JP3216552B2 - 光記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

光記録媒体およびその製造方法

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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、
情報の記録が可能である光情報記録媒体に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来の書換可能光記録媒体の技術は、以
下のごときものである。光記録媒体のAl含有層は通常
真空中での成膜は最後であり、成膜終了後、大気中へと
取り出される。従って、Al含有層のうち片面は不活性
な状態におかれているが、反対側の面は紫外線硬化樹脂
などで保護されるまでは活性なまま大気と接することに
なり、空気中の水分と反応し、Al含有膜を劣化させる
水酸化アルミニウムAl(OH)3 などが生成される。
この結果、Al含有層が劣化する。この劣化は、Al含
有層の光学的特性および熱特性を変化させるため、特に
相変化型の光記録媒体においては、コントラストの低下
や冷却効率の低下をもたらす。その結果、光記録媒体の
長期保存耐久性や、繰り返し記録耐久性を劣化させる原
因となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の光記録媒
体のAl含有層における課題は、Al含有層の劣化によ
る長期保存耐久性の悪化および繰り返し記録耐久性の悪
化を防止することにある。すなわち、Al含有層の劣化
を防げば良い。
【0004】本発明は、かかる従来の光記録媒体の課題
を解決し、長期保存耐久性および繰り返し記録耐久性に
優れた光記録媒体を提供せんとするものである。
【0005】
【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、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、
再生が可能な光記録媒体において、少なくともAlが含
まれる層をもち、その層に含まれる酸素原子が0.00
1原子%以上0.05原子%以下であることを特徴とす
るものである。
【0006】
【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
ることを防止するなど、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。
【0007】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
2 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。
【0008】本発明のAl含有反射層には、酸素原子を
原子密度で0.001原子%以上0.05原子%以下含
むことが必要である。この範囲の酸素を含むことで、こ
れ以上の酸化を防ぐことができ、反射層の劣化、ひいて
は光記録媒体の劣化を防ぐことができる。反射層の酸素
の原子密度が0.001原子%未満であれば、十分な効
果を得ることができず、反射層の劣化を招く。一方、
0.05原子%を越えると、含んだ酸素自身によって反
射層が劣化する。ここでいう反射層の劣化とは主に熱物
性の変化、特に熱伝導度の低下と反射率の低下のことで
あり、冷却効率の悪化およびコントラストの低下をもた
らす。
【0009】酸素以外の本発明のAl含有反射層の材質
としては、光反射性を有するAl、およびAl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。金属Al、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、Ti、Cr、Hf、Ta、Nb、M
n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%以上加えたものなどがある。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T
i、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−Hf−Pd合金、Al−Hf合
金、Al−Ti合金、Al−Ti−Hf合金、Al−C
r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。
【0010】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。
【0011】 Mz(SbxTe1-x1-y-z(Ge0.5Te0.5y 0.35≦x≦0.5 0.2≦y≦0.5 0.0005≦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。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】次に、本発明の光記録媒体の製造方法につ
いて述べる。反射層、記録層等を基板上に形成する方法
としては、真空中の薄膜形成法、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。特に、酸素ガスを
含む雰囲気下でスパッタリングすることにより、層全体
に酸素原子を取り込むことができる。
【0018】形成する記録層などの厚さの制御は、水晶
振動子膜厚計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。記録層などの形成は、基板を固定し
たままの状態、あるいは、移動、回転した状態のどちら
で行ってもよい。
【0019】本発明の光記録媒体の好ましい層構成とし
て、透明基板/第1誘電体層/記録層/第2誘電体層/
反射層をこの順に積層するものがあげられる。ただし、
これに限定されるものではなく、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の樹脂保護層などを
必要に応じて設けることができる。光は透明基板側から
入射するものとする。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よい。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0021】(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)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)、クロスト
ーク、クロスイレーズはスペクトラムアナライザにより
測定した。
【0022】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。反射層内に含まれる酸素の割合
は、二次イオン質量分析法(SIMS)によって測定し
た。
【0023】(実施例1)厚さ1.2mm、直径12c
m、1.2μmピッチのスパイラルグルーブ付きポリカ
ーボネート製基板を毎分30回転で回転させながら、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。
【0024】まず、真空容器内を1×10-4Paまで排
気した後、2×10-1PaのArガス雰囲気内でSiO
2 を20mol%添加したZnSをスパッタし、基板上
に膜厚150nmの第1保護層を形成した。続いて、P
d、Nb、Ge、Sb、Teからなる合金ターゲットを
スパッタして、組成Nb0.006 Pd0.001 Ge0.173
0.26Te0.56の膜厚23nmの記録層を形成した。さ
らに次に、SiO2 を20mol%添加したZnSとC
の同時スパッタで、ZnSとCとのモル混合比が8:1
となるように、膜厚35nmの第2誘電体層を形成し
た。さらにAl98 .1Hf1.7 Pd0.2 合金ターゲットを
Ar:O2 =2000:1の混合ガス雰囲気下でスパッ
タして膜厚70nmの反射層を形成した。
【0025】このようにして作製したディスクのうちの
一枚の反射層内の酸素原子の割合を二次イオン質量分析
法により測定したところ、0.005原子%であった。
【0026】別のディスクのうちの一枚を真空容器から
取り出した後、反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂を
スピンコートし、紫外線を照射して硬化させ、厚さ10
μmの樹脂層を形成し、本発明の光記録媒体を得た。
【0027】この光記録媒体に波長830nmの半導体
レーザのビームでディスク全面の記録層を結晶化し、初
期化した。
【0028】この光記録媒体の記録特性を線速度12m
/秒の条件で、対物レンズの開口数0.47、半導体レ
ーザーの波長790nmの光学ヘッドを使用して、周波
数8.87MHz(デュティ29%)、ピークパワー8
〜16mW、ボトムパワー4〜9mW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30kH
zの条件でC/Nを測定した。さらにこの部分を3.3
3MHz(デュティ21%)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、この時の8.87MHz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。
【0029】さらに、ピークパワー12mW、ボトムパ
ワー6mW、周波数8.87MHz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
2dB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8
0℃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
んど変化がなかった。
【0030】(実施例2)反射層を形成する際のスパッ
タガス中の酸素の割合をAr:O2 =1000:1にし
た以外は実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
このようにして作製した光記録媒体の反射層内に含まれ
る酸素の割合を二次イオン質量分析法で測定したとこ
ろ、0.02%であった。
【0031】実施例1と同様に記録特性を測定したとこ
ろ、1回記録後のC/N・消去率・ジッタ、繰り返し記
録後のC/N・消去率・ジッタ、湿熱保存後のC/N・
消去率、全てに関して、実施例1と同様な良好な特性が
得られた。
【0032】(比較例1)反射層を形成する際のスパッ
タガス中の酸素の分圧を0にした以外は実施例1と同様
にして光記録媒体を作製した。このようにして作製した
光記録媒体の反射層内に含まれる酸素の割合を二次イオ
ン質量分析法で測定したところ、検出できず、0.00
1%未満であった。
【0033】実施例1と同様に記録特性を測定したとこ
ろ、1回記録後のC/N、消去率は同等の特性を示した
が、ワンビーム・オーバーライトの繰り返しを1万回行
った後の測定では、C/Nで約5dBの減少が見られ
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
ところ、C/Nの変化は2dB未満でほとんど変化がな
かったが、再度の記録、消去を行っての測定では、C/
Nで約5dB、消去率でも約6dBの減少が見られた。
【0034】(比較例2)反射層を形成する際のスパッ
タガス中の酸素の割合をAr:O2 =200:1にした
以外は実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。こ
のようにして作製した光記録媒体の反射層内に含まれる
酸素の割合を二次イオン質量分析法で測定したところ、
0.1%であった。
【0035】実施例1と同様に記録特性を測定したとこ
ろ、1回記録後のC/N、消去率は同等の特性を示した
が、ワンビーム・オーバーライトの繰り返しを1万回行
った後の測定では、C/Nで約6dBの減少が見られ
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
ところ、C/Nの変化は2dB未満でほとんど変化がな
かったが、再度の記録、消去を行っての測定では、C/
Nで約5dB、消去率でも約5dBの減少が見られた。
【0036】
【発明の効果】本発明では、光記録媒体のAl含有反射
層に一定範囲の量の酸素原子を含ませることでAl含有
反射層の劣化が防がれ、長期保存耐久性および繰り返し
記録耐久性に優れた光記録媒体を得ることができた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−225967(JP,A) 特開 平5−198005(JP,A) 特開 平3−12036(JP,A) 特開 平4−247335(JP,A) 特開 昭62−62445(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/24

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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、再生が可能な光記録
    媒体であって、少なくともAlを含む層を有し、該Al
    層に含まれる酸素原子が0.001原子%以上0.05
    原子%以下であることを特徴とする光記録媒体。
  2. 【請求項2】 該Al層全体に酸素原子が分布している
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  3. 【請求項3】 該Al層が反射層であることを特徴とす
    る請求項1記載の光記録媒体。
  4. 【請求項4】 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ことを特徴とする請求項
    1記載の光記録媒体。
  5. 【請求項5】 該Al層が少なくともHfを含むことを
    特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  6. 【請求項6】 該Al層が少なくともHfとPdを含む
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  7. 【請求項7】 少なくともAlを含む層を有する光記録
    媒体を製造する方法であって、該Al層を酸素ガスを
    0.01%以上0.2%以下含む雰囲気中でスパッタリ
    ングにより成膜することを特徴とする光記録媒体の製造
    方法。
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