JP3687264B2

JP3687264B2 - 光学式情報記録媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JP3687264B2
Application number: JP09878997A
Authority: JP
Inventors: 哲也秋山; 鋭二大野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JPH10289478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等のいわゆるエネルギービームの照射により、情報の記録、再生及び消去を行う光学式情報記録媒体、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして光学式情報記録媒体が注目されており、現在書換えが可能な消去型と呼ばれるものの開発が進められている。この消去型光学式情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする合金膜が一般的に知られており、例えばＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅＳｅ，ＩｎＳｂ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ等がある。
【０００４】
情報の記録は、一般的に記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う場合が多い。アモルファス化は、記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。また、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００５】
そしてこの記録層の上下に誘電体層を設けるのが一般的である。この誘電体層の目的は、第一に瞬間的に融点以上に昇温する記録層の熱から基板を保護するとともに記録層の変形や破損を防止する熱機械的な保護作用であり、第二に光干渉効果により記録情報の再生時に十分な信号強度を得る光学的作用であり、第三に記録時に良好な形状のアモルファスマークを形成するのに適した冷却速度を実現する熱的作用である。そのためにこの誘電体材料に要求される特性は、十分な耐熱性、大きな屈折率、適当な熱伝導率等である。これらの条件を満たす材料として、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄等が多数提案されている。
【０００６】
図３は従来の消去型光学式情報記録媒体の一例の断面図であり、中心孔を有し案内溝１１を具備した円盤状の透明基板１０上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなり、膜厚約１２０ｎｍの基板側誘電体層（以下、下引層と称す）１２、Ｇｅ・Ｓｂ・Ｔｅ合金薄膜からなり、膜厚約２０ｎｍの記録層１３、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなり、膜厚約３０ｎｍの反射層側誘電体層（以下、上引層と称す）１４、Ａｌ合金からなり、膜厚約１５０ｎｍの反射層１５を形成し、その上に接着剤１６を介して保護基板１７を設けたものである。
【０００７】
Ｇｅ・Ｓｂ・Ｔｅ合金は極めて結晶化速度が速いため、単一のレーザー光の強度を変調して照射するだけでアモルファス化及び結晶化ができる。したがって、この光学式情報媒体は、一般にオーバライトと呼ばれる単一のレーザー光による情報の書換えが可能である。この時、下引層１２、上引層１４の膜厚は、光干渉効果により再生時に十分な信号強度が得られるとともに、記録時に良好な形状のアモルファスマークを形成するに十分な記録層の冷却速度が得られるように設計されている。
【０００８】
このような光学式情報記録媒体では、一般的に記録層は形成時にはアモルファス状態になっているため、使用前に予め結晶状態にしておく必要がある。この処理を初期化と呼ぶ。この初期化は、光学式情報記録媒体を回転させながらスポット径数十μｍに成形されたＡｒレーザーを照射する等して、全面にわたって記録層を結晶化する方法が一般的である。
【０００９】
【発明が解決しょうとする課題】
しかし、図３に示した従来の光学式情報記録媒体に記録消去を繰り返すと、再生時の信号振幅が徐々に小さくなり、情報の読み取りに誤りが生じる場合があるという課題があった。この原因として、記録層と下引層との界面または記録層と上引層との界面で相互拡散が生じ、記録層の組成が変化することが考えられる。
【００１０】
これに対して、下引層及び上引層にＳｉ₃Ｎ₄等の窒化物を用いた場合は、初期化し、室温環境から例えば９０℃８０％ＲＨといった高温高湿に保たれた恒温恒湿槽中への投入及び取り出しの繰返しを行った場合、膜の部分的な剥離やクラックが発生するという課題があった。これは、記録層との付着力が弱いために、初期化や環境変化による膨張収縮によって生じると考えられる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、繰り返し記録消去性能が良好で、環境変化に強い光学式情報記録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】
この目的を達成するために、本発明における光学式情報記録媒体は、記録層の少なくとも一方の側にＧｅ−Ｎを主成分とする薄膜である保護層を設け、前記記録層とこの保護層の少なくとも一方との界面付近での窒素の含有率を、前記保護層の平均的な窒素の含有率よりも少なくしている。
【００１３】
また、本発明における別の光学式情報記録媒体は、記録層の少なくとも一方の側にＧｅ−Ｎを主成分とする薄膜である保護層を設け、この保護層の少なくとも一方と記録層との界面付近での窒素の含有率が連続的に変化する構成、または、窒素の含有率が異なる複数の薄膜で構成し、この保護層の中で記録層に接する部分の窒素の含有率を少なくしている。
【００１４】
一方、本発明における光学式情報記録媒体の製造方法は、記録層の少なくとも一方の側にＧｅ−Ｎを主成分とする薄膜である保護層を、前記保護層の主成分またはその窒化物からなるターゲットを用い、希ガスと窒素成分を有するガスの混合ガス中で反応性スパッタにより成膜し、前記記録層の少なくとも一方の形成において、前記記録層との界面付近で一時的にスパッタ電力を大きくする、または、一時的に前記混合ガス中の窒素成分を有するガスの割合を少なくするの何れかを行うものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学式情報記録媒体及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の光学式情報記録媒体の一実施態様における光学式情報記録媒体の断面図である。本実施の形態の光学式情報記録媒体は中心孔を有し、溝幅約０．７μｍ，ピッチ約１．５μｍの螺旋状の案内溝２を具備した円盤状のポリカーボネート製透明基板１上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を含み膜厚約１００ｎｍの下引層３、Ｇｅ−Ｎを含み膜厚約２０ｎｍの保護層４、Ｇｅ・Ｓｂ・Ｔｅ合金薄膜からなり膜厚約２０ｎｍの記録層５、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を含み膜厚約３０ｎｍの上引層６、Ａｌ合金で膜厚約１５０ｎｍの反射層７を、それぞれスパッタリングによって形成し、その上に接着剤８を介して保護基板９を設けたものである。
【００１７】
下引層３及び上引層６は、ＺｎＳ、ＳｉＯ₂を混合した材料の焼結体をターゲットとし、Ａｒガスを用いてスパッタリングによって形成したものである。このとき、ターゲットは直径６０ｍｍ、厚さ６ｍｍであり、スパッタリングは圧力２ｍＴｏｒｒ、放電電力５００Ｗの高周波マグネトロンスパッタリングであった。
【００１８】
また、記録層５は、所定の組成割合のＧｅ・Ｓｂ・Ｔｅの焼結体をターゲットとして、下引層３と同様の方法で形成した。
【００１９】
保護層４は、Ｇｅをターゲットとして、まず、ＡｒガスとＮ₂ガスを１：１の割合で成膜装置内に導入し、圧力１０ｍＴｏｒｒ、放電電力５００Ｗの高周波マグネトロンスパッタリングで成膜を開始し、約１５ｎｍ形成された時点で成膜を続けながら、放電電力を１ｋＷに切り替えて残りの約５ｎｍを形成した。
【００２０】
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）等の分析の結果、保護層４の放電電力５００Ｗで形成した部分は窒素の含有率が約５０％であり、放電電力１ｋＷで形成した部分は窒素の含有率が約３０％であった。実施の形態１の光学式情報記録媒体を媒体Ａと呼ぶ。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の光学式情報記録媒体の他の実施態様における光学式情報記録媒体の断面図である。本実施の形態の光学式情報記録媒体は実施の形態１と同様に、中心孔を有し、溝幅約０．７μｍ，ピッチ約１．５μｍの螺旋状の案内溝２を具備した円盤状のポリカーボネート製透明基板１上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を含み膜厚約１００ｎｍの下引層３、Ｇｅ−Ｎを含み膜厚約２０ｎｍの保護層４’、Ｇｅ・Ｓｂ・Ｔｅ合金薄膜からなり膜厚約２０ｎｍの記録層５、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を含み膜厚約３０ｎｍの上引層６、Ａｌ合金で膜厚約１５０nmの反射層７を、それぞれスパッタリングによって形成し、その上に接着剤８を介して保護基板９を設けたものであるが、保護層４’は、Ｇｅをターゲットとして、まず、ＡｒガスとＮ₂ガスを１：１の割合で成膜装置内に導入し、圧力１０ｍＴｏｒｒ、放電電力５００Ｗの高周波マグネトロンスパッタリングで成膜を開始し、約１５ｎｍの第１層４−１を形成した時点でシャッターにより成膜を一時的に停止した後、放電電力を１ｋＷにして約５ｎｍの第２層４−２を形成したものである。この実施の形態２の光学式情報記録媒体を媒体Ｂと呼ぶ。
【００２２】
また、比較のために媒体Ａと同様の構造で保護層４を全て放電電力５００Ｗで成膜した点、即ち保護層４の記録層５との界面付近でも窒素の含有率が中心部と同様に約５０％である点のみが異なる媒体Ｃを作成し、媒体Ａ、媒体Ｂ、媒体Ｃ及び図３に示した従来の媒体を初期化した後、耐環境性試験及びオーバライト特性試験を行った結果を（表１）に示す。
【００２３】
但し、耐環境性試験は、９０℃８０％ＲＨに保たれた恒温恒湿槽中に５００時間放置した後の剥離及びクラックの有無によって良否を判定した。また、オーバライト特性試験は、Ａ〜Ｃ及び従来例の光学式情報媒体を回転させ、線速度６ｍ／ｓｅｃで、波長６８０ｎｍのレーザ光と開口数０．６の対物レンズとを有する光学系を用いて、ＰＷＭ記録で最短記録マーク３Ｔがマーク長０．６μｍ、ビット長０．４μｍとなるの信号の３Ｔ信号と１１Ｔ信号とを交互に繰り返しオーバライトした際の、３Ｔ信号のＣ／Ｎ比が５０ｄＢ以上であるオーバライト回数で判定した。
【００２４】
【表１】

【００２５】
（表１）から明らかなように、媒体Ａ、媒体Ｂは耐環境試験による剥離やクラックの発生がなく、オーバライト特性も良好であるのに対して、媒体Ｃはオーバライト特性は良好であったが、耐環境試験の結果、剥離が発生し、従来例では耐環境試験による剥離は良好であったが、オーバライト特性ではＣ／Ｎが低下した試験結果が得られた。
【００２６】
つまり、媒体Ａ及び媒体Ｂは、保護層４の記録層５との界面付近の窒素の含有量を少なくすることによって、耐環境性とオーバライト特性がともに良好な光学式情報記録媒体となっている。
【００２７】
なお、上記各実施の形態の説明において、保護層の記録層との界面付近の窒素の含有量を少なくするために、保護層の成膜時の放電電力を該当する部分で大きくしたが、ＡｒガスとＮ₂ガスの混合比を変えてＮ₂ガスの割合を少なくしても良い。また、保護層は、記録層のどちらか一方だけに設けても良いし、両側に設けても良い。さらに、下引層や上引層を保護層で置き換えることもできる。
【００２８】
上記実施の形態の説明では記録層として、Ｇｅ・Ｓｂ・Ｔｅ合金薄膜を用いたが、レーザ光等の照射による熱を利用して情報を記録するものであれば、他の記録層材料を用いた場合でも本発明は有効である。
【００２９】
反射層の材料もＡｕ等、他の金属を用いてもよいし省略することもできる。また、上記実施の形態の説明では、保護層の材料として、Ｇｅ−Ｎを用いたが、記録層を構成する元素の内少なくとも１つの元素、Ｓｉの窒化物を用いても良く、さらに、酸素等のガス元素またはＣｒ、Ａｌ等の非ガス元素等の若干の添加物を加えることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、耐環境性とオーバライト特性がともに優れた光学式情報記録媒体及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光学式情報記録媒体の断面図
【図２】本発明の第２の実施形態の光学式情報記録媒体の断面図
【図３】従来の一般的な光学式情報記録媒体の断面図
【符号の説明】
１，１０透明基板
２，１１案内溝
３，１２下引層
４，４’ 保護層
５，１３記録層
６，１４上引層
７，１５反射層
８，１６接着剤
９，１７保護基板

Claims

透明基板上に少なくとも、エネルギービームの照射によって光学的に検出可能な状態変化を可逆的に起こすＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなる記録層と、前記記録層の少なくとも一方の側にＧｅ−Ｎを主成分とする薄膜である保護層を備えた光学式情報記録媒体であって、前記記録層と前記保護層の少なくとも一方との界面付近での窒素の含有率が、前記保護層の窒素の平均含有率よりも少ないことを特徴とする光学式情報記録媒体。
前記記録層と前記記録層に接する少なくとも一方の保護層との界面付近での窒素の含有率が、連続的に変化していることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録媒体。
前記保護層が、窒素の含有率が異なる複数の薄膜で構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録媒体。
透明基板上に少なくとも、エネルギービームの照射によって光学的に検出可能な状態変化を可逆的に起こすＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなる記録層と、前記記録層の少なくとも一方の側にＧｅ−Ｎを主成分とする薄膜である保護層をスパッタリングによって形成する光学式情報記録媒体の製造方法であって、前記保護層の少なくとも一方の形成時において、前記保護層の主成分またはその窒化物からなるターゲットを用い、希ガスと窒素成分を有するガスの混合ガス中で反応性スパッタにより成膜し、前記記録層との界面付近で一時的にスパッタ電力を大きくすることを特徴とする光学式情報記録媒体の製造方法。
透明基板上に少なくとも、エネルギービームの照射によって光学的に検出可能な状態変化を可逆的に起こすＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなる記録層と、前記記録層の少なくとも一方の側にＧｅ−Ｎを主成分とする薄膜である保護層をスパッタリングによって形成する光学式情報記録媒体の製造方法であって、前記保護層の少なくとも一方の形成時において、前記保護層の主成分またはその窒化物からなるターゲットを用い、希ガスと窒素成分を有するガスの混合ガス中で反応性スパッタにより成膜し、前記記録層との界面付近で一時的に前記混合ガス中の窒素成分を有するガスの割合を少なくすることを特徴とする光学式情報記録媒体の製造方法。