JP2781421B2 - 光記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は新規な光記録媒体の製造方法に関するもので
ある。より詳しく言えば、本発明は光の反射を不均一に
するような構造上の不連続性を排した、低ノイズの光記
録媒体の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、光ディスクに代表される光記録媒体は、高度情
報社会における記録媒体の中心的役割の担い手として注
目され、積極的に研究が進められている。

この光ディスクには、コンパクトディスクに代表され
る再生専用型、情報の記録、再生が可能な追記型、及び
情報の記録、消去、再生が可能な書き換え型の３種類が
あり、その多くは、媒体面からの反射光を利用して情報
の再生が行われる。

このため、上記いずれの光ディスクにおいても、何ら
かの形で反射層を設けているのが普通である。

最も単純なものは再生専用型であって、この場合の反
射層は反射率の高いものであればよく、通常は生産性が
高く、安価なアルミニウムが用いられている。

一方追記型、書き換え型の場合は、光学的なコントラ
ストを高めたり、反射率を調整したりするのが反射層の
役割である。

この場合も、光学特性に関しては、反射層をアルミニ
ウムで構成しても差し支えないが、熱伝導率の高い材料
は記録や消去の感度を低下させるため、一般にはより熱
伝導率の低い金属で構成したほうが有利である。

そのような材料としては、例えばインジウム、スズ、
アンチモン、テルル、ビスマス、鉛などがある。

ところで、上にあげたような材料は、いずれも結晶化
温度が室温付近にあるため、少なくとも形成直後は一部
にアモルファス状態に部分を残した不均一な結晶になり
やすい。アモルファス状態と結晶状態では、光学定数が
大幅に異なるため、このような不均一な構造は反射率の
ムラとなり、再生時のノイズが増大する。

特に光記録媒体に使用される反射層の膜厚は、反射率
と熱伝導率の両立を図る関係上、20nmないし100nmに選
ばれることが多いが、この膜厚領域では生成する結晶の
サイズが記録ビットと同程度になって直接ノイズの増加
につながるため、特に不都合である。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は上記のように構造の不均一に伴うノイズの増
加を防ぎ、光学特性、感度も良好な反射層を提供するこ
とを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは上記の問題点を解決すべく鋭意検討を重
ねた結果、構造の不均一を解消するための手段を見出し
た。すなわち、本発明は、少なくとも基板、相変化記録
及び反射層を有する相変化光記録媒体を製造する方法に
おいて、該反射層の２成分以上の元素からなる共晶合金
もしくはその近傍組成の物質を用いて成膜し、アモルフ
ァス状態の反射層とすることを特徴とする相変化光記録
媒体の製造方法である。また、該反射層を、ゲルマニウ
ム−アンチモン系、ガリウム−アンチモン系、インジウ
ム−アンチモン系、鉛アンチモン系、アンチモン−テル
ル系、ゲルマニウム−テルル系、スズ−テルル系からな
る群から選ばれる共晶合金もしくはその近傍組成の物質
を用いて成膜し、アモルファス状態の反射層とすること
は、本願発明の好ましい実施態様である。

以下、本発明を詳細に説明する。

結晶性の物質を反射層に採用するかぎり、結晶化度や
結晶粒サイズの不均一による光学定数のムラを厳密に避
けることはできない。

これに対し本発明の作用は、反射層をアモルファスに
することにより、光学定数を均一化し、ノイズの上昇を
防ぐことにある。

この方法によれば、反射層作成時の薄膜形成条件や、
適用される光記録媒体の構成などによらず、良好な再生
特性を実現することができる。

アモルファス状態の反射層を構成するには、２成分以
上の共晶合金、もしくはその近傍組成を用いる。

具体的には、ケイ素、ガリウム、ゲルマニウム、セレ
ン、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、タリウ
ム、ビスマス、鉛の中から選ばれる２種以上の元素の共
晶組成、もしくはその近傍組成の合金を使用するとよ
い。

例えば、ゲルマニウム−アンチモン系、ガリウム−ア
ンチモン系、インジウム−アンチモン系、鉛−アンチモ
ン系、アンチモン−テルル系、ゲルマニウム−テルル
系、スズ−テルル系などの合金系は、蒸着、スパッタな
どによる形成が容易である、熱伝導率、光学定数が適当
である、比較的安価であるなどの長所を有している点
で、光記録媒体の反射層材料として好適である。

またこれらの合金系は、後述のように結晶化温度を調
節する必要が生じた場合、組成により容易に結晶化温度
を変化させることができるというメリットも有してい
る。

以下、ゲルマニウム−アンチモン系を例にとって本発
明をより詳細に説明する。

この合金系の共晶組成は、原子数基準でGe₁₃Sb₈₇であ
り、この組成近傍でアモルファス合金が得られる。

ゲルマニウムの比率が５％未満ではアンチモン単体の
結晶が晶出するためアモルファスにならず、また35％を
越えると反射率が低下するため、ゲルマニウムの比率は
５％以上35％以下にするのがよい。

この範囲でどの組成が最適であるかは、適用される光
記録媒体の方式と構成によって若干異なる。

第１図［（ｂ）及び（ｃ）］は本発明で製造される光
記録媒体の構成例を示すものであるが、（ｂ）のように
反射層と記録層の間に十分厚い干渉層、あるいは断熱層
が挿入されている場合は、光記録媒体の使用に当たって
反射層の温度が上昇することがないので、その組成は光
学手数を重視して、ゲルマニウムの比率を５％以上20％
以下に選ぶのがよい。

一方、干渉層や断熱層の膜厚が薄い場合、あるいは
（ｃ）のように反射層と記録層が直接接している構成の
場合は、記録時に（書き換え可能な場合は消去時も）反
射層の温度が熱伝導によって記録層と同程度まで上昇す
る。

従って記録・消去な動作を行っても反射層のアモルフ
ァス状態を保持するには、その結晶化温度を記録層の動
作温度より高くする必要がある。

例えば光磁気記録媒体の場合は、記録層温度がそのキ
ュリー温度近傍、多くは100℃ないし200℃程度になるの
で、ゲルマニウムの比率を７％以上30％以下に選ぶのが
よい。

相変化型記録媒体の場合には、使用する記録層の相変
化温度により反射層の上昇温度も異なるが、例えば相変
化温度が150℃から200℃であるなら、ゲルマニウムの比
率を10％以上35％以下に選ぶことにより、所望の効果を
得ることができる。

本発明で形成される反射層には安定性を高める目的で
チタン、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、ジ
ルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブデンなどの遷移
金属を添加してもよい。

添加量は反射層の光学定数や結晶化温度に影響しない
程度、好ましくは原子数基準で５％以下にするのがよ
い。

基板材料にはアクリル、ポリカーボネート、ポリオレ
フィン、エポキシなどのプラスチックのほか、ガラスな
ども使用することができる。

さらに基板と記録層の間、あるいは反射層の上に誘電
体で構成した保護層を設けることにより、光記録媒体の
安定性を飛躍的に高めることができる。

誘導体材料としてはマグネシウム、アルミニウム、ケ
イ素、亜鉛、ゲルマニウム、チタン、タンタルなどの酸
化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、フッ化物など、ある
いはこれらの複合物や積層物などを用いるのがよい。

〈実施例〉 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はこれらの例により、何ら限定されるもので
はない。

参考例 顕微鏡用カバーグラス上に、いろいろな組成のGeSb合
金薄膜80nmを共スパッタにより成膜し、その結晶化温度
を測定した。

GeSb合金の光学定数はアモルファス状態の結晶状態で
不連続的に変化するので、サンプルを加熱したとき、そ
の反射率が急激に変化する温度をもって結晶化温度と定
義した。

測定波長は830nmとした。

第２図にこの合金薄膜の結晶化温度と組成の関係を示
す。

Ge量が０％、すなわちSbのみの薄膜では、上記のよう
な反射率の急激な変化は現れない。

これはSbの結晶化温度が室温以外であるため、成膜直
後ですでに結晶が成長しているためと考えられる。

このサンプルを加熱していくと、結晶の成長に伴って
反射率は徐々に高くなっていく。

このことは、成膜直後の結晶がまだ不均一であること
を示すものである。

従ってこの薄膜を光記録媒体の反射層として採用する
と、光学的なムラによるノイズの発生が予想される。

これにGeを添加していくと結晶化温度は室温から徐々
に上昇し、Geが35％では200℃以上になる。

Ｘ線回折の結果、Geの添加量が５％以上のサンプル
は、成膜直後の状態がアモルファスであることが確認さ
れた。

この結果により、Sb反射層にGeを５％以上添加するこ
とによって光学的に均一な反射層が形成され、ノイズの
少ない光記録媒体が得られることが示唆された。

実施例１ 第３図に示すように、直径130nmの光ディスク用ポリ
カーボネート基板１上に、記録層２としてSb₁₈Te₅₂Ge₃₀
合金成膜30nm、反射層３としてGeSb合金成膜50nm、保護
層４としてSiO薄膜20nmをスパッタにより形成した。

記録層は上記組成の化合物ターゲットにより、反射層
はGe、Sbターゲットを用いた共スパッタにより、保護層
Siターゲットによる反応性スパッタにより形成し、特に
反射層は各ターゲットに対する投入パワーの比を調節し
て、Geの比率を原子数基準で０％から37.5％まで変化さ
せた。

このディスクの記録特性を調べるため、回転数1800rp
m、半径位置Ｒ＝30mm、周波数1.0MHz、デューティ比50
の信号を記録し（記録ビット長2.8μｍ）、キャリアレ
ベル、ノイズベルを測定した。

第４図にその結果を示す。

この図において、横軸は反射層の組成をGeの原子数％
で表したもの、縦軸はキャリア対ノイズ比（CNR）およ
びノイズベルである。

ノイズレベルはSbのみの場合、約−61dBであるが、Ge
の比率が３％ないし５％から低下し始め、10％以上では
約−76dBで一定になる。

Sbのみの場合、ノイズが高いのは、数μｍ程度の結晶
が不規則に成長しているためである。

これを防ぐためにはGeを５％添加するだけで効果があ
るが、本実施例のような相変化方式の記録媒体の場合に
は、反射層の結晶化温度を記録層の結晶化温度より高く
しておくほうが記録時の反射層の結晶化によるノイズ上
昇を防ぐ意味で好ましい。

本実施例の記録層の結晶化温度は約160℃であるの
で、参考例の結果も考え併せると、Geの添加量は原子数
基準で10％以上であるのが好ましい。

上記の効果により、CNRはノイズの低下に伴って上昇
しているが、Geの添加量が25％を越えると逆に低下し始
め、特に35％を越えると急激に低下している。

これはノイズの上昇によるものではなく、キャリアの
低下によるものである。

その原因はGeの添加に伴う反射層の光学定数の変化が
無視できなくなり、記録信号のコントラストが低下した
ことによるものと考えられる。

以上の結果から、反射層の結晶化によるノイズの上昇
を防ぐには反射層をGeSb合金で構成するのが有効である
ことが明らかになった。

GeSb合金の組成はノイズ上昇を防ぐ意味でGe5％以
上、より好ましくは10％以上、コントラスト低下を防ぐ
意味でGe35％以下の範囲で選ぶのが最も適当である。

実施例２ 実施例１の光ディスクにおいて、反射層３をGe₁₂S
b₈₈、In₃₀Sb₇₀、Sb₁₉Pb₈₁、Sb₈₅Te₁₅、各合金薄膜で構
成し、実施例１と同じ信号を記録したときのノズルレベ
ルを測定した。

また、各合金薄膜の構造を調べるため、反射層のみを
顕微鏡用スライドグラス上に成膜し、そのＸ線回折パタ
ーンを測定した。

成膜はGa₁₂Sb₈₈のみ化合物ターゲットによるスパッ
タ、他は各成分元素のターゲットによる共スパッタによ
り行った。

なお、ここで用いた組成は各合金系の共晶組成、もし
くはその近傍組成である。第１表にその結果を示す。

いずれの合金系においても、Sbのみで反射層を形成し
た場合に比べ、ノイズレベルは13ないし15dB低下してい
る。

このことは、各合金の光学的なムラが、Sb単独の場合
より大幅に低下していることを示す。

また、いずれの合金薄膜もアモルファスであり、構造
の均一化がノイズの低減に有効であることが明らかにな
った。

〈発明の効果〉 本発明の製造方法によれば、結晶性の反射層が持つ構
造上の不均一性による光学的なムラがなく、低ノイズの
光記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は本発明によって製造される光記録媒体
の構成例を示す図で、図中１は基板、２は記録層、３は
反射層、４は保護層、干渉層、断熱層、などとして用い
られる誘電体層である。 第２図は本発明に用いられる光記録媒体の反射層の結晶
化温度を示す図である。 第４図は本発明によって製造された光記録媒体の再生特
性を示す図で、図中実線はキャリア対ノイズ化、一点破
線はノイズレベルである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも基板、相変化記録層及び反射層
   を有する相変化光記録媒体を製造する方法において、該
   反射層を２成分以上の元素からなる共晶合金もしくはそ
   の近傍組成の物質を用いて成膜し、アモルファス状態の
   反射層とすることを特徴とする相変化光記録媒体の製造
   方法。
2. 【請求項２】該共晶合金もしくはその近傍組成の物質
   が、ゲルマニウム−アンチモン系、ガリウム−アンチモ
   ン系、インジウム−アンチモン系、鉛−アンチモン系、
   アンチモン−テルル系、ゲルマニウム−テルル系、スズ
   −テルル系からなる群から選ばれることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の相変化光記録媒体の製造方
   法。