料ＡＳＬでは顕著
な吸収ピークは見られなかった。

これに対し、その他の酸素を膜中に取込んだ試料（ＡＳ
Ｒ，ＡＳＯ，Ａｕ−８ｉｏ。

Ａｕ−３ｉ０２）では、非晶質二酸化シリコンや非晶質
のシリコン低級酸化物に特有の５ｉ−０伸縮振動ピーク
および５ｔ−Ｓｉ伸縮振動ピークと同様の吸収ピークが
現われ、各々の結合があることが判明した。

さらに、スパッタガスから酸素を混入させた試料（Ａ　
Ｓ　（１＞）とスパッタターゲットから酸素を混入させ
た試料（Ａｕ−Ｓ　ｔｏ、Ａｕ−３ｉｏ２　）とでは、
５ｉ−０の結合状態が少し異なることがわかった。書換
え特性からは後者（Ａｕ−Ｓｉｎ。

Ａ　ｕ　−Ｓ　ｉ　Ｏ２）が望ましい。前者（Ａ　Ｓ　
Ｏ）は成膜後、記録前に初期化（消去と同じ方法で行な
う）が必要になる場合がある。

実験例２第１表に示した試料名ＡＳＲの試料において、Ａｕ　：
　Ｓ　ｉの組成比を各々のターゲットへの印加電力を変
化させることで変化させ、書換え特性の記録層組成依存
性を調べた。

第３図は記録に必要なパワーと光の吸収率を記録層の組
成に対してプロットしたものである。記録パルス幅は４
μＳｅｅであり、基板面側から光を入射した。試料は膜
厚的４０ｎｏ＋の記録層の上に膜厚的９０ｎｍの窒化シ
リコン薄膜を保護層として積層したものである。横軸は
記録層中のＡｕとＳｔを化学定量分析した結果から、Ａ
ｕ＋Ｓ　ｉに対するＳＬの原子比（ａＬ％）で示しであ
る。いずれの試料も酸素を含んだＳｉの非晶質中にＡｕ
の結晶性微粒子が分散した構造となっていた。Ｓｔ／（
Ａｕ＋Ｓｉ）がｌＯ〜８０ａＬ％の範囲において書換え
が可能であり、特に２０〜８０ａｔ％の範囲が高感度で
あった。また、書換え可能な記録パワーより１．５〜３
倍高いパワーで記録すると、消去不可能な記録として保
存することができる。

第４図は上記と同様の試料の反射率と１〜ｌＯ回書換え
をした場合の変調度Ｍを記録層組成に対してプロットし
たものである。ここで、変調度Ｍは未記録部分または消
去部分の反射率をＲｅ、記録部分の反射率をＲｖとして
、Ｍ　−（Ｒｗ　−Ｒｅ）／（Ｒｗ＋Ｒｅ）で定義され
る。これは再生信号の大きさの目安となるも、のである
。第４図より変調度Ｍは１７〜５５％と、非常に高い値
が得られる。現在良く知られている記録・再生システム
で使用するには、光記録媒体の反射率が２０％以上で、
変調度が１５％以上あることが望ましい。膜厚４０ｎｓ
の記録層の上に膜厚的９０ｎｓの窒化シリコン薄膜を保
護層として積層した二層構造では、Ｓｉ／（Ａｕ＋Ｓｉ
）がｌＯ〜５０ａｔ％において、上記した変調度および
反射率についての条件を満たしている。

尚、Ｓ　ｉ／　（Ａｕ＋Ｓ　ｉ）　−Ｇｏａｔ％の場合
のように反射率がやや低い場合は、第５図に示す実施例
のように保護層３の上にＡノ膜等の反射層１１を積層し
た構造にすると、上記両方の条件を満たすことができる
。

第５図に示す構造の記録媒体において記録層２に膜厚０
口ｎ１ＳＳ　ｉ／　（Ａｕ十Ｓ　ｉ）　−６０ａＬ％の
薄膜を、保護層３に種々の窒化シリコン薄膜を、反射層
１１に膜厚４Ｑｎｍのアルミニウム膜を各々用いて実験
を行なった。第６図にこの記録媒体の反射率Ｒと変調度
Ｍの保護層膜厚依存性を示す。図中には、参考に反射層
が無い場合を破線で示しである。この記録層の場合、反
射層が無いと反射率が２０％未満であったが、反射層が
あると、保護層膜厚８０ｎｍ　−１１０ｎｍにおいて反
射率２０％以上、変調度１５％以上とすることができた
。また、記録媒体を第５図の構造として各層の膜厚を調
整すると、変調度がマイナス、すなわち記録部分の反射
率が低下するが、同様に再生することができる。

第７図はＳ　ｉ／　（Ａｕ＋Ｓ　ｉ）　−３３ａＬ％の
種々の膜厚の記録層を用い、記録層膜厚依存性を実験し
た結果である。横軸は記録層の膜厚、縦軸は変調度Ｍ１
反反射率Ｒ１透過率　（−１−Ｒ−Ｔ）、記録に必要な
パワーが示しである。記録層膜厚を厚くすることによっ
て、変調度Ｍや反射率Ｒは所望の値を保ったまま吸収率
Ａを増大させ、記録感度を高めることができる。吸収率
を考えると、記録層の膜厚は２０〜２００ｎｍが適当で
ある。

第８図は反射率Ｒ１透過率Ｔ、吸収率Ａ（−１−Ｒ−Ｔ
）の記録層膜厚依存性を調べた結果を示したものである
。試料はＳ　ｉ／　（Ａｕ＋Ｓ　１）−３３ａＬ％の記
録層を石英基板」二に堆積したものである。記録層膜厚
が２０ｎｍ以下では吸収率が低下して記録感度が低下し
、２００ｎｍ以上では吸収率は飽和して増大せず、むし
ろ記録層内の熱容量と熱伝導が増大して記録感度が低下
する。

以上の実験例は光ビームを基板面側から入射した場合で
あるが、膜面から入射しても同様に書換えができ、同じ
傾向の結果が得られる。しかし、基板面から光ビームを
入射した場合の方が記録パワーや消去パワーのマージン
が広く、また媒体に付着する挨や傷に左右されにくいと
いう点で実用的である。

また、以上説明した記録・再生・消去の実験例において
は、光ビーム発生源として波長６３４ｎｍのＨｅ−Ｎｅ
レーザを用いたが、波長７８０ｎｍ、８００ｎｍ。

８３０ｎｍの半導体レーザを用いた場合にも同様の良好
な書換え特性が得られた。

実験例３ポリメチルメタクリレート基板−にに実験例１と同じ方
法で成膜した酸素を含む記録層に、レーザビームで記録
および消去した部分を作成した後、記録層を基板から剥
離して透過電子顕微鏡で観察した。その結果、記録部分
および消去部分共に成膜したままの、酸素を含んだＳｔ
の非晶質中にＡｕの微粒子が分散した構造と、組織およ
び回折パターンのいずれも何ら変化は認められなかった
。

これより本発明に係る記録層は、記録後や消去後に膜内
の構造や複索屈折率が可逆的に変化して書換えできるも
のとは異なることが判明した。

同様にポリメチルメタクリレート基板上で記録や消去し
た部分の外形を、光学顕微鏡、微分干渉顕微鏡および走
査電子顕微鏡によって観察したところ、記録部分は中心
部が基板から浮いた凸状に変形し、消去部分は十坦な状
態に復していることがわかった。

第９図は上記観察の結果から記録・消去状態を断面模式
図で表わしたもので、１２は記録部分、１３はガス層、
１４は消去部分である。この記録・消去機構で少なくと
も１００回は書換え可能であることが確認された。

また、ポリメチルメタクリレート基板−ヒに何ら薄膜の
無い部分と記録層および保護層を成膜した部分を形成し
、画部分の境界を横切って幅１μｍ。

長さｌＯμｍ程度の記録ビットを形成したところ、記録
層の存在する部分は第９図と同様に記録部分が凸状に変
形し、且つ書換え可能であることが判明した。これは記
録ビット（凸状部分）が、ガス層１３によるガス圧力に
よってのみ保持されているのではなく、記録層２自身の
塑性変形にも依っていることを示している。

実験例４実験例１と同じ方法で石英基板上に膜厚８０ｎｍおよび
２ＱＯｎｍのＳ　ｉ／　（Ａｕ＋Ｓ　ｉ）　−５９ａｔ
％の記録層のみを堆積し、保護層なしで高温高湿条件下
に置いて、一定時間毎に分光反射率・透過率ΔＩＩＪ定
および光学顕微鏡観察を行なって寿命を評価した。

高温高湿条件は６５℃・９５％相対湿度とした。その評
価結果の一例として、第１０図に膜厚６０ｎｍの試料の
波長Ｇ３３ｎｍにおける反射率Ｒ９透過率Ｔの経時変化
を示す。いずれの試料でも、１５００時間（約２ケ月）
経過後も何ら変化は見られなかった。すなわち、本発明
に係る記録層は実用に十分な高い耐奴性と耐蝕性を持っ
ている。

次に、記録層とを機樹脂基板との相性を１凋べた。

ポリカーボネイト基板およびポリオレフィン基板上に実
験例１の場合と同じ記録層を堆積し、その上に窒化シリ
コン薄膜を保護層として堆積した試料を、６５℃・９５
９６相対湿度の一定条件下に置いて、一定時間毎に光学
顕微鏡観察を行なった。その結果、１５００時間経過後
も剥離や腐蝕等の変化は認められなかった。従って、本
発明に係る記録媒体は有機樹脂基板との相性もよく、有
機樹脂基板の場合でも長寿命であることがわかる。

実験例ら記録層を真空蒸着法にて成膜した場合を以下に示す。第
１１図は実験に用いた真空蒸着装置の概略図であり、ロ
ータリポンプと油拡散ポンプからなる排気系１５が接続
された真空槽１６内に、基板ホルダ１７に装着した基板
１８を設置する。電子ビーム蒸着系１９よりＡｕを蒸発
させ、同時に抵抗加熱されたタンタルボート（ＳｉＯ用
）２０よりＳｉＯを蒸発させ、ポリカーボネイト基板１
８上にＡｕ−３ｉＯ記録層を堆積した。この記録層の上
に、実験例１と同様の方法で保護層としての窒化シリコ
ン薄膜を堆積した。この試料について実験例１に示した
方法で記録・再生・消去実験を行なった。

第２表に代表的な試料の例と、その書換え特性を示す。

第２表上記結果から明らかように、Ａｕ：Ｓｉ０モル比が８５
：１５から５０：５０までの範囲が書換え可能であり、
特にｙｏ：ａｏ〜５０：５０の範囲が高感度であった。

以上説明したように、本発明に係る記録媒体は光ビーム
の照射により凸部を形成して記録を行ない、反射光量の
変化を検出することにより再生を行なうことが可能であ
るため、従来の例えば光磁気効果を利用した書換え可能
型光記録媒体の場合に必要とした磁場印加手段が不要で
、記録・再生システムが簡単となり、また結晶−非晶質
相転移を利用した光記録媒体に比べて、凸部形成という
形状変化を伴なって記録を行なうことから、再生コント
ラストも高くなるという利点を持つ。

また、本発明におけるシリコンと金属微粒子を含む記録
層は、記録部分が形状変化を伴なう従来の光記録媒体に
使用される例えば形状記憶合金薄膜の記録層と比較して
、膜厚や組成のコントロールが容易であって量産に適し
ている。しかも、媒体としての構造も安価で実用的な有
機樹脂基板上に少なくとも一層（記録層のみ）形成する
のみでよく、この点ても量産性に富む。特に、シリコン
をＩＯ〜８０ａＬ％、酸素を５〜５０ａ【％合釘させた
記録層は、成膜時に高真空まで排気しなくとも堆積がで
き、量産性により優れている。

また、本発明の記録媒体を用いると、記録部分が凸状の
変形を伴なう書換え可能型光記録媒体の他の従来例であ
る、吸収波長の異なる２つの層を積層した媒体のように
、記録および消去に異なる波長の光源を必要とせず、や
はり記録・再生システムが簡単となる。

また、本発明に係る記録層は有機樹脂基板との相性が良
く、耐候性および耐蝕性に優れ、長寿命である。

さらに、本発明においては記録状態が凸状の変形を伴な
うため、例えば媒体をディスクの形態にすれば、記録済
みの記録媒体上の情報を他のディスクに一度に転写する
ことができる。これにより複製を作ることか可能である
。復製を作る方法としては、例えば本発明に基づいて記
録されたディスクを原盤として、その上に紫外線硬化樹
脂をスピンコード等の方法で塗布し、紫外線照射により
硬化させた後に、原盤から剥がして複製ディスクとする
。複製ディスクでは原盤上の記録部分である凸部が四部
として転写される。従って、複製ディスク上に反射膜を
堆積することにより、光ビームで再生が可能な再生専用
・ディスクが得られる。

なお、従来のレコード盤やビデオディスク等の製法のよ
うに、上記の復製ディスクをマスクとしてメッキ等によ
りスタンバを作り、そのスタンバからプレス等により多
量の復製ディスクを得ることも可能である。

［発明の効果コ本発明によれば、光ビームの照射による加熱によってガ
スを放出する基板上にシリコンおよび金属微粒子を含有
した記録層を備えることにより、バブルモードでの記録
および消去、すなわち書換えが可能であり、記録・再生
システムが簡単で済み、再生コントラストを高くとるこ
とができ、さらに媒体の製造が容易で量産性に優れた記
録媒体および及び記録再生方法を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録媒体の基本構造を示す断面図、第
２図は本発明の記録媒体の製造に使用する成膜装置の一
例を示す図、第３図は本発明の一実施例に係る記録媒体
の記録層組成の変化に対する記録パワーおよび光吸収率
の変化を示す図、第４図は同記録媒体の記録層組成の変
化に対する再生信号の変調度および反射率の変化を示す
図、第５図は本発明の記録媒体の反射層を備えた場合の
構造を示す図、第６図は第５図の構造を持つ本発明の他
の実施例に係る記録媒体の保護層膜厚の変化に対する再
生信号の変調度および反射率の変化を示す図、第７図は
同記録媒体の記録層膜厚の変化に対する書換え特性を示
す図、第８図は同記録媒体の反射率と透過率および吸収
率の記録層膜厚依存性を示す図、第９図は本発明による
記録媒体上の記録状態と消去状態を模式的に示す断面図
、第１０図は本発明の記録媒体における記録層の耐候性
を示す図、第１１図は本発明の記録媒体の製造に使用す
る成膜装置の他の例を示す図である。１・・・基板、２・・・記録層、３・・・保護層、４・
・・真空槽、５・・・排気系、６・・・ガス導入口、７
・・基板ホルダ、８・・・基板、９，１０・・・ターゲ
ット、１１・・・反射層、１２・・・記録部分、１３・
・・ガス層、１４・・・消去部分、１５・・・排気系、
１６・・・真空槽、１７・・・基板ホルダ、１８・・・
基板、１９・・・電子ビーム蒸召系、２０・・・タンタ
ルボード。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図Ａｕ　　　　　　　Ｓ！　　　　　　　　　　　５ｉＡ
ｕ＋５ｉ　　　　　Ｃａｔｏｌｏ）３４図第５図イ呆ｉｆ層１１＊Ｒ−ｔ　［ｎｍ）第６図言己汰層護厚ｔ（ｎｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録用光ビームが照射された領域に凸部を形成し
て情報を記録する記録媒体において、少なくとも表面部
が加熱によりガス成分を放出する材質からなる基板と、
この基板上に形成されたシリコンおよび金属微粒子を含
む記録層とを備えたことを特徴とする記録媒体。
（２）基板は有機樹脂基板である特許請求の範囲第１項
記載の記録媒体。
（３）基板は無機基板上に有機物膜を形成したものであ
る特許請求の範囲第１項記載の記録媒体。
（４）記録層はシリコンを１０〜８０ａｔ％含むもので
ある特許請求の範囲第１項記載の記録媒体。
（５）記録層は酸素を５〜６０ａｔ％含むものである特
許請求の範囲第１項または第４項記載の記録媒体。
（６）記録層はシリコンを含むアモルファス物質中に金
属微粒子を分散させたものである特許請求の範囲第１項
、第４項または第５項記載の記録媒体。
（７）記録層は膜厚が２０〜２００ｎｍである特許請求
の範囲第１項、第４項、第５項または第６項記載の記録
媒体。
（８）記録層の上に保護層が形成された特許請求の範囲
第１項記載の記録媒体。
（９）保護層は透明誘電体薄膜である特許請求の範囲第
８項記載の記録媒体。
（１０）透明誘電体薄膜は膜厚が３０〜２００ｎｍの窒
化シリコン薄膜である特許請求の範囲第９項記載の記録
媒体。
（１１）保護層の上に反射層がさらに設けられた特許請
求の範囲第８項、第９項または第１０項記載の記録媒体
。
（１２）反射層はアルミニウム膜である特許請求の範囲
第１１項記載の記録媒体。
（１３）少なくとも表面部が加熱によりガス成分を放出
する材質からなる基板と、この基板上に形成されたシリ
コンおよび金属微粒子を含む記録層とを備えた記録媒体
に、記録用光ビームを照射して記録層を加熱し、基板か
らガス成分を放出させることにより、記録層の光ビーム
被照射領域を基板から浮かせて凸部を形成することで情
報の記録を行ない、記録された情報の再生は記録媒体に
再生用光ビームを照射し、凸部の有無を記録媒体からの
反射光により検出することで行ない、記録された情報の
消去は記録媒体に記録用光ビームよりも低パワー・長時
間の消去用光ビームを照射して、ガスの圧力および記録
層に蓄えられた応力の少なくとも一方を解放して凸部を
消去することで行なうことを特徴とする記録再生方法。