JP2887322B2

JP2887322B2 - 光記録媒体

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Publication number: JP2887322B2
Application number: JP1026265A
Authority: JP
Inventors: 一夫角尾; 雄二渡辺; 元太郎大林
Original assignee: TORE KK
Current assignee: TORE KK
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1999-04-26
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JPH02206587A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、レーザー光等の光を用いて情報を記録、再
生または消去を行なう光記録媒体に関するる。

［従来の技術］従来の光記録媒体は、光学的な変化を利用して情報の
記録、再生あるいは消去を行なうための記録層が、空気
中の水分や酸素、あるいは熱によって酸化腐食を受け、
保存、運搬あるいは使用中に記録層の光学特性が劣化す
るばかりでなく、ピンホールが多量に発生するため使用
できなくなるという欠点を有していた。そこで特開昭59
−110052号公報、特開昭60−131659号公報のように保護
膜として、アルミニウムの窒化物、ケイ素の窒化物、Mg
F₂、ZnS、CoF₂、AlF₃・3NaFなどの非酸化物、特開昭58
−215744号公報のようにSiO₂、SiO、AlO₃、ZiO₂、TiO₂
などの酸化物や、特開昭62−54855号公報、特開昭62−2
22454号公報のように金属窒化物や金属酸化物を混合ま
たは積層したもの、特開昭62−114134号公報のように炭
化ケイ素と金属酸化物の混合層、特開昭63−197043号公
報のようにCuI膜やITO膜などの無機物膜、特開昭63−20
6942号公報のようにSnO₂、In₂O₃などの導電性セラミッ
ックなどの保護層をスパッタリング、蒸着、イオンプレ
ーティングなどの真空成膜法により成膜して使用してい
た。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来技術の場合、次のような問題
があった。

すなわち、酸化物や弗化物の場合、保護特性が悪く空
気中の酸素や水分を吸着、浸透し、記録層の光学特性に
変化をきたすばかりでなく、ピンホールが多発するとい
う欠点を有し、また金属窒化物は基板にプラスチックを
用いた場合、クラックが発生しやすいという欠点を有
し、金属窒化物と金属酸化物を混合、または積層したも
のおよび、炭化ケイ素と金属酸化物を混合したものにお
いても保護特性が不十分で、記録層の光学特性の変化を
きたし実用的でなく、CuIやITOなどの無機物質や、Sn
O₂、In₂O₃等の導電性セラミックス膜を設けたものは、
ピンホールが発生しやすいという欠点があるばかりでな
く、SiO₂などの酸化物と同様に消去を行った際に前の記
録の痕跡が大きく残る（すなわち消し残りが大きい＝消
去率が低い）ため信頼性に劣り、さらに消去速度を速く
できないという問題点もある。

また、ZnS等の硫化物層を設けたものは、記録層を記
録、消去を行うためのある一定の状態、例えば結晶状態
とするための初期化の速度が遅いという問題点を有して
おり、記録、消去の繰り返し寿命も劣り実用的でない。
さらにスパッタリング法により保護層を形成する場合、
窒化物や酸化物の多くは絶縁物であるため、低温で高速
成膜が可能なDCスパッタリング法が採用できず生産性が
劣るという問題点も有していた。

本発明はかかる従来技術の諸欠点に鑑み創案されたも
ので、その目的は良好な記録層保護性能、すなわち記録
層の膜質変化や性能劣化を抑え、保存安定性に優れ、加
えて消去率が高く、高速で消去可能であり、記録消去の
繰返し寿命が長く、高速初期化が可能であり、さらに高
速成膜が可能な無機物層を備えた光記録媒体を提供する
ものである。

［課題を解決するための手段］かかる本発明の目的は、基板上に記録層と無機物層を
備えた光記録媒体において無機物層がIn（インジウム）
とSn（錫）、Ｏ（酸素）とSi（ケイ素）とを含む無機成
分の混合物からなることを特徴とする光記録媒体により
達成される。

本発明の光記録媒体は少なくとも基板と、該基板上に
形成された記録層と無機物層を備えてなるものである。
無機物層は記録層の片面または、両面に隣接して設ける
ことができる。

無機物層はInとSnとＯとSiを含む成分から形成される
もので、各成分の組成は特に限定されるものではない
が、無機物層中の各成分の好ましい含有量としては、In
は４原子％から39原子％、Snは0.5原子％から30原子
％、Siは１原子％から15原子％、Ｏは45原子％から68原
子％の範囲であることが好ましい。

Inが４原子％より少ない場合には、湿熱環境下で記録
層にピンホールが発生しやすいという難点があり、一方
Inが39原子％より多い場合には、消去率が低下しやす
い。またSnが0.5原子％より少ない場合には、消去率が
低下しやすく、一方Snが30原子％より多い場合には、湿
熱環境下で記録層に対する保護効果が低下しやすい。さ
らにSiが１原子％より少ない場合は、消去率が低下しや
すく、一方Siが15原子％より多い場合には、湿熱環境下
で記録層の反射率変化が大きくなりやすい。またＯが45
原子％より少ない場合には、透明性が低下しやすいとい
う難点があり、一方Ｏが68原子％より多い場合には湿熱
環境下で記録層の光学特性が変化しやすく実用的でな
い。

特に消去率が高く、消去速度が速く、記録層の光学変
化が極めて小さくできる点からは、Inの含有量が７原子
％から35原子％、Snの含有量は１原子％から25原子％、
Siの含有量が２原子％から12原子％、Ｏの含有量は50原
子％から65％の範囲がより好ましい。

無機物層の膜厚は3nm〜400nmの範囲が好ましく、より
好ましくは10nm〜300nmである。

本発明における記録層としては公知の光学的記録層が
使用可能であり、例えば記録層に集光したレーザ光を照
射することにより記録層の結晶構造を変化させる（例え
ば結晶から非晶質またはその逆、あるいは六方晶から立
方晶またはその逆等）つまり相変態により情報を記録で
きる材料、または記録層にレーザ光を照射することによ
り穴を開けるかまたはバブルを形成するなどの記録部分
の形状を変化させて情報を記録する材料からなるもの、
あるいは磁気記録層に集光したレーザ光を照射すること
により磁化反転を起こさせ情報を記録する材料からなる
もの等が挙げられる。

本発明に用いられる基板としては、プラスチック、ガ
ラス、アルミニウムなど従来の記録媒体と同様なもので
よい。収束光により基板側から記録することによってご
みの影響を避ける場合には、基板として透明材料を用い
ることが好ましい。上記のような材料としては、ポリエ
ステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、ガラ
スなどが挙げられる。好ましくは、複屈折が小さいこ
と、形成が容易であることから、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂がよい。基板の
厚さは、特に限定するものではないが、10μｍ〜5mmの
範囲が実用的である。10μｍ未満では基板側から収束光
で記録する場合でもごみの影響を受けやすくなり、5mm
を越える場合には、収束光で記録する場合、対物レンズ
の開口数を大きくすることができなくなり、ピットサイ
ズが大きくなるため記録密度を上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、あるいはカード型または円形などのシート状で用
いることができる。リジッドな基板は、カード状、ある
いは円形ディスク状で用いることができる。

本発明の光記録媒体の記録、再生および消去に用いる
光としては、レーザ光やストロボ光のごとき光であり、
とりわけ、半導体レーザを用いることは、光源が小型で
かつ消費電力が小さく、変調が容易であることから好ま
しい。

本発明における光記録媒体は基板上に記録層を形成
し、該記録層上に本発明における無機物層を形成した構
造、あるいは基板上に無機物層、記録層および無機物層
をこの順に積層した構造として用いられるものである。

さらに記録層の反射率の変化で信号を読み取る場合に
は、記録層の光の入射面と反対側の片面に金属などの反
射層を設けてもよく、さらに記録層と反射層の間に中間
層を設けることもでき、この中間層に本発明の無機物層
を用いることもできる。

基板に記録層、無機物層および必要に応じて設けた反
射層などを形成した光記録媒体は、さらに該層の形成面
の上に、樹脂層、例えば放射線硬化性樹脂などの層を設
けて単板として使用することができるし、また、エアー
サンドイッチ構造、エアーインシデント構造、密着はり
あわせ構造などとして他の部材もしくは同種の基板と２
枚はりあわせて使用することもできる。

本発明における無機物層の形成方法としては、例えば
In₂O₃とSnO₂とSi（またはSiOまたはSiO₂）を三源同時蒸
着や、三源同時スパッタリングする方法、上記材料の混
合物を真空蒸着やスパッタリングする方法、あるいはIn
とSnとSiとを酸素含有の雰囲気中で三源同時でのイオン
プレーティングやスパッタリングする方法などが挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。

また記録層の形成には、スパッタリング、真空蒸着、
およびイオンプレーティング法など公知の薄膜形成技術
を用いることができる。

［実施例］以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

なお実施例中の特性は以下の方法で評価したものであ
る。

（１）無機物層の組成無機物層中のInとSnとSiの相対組成はICP発光分析
（セイコー電子工業（株）製FTS−1100型使用）により
測定し、SiとＯの相対組成はＸ線光電子分法法（VG Sci
entific社製、ESCALAB 5使用）により測定した。

（２）反射率変化光記録媒体を、60℃、90％RHの中に置き、各経過時間
における基板側からの反射率を分光測定器により測定
（測定波長:830nm）し、次式により反射率を求める。

（３）外観評価光記録媒体を目視および光学顕微鏡によりクラックの
有無、色調の変化等を観察評価を行う。

（４）記録消去特性光記録媒体を線速度1.5m/secで回転させ、基板側から
開口数0.5の対物レンズで集光した波長830nmの半導体レ
ーザ光を膜面で3.4mWの強度となる条件で連続照射しな
がらトラック間を走査して記録層を結晶化させる。この
後線速を8m/secとして上記と同一の光学系を使用して周
波数3MHz、デューティー比50％に変調した膜面強度15mW
の半導体レーザー光により非晶状態の記録マークを記録
した後、半導体レーザー光の膜面強度を0.7mWとして記
録部分を走査し再生を行って記録信号のキャリヤレベ
ル、ノイズレベルおよびCNRをバンド巾30kHzで測定す
る。

この後半導体レーザ光を膜面11mW、線速8m/secで連続
照射しながら記録部を走査して消去を行い上記と同一の
条件で再生し測定を行う。

消去率は、消去後のキャリヤレベル（C_W）−記録後の
キャリヤレベル（C_E）で算出する。

消去速度は上記と同様に結晶化、記録、再生後、線速
およびレーザ光強度を変えて消去を行い、各々の線速に
適するレーザ光強度での消去率を測定する。

実施例１熱さ1.2mm、直径13cmで1.6μｍピッチのグループ付ポ
リカーボネート製基板を毎分30回転で回転させながら、
DCマグネトロンスパッタ法により順次無機物層、記録
層、無機物層を形成、積層した。

まず、In₂O₃:95wt％、SnO₂:5wt％の焼結ターゲット上
にSiチップを面積比で12％を載せて６×10^-1PaのAr＝O₂
＝90:10（容積比）の混合ガス雰囲気中でDC電力200Wを
供給して、水晶振動式膜厚計でモニタしながら1000Åの
無機物層を形成し、さらにSb₅₆Te₃₈Ge₆（数字は原子％
を示す）のターゲットを６×10^-1PaのArガス雰囲気中で
DC電力100Wを投入して850Åの記録層を形成し、さらに
この上に、上記した方法と同様にして無機物層を1500Å
形成した。このようにして作成した光記録媒体を前記し
た評価方法により評価した結果を表１に示す。

またこの光記録媒体作成における無機物層の形成時間
は２層合計で24分50秒であった。これは後記する比較例
１のSiO₂で無機物層を形成した場合に比べ形成時間が著
しく短縮され、生産性に優れていることを示している。
さらにSiO₂では高価な装置となるRFスパッタ法となり、
本発明のDCスパッタ法がより製造コストが安くなる。

実施例2,3 実施例１において、Siチップの量を面積比で７％、お
よび17％として実施例１と同様にして、光記録媒体を形
成した。

この光記録媒体を前記した方法により評価した結果を
表１に示す。

実施例４実施例１において無機物層の形成を、In₂O₃:95wt％、
SnO₂:5wt％の焼結ターゲット上にSiチップを面積比で12
％のせた第１ターゲットと、Snの第２ターゲットを各々
のターゲットに対応した水晶振動式膜厚計で第１ターゲ
ット40wt％、第２ターゲット60wt％となるように供給電
力を制御しながら同時スパッタで形成する方法として、
無機物層の膜厚は２コのモニタ値の和として、実施例１
と同様にして光記録媒体を作成した。

表１から明らかなごとく本発明のIn、Sn、Si、Ｏとを
含有する無機物層を設けたものは、湿熱環境での反射率
変化が小さいことから記録層への水分、酸素等の浸透を
遮断して記録層の腐蝕を防止している。さらにクラック
も発生せず後述する比較例２の無機物層をIn₂O₃とSnO₂
のみで形成したものに比べピンホールの発生状況も著し
く少ない記録層の保護性に優れている。

さらにCNRはデシタル記録に必要な45dB以上が得ら
れ、消去率も書き換え可能な30dB以上が得られ、信頼性
の高い光記録媒体であることを示している。

比較例１実施例１において無機物層の形成を13.56MHzのRFマグ
ネトロンスパッタ法でSiO₂ターゲットをAr雰囲気でRF電
力を500Wとして実施例１と同様にして光記録媒体を作成
した。

この光記録媒体の評価結果を表１に示す。

またこの光記録媒体作成における無機物層の形成時間
は２層合計で47分20秒であった。

比較例２実施例１においてSiチップをのせずに実施例１と同様
に光記録媒体を形成した。評価結果を表１に示す。

比較例から明らかなごとく、無機物層にSiO₂のみを用
いたものは湿熱環境下において反射率変化が大きく、CN
R、消去率とも低く実用的でない。またIn₂O₃とSnO₂のみ
を用いたものは、湿熱環境下においてピンホールが多発
し、消去率も低く実用的でない。

実施例５実施例において基板側無機物層を1100Å、記録層のタ
ーゲットをPd₃Ge₁₇Sb₃₀Te₅₀（数字は原子％を示す）を
用い、上側無機物層2200Åとし、この上にさらにAuをDC
マグネトロンスパッタにて220Å形成する構成として実
施例１と同様にして光記録媒体を作成した。この光記録
媒体の記録消去特性を評価したところ、CNRは50dBが得
られ、消去率は線速11.5m/secのときにも33dBが得られ
高速消去が可能であった。さらに初期化については、線
速6m/secで膜面強度9mWの半導体レーザ光で良好に行え
た。これは後記する比較例３の無機物層にもZnSを用い
た場合に比べ、消去率が高く信頼性の高いことを示して
おり、加えて高速での消去が可能であり、さらに初期化
の速度は飛躍的に速く生産性に優れている。

さらにこの光記録媒体を静止して記録、消去特性を前
記した同一の光学系を用いて評価したところ、パルス巾
200nsecで膜面強度7mWの半導体レーザ光を照射し結晶化
後0.5mWで再生しさらにパルス巾200nsecで膜面強度13mW
の半導体レーザ光を照射して記録を行った後0.5mWで再
生してコントラスト（（結晶化時の反射率−記録時反射
率）／（結晶化時反射率））を測定する評価を毎秒100
回で繰返し行ったところ100万回後もコントラストの低
下は初期に比べ８％であり記録、消去の繰返し寿命が非
常に長いことを示している。

比較例３実施例５において無機物層をZnSターゲットを使用し
て13.56MHzのRFマグネトロンスパッタで基板側膜厚を10
00Å、Au側膜厚を2000Åとして実施例５と同様にして光
記録媒体を作成した。この光記録媒体を実施例５と同様
に評価した結果、初期化は0.5m/sec以下の線速でしか行
えなかった。またCNRは50dBが得られたが、消去率は線
速8m/secでは28dBであり、線速11.5m/secでは23dBしか
得られなかった。さらに繰返し寿命について20万回でコ
ントラストが初期に比べ50％低下した。

［発明の効果］本発明の光記録媒体は上述のごとく無機物層を特定の
元素を含む成分で形成したので、次のごとき優れた効果
を奏するものである。

（１）大気中の水分、酸素の記録層への浸透を該無機
物層により効果的に遮断できるため、記録層の膜質変化
を抑制でき、耐湿熱特性は飛躍的に向上し長寿命化が可
能。

（２）消去率が高くなることにより、再記録における
信頼性が飛躍的に向上する。

（３）直流電力によりスパッタリング可能であるため
製造装置が安価となり、かつ高速成膜が可能である製造
コストが安価となる。

（４）高速消去が可能であり情報の書き換え時間が大
幅に短縮できる。

（５）記録、消去の繰返し回数が飛躍的に伸び、寿命
が長い。

（６）高速で初期化が可能であり生産性に優れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−113772（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−239632（ＪＰ，Ａ) 特開平２−66750（ＪＰ，Ａ) 特開平１−264647（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に記録層と無機物層を備えた光記録
媒体において、上記無機物層がIn（インジウム）とSn
（錫）とＯ（酸素）とSi（ケイ素）とを含む無機成分の
混合物からなることを特徴とする光記録媒体。