JPH03171430A - 情報記録媒体の初期化方法 - 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】 ［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
によって照射部分に相変化を誘起させて情報を記録・消
太し、この相変化に伴う反射早、透過弔等の光学特性の
変化を検出することにより情報を再生する情報記録媒体
の初期化方法に関する。このような方法に用いられる情
報記録媒体としては、光ディスク、光カード、光テープ
、及び光ドラム等がある。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来、所謂イレーザブル光ディスク等の情報の消去が可
能な情報記録媒体として、相変化型のものが広く知られ
ている。この相変化型情報記録媒体は、例えば、ガラス
又はプラスチック（ポリカーボネート樹脂、ポリメチル
メタクリレート樹脂等）からなる基板と、この基板上に
形戊された記録層とを備えている。この記録層を形成す
る材料としては、例えばＧｅＴｅ等のカルコゲナイド系
合金が知られており、これらは異なる条件の光ビーム（
例えばレーザビーム）を照射することにより、例えば結
晶と非品質との間て可逆的に相変化するので、この相変
化を利用して情報を記録及び消去し、これらの相変化に
伴う反射率又は透過率等の光学的特性の変化を利用して
情報を読取ることができる。

このような記録層としては、光ビームの照射条件によっ
て相変化が生じ易い共＾＾組成をを有する材料や金属間
化合物を形成する材料が適している。

ところで、上述のような相変化型情報記録媒体において
、記録層はスパッタリング等により成膜されるが、この
ような記録層は成膜したままの状態では非品質である。

このような記録層を記録する場合には、通常、情報が記
録された部位（記録マーク部）が非品質となるようにす
る。従って、情報を記録するためには、非品質状態の記
録層を結晶状態に変化させる初期化を行う必要がある。

この初期化は、従来、連続光のレーザビームを記録層に
照射して加熱徐冷し、平衡相の結晶にすることにより行
われている。

しかしながら、この初期化は大きなエネルギを要し、ま
た時間もかかるという四顕点がある。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
従来よりも低エネルギで、かつ短時間に初期化すること
ができる情報記録媒体の初期化方法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の初期化方法は、基板と、
光ビームの照射によって照射部分が相穴なる２つの相間
で相変化し情報が記録される記録層とを有する情報記録
媒体の初期化方法であって、前記記録層に対して最初の
情報記録を行う前に、情報が記録されるべき部分を主と
して非平衡相の結晶状態としておくことを特徴とする。

（作用） 従来の相嚢化型情報記録媒体における非晶質と平衡相結
晶との間の相変化では、中間状態として非平衡相結晶が
出現する。すなわち、従来の平衡相結晶を初期化状態と
する方法では、威膜直後の非晶質状態から非平衡相結晶
を経て平衡相結晶の初期化状態とする。すなわち、２段
階の相変化が必要となる。これに対し、本願発明では初
期化状態を非平衡相結晶とするので、初期化は１段階の
相変化でよい。従って、従来よりも低エネルギでかつ短
時間で初期化を行うことができる。

（丈施例） 以−ド、添付図面を参照してこの発明について具体的に
説明する。第１図はこの発明に用いられる情報記録媒体
の一例を示す断面図であ・る。

基板１はポリオレフィン、エボキシ、ポリヵーボネート
（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の
プラスチック、又はガラス等、この技術分野で通常用い
られる材料で形成されている。この基板１の上に、保護
層３、記録層２、保護層４及び保護層５がこの順に形成
されて７いる。

保護層３及び保護層４は、記録層２を挟むように配設さ
れており、有機高分子材料、例えばＰＭＭＡ，ポリスチ
レン等の熱可塑性樹脂若しくは紫外線硬化樹脂（所謂２
Ｐ樹脂）、又は”　”　２　、Ａ　１　２　０　３　、
Ａ　Ｉ　Ｎ　ｓ　Ｚ　ｎ　Ｓ　ｓ若しくはｚｒＯ２等の
誘電体で形成される。これら保護層３．４は記録層２が
空気中の水分の影響を受けることを未然に防止する機能
、記録・消去の際にレーザビーム等の光ビームにより記
録層２の照射部分が飛散したり穴が形成されてしまうこ
とを防５ 止する機能、又は記録層の温度をコントロールする機能
等を右している。これら保護層３，４はスピンコート法
、蒸着法、スパッタリング法等によって好適に形成する
ことができる。なお、これら保護層３．４の厚みは１０
λ乃至数十μｍであることが好ましい。

保護層５は情報記録媒体取扱う際の表面での傷やほこり
等を防止するために配設されるもので、スピンコート法
等により紫外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射
して硬化させること等により形成される。この保護層５
の層厚は１００λ乃至数十μｍであることが好ましい。

なお、保護層３，４，５は設けることが好ましいが、必
ずしも設けなくてもよい。

また、第２図に示すように、保護層４と保護層５との間
に反射層６を設けてもよい。この反射層６は、再生用の
光ビームを反射させて多重干渉により再生信号を増大さ
せる機能、及び情報の記録・消去の際に記録層２を急冷
して後述するオーバライトを容易化する機能を有してい
る。反射層６ ６としては、Ａｕ，Ａ，ｌ），Ｃｕ，Ｃｒ，ＮｉＣｒ等
の金属又は合金を用いることができる。

上記機能を達成するために、反射層６の厚みは数十入乃
至３０００λであることが好ましい。

記録層２は、光ビームの照射により非品質状態から非平
衡結晶相に変化し得る月料で形成されている。ここで非
平衡結晶相とは高温和、準安定相等の平衡状態では存在
しない相をいう。スパッタリング等により成膜したまま
の記録層は非晶質であるから、この非品質状態から非平
衡相結晶に相変化させて初期化状態とする。この場合に
、非平衡相結晶は非品質と平衡相結品との間の中間状態
として出現する相であるから、従来の平衡相結晶を初期
化状態とする場合よりも、低エネルギで、かつ短時間で
初期化することができる。

このように非品質から非平衡相結晶に変化し得る材料と
しては種々あるが、例えばＩｎ−ＳｂＴｅ，Ｇｅ−Ｓｂ
−Ｔｅ，Ａｕ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ａｇ−Ｓｂ−Ｔｅがある。

記録層２を例えばＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅて形戊した場合につ
いて説明する。このＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金は、照射する
光ビームの条件により、非品質と非平衡相結晶との間、
非平衡相結晶と平衡相結晶との間、及び非品質と平衡相
結晶との間で相変化し得る材料である。この記録層は、
成膜したままの状態では非品質であるが、上述したよう
に光ビムを照射すると、その照射条件により非晶質相結
晶を得ることができる。従って、この非平衡相結晶を初
期化状態とし、情報が記録されるべきトラックを初期化
することができる。Ｉｎ−Ｓｂ〜Ｔｅ合金において、非
平衡相結晶としては、高温和であるＩ　ｎ．ＳｂＴｅ２
三元化合物がある。このＩｎ−Ｓ−Ｔｅは結晶化速度が
大きいという特徴を有しており、初期化を極めて迅速に
行うことができる。

このＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅ３元合金は、異なる条件の光ビー
ムを照射することにより、可逆的に上述のような相変化
を生じ得る。従って、これらの相変化を利用して情報を
記録及び消去することができる。この合金は、非平衡相
結晶、平衡相結品、非品質のいずれの状態も安定性が高
く、初期化状態及び情報の記録・消去状態のいずれも安
定である。

この記録層２は蒸着法、スパッタリング法等によって好
適に形或することができる。なお、合金夕−ゲットを使
用して蒸着又はスパッタリングする場合には、ターゲッ
ト組成と実際に形成される膜の組成とに差があることを
考慮する必要がある。

また、多元同時蒸着又は多元同時スパッタリング等によ
って成膜することもできる。記録層２の層厚は１００乃
至３０００λであることが好ましい。

次に、第３図及び第４図を参照しながらこの実施例に係
る情報記録媒体の記録層の形或方法の一例について説明
する。第３図はこの実施例の記録層を形成するために用
いられるスパッタリング装置の概略構或を示す縦断面図
、第４図はその横断面図である。図中１０は真空容器を
示し、この真空容器１０はその底面にガス導入ボ〜１１
１及びガス排出ボ〜ト１２を有している。ガス排出ポト
１２は排気装置］３に接続されており、この排９ 気装置１３により排出ポート１２を介して真空容器１０
内が排気される。また、ガス導入ポート１１はアルゴン
ガスボンベ１４に接続されており、このボンベ１４から
真空容器］０内にガス導入ポート］］を介してスパッタ
リングガスとしてのアルゴンガスが導入される。真空容
器１０内の上部には、基板支持用の円板状の回転基台１
５がその面を水平にして配設されており、その下面に基
板１が支持され、図示しないモータによって回転される
ようになっている。また、真空容器１０内の底部近傍に
は、基台１５に対向するように、夫々記録層を構成する
元素で夫々形成されたスパッタリング源（ターゲット）
２１，２２．２３が配設されており、各スパッタリング
源には図示しない高周波電源が接続されている。記録層
２をＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合全て形成する場合には、ス
パッタリング源２１，２２．２３を夫々Ｉｎ，Ｓｂ，Ｔ
ｅで形成する。

これらスパッタリング源２１，２２．２３の上方には、
夫々モニタ装置２４，２５．２６が設け１０ られており、これらモニタ装置により各スパッタリング
源からのスパッタリング量をモニタし、記録層が所定の
組或になるように各スパッタリング源に投入する電力量
を調節するようになっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置により真空容器１０内を例えば１　０　−６Ｔ　ｏ
ｒｒまで排気する。次いで、ガス導入ポート１１を介し
て容器１０内にアルゴンガスを導入しつつ、排気装置１
３の排気量を誠節して真空容器１０内を所定圧力のアル
ゴンガス雰囲気に保持する。この状態で、基板１を回転
させつつ、スパッタリング源２１．２２に所定時間所定
の電力を印加する。これにより、基板１に所定組成の記
録層が形成される。なお、保護層を形或する場合には、
記録層２の形戊に先立ち、保護層の組或に調整されたス
パッタリング源を用いて上述したようにスパッタリング
するこにより基板１上に保護層３を形成し、その後記録
層２を形成し、更に保護層３を形成する場合と間様の条
件で記録層２の上に保護層４を形成することができる。

また、反１１ 射層６を形成する場合には、反射層６の材料で形成され
たスパッタリング源を用いて同様にスパッタリングする
。

次に、この発明の情報記録媒体における初期化、並びに
、情報の記録、消去及び再生について説明する。

初期化 記録層２は成膜直後に通常非晶質であるが、情報を記録
するためには結晶である必要があるので、レーザビーム
等の光ビームを記録層２に全面照射して加熱冷却し、記
録層２を結晶化する。．この場合に、初期化状態が主と
して非平衡相結晶となるように、初期化のための光ビー
ムのパワーレベルを調節する。すなわち、照射部分を溶
融後、非平衡相結晶が出現する程度に急冷されるパワー
レベルとする。

記録 高出力でパルス幅が短い光ビームを記録層２に照射し、
照射部分を加熱急冷して非平衡相結晶から例えば非品質
に相突化させ、記録マークを形成１２ する。

消去 記録Ｗ：Ｉ２に形成された記録マーク部に、記録の際よ
りも低出力でパルス幅が長い光ビームを照射して記録マ
ーク部を結晶に相変化させ、情報を消去する。このとき
の光ビーム照射は、非品質の記録マーク部が非平衡相結
晶となるようなパワーレベルで行う。

再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光ビームを照射し
、記録マーク部と非記録部との間の光学的特性、例えば
反射率の差を検出して情報を読取る。

なお、この実施例に係る情報記録媒体では、Ｉ１ｉ−ビ
ームオーバーライ１・を行うことが可能である。

単一ビームオーバーライトとは、単一の光源から放射さ
れるレーザビームを、第５図に示すように消去レベルＰ
Ｅと記録レベルＰＷとの間でパヮ変調して、ｌ肖去バワ
ーレベルの光ビームに記録パワーレベルのパルスを重畳
させ、既に記録された１３ 情報を消去しながら新しい情報を重ね書きすることであ
る。

単一ビームオーバーライトを行うためには、相変化が高
速で実施されることが必要である。すなわち、単一ビー
ムオーバーライトの場合には、ビムのパワー変調のみで
記録・消去を行うため、記録及び消去速度が大きいこと
が要求される。従って、相変化速度が大きいことが要求
されるのである。

なお、媒体を第２図に示す層構成にし、保護層４、５に
断熱機能を持たせ、反射層６に急冷機能を持たせること
により、一層、単一ビームオーバーライトを容易化する
ことができる。つまり、保護層の断熱機能により消去が
行われ易くなり、反射層の急冷機能により非品質化を確
実化することができ、もって７１１−ビームオーバーラ
イトを行い易くすることができる。

さらに、記録の際の光ビームのパワー又はパルス幅等を
何段階かに変化させて照射し、記録マクの反射率を複数
段階にする多値記録を行うこと１４ もＩＩＪ能である。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ 第１図の層構戊を有し、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合金で形
成された記録層を備えた光ディスクサンプルを作製した
。Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ三元系のキ＋２．衡状態図では、４
３５℃以上の高温でＩｎ３　ＳｂＴｅ，三元化合物が出
現する。この高温和か出現する組成範囲は、Ｉｎ，Ｔｅ
７、Ｉ　ｎ　Ｓ　ｂ　ｓ　Ｓ　ｂ　ＳＩ　ｎ　３　Ｔ　
ｅ　４で囲まれた組成範囲であることが報告されている
（　Ｚ．ＭｅＬａｌ　ＩｋｒｌｅＴ３ｄ，７１　（＋９
８０）Ｉｌ．９　）。この試験例においては、記録層の
組或をＩｎ３ＳｂＴｅ２王元化合物の近傍組戊であるＩ
　ｎ　３３Ｓ　ｂ　３１Ｔ　ｅ　３６にしてザンプルを
作製した。このサンプルについて、基板側から種々のパ
ルス幅の波長８３０ｎｍの半導体レーザビムを一定強度
で記録層に対物レンズを用いて集光照射し、その際の照
射部の組織を這過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で調べた。その
桔果を第６図に示す。

第６図は、横軸に照射レーザビームのパルス幅を１５ とり、縦軸にレーザビーム強度をとって、照射部分の状
態を示す図である。この図において、領域Ａは照射部が
非品質となった領域であり、鎮域Ｃは平衡相の結晶相と
なった領域である。また、領域Ｄは溶融後平衡相の結品
相となった領域、領域Ｂは膜破壊を生じた領域である。

また、領域■は高温相のＩ　ｎ３　ＳｂＴｅ２−．元化
合物（非平衡相）が出現した領域、領域ＭはＩ　ｎ３Ｓ
ｂＴｅ２三元化合物と平衡結晶との混相となった領域で
ある。

従来は、図中のＡ２　　Ｃ２間の相女化、すなわち、非
晶質と平衡相結晶との間の相変化を利用して情報の記録
を行っていた。また、初期化についても非晶質を平衡相
結晶とすることで行っていた。

これに対し、この発明では図中の１１−ＡＩ間の相変化
を利用する。すなわち、成膜したままの非晶質状態を非
平衡柘のＩｎ３ＳｂＴｅ２結晶にして初期化を行う。第
６図から明らかなように、本発明に係る初期化方法は、
従来の方法に比較して短パルス幅のレーザビームで行う
ことができる。

従って、従来は、初期化する場合に光ディスクを１６ 低速で回転させ、何回もレーザビームを照肘しないと初
期化することができなかったが、この発明に係る方法で
は、光ディスクをより高速で同転させ、少ないレーザビ
ーム照射回数で初期化することができることか確認され
た。

試験例２ 試験例１で用いたサンプルの動的記録特性の評価を行っ
た。この試験例では、第６図中のパワレベルが■１のレ
ーザビームによる初期化、及び０２レベルの初期化の２
通り行った。■１で初期化したトラックは、主として非
Ｎ１４衡相のＩｎ３ＳｂＴｅ２化合物となっており、Ｃ
２で初期化したトラックは平衡相のＳｂ，Ｉｎ−Ｔｅ合
金、Ｓｂ−Ｔｅ合金等が出現した結晶となった。

第７図は、夫々のトラックに情報を記録した再の再生信
号のＣ／Ｎを示す図である。第５図中○印は非平衡相結
晶に記録した場合を示し、×印は平衡相結晶のトラック
に記録した結果を示す。第７図から明らかなように、平
衡相結晶のトラックよりも、非平衡相結晶のトラックの
ほうがより低］７ パワーで記録が可能であることが確認された。すなわち
、非品質との間の相変化に要するパワーが非平衡結晶の
ほうが小さくてよく、従って、初期化に必要なエネルギ
も初期化状態が平衡相結晶であるよりも、非平衡相結晶
のほうが小さいてよいことが確認された。

なお、上記丈施例では、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金について
示したか、これに限るものではないことは言うまでもな
い。また、情報の記録・消去を非平衡相結晶と非晶質と
の間で行う場合について示したが、初期化状態が非平衡
相桔晶となればよく、情報の把録・消去は他の相変化、
例えば非《ｌエ衡相結晶と・＋２衡相結晶との間の変化
であってもよい。

［発明の効果コ この発明によれば、初期化状態を非平衡相結晶としたの
で、低エネルギで、かつ短時間で情報記録媒体の初期化
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２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３図は記録層を形成１８ するための装置の概略構成を示す縦断面図、第４図はそ
の横断面図、第５図はオーバーライトの際のレーザパワ
ーを示す図、第６図は記録層に対するレーザビームの照
射条件を変化させた場合の照射部分の状態を示す図、第
７図はこの発明に係る方法の効果を示す図である。 １；基板、２；記録層、３．４．５；保護層、６；反射
層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームの照射によって照射部分が相異なる２
   つの相間で相変化し情報が記録される記録層とを有する
   情報記録媒体の初期化方法であって、前記記録層に対し
   て最初の情報記録を行う前に、情報が記録されるべき部
   分を主として非平衡相の結晶状態としておくことを特徴
   とする情報記録媒体の初期化方法。