JP3444037B2 - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents

光学的情報記録用媒体

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は相転移型光記録層を
有する光学的情報記録用媒体に存する。詳しくは、レー
ザー光などの照射により、高速かつ高密度に情報を記
録、消去、再生可能な相転移型光記録層を有する光学的
情報記録用媒体に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、情報量の拡大、記録・再生の高密
度・高速化の要求に応える記録媒体として、レーザー光
線を利用した光ディスクが開発されている。光ディスク
には、一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何
度でも可能な書き換え型がある。 【0003】書き換え型光ディスクとしては、光磁気効
果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変
化を利用した相変化媒体があげられる。相変化媒体は、
外部磁界を必要とせず、レーザー光のパワーを変調する
だけで、記録・消去が可能である。さらに、消去と再記
録を単一ビームで同時に行う1ビームオーバーライトが
可能であるという利点を有する。 【0004】1ビームオーバーライト可能な相変化記録
方式では、記録膜を非晶質化させることによって記録ビ
ットを形成し、結晶化させることによって消去を行う場
合が一般的である。このような相変化記録方式に用いら
れる記録層材料としてはカルコゲン系合金薄膜を用いる
ことが多い。例えば、Ge−Te系、Ge−TeーSb
系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系合金薄膜
等があげられる。 【0005】なお、書き換え型とほとんど同じ材料・層
構成により、追記型の相変化媒体も実現できる。この場
合、可逆性が無いという点でより長期にわたって情報を
記録・保存でき、原理的にはほぼ半永久的な保存が可能
である。追記型として相変化媒体を用いた場合、孔あけ
型と異なりビット周辺にリムと呼ばれる盛り上がりが生
じないため信号品質に優れ、また、記録層上部に空隙が
不要なためエアーサンドイッチ構造にする必要がないと
いう利点がある。 【0006】一般に、書き換え型の相変化記録媒体で
は、相異なる結晶状態を実現するために、2つの異なる
レーザー光パワーを用いる。この方式を、非晶質ビット
と結晶化された消去・初期状態で記録・消去を行う場合
を例にとって説明する。結晶化は記録層の結晶化温度よ
り十分高く、融点よりは低い温度まで記録層を加熱する
ことによってなされる。 【0007】この場合、冷却速度は結晶化が十分なされ
る程度に遅くなるよう、記録層を誘電体層ではさんだ
り、ビームの移動方向に長い楕円形ビームを用いたりす
る。一方、非晶質化は記録層を融点より高い温度まで加
熱し、急冷することによって行う。この場合、上記誘電
体層は十分な冷却速度(過冷却速度)を得るための放熱
層としての機能も有する。 【0008】さらに、上述のような、加熱・冷却過程に
おける記録層の溶融・体積変化に伴う変形や、プラスチ
ック基板への熱的ダメージを防いだり、湿気による記録
層の劣化を防止するためにも、上記誘電体層からなる保
護層は重要である。保護層材料の材質は、レーザー光に
対して光学的に透明であること、融点・軟化点・分解温
度が高いこと、形成が容易であること、適度な熱伝導性
を有するなどの観点から選定される。 【0009】十分な耐熱性及び機械的強度を有する保護
層としては、まず、金属の酸化物や窒化物等の誘電体薄
膜があげられる。これらの誘電体薄膜とプラスチック基
板とは熱膨張率や弾性的性質が大きく異なるため、記録
・消去を繰り返すうちに、基板からはがれてピンホール
やクラックを生じる原因となる。 【0010】また、プラスチック基板は、湿度によって
反りを生じやすいが、これによっても保護膜のはがれが
生じることがある。一方、新規な誘電体保護層として、
ZnSを主成分とし、SiO2やY23等を混入させた
ものが提案されている。これらの複合化合物保護膜は純
粋な酸化物あるいは窒化物誘電体膜に比べ、記録層とし
てよく使われるGeTeSb等のカルコゲナイド系合金
薄膜に対する密着性に優れている。このため繰り返しオ
ーバーライトに対する耐久性に加え、加速試験における
膜剥離が少なく相変化媒体の信頼性をいっそう向上させ
ている。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複合化
合物は単に混合すれば良い特性を発揮するというわけで
はない。組成範囲、複合膜の物性によっては、個々の純
粋化合物を用いる場合よりもかえって信頼性を低下させ
る場合もある。 【0012】従来、カルコゲナイド系元素を含む化合物
である、ZnS,ZnSe等に酸化物、窒化物、弗化
物、炭化物等を混合させた保護膜については数多くの提
案がされているが、一部において最適な組成範囲を記載
するのみであり、その組成の混合物を用いても、必ずし
も元の純粋な化合物単体からなる保護層よりすぐれた特
性が得られなかった。 【0013】これは、上記複合物の物性がそれを構成す
る化合物とは大きく異なるため、製造法その他による物
性変化が予測不可能であったためである。例えば、上記
複合化合物からなる保護層を形成するにあたりスパッタ
法が広く用いられているが、複合物ターゲットを用いる
場合と、個々の化合物ターゲットを用いて同時スパッタ
する場合とでは当然得られる複合化合物保護膜の物性は
異なってくる。 【0014】また、同一製造法でも、スパッタ時の圧力
等により、物性が変化するのは周知の事実である。こう
した、保護膜物性のばらつきの存在するなかで、いかに
相変化媒体に適した保護膜を見い出すかが課題であっ
た。 【0015】 【課題を解決するための手段】本発明の光学的情報記録
用媒体は、基板上に少なくとも相転移型光記録層、誘電
体層を備えた光学的情報記録用媒体において、該誘電体
層が、実質的にLaB 6 からなることを特徴とする光学
的情報記録用媒体に存する。 【0016】 【発明の実施の形態】本発明による光学的記録用媒体の
構成について述べる。本発明の光学的記録用媒体は、基
板上に少なくとも相転移型光記録層、誘電体層を備えて
いる。通常は、基板/誘電体層/記録層/誘電体層/反
射層の構成を有する。 【0017】基板にはポリカーボネート、アクリル、ポ
リオレフィンなどの透明樹脂、あるいはガラスを用いる
ことができる。基板表面には上記特性を満たす誘電体層
が、通常は、10から500nmの厚さに設けられる。
誘電体層の厚みが10nm未満であると、基板や記録膜
の変形防止効果が不十分であり、保護層としての役目を
なさない傾向がある。 【0018】500nmを超えると誘電体層自体の内部
応力や基板との弾性特性の差が顕著になって、クラック
が発生しやすくなる。誘電体層は少なくともランタン
(La)及びホウ素(B)を含有する。特にLaB6
吸収係数、消衰係数が大きな波長依存性を有するため、
光の干渉効果を利用して多層膜の厚み構成を設計する時
に、その吸収、反射率の制御に有効なものである。 【0019】本発明は上記二元素に限定されない。La
及びホウ素を主成分とすれば、他の誘電体が混合されて
いても良い。他の誘電体としてはSiO2,Y23、Z
rO2,BaO,B23,Ta25、NdF3,ZnS,
Si34,SiC等が挙げられる。誘電体に他の誘電体
を混入する場合、1000℃以上の耐熱性を有し、光学
的に透明であることが好ましい。 【0020】上記誘電体層は、この誘電体を構成する複
数の元素で構成された複合スパッタリングターゲットを
用いて設けることが好ましい。これは上記物質からなる
誘電体層を形成するにあたり、通常スパッタ法が広く用
いられているが、複合ターゲットを用いる方が、個々の
単体ターゲットを用いて同時スパッタするのと比べて、
得られる化合物保護膜の構成元素の均一性が勝っている
ために保護膜としての特性も優れたものとなるためであ
る。 【0021】上記誘電体層は膜密度が理論密度の80%
以上であることが好ましい。ここで、膜の理論密度は下
記式で示され、各構成化合物のバルク状態での密度にそ
の構成化合物のモル含有率を乗じたものの積算値であ
る。 理論密度=Σ{(構成化合物バルク状態の密度)×(構
成化合物モル含有率)} 混合物誘電体層の密度をこのようにすることで、繰り返
し記録及び経時変化に対する耐久性を著しく向上させる
ことができる。 【0022】膜密度をコントロールするにはスパッタリ
ング時の真空度を調節することにより行いうる、膜密度
を高くするには真空度を低く(アルゴンガス圧を低く)
するのが良く、通常は真空度を1Pa以下、好ましくは
0.8〜0.1Pa程度とするのが良い。またスパッタ
放電において通常好ましく用いられているArガスに微
量の酸素あるいはまた窒素ガスを混合しても構わない。 【0023】本発明の媒体の記録層は相変化型の記録層
であり、その厚みは10nmから100nmの範囲が好
ましい。記録層の厚みが10nmより薄いと十分なコン
トラストが得られにくい。また結晶化速度が遅くなる傾
向があり、短時間での記録消去が困難になる。一方10
0nmを越すとやはり光学的なコントラストが得にくく
なり、また、クラックが生じやすくなるので好ましくな
い。 【0024】なお、記録層及び誘電体層の厚みは多層構
成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が
良く、記録信号の振幅すなわち記録状態と未記録状態の
コントラストが大きくなるように選ばれる。記録層とし
てはGeSbTeやInSbTeといった3元化合物が
オーバーライト可能な材料として選ばれる。 【0025】これらの3元化合物に0.1〜10原子%
のSn、In、Pb、As、Se、Si、Bi、Au、
Ti、Cu、Ag、Pt、Pd、Co、Ni等のうちか
ら、一種またはそれ以上の元素を添加して結晶化速度、
光学定数、耐酸化性を改善することも有効である。保護
層の上に光学的反射層と熱変形防止のためのハードコー
ト層を設けてあるが、光学的反射層は反射率の大きい物
質が好ましく、Au、Ag、Cu、Al等が用いられ
る。 【0026】この反射層は、記録層が吸収した熱エネル
ギーの拡散を促進する効果があるため、熱伝導度制御等
のためTa、Ti、Cr、Mo、Mg、V、Nb、Zr
等を小量加えても良い。記録層、誘電体層、反射層はス
パッタリング法などによって形成される。記録膜用ター
ゲット、保護膜用ターゲット、必要な場合には反射層材
料用ターゲットを同一真空チャンバー内に設置したイン
ライン装置で膜形成を行うことが各層間の酸化や汚染を
防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からもすぐれてい
る。 【0027】 【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。 実施例1 誘電体層材料としてLaB6粉末をホットプレス法にて
得た焼結体ターゲットを用いて、ポリカーボネート樹脂
基板上に誘電体層/記録層/誘電体層/反射層を設け4
層構造の記録媒体を作成した。各層の厚みは、下部誘電
体層180nm、記録層30nm、上部誘電体層30n
m、反射層100nmとした。 【0028】記録層の組成はGe22.2Sb22.2Te55.6
である。反射層はAl−Ta合金を用いた。誘電体層は
Arガス圧力0.7Pa、酸素ガス圧力15mPaで高
周波(13.56MHz)スパッタリングにより成膜し
た。膜密度は4.1g/ccであり理論密度の87%で
あった。記録層及び反射層はArガス圧力0.7Paで
直流スパッタリングにより成膜した。さらに厚み約4μ
mの紫外線硬化樹脂を設けた。 【0029】このディスクをArイオンレーザーを用い
て初期化すなわち記録層の結晶化処理を行ったのち、以
下の条件でディスクの動特性を評価した。10m/sの
線速度で回転させながら4MHz、デューティー50%
のパルス光を用い記録パワー16.5mW、ベースパワ
ー9mWで繰り返しオーバーライトを行い、所定の回数
に達する度にC/N比、消去比の測定を行った。結果は
図1に示すよう繰り返し千回で繰り返し1回目と比較し
てC/Nの低下は約2dBであり、また消去比は繰り返
し1万回においても1回目と同等であった。 【0030】比較例1 実施例において誘電体層材料としてZnSとTiO2
粉体をmol比で80対20としたこと以外は同様にし
てディスクを作成し、同様な動特性評価を行った。結果
は図2に示した。図2のグラフから明らかなように繰り
返し2千回で繰り返し1回目と比較してC/Nの低下は
約12dBであり、また消去比は繰り返し2千回におい
て1回目と比較して約15dB低下した。 【0031】 【発明の効果】本発明の光学的記録用媒体を用いること
により多数回の繰り返し記録・消去が行えこの種の繰り
返し記録・消去可能な媒体の実用化に多いに有効であ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】 実施例におけるC/Nと消去比のグラフ 【図2】 比較例におけるC/Nと消去比のグラフ 【符号の説明】 1 C/N比 2 消去比

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】基板上に少なくとも相転移型光記録層、誘
    電体層を備えた光学的情報記録用媒体において、該誘電
    体層が、実質的にLaB 6 からなることを特徴とする光
    学的情報記録用媒体。
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