專利名稱：光學(xué)記錄介質(zhì)和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)記錄介質(zhì)和其制造方法，更具體地說，涉及設(shè)計成在安裝在基體上的記錄層上投射一束能量諸如光線或熱量而由此改變在被照射部分上的光學(xué)性能以記錄信息的光學(xué)記錄介質(zhì)及其制造方法。
光學(xué)記錄介質(zhì)可被分成兩類一類被設(shè)計成在記錄層的部分形成物理變形部分(凹坑)，包括孔和凹面，另一類被設(shè)計成在記錄層部分產(chǎn)生相變并形成光學(xué)性能(折射率、反射率、透射率和其他性能)改變的部分。在目前，主要采用在記錄層部分形成物理變形部分諸如孔(凹坑形成方法)的光學(xué)記錄介質(zhì)。
然而，凹坑形成型光學(xué)記錄介質(zhì)存在下列問題(1)當(dāng)在記錄層部分形成凹坑時，需要相當(dāng)大的光能用以記錄，(2)記錄凹坑的形狀很難控制，(3)高密度下的記錄困難，以及(4)不能將兩種光學(xué)記錄介質(zhì)相互間緊密地粘附和疊合。相反，通過記錄層部分的相變來改變光學(xué)性能的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變型)可以解決上述凹坑形成型光學(xué)記錄介質(zhì)的問題。
作為相變型光學(xué)記錄介質(zhì)，例如具有由Te、Ge和Sb構(gòu)成的合金化記錄層(日本專利公報第62-19618號)和具有由Te、Sn、Zn和S構(gòu)成的記錄層(日本專利公報第62-167632)的光學(xué)記錄介質(zhì)是眾所周知的。然而，在這種具有由合金構(gòu)成的記錄層的光學(xué)記錄介質(zhì)中，當(dāng)在基體上形成記錄層時，較難控制合金的組成，這造成了低的再現(xiàn)性，并且不可能以高的生產(chǎn)率生產(chǎn)出具有所希恒定的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的光學(xué)記錄介質(zhì)。
作為相變型光學(xué)記錄介質(zhì)，具有包含Te Ox的記錄層的記錄介質(zhì)(日本專利公報第50-46317號)也是已知的，該光學(xué)記錄介質(zhì)存在下列問題(1)非晶態(tài)時的穩(wěn)定性低，即由于記錄層的結(jié)晶溫度低而使其服役壽命短，(2)當(dāng)在氧氣氛中實現(xiàn)反應(yīng)性濺射時，由于氧促進(jìn)了燃燒，因而不能保證形成所述記錄層過程中的安全性。
本發(fā)明的發(fā)明者在具有包含Te作為其主要成分的相變型記錄層的光學(xué)記錄介質(zhì)上作了很大努力，從而發(fā)現(xiàn)，在基體和保護(hù)層之間具有除Te之外還含有N和如果必要還可包含Pd的記錄層的光學(xué)記錄介質(zhì)具有改進(jìn)的記錄層非晶態(tài)穩(wěn)定性(保持非晶態(tài)穩(wěn)定的性能)和提高的耐氧化性，并且光學(xué)記錄介質(zhì)的壽命可以延長。發(fā)明者也已發(fā)現(xiàn)，通過將記錄層的厚度設(shè)置在一定的范圍內(nèi)，可以減少信息的讀出誤差。
本發(fā)明是基于這樣的新知識完成的，因此本發(fā)明的一個目的是為了以相變方法提供光學(xué)記錄介質(zhì)，所術(shù)介質(zhì)能夠增加記錄層的非晶態(tài)穩(wěn)定性，并提高耐氧化性，延長光學(xué)記錄介質(zhì)的壽命，并且減少讀信息時的誤差。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一種光學(xué)記錄介質(zhì)包括基體、在基體上形成的記錄層和在記錄層上形成的保護(hù)層，其中記錄層是由一束能量照射，由此使記錄層上受照射的部分發(fā)生相變，并形成了光學(xué)性能改變的部分，從而記錄信息。上述記錄層是一層含有Te和N的薄膜。
本發(fā)明的第二種光學(xué)記錄介質(zhì)包括基體、在基體上形成的記錄層和在記錄層上形成的保護(hù)層，其中記錄層由一束能量照射，由此造成記錄層上受照射部分的相變，并且形成光學(xué)性能改變的部分，從而記錄信息，上述記錄層是包含Te、Pd和N的薄膜。
本發(fā)明的第一種方法是制造一種包括基體、在基體上形成一層包含Te和N的記錄層和在記錄層上形成的一層保護(hù)層的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中記錄層由一束能量照射，由此造成記錄層上受照射部分的相變，并形成光學(xué)性能變化的部分，從而記錄下信息，其中當(dāng)在基體上形成記錄層時，反應(yīng)性濺射是在Ar和N2氣的氣氛中完成的，并且N2對Ar和N2總流動的流量比[N2/(Ar+N2)]系設(shè)置在5至50%的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第二種方法是制造一種包括基體、在基體上形成一層包含Te、Pd和N的記錄層和在記錄層的上面形成一層保護(hù)層的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中記錄層由一束能量照射，由此造成記錄層上受照射部分的相變，并形成光學(xué)性能改變的部分，從而記錄信息，其中當(dāng)在基體上形成記錄層時，反應(yīng)性濺射是通過采用包括Te和Pd的靶子和在Ar和N2氣的氣氛中完成的，并且N2對Ar和N2總流動的流量比[N2/(Ar+N2)]在1至80%的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的上述光學(xué)記錄介質(zhì)和其制造方法，通過將N和Pd(如果必要)結(jié)合入主要由Te構(gòu)成的記錄層，并通過將記錄層安置在基體層和保護(hù)層之間，可以改變記錄層的非晶態(tài)穩(wěn)定性和耐氧化性能，并可延長光學(xué)記錄介質(zhì)的使用壽命。另外，通過將記錄層的厚度調(diào)節(jié)在一特定值，可以減少信息的讀出誤差。


圖1是本發(fā)明一個例子中的光學(xué)記錄介質(zhì)的剖視圖;
圖2和圖3是本發(fā)明的例子中光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層厚度與反射率的關(guān)系圖。
10-光學(xué)記錄介質(zhì)11-基體12-記錄層13-保護(hù)層下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)及其制造方法。
如圖1所示，本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)10是由基體11、在基體表面上形成的記錄層12和在記錄層12表面上形成的保護(hù)層13構(gòu)成的。
作為基體11，除了無機(jī)材料諸如玻璃和鋁外，還可采用有機(jī)材料，包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯和聚苯乙烯的聚合物合金、在美國專利第4614778號的說明書中揭示的非晶態(tài)聚烯烴、聚4-甲基-1-戊烯、環(huán)氧樹脂、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亞胺、乙烯和四環(huán)十二碳烯的共聚物。該基體11的厚度應(yīng)足夠能使整個記錄介質(zhì)10的剛度適中，該厚度較佳為0.5至2.5mm，更好為1至1.5mm。
在本發(fā)明的第一種光學(xué)記錄介質(zhì)中，所述記錄層12是包含Te作為其主要成分和N作為其次要成分的薄膜，并且它可包含除Te之外的低熔點元素或其他元素。
以記錄層中的總原子數(shù)計，N在第一種記錄層中的含量較佳在0.1至60原子%范圍內(nèi)，更佳在0.3至50原子%的范圍內(nèi)，最佳在0.5至30原子%的范圍內(nèi)。這些值是Surface Science Instruments公司制造的ESCA(X線光電子譜)Model SSX-100測得，測量條件如下基底壓力 5×10-10乇X線斑點尺寸 0.6mm φ附加積分 6倍激光源 Al K α-線(1487e V)通過將這樣含量范圍內(nèi)的N結(jié)合入記錄層，可提高記錄層的非晶態(tài)穩(wěn)定性和耐氧化性。
除了Te之外的低熔點元素或其他元素包括Ti、Mn、Ni、Zr、Nb、Ta、Al、Pt、Sm、Bi、In、Se、Pb、Co、Si、Sn、Zn、Ge、Sb等。以記錄層中的總原子數(shù)計，這些元素的含量可為0至60原子%，更佳為0至40原子%。
在本發(fā)明的第二種光學(xué)記錄介質(zhì)中，所述記錄層12是包含作為其主要成分的Te、Pb和N的薄膜，它可包含除了Te和Pd之外的低熔點元素或其他元素?？砂谟涗泴?2中的除了Te之外的元素包括Ti、Mn、Ni、Zr、Nb、Ta、Al、Pt、Sm、Bi、In、Se、Pb、Co、Si、Pd、Sn、Zn、Ge、Sb等。
Pd在第二種記錄層12中的含量(以記錄層的總原子數(shù)為基準(zhǔn))在1至80原子%范圍內(nèi)，較佳在2至60原子%范圍內(nèi)，更好在3至40原子%范圍內(nèi)。通過將如此含量范圍內(nèi)的Pd結(jié)合入記錄層，可提高記錄層的記錄敏感性和C/N比，另外，記錄能量范圍可以擴(kuò)大，并可改善薄膜形成性能。
N在第二種記錄層12中的含量(以記錄層中的總原子數(shù)計)較佳在0.1至60原子%范圍內(nèi)，更佳在0.3至50原子%范圍內(nèi)，最佳在0.5至30原子%范圍內(nèi)。通過將如此含量范圍內(nèi)的N結(jié)合入記錄層，可提高記錄層12的非晶態(tài)穩(wěn)定性和耐氧化性。
金屬元素(Te、Pd和其他)在記錄層12中的含量是由ICP發(fā)射分析(感應(yīng)耦合型等離子體發(fā)射分析)測量的，N在記錄層12中的含量是由ESCA(X線光電子譜)測量的。
記錄層12的厚度為100 至1μm，較佳為300至1500 ，最好為700至1300 。
本發(fā)明第一種光學(xué)記錄介質(zhì)中的第一種記錄層12可以下列方式在基體11的表面上形成。
首先，在N2和Ar混合氣體中采用Te靶完成反應(yīng)性濺射，由此在基體11上形成由包含N的Te薄層構(gòu)成的第一種記錄層12。在該反應(yīng)性濺射中，通過控制N2氣和Ar氣的流量比[N2/(Ar+N2)]，可控制N在第一種記錄層12中的含量。N2氣和Ar氣的流量比[N2/(Ar+N2)]在5至50%范圍內(nèi)，最佳為10至30%。通過在這種氣氛中濺射形成第一種記錄層12可賦予記錄層12以高的非晶態(tài)穩(wěn)定性和良好的耐氧化性。通過將等離子體狀態(tài)的Te蒸氣和氮化碲(Te ni tride)蒸氣沉積在一起的共沉積方法，而不是濺射方法，在基體上形成記錄層12也是可能的。通過蒸氣相生長方法或等離子體蒸氣相生長方法，也可形成類似的記錄層12。將一部分或全部Te和N原子離子化并將它們以束形在基體上匯集也是可能的。
本發(fā)明第二種光學(xué)記錄介質(zhì)中的記錄層12例如可以下列方式在基體11的表面上形成。
首先，通過采用Te和Pd合金靶或具有排列好的Pd屑的Te靶，在N2氣和Ar氣的混合氣體中完成反應(yīng)性濺射，由此在基體11上形成由包含Pd和N的Te薄層構(gòu)成的第二種記錄層12。在該反應(yīng)性濺射中，通過控制N2氣和Ar氣的流量比[N2/(Ar+N2)]，可以控制N在記錄層12中的含量。N2氣和Ar氣的流量比[N2/(Ar+N2)]為1至80%范圍內(nèi)，最好為10至40%。在這樣的氣氛中通過濺射形成第二種記錄層12能夠賦予第二種記錄層12以高的非晶態(tài)穩(wěn)定性和基體上良好的耐氧化性。通過將等離子體狀態(tài)的Te蒸氣、Pd蒸氣和氮化碲蒸氣沉積在一起的共沉積方法而不是濺射方法，在基體上形成第二種記錄層12也是可能的。由蒸氣相生長方法或等離子體蒸氣相生長方法，也可形成類似的記錄層12，將一部分或全部Te、N和Pd原子離子化并將它們以束形在基體上匯集也是可能的。
保護(hù)層13是在這樣成形的記錄層12上形成的，希望用具有低導(dǎo)熱性(較佳為1.0w/cm deg或更低)的材料來形成保護(hù)層13，從而在將信息記錄到記錄層12時，防止熱量逃失并改善記錄靈敏度。例如，保護(hù)層13是由有機(jī)材料諸如紫外線處理的樹脂、無機(jī)材料諸如Ti、Al、Ni和Cr或其組合材料所構(gòu)成的，保護(hù)層的厚度為50 至1mm，較好為100 至0.1mm。
通過反應(yīng)性濺射方法，蒸氣相生長方法、等離子體蒸氣相生長方法、蒸氣沉積方法或自旋涂覆方法或其他方法，可以與形成記錄層12所述方法相同的方式在記錄層12的表面上形成這樣一層保護(hù)層13。
例如，為了將信息寫到上述記錄層12上，可將根據(jù)所記錄信息而調(diào)節(jié)(上/下)的一束能量諸如激光束從基體11的一側(cè)照射到記錄層12，由此將受照射部分的記錄層12的相由非晶態(tài)改變?yōu)榫B(tài)，這樣，相應(yīng)于照射部分，形成了光學(xué)性能得到變化的部分。在光學(xué)性能變化和沒有變化的部分之間存在著讀出激光束照射反射率R的差別，通過利用這種反射率R的差別，就可讀出信息。
根據(jù)所述光學(xué)記錄介質(zhì)和其制造方法，由于N包含于主要包括Te的記錄層中，并且記錄層被設(shè)置在基體和保護(hù)層之間，從而提高了記錄層的非晶態(tài)穩(wěn)定性和耐氧化性，并可延長光學(xué)記錄介質(zhì)的工作壽命。當(dāng)記錄層進(jìn)一步包含Pd時，即使增加N的含量，記錄層也不可能是脆性的，因此提高了薄膜的成膜性能。另外，根據(jù)本發(fā)明，不僅讀出信息時的C/N比提高了，而且擴(kuò)大了記錄能量范圍。參考下列例子，將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，但毫無疑問，本發(fā)明不應(yīng)局限于這些例子。
例1在具有如圖1所示結(jié)構(gòu)的光學(xué)記錄介質(zhì)10中，在圖2中顯示了讀出光從基體一側(cè)的反射率變化與在包括作為基體11的非晶態(tài)聚烯烴樹脂板和作為記錄層12的Te85N15層(濺射條件[N2/(Ar+N2)]＝20(流量比%))的光學(xué)記錄介質(zhì)上測得的記錄厚度之間的關(guān)系。N在記錄層中的含量為15原子%，由ESCA測得。所述值是通過采用波長λ為830nm的讀出光和假定光學(xué)記錄介質(zhì)設(shè)置于空氣中而計算得到的。
在圖中，R表明了在記錄光照射之前，光學(xué)記錄介質(zhì)的反射率與記錄層厚度之間的關(guān)系，R′表明了照射后的這種關(guān)系。
現(xiàn)已證實，當(dāng)記錄層的厚度在750至950 范圍內(nèi)時，反射率的差別△R(＝R-R′)變大，這樣引起了該條件下信息的讀出誤差減少。
例2以與例1相同的條件獲得反射率的改變并表示在圖3中，不同之處在于濺射條件改變?yōu)閇N2/(Ar+N2)]＝40(流量%)。在這種情況下，發(fā)現(xiàn)如果記錄層的厚度在950至1300 范圍內(nèi)，可減少信息的讀出誤差。
例3光學(xué)記錄介質(zhì)是通過采用一由非晶態(tài)聚烯烴樹脂制成的圓盤基體、在[N2/(Ar+N2)]＝20(流量%)的條件下由反應(yīng)性濺射使在其上形成厚度為900 的作為記錄層12的Te85N15層、并進(jìn)一步通過自旋涂覆方法形成經(jīng)紫外線處理的樹脂而制得的。該光學(xué)記錄介質(zhì)的C/N比是在下列條件下測量的圓盤旋轉(zhuǎn)速率為1800rpm，評價位置為半徑50mm，記錄頻率1MHz，效率＝50%，結(jié)果可獲得40dB或更高的C/N比。
對照例1在與例3相同的條件下制得光學(xué)記錄介質(zhì)，僅將濺射條件改變到Ar＝100流量%。
以與例3相同的方式測量光學(xué)記錄介質(zhì)的C/N比，從而獲得C/N比為最大只有13dB。我們認(rèn)為這是因為，當(dāng)記錄層僅僅是由Te制成時，在剛剛形成記錄層以后，就已在某些部分使記錄層結(jié)晶，用激光束照射的部分與非照射部分之間的光學(xué)性能差異就很小。
例4
采用由非晶態(tài)聚烯烴樹脂制成的圓盤基體作為基體11，通過由其中負(fù)載有Pd屑的Te靶進(jìn)行的反應(yīng)性濺射([N2/(Ar+N2)]＝20(流量%)而在該基體上形成Te85N8Pd7層作為記錄層12。N在記錄層中的含量為8原子%(由ESCA測得)，Pd的含量為7原子%(由ICP測得)，ICP是指感應(yīng)耦合等離子體光譜測定法。通過自旋涂覆方法，由經(jīng)紫外線處理的樹脂進(jìn)一步形成保護(hù)層13，由此產(chǎn)生了光學(xué)記錄介質(zhì)。
該光學(xué)記錄介質(zhì)的C/N比是在下列條件下測得的圓盤旋轉(zhuǎn)速率為900rpm，評價位置為半徑50mm，記錄頻率為1MHz，效率＝50%，發(fā)現(xiàn)可達(dá)到50dB或更高的C/N(信噪)比。
例5在與例4相同的條件下完成濺射，僅將[N2/(Ar+N2)]改變?yōu)?0(流量%)，證實可形成所述層。
權(quán)利要求
1.一種包含基體、在基體上形成的記錄層和在記錄層上形成的保護(hù)層的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中記錄層由一束能量照射，由此造成記錄層上受照射部分的光學(xué)性能改變，從而記錄下信息，其中所述記錄層是包含Te、Pd和N的薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄介質(zhì)，其特征在于Pd在所述記錄層中的含量為1至80原子%(以記錄層中包含的總原子數(shù)為基準(zhǔn))。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄介質(zhì)，其特征在于N在記錄層中的含量為0.1至60原子%(以記錄層中包含的總原子數(shù)為基準(zhǔn))。
4.一種制造包括基體、在基體上形成的含有Te、Pd和N的記錄層以及在所述記錄層上形成的保護(hù)層的光學(xué)記錄介質(zhì)的方法，其中記錄層由一束能量照射，由此造成記錄層上受照射部分的光學(xué)性能改變，從而記錄下信息，在該方法中，所述記錄層是在Ar和N2氣氛中采用包括Te和Pd的靶由反應(yīng)性濺射方法在基體上形成的，所述N2相對于Ar和N2總流動的流量[N2/(Ar+N2)]在1至80%范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述流量[N2/(Ar+N2)]在10至40%范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明所揭示的是包括基體、在基體上形成的記錄層和在記錄層上形成的保護(hù)層的光學(xué)記錄介質(zhì)及其制造方法，其中記錄層由一束能量照射，由此造成記錄層上受照射部分的光學(xué)性能改變，以此來記錄信息，其中所述記錄層是包含Te和N的薄膜，如果必要，所述記錄層還可進(jìn)一步包含Pd。
文檔編號G03G5/00GK1053688SQ9011005
公開日1991年8月7日 申請日期1989年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月28日
發(fā)明者重松茂人, 續(xù)山浩二 申請人:三井石油化學(xué)工業(yè)株式會社