JPH0334887A - 情報記録媒体 - 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】 ［発明の閂的］ （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
により記録層に結晶相と非晶質相との間の相変化を生じ
させて情報を情報を記録又は消去することができる光デ
ィスク等の情報記録媒体に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来より、情報の消去が可能な光ディスクとして相変化
型のものが知られている。このような相変化型の光ディ
スクにおいては、記録層に照ａｔするレーザビームの照
射条件により、記録層の照射部分を相異なる２つの構造
状態の間で可逆的に変化させることにより情報を記録・
消去する。

このような光ディスクに使用される材料としては、例え
ばＴｅ、Ｇｅ、ＴｅＧｅ、Ｉ　ｎＳｅ。

５ｂＳｅ、５ｂＴｅ等の半導体、半導体化合物、又は金
属間化合物が知られている。これらは、レザビームの照
射条件により、結晶相及び非晶質相の２つの状態をとり
得、各状態における複素屈折率Ｎ＝ｎ−ｉｋが相違する
。レーザビムによる熱処理で記録層のレーザビーム照射
部分の状態を結晶相と非晶質相との間で可逆的に変化さ
せて消去可能な光メモリとする着想は、Ｓ、Ｒ，０ｖｓ
ｈｉｎｓｋｙ等によって堤案されている（Ｍｅｉａｌｌ
ｕｒｇｉｃａｌ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　　２　
．６４１　　（１９７１））　　。

これによれば、レーザビームの照ａ・を条件により、照
Ｕ＝Ｊ部分を選択的にに結晶及び非晶質のいずれかの状
態にし、再生相レーザビームの照射による反射率の相違
によってこれら２つの状態を区別して情報の再１４−を
行う。情報を記録する場合には、記録層にその材料の融
点を超える温度に加熱可能な高パワーで短いパルス幅の
レーザビームを照射して照射部分を溶融急冷し、非晶質
の記録ピットを形成する。また、記録された情報を消去
する場合には、記録層材料の結晶化温度を超える温度に
加熱「ｉＪ能なパＴノーで比較的長いパルス幅のレーザ
ビムを照射して徐冷し、記録ピットを結晶状態に戻す。

このような情報の記録・消去は、急冷非晶質化を行うた
めの円形スポットのレーザビームと、徐冷結晶化を↑−
Ｊうための長楕円形スポットの消失用のレー→ノ”ビー
ムとを用いる２ビ一ム方式で行われる。

しかしなから、この上うな２ビ一ム方式では、光学系が
複雑となり、特に、長楕円スポットをディスクのスパイ
ラル状のトランクに追従させることが困難なため、複雑
な機（：１１１か必要どなる。

そこで、記録と消去とを１つのレー′す”ビームで行う
１ビ一ム方式の研究が進められている。この１ビ一ム方
式においては原理的にオーバーライドを容易に行うこと
ができる。オーバーライドとは、重−のレーザビームか
ら赦剃されるレーザビームを２段階のパワーレベルＦｌ
ｙ（消火）及びＰい（記録）（１）Ｗ＞ＰＥ）の間でパ
ワー変調し５、これにより既に記録された情報を／ｊ′
１大しながら新しい情報を重ね書きする方式のことであ
る。このように１ビームのレーザでオーバーライドを行
う方式は１ビ一ムオーバライド方式ど称されＣいる。

］ビーム方式は、」二連した２ビ一ム方式における他の
欠点をも角ｑ消することかできる。

しかしながら、１−ビームオーバーライド方式を相変化
型記録層に適用する場合には、以下のような困難性を伴
う。すなわち、記録層のビーム照射部分が非晶質状態に
なるか結晶状態になるかは照射されるレーザビー！、の
パワーの大きさのみで決定されるから、情報の消火にお
いて徐冷結晶化を行・うことかできない。つまり、非晶
質化と同じ程度の短い時間で結晶化を行なわなければな
らない。

また、情報を記録する場合にも記録用ビームのパワーレ
ベルはｔｌｉ夫用パワーレベルに重畳されているため、
非昂質記タ、Ａピットが形成されるべき部分の周辺部分
が消去用バ「ノーレベルのレーザによって熱せられ、急
冷されに＜＜、非晶質の記録ピットの形成が困難である
。

このように、相変化型の記録層において］ビムオーハー
ライトは困難性を伴うため、これを可能にする記録層材
料として実用可能なものは未た殆ど見出たされていない
のか現状である。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
１ビームオーバーライドか可能であり、特性が良好な情
報記録媒体を提供することを１」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
射条件により結晶相と非晶質相との間で可逆的に１１つ
選択的に相変化する記ｉＡ　１ｍとを有する情報記録媒
体であって、前記記録層は、（Ｉｎ＋ｏｏ−ｘ　Ｓｂｘ
　）　１００−ｙ　Ｔｅ、　　（たたし、Ｘｙは夫々原
子％て表されており、夫々４５≦ｘ≦５０．２５≦ｙ≦
４５の範囲内である）で表される組成の合金で形成され
ていることを特徴とする。

（作　用） 記録層がＩｎ、Ｓｂ、Ｔｅで構成され、これらが前述の
組成比で存作する記録層は高速結晶化及び非晶質化か容
易である。従って、記録部分を非晶質化の際と同程度に
急冷しても消失かり能であり、また、非晶質の記録ピッ
トを容易に形ｊ戊することかできる。このため、１ビ一
ムオーバーライド方式が１１１能となり、良好なオーバ
ーライド特性を得ることかできる。

（実施例） 以下、この発明について具体的に説明する。

第１削は、この発明の実施例に係る情報記録媒体を示す
断面図である。基板１−は透明で経時変化か少ない（イ
料、例えばガラス、又はポリカーホネトのような樹脂て
形成されている。基板１上には保護層２、記録層３、保
護層４、反射層５、及び樹脂層６かこの順に形成されて
いる。

保護層２．４は無機誘電体材料で形成されており、以下
のような機能を有している。

Ｏ）レー→ノ゛ビームを記録層３に照射した際に、その
照射部分か蒸発して穴が形成されることを防止する機能
。

■記録層３にレーザビームを１１（（射した際に、所望
の和食化か生じるように記録層３の温度をコントロール
する機能。

■光学的な干渉を利用して再／、Ｉ＝信号をエンノ＼ン
スする機能。

反削層５は、ＡＩ等の全屈て形成されており、再生用の
レーザビームを反射させ、保護層４と共働して再生（≧
号をエンノ＼ンスする機能をイ、ｆ【２ている。

樹脂層６は、例えば紫外線硬化樹脂で形ｆ戊されており
、傷等か発生ずることをＩｖ］、１１する機能ををして
いる。

なお、保護層２，４、反射層５及び樹脂層６は設けるこ
とが好ましいが、必すしも設置ノる必要はない。

記録層３は、 （Ｉ　ｎ　＋ｏｏ−１Ｓ　ｂ＋、　）　＋ｏｏ−ｙ　Ｔ
　ｅ　ｙ　　（たたし、Ｘｙは夫々原子％て表され−Ｃ
おり、夫々４５≦ｘ≦５０．２５≦ｙ≦４５の範囲内で
ある）で表される。ｔ、ＩＩ成の含金て形Ｊ戊されてい
る。この組成は、第２図の斜線で示す範囲内であり、こ
のよう１４紹成の合金は１鵠速結晶化及び非晶質化を満
足し、］ビムオーバライトか可能となる。以ド、その理
山について説明する。

Ｉ　ｎ−３ｂ系において、Ｉ　ｎ　５ＬＩＳ　ｂ　５Ｌ
ｌ金屈間化合物は結晶化速度か極めて速いことは既に知
られている。本廟発明者の実験によれば、その結晶化速
度は４５　ｎ５ｃｃであった。従って、このＩｎ１．Ｓ
ｂ、。金属間化合物をベースにしたｉ１１戒であれば、
高速結晶化が可能である。一方、Ｉｎ５゜５ｂ５ｏ全５
ｏ化合物よりもｓｂか多い組成では、過剰なｓｂが析出
することにより結晶化速度か著しく遅＜　’：’Ｎる。

これに刻してＩ　ｎが過剰の場合には、このようなこと
はない。従って、Ｉｎ５゜Ｓｂ、。金属間化合物のみな
らず、これよりも若干Ｉｎを過剰にした組成において結
晶化速度を速くすることかできる。すなわち、Ｉ　ｎ　
＋ｏｏ−８Ｓｂ、において４５≦ｘ≦５０の範囲の合金
をベスにずれば、品速粘晶化か可能である。しかしなか
ら、このような組成の合金は、結晶化速度は速いがゆえ
に、非晶質化が困難である。ところが、本願発明者の検
討の結果、この組成の合金に対して２５乃至４５原子％
の範囲で非晶質化が容易なカルコゲン系の材料であるＴ
ｅを添加することにより、非晶質化か容易となり、しか
も、結晶化速度が速い（約１５ｎｓｅｃ）純Ｔｅの効果
が現れるため、高結晶化速度が維持されることが判明し
た。

従って、記録層３を前述のような組成にすることにより
、高速粘晶化及び非晶質化を満足し、１ビムオーハライ
Ｉ・か１ｉＪ能となる。

次に、以」二のように構成される情報記録媒体の製造方
法の例について説明する。先ず、」１ｒ、板１をスパッ
タリング装置の真空チャンバ内に設置し、チャンバ内を
高真空にする。次いで、チャンノ・内こアルゴンガスを
導入し、例えばＳｉｎ、、て形成されたターゲットのア
ルゴンスパッタリンクを失施する。これにより拙板］上
に保護層２か形成される。

チャンバ内を同じ雰囲気に錐ｔ４ｊ　したまま、記録層
の各構成元素でつくられたターゲットの３元同時スパッ
タリング、又は予め得ようとする記録層組成に調節され
た合金ターゲットのスパッタリングによって記録層３を
形成する。

その後、保護層２と同様にして保護層４を形成する。史
に、所望の全屈ターゲットをスパッタリングして反射層
５を形成する。

その後、基板をスパッタリング装置から外して、０ スピンコード法により反射層５の上に紫外線硬化樹脂を
塗−／Ｉｉ　Ｌ、、これに紫外線を照射して樹脂層６を
形成する。

次に、このように構成される情報記録媒体における初期
化、並びに情報のオーバーライド及び再生について説明
する。

初期化 記録層３は成膜直後には通常非晶質であるから、非晶質
の記録マークを形成できるようにするために、この記録
層３にレーザビートを連続光照射して記録層を結晶化温
度以上に昇温した後、徐冷し、結晶相に相変化させる。

記録（オーバーライド） 情報の記録に際しては、第３図に示すように、レベルが
高い記録用レベルＰＷとこれよりもレベルか低い消去用
パワーＰＥ、との間でパワー変Ｊηしてレーザビームを
記録層３に照射する。１回目の記録ではＰｗにより記録
のみを行い記録層３に記録マーク９を形成する。２回目
以降は、従前に記録されている情報をＰ８のパワーで消
去しながら１ 新しい情報を重書きする。光ディスクの場合は、ディス
クを所定速度で回転しながら、重書きしたい領域にＰＷ
のパワーの記録ビームを照射する。

そして、記録用ビームが照射されない部分には消去用パ
ワーＰＥのビームか照射されることになる。

これにより、ＰＥが照射された部分では従ｉ’＋ｉｊの
Ｊｉミ品質記録マーク９が結晶相に相変化して情報が消
去され、Ｐｗが照射された部分は非晶質に相変化して記
録マーり９が形成される。

再　　生 情報の再生に関しては、Ｐ、より更にパワーが小さいレ
ーザビームを記録層３に照射し、記録マク９と非記録部
分との反対光強度の差を光電変換素子により検出するこ
とによりなされる。

次に、この実施例に基いて、失踪に光ディスクを作成し
て特性を評他しだ結果について説明する。

３几のスパッタリング装置の真空チャンバ内にグループ
付のボリカーボネー１・製の直径５インチのディスク状
基板をセラ）・シ、Ｓ　ｉ　０２ターゲツトにラジオフ
リークエンシー（Ｒ，Ｆ、）パワ］２ を投入してアルゴンガスのスパッタリングを行い、払板
上に保護層として厚みか約６００ÅのＳｉｎ２層を成膜
した。

次に、Ｉｎ、。５ｂ５ｏ全５ｏ化合物ターゲットと純Ｔ
ｅターゲットにＲ，Ｆ　　パワーを投入してアルゴンガ
ス中の同時スパッタリングを行い、厚みが約４００大の
記録層を成膜した。この際に、記録層の組成が（Ｉ　ｎ
　１００−ｘ　Ｓ　ｂｘ　）　＋００−ｙ　Ｔ　ｅ　ｙ
で表される所定の組成となるように、予めＲ，Ｆパワー
を調節しておいた。

その後、再度５ｉｎ２のアルゴンスパッタリングを行い
　記録層上に厚みが約６００ÅのＳｉｎ、保護層を成膜
１７た。

更に、ＡｕターゲットにＲ，Ｆ、パワーを投入してアル
ゴンスパッタリングを行い、Ｓ　ｉ　Ｏ２保護層の」二
に、再生信号をエンハンスするためのＡｕ反力・１層を
約２００Åの厚みで成膜した。

その後、このディスクをスパッタリング装置から取り出
し、スピナーにセットして紫外線硬化樹脂を約１０　ｆ
ｔ　ｍの厚みでスピンコードし、紫外線３ を照射して硬化させ、樹脂層を形成した。

以上のようにして記録層の組成を種々に炭化させた複数
の光ディスクサンプルを作成した。記録層の組成は以下
の通りである。

ザンプルＡ？！７　：　　（Ｉ　ｎ　５ＬＩＳ　ｔ）ｙ
；ｏ）　１ＯＬｌ−Ｆ　Ｔ　ｅ　＋（ｙ−２０，２５，
３０，３５，４５，５０）サンプルＢ群；　　（１ｎ５
５ｓｂ、＋ｌｉ）　１００−＋　Ｔｅｙ（ｙ＝２０．２
５，３０，３５，４５．５０）サンプルＣ群；　　（Ｉ
　ｎ５２ｓｂ４８）　１０ｏｙ　Ｔｅｙ（ｙ＝２０．２
５，３０，３５，４５．５０）サンプルＤ群；　　（ｒ
　ｎ４ｓｓｂ、２）　ｔｏｏ−Ｆ　′ｒｅｙ（ｙ＝２０
．２５，３０，３５，４５．５０）サンプルＥ群；　　
（Ｉ　ｎ、＋、Ｓ　ｂｓ５）　＋００−Ｙ　Ｔｅ。

（ｙ＝２０．２５，３０，３５．４５．５０）なお、こ
れら３５枚のディスクサンプルは、記録層の組成以外は
全て同一の条件で作成した。

次に、これらのサンプルを１−８０　Ｏｒ、ｐ、ｍで同
転させつつ、以下のような手順で動特性評価（７た。

（ａ）先ず、記録層面におけるパワーか１．４　ｍ　Ｗ
の連続発光のレーザ光にて、成膜直後非晶質の記４ ｉＪ層のトラックを結晶化させた。この場合に、この部
分か完全に結晶化するように、同一トラックを３回レー
ザビームでなぞった。

（ｂ）次いて、笛３図に示すようなオーバーライド波形
のパルスレーザにより。先ず１回［」の記録を行った。

この場合に、パワー１．８ｍＷで周波数４　Ｍ　Ｈ，ｚ
　、デユーティ−比５０％の記録用パルスにより、上述
の結晶化したトラック」二に情報を記録した。なお、消
火用のバイアスパワーは１、４　ｍ　Ｗとした。

記録後、記録層のグループに０．８ｍＷの再生用レーザ
ビームを照射し７て記録した情報を再生した。その再生
信号をＡ／Ｄ変損してスペクトロアナライザにてＣ／Ｎ
値を４１す定した。

（Ｃ）記録パルスの周波数を５　Ｍ　Ｈｚ　、デユーテ
ィ−比５０％に変化させた以外は上述のオーバライド波
形と同様の条件のパルスレーザを、１回］−１の記録を
行ったグループに照射しオーバーライドを行った。

オーバーライド後、記録層のグループに再び５ Ｏ１８ｍＷの再生用レーザビームを照射して記録された
情報を再生し、その再生信号をＡ　／　Ｉ）変換し、ス
ペクトロアナライザにてＣ／Ｎ値を測定した。また、従
前の周波数４　Ｍ　Ｈｚての記載、ＡマークのＣ／Ｎ値
をｆｌｌｌｌ定し、従前の記録マークがどの程度消去さ
れたかを消去度として測定した。その結果を第４図乃至
第８図に示す。第４図乃至第８図は、横軸にＴｅ含有量
をとり、縦軸にＣ／Ｎ値及び消去度をとって、これらの
関係を示すグラフであり、夫々Ａ群乃至Ｅ群について示
すものである。

ここでいうＣ／Ｎ値及び消去度について、第９図を参照
して説明する。第９図（ａ）に示すように１回日の記録
（４ＭＨｚ）後の再生信号のＣ／Ｎ値をＡとし、（ｂ）
に示すように、オーバーライド（５Ｍ　Ｈｚ　）後の再
生信号のＣ／Ｎ値をＢ、オーバーライド後の第１回目の
記録の消去残り信号のＣ／Ｎ値をＢとした場合に、１１
３−Ａか消去度であり、ＣかＣ／Ｎ値である。

第４図乃至第８図において、Ｃ／Ｎ値か３０ｄＢ以上、
消失値か一２０ｄＢ以下となれば良好６ なオーバーライド特性と↑り断し、それ以外の値であれ
ば特性不十分と”ｌｉｔ断した。このようにして特性か
良好と判断された組成をＱ印、特性不十分と１１１断さ
れた組成をＸ印として、第１０図に示す組成図に記載し
た。

第１０図から明かなように、記ｔｉ層の組成を（，１ｒ
１＋ｏｏ８Ｓ　ｂｔ　）　＋００−ｙ　Ｔｅ、と表した
場合に、４５≦ｘ≦５０．２５≦ｙ≦４５であれば良好
なオーバーライド特性が得られることが確認された。

し発明の効果］ この発明によれば、記録層の組成を （Ｉｎ＋ｏｏ−ｘ　ｓｂ、　）　１００−ｙ　Ｔｅ、　
　（たたし、Ｘｙは夫々原子％て表されており、夫々４
５≦ｘ≦５０．２５≦ｙ≦４５の範囲内である）とした
ので、記録層を高速で結晶化させることができ、月つ非
晶質化が容易となる。従って、良好なオーバライド特性
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〕　７ を示す断面図、第２図はこの発明の情報記録媒体の記録
層組成を示す１　ｎ　−３ｂ−Ｔ　ｅ系組成図、第３図
は単一ビームによるパワー受調のオーバーライドを行う
際のレーザパワーを示す図、第４図乃至第８図は記録層
組成とオーバーライド特性との関係を示すグラフ、第９
図はオーバーライドの際のＣ／Ｎ値及び消去度を説明す
るための図、第１０図は実験によって得られたオーバー
ライド特性の良悪を示すＩｎ−３ｂ−Ｔｅ系組成図であ
る。 ］、基板、２，４：保護層、３．記録層、５；反射層、
６．樹脂層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、光ビームの照射条件により 結晶相と非晶質相との間で可逆的に且つ選択的に相変化
   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、 （Ｉｎ＿１＿０＿０＿−＿ｘＳｂ＿ｘ）＿１＿０＿０＿
   −＿ｙＴｅ＿ｙ（ただし、ｘ、ｙは夫々原子％で表され
   ており、夫々４５≦ｘ≦５０、２５≦ｙ≦４５の範囲内
   である）で表される組成の合金で形成されていることを
   特徴とする情報記録媒体。