JPH0636352A

JPH0636352A - 相変化型光ディスク

Info

Publication number: JPH0636352A
Application number: JP4195520A
Authority: JP
Inventors: Masato Terada; 正人寺田
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】相変化型光ディスクの記録層にかかる熱的ダメ
ージを減少させて、オーバーライトの繰り返しに対する
記録層の耐久性を向上させる。【構成】相変化型光ディスクの記録層３の直上または直
下に、あるいはその両方に金属層６を設けた。例えば図
２（ａ）では、案内溝を設けた清浄なポリカーボネート
製の透明基板１上に、厚さ 200ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂
薄膜からなる保護層２、厚さ２５ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合
金薄膜からなる記録層３、厚さ５ｎｍのＳｉからなる金
属層６、厚さ２５ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜からなる
干渉層４、および厚さ 150ｎｍのＡｌ合金薄膜からなる
反射層５を、順次スパッタリング法により成膜して積層
する。記録層３内に生じた熱の一部が金属層６に拡散さ
れ、記録層にかかる熱的ダメージが減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明基板上に、照射さ
れるレーザパワーの差で結晶−非晶質間の相変化が生じ
る材料からなる記録層を設けてなる相変化型光ディスク
に関するものであり、特に、オーバーライトの繰り返し
に対する耐久性に優れるとともに、感度が高く、信号対
雑音比も高い相変化型光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光記録媒体は、高度情報化社会に
おける記録媒体の中心的役割を担うものとして注目さ
れ、積極的な研究が進められている。このような光記録
媒体の形態として、光ディスクは最も有力なものであ
り、現在文書ファイルやデータファイル等に実用化され
つつある。

【０００３】このような光ディスクには、コンパクトデ
ィスクやレーザーディスクに代表される再生専用型、ユ
ーザーによる情報の書き込みが可能な追記型、情報の書
き込み、消去が可能な書換え可能型の三種類がある。そ
して、書換え可能型の光ディスクとしては、光磁気ディ
スクや相変化型光ディスクが代表的なものであるが、こ
のうち相変化型光ディスクは、照射されるレーザパワー
の差で結晶−非晶質間の相変化が生じる材料からなる記
録層が透明基板上に設けてある。

【０００４】すなわち、この記録層では、非晶質化レベ
ルの強いパワーのレーザ光を短時間照射し、融点以上に
急熱して融解させた後に、急冷して非晶質化させること
により記録ピットが形成され、結晶化レベルのレーザ光
の照射で融点より低い結晶化可能温度範囲まで昇温した
後に、徐冷して結晶化させることにより消去が行われ
る。

【０００５】記録の際には、設定された情報信号に応じ
て、例えば図４に示すような波形にパワー変調されたレ
ーザ光のスポットを、記録層に照射する。そして、照射
前の状態にかかわらず、非晶質化レベル（Ｐ₁）の光が
照射された部分は非晶質状態となって、結晶化レベル
（Ｐ₂）の光が照射された部分は結晶状態となる。相変
化型光ディスクでは、このようなオーバーライトにより
記録，消去が行われ、再生は、再生レベル（Ｐ₃）の弱
いパワーのレーザ光を照射して、結晶状態と非晶質状態
とでの反射光量の変化を検出することにより行われる。

【０００６】このような相変化型光ディスクの従来のも
のは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板上に３層
または４層の多層膜を有する積層構造となっている。す
なわち、ポリカーボネイト樹脂等の透明基板１上に直接
記録層３を形成させずに、記録層３の上下面を透明な保
護層２および４で保護している。なお、図４（ｂ）の４
層構造ディスクでは、反射層５を設けてあるため、保護
層４は干渉層としての作用も有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の相変化型光ディスクにおいては、記録層の同
一トラックに対して何度もオーバーライトを繰り返す
と、熱的ダメージの蓄積により、記録層をなす薄膜の流
動（非晶質化時に、記録膜内で溶解した物質が記録トラ
ック方向に温度の低い場所に向かって押し出されるこ
と）が著しくなって膜厚が変動し、初期の記録層の特性
が保持できずにエラーが発生したり、記録信号に忠実な
再生信号を得ることができなくなるという不具合があっ
た。

【０００８】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、記録層の直上または直下に金属層を設け
て、記録層内に生じた熱をこの金属層に拡散させること
により、オーバーライト時に記録層にかかる熱的ダメー
ジを減少させて、オーバーライトの繰り返しに対する記
録層の耐久性を向上させることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、透明基板上に、照射されるレーザパワー
の差で結晶−非晶質間の相変化が生じる材料からなる記
録層を設けてなる相変化型光ディスクにおいて、前記記
録層の直上と直下とのいずれか一方または双方に、金属
層を設けたことを特徴とする相変化型光ディスクを提供
する。前記金属層の厚みが１〜１５ｎｍであると好適で
ある。

【００１０】本発明の相変化型光ディスクにおける基板
上の積層構造は、前記金属層を従来の３層構造ディスク
に設けた場合には図１（ａ）〜（ｃ）に示すような４層
または５層構造となり、従来の４層構造ディスクに設け
た場合は図２（ａ）〜（ｃ）に示すような５層または６
層構造となる。前記金属層の材料としては、融点が高
く、記録層と混ざり合わないものが好ましく、光学的に
は、吸収係数（消衰係数）が小さい材料であると干渉効
果を減衰させないために好ましい。そして具体的には、
融点は５００℃以上、吸収係数は波長５００〜９００ｎ
ｍにおいて１．０以下の金属であればいずれのものでも
よく、特にＳｉまたはＧｅ、もしくは前記いずれかの金
属と他の金属との合金が好適である。

【００１１】前記金属層は、従来の相変化型光ディスク
における記録層や保護層、反射層等と同様に、蒸着法や
スパッタリング法等の従来公知の手段により形成され
る。

【００１２】

【作用】本発明の相変化型光ディスクによれば、記録層
内に生じた熱が、記録層の直上または直下に存在する金
属層に移動して記録層外に拡散されるため、記録層内の
温度が必要以上に上昇することを抑えて、オーバーライ
ト時に記録層にかかる熱的ダメージを減少することがで
きる。

【００１３】すなわち、相変化型光ディスクでは、前述
のように、オーバーライトにより記録，消去が同時に行
われ、記録ピットが形成される部分は融点以上に急熱さ
れ、消去される部分は融点より低い結晶化可能温度範囲
まで昇温される必要がある。そして、このようなオーバ
ーライトに最低限必要な温度をＴ_thとすると、従来のも
のでは、記録信号として（エラーが生じない程度に）十
分な大きさのピット（Ａ）を形成するためには、ピット
内に大きな温度分布が生じていた（図３のグラフａ）。
すなわちピット内の最高到達温度Ｔ_max' とＴ_thとの温
度差が大きく、記録層の高温となった部分に非常に大き
な熱的ダメージが及んでいた。

【００１４】これに比べて、本発明の相変化型光ディス
クでは、前記金属層の作用によりピット内の温度分布が
平坦になって、最高到達温度Ｔ_maxを非常に低く抑える
ことができる（図３のグラフｂ）ため、オーバーライト
時に記録層にかかる熱的ダメージを減少することができ
る。これに加えて、前記金属層は、従来構造の相変化型
光ディスクにおいて記録層の上下に保護層として設けて
ある誘電体膜と、記録層との間に介在されるため、前記
保護層から記録層への不純物の侵入を防ぐ役目も果たし
ている。

【００１５】すなわち、保護層としては、主に高温高湿
環境下における信頼性の観点から、一般に、ＳｉＯ_x、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ
Ｎ、ＺｎＳ、またはＳｉＣ等の金属および半金属の酸化
物、窒化物、硫化物が単独で用いられるか、これらの混
合物が用いられている。これらの材料は酸素、窒素、硫
黄等、記録層に特性劣化を及ぼす元素を含んでいるた
め、これらの材料が、記録，消去の繰り返しに伴う熱に
よって記録層内へ侵入すると、エラー発生の原因とな
る。しかしながら、本発明の相変化型光ディスクは、前
記金属層の存在により、このような保護層から記録層へ
の不純物の侵入が防止される。

【００１６】また、前記金属層のうち、記録層の直上に
設けられたものは、基板上に層構造を施して相変化型光
ディスクを製造する際、成膜時のピーニング現象から記
録層を保護する役目も果たす。基板上に層構造を施す際
の成膜方法としては、生産性の観点からスパッタリング
法が採用されることが多いが、この方法では、成膜物質
がエネルギーを有した状態で付着される面に入射する。
そのため、既に堆積された膜面上にスパッタリング法で
成膜を行うと、既に堆積された膜に何らかの影響が及ぶ
ことになる。

【００１７】すなわち、従来の相変化型光ディスクの場
合には、記録層の上にスパッタリング法で保護層を成膜
すると、保護層をなす誘電体材料（前述のような、記録
層に特性低下を及ぼす元素を含む材料）が記録層内に打
ち込まれる可能性があり、その結果、記録層の特性低下
が生じることになる。これに対して、本発明の相変化型
光ディスクのうち、前記金属層が記録層の直上に設けて
あるものは、このようなピーニング現象から記録層が保
護される。

【００１８】本発明における金属層の厚みは、１〜１５
ｎｍであることが好ましい。１ｎｍ未満では、この金属
層に記録層内の熱を移動させて、記録層内の温度を下げ
る作用と記録層への有害物質の侵入を防ぐ作用とが十分
に発揮できない。１５ｎｍより厚いと、記録層への有害
物質の侵入を防ぐ作用は大きいが、記録層内の温度が下
がり過ぎて必要な温度（Ｔ_th）より低くなり、感度が低
下するため好ましくない。また、光学的特性にも影響を
及ぼし、コントラストが低くなる等の現象が出てくる。
前記金属層のより好ましい膜厚は、３〜７ｎｍである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
初めに、比較例１として、従来の４層構造の相変化型光
ディスクを作製し、これの繰り返し記録，消去に対する
耐久性を測定した。

【００２０】ずなわち、図５（ｂ）に示すように、案内
溝を設けた清浄なポリカーボネート製の透明基板１上
に、厚さ 200ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜からなる保護
層２、厚さ25ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜からなる記録
層３、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜からなる干
渉層４、および厚さ１５０ｎｍのＡｌ合金薄膜からなる
反射層５を、順次スパッタリング法により成膜して積層
し、反射層５の表面を紫外線硬化型樹脂で被覆した。こ
のようにして作製した片面ディスクを二枚、記録面を内
側にしてホットメルト接着剤で接着することにより、全
面密着構造の相変化型光ディスクを作製した。

【００２１】この相変化型光ディスクを駆動装置（レー
ザ光の波長λ＝７８０ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡ＝
０．５３）にかけて線速度５．６５ｍ／ｓで回転させ、
２−７ＲＬＬ変調の３Ｔ（３．７ＭＨｚ）から８Ｔ
（１．３９ＭＨｚ）までがランダムに現れる信号を、図
４に示す波形にパワー変調されたレーザ光により、同一
トラックに対して何回も繰り返しオーバーライトし、繰
り返し回数に対するバイトエラーレイト（ＢＥＲ）の推
移を調べた。この時の、非晶質化レベルのピークパワー
（Ｐ₁）は２０ｍｗ、結晶化レベルのバイアスパワー
（Ｐ₂）は９ｍｗとした。その結果を図６に示す。

【００２２】この結果より、繰り返し回数が５万回を超
えた辺りからＢＥＲの悪化が見られ始めることがわか
る。そして、この原因は、ランダムパターンの疎密が入
れ替わる箇所において、記録層をなす物質の流動が発生
し、コントラストの低下および感度のシフトが起こるた
めである。次に、実施例１〜５として、Ｓｉからなる金
属層を記録層の直上に設けた相変化型光ディスクを作製
して、オーバーライトの繰り返しに対する耐久性を測定
した。

【００２３】すなわち、図２（ａ）に示すように、案内
溝を設けた清浄なポリカーボネート製の透明基板１上
に、厚さ 200ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜からなる保護
層２、厚さ25ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜からなる記録
層３、所定厚み（１、５、10、15、18ｎｍ）のＳｉから
なる金属層６、厚さ２５ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜か
らなる干渉層４、および厚さ１５０ｎｍのＡｌ合金薄膜
からなる反射層５を、順次スパッタリング法により成膜
して積層し、前記比較例１と同様の処理を施して各相変
化型光ディスクを作製した。

【００２４】このようにして得られた各相変化型光ディ
スクを前述の駆動装置にかけ、前記比較例１と同様にし
てオーバーライトを繰り返し、繰り返し回数に対するバ
イトエラーレイト（ＢＥＲ）の推移を調べ、各ディスク
の性能を、ＢＥＲが悪化し始める繰り返し回数と、記録
感度としてＣ／Ｎが２０ｄＢを超えるのに必要なピーク
パワー（記録パワー）とにより評価した。その結果を、
比較例１の結果とともに表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この結果より、記録層の直上にＳｉ層を設
けた実施例１〜５の相変化型光ディスクは、Ｓｉ層のな
い比較例１のものと比べて、ＢＥＲが悪化し始める繰り
返し回数が二倍近くまたはそれ以上になり、繰り返し耐
久性が大幅に向上していることがわかる。Ｓｉ層が１５
ｎｍより厚いものでは、Ｓｉ層による熱拡散効果が大き
すぎて記録層の感度が低下して、必要な記録パワーが大
きくなるため好ましくない。

【００２７】また、この結果から、記録層の直上におい
て接するＳｉ層を設けた相変化型光ディスクでは、Ｓｉ
層の厚みが３〜７ｎｍであると、記録層の感度に影響を
及ぼすことなく、繰り返し耐久性を大幅に向上できると
予想される。さらに、実施例６として、Ｓｉからなる金
属層を記録層の直上と直下との両方に設けた相変化型光
ディスクを作製して、オーバーライトの繰り返しに対す
る耐久性を測定した。

【００２８】すなわち、図２（Ｃ）に示すように、案内
溝を設けた清浄なポリカーボネート製の透明基板１上
に、厚さ 200ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜からなる保護
層２、厚さ５ｎｍのＳｉからなる金属層６ａ、厚さ25ｎ
ｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜からなる記録層３、厚さ５ｎ
ｍのＳｉからなる金属層６ｂ、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ・
ＳｉＯ₂薄膜からなる干渉層４、および厚さ１５０ｎｍ
のＡｌ合金薄膜からなる反射層５を、順次スパッタリン
グ法により成膜して積層し、前記比較例１と同様の処理
を施して相変化型光ディスクを作製した。

【００２９】このようにして得られた相変化型光ディス
クを前述の駆動装置にかけ、前記比較例１と同様にして
オーバーライトを繰り返し、繰り返し回数に対するＢＥ
Ｒの推移を調べ、ＢＥＲが悪化し始める繰り返し回数と
記録パワーとにより、その性能を評価した。さらに加え
て、実施例７として、Ｇｅからなる金属層を記録層の直
上に設けた相変化型光ディスクを作製して、オーバーラ
イトの繰り返しに対する耐久性を測定した。

【００３０】すなわち、実施例２におけるＳｉ層６の代
わりに、同じ厚み（５ｎｍ）のＧｅ層６を設けた以外
は、すべて実施例２と同様にして相変化型光ディスクを
作製した。この相変化型光ディスクを前述の駆動装置に
かけ、前記比較例１と同様にしてオーバーライトを繰り
返し、繰り返し回数に対するＢＥＲの推移を調べ、ＢＥ
Ｒが悪化し始める繰り返し回数と記録パワーとにより、
その性能を評価した。

【００３１】これら実施例６，７の結果を、比較例１，
実施例２の結果とともに、表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】この結果より、Ｓｉ層を記録層の上下に設
けた実施例６では、金属層のない比較例１の結果と比較
して約二倍に耐久性が向上でき、Ｓｉ層が記録層の直上
にのみ設けてある実施例２との比較では３％程度向上し
ている。また、記録パワーもほぼ同等で記録感度の低下
はほとんど見られなかった。また、Ｇｅ層を記録層の上
に設けた実施例７では、金属層のない比較例１の結果と
比較して二倍近くに耐久性が向上できるとともに、記録
パワーも比較例１と同等で、記録感度の低下は見られな
かった。

【００３４】さらに、実施例８として、従来の３層構造
ディスクに、Ｓｉからなる金属層を記録層の直上に設け
た相変化型光ディスクを作製して、オーバーライトの繰
り返しに対する耐久性を測定した。図１（ａ）に示すよ
うに、案内溝を設けた清浄なポリカーボネート製の透明
基板１上に、厚さ１５０ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜か
らなる保護層２、厚さ８０ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜
からなる記録層３、厚さ５ｎｍのＳｉからなる金属層
６、および厚さ１５０ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄膜から
なる保護層４を、順次スパッタリング法により成膜して
積層し、前記比較例１と同様の処理を施して各相変化型
光ディスクを作製した。

【００３５】また、これの比較例として、前記層構造か
らＳｉからなる金属層６を除いた、従来の３層構造の相
変化型光ディスクを作製した。すなわち、図５（ａ）に
示すように、案内溝を設けた清浄なポリカーボネート製
の透明基板１上に、厚さ 150ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂薄
膜からなる保護層２、厚さ８０ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金
薄膜からなる記録層３、および厚さ１５０ｎｍのＺｎＳ
・ＳｉＯ₂薄膜からなる保護層４を、順次スパッタリン
グ法により成膜して積層し、前記比較例１と同様の処理
を施して各相変化型光ディスクを作製した。これを比較
例２とする。

【００３６】このようにして得られた各相変化型光ディ
スクについて、前記比較例１と同様にしてオーバーライ
トを繰り返し、繰り返し回数に対するＢＥＲの推移を調
べ、ＢＥＲが悪化し始める繰り返し回数と記録パワーと
により、各ディスクの性能を評価した。その結果を表３
に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】この結果より、記録層の直上において接す
るＳｉ層を設けた実施例８の相変化型光ディスクは、Ｓ
ｉ層のない比較例２のものと比べて約二倍に耐久性が向
上でき、記録パワーも同じで、記録特性の低下はみられ
なかた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の相変
化型光ディスクによれば、記録層内に生じた熱が、記録
層の直上または直下に存在する金属層に移動，拡散され
るために、オーバーライト時に記録層にかかる熱的ダメ
ージを減少することができる。その結果、オーバーライ
トの繰り返しに対する、記録層の耐久性を向上させるこ
とができる。そして、前記金属層をなす材料と金属層の
厚みを特定することにより、記録感度や信号対雑音比を
高く保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の相変化型光ディスクの積層構造を示す
断面図である。

【図２】本発明の相変化型光ディスクの積層構造を示す
断面図である。

【図３】記録層に形成されるピットＡの温度分布を、本
発明の相変化型光ディスクと従来の相変化型光ディスク
とについて示すグラフである。

【図４】この実施例におけるオーバーライト時のレーザ
光のパワー変調波形を示すグラフである。

【図５】従来の相変化型光ディスクの積層構造を示す断
面図である。

【図６】繰り返し回数に対するバイトエラーレイト（Ｂ
ＥＲ）の推移を調べた比較例１の結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１透明基板３記録層６金属層６ａ金属層６ｂ金属層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、照射されるレーザパワー
の差で結晶−非晶質間の相変化が生じる材料からなる記
録層を設けてなる相変化型光ディスクにおいて、前記記
録層の直上と直下とのいずれか一方または双方に、金属
層を設けたことを特徴とする相変化型光ディスク。
【請求項２】前記金属層の厚みが１〜１５ｎｍである
請求項１記載の相変化型光ディスク。
【請求項３】前記金属層が、ＳｉまたはＧｅ、もしく
は前記いずれかの金属と他の金属との合金からなる請求
項１または２に記載の相変化型光ディスク。