JPH01248331A

JPH01248331A - 情報記録媒体

Info

Publication number: JPH01248331A
Application number: JP63075336A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Suzuki; 克己鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1989-10-03

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、レーザビーム等の光ビームを照射すること
により記録層に相変化を生じさせて情報を記録及び消去
する光ディスク等の情報記録媒体に関する。

（従来の技術及びその課題）従来、情報の消去が可能な所謂イレーサブル型の光ディ
スクは、情報の書換えが可能であるという利点を生かし
てコンピュータのハードディスクに代って、大容量のバ
ックアップメモリ等への応用が考えられ、開発の途上に
ある。このようなイレーサブル型の光ディスクとして相
変化型のものが注目されており、単一レーザビームによ
るオーバ−ライ１〜方式の可能性を有することから盛ん
に研究されている。この相変化型の光ディスクにおいて
は、照射するレーザビームの条件を変化させることによ
りビーム照射部分が例えば結晶相と非晶質相との間で可
逆的に変化する相変化型の記録層を用い、情報を記録及
び消去する。この場合に、各状態においてＮ　＝　ｎ　
−ｉｋで表わされる複素屈折率が異なるため、例えば反
射率又は透過率の差により２つの状態を区別して情報を
読取ることができる（Ｓ、Ｒ，○ｖｓｈｉｎｓｋｙ　　
ｌｙｊｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＴｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎｓ　２　６４１１９７＋）。

このような相変化する材料としては、例えば、Ｔｅ、Ｇ
ｅ、ＧｅＴｅ等が知られている。しかしながら、これら
の材料には夫々以下に示すような一長一短がある即ち、Ｔｅは結晶化速度が大きく、消去速度の観点から
は優れている。つまり、後述するように結晶化温度か低
いことに起因して結晶化速度が約１５乃至２０ｎｓｅｃ
と他の材料よりも極めて大きい値を示す。しかし、Ｔｅ
は結晶化温度が１５℃と低いため、非晶質の記録マーク
を形成しても、数秒のオーダー非晶質の記録マークが結
晶に戻ってしまう。また、Ｔｅ自体が酸化しやすいため
、多湿環境下に放置しておくと酸化してＴｅＯとなって
しまい、反射率が低下してしまう。

また、Ｇｅは結晶化温度は高いが、同時に融点も高いた
め、レーザビームの照射により記録層を溶融急冷して非
晶質の記録マークを形成するためには、記録層の層面に
おいて３０ｍＷ以上の大出力のレーザが必要どされる。

光学系における光損失を考慮に入れると、レーザ光源の
出力は８０万至１００ｍＷに及び、現在市販されている
半導体レーザでこのような大出力を得ることは実質的に
不可能である。更に、Ｇｅそのものも酸化に弱く、多湿
環境下では反射率が経時的に低下してしまう。

ＴｅＧｅは相変化材料として比較的良好な特性を示す。

即ち、Ｔｅ及びＧｅの組成比を変化きせることにより、
結晶化温度や融点等を比較的自由に制卸することができ
、例えばＴｅａ　５　Ｇｅｔ　ｓの共晶点組成では、レ
ーザビームの照射条件により、結晶と非晶質との間で容
易に可逆的な相変化を生じさせることができ、しかも非
晶質の記録マークは比較的安定である。しかしながら、
このＴｅＧｅ記録層を適用した場合には、例えば光ディ
スクを３０　Ｏｒｐｍ程度の低速で回転させた場合には
記録及び消去、即ち非晶質と結晶との間の変化が可能で
あるが、ディスクの回転速度が６００乃至１１０００ｐ
ｐと高速になるに従って、非晶質の記録マークをレーザ
ビームで消去（結晶化）しようとしても十分に結晶に戻
らず消え残りが生じてしまうという欠点がある。また、
このＴｅＧｅも耐酸化性が低く、反射率が低下しやすい
。

前述したように、相変化型の記録方式は単一レーザビー
ムによるオーバーライ］一方式が可能なことが最大の利
点であるため、記録の際と同程度の短いパルスのレーザ
ビームで消去が可能でなければならず、また、コンピュ
ータのバックアップメモリを目指すためにはハードディ
スク並みの高速回転で高密度記録ができ、その情報を消
去できなければならない。これらいずれの目標に対して
も非晶質の記録マークを高速で結晶化する所謂高速消去
が必須であるため、上述の材料以外に高速消去が可能な
材料が種々検討されているが、耐環境性を含めて実用的
なものは未だ見出されていない。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、記録した情報が安定であり、耐環境性に優れ、且つデ
ィスクを高速回転させた場合でも情報の記録及び消去が
可能な記録層を有する情報記録媒体を提供することを目
的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照
射条件により照射部分が結晶相と非晶質相との間で可逆
的に相変化する記録層とを有する情報記録媒体であって
、前記記録層はＴｅ及びＮを含むことを特徴とする。

（作用）Ｔｅ及びＮを含む合金はＴｅの速い結晶化速度を維持し
ているので、Ｔｅ及びＮを含む合、金で記録層を形成す
ることにより、高速消去が可能となり、ディスクを高速
回転させた場合でも記録及び消去が可能である。また、
Ｔｅ及びＮを含む合金は比較的結晶化温度が高いので非
晶質の記録マークが安定である。更に、この合金自体が
酸化され難いので耐環境性が高い。

（実施例）以下、この発明の実施例について具体的に説明する。

本願発明者が記録層の合金組成について種々検討した結
果、Ｔｅ及びＮを含む合金がＴｅの速い結晶化速度を損
うことなく、しかも、結晶化温度が比較的高く、更に、
大気中に多く含まれる安定な元素であるＮを含むため耐
酸化性が良好であり、記録層として優れた特性を有する
ことを見出した。

即ち、Ｔｅ及びＮを含む記録層は結晶化速度が大きいか
ら高速消去が可能であり、ディスクが高速回転の場合に
も情報の記録及び消去が可能である。

また、結晶化温度が高いから非晶質が安定に存在し、記
録マークが安定である。更に、Ｎの存在によりＴｅの最
大の欠点である耐酸化性を著しく向上させることができ
、多湿環境下に長時間放置しても反射率の低下がなく実
用上十分である。

本願発明者の実験によれば、Ｔｅ及びＮを含む記録層は
、Ａｒガス及びＮ２ガスの混合ガスを用い、Ｔｅをター
ゲットとづ−るスパッタリングにより好適に作成される
。

この実施例に係る情報記録媒体は、例えば第１図のよう
に構成されている。円板状の基板１１は透明で材質上の
経時変化が少ない材料、例えば、ガラス又はポリカーボ
ネート樹脂等の材料でつくられており、プリグループが
形成されている。この基板１１上には、保護層１２、記
録層１３、保護層１４及び表面保護層１５がこの順に形
成されている。保護層１２．１４は、記録層１３にレー
ザビームを照射する際に記録層１３の照射部分が蒸発し
て穴が問いてしまうのを防止する作用を有しており、通
常熱的に安定な５ｉ０２等の誘電体で形成される。表面
保護層１５は例えば紫外線硬化樹脂で形成され、取扱い
上の傷等を防止する機能を有している。

記録層１３はＴｅ及びＮからなる合金で形成されており
、レーザビームの照射条件により照射部分が結晶相と非
晶質相との間で相変化する。

次に、このように構成される情報記録媒体の製造方法を
第２図を参照しながら詳細に説明する。

第２図は反応性スパッタリング装置を示す概略構成図で
ある。図中２０は反応容器を示し、この反応容器２１の
周壁にはガス導入口２１及び排気口２２が設けられてい
る。排気口２２にはバルブ２４を介して図示しないクラ
イオポンプが接続されており、バルブ２４が開の状態で
このクライオポンプにより反応容器２０内が排気される
。ガス導入口２１にはバルブ２３を介して図示しないＡ
ｒガス供給装置及びＮ２ガス供給装置が連結されており
、Ａｒガス及びＮ２ガスがバルブ２３により流量を調節
されつつガス導入口２１を介して反応容器２０内に導入
される。反応容器２１内の上部には、基板支持用の円板
状の回転基台２５がその面を水平にして回転可能に配設
されており、基板１１がこの基台２５の下面に支持され
るようになっている。更に、反応容器２０内には、基台
２５の下方に基台２５に対向するように、平板状の電極
２６．２７が配設されており、この電極２６．２７には
夫々図示しないＲＦ（ラジオフレックエンシー）電源が
接続されている。電極２６゜２７上には夫々ＳｉＯ２タ
ーゲット２８及びＴｅターゲット２９が設置されている
。また、ターゲラ１〜２８．２９と回転基台２５との間
には、夫々シャッタ３０．３１が配設されている。

このような装置においては、先ず、クライオポンプによ
り反応容器２０内を例えば１０−６Ｔｏｒｒまで排気す
る。次いで、バルブ２３を開にしてＡｒガスのみを所定
′ａ量で反応容器２０内に導入し、反応容器内の圧力を
所定値にする。そして、基台２５に設置した基板１１を
一定速度で回転させつつ、シャッタ３０のみを開にして
Ｓｉ○２タ一ゲッｉ〜２８に電極２６を介して所定パワ
ーのＲＦ電力を供給してスパッタリングし、基板１１の
下面に所定厚みの保ｒ！１層１２を形成する。次に、バ
ルブ２３を調節して反応容器２０内にＮ２カスも所定流
量で導入し、シャッタ３０を閉じ、シャッタ３１を開に
してＴｅターゲット２９に電極２７を介して所定パワー
のＲＦ電力を供給してスパッタリングし、Ｔｅ及びＮか
らなる記録層１３を形成する。この場合に、Ｎ２ガスの
流量とＡｒガスの流量との比をＮ２／Ａｒとすると、０
．０５≦Ｎ２／Ａｒ≦２．０であることが好ましい。こ
の範囲で特に好ましい特性を得ることができる。

その後、バルブ２３を調節してＮ２ガスの供給を停止し
、シャッタ３１を閉じ、再びシャッタ３０を開にして保
護層１２を形成する場合と同様な条件でＳ　ｉ　０２タ
ーゲツト２８にＲＦ電力を供給して保護層１４を形成す
る。

保護層１４まで形成された情報記録媒体をスパッタリン
グ装置から取り外し、スピナー（図示せず）により保護
層１４の上に紫外線硬化樹脂を塗布した後、これに紫外
線を照射して硬化させ、保護層１５を形成する。

次に、このような情報記録媒体の情報処理動作について
説明する。

飢糺【記録層１３は成膜直後に非晶質であるため、光ディスク
を低速回転させながら記録層１３に比較的弱い出力のレ
ーザビームを連続光照射して、記録層１３を溶融徐冷し
、結晶化する。

ｌ情報記録媒体を高速回転させ、高出力のレーザビームパ
ルス１８を照射して非晶質の記録マーり１９を形成する
。

几１記録層１３に比較的弱い出力のレーザビームを照射し、
記録層１３の反則光の強度を検出することにより情報を
読取る。

」友初期化の場合と同様のレーザビームを連続光熱ｉＪ　ツ
ーることにより、記録マーり１９を結晶化し情報を消去
する。

次に、この実施例に係る情報記録媒体（光ディスク）を
製造して特性を評価した試験例について説明する。

試験例１第２図に示すスパッタリング装置の反応容器内に円板状
のポリカーボネート製透明基板を設置し、容器内を１０
−　”　Ｔｏｒｒまで排気した後、容器内にＡｒガスを
１１０８ＣＣの流量で導入し、ガス圧を６　ｍ　Ｔ　ｏ
ｒｒにした。この状態で８１０２ターゲットに電極を介
して１３．５６　Ｍ　ＨＺで４００　ＷのＲＦ電力を約
５分間印加して、基板上に１０００人のＳ　ｉ　０２保
護層を成膜した。次いで、ＡｒガスとＮ２ガスとの混合
比を１／２０にして反応容器内のガス圧を５ｍＴｏ＋・
ｒに設定し、Ｔｅターゲットに電極を介して６００Ｗの
ＲＦ電力を約３分間人印加してＡｒガスとＮ２ガスとの
混合ガスのプラズマ中のスパッタリングにより保護層の
上にｉ　ｏｏｏ人のＴｅ及びＮで形成された記録層を形
成した。その後、Ｎ２ガスの供給を停止し、前述のＳｉ
Ｏ２保護層と同様の条件で記録層の上に再度Ｓ　ｉ　０
２保護層を１０００人形成した。そして、外側の５ｉ０
２保護層の上にスピナにより紫外線硬化樹脂を塗布し、
２５０ｍＷで約１分間紫外線を照射して樹脂を硬化させ
、約１０μｍの表面保護層を形成し、ディスクサンプル
を作成した。

次に、このサンプルについて勤評価装置により以下に示
す手順で試験を行なった。

＜８）１２ｍＷの連続光のレーザビームにてディスクサ
ンプルの非晶質の記録層を１１−ラック（ディスク１周
分）初期結晶化した。

（ｂ）初期結晶化した１〜ラック部分に出力が２０ｍＷ
のレーザビームパルスをデユーティ比５０％、１　Ｍ　
ＨＺで照射して非晶質の記録マークを形成しｌご。

（Ｃ）　記録マークを形成したトラックにｏ、ｓｍｗの
連続光レーザビームを照射し、記録マークからの信号を
再生し、この信号の大きさを測定した。

（ｄ）非晶質の記録マークに初期結晶化時と同様１２ｍ
Ｗの連続光を照射して記録マークを再結晶化させ、情報
を消去した。

（ｅ）消去部分にＯ’、８ｍＷの連続光を照射し、非晶
質の記録マークの信号の大きさを測定した。

この結果、交流信号の信号振幅が約１００ｍＶの記録マ
ークの再生信号が得られ、また、消去部分の再生信号は
ＯｍＶで消え残り信号はなかった。

Ｌｌｌえ試験例１で用いたスパタリング装置と同様の装置を用い
、小片状のガラス基板上にＮ２ガスとＡｒガスとの流量
化をＯから４まで８段階に変化させたＴｅＮ膜を形成し
た複数のサンプルを作成した。これらサンプルのＴｅＮ
膜の結晶化温度を示差走査型の熱分析装置（ＤＳＣ）に
より測定した。その結果を第１表に示す。

第　１　表第１表に示すように、Ｎ２／Ａｒが増大するにつれて、
即ちＴｅＮ膜中のＮの量が増大するにつれて、ＴｅＮの
結晶化温度が急激に上昇づることが判明した。

一方、これらのＴｅＮ膜の分光吸収を測定した結果、Ｎ
の量が増加するに従ってＴｅＮ膜の透明度が増加するこ
とが確認された。即ち、Ｔｅの光学バンドギャップが約
０．２ｅＶであるのに対し、ガス流量化Ｎ２　／Ａｒ＝
２．０の場合には約１．５ｅＶ、Ｎ２　／Ａｒ＝４．０
の場合には３．ＯｅＶと著しく広がってしまった。半導
体レーザの波長である７８０ｎｍ又は８３０ｎｍの光の
吸収を考慮すると光学バンドギャップが１．５６Ｖ以下
であることが必要であるから、Ｎ２／Ａｒ＝２．０以下
で記録層を作成することが好ましいことが確認された。

試験例３試験例２で作成したサンプルを温度７０℃、湿度９０％
ＲＨの環境下に放置してＴｅＮ膜の反射率変化を測定し
た。その結果を第３図に示す。第３図は、横軸に各サン
プルの放置時間をとり、縦軸に初期反射率ＲＯとその時
点における反射率Ｒとの比（相対反射率Ｒ／ＲＯ）をと
って、各サンプルのＲ／Ｒｏの経時変化を示すグラフ図
である。

この図から明らかなように、Ｎ２／Ａｒ＝０の場合、即
ち純Ｔｅ膜の場合には試験開始後数時間で反射率が半分
になってしまうのに対し、Ｎを含有させることにより反
射率の低下量が著しく減少し、その減少割合はＮが増加
するに従って小さくなることがわかる。即ち、Ｔｅに含
まれるＮの量が増加するに従って耐酸化性が著しく向上
することが確認された。特に、Ｎ２／Ａｒが１．０及び
２．０の場合には、４週間反射率が殆ど変化しなかった
。

［発明の効果］この発明によれば、記録層をＴｅ及びＮを含む組成にし
たので、Ｔｅの速い結晶化速度を維持することができる
。従って、高速消去が可能となり、ディスクを高速回転
させた場合でも記録及び消去が可能である。また、Ｔｅ
及びＮを含む合金は比較的結晶化温度が高いので非晶質
の記録マークが安定である。更に、この合金自体が酸化
され鯉いので耐環境性が高い。即ち、この発明によれば
イレーサブル型として極めて良好な特性を有する記録層
を備えた情報記録媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第２図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を
製造するために用いるスパッタリング装置を示す概略構
成図、第３図は環境試験下における相対反射率の経時変
化を示すグラフ図である。１１；基板、１２．１４，１５：保護層、１３；記録層
、１８；レーザビーム、１９；記録マーク。

Claims

【特許請求の範囲】

基板と、光ビームの照射条件により照射部分が結晶相と
非晶質相との間で可逆的に相変化する記録層とを有する
情報記録媒体であって、前記記録層はＴｅ及びＮを含む
ことを特徴とする情報記録媒体。