JPH0430343A - 光記録媒体用保護膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光を照射し、その照射部に光学的変化
を起こさせて情報を記録・消去する光記録媒体における
保護膜に関するものである。

（従来の技術） 最近、集束レーザ光を基板上の薄膜状媒体に照射して薄
膜に光学的変化を生しさせ、情報の記録・消去を行う書
換え可能型光ディスクが、高密度・大容量記録を可能な
らしめる新技術として注目されている。この書換え可能
型光ディスクには、光磁気ディスクと相変化光ディスク
とかある。光磁気ディスクは磁気カー効果を利用して、
レーザ光の偏光面の回転により、情報の記録・消去を行
うものである。

一方、相変化光ディスクは、レーザ光により薄膜状光記
録媒体を融点以上に加熱・急冷することにより、レーサ
照射部分を非晶質化して記録を行い、また７その非晶質
部分を、レーザ光により結晶化温度以上に加熱してアニ
ールすることにより、結晶状態に戻して消去を行うもの
である。

この相変化光デイスク薄膜記録層の表裏面には、記録層
の変形防止・光学的なエンハンス効果をもたせるため、
透明な誘電体保護膜か付加される。

また最近では、よりエンエンスト効果を高めるため、最
上層に金属反射層を付加したものも多く見られる。保護
膜の材質としては、ＳｉＯ□、　ＺｎＳ、　ＳｉＮ。

ｅｔｃ−か従来用いられおり、通常、蒸着法やスパッタ
リング法で作製される。

このような相変化光ディスクの特性は、これまで、消去
速度の向上やデータの保存寿命の向上なと、記録膜自体
の特性改善に開発の重点かおかれてきた。最近では、１
００ｎｓ以下の高速消去が可能で、かつ１０年以上のデ
ータの保存寿命かある記録膜か得られており、いわゆる
１ビームオーバーライドも実現されている。そこで、記
録感度や繰り返し耐久性の向上に開発の重点が移行して
きており、相変化光ディスクの媒体構成方法、中でも誘
電体保護膜の最適化が大きな課題になりつつある。

そして、記録感度や繰り返しの特性は、誘電体保護膜の
材質に強（依存するにもかかわらず、保護膜の材質およ
び作製法の差による光ディスクの特性への影響に関して
、確固たる指針が得られていないのか現状である。

また光磁気ディスクにおいても、記録膜の保護・カー効
果のエンハンスのため、誘電体保護膜を必要とすること
は言うまでもない。

従来の相変化光ディスクの保護膜の欠点を列挙すれば、
以下の通りである。

■　誘電体保護膜の形成を、スパッタリングや蒸着法に
よって行うと、膜堆積速度が低いので、堆積時間か長く
、光デイスク作製の律速となる。

■　保護膜の残留膜応力か大きい場合や、保護膜と記録
膜・記録膜と基板との付着力が弱い場合には、記録消去
を繰り返し行うと、不可逆な変形を誘発し、１０４回程
度で特性か劣化する場合か多く見られた。

■　記録消去繰り返し特性を向上させるため、例えば文
献（Ｏｈｔａ　ｅｔ　ａｌ、　；Ｊｐｎｊ、　Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、２８゜（１９８９）、　５ｕｐｐ１．２８
−３．　ｐｐ１２３−１２８）に見られるように、急冷
構造を有する媒体を用いると、記録感度が低下し、高速
回転時に記録パワーが不足する。

（発明か解決しようとする課題） 本発明は、前述の光ディスクの保護膜の欠点に鑑みてな
されたもので、記録・消去の繰り返しによるディスク性
能の劣化を防止できる高感度の光記録媒体用保護膜を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を達成するため、本発明者らは、相変化光デ
ィスクを対象とし、特願平１−２０１４１７、特願平１
−２０２９１８において、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）プラズマを利用した化学的気相堆積法（ＣＶＤ法
）による保護膜作製方法を考案し、繰り返し特性、記録
感度に優れた特性を示す相変化光ディスクか実現てきる
ことを示した。

すなわちＥＣＲプラズマでは、従来のＲＦプラズマ（１
３，５６Ｍ１（ｚ）に比べて、円運動する高エネルギー
電子か多量に存在するので、高活性（分解・励起）、高
イオン化率のプラズマが１０’−’Ｔｏｒｒ程度の低ガ
ス圧で安定に生成できる特徴を有している。

従って、 ■　反応ガスの分解か効率的に行われるので、高速堆積
か可能となる（光デイスク用保護膜の高速堆積）、 ■　基板損傷を与えない程度のイオン衝撃により、膜形
成反応促進効果か得られ、基板を加熱することなく、ち
密で付着力の強い良質な薄膜か形成できる（ＰＣ基板に
も適用可能な低温プロセスで、良好な保護効果を持つ光
デイスク用保護膜か実現できる）、 ■　スパッタ法とは異なり、プラズマによりガスを解離
して、気相反応で薄膜を形成するので、反応ガス流量、
反応ガス比、投入パワーなとの作製条件に膜質か大きく
依存し、例えば、膜応力が、圧縮力＝応力フリーー引っ
張り応力と広範に制菌てきる（高い繰り返し耐久性を持
つ保護膜の実現）■　ＳｉＨ４ガスの解離によって生じ
るＨ原子が、得られる薄７膜中に混入するので、薄膜は
水素を含んだものになり、膜の熱伝導率を水素含有率の
差により変化させることかできる（水素含有による熱伝
導率低下を利用した記録感度の向上）、なとの効果があ
る。

これらの効果により、従来のスパッタ法・ＲＦプラズマ
ＣＶＤ法では得られなかった光デイスク用保護膜として
最適な薄膜を提供することかできる。

本発明は、水素含有量を増やすことにより、熱伝導率を
低下させるとともに、付着力か強く、内部応力か小さい
ａ−３ｉＮ：Ｈ膜を形成する手法を提示するものであり
、この薄膜を用いて高記録感度・高繰り返し特性が両立
てきることを実証するものである。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１ 第１図は本発明の一実施例を説明するための図で、ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＮ薄膜の水素含
有量と記録感度の関係を示す。用いた光ディスクの媒体
構成は、ＰＣ（ポリカーボネート）溝つき基板／ＳＩＮ
ＳｉＮアンダーコート層−Ｔｅ系記録層／ＳｉＮオーバ
ーコート層／Ａｕ金属反射層／封止用エポキシ樹脂層で
ある。記録層および金属反射層はＲＦスパッタリングで
形成し、膜厚は両者とも４０ｎｍとした。また封止用エ
ポキシ樹脂層はスピナー・コート・て作製し、膜厚は約
１０μｍである。

ＳｉＮアンダーコート層は１１００ｎ　、　ＳｉＮオー
バーコート層は２００ｎｍてあり、ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法により作製したものである。保護膜（ＳｉＮアンダ
ーコート、オーバーコート）の水素含有量は、マイクロ
波パワーを５００Ｗに固定し、反応ガス比を５ＩＨ４：
Ｎ２＝ｌ：３と一定として、反応ガス全流量を変化させ
ることにより制菌した。表１に作製条件と水素含有量の
関係を示す。

第１図より、水素含有量の増加とともに記録感度か向上
することかわかる。水素含有量３．２０Ｘ　１０２２Ｈ
ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の保護膜を用いた場合、線速１０ｍ
／ｓ。

５ＭＨｚ（５０ｎｓ）の記録条件てＣ／Ｎ値５２ｄＢ以
上得られる値として１１ｍｗか得られた。従来の相変化
光ディスク（表１中の水素を含まないスパッタＳｉＮ保
護膜）の記録感度は同し記録条件で約１７〜１８ｍｗで
あることから、本発明により優れた記録感度を有する媒
体か実現できることかわかる。

次にこの記録感度１１ｍｗと高感度な相変化光ディスク
の、繰り返し記録・消去特性を第２図に示す。

測定は線速１０ｍ／ｓ　、記録条件５ＭＨｚ（５０ｎｓ
）　−１１ｍｗ１５．５ｍｗ　　（記録パワー／ベース
消去パワー）のオーバーライドモートて行った。図中上
から記録レベル、消去レベル、ノイズレベルの各々をｄ
Ｂ表示て示してあ、る。

これより、１０’回以上の繰り返し記録消去においても
Ｃ／Ｎ値５０ｄＢ以上、消去率２７ｄＢ以上か維持され
ていることかわかる。すなわちＥＣＲプラズマＣＶＤ法
による水素含有ＳｉＮ保護膜を用いることにより、優れ
た繰り返し特性と高記録感度が同時に確保てきることが
例証された。高繰り返し特性を示すのは、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法で形成した保護膜は、付着力が強く、応力も
小さいので、記録消去のヒートサイクルの繰り返しにお
いても変形を起こしにくく、記録膜の保護効果が大きい
ためである。実際、この実施例に用いた高水素含有Ｓｉ
Ｎ膜の応力は１．０９ｘ　１０’ｄｙｎ／口２程度と低
く、付着力も８０ｋｇ／　ａｍ２程度と良好なものであ
った。

実施例２ 保護膜材料としてＳｉＮ膜水素含有量２．０８×２２Ｈ
ａｔｏｍｓ／ａｍ２を用いて、実施例１と同様の繰り返
し評価を行った。媒体構成は実施例１と同じである。

測定は線速１０ｍ／ｓ　、記録条件５ＭＨｚ（５０ｎｓ
）−１４ｍｗ／７ｍｗのオーバーライドモードて行った
。この結果を第３図に示す。

これより、１０６回以上の繰り返し記録消去後において
も初期特性か維持されていることかわかる。

すなわち水素含有量が実施例１て示したように少ないの
で、記録感度は若干低下するが、１５ｍｗて記録可能で
、かつ繰り返し特性も良好である。またこれ以外の表１
に示した各条件で形成した保護膜に対して、記録消去繰
り返し特性を検討したが、いずれも１０６回の繰り返し
に対してはＣ／Ｎ値５０ｄＢ以上、消去率２７ｄＢ以上
を維持しており、良好な繰り返し耐久性を示した。これ
は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成した低残留応力かつ
高付着力の薄膜（応力；引っ張り８×”〜圧縮１゜５　
ＸＩＯ”（Ｉｙ口／ｃＩ［１２、付着力；　８０ｋｇ／
　ａｎ２以上）を用いることにより、優れた繰り返し特
性を確保できることを実証するものである。

なお保護膜組成については、Ｓｌｏ、　５Ｎｏ４よりＳ
ｉかリッチな膜組成のものは、膜の透明性が失われ、波
長８３０ｎｍで吸収を持つようになり、光デイスク用保
護膜としては不適当てあった。またＳｌｏ、　４ＮＯ，
＠よりＮかリッチな膜組成のものは、膜質が脆弱で、保
護膜としては使用できないものとなった。

水素含有量がｌ　Ｘ　１０”ａｔｏｍｓ／ｃｍ　”より
少ない場合、記録感度は１７〜１８ｍｎであり、従来の
スパッタで形成したＳｉＮ保護膜の記録感度に対して改
善効果は少ない。さらに水素含有量か４　Ｘ　１０１０
２２ａｔｏ／Ｃｍ’より大きくなると、保護膜の熱安定
性、膜の付着力が劣化し、記録・消去の繰り返し特性か
１０４〜１０５回と低下する傾向にあった。

膜応力については、圧縮応力３　Ｘ　１０９ｄｙｎ／　
ａｎ　２以上、および引っ張り応力Ｉ　Ｘ　１０ｄｙｎ
／ｃｍ　２以上の保護膜を使用した場合、保護膜の剥離
および局所的な応力解放か生じ易く、記録・消去繰り返
し特性は１０４〜１０５回程度と低いものとなった。

基板に対する付着力についても、付着力がＳｉＸＮ０ｋ
ｇ／ａ１１２以下の保護膜を用いた光ディスクの記録・
消去繰り返し回数は１０４〜１０５回と低いものとなっ
た。

またスパッタＳｉＮ保護膜を用いた場合には、水素を含
まないので、記録感度は１８ｍｗと悪く、かつ応力・付
着力ともＥＣＲ−３ｉＮ膜に比べて劣っており、繰り返
し特性も１０’回程度にととまっていた。

以上、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成した保護膜による
、高繰り返し耐久性と高記録感度性の同時確保について
具体的な結果を示した。繰り返し耐久性か向上した原因
は、低残留応力の薄膜を用いたため、繰り返し記録・消
去による熱応力の解放かほとんとなく、不可逆的な変形
か抑えられることと、適度なイオン衝撃による、薄膜の
付着性・ち密性の向上が、保護膜自体の機械的強度の改
善や、保護層と記録膜界面での密着力の改善に寄与して
いることか考えられる。

また記録感度の向上は薄膜中の水素により熱伝導度か低
下し、投入レーサバワーが効率的に記録膜の温度上昇に
寄与するためであると考えられる。

さらに述へれば、前記二つの特性か相反するものではな
く、両立可能なことを示したのが、本発明の主点である
。

この実施例では、相変化光記録媒体用保護膜として適用
した例を示したが、光磁気媒体や、フォトクロミック化
合物を利用したフォトンモード光記録媒体用保護膜とし
ても、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成した保護膜は、付
着性・ち密性の良さから、繰り返し耐久性や耐候性を改
善する効果を持ち、かつ水素含有の効果により記録感度
を同時に向上させることは明白である。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明の光記録媒体用保護膜は、薄
膜記録層の両側に設けた水素含有ＳｉＮ保護層をＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法を用いて作製することにより、 ■　低残留膜応力・高付着力・高ち密性の保護膜を用い
ることにより、記録・消去の繰り返しによるディスク性
能の劣化を防止できる、 ■　水素を含有させることによる熱伝導率制御で高度感
化が達成できる 等の効果か得られ、相変化光デイスク媒体の高性能化に
寄与する効果は非常に大きい。

また記録感度は保護膜熱伝導率を水素含有量を変えるこ
とにより割部できるので、線速３０ｍ／ｓ以上の高速媒
体の実用化はもとより、中・低線速領域の仕様にも対応
できる保護膜を材料系の変更無しに実現できる利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はＥＣＲプラズマＣＶＤ法により作製したＳｉＮ
保護膜の水素含有量と記録感度の関係を示すト繰り返し
特性（水素含有量３．２０ｘ　１０”Ｈａｔｏｍｓ／Ｃ
ｍ　”　；記録感度１１ｍｗ）を示す図、第３ｚ佑Ｎ保
護膜を用いた場合のオーバーライド繰り返し特性（水素
含有量２．０８ｘ　１０２２Ｈａｔｏｍｓ／ＣＩ［ｌ　
２；記録感度１４ｍｗ）を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子サンクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ
   法を用いて、光記録媒体の薄膜記録層の両側に保護膜を
   形成した光記録媒体用保護膜において、前記保護膜の材
   質がＳｉ＿ＸＮ＿１＿−＿Ｘ：（０．４≦Ｘ≦０．６）
   からなり、かつ水素を１×１０＾２＾２〜４×１０＾２
   ＾２ａｔｏｍｓ／ｃｍ＾３の範囲で含むことを特徴とす
   る光記録媒体用保護膜。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光記録媒体用保護膜に
   おいて、前記保護膜の残留膜応力が、圧縮３×１０＾９
   ｄｙｎ／ｃｍ＾２〜応力０〜引っ張り１×１０＾９ｄｙ
   ｎ／ｃｍ＾２の範囲であり、かつ前記保護層のポリカー
   ボネート基板に対する付着力が５０ｋｇ／ｃｍ＾２以上
   であることを特徴とする光記録媒体用保護膜。