JPH0738259B2 - 光デイスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 透明基板上に膜形成する記録媒体の基板加熱条件と熱処
理時間を調節して、情報の消去状態と等しい結晶化状態
とすることにより不感期を無くした光ディスクの製造方
法。

〔産業上の利用分野〕

本発明は不感期を無くした光ディスクの製造方法に関す
る。

光ディスクはレーザ光を用いて高密度の情報記録を行う
メモリであり、記録容量が大きく、非接触で記録と再生
を行うことができ、また塵埃の影響を受けないなど優れ
た特徴をもっている。

こゝで、光ディスクは記録媒体として低融点金属を用
い、情報の記録を穴の有無により行う読み出し専用のメ
モリ以外に結晶−結晶間或いは結晶−非晶質（アモルフ
ァス）間の反射率の差を利用した書換え可能なメモリ
（Erasable Memory）が開発されている。

本発明は結晶−結晶間転移を利用する光記録媒体の製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

結晶−結晶転移形の記録媒体としてはインジウム（In）
‐アンチモン（Sb）合金やIn-Sb-セレン（Se）合金を用
いたものなどが知られている。

かゝる合金を記録媒体とする光ディスクについて情報の
記録，再生および消去の機構を記録媒体としてIn-Sb合
金を使用する場合について説明すると次のようになる。

このデバイスは組成比が原子量％で1:1、すなわち状態
図でIn₅₀Sb₅₀の組成をもつ金属間化合物とSb金属原子と
からなる固溶体が熱エネルギの付与条件により、これを
構成するSb金属原子の分散状態が異なり、この状態の相
違によりレーザ光の反射率が異なることを利用するもの
である。

すなわち、電子顕微鏡による観察結果によると記録状態
は照射位置にSb原子が凝集しており、これを取り囲んで
微細なIn₅₀Sb₅₀金属間化合物があり、従って高い反射率
状態となっている。

一方、消去状態は微細なIn₅₀Sb₅₀金属間化合物の中に微
細なSb原子が均一に分散しており、従って低い反射率状
態となっている。

かゝる状態は例えばInとSbとの原子量％が40:60で膜厚
が1000Åの記録媒体について説明すると、半導体レーザ
を用いて出力10mW,パルス幅200nS（大パワー，短時間）
の書込みパルスを照射すると照射部の記録媒体は短時間
の加熱溶融により状態変化が生じて反射率は約40％の状
態となる。これが情報の記録条件である。

一方、この位置に出力4mW,パルス幅400nS（中パワー，
長時間）の消去パルスを照射すると、被照射部は加熱に
より状態変化が生じて反射率は約30％の状態に落ちる。

この情報の消去条件である。

一方、情報の記録位置に出力が0.5mW程度（小パワー）
のレーザ光を照射する場合には状態変化は生じない。

これが情報の再生条件である。

光ディスクへの情報の記録，再生および消去はこのよう
にレーザ光の照射条件の差により記録媒体に状態変化を
生じて反射率が異なるのを利用して行われている。

然し、ガラスなどの透明基板に真空蒸着法などにより組
成比がIn₄₀Sb₆₀の記録媒体を膜形成しても、そのまゝ直
ちに書込みパルスを照射した段階では高い反射率を示さ
ず、安定した高い反射率状態を得るには書込みと消去動
作を数回反復して記録媒体を安定した結晶状態にする必
要がある。

第２図はこの状態を示すもので、横軸には記録と消去を
１サイクルとする処理回数を、また縦軸には記録媒体の
反射率をとってある。

図において膜形成の終わった記録媒体は当初は初期状態
１として示すように約25％の反射率を示しているが、書
込みパルスの照射により約30％に反射率が上昇し、消去
パルスの照射により約26％に降下し、記録と消去を繰り
返すことにより次第に反射率は上昇し、この例の場合は
４回以降は安定した状態となっている。

この安定状態に達するまでの期間は不感期（Incubation
Time）と言われているが、光ディスクをメモリとして
使用するには不感期を経過し安定化した状態とする必要
がある。

そのため光ディスクの量産化に当たって不感期を解消し
て工程を短縮することが必要であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように書換え可能な光ディスクには不感期が
存在しており、これを解消するための記録・消去サイク
ルの繰り返し処理が必要であるが、この処理が量産化の
障害となっている。

そこで、如何にして不感期を無くするかが課題である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は透明基板上に膜形成した記録媒体に対する
レーザ光の照射条件により、該記録媒体の結晶状態が変
化して反射率が異なるのを利用し、情報の記録と消去と
を行う書換え可能な光ディスクにおいて、前記透明基板
への膜形成に当たって基板加熱温度と熱処理時間を調節
して不感期をなくすることにより解決することができ
る。

〔作用〕

本発明は記録媒体の記録状態と消去状態における結晶状
態を観察した結果なされたものである。

すなわち、In-Sb系記録媒体において、記録状態におい
ては粒径が20nm程度で組成比がIn₅₀Sb₅₀金属間化合物微
結晶の中に粒径が200nm程度のSb原子が凝集しているの
が認められる。

また、消去状態は粒径が20nm程度のIn₅₀Sb₅₀金属間化合
物微結晶の中にこれと殆ど同じ度粒径のSb原子が均一に
分散しているのが認められる。

一方、ガラスなどの透明基板上に真空蒸着法などの方法
により膜形成した初期状態のInSb記憶媒体は非晶質であ
る。

そこで、不感期を無くするには初期状態のInSb記憶媒体
を消去状態と同じ結晶状態とすればよいことが判る。

さて、今まで蒸着中に基板加熱を行ったり、膜形成の終
わった記録媒体にレーザ照射を行って結晶化させたり、
膜形成の終わった記録媒体を加熱するなどの初期化処理
を行って不感期をなくすることが試みられてきた。

然し、発明者等は電子顕微鏡による観察の結果、このよ
うな従来の初期化処理で得られた結晶の粒径はIn₅₀Sb₅₀
金属間化合物とSb原子とも10nm程度であり、消去状態に
比較して細かいことを見出した。

そこで、不感期を無くするには更にエネルギーの付与が
必要なことが明らかとなった。

次に、発明者等は結晶−結晶転移形の他の記録媒体につ
いて検討した結果、同様な現象はガリウム・アンチモン
（GaSb）系やビスマス・テルル（BiTe）系などについて
も存在することが判った。

例えば、GaSbにおいてはInSbと同様に組成比が原子量％
でGa₅₀Sb₅₀の位置に金属間化合物があることから、Sbの
組成比が60〜70の合金組成すなわちGa₄₀Sb₆₀〜Ga₃₀Sb₇₀
のものを記録媒体とすれば、大パワー，短時間のレーザ
照射により照射位置にSb原子が凝集した記録状態を作る
ことができ、また、中パワー，長時間のレーザ照射によ
り微細なSb原子が金属間化合物の中に均一に分散してい
る消去状態を作ることができるが、この場合にも非晶質
である蒸着膜を加熱して消去状態の粒径にすることによ
り不感期を無くすることができる。

また、BiTeの場合は金属間化合物は組成比が原子量％で
Bi₄₀Te₆₀（Bi₂Te₃）の位置にあることから、Bi₃₀Te₇₀付
近の合金組成を記録媒体に用いればよく、この場合も非
晶質である蒸着膜を加熱して消去状態の粒径（約20nm）
にすることにより不感期を無くすることができる。

〔実施例〕

実施例1:（InSb合金への適用例） ガラス基板上に二元蒸着法により組成比がIn₄₀Sb₆₀の記
録媒体を厚さ100nmの厚さに膜形成する際に、基板の加
熱時間を２時間に固定し、基板温度を150〜240℃に変え
て結晶粒径が20nmとなる条件を求めた。

こゝで、膜形成は短時間に終了するので大部分の熱処理
は膜形成された記録媒体に対して行うことになる。

この結果、粒径が20nmの粒径は基板温度を再結晶化が始
まる約200℃に保持し、不活性雰囲気（N₂）中で約２時
間に亙って加熱する場合に得られることが判った。

この場合は第１図に示すように初期状態１の反射率は約
30％の値を示し、記録と消去動作を繰り返しても記録状
態２は約40％，消去状態は約30％と一定であり、不感期
が解消されたことが判る。

実施例2:（GaSb合金への適用例） ガラス基板上に二元蒸着法により組成比がGa₄₀Sb₆₀の記
録媒体を厚さ100nmの厚さに膜形成したが、この状態で
は膜質は非晶質である。

このGa₄₀Sb₆₀を記録媒体すると光ディスクにおいて記録
状態はInSbの場合と同様にレーザ照射位置に粒径が200n
m程度のSb原子が凝集しており、これを取り囲んで粒径
が20nm程度のGa₅₀Sb₅₀金属間化合物が存在している。

また、消去状態では粒径が20nm程度のGa₅₀Sb₅₀金属間化
合物の中に同程度のSb原子が分散している。

そこで、非晶質状態のGa₄₀Sb₆₀を消去状態の微結晶にす
るために、この合金（融点700℃）の再結晶化が始まる3
50℃に保持し、N₂雰囲気中で加熱した結果、約２時間の
加熱で消去状態と同様な結晶粒径を得ることができた。

このような処理をした光ディスクについて、半導体レー
ザを用いて出力10mW,パルス幅200nS（大パワー，短時
間）の書込みを行った場合の反射率は約40％であり、一
方、この位置に出力4mW,パルス幅400nS（中パワー，長
時間）の消去パルスを照射する場合の反射率は約30％で
あり、この処理により不感期を無くすることができた。

実施例3:（BiTe合金への適用例） ガラス基板上に二元蒸着法により組成比がBi₃₀Te₇₀の記
録媒体を厚さ100nmの厚さに膜形成したが、この状態で
は膜質は非晶質である。

この光ディスクにおいて記録状態はレーザ照射位置に粒
径が200nm程度のTe原子が凝集しており、これを取り囲
んで粒径が20nm程度のBi₂Te₃金属間化合物が存在してい
る。

また、消去状態では粒径が20nm程度のBi₂Te₃金属間化合
物の中に同程度のTe原子が分散している。

そこで、非晶質状態のBi₃₀Te₇₀を消去状態の微結晶にす
るために、この合金（融点560℃）の再結晶化が始まる2
50℃に保持し、N₂雰囲気中で加熱した結果、約２時間の
加熱で消去状態と同様な結晶粒径を得ることができた。

次に、このような処理をした光ディスクについて、半導
体レーザを用いて出力15mW,パルス幅150nS（大パワー，
短時間）の書込みを行った場合の反射率は約25％であ
り、一方、この位置に出力6mW,パルス幅400nS（中パワ
ー、長時間）の消去パルスを照射する場合の反射率は約
22％であり、この処理により不感期を無くすることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施により不感期をなくする
ことができ、これにより製造工程の短縮によるコスト低
減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した光ディスクの反射率の変化特
性、 第２図は従来の光ディスクの反射率の変化特性、 である。 図において、 １は初期状態、２は記録状態、３は消去状態、 である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に膜形成した記録媒体に対する
   レーザ光の照射条件により、該記録媒体の結晶状態が変
   化して反射率が異なるのを利用し、情報の記録と消去と
   を行う書換え可能な光ディスクにおいて、前記透明基板
   への記録媒体の膜形成に当たって基板加熱温度と熱処理
   時間を調節し、記録媒体の結晶粒径を記録情報の消去状
   態の結晶粒径に等しくすることを特徴とする光ディスク
   の製造方法。
2. 【請求項２】前記記録媒体がインジウム・アンチモン合
   金よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光ディスクの製造方法。