JP2804366B2

JP2804366B2 - 光学情報記録媒体

Info

Publication number: JP2804366B2
Application number: JP2321308A
Authority: JP
Inventors: 勝鈴木; 勲森本; 充小林
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH04192133A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、新規な光学情報記録媒体、さらに詳しくは
光や熱などを用いて光学的に情報を高速かつ高密度に記
録、再生、消去しうる繰り返し特性の優れた光学情報記
録媒体に関するものである。

従来の技術光学記録層が結晶質と非晶質との間で可逆的に相変化
することを利用して情報の記録・消去を行う、いわゆる
相変化型光学情報記録媒体は、レザー光のパワーを変化
させるのみで古い情報を消去しながら、同時に新たな情
報を記録しうる（以下、オーバーライトと称する）とい
う利点を有している。

このようなオーバーライト可能な相変化型光学情報記
録媒体における記録材料としては、低融点でかつレーザ
ー光の吸収効率の高いIn-Se系合金〔「アプライド・フ
ィジックス・レターズ（Appl.Phys.Lett.）」第50巻、
第667ページ（1987年）〕や、In-Sb-Te系合金〔「アプ
ライド・フィジックス・レターズ（Appl.Phys.Let
t.）」第50巻、第16ページ（1987年）〕、Ge-Te-Sb系合
金（特開昭62-53886号公報）などのカルコゲン合金が主
に用いられている。

そして、これらのカルコゲン合金を用いて実際に記録
・消去を行う場合には、記録・消去時の熱による基板の
変形を防止したり、光学記録層の酸化や変形を防止する
ために、通常該光学記録層の両側若しくは一方に、金属
あるいは半金属の酸化物、炭化物、フッ化物、硫化物、
窒化物及びこれらの混合物等などから成る保護層を設け
て使用されている。

前記光学記録層と保護層とから成る光学情報記録媒体
は、記録・消去及び繰り返し特性を考慮して、通常光学
記録層の両側に保護層を設けた３層構造のもの、又はレ
ーザー入射とは逆側の保護層の上に、さらに主として金
属から成る反射層を設けた４層構造のものが用いられて
きた。

しかしながら、前記の３層構造や４層構造から成る光
学情報記録媒体においては、オーバーライトによる記録
・消去を繰り返すと、記録・消去のパターンに対応した
熱履歴から生じる非対称的な熱膨張や表面エネルギー差
により、トラック方向に沿って光学記録層の物質が移動
する現象を生じ、その結果光学記録層物質が局部的に周
囲に分散し、記録・消去が不可能になるという欠点があ
った。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来の相変化型光学情報記録媒
体が有する欠点を克服し、光や熱などを用いて光学的に
情報を高速かつ高密度に、かつなんらの障害なしに記
録、再生、消去しうる繰り返し特性の優れた相変化型光
学情報記録媒体を提供することを目的としてなされたも
のである。

課題を解決するための手段本発明者らは、このような優れた特性を有する光学情
報記録媒体を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、オーバ
ーライトの繰り返しにおいて、記録・消去時に物質移動
が起こらないようにするには、光学記録層における熱履
歴の非対称性をなくすことが必要であるが、この熱履歴
の非対称性は、記録・消去パターン、記録・消去パワー
及び情報記録媒体の層構成などにより容易に変化するの
で、従来の層構成では、繰り返し特性が記録・消去パタ
ーン、記録・消去、パワーの選択によって大きな影響を
受けること、一方該繰り返し特性を制限するには光学記
録層の相変化特性ではなく、光学記録層の物質移動が関
係するので、該光学記録層を極薄膜にし、かつその構造
を不連続な島状構造とすれば、光学記録層の物質移動を
防止することができること、該光学記録層の両側若しく
は一方に保護層を設けることにより、さらに良好な結果
が得られることを見い出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明は、透明基板上に光学記録層を設
け、該記録層にエネルギービームを照射することによ
り、その光学定数を可逆的に変化させ、情報を記録及び
消去する光学情報記録媒体において、前記光学記録層が
膜厚20nm以下で、かつ不連続な島状構造であって、場合
により該光学記録層の両側若しくは一方に保護層を設け
た構造であることを特徴とする光学情報記録媒体を提供
するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

従来の光学情報記録媒体においては、その光学特性を
満足させるためには、光学記録層の膜厚が10nm以上であ
ることが必要条件であり、したがって該光学記録層は基
板上に連続な膜として形成されている。そのため、該光
学記録層は記録・消去で溶融した際、容易に基板面に平
行な方向に動くことになる。第１図はこのような従来の
光学情報記録媒体の１例の構成を示す断面図であって、
透明基板１上に、順次下層保護層２、連続膜から成る光
学記録層３、上層保護層４、反射層５及び紫外線硬化樹
脂層６が設けられた構成を示す。

これに対し、本発明の光学情報記録媒体は、光学記録
層を膜厚20nm以下とし、かつ不連続な島状構造とするこ
とにより、該光学記録層が物理的に分離された構造を有
している。このように光学記録層を物理的に分離するこ
とにより、該光学記録層は、その移動距離が大幅に制限
され、光学記録層の物質移動による繰り返し特性の劣化
が防止される。

第２図は、本発明の光学情報記録媒体の構成の１例を
示す断面図であって、透明基板１上に、島状構造の光学
記録層３′及び保護層４が順次設けられた構成を示す。

前記島状構造の光学記録層は、極薄膜に成膜すること
により、基板と金属の界面エネルギー差から形成される
ことができる〔「ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス（J.Appl.Phys.）」第37巻、第3405ページ（19
66年）〕。本発明においては、該光学記録層の膜厚は20
nm以下、好ましくは10nm以下であることが必要で、この
膜厚が20nmを超えると島状構造の光学記録層が形成され
にくくなる。

本発明の光学情報記録媒体の層構成については、目的
とする用途などにより異なり、特に制限はなく、例えば
第３図の断面図に示すように、透明基板１上に、島状構
造の光学記録層３′のみが設けられた構造のものであっ
てもよいが、実際光学情報記録媒体として使用する場
合、光学特性、特に光変調度（コントラスト）を大きく
する必要があるため、第４図の断面図に示すように、透
明基板１上に保護層２、島状構造の光学記録層３′及び
保護層４が順次設けられた構造のものが好ましく、さら
に第５図の断面図で示すように、透明基板１上に保護層
２を設け、その上に島状構造の光学記録層３′と保護層
４′とを順次繰り返し積層し、さらにその上に膜厚の保
護層４を設けた構造のものが好適である。

このような積層構造の光学情報記録媒体においては、
該光学記録層及び保護層の膜厚は、干渉効果や光学特性
及び熱特性を考慮して決めればよい。さらに、光学特性
を向上させる目的で最上部に金属などから成る反射層を
設けてもよい。

第６図は本発明の光学情報記録媒体の１例の構成を示
す断面図であって、透明基板１上に、膜厚の厚い保護層
２を設け、その上に島状構造の光学記録層３′及び保護
層４′を順次繰り返し積層し、さらに反射層５及び紫外
線（UV）硬化樹脂層６を順次設けた構成を示す。

本発明の光学情報記録媒体における光学記録層の材料
としては、例えばSb-Te-Ge、In-Sb-Te、In-Se-Tl、Ge-T
e-Sn-Au、Sb-Te-Ge-PdなどのTe又はSeをベースとする合
金が好ましく用いられる。また、保護層の材料として
は、例えばSiO₂、SiO、Ta₂O₅、ZrO₂などの酸化物、Si₃N
₄、AlNなどの窒化物、ZnSなどの硫化物、MgF₂などのフ
ッ化物及びこれらの混合物、さらにはポリ塩化ビニル、
ポリイミド、ポリエチレンなどの有機化合物などが用い
られ、反射層の材料としては、例えばAl、Cr、Ni、Au、
Tiなどの金属やこれらの合金などが用いられる。

該光学記録層の形成方法については特に制限はなく、
従来薄膜の形成に慣用されている方法、例えばスパッタ
リング法、真空蒸着法、CVD法、スピンコート法などを
用いることができる。

さらに、反射層の上に膜の保護と強化のために、所望
に応じ、有機材料から成る層を設けてもよい。この材料
としては、例えばウレタン系、アクリル系、シリコーン
系、ポリエステル系などのUV硬化樹脂や、ホットメルト
系の接着剤などが用いられる。

本発明の光学情報記録媒体における透明基板について
は、特に制限はなく、従来光学情報記録媒体の基板とし
て慣用されているものを用いることができるが、光学特
性が良好で機械的強度が高く、かつ寸法安定性に優れる
などの点からポリカーボネート基板やガラス基板などが
好適である。また、これらの透明基板にはアドレス情報
などの凹凸が形成されていてもよい。

発明の効果本発明の光学情報記録媒体は、光学記録層として、不
連続な島状構造を有する極薄膜のものを用いることによ
り、記録・消去の繰り返しによる光学記録層の物質移動
が大幅に低減され、該物質移動による特性の劣化が抑制
されるため、繰り返し特性における記録データの信頼性
が大幅に向上している。

実施例次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によってなんら限定されるもの
ではない。

なお、実施例において、スパッタ装置として、第７図
の模式図で示すように、ベルジャー７内に基板１を保持
するための基板ホルダー８及びターゲット９を置くため
の支持台10を備え、かつ系内を真空にするために真空ポ
ンプに接続した構造を有するものを用いた。

実施例１厚さ1.2mmのポリカーボネートディスク基板上に、光
学記録層、保護層、反射層及びUV硬化樹脂層を有する第
８図に示す光学情報記録媒体を、以下に示す手順により
作成した。

まず、ZnSから成るターゲットを用い、RFスパッタリ
ング法により、ポリカーボネート基板１上に厚さ100nm
の保護層２を形成したのち、この保護層２の上に島状構
造の光学記録層３′としてSb-Te-Ge系合金膜を、保護層
４′としてZnS膜を、それぞれ2nm及び5nmの厚さに形成
し、これを10回繰り返し成膜し、次いでこの上に前記と
同様にしてZnSの保護層４を150nmの厚さに形成した。さ
らに、この上にAl合金の反射層５を100nmの厚さに形成
し、次いでこの上にUV硬化樹脂をスピンコート法によ
り、５μｍの厚さに塗布し、UV硬化させ、UV硬化樹脂層
６を設け、光学情報記録媒体を作成した（層構成Ａ）。

また、比較のために、従来用いられている光学記録層
が連続構造の光学情報記録媒体として、前記と同じ成膜
装置及び方法を用い、第９図に示す光学情報記録媒体を
作成した。すなわち、ポリカーボネート基板１側から順
次厚さ150nmのZnS保護層２、厚さ20nmのSb-Te-Ge連続膜
から成る光学記録層３、厚さ20nmのZnS保護層４、厚さ1
00nmのAl合金反射層５及び厚さ５μｍのUV硬化樹脂層６
を積層させ、光学情報記録媒体を作成した（層構成
Ｂ）。

このようにして作成した光学情報記録媒体それぞれに
ついて、静止した状態で波長830nmのレーザー光を照射
することにより、繰り返し特性を評価した。評価は、レ
ーザー光の発光時間を20nsecから60μsecまで、レーザ
ー光のパワーを1mWから20mWまでの範囲内で任意に変え
ることにより行った。この結果を第10図に示す。

第10図は繰り返し回数と反射レベルとの関係を示すグ
ラフであって、図中のそれぞれの曲線において、上側の
曲線は結晶状態、すなわち消去状態の反射率に対応し、
下側の曲線は非晶質状態、すなわち記録状態の反射率に
対応する。したがって、それぞれの反射率の差が再生信
号の信号対雑音比（C/N比）に比例する。

第10図から分かるように、従来の層構成（層構成Ｂ）
から成る光学情報記録媒体は、10₆回以上の繰り返しか
ら、物質移動による膜厚の変化により記録状態の反射率
の低下が始まるのに対し、本発明の光学記録層が島状構
造をもつ光学情報記録媒体では、記録状態の反射率及び
消去状態の反射率共に、10₇回以上の繰り返しによって
も変化がなく、繰り返し可能回数が10倍以上伸びてい
る。

実施例２直径130mm、厚さ1.2mmで1.6μｍのピッチの溝をあら
かじめ設けてあるポリカーボネートディスク基板上に、
実施例１と同様にＡ及びＢの２種の層構造をもつ光学情
報記録媒体を作成し、これらを回転させながら、動的に
測定を行い、繰り返し特性を評価した。線速は約7.5m/s
とし、記録周波数3.7MHz、記録パルス巾90nsecのオーバ
ーライトを繰り返した。また、記録パワー及び消去パワ
ーはそれぞれ19mW及び7mWを用いた。

第11図及び第12図に、それぞれ従来構造の光学情報記
録媒体（層構成Ｂ）及び本発明の光学情報記録媒体（層
構成Ａ）における繰り返し回数とC/Nとの関係をグラフ
で示す。

これらの図から、従来構造の光学情報記録媒体では、
繰り返し回数10₅回から光学記録層の物質移動による膜
厚の変化に対応して、再生信号振幅の低下及びノイズの
増大によってC/N比（信号対雑音比）の低下が始まるの
に対し、本発明の光学情報記録媒体では、繰り返し回数
10₆回までC/N比の変化がなく、従来構造のものに比べて
約10倍以上の繰り返し特性が向上しているのが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光学情報記録媒体の１例の層構成を示
す断面図、第２図ないし第６図は本発明の光学情報記録
媒体の異なった例の層構成を示す断面図、第７図は本発
明における実施例で用いたスパッタ装置の模式図、第８
図及び第９図は、それぞれ本発明における実施例で用い
た本発明の光学情報記録媒体及び従来の光学情報記録媒
体の層構成を示す断面図、第10図は本発明における実施
例で用いた本発明の光学情報記録媒体及び従来の光学情
報記録媒体の静的繰り返し特性を示すグラフ、第11図及
び第12図は、それぞれ本発明における実施例で用いた従
来の光学情報記録媒体及び本発明の光学情報記録媒体の
動的繰り返し特性を示すグラフである。図中符号１は透明基板、２、４及び４′は保護層、３は
連続膜から成る光学記録層、３′は島状構造を有する光
学記録層、５は反射層、６はUV硬化樹脂層、７はベルジ
ャー、８は基板ホルダー、９はターゲット、10は支持台
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−152035（ＪＰ，Ａ) 特開平２−189741（ＪＰ，Ａ) 特開平３−259437（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−62451（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/24 522

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に光学記録層を設け、該記録層
にエネルギービームを照射することにより、その光学定
数を可逆的に変化させ、情報を記録及び消去する光学情
報記録媒体において、前記光学記録層が膜厚20nm以下
で、かつ不連続な島状構造であることを特徴とする光学
情報記録媒体。
【請求項２】光学記録層の両側若しくは一方に保護層を
設けて成る請求項１記載の光学情報記録媒体。
【請求項３】透明基板上に、直接又は保護層を介して島
状構造を有する光学記録層と保護層とが順次繰り返し積
層された構造を有する請求項２記載の光学情報記録媒
体。