專利名稱：信息記錄媒體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過激光照射而產(chǎn)生相變從而可高速、高密度進(jìn)行信息錄放和擦寫的信息記錄媒體。
背景技術(shù)：
可擦寫的信息記錄媒體之一，有相變光記錄媒體。相變光記錄媒體設(shè)置有記錄層，在光束照射下，該記錄層的原子排列在兩種不同狀態(tài)之間(非晶質(zhì)狀態(tài)與結(jié)晶狀態(tài)之間)發(fā)生可逆的變化，用這兩種不同的原子排列狀態(tài)來進(jìn)行信息記錄。在可擦寫的媒體中，由于相變光記錄媒體價格非常低，所以廣泛向民用普及，特別是作為家庭用錄像媒體的普及正在急劇擴(kuò)展。迄今為止，由于相變光記錄媒體的光盤取代錄像帶也可以產(chǎn)生后續(xù)重現(xiàn)那種新的功能，所以必須有高于作為計算機(jī)用的備份媒體所必要的目前的相變光記錄媒體的性能的更高的特性。比如，后續(xù)重現(xiàn)的情況下，由于在錄像時必須后續(xù)剛剛錄過的圖像之后進(jìn)行播放，所以每隔一定時間必須高速進(jìn)行錄/放切換。為此，信息的錄/放的存取速度必須超過目前的存取速度。
現(xiàn)有的相變光記錄媒體是按CLV(Constant Linear Velocity，恒線速)方式控制媒體的轉(zhuǎn)數(shù)來錄放信息。因為CLV方式是光束與媒體的相對速度(線速)恒定的控制方法，所以錄放時的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定，因此，信息錄放所用的信號處理電路可以非常簡單。
但是，按照CLV的方式，光束在媒體上沿半徑方向移動時，為了維持恒定的線速，必須根據(jù)光束在媒體上的半徑位置來調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)。因此，按照CLV方式，信息的錄放存取速度慢。
另一方面，在媒體的轉(zhuǎn)數(shù)保持一定的狀態(tài)下可以進(jìn)行信息錄放的CAV(恒角速)的方式不需要根據(jù)半徑位置控制并調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)，就可以進(jìn)行高速存取。
但是，由于按CAV方式進(jìn)行錄放時的數(shù)據(jù)傳輸速率隨半徑位置不同而異，所以信息錄放時所用的信號處理電路很復(fù)雜。而且，按照CAV方式，由于越向光盤的外周線速越高，光盤外周的記錄層的結(jié)晶速度必須比內(nèi)周記錄層的結(jié)晶速度快。因此，按照CAV方式，必須要一種特別的記錄層，其結(jié)晶速度既能適應(yīng)光盤的外周的高線速區(qū)又能適應(yīng)光盤內(nèi)周的低線速區(qū)。在相變光記錄媒體中，一般使用Ge-Sb-Te系合金作為記錄層的相變材料，作為具體的材料有Ge2Sb2Te5、Ge6Sb2Te9或Ge8Sb2Te11等，其熔點約為650℃左右。記錄時，激光束將這樣的相變材料加熱到熔點以上，為了減少因冷卻對基板造成的熱損傷，大多在記錄層的兩側(cè)形成由介質(zhì)材料構(gòu)成的保護(hù)層。另外，有人提出了一種有關(guān)信息記錄媒體的技術(shù)方案，為了防止保護(hù)層與記錄層的化學(xué)反應(yīng)或原子擴(kuò)散，在記錄層與保護(hù)層之間設(shè)置界面層，在該界面中設(shè)置Cr2O3或Ge-N、GeCrN等，從而能夠提高重復(fù)擦寫的耐久性。
例如，日本公開專利特開2003-178487號所展示的技術(shù)方案是在記錄層的能量束入射側(cè)制成26nm厚的Ta2O5、Cr2O3混合物膜，由此就能夠抑制因多次擦寫引起的反射率下降。
專利文獻(xiàn)1特開2003-178487號公報由現(xiàn)有技術(shù)可知，為了加快結(jié)晶速度，可以使用以Ge、Sb、Te為頂點的三角形組分中GeTe與Sb2Te3連線上的Ge-Sb-Te系材料作為可進(jìn)行高速記錄的相變記錄層材料，而且，用上述Ge-Sb-Te系相變材料中的GeTe置換SnTe能夠進(jìn)一步提高結(jié)晶速度。與相變材料GeTe的熔點725℃相比，SnTe的熔點為約800℃的高溫。因此，用SnTe置換GeTe后的Ge-Sb-Sn-Te系材料的熔點也就更高。對上述的可高速記錄可擦寫型DVD媒體，在能進(jìn)行高速記錄的同時，要求在原來的低速記錄時也具有良好的記錄性能。例如，4.7GB-DVD-RAM的情況下，在低速記錄的規(guī)格中定義的記錄線速度(2倍速)為8.2m/s，但是用對應(yīng)于5倍速記錄的DVD-RAM，要求在8.2m/s～20.5m/s的極寬的線速度范圍內(nèi)要具有良好的記錄性能。為了滿足這個條件，本發(fā)明的發(fā)明者對于把SnTe置換為上述的Ge-Sb-Te系相變材料中的GeTe得到的Ge-Sb-Sn-Te系材料進(jìn)行了研究，再增加SnTe來提高結(jié)晶速度。但是，用SnTe置換GeTe，伴隨著Sn的增加，結(jié)晶狀態(tài)與非結(jié)晶狀態(tài)(非晶質(zhì)狀態(tài))下的記錄層的折射率之差變小，或者在低線速側(cè)的記錄層的結(jié)晶速度過快，所以在激光束把記錄層加熱到熔點以上之后的冷卻過程中，由于結(jié)晶從熔融區(qū)域外緣開始生長，從而會縮小記錄斑痕的尺寸，引起再結(jié)晶，產(chǎn)生播放信號變小的問題，無法滿足上述的特性。
為了解決這些問題，本發(fā)明者研究了適合高速化的Bi Ge Te相變記錄層材料，按照發(fā)明者們的實驗驗證適合于高速化的Bi7Ge43Te50的組分是添加比在以Bi、Ge、Te的為頂點的三角組分圖中GeTe和Bi2Te3的連線上的Ge過量的Ge而得到的組分。在上述三角組分圖的Ge50-Te50附近，這些組分的結(jié)晶激活能量大，在低速記錄時，非結(jié)晶痕跡的穩(wěn)定性增大，添加適量的BiTe就能在從低速記錄到高速記錄的寬范圍內(nèi)為高速結(jié)晶而滿足上述特性。但是，該組分的熔點至少是700℃，比過去的Ge-Sb-Sn-Te系材料的熔點650℃高出大約50℃。因此，用這種組分范圍的相變材料的相變光記錄媒體使用以往低熔點的相變記錄媒體所用的Cr2O3或GeCr-N，很難得到優(yōu)良的擦寫耐久性、保存壽命及播放信號輸出特性。
本發(fā)明者制作出在高熔點的相變記錄膜材料中使用上述界面層的信息記錄媒體，并針對多次擦寫性能和加濕環(huán)境下的保存壽命以及播放信號輸出特性進(jìn)行了研究。關(guān)于播放信號輸出特性，在以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖中，添加比GeTe和Bi2Te3連線上的Ge過量Ge，優(yōu)化Bi的添加量，就能得到良好的特性。但是，使用Cr2O3以外的材料，多次擦寫性能良好。特開平10-154352號雖然記載了在界面層內(nèi)使用Cr2O3提高了多次擦寫性能，但是，發(fā)明者的實驗中，在記錄材料中使用高熔點材料的情況下，多次擦寫性能不好。另一方面，對于加濕的環(huán)境下的保存壽命來說，只有多次擦寫性能不佳的Cr2O3表現(xiàn)出良好的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有相變記錄層材料和界面層的信息記錄媒體，該相變記錄層材料可在從低速記錄到高速記錄的寬范圍內(nèi)進(jìn)行CAV記錄，該界面層的多次擦寫性能優(yōu)良且加濕環(huán)境下的保存壽命也優(yōu)良。
首先，本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，為了實現(xiàn)上述的高速記錄使用由Bi置換了Ge-Sb-Te系合金中的Sb的Bi-Ge-Te系的相變材料就可以在從低線速到高線速的寬范圍內(nèi)得到優(yōu)良的特性。這種組分范圍是從以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖中GeTe和Bi2Te3的連線上過量添加Ge的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，結(jié)晶/非結(jié)晶間的折射率差大，并且不僅維持了結(jié)晶溫度高、激活能高的GeTe的優(yōu)點，而且結(jié)晶速度也高，即使在高線速記錄時也可得到良好的擦除特性，還具有比Ge-Sb-Te系材料更好的特性。但是，Ge的過量添加會導(dǎo)致結(jié)晶速度的降低，所以，可以適度過量添加Ge。
使用具備這樣的優(yōu)良特性的Bi-Ge-Te系合金作為相變光記錄媒體的記錄層的情況下，作為這種實用的組分范圍是以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖中(Bi3、Ge46.2、Te50.8)、(Bi5、Ge46、Te49)、(Bi13、Ge38、Te49)、(Bi10、Ge38、Te52)各點所圍成的范圍。但是，使用該組分范圍的Bi-Ge-Te系合金作為記錄層的情況下，如上所述，熔點比現(xiàn)有的相變材料中所使用的GeSnSbTe等高(熔點約650℃)。因此，在過去低熔點的相變記錄媒體使用的Cr2O3或GeCr-N，很難兼顧優(yōu)良的擦寫耐久性和保存壽命。
因此，首先研究使用Cr2O3作為界面層保存壽命良好，而為什么多次擦寫性能不好，對Cr2O3的物質(zhì)特性進(jìn)行研究。由此可知，Cr2O3能成為Cr2-xO3(x＜0.077)與缺Cr的不穩(wěn)定性化合物。在使用高熔點記錄膜材料的情況下，Cr2O3的多次擦寫性能比其他界面層材料差的原因是存在由于缺Cr引起的未與Cr原子結(jié)合的氧，而使記錄膜材料氧化。
考慮到這一物質(zhì)特性，本發(fā)明的發(fā)明者們考慮添加消除缺Cr的材料的方法是有效的，也就是考慮把存在缺氧、缺氮的氧化物、氮化物、或者氮氧化物特別是因過渡金屬而存在缺氧或者缺氮的氧化物、氮化物或氮氧化物添加在Cr2O3中。而且，在過渡金屬中也選定Ta2O5作為熔點高、穩(wěn)定存在氧化物、氮化物的材料。本發(fā)明的發(fā)明者們的研究結(jié)果表明，即使僅用Ta2O5也可以改善多次擦寫時信號劣化，但無法實現(xiàn)加濕環(huán)境下的保存壽命的目標(biāo)。本發(fā)明的要點之一，就是在Cr2O3中添加Ta2O5，既能改善多次擦寫時的信號劣化，同時又能改善加濕環(huán)境下的保存壽命的特性。
另外，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，上述的記錄層的結(jié)晶速度除取決于上述記錄膜組分以外，很大程度上還依存于上述第一、第二界面層的組分。特別是，使用Cr2O3和Cr-Ta-O作為第二界面層的情況下，比較的結(jié)果表明，使用Cr-Ta-O時記錄層的結(jié)晶化速度比使用Cr2O3要慢。如上所述，其原因是雖然Cr2O3是一種因缺Cr而容易使氧過剩的材料，但是為了消除上述過剩的氧而添加的Ta2O5使上述記錄層結(jié)晶速度慢下來。
另一方面，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在以Bi-Ge-Te作為記錄膜層的圓盤狀的可高速紀(jì)錄的信息記錄媒體中，對內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)的記錄膜層的結(jié)晶速度進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，外周側(cè)的結(jié)晶速度快。其理由分析如下，一般，信息記錄媒體的基板采用吸水性強(qiáng)的聚碳酸酯，但是聚碳酸酯中吸納的水分在信息記錄媒體的記錄層成膜的真空中容易蒸發(fā)掉，這些蒸發(fā)出來的水分易于在成膜側(cè)聚集。這些水分的回聚在信息記錄媒體的外周側(cè)的影響要強(qiáng)于內(nèi)周側(cè)，特別是在第二界面層的外周側(cè)，水分的回聚較內(nèi)周側(cè)產(chǎn)生過剩的氧，結(jié)果導(dǎo)致記錄層外周側(cè)的結(jié)晶速度快于內(nèi)周側(cè)。因此，發(fā)明者研究了第二界面層的Cr-Ta-O，使信息記錄媒體的外周側(cè)的Ta含量比高于內(nèi)周側(cè)的Ta含量比，研究了外周側(cè)的記錄層結(jié)晶速度。結(jié)果，對于第二界面層Cr-Ta-O來說，使信息記錄媒體的外周側(cè)的Ta含量比高于內(nèi)周側(cè)的Ta含量比就能夠使記錄層的結(jié)晶速度慢，從而得到內(nèi)外周記錄層結(jié)晶速度一致的良好的信息記錄媒體。
本發(fā)明者的研究表明，在把本發(fā)明的Cr-Ta-O系材料用作界面層的情況下，無論膜的厚度是過厚或過薄，多次擦寫時播放信號的抖動特性都劣化。過薄的情況下，是因為隨著多次擦寫，保護(hù)層材料擴(kuò)散到記錄膜中；膜過厚的情況下，雖然多次擦寫時的播放信號抖動的原因還不是很明確，但恐怕是因為Cr-Ta-O系材料的熱膨脹系數(shù)過大，在膜過厚的情況下，熱膨脹使激光束照射過的部分與其它部分之間產(chǎn)生龜裂，從而，使保護(hù)層材料擴(kuò)散到記錄膜中。詳細(xì)的分析結(jié)果認(rèn)為，合適的膜厚是0.8nm以上8nm以下；最好是1.0nm以上3.0nm以下。
因此，為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，只要使用以下所示的信息記錄媒體就可以。
在基板上至少層疊有第一界面層、記錄層、第二界面層、光吸收層和反射層，并通過激光束照射所述記錄層來錄放信息的光記錄媒體中，其特征在于所述記錄層是含有Bi、Ge和Te的相變材料，且與所述記錄層相接的第一和第二界面層的至少一層中含有Cr、Ta和O，且其膜厚在0.8nm以上8nm以下。
(1)權(quán)利要求1所記載的信息記錄媒體的特征在于記錄層的組分比的范圍是以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖上的由以下各點所圍成的范圍。
A1(Bi3、Ge46.2、Te50.8)A2(Bi5、Ge46、Te49)B1(Bi13、Ge38、Te49)B2(Bi10、Ge38、Te52)發(fā)明者研究為改善擦寫時的信號劣化、加濕環(huán)境下的保存壽命的Cr-Ta-O系界面層的最適合的組分范圍的結(jié)果如下所示。
(2)在(1)中記載的信息記錄媒體的特征在于從CrxTay(0.05≤y/x≤0.7)中至少選擇上述界面層中的Cr和Ta的組分比。
在激光束入射側(cè)設(shè)置有與記錄層相接的第一界面層、在記錄層的激光入射側(cè)的反面?zhèn)仍O(shè)置有與記錄層相接的第二界面層的情況下，使用本發(fā)明的界面層材料作為第一界面層時，有明顯的效果；使用本發(fā)明的界面層作為第二界面層的情況下，與記錄膜組分的組合會發(fā)生記錄膜的結(jié)晶速度降低的弊病。但是，由于抑制多次擦寫時的信號劣化的效果好，所以也可以使用Cr-Ta-O系界面層作為第二界面層。可是，這種情況下，考慮到上述的弊病，最佳的Ta的含量比可以比第一界面層中Ta的含量比小。
(3)在(1)中記載的信息記錄媒體的特征在于在激光束入射側(cè)設(shè)置有與記錄層相接的第一界面層、在記錄層的激光入射側(cè)的反對側(cè)設(shè)置有與記錄層相接的第二界面層；第二界面層的Ta的含量比低于包含在第一界面層中的Ta的含量比。
(4)在(1)中記載的信息記錄媒體的特征在于所述媒體的形狀為圓盤狀；所述第一、第二界面層的至少一個界面層的Ta含量沿內(nèi)外方向組分呈梯度變化；外周側(cè)的Ta含量比高于內(nèi)周側(cè)Ta的含量比。
本發(fā)明中，Cr-Ta-O系界面層的膜厚的控制也是很重要的。作為實現(xiàn)以上的膜厚的方法，可以是首先通過濺射將可精確測定的膜厚(例如50nm)的CrTaO系材料制成膜；求出單位時間內(nèi)的制膜速率；用該速率以對應(yīng)于以上的膜厚的時間制成膜。在沒有獲得所希望的特性的情況下，可以使用斷面TEM(透射式電子顯微鏡)等測定準(zhǔn)確的膜厚。在用斷面TEM等測定膜厚的情況下，雖然膜厚可能未必均勻，但是這種情況下，并不妨礙把平均的膜厚定義為Cr-Ta-O界面層的膜厚，只要上述的平均膜厚是上述膜厚的范圍，就不會喪失本發(fā)明的效果。
根據(jù)上述的說明，按照本發(fā)明，在記錄層中使用作為高熔點相變材料的Bi-Ge-Te系相變材料，由此能夠從低速記錄到高速記錄的寬范圍內(nèi)獲得優(yōu)良的錄放特性；而且，把Cr-Ta-O界面層設(shè)置在與所述記錄層相連接的第一、第二界面層的至少一層界面層內(nèi)，這樣，就能夠提供多次擦寫性能優(yōu)良且在加濕環(huán)境下保存壽命也優(yōu)良的光信息記錄媒體。


圖1是記錄層三角組分圖；圖2是本發(fā)明的實施例中所使用的光記錄媒體的斷面圖。
具體實施例方式
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
圖2是制成的光記錄媒體的概要斷面圖。把聚碳酸酯基板1放在多個濺射室內(nèi)，使用膜厚分布均勻重現(xiàn)性高的濺射裝置在基板1上順次形成第一電介質(zhì)層2、第一界面層3、記錄層4、第二界面層5、第二電介質(zhì)層6和光吸收層7，再在其上形成反射層8。其中第一電介質(zhì)層2的材料由(ZnS)80-(SiO2)20mol％構(gòu)成，第一界面層3的材料由Cr-Ta-O構(gòu)成，記錄層4的材料由Bi-Ge-Te構(gòu)成，第二界面層5的材料由Cr-Ta-O構(gòu)成，第二電介質(zhì)層6的材料由(ZnS)80-(SiO2)20mol％構(gòu)成，光吸收層7的材料由(Cr)85(Cr2O3)15(at％)構(gòu)成，反射層8的材料由AgCu(1wt％)Ca(500pm)構(gòu)成。在該反射層8上形成由紫外線固化的樹脂構(gòu)成的保護(hù)層9之后，制成貼合了0.6mm厚的基板的盤片。
這里使用的聚碳酸酯的基板1的表面上有螺紋狀的跟蹤用預(yù)制溝槽，溝槽的軌道和臺面的軌道交互連續(xù)排列。
作為第一、第二電介質(zhì)層的材料，除(ZnS)80-(SiO2)20的混合物之外，還可以用改變混合比的混合物，或者使用SiO2、Ta2O5、Al2O3等氧化物、Si-N、Al-N、Ge-N等氮化物。
作為光吸收層使用的材料，除Cr85-CrO15之外，還可以使用改變了Cr-CrO的組分比的材料，但是為了得到最適宜的光學(xué)折射率，Cr的含量最好高于70at％。另外，如果Cr含量很高，結(jié)晶結(jié)構(gòu)會形成密排六方結(jié)晶，各結(jié)晶發(fā)展成柱狀結(jié)晶體，就會在晶粒邊界上產(chǎn)生應(yīng)力，10年左右的長期保存就會在疊層膜內(nèi)產(chǎn)生龜裂。因此，Cr的含量范圍最好為85-90(at％)。
這樣，可以抑制因長期保存造成的疊層膜內(nèi)產(chǎn)生龜裂的問題。而且，結(jié)晶和非晶質(zhì)之間的反射率差大，且可以進(jìn)行修正，以使非晶質(zhì)的光吸收率低于結(jié)晶體的光吸收率。
上述光吸收層的厚度的范圍最好為10nm以上50nm以下，如果在15nm以上35nm以下，就可以在低速記錄到高速記錄的寬范圍內(nèi)得到良好的擦寫特性。光吸收層有抑制擦寫后波形畸變而提高擦寫特性的效果，這是因為上述的記錄層以其非晶質(zhì)狀態(tài)或結(jié)晶狀態(tài)而記錄層本身的光吸收率不同，通常，非晶質(zhì)的光吸收率比結(jié)晶體的光吸收率大，所以非晶質(zhì)部分的溫升高，比預(yù)定的記錄痕跡的寬度大。為了抑制這一現(xiàn)象，形成光吸收層由其本身吸收光，進(jìn)行修正來使記錄層的非晶質(zhì)光吸收率小于結(jié)晶體的光吸收率，因而具有抑制波形畸變的效能，如果上述的吸收層的膜厚在10nm以下，這種效能就減半，如果膜厚在50nm以上，就會抑制在對記錄層進(jìn)行記錄時產(chǎn)生的熱量向反射層8的導(dǎo)熱效果，從而得不到良好的擦寫特性。由于結(jié)晶發(fā)展為柱狀晶體，所以很容易在疊層膜中產(chǎn)生龜裂。
用作反射層的材料，除AgCu(1wt％)Ca(500pm)之外，還可以使用改變AgCaCu的組分比而以Ag為主要合金成分的材料。
按照如上構(gòu)成，就可以提供低速記錄到高速記錄的寬范圍內(nèi)的CAV記錄的相變記錄層材料以及多次讀寫性能優(yōu)良且具備加濕環(huán)境下的保存壽命也優(yōu)良的界面層的信息記錄媒體。
實施例1首先，研究在低速記錄到高速記錄的寬范圍內(nèi)可以進(jìn)行CAV記錄的相變材料，按如下的過程制作如圖2所示的構(gòu)造的盤片。
把直徑120mm、厚度0.6mm的聚碳酸酯基板1放在多個濺射室內(nèi)，首先用膜厚分布均勻且重現(xiàn)性高的濺射裝置，在基板1上形成膜厚150nm的由(ZnS)80-(SiO2)20mol％構(gòu)成的材料，作為第一電介質(zhì)層2；然后，形成膜厚2nm的由Cr2O3構(gòu)成的材料，作為第一界面層3；再在其上形成膜厚9nm由Bi-Ge-Te構(gòu)成的材料，作為記錄層4。作為Bi-Ge-Te的形成方法，是在一個濺射室里，安裝兩個濺射靶，一個是GeTe靶，另一個是BiGeTe靶，改變兩個靶的濺射能量，同時濺射兩個靶，來調(diào)整各記錄層的組分。然后，形成膜厚2nm的由Cr2O3構(gòu)成的材料，作為第二界面層5；再在其上形成膜厚30nm的由(ZnS)80-(SiO2)20mol％構(gòu)成的材料，作為第二電介質(zhì)層6；再在第二電介質(zhì)層6上面形成膜厚25nm的由Cr85-CrO15(at％)構(gòu)成的材料，作為光吸收層7；之后，形成厚100nm的由AgCu(1wt％)Ca(500pm)構(gòu)成的材料，作為反射層8。在反射層8上形成由紫外線固化樹脂構(gòu)成的保護(hù)層9之后，制成貼合了0.6mm厚的基板的盤片。
為了對這種盤片進(jìn)行初始結(jié)晶化，用半導(dǎo)體激光器(波長810nm)照射具有激光斑尺寸為1×50μm的橢圓形光束的激光，對盤片整個面進(jìn)行初始結(jié)晶化。
然后，說明用來評價錄放特性的信息記錄裝置。例如，所使用的信息記錄裝置設(shè)置有在信息錄放時向信息記錄媒體進(jìn)行激光照射的半導(dǎo)體激光器(波長655nm、數(shù)值孔徑0.6)、控制該半導(dǎo)體激光器的輸出的激光器驅(qū)動器、根據(jù)記錄信息產(chǎn)生記錄脈沖的波形發(fā)生器、波形等效電路和2值化電路。
在此例所使用的信息記錄裝置中，采用8-16調(diào)制，把痕跡邊沿記錄方式的記錄邊沿形成在信息記錄媒體上，來記錄信息。最短的痕跡的長度取為0.42μm。在此例中，把3T-14T的隨機(jī)圖形作為信息，在信息記錄媒體上進(jìn)行10次擦寫記錄，播放這些隨機(jī)圖形，評價信息記錄媒體的抖動特性。為了進(jìn)行保存壽命評價，進(jìn)行加速試驗。具體地說，把3T-14T的隨機(jī)圖形作為信息，在信息記錄媒體上進(jìn)行10次擦寫記錄，評價其抖動特性，將該盤片在90℃80RH％氣氛的環(huán)境中存放16小時之后，再評價其抖動特性(檔案式播放抖動特性)。存放前進(jìn)行10次的擦寫記錄之后，進(jìn)行一次擦寫記錄并評價抖動特性(檔案式擦寫)。在此例中，按低線速8.2m/s及高線速20.5m/s進(jìn)行信息錄放，分別評價抖動特性。其中，1T的長度，在低線速8.2m/s時為17.13ns，高線速20.5m/s時為6.852ns。以記錄線速8.2m/s和20.5m/s使盤片旋轉(zhuǎn)，用數(shù)值孔徑0.6的物鏡把波長650nm的半導(dǎo)體激光聚光在這樣的盤片上，并通過基板1照射在記錄層4上，進(jìn)行錄放。
這里，抖動特性的評價基準(zhǔn)如下◎抖動在9％以下○抖動在10％以下×抖動在10％以上雖然DVD-RAM的標(biāo)準(zhǔn)是抖動低于9％，但是作為評價的目標(biāo)值取為10％。
這是因為，實施例中，用除記錄層以外完全相同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，但是按照各自記錄層的組分也能使膜結(jié)構(gòu)最適當(dāng)，或者與記錄層相接的第一界面層、第二界面層的組分等也能使會抖動產(chǎn)生1％左右的下降，所以，將評價的目標(biāo)值升高到10％。
對溝槽和臺面雙方的軌跡進(jìn)行錄放特性的評價，取其平均值。
評價的結(jié)果如表1所示。
由表1可知，從2倍速的線速8.2m/s到5倍速的線速20.5m/s的寬范圍內(nèi)，表現(xiàn)出良好的特性的是試樣No.3、4、6、7、9、11、12、13、15、16～20、22、27。因此，在使用Bi-Ge-Te系合金作為光記錄媒體的記錄層材料的情況下，作為實用的組分范圍是在以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖上的(Bi3、Ge46.2、Te50.8)、(Bi5、Ge46、Te49)、(Bi13、Ge38、Te49)、(Bi10、Ge38、Te52)各點圍成的范圍。而且，在以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖上的(Bi5.5、Ge44、Te50.5)、(Bi6、Ge44、Te50)、(Bi8、Ge41、Te51)、(Bi9、Ge41、Te50)的各點圍成的范圍內(nèi)的組分所得的特性更為優(yōu)秀。
這一結(jié)果表明，在添加了比GeTe和Bi2Te3的連接線上的Ge過量的Ge的區(qū)域內(nèi)，結(jié)晶/非晶質(zhì)之間的折射率差較大，不僅保持了結(jié)晶溫度高、激活能也大的所謂GeTe的優(yōu)點，而且結(jié)晶速度高，能夠獲得高速記錄下仍表現(xiàn)出良好的擦除特性。但是，由于Ge的太過量的添加，會引起結(jié)晶速度的下降，因此要添加得適度過量。對于Bi的量，在過量添加Bi的區(qū)域內(nèi)，結(jié)晶速度過快，在低線速度時記錄痕跡發(fā)生再結(jié)晶，引起初期特性的惡化，或者結(jié)晶溫度下降，有可能使保存壽命惡化。
表1記錄層組分與2倍速、5倍速錄放特性評價結(jié)果

實施例2在實施例1中，明確了可以從低速記錄到高速記錄寬范圍內(nèi)進(jìn)行CAV記錄的相變記錄層材料的最佳組分。
本實施例中，研究具有多次擦寫性能優(yōu)異且在加濕環(huán)境中具有優(yōu)異的保存壽命的界面層，使用了上述記錄層的最合適的組分范圍中被認(rèn)為適宜于高速化的Bi7Ge43Te50(at％)。
按照以下的步驟制作圖2所示的結(jié)構(gòu)的盤片。
把直徑120mm、厚度0.6mm的聚碳酸酯的基板1放在多個濺射室內(nèi)，首先使用膜厚分布均勻、重現(xiàn)性高的濺射裝置，在基板1上形成膜厚150nm的由(ZnS)80-(SiO2)20mol％構(gòu)成的材料，作為第一電介質(zhì)層2；然后，形成膜厚2nm的由Cr-Ta-O構(gòu)成的材料，作為第一界面層3。這里，作為Cr-Ta-O的形成方法，是在一個濺射室內(nèi)安裝兩塊靶，一塊是Cr2O3，另一塊是Cr2O3(40)-Ta2O5-O(60)，同時濺射，通過改變?yōu)R射能來調(diào)整Cr-Ta-O的組分。在其上形成膜厚9nm的由Bi7Ge43Te50(at％)構(gòu)成的材料，作為記錄層4。關(guān)于Bi7Ge43Te50的成形方法與實施例1一樣。之后，形成膜厚30nm的由(ZnS)80-(SiO2)20mol％構(gòu)成的材料，作為第二電介質(zhì)層6。再在第二電介質(zhì)層6上，形成膜厚25nm的由Cr85-CrO15(at％)構(gòu)成的光吸收層7。然后，形成膜厚100nm的由AgCu(1wt％)Ca(500ppm)構(gòu)成的反射層8。在反射層8上形成由紫外線固化樹脂構(gòu)成的保護(hù)層9之后，制成貼合了0.6mm的基板結(jié)構(gòu)的盤片。
以后的步驟，與實施例1一樣。
然后，用信息記錄裝置進(jìn)行評價，以高線速20.5m/s進(jìn)行多次擦寫(反復(fù)記錄)，對80000次擦寫后的抖動特性進(jìn)行了評價。80000次擦寫后的抖動特性目標(biāo)值是14％以下。而且，對溝槽軌跡進(jìn)行多次擦寫的評價。
測定位置選擇了中間圓周，但是不用說，即使在內(nèi)周或外周處進(jìn)行多次擦寫，其結(jié)果也一樣。
評價了在DVD-RAM 2倍速的驅(qū)動器中(線速8.2m/s)的錯誤率。評價方法是對從內(nèi)周到外周整個區(qū)域記錄隨機(jī)圖形進(jìn)行評價，取樣率為1/160。
另外，將此盤片在90℃80RH％的氣氛的環(huán)境中，進(jìn)行16小時的存放后，再進(jìn)行錯誤率的評價。90℃80RH％的氣氛的環(huán)境中，進(jìn)行16小時的保存后的錯誤率的目標(biāo)值是1×10-3以下。
評價的結(jié)果如表2所示。作為對比例，還列出了除用Cr2O3作為第一、第二界面層以外完全相同的盤片的評價結(jié)果。
這里，綜合判定基準(zhǔn)如下
◎反復(fù)擦寫800000次抖動10％以下、保存壽命試驗1×10-4以下○反復(fù)擦寫800000次抖動14％以下、保存壽命試驗1×10-3以下×反復(fù)擦寫800000次抖動14％以上、保存壽命試驗1×10-3以上表2界面層組分的Ta含量與多次擦寫、加濕試驗結(jié)果

*( )內(nèi)的數(shù)值是Cr含量從表2可以看出，第一界面層的多次擦寫性能及保存壽命良好的Ta含量的范圍最好是2(at％)～14(at％)，在Ta含量取14(at％)時，可以得到優(yōu)異的多次擦寫特性和保存壽命。就多次擦寫特性而言，進(jìn)一步增加Ta含量可得到良好的特性，但保存壽命變壞，用光學(xué)顯微鏡觀察這些光記錄媒體時，可以看到膜發(fā)生剝落。另一方面，對于第二界面層，多次擦寫性能及保存壽命良好的Ta含量在相近的范圍，比較適宜的是在7(at％)～14(at％)的范圍。對于多次擦寫性能，與第一界面層的趨向不同，Ta含量過多，趨于惡化，或者會發(fā)生第一界面層一樣的剝落現(xiàn)象。對于Ta含量的升高引起的多次擦寫性能的惡化的原因，推測不是因為記錄層的結(jié)晶速度下降。
如條件13、14那樣，第一界面層的Ta含量為14(at％)，第二界面層的Ta含量為7(at％)、14(at％)，此時多次擦寫性能、保存壽命性能同時顯著提高。
如上所述，在2(at％)以上14(at％)以下的范圍內(nèi)選擇界面層內(nèi)包含的Ta含量，可以得到多次擦寫性能和保存壽命性能均滿意的界面層。也就是說，存在以下組分范圍的Cr和Ta是很重要的2/37≤Ta/Cr≤14/20如果用x、y來表示Cr和Ta的組分，則為CrxTay(0.05≤y/x≤0.7)實施例3本實施例中，探討對應(yīng)信息記錄媒體的內(nèi)外周結(jié)晶速度的Cr-Ta-O的組分。使用Bi7Ge43Te50(at％)作為實施例2同樣記錄層組分，用Cr(20)Ta(14)O(66)作為第一界面層的組分。對于第二界面層，作為在內(nèi)外周區(qū)域控制Ta含量比的方法，是使用一塊與Cr2O3靶不同尺寸的Cr-Ta-O靶，使得在外周處的Ta含量較高。這一次使用的第二界面層的Cr和Ta的組分比的范圍，內(nèi)周側(cè)是由實施例2獲得的結(jié)果，以CrxTay來表示，y/x＝0.05，外周側(cè)的組分為CrxTay(0.05≤y/x≤0.7)對于評價方法，使用DVD-RAM2倍速驅(qū)動器(線速度8.2m/s)，從內(nèi)周到外周整個區(qū)域內(nèi)記錄隨機(jī)圖形，內(nèi)周取區(qū)0～區(qū)2的平均錯誤率，外周取區(qū)32～區(qū)34的平均錯誤率，評價的取樣率為1/160。使用DVD-RAM2倍速的驅(qū)動器的原因說明如下。在上述實施例1中表明，在記錄層中過量添加Bi可以提高記錄層的結(jié)晶速度，以2倍速錄放特性的評價結(jié)果變得很不好。同樣對DVD-RAM2倍速的驅(qū)動器進(jìn)行錯誤率的測定，結(jié)果表明，對于過量添加的Bi的記錄層的結(jié)晶速度快的盤片，在DVD-RAM2倍速的驅(qū)動器測量的錯誤率超過了1×10-3。即，對于記錄層的結(jié)晶速度的評價，可以從用DVD-RAM2倍速的驅(qū)動器的錯誤率評價結(jié)果來判斷。
評價結(jié)果如表3所示。作為對比例，還列出了除在第二界面層使用了Cr2O3以外完全相同的盤片的評價結(jié)果。
這里，判定基準(zhǔn)如下◎內(nèi)外周的錯誤率都在1×10-4以下○內(nèi)外周的錯誤率都在5×10-4以下×內(nèi)外周的錯誤率都在1×10-3以下表3 第二界面層組分的內(nèi)外周的Ta含量與驅(qū)動器錯誤率

*( )內(nèi)的數(shù)值是Cr含量從表3得到如下的結(jié)果1.第二界面層的外周側(cè)Ta的含量與內(nèi)周側(cè)同為2％(x/y＝0.05)，外周側(cè)的錯誤率為4.8×10-4，判定為○。
2.第二界面層的外周側(cè)的Ta含量為4％(x/y＝0.12)，內(nèi)外周側(cè)錯誤率均在1×10-4以下，判定為◎。
3.第二界面層的外周側(cè)的Ta含量為7％(x/y＝0.23)，內(nèi)外周側(cè)錯誤率均在1×10-4以下，判定為◎。
4.第二界面層的外周側(cè)的Ta含量為14％(x/y＝0.70)，內(nèi)外周側(cè)錯誤率均在1×10-4以下，判定為◎。
比較例第二界面層中使用Cr2O3，外周側(cè)錯誤率為3.5×10-3，判斷為×。
從結(jié)果可知，在第二界面層使用Cr-Ta-O，外周側(cè)的Ta含量比內(nèi)周側(cè)的含量高，在DVD-RAM2倍速驅(qū)動器表現(xiàn)出良好的錯誤率性能，所以添加第二界面層Cr-Ta-O的Ta量使記錄層的結(jié)晶速度降低下來。
綜上所述，在使用Bi-Ge-Te作為記錄層的信息記錄媒體中，使用Cr-Ta-O作為第二界面層，選擇外周側(cè)的Ta含量比內(nèi)周側(cè)高，從而可以得到信息記錄媒體的內(nèi)外周側(cè)記錄層的結(jié)晶速度一致的信息記錄媒體。
實施例4本實施例中，探討多次擦寫性能優(yōu)良且加濕環(huán)境下保存壽命的優(yōu)異的界面層的膜厚。使用Bi7Ge43Te50(at％)作為實施例2同樣的記錄層組分，使用Cr(20)Ta(14)O(66)作為第一界面層的組分、使用Cr(37)Ta(2)O(61)作為第二界面層的分，來制成光信息記錄媒體。
信息記錄媒體的制作方法和實施例2一樣，在從0nm到30nm的范圍內(nèi)改變第一界面層的膜厚，第二界面層的膜厚固定為2nm。
然后進(jìn)行用信息記錄裝置的評價。以高線速20.5m/s進(jìn)行信息的多次擦寫(反復(fù)記錄)，評價80000次擦寫后的抖動特性。80000次擦寫后的抖動特性目標(biāo)值是14％以下。而且，對溝槽軌跡進(jìn)行多次擦寫評價。
評價結(jié)果示于表4。
由表4可知，多次擦寫特性與膜厚的關(guān)系密切，過薄或過厚抖動性能都惡化。原因是，膜厚過薄的情況下，伴隨著多次擦寫，保護(hù)層材料擴(kuò)散到記錄層中，引起抖動特性惡化；膜過厚的情況下，恐怕是由于Cr-Ta-O系材料的熱膨脹系數(shù)大，熱膨脹使激光束照射的部分與其它部分之間產(chǎn)生龜裂，從而引起保護(hù)層材料擴(kuò)散到記錄層中。滿足目標(biāo)的膜厚在0.8nm以上8nm以下，如果是1.0nm以上3nm以下的膜厚，經(jīng)過8萬次擦寫后，仍能得到10％以下良好的抖動特性。
表4界面層膜厚與多次擦寫評價結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種信息記錄媒體，在基板上至少疊層有第一界面層、記錄層、第二界面層、光吸收層和反射層；激光束照射所述記錄層來錄放信息；其特征在于所述記錄層是含有Bi、Ge及Te的相變材料；與所述記錄層相接的第一、第二界面層中至少一層界面層包含有Cr、Ta及O，其膜厚在0.8nm以上8nm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄媒體，其特征在于所述記錄層的組分比的范圍是以Bi、Ge、Te為頂點的三角組分圖中由以下各點包圍的范圍A1(Bi3、Ge46.2、Te50.8)、A2(Bi5、Ge46、Te49)、B1(Bi13、Ge38、Te49)、B2(Bi10、Ge38、Te52)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄媒體，其特征在于所述第一、第二界面層中至少第二界面層的Cr和Ta的組分比從CrxTay(0.05≤y/x≤0.7)的范圍內(nèi)選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄媒體，其特征在于所述信息記錄媒體的形狀是圓盤狀；所述第一、第二界面層中至少一層界面層的Ta含量沿內(nèi)外方向組分梯度變化，且外周側(cè)的Ta含量比內(nèi)周側(cè)的Ta含量高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄媒體，其特征在于所述光吸收層由Cr和Cr的氧化物構(gòu)成，Cr含量的范圍是85～90(at％)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄媒體，其特征在于所述光吸收層的膜厚是10nm以上50nm以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種信息記錄媒體，具有可進(jìn)行從低速記錄到高速記錄寬范圍的CAV記錄的相變記錄層材料和多次擦寫性能優(yōu)良且在加濕環(huán)境下的保存壽命優(yōu)良的界面層。在相變記錄層材料內(nèi)設(shè)有Bi－Ge－Te系材料，在與記錄層相接的第一、第二界面層的至少一層界面層中使用Cr－Ta－O系材料。
文檔編號G11B7/257GK1684170SQ20051005981
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者渕岡保, 飯村誠, 宮本真, 碇喜博 申請人:日立麥克賽爾株式會社