JPH0573959A

JPH0573959A - 光記録媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0573959A
Application number: JP3237790A
Authority: JP
Inventors: Tanio Urushiya; 多二男漆谷; Masashi Kanamori; 正志金森; Yutaka Ideno; 裕出野; Yoshikazu Sato; 嘉一佐藤; Atsushi Ueda; 厚植田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】書換型の光記録媒体において、記録、消去を
伴う書換の繰り返し耐久性の高い光記録媒体を実現す
る。【構成】光記録材料層の上方および下方に積層される
保護層を、Ｚｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wにより構成し、その比
率をｗ／ｕ＞２、ｙ／ｘ＜１となるように制御する。こ
のような光記録媒体において、１０⁶回以上の記録・消
去の繰り返しにおいても、ノイズレベルの上昇を抑制す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録材料の反射率変
化、屈折率変化または形状変化などの光学的手法による
特性の変化を記録手段とする追記型或いは書換型等の光
記録媒体に関し、さらに詳しくは、光記録材料層を保護
する保護層の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報記録の高密度化、大容量化に
対する要求が高まり、国内外でその研究が盛んに行われ
ている。とくに光記録媒体は、従来の磁気記録媒体に比
べ高い記録密度を有し、さらに記録、再生ヘッドと記録
媒体とが非接触状態で情報の記録、再生ができるために
記録媒体の損傷も少なく、加えて長寿命であるなどの特
徴があることから、膨大な情報量を記録、再生する高密
度、大容量の記録方式として有望視されている。この光
記録媒体は用途に応じ再生専用型、追記型、書換型の３
種類に大別することができる。再生専用型は情報の読出
しのみが可能な再生専用記録媒体であり、一方、追記型
は、必要に応じて情報を記録し再生することはできる
が、記録した情報の消去は不可能な光記録媒体である。
これに対し書換型は情報の記録、再生と、さらに記録済
の情報を消去して書き換えることが可能な光記録媒体で
あり、コンピュータ用のデータファイル等としての利用
などに、最も期待の大きいものである。

【０００３】光記録材料としては、穴あけ型、バブル型
あるいはテキスチャ型といった形状の変化、有機系ある
いは相変化型といった反射率、屈折率の変化と言った光
学的な変化により情報を記録するタイプと、磁化方向の
変化等の磁気光学効果により情報を記録するタイプなど
が知られている。例えば、書換型の光記録媒体について
は、光磁気方式と相変化方式の２つの記録方式の開発が
進められており、いずれの方式も記録材料や書込み機構
などの点で研究、開発の途上である。上記方式のうち、
相変化方式は一般に、パルス出力及びパルス幅の制御さ
れたレーザー光を媒体の記録表面に集光して加熱する。
光記録媒体の表面の光記録材料は、このレーザー光の加
熱により相変化し、結晶状態から非結晶状態への移行又
は相転移などを起こす。光記録媒体は、相変化した状態
の、例えば結晶状態と非結晶状態の、各状態における反
射率の違いで情報の記録と消去を行うものである。

【０００４】このような光記録媒体の１つである相変化
型の光記録ディスクの構成を図３に示す。光磁気ディス
ク１０は、トラッキング溝７の形成されたポリカーボネ
ート製などの基体１の表面に、セラミックなどからなる
第１の保護層２が形成されている。そして、この第１の
保護層２の上に、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅などにより光記録
材料層３が形成されており、さらに、第１の保護層２と
同様のセラミックなどによる第２の保護層４、Ａｌ製の
反射冷却層５、および紫外線硬化樹脂などからなる有機
系の表面保護層６が形成されている。このような相変化
型光記録媒体においては、初期状態では光記録材料が結
晶状態であり、情報記録時に、レーザー光が照射されて
照射部が溶融した後急冷され、その照射部が非結晶状態
となる。

【０００５】従って、レーザー光の照射された箇所のみ
反射率が異なり、この反射率の差により情報が記録され
る。そして、書換時には、低出力のレーザー光の照射に
より、アニールされて結晶状態に戻される。

【０００６】このような光ディスク１０において、光記
録材料層３の下方においては基板１との間に第１の保護
層２が、また、上方には反射冷却層５との間に第２の保
護層４が、以下のような目的のために積層されている。

【０００７】基板１にポリカーボネートなどのプラ
スチック素材を用いているので、このプラスチック素材
が、レーザー光照射により溶融し活性化した光記録材料
層３により損傷を受けることを防止するため。

【０００８】レーザー光照射により相変化を繰り返
す光記録材料層３の酸化、また、加熱による飛散を防止
するため。

【０００９】光学的効果により効率良くレーザー光
のエネルギーを光記録材料層３に吸収させ、光記録材料
層３の相変化による反射率の変化量を大きくするエンハ
ンス効果を得るため。

【００１０】上記の目的を満たすためには、保護層の屈
折率が基板１と記録材料層３の中間に近く、成膜された
表面が平滑であり、さらに、記録時また消去時における
熱的負荷によっては構造および組成の変化の少ないもの
が要求される。これらの要求に見合うものとして、従来
においては、酸化物（Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ｓｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化物（ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄）、
またカルコゲン化物（ＺｎＳ）などが用いられていた。
しかしながら、これらのもの単独ではバランス良く上記
の条件を満たすことができないため、特開昭６３−２７
６７２４において開示されているように、ＺｎＳとＳｉ
Ｏ₂との混合物を用いることが知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このＺｎＳとＳｉＯ₂
とを混合した材料を用いた保護層は、ＺｎＳの屈折率が
２．３であって、基板の屈折率と光記録材料層の屈折率
のほぼ中間であるため、記録および消去のために照射さ
れるレーザー光が効率良く光記録材料層に吸収される。
また、ＺｎＳ単体では構造が多結晶であるため、成膜さ
れた表面に結晶粒による凹凸があり、光記録媒体のノイ
ズが高くなるが、構造が比較的安定したアモルファスで
あるＳｉＯ₂を混合したことにより、構造がアモルファ
スで膜表面の平滑な屈折率の高い保護層が実現されてい
る。

【００１２】このように、ＺｎＳとＳｉＯ₂との混合材
料による保護層は、先に上げた各材料と比較し安定して
おり、光記録材料の融点である６５０°Ｃ程度でアニー
ルし、熱的負荷による構造の変化を調査しても、構造の
変化は見出せず、安定した状態にあると考えられる。し
かしながら、記録、消去の書換を繰り返したところ、先
に上げた各材料による保護層を用いた光記録媒体と比較
しノイズレベルの上昇は改善されているが、ＺｎＳとＳ
ｉＯ₂との混合材料による保護層を用いた光記録媒体に
おいても、１０⁵回程度においてノイズレベルの上昇量
が、一般の判定基準である３ｄＢを越えてしまう。この
ノイズレベルの上昇する原因は、現状では、はっきりと
はしていないが、書換型の光記録媒体において、書換耐
力の実用化レベルは１０⁶程度と考えられており、さら
に、書換耐力の向上した光記録媒体を実現する必要があ
る。

【００１３】そこで本発明においては、上記の問題に鑑
みて、保護層の組成に着目し、書換を１０⁶回以上の繰
り返した場合においても、ノイズレベルの上昇の少ない
光記録媒体の実現を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者は、種々の組成において実験を繰り返し
たところ、Ｚｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wにより構成された保護
層を有する光記録媒体において、これらの成分のアトミ
ック％の比率がｙ／ｘ＜１およびｗ／ｕ＞２の条件下
で、書換耐力が向上することを見出した。すなわち、本
発明に係る光学的特性に基づき情報を記録する光記録材
料層と、この光記録材料層の上方若しくは下方の少なく
ともいずれか一方に積層された保護層とを有する光記録
媒体においては、この保護層がＺｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wに
より構成されており、その比率ｙ／ｘ＜１およびｗ／ｕ
＞２であることを特徴としている。また、ｘ：ｕは４：
１〜１：４の範囲であることが望ましい。

【００１５】そして、このような保護層を有する光記録
媒体は、スパッタ法により保護層を成膜する際に、Ｚｎ
ＳおよびＳｉＯ₂を混合焼結したターゲット部材を用い
て積層形成されるＺｎ、Ｓ、ＳｉおよびＯを有する保護
層の、ＳおよびＯの比率を、ＡｒとＯ₂の混合ガスから
なるスパッタガス中のＯ₂比率により制御することを特
徴とするスパッタ成膜工程を有する製造方法により製造
することができる。

【００１６】

【作用】このようにＺｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wによる保護層
を、ｙ／ｘ＜１およびｗ／ｕ＞２となるように構成する
ことにより、書換を繰り返した場合のノイズレベルの上
昇を抑制し、光記録媒体の書換における耐久性の向上が
図られる。

【００１７】また、このような成分構成は、スパッタガ
ス中におけるＯ₂濃度を調整することにより、ＯとＳの
置換率を制御して実現される。

【００１８】

【実施例】以下に図面を参照して実施例を説明する。

【００１９】図１に、本発明に係る光ディスクにおい
て、ノイズレベルの上昇が３ｄＢを越えた時の書換回数
を保護層の成分に対して示してある。本実験に用いられ
た光ディスクは、先に説明した図３に示す光ディスクと
同じ構成であり、ポリカーボネート製の基板１に、厚さ
１２５ｎｍの第１の保護層２、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅から
なる厚さ２０ｎｍの光記録材料層３、厚さ１０ｎｍの第
２の保護層４、厚さ１００ｎｍのＡｌ製の反射冷却層
５、さらに１０μｍの有機系の表面保護層６により構成
している。そして本例の光ディスクにおいては、第１お
よび第２の保護層２、４を、Ｚｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wによ
り構成しており、この成分組成の比率を変化させてい
る。

【００２０】先ず、本例の光ディスクにおける保護層の
製造方法から説明する。本例の保護層は、従来の光ディ
スクと同様に、ＲＦマグネトロンスパッタ装置により製
造した。スパッタに用いたターゲット部材は、ＺｎＳ、
ＳｉＯ₂を混合焼結したものである。そして、スパッタ
を実施する際においては、スパッタガスとしたＡｒとＯ
₂の混合ガスを用い、このガス中のＯ₂の比率を制御す
るようにしている。

【００２１】図２に、ＺｎＳとＳｉＯ₂のモル比が８
０：２０のターゲット部材を用いて保護層を成膜した際
の、成膜された保護層の成分組成（アトミック％）と、
スパッタガス中のＯ₂の比率との関係を示してある。な
お、Ｏ₂の比率は、Ｏ₂〔ｃｍ²〕／（Ａｒ〔ｃｍ²〕
＋Ｏ₂〔ｃｍ²〕）×１００にて表している。本図にて
分かるように、Ｚｎ成分２２と、Ｓｉ成分２３は、スパ
ッタガス中のＯ₂の比率に係わらず、アトミック％にお
いては、ほぼ一定の関係となっている。これに対し、Ｓ
成分２４とＯ成分２１は、スパッタガス中のＯ₂の比率
にほぼ比例して変化している。すなわち、保護層中のＯ
成分２１は、ガス中のＯ₂の比率に比例して増加し、逆
に、保護層中のＳ成分２４は、ガス中のＯ₂に比例して
減少している。この現象は、スパッタ中におけてＯ成分
２１の一部と、Ｓ成分２４の一部が置換されており、こ
の置換量がスパッタガス中におけるＯ₂の比率により制
御されているためと考えられる。そして、このように成
膜された成分組成の比率を、スパッタガス組成の調整に
より、そのガス組成とターゲット材の組成との置換量を
制御することにより決定する技術は、本例において初め
て報告されるものである。

【００２２】上記の方法により、保護層の成分の調整さ
れた光ディスクのノイズレベルの上昇量は、図１に示し
た通りである。このノイズレベルの上昇の測定は、上述
した光ディスクを９ｍ／ｓで回転させ、波長８３０ｎｍ
のレーザー光を用いて、記録パワー１６ｍＷ、消去パワ
ー１０ｍＷの条件で記録、消去を繰り返して行った。

【００２３】そして、ノイズレベルが、信号レベルの約
１／２である３ｄＢ以上に上昇したときの繰り返し回数
を示してある。

【００２４】本図１において分かるように、Ｚｎ_xＳ_y
Ｓｉ_uＯ_wにより構成された保護層において、従来の光
ディスクと同様の、ＯのＳｉに対するアトミック％にお
ける比ｗ／ｕが１．８８で、ＳのＺｎに対するアトミッ
ク％における比ｙ／ｘが１．０３の光ディスク（図１中
のポイント１１）においては、記録および消去の書換の
繰り返し回数が１０⁵程度においてノイズレベルの上昇
が３ｄＢを越えてしまっている。此れに対し、保護層の
ｗ／ｕが２．５７以上、ｙ／ｘが０．８８以下の光ディ
スク（図１中のポイント１２〜１４）においては、繰り
返し回数が１０⁶となっても、ノイズレベルの上昇は３
ｄＢ以下である。よって、書換の繰り返し回数が１０⁶
以上においても、ノイズレベルの上昇は３ｄＢであり、
書換耐力の向上が図られていることが分かる。

【００２５】現状では、ｗ／ｕ、すなわちＯ／Ｓｉを増
加し、ｙ／ｘ、すなわちＺｎ／Ｓが低下することにより
ノイズレベルの上昇が何故抑制されるのか、そのメカニ
ズムは明らかではない。しかしながら、種々のデータよ
り、ｗ／ｕが２から上、ｙ／ｘが１未満において、書換
の繰り返し回数が１０⁶程度までノイズレベルの上昇を
抑制することができると想定される。一方、ポイント１
５のように、ｗ／ｕが大きく、ｙ／ｘ小さい領域におい
ては、再度ノイズレベルの上昇が起きやすくなると思わ
れるが、そのメカニズムおよび境界値においては明確で
はない。

【００２６】このように、Ｚｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wからな
る保護層においては、スパッタガスのＯ₂比率を制御す
ることにより成分組成を変更することが可能であり、ｗ
／ｕと増加し、ｙ／ｘを減少することにより、記録、消
去を伴う書換の繰り返しによるノイズレベルの上昇を抑
制することが可能である。そして、ｗ／ｕ＞２、ｙ／ｘ
＜１となる保護層の形成された光ディスクにおいては、
書換を１０⁶回以上繰り返した場合であっても、ノイズ
レベルの上昇は３ｄＢ以下と低くすることが可能であ
る。そして、ノイズレベルの上昇の抑制された光ディス
クにおいては、データの記録、消去におけるエラーレー
トの上昇も低く押さえられるため、実用上問題とならな
い繰り返し耐久性を有する、長寿命の書換型の光ディス
クを実現することができる。

【００２７】なお、上記のようにノイズレベルの上昇が
抑制されるメカニズムは明確でないが、いずれにしろ保
護層自体あるいは保護層と光記録材料層などの境界面が
安定化することによりノイズレベルの上昇が抑制される
と考えられる。従って、このような保護層を用いること
により、本例のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系を光記録材料として
用いた光記録媒体に限らず、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ｏ系、
Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｉ−Ｃｏ系など、レーザー光による可逆
型の相変化などにより情報を記録する光記録媒体におい
て、ノイズレベルの上昇の抑制が可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光記
録媒体においては、光記録材料層の少なくとも下方ある
いは上方に積層される保護層をＺｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_wに
より構成し、その比率をｗ／ｕ＞２、ｙ／ｘ＜１となる
ように制御している。そして、このような光記録媒体に
おいては、１０⁶回以上の記録・消去の繰り返しにおい
ても、ノイズレベルの上昇を抑制することが可能であ
り、この光記録媒体を用いることにより、実用上充分な
繰り返し耐久性を有する書換型の光記録媒体を実現する
ことができる。

【００２９】また、上記のような保護層の成分は、保護
層をスパッタ成膜する際のスパッタガス中のＯ₂比率に
より容易に調整することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録・消去の繰り返しによるノイズレベルの上
昇が３ｄＢとなった繰り返し回数をＯ／ＳｉおよびＳ／
Ｚｎに対して示すグラフ図である。

【図２】保護層を構成する元素量（アトミック％）をス
パッタガス中のＯ₂比率に対し示すグラフ図である。

【図３】光ディスクの構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・基体２・・・保護層３・・・光記録材料層４・・・保護層５・・・反射冷却層６・・・表面保護層７・・・トラッキング溝１０・・・光ディスク１１・・・保護層の組成のＯ／Ｓｉが１．８８、Ｓ／Ｚ
ｎが１．０３のディスク１２・・・保護層の組成のＯ／Ｓｉが２．５７、Ｓ／Ｚ
ｎが０．８８のディスク１３・・・保護層の組成のＯ／Ｓｉが３．０７、Ｓ／Ｚ
ｎが０．７２のディスク１４・・・保護層の組成のＯ／Ｓｉが３．４６、Ｓ／Ｚ
ｎが０．４７のディスク１５・・・保護層の組成のＯ／Ｓｉが５．０５、Ｓ／Ｚ
ｎが０．１６のディスク２１・・・保護層のＯ成分２２・・・保護層のＺｎ成分２３・・・保護層のＳｉ成分２４・・・保護層のＳ成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤嘉一神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者植田厚神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的特性に基づき情報を記録する光記
録材料層と、この光記録材料層の上方若しくは下方の少
なくともいずれか一方に積層された保護層とを有する光
記録媒体において、この保護層がＺｎ_xＳ_yＳｉ_uＯ_w
により構成されており、これらの成分のアトミック％に
よる比率がｙ／ｘ＜１およびｗ／ｕ＞２であることを特
徴とする光記録媒体。
【請求項２】請求項１において、前記ｘ：ｕが４：１
〜１：４の範囲であることを特徴とする光記録媒体。
【請求項３】光学的特性に基づき情報を記録する光記
録材料層の上方若しくは下方の少なくともいずれか一方
に積層される保護層を、スパッタ成膜するスパッタ成膜
工程を有する光記録媒体の製造方法であって、前記スパ
ッタ成膜工程において、ＺｎＳおよびＳｉＯ₂の混合焼
結されたターゲット部材を用いて積層形成されるＺｎ、
Ｓ、ＳｉおよびＯを有する前記保護層の、該ＳおよびＯ
の比率を、ＡｒとＯ₂の混合ガスからなるスパッタガス
中の該Ｏ₂比率により制御することを特徴とする光記録
媒体の製造方法。