JPH0388147A - 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、記録層に照射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、ＩｎＳｅ。

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、レーザビームの
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−１ｋが相違す
る。レーザビー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，０
ｖｓｈｌｎｓｋｙ等によって提案されている（Ｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｌｅａｌ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　　
２　．８４１　　（１９７１））。

これによれば、レーザビームの照射条件により、照射部
分を選択的にに結晶及び非晶質のいずれかの状態にし、
再生用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生を行う。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
を照射シ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可能なパ
ワーで比較的長いパルス幅のレーザビームを照射して徐
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、徐冷結晶化を行う
ための長楕円形スポットの消去用のレーザビームとを用
いる２ビ一ム方式で行われる。

しかしながら、このような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
ラル状のトラックに追従させることが困難なため、複雑
な機構が必要となる。

そこで、記録と消去とを１つのレーザビームで行う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、単一のレーザビームから放
射されるレーザビームを２段階のパワーレベルＰｇ　　
（消去）及びＰｗ（記録）　　（Ｐｗ　＞ｐｇ　）の間
でパワー変調し、これにより既に記録された情報を消去
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と称されている。

１ビ一ム方式は、上述した２ビ一ム方式における他の欠
点をも解消することができる。

しかしながら、１ビ一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ムのパワ
ーの大きさのみで決定されるから、情報の消去において
徐冷結晶化を行うことができない。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
ベルは消去用パワーレベルに１ｒｔｉされているため、
非晶質記録ビットが形成されるべき部分の周辺部分が消
去用パワ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。

さらには、オーバーライドの繰り返しを行ったとき、記
録層の温度がその度毎に融点を超えるため、記録層が変
形したり破損したりして、記録できなくなるという欠点
もある。

このように、相変化型の記録層において１ビームオーバ
ーライドは困難性を伴うため、これが可能な記録媒体と
して実用可能なものは未だ殆ど見出だされていないのが
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が可能であり、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、前記基板と前記記録層との
間及び／又は前記記録層の上に設けられた保３層とを有
する情報記録媒体であって、前記記録層は、（Ｉ　ｎ　
１００−１１　Ｓ　ｂ　ｘ　）１（，０−Ｔｅ、　　（
ただし、Ｘ＋Ｙは夫々原子％で表されており、夫々４５
≦ｘ≦５２．２５≦ｙ≦４５の範囲内である）で表され
る組成の合金で形成され、前記保護層はＴ　ｉ　０２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
組成比で存在する記録層は高速結晶化及び非晶質化が容
易である。従って、記録部分を非晶質化の際と同程度に
急冷しても消去が可能であり、また、非晶質の記録ビッ
トの形成も容易である。更に、記録層に隣接してＴｉＯ
２で形成された保護層を設けることにより、記録層の温
度コントロールを有効に行うことができ、しかも、Ｔ　
ｉ　Ｑ２保護層を用いることにより、多数回のオーバー
ライドの繰り返しに対しても、特性の劣化を少なくする
ことができる。このため、１ビームオーバーライドにお
いて、良好なオーバーライド特性を得ることができる。

（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
断面図である。基板１は透明で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のような樹脂で形
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がこの順に形成されてい
る。

保護層２．４はＴ　ｉ　Ｏ２で形成されており、以下の
ような機能を有している。

■レーザビームを記録層３に照射した際に、その照射部
分が蒸発して穴が形成されることを防止する機能。

■記録層３にレーザビームを照射した際に、所望の相変
化が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生信号をエンハンスする機
能。

保護層２．４の材料としては、種々検討されているが、
１ビームオーバーライド特性を考慮すると、上述のよう
に、バイアスパワーによる徐冷にならないことが重要で
ある。このため、これらの層の材料としては、熱伝導性
が良好で、レーザビーム照射により記録層で発生した熱
が、速やかに逃げて急冷できるものが好ましい。

さらには、オーバーライドを繰り返すと、記録層の溶融
・徐冷において変形をおこしやくすなるため、このよう
な変形をできるだけ抑制することができる硬い材料であ
ることがこれら保護層に求められる。

これらを考慮し、熱伝導性が良好で、硬度が大きい材料
であるＴｉＯ２を保護層２．４の材料として用いたので
ある。

これら保護層２，４は薄すぎるとオーバーライドを繰り
返すことによりＴ　ｉ　Ｏ２Ｆｉｌそのものが破Ｊ漏シ
てしまうし、厚すぎると後述する反射層との組み合わせ
による干渉効果がなくなるため、１００〜２０００　の
厚みであることが好ましい。

なお、保護層２，４は上述のように両方設けることが好
ましいが、いずれか一方であってもよい。

反射層５は、Ａ１等の金属で形成されており、再生用の
レーザビームを反射させ、保護層４と共働して再生信号
をエンハンスする機能を有している。

樹脂層６は、例えば紫桝線硬化樹脂で形成されており、
傷等が発生することを防止する機能を有している。

なお、反射層５及び樹脂層６は設けることが好ましいが
、必ずしも設ける必要はない。

記録層３はＳ（Ｉ　ｎ　＋００−ｍ　Ｓ　ｂ　重）　ｔ
ｏ。

Ｔｅ、（ただし、Ｘ、ｙは夫々原子％で表されており、
夫々４５≦ｘ≦５２．２５≦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。この組成は、
第２図の斜線で示す範囲内であり、このような組成の合
金は高速結晶化及び易非晶質化を満足し、１ビームオー
バライドが可能となる。以下、その理由について説明す
る。

Ｉｎ−５ｂ系において、Ｉ　ｎ　ｓｏｓ　ｂ　５０金属
間化合物は結晶化速度が極めて速いことは既に知られて
いる。本願発明者の実験によれば、その結晶化速度は４
５　ｎ５ｃｃであった。従って、このＩｎ、。

ｓｂ、ｏ金属間化合物をベースにした組成であれば、高
速結晶化が可能である。一方、Ｉｎ５゜Ｓｂ、。金属間
化合物よりもｓｂが多い組成では、過剰なｓｂが析出す
ることにより結晶化速度が著しく遅くなる。これに対し
てＩｎが過剰の場合には、このようなことはない。従っ
て、Ｉｎ５ｏＳｂｓ。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
くすることができる・すなわち、ｘｎｌＯＯ−ｓｂ、ζ
０お５、て４５≦ｘ≦５０の範囲の合金をベースにすれ
ば、高速結晶化が可能である。しかしながら、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Ｔｅを添加する
ことにより、非晶質化が容易となり、しかも、結晶化速
度が速い（約１５　ｎ５ｅｃ）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
結晶化及び易非晶質化を満足し、１ビームオーバライド
が可能となる。これに、前述した保護層２，４の効果が
付加されることにより、極めて良好なオーバーライド特
性を得ることができる。

次に、以上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、基板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、チャンバ内にアルゴンガスを導入し、Ｔ
ｉＯ□で形成されたターゲットのアルゴンスパッタリン
グを実施する。

これにより基板１上に保護層２が形成される。

チャンバ内を同じ雰囲気に維持したまま、記録層の各構
成元素でつくられたターゲットの３元同特スパッタリン
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。更
に、所望の金属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、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布し
、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にレーザビームを連続光照射して記録層を溶融した
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が低い消去用
パワーＰ、との間でパワー変調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Ｐ、のパワーで消去し
ながら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Ｐｌのビームが照射されることになる。

これにより、ＰＫが照射された部分では従前の非晶質記
録マーク９が結晶相に相変化して情報が消去され、ＰＶ
Ｉが照射された部分は非晶質に相変化して記録マーク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、記録マーク９と非記
録部分との反射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、実際に光ディスクを作成し
て特性を評価した結果について説明する。

３元のスパッタリング装置の真空チャンバ内にグループ
付のポリカーボネート製の直径５インチのディスク状基
板をセットし、Ｔｉｅ、ターゲットにラジオフリークエ
ンシー（Ｒ，Ｆ、）パワーを投入してアルゴンガスのス
パッタリングを行い、基板上に保護層として厚みが約１
０００入のＴ　ｉ　Ｏ，層を成膜した。

次に、Ｉｎ５゜Ｓｂ、。金属間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２００Åの記
録層を成膜した。この際に、記録層の組成が（Ｉ　ｎ＋
ｏｏ−ｍ　Ｓｂｔ　）　ｔＧｏ−ｙ　Ｔｅ。

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Ｔｉｅ、のアルゴンスパッタリングを行い
、記録層上に厚みが約１０００入のＣｅＯ，保護層を成
膜した。

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、ＣｅＯ２保護層の上に、再
生信号をエンハンスするためのＡｕ反射層を約１０００
入の厚みで成膜した。

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１０μｍ
の厚みでスピンコートシ、紫外線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変化させた複数
の光デイ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。

サンプルＡ群；　（Ｉ　ｎ５ｏＳｂｓｏ）　ｔｏｏ−ｙ
　Ｔｅ。

（ｙ−２０，２５，３０，３５，４５，５０）サンプル
８群；　（Ｉ　ｎ５ｓＳｂ＜、）　ｔｏｏ−ｙ　Ｔｅ。

（ｙ−２０，２５，３０，３５，４５，５０）サンプル
Ｃ群；　（Ｉ　ｎ５２ｓ　ｂ４ｇ）　１００−ｙ　Ｔ　
ｅ　ｙ（ｙ−２０，２５，３０，３５，４５，５０）サ
ンプル０群；　　（Ｉ　ｎａｓＳ　ｂ　５２）　＋００
−Ｆ　Ｔ　ｅ　ｙ（ｙ−２０，２５，３０，３５，４５
，５０）サンプルＣ群；　　（Ｉ　ｎｎ５ｓｂｓｓ）　
ｒｏｏ−ｖ　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１８００　ｒ、ｐ、ｓで回転
させつつ、以下のような手順で動特性評価した。

（ａ）先ず、記録層面におけるパワーが１４ｍＷの連続
発光のレーザ光にて、成膜直後非晶質の記録層のトラッ
クを結晶化させた。この場合に、この部分が完全に結晶
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）次いで、第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回目の記録を行った。こ
の場合に、パワー１８ｍＷで周波数４　Ｍ　Ｈｚ　ｓデ
ユーティ−比５０％の記録用パルスにより、上述の結晶
化したトラック上に情報を記録した。なお、消去用のバ
イアスパワーは１４ｍＷとした。

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

（Ｃ）記録パルスの周波数を５　Ｍ　Ｈｚ　ｓデユーテ
ィ−比５０％に変化させた以外は上述のオーバーライド
波形と同様の条件のパルスレーザを、１回目の記録を行
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０．８ｍＷ
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／Ｄ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４ＭＨ
ｚでの記録の消去残り信号のＣ／Ｎ値を測定し、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値はオーバーライドの際の５　Ｍ　Ｈ
ｚ記録のＣ／Ｎ値であり、消去度はオーバーライド後の
４ＭＨｚのＣ／Ｎ値から１回目の４ＭＨｚ記録のＣ／Ｎ
を減じたものである。

第４図乃至第８図において、Ｃ／Ｎ値が３５ｄＢ以上、
消去値が一２０ｄＢ以下となれば良好なオーバーライド
特性と判断し、それ以外の値であれば特性不十分と判断
した。このようにして特性が良好と判断された組成を０
印、特性不十分と判断された組成をＸ印として、第９図
に示す組成図に記載した。

第９図から明かなように、記録層の組成を（Ｉ　ｎ１０
０−ｘ　ｓｂ、　）　＋００−Ｆ　Ｔｅ、と表した場合
に、４５≦ｘ≦５２．２５Ｓｙ≦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。

次に、オーバーライドを繰り返した後の４　Ｍ　Ｈｚの
Ｃ／Ｎ値と５　Ｍ　Ｈｚの消去値とについて確認した。

第１０図はオーバーライド繰り返し回数とＣ／Ｎ値及び
消去値との関係を示す図である。試験サンプルとして、
前述のサンプルＣ群のｙ−３５のサンプルと同様、記録
層を（Ｉ　ｎ　５２Ｓ　ｂ４ｇ）　６４Ｔ　ｅ　ｑｑと
し、１０００　厚みのＴ　ｉ　０２保護層を記録層の両
側に設け、さらにＡｕ反射層を設けたものを用いた。な
お、比較のたサンプルの作製した。

第１０図に示すように、保護層としてＴｉＯ□を用いた
サンプルでは、１０５回のオーバーライドの繰り返しに
よってもＣ／Ｎ値及び消去値に何等変化がないが、Ｓｉ
ｎ、を用いたサンプルでは、オーバーライドを繰り返す
ことにより、Ｃ７Ｎ値及び消去値が著しく低下すること
が確認された。

さらにＴｉＯ２を用いたサンプルでは、初期のＣ／Ｎ値
及び消去値も、５ｉｎ２を用いたサンプルよりも良好で
あることが確認された。

［発明の効果］ この発明によれば、記録層の組成を （Ｉ　ｎｒｏｏ−ｘ　Ｓｂｘ　）　ｔｏｏ−ｙ　Ｔｅ、
　　（ただし、Ｘ。

ｙは夫々原子％で表されており、夫々４５≦ｘ≦５２．
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、且つ非晶質化が容易と
なる。また、ＴｉＯ２で形成された保護層を記録層に隣
接して設けたので記録層の温度コントロールを有効に行
うことができ、しかも、オーバーライドの繰返しによっ
ても特性の劣化が少ない。従って、極めて良好なオーバ
ー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Ｉｎ−８ｂ−Ｔｅ系組成図、第３図はｆｉｔ−ビー
ムによるパワー変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、第１０図はオーバーライドの繰り
返し特性を示すグラフである。 １　； 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. 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、前記
   基板と前記記録層との間及び／又は前記記録層の上に設
   けられた保護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≦５２、２５≦ｙ≦４
   ５の範囲内である）で表される組成の合金で形成され、
   前記保護層はＴｉＯ＿２で形成されていることを特徴と
   する情報記録媒体。