JPH03183038A - 相変化型光ディスク - 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、レーザ光照射により可逆的な相変化を用いて
情報を記録する相変化型光ディスクに関し、特に、１つ
のビームスポットですでに記録された情報を消去しなが
ら新たに別の情報を記録する１ビームオーバライドが可
能な相変化型光ディスクに関する。

［従来の技術ル レーザ光を用いた光デイスク記録方式は大容量記録が可
能であり、非接触で高速アクセスできることから、大容
量メモリとして実用化が始まっている。光ディスクは、
コンパクトディスクヤレーザディスクとして知られてい
る再生専用型、ユーザで記録ができる追記型、およびユ
ーザで繰り返し記録・消去ができる書き換え型に分類さ
れる。

追記型・書き換え型の光ディスクはコンピュータの外部
メモリ、あるいは文書・画像ファイルとして使用されつ
つある。

書き換え型光ディスクには、記録膜の相変化を利用した
相変化型光ディスクと垂直磁化膜の磁化方向の変化を利
用した光磁気ディスクがある。このうち、相変化型光デ
ィスクは、外部磁場が不要で、かつオーバライドが容易
にできることから有望視されている。

従来より、レーザ光照射により結晶−非晶質間の相変化
を起こす記録膜を用いた書き換え可能な、いわゆる相変
化型光ディスクが知られている。相変化型光ディスクで
は、記録膜に記録すべき情報に応じた高パワのレーザ光
スポットを照射し、記録膜温度を局部的に上昇させるこ
とにより、結晶−非晶質間の相変化を起こさせて記録し
、これに伴う光学定数の変化を低パワのレーザ光によっ
て反則光強度差として読み取ることにより再生を行って
いる。

例えば、結晶化時間が比較的遅い記録膜を用いた相変化
型光ディスクでは、ディスクを回転させ、該ディスクに
形成された記録膜にレーザ光を照射し、該記録膜の温度
を融点以上に上昇させ、レーザ光が通過した後、急冷す
ることによりその部分を非晶質状態とし、記録する。消
去時には、記録膜温度をガラス転移点以上でかつ融点以
下の結晶化可能温度範囲で結晶化を進行させるために十
分な時間保持する方法として、レーザ光進行方向に長い
長円レーザ光を照射し、結晶化させる。ここで、既に記
録したデータを消去しながら新しい情報を記録する２ど
一ムによる疑似的なオーバライドを行う場合には、消去
用の長円レーザ光を記録用円形レーザ光に先行させて照
射するように配置する。

一方、高速結晶化が可能な情報記録膜を用いたディスク
では、円形に集光した１本のレーザ光を使う。レーザ光
のパワを２つのレベル間で変化させることにより、結晶
化あるいは非晶質化を行う。

すなわち、記録膜の温度を融点以上に上昇させることが
可能なパワのレーザ光を記録膜に照射することにより、
その部分は冷却時に非晶質状態となり、一方、記録膜温
度がガラス転移点以上でかつ融点以下の温度に達するよ
うなパワのレーザ光が照射された部分は結晶状態になる
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ディスクを一定の回転数で回転させて情
報の記録・再生・消去を行うという最も一般的な使用条
件の場合、記録・消去条件の制御が非常に困難である。

例えば、直径５．２５インチの基板を用いて作製した相
変化型光ディスクを１８００　ｒｌ）ＩＩＩで回転させ
た場合、半径３０　ｍｍでは、線速度は５．６５　ｍ／
ｓであるが、最外周の半径６０　ｍｍでは線速度は１１
．３ｍ／ｓとなる。このように、回転数一定でディスク
を使用した場合、ディスクの内周と外周で線速度が異な
るので、同一パワ条件では、ディスクの内周と外周でレ
ーザ照射に伴う温度上昇量に差ができてしまう。たと・
え、記録膜の温度上昇量が同じになるようにパワを制御
したとしても、線速度が変わると、記録膜にレーザが照
射されている時間に差ができるため冷却条件が変わって
しまう。即ち、高線速では記録膜のある領域にレーザが
照射される時間が短く、かつ熱源であるレーザがすばや
く移動していくために急熱急冷状態となり、方、低線速
では逆に体熱徐冷状態となる。このことは、線速度によ
って、消去状態を決める冷却条件、すなわち結晶化条件
に差ができることを意味している。ディスク内外周にわ
たり同一の媒体構成からなるディスク、すなわち、記録
層を含む各層の膜厚が一定の構成のディスクでは、良好
な消去状態を得るには、記録半径毎に消去条件を高精度
で制御することが要請される。言い換えれば、消去条件
を精度よくコントロールしない限り、良好な消去ができ
ないという欠点があった。

本発明の目的は上記の欠点を解決し、回転数−定の条件
で使用しても消去条件の高精度なコントロールが不要で
、記録・消去の半径位置に無関係に一定条件で良好な消
去が達成できる相変化型光ディスクを提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、レーザ光照射による情報記録膜の可逆的な相
状態変化を利用して情報の記録・再生・消去を行う相変
化型光ディスクにおいて、光ディスクは、基板上に順次
形成された第１の誘電体層、記録層および第２の誘電体
層で構成されてなり、該記録層の膜厚はディスクの外周
から内周に向かって増大させたことを特徴とする相変化
型光ディスクである。

［作用コ ディスクを回転数一定の条件で使用した場合、ディスク
内周側は線速度が遅くなり、外周側は線速度が早くなる
。線速度が遅いと、ディスクの一点に記録パルスが照ｇ
Ａされる時間が長くなる傾向にあり、冷却速度が遅くな
る。従ってディスク内周側は冷却速度が遅く、外周側は
早くなる。

一方、記録層の冷却速度は、媒体の熱容量の大小に、よ
って変化し、熱容量が大、即ち記録層の膜厚が大きいほ
ど冷却速度は早くなる。

そこで、記録層の膜厚をディスク内周側で大きく、外周
側で小さくすれば、一定の冷却速度特性を持つ相変化型
光ディスクが得られる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の相変化型光ディスクの一実施例を示す
概略断面図である。円盤状のカラスもしくはプラスチッ
クからなる基板１上に第１の誘電体層２、記録層３、第
２の誇電体囮４が順次形成されている。ここで、第１の
誘電体層２と第２の誘電体層４には、ＳｉＯ２、Ｓｉ３
Ｎ４、Ａｊ！Ｎ、ＴｉＯ２、ＳｉＯなどの材料が用いら
れる。記録層３としては、カルコゲナイド系材料である
ＧｅＴｅＳｂ系、Ｉｎ５ｂＴｅ系、Ｉ　ｎＳｅ系、Ｉｎ
−１ｅ系、ＡＳＴｅＧｅ系、Ｔｅａ、−ＧｅＳｎ系、Ｔ
ｅ５ｅＳｎ系、５ｂＳｅＢｉ系、［３＋３ｅＧｅ系など
が用いられる。

第１図において、記録層３の膜厚はディスクの外周から
内周に向かって増大している。これが、本発明にがかる
相変化型光ディスクの特徴である。

通常、記録層の冷却速度は媒体構成、すなわち媒体の熱
容量の大小によって変化するので、半径方向（ご記録層
の膜厚を変化させることにより、半径方向に冷却速度の
異なる光ディスクが得られる。

従って、記録層の膜厚を変えることによって冷却速度を
制御し、異なる線速度においても同等の冷却条件を得る
ことが可能である。

第２図は、記録時の線速度と記録直後の冷却速度との関
係を記録層の膜厚＜　２００ＯＡ、　　１０００　Ａ。

５００Ａ　＞をパラメータとして示す図である。例えば
、パルス幅５０　ｎＳの信号を記録する場合、線速度５
　ｍ／ｓでは、ディスク上での記録ビームは０．２５７
ｍ移動するので、通常１．５脚径の記録ビームは約１．
７５珈長の領域を加熱する。これに対して、線速度２０
　ｍ／Ｓでは、ディスク上での記録ビームは１，０如移
動するので、通常１．５ＩＪ！ｎ径の記録ビームは約２
．５１Ｊｊｎ長の領域をか０熱する。線速度が遅いほう
が、ディスクの一点に記録パルスが照射される時間が長
くなる傾向にあり、冷却速度が遅くなる。第２図から明
らかなように記録層の膜厚を厚くすることにより冷却速
度は早くなる傾向にあるので、使用する線速度に対応し
て記録層の膜厚を変更すれば、一定の冷却速度特性を持
つ相変化型光ディスクが得られる。

相変化型光ディスクは、抵抗加熱真空蒸着法、電子ビー
ム真空蒸着法、スパッタリング法危との成膜法により作
製される。第１の誘電体層２および第２の誘電体層４の
膜厚は１０ｒ１ｍから２００　ｎｍの範囲に設定される
。記録層３の膜厚は２０　ｎｍから２００　ｎｍの範囲
に設定される。

成膜には、第３図に示したように、真空室１０の中に蒸
発源あるいはスパッタソース１１を有する成膜装備を用
いる。図において、１２は排気系、１３は成膜時のガス
導入口である。ディスク５はモータ１４により回転させ
ながら成膜するようになっている。第１．第２の誘電体
層は均一の膜厚になるように成膜するが、記録層は半径
方向に膜厚が変化するように成膜する。成膜時に記録層
用のソース１１をディスク５に対して偏心した位置に設
置し、ディスク５を回転させながら成膜することにより
、ディスクの半径方向に膜厚が変化するように成膜でき
る。

次に、作製したディスクについて第１図を参照しながら
説明する。基板１には直径５．２５インチのガラス基板
（厚さ１．２ｍｍ、１．６仰ピツチのプリグループ付き
）を、第１の誘電体層２および第２の誘電体層４にはＳ
ｉ３Ｎ４を使用した。記録層３には、ＧｅＴｅと５ｂＴ
ｅの複合ターゲットを使用したマグネトロンスパッタリ
ング法により成膜されたＧｅＴｅＳｂを用いた。Ｓｉ３
Ｎ４はＧｅＴｅＳｂと同一真空室内で連続してマグネト
ロンスパッタリング法により成膜した。第１の涜電体層
２および第２の誘電体層４の膜厚は、それぞれ１００　
ｎｍ　、　　１９０　ｎｍに設定した。ＧｅＴｅ５ｂ記
録層３の膜厚は、半径３０　ｍｍでは１００　ｎｍ　。

半径６０　ｍｍでは６０１ｍとなるように成膜した。

得られたディスクへのデータの記録・再生・消去を試み
た。ディスクを一定の回転数２４０Ｏｒｐｍで回転させ
、第４図のとおり変調されたレーザパワでオーバライド
を行った。記録周波数は４ＭＨ２と５ＭＨ２とし、記録
パワレベル２０ｍＷ。

消去パワレベル８ｍＷとした。ディスク最内周と最外周
において、Ａ−−パライトを行ったところ、いずれも消
去率２５’ＣＩＢ以上の特性が得られた。

一方、ディスク半径方向に対して一定膜厚の記録層、す
なわち一定の冷却速度を持つ従来構成のディスクにおい
ては、ここで用いた一定の記録・消去パワレベルでは外
周で消去率が低下した。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の相変化型光ディスクは、
ディスクの半径方向に記録層の膜厚が変化しているので
、半径方向に冷却速度が変化する。

そのため、回転数一定の条件で使用する場合、ディスク
の内周側と外周側の線速度の差異から生じる冷却速度の
違いを記録層の膜厚を変化ざぜることで補填しているの
で、ディスク半径位置に対応して記録・消去条件を変更
する必要がなく、光デイスク装置への負担を大幅に軽減
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図は記録
時線速度と冷却速度の関係を記録層の膜厚をパラメータ
として示す特性図、第３図は本発明の相変化型光ディス
クの作製に用いられる成膜装置の一例の概略構成図、第
４図はオーバライド動作時のレーザパワ駆動波形の一例
を示す図である。 １・・・基板　　　　　　２・・・第１の誘電体層３・
・・記録層　　　　　４・・・第２の誘電体層５・・・
ディスク　　　　１０・・・真空室１１・・・蒸発源（
スパッタソース〉 １２・・・排気系　　　　　１３・・・ガス導入口１４
・・・モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光照射による情報記録膜の可逆的な相状態
   変化を利用して情報の記録・再生・消去を行う相変化型
   光ディスクにおいて、光ディスクは、基板上に順次形成
   された第１の誘電体層、記録層および第２の誘電体層で
   構成されてなり、該記録層の膜厚はディスクの外周から
   内周に向かって増大させたことを特徴とする相変化型光
   ディスク。