JPH08306073A

JPH08306073A - 光ディスク

Info

Publication number: JPH08306073A
Application number: JP7129532A
Authority: JP
Inventors: Osamu Akutsu; 収圷
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】記録層と光シャッタ層とを同一成分で構成
し、製造工程を大幅に変更することなく製造することが
可能な高密度型光ディスクを提供する。【構成】記録層４と光シャッタ層６とを、光照射によ
り結晶相とアモルファス相との間で相変化するＧｅ、Ｓ
ｂ、Ｔｅの三元素を主成分とした相変化材料で構成す
る。記録層４及び光シャッタ層６のＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの
三元素の組成比をａ，ｂ，ｃで表したとき、記録層４を
０．５≦ａ≦１．５、２．５≦ｂ≦４、３≦ｃ≦４．５
の範囲にあるよう構成し、光シャッタ層６を１．５≦ａ
≦３、１．５≦ｂ≦２．５、４．５≦ｃ≦７．５の範囲
にあるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に情報の記録再
生が可能な光ディスクに係わり、特に、高密度記録再生
が可能な光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクの大容量化が検討さ
れ、種々の提案がなされている。光情報体の高密度記録
においては、記録時のレーザー光パワーをコントロール
することによって、光スポット径よりも小さな記録マー
クを形成することは可能である。しかしながら実際には
媒体の分解能や、媒体の光強度に対する閾値、応答速度
によって記録限界が左右される。

【０００３】これに対し再生においては、レーザー光を
レンズで絞ったときのスポットはある一定値以下には絞
れない限界値を持っており、高密度化はいかに再生レー
ザースポットを小さくできるかにかかっている。再生限
界の記録マークの繰り返し波長（記録波長）はλ／２Ｎ
Ａで与えられる。ここでλは光の波長、ＮＡはレンズの
開口数である。より短い記録波長のマークを識別して再
生するためには、λの短い光で再生するかＮＡが大きな
レンズを用いれば良いことがわかる。しかしながら再生
に用いる半導体レーザーの短波長化は技術的に困難が多
く、またＮＡの大きなレンズを光ディスクの再生装置に
組み込むことも容易ではない。

【０００４】これらの方法とは別に、再生用レーザ光の
スポット径を実効的に小さくする方法が「固体物理」
vol.26 393(1991)に記載されている。レーザー照射時に
発生するスポット内の低温領域と高温領域を利用して、
高温部あるい低温部のみが読みだし可能になるものであ
る。結果として光スポット面積を実質的に縮小した効果
が得られる。しかし、この技術は、光磁気方式による書
き換え型光ディスクを前提としており、その他の記録材
料からなる光ディスクや再生専用型光ディスクには適用
できないという問題があった。

【０００５】一方、近年においては、温度や光強度によ
り光透過率、反射率、屈折率などの光学特性が変化する
非線形光学材料を光ディスクに層状に設け、照射スポッ
ト内に温度分布や光強度分布の違いができることを利用
して照射スポット内の一部分をマスクすることで光源波
長やレンズＮＡにより決まる再生限界以下の微小ピット
を再生する研究が行われている。非線形光学材料として
は、温度変化や光強度により光透過率や屈折率が可逆的
に変化する有機色素材料を用いたもの、温度変化に応じ
て金属−非金属転移を示す物質の金属−非金属間での屈
折率の違いを用いたもの等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記有機色素
材料を用いる光シャッタ層では、光照射時の熱による劣
化が繰り返し特性、ＣＮ比の悪化を起こすという問題が
あった。また、上記金属−非金属転移を示す物質を用い
た光シャッタ層では、金属−非金属転移を示す物質とし
てＶＯ₂膜を用いるが、このＶＯ₂膜の成膜が困難であ
ることと、基板加熱を必要とするので基板の選択幅が非
常に狭いという問題があった。更に、上記光シャッタ層
に用いる材料は、通常、記録層に用いる材料と異なる材
料で構成され、製造過程も記録層とは別の装置、工程が
必要であり、同一の系内で連続して製造することができ
ず、また製造工程に大幅な変更を必要とするものもあっ
た。

【０００７】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、記録層と光シャッタ層とを同一成分で
構成して製造工程を大幅に変更することなく製造するこ
とが可能な高密度型光ディスクを提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、「光照射により結晶相とアモ
ルファス相との間で相変化するＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元
素を主成分とした相変化材料からなる記録層を光透過性
基板上に有し、前記相変化材料の結晶相とアモルファス
相との間の光学的特性の違いを利用して情報に応じた記
録マークを記録するようにした光ディスクにおいて、前
記Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元素の組成比を前記記録層と異
ならせて前記情報を読み出すための再生用レーザ光の照
射時に光スポット内で部分的に溶融状態となるように構
成した光シャッタ層を有し、この光シャッタ層により前
記再生用レーザ光の実効的なスポット径を小さくさせる
ことを特徴とする光ディスク」を提供しようとするもの
である。

【０００９】情報の記録を行うための記録層と、レーザ
光スポットの実効的なスポット径を小さくする光シャッ
タ層とを同じ材料で構成するために本発明者は、記録層
と光シャッタ層とを、光照射により結晶相とアモルファ
ス相との間で相変化するＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元素を主
成分とした相変化材料で構成することを考えた。このＧ
ｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元素からなる相変化材料は、近年で
は書き換え可能な記録層として用いられているものであ
り、その組成比を変えることで結晶化速度を制御するこ
とが可能である。したがって、その組成によっては、レ
ーザ光スポット内の所定温度以上の部分を溶融状態とす
ることも可能である。このように構成すれば、スポット
内で局部的に屈折率を変化させることが可能になり、超
解像再生のための光シャッタ層として用いることができ
る。また、記録層については上記光シャッタ層と三元素
の組成比を異ならせ、上記光シャッタ層よりも結晶化速
度が遅くなるように構成する。記録層をこのように構成
すれば再生用レーザ光の照射の際、記録した情報が消去
されず、光シャッタ層による超解像再生が可能となる。
また、記録用レーザ光の照射に対し、溶融状態とならず
に結晶状態でとどまるように構成することで記録層への
記録マークの記録が可能になる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を説明する。図１は、本発明の光ディスクの一実施例の
構成を示す断面図である。同図に示す光ディスク１は、
光透過性基板２の上に、第１の誘電体層３、記録層４、
第２の誘電体層５、光シャッタ層６、反射層７、ＵＶ硬
化樹脂保護膜８をこの順に積層して構成されている。

【００１１】上記光透過性基板２は、ポリカーボネイ
ト、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸エステル樹脂、
エポキシ樹脂等の光透過性樹脂や、ガラス等、従来の光
ディスク基板として用いられているものが使用可能であ
る。また、この光透過性基板２には、トラッキングのた
めの案内溝２Ａが同心円状或いはスパイラル状に形成さ
れている。この案内溝２Ａの形成方法については特に制
限はなく周知の方法により形成する。

【００１２】上記第１の誘電体層３、及び第２の誘電体
層５は、光透過性基板２の熱的な損傷、或いは記録層４
の変形や蒸発、熱的な劣化を低減するために設けられて
いる。これら誘電体層３，５は、屈折率が高く、熱伝導
率の低い物質が用いられ、硫化物や酸化物、或いはこれ
らの硫化物や酸化物に窒化物を添加した透明誘電体によ
り構成されている。この誘電体層３，５を構成する上記
硫化物としては、例えばＺｎＳがあげられ、上記酸化物
としては、例えばＳｉＯ₂，ＧｅＯ₂，ＢｉＯ₃，ＷＯ
₃，ＺｒＯ₂，ＡｌＯ₃があげられ、上記窒化物として
は、例えばＡｌＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＴｉＮ，ＢＮ，ＴａＮ
があげられる。

【００１３】また、上記第１の誘電体層３は、記録層４
に記録された記録マークを読み取るために光干渉を起こ
させる役割もあり、この第１の誘電体層３の膜厚は、再
生のためのレーザ光の波長により決定される。また、上
記第２の誘電体層５は、記録層４から光シャッタ層６、
反射層７への放熱量を調節する役割もある。即ち、光シ
ャッタ層６、反射層７への放熱量が多すぎる場合、高出
力のレーザ光源を用いる必要があり、また、レーザ光を
照射したときに記録層４上で高温部分が広がってしまう
ため、微小な記録マークが記録できなくなる。逆に、放
熱量が少なすぎる場合、記録層４が熱によって劣化しや
すくなる。このため、第２の誘電体層５は、この記録層
４の放熱量も考慮して設定する。なお、上記第１の誘電
体層３と第２の誘電体層５とを同じ誘電体で構成しても
良いし、異なる誘電体で構成しても良い。

【００１４】また、上記記録層４及び光シャッタ層６
は、少なくともＧｅ（ゲルマニウム），Ｓｂ（アンチモ
ン），Ｔｅ（テルル）の３元素の化合物からなり、光照
射によりアモルファス相と結晶相との間で相変化を起こ
す。上記記録層４は、この相変化による光学特性の違い
を利用して情報が記録される。また、上記光シャッタ層
６は、再生用レーザ光スポット内の温度の高い部分が溶
融状態となってスポット内で局部的に屈折率が変化する
ように構成されている。溶融状態になった光シャッタ層
６は、溶融していない部分と光透過率が異なるため、再
生用レーザ光のスポット径を実質的に小さくさせること
ができるのである。

【００１５】上記記録層４及び上記光シャッタ層６は、
上述したように同じ材料で構成されているが、その組成
比が異なっている。上記Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅは組成を変え
ることで、結晶化速度をコントロールできるため、記録
層又は光シャッタ層として最適な組成比で構成する必要
がある。即ち、上記光シャッタ層６は、光が当たった直
後の時間だけ溶融し、光の照射を止めた後ただちに元の
アモルファス状態に戻るように構成する。また、記録層
４は、再生用レーザ光が照射された時、光シャッタ層６
が溶融状態となっても相状態が変化しないように構成
し、更に、再生用レーザ光よりも照射光強度が強い記録
用レーザ光が照射された時には、溶融状態にならず結晶
状態に止まるよう構成する。

【００１６】一例としてＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅は、アモル
ファス状態から加熱して結晶状態になる速度が速く、こ
の結晶状態からさらに加熱すると容易に溶融状態に達す
る。溶融した部分は周囲の溶融していない部分と屈折率
が異なるので上記光シャッタ層６に適した性質を示す。
このＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を光シャッタ層６とし、これよ
りも結晶加速度が遅いＧｅ₁Ｓｂ₃Ｔｅ₄を記録層４と
した場合、レーザ光の照射光強度を調節することで、照
射スポット内の高温部分ではＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅が溶融
状態となっているがＧｅ₁Ｓｂ₃Ｔｅ₄は結晶状態にと
どめることができ、これにより記録マークを記録するこ
とができる。また、再生の際は記録層４の相状態の変化
がないよう記録用レーザ光よりも照射光強度の弱い再生
用レーザ光を照射すれば、光シャッタ層６のみがスポッ
ト内の温度の高い部分で溶融状態となり超解像再生を行
うことができる。

【００１７】この様に光シャッタ層６の組成比は結晶化
速度が記録層４のそれよりも速くしなければならない。
本発明者の実験では、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの組成比をそれ
ぞれａ、ｂ、ｃとした場合、光シャッター層６が１．５
≦ａ≦３、１．５≦ｂ≦２．５、４．５≦ｃ≦７．５の
範囲にあり、記録層４が０．５≦ａ≦１．５、２．５≦
ｂ≦４、３≦ｃ≦４．５の範囲にあれば上述のような超
解像再生及び記録が可能であることが分かっている。

【００１８】また、上記反射層７は、一般に光ディスク
で用いられている金属反射層と同様であり、金、アルミ
ニウム等の光反射率が高い金属、或いはこれらの合金の
薄膜で構成される。また、上記保護層８は、耐候性や信
号面の保護の目的で設けられ、ＵＶ硬化樹脂（紫外線硬
化樹脂）により構成される。

【００１９】次に上記光ディスク１の製造方法の一例に
ついて説明する。真空チャンバー内に上記基板２とター
ゲットとを対向して配置し、真空チャンバー内を真空ポ
ンプによりあらかじめ４×１０^-4Ｐａ以下に排気する。
Ａｒガス、Ｏ₂ガスを導入して所定の真空度にし、Ｔａ
金属をスパッタして、ＴａＯｘからなる第１の誘電体層
３を形成する。この第１の誘電体層３が所定の膜厚に達
したら放電を止め、Ａｒガス、Ｏ₂ガスを止める。次に
真空チャンバー内を４×１０^-4Ｐａ以下に排気した後に
Ａｒを導入し、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅからなるターゲットを
スパッタして記録層４を形成する。その後、ターゲット
を変え上記第１の誘電体層３と同様にして第２の誘電体
層５を形成する。第２の誘電体層５を形成した後、ター
ゲットをＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅとして光シャッター層６を形
成する。光シャッタ層６を形成した後、ターゲットを変
えて反射層７を所定膜厚までスパッタリングにより生成
する。最後に反射層７の上に紫外線硬化樹脂をスピンコ
ートして保護膜８を形成する。

【００２０】以上のように、上記光ディスク１は、光シ
ャッタ層６に熱的劣化の少ないＧｅ，Ｓｂ，Ｔｅからな
る相変化材料を用いているため、耐久性、耐候性に優れ
ている。また、第１の誘電体層３から反射層７の形成ま
で同一系内でターゲットを変えるだけで連続して製造す
ることができ、光シャッタ層６の成膜工程は従来の相変
化型光ディスクの製造工程に１工程加えるだけであるの
で製造方法の大幅な変更が不要である。

【００２１】次に、具体的実験例を示す。真空チャンバ
ー内の雰囲気を３×１０^-4Ｐａまで排気した後、酸素を
導入し、６．０×１０^-2Ｐａとした。続けてアルゴンを
導入し３．０×１０^-1Ｐａとして電流１．２Ａ、電圧３
９０ＶでＴａのスパッタリングを行った。膜厚が２０ｎ
ｍになったら放電を止めて第１の誘電体層を形成した。
その後、系内を４×１０^-4Ｐａまで排気した後にアルゴ
ンを導入して２×１０^-1Ｐａとし、電流０．０７Ａ、電
圧３５０ＶでＧｅＳｂＴｅのスパッタリングを行い、膜
厚２０ｎｍの記録層を形成した。その後、再びＴａのス
パッタリングを同一条件で行い、膜厚１００ｎｍの第２
の誘電体層を形成した。その後、光シャッター層用のＧ
ｅＳｂＴｅのスパッタリングを行い、膜厚４０ｎｍの光
シャッタ層を形成した。その後、反射膜としてアルミニ
ウムをスパッタリングにより７０ｎｍ成膜した。なお、
上記ＧｅＳｂＴｅのターゲットは記録層用にはＧｅ₁Ｓ
ｂ₃Ｔｅ₄、光シャッター層用にはＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅
を用いた。

【００２２】以上のように構成した光ディスクの光シャ
ッタ層の温度による反射率変化を波長６９０ｎｍで測定
したところ、反射率変化が１８０℃近傍で確認され、膜
厚１０ｎｍの場合、溶融前２５％、溶融状態５％であ
り、光学的変化率の大きい薄膜が得られることが分かっ
た。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光ディスク
によれば、光シャッタ層に用いる相変化材料は記録層に
用いる材料と同一成分なので従来の相変化型光ディスク
の製造過程に小変更を加えるだけで高密度型の光ディス
クを作製可能である。また、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元素
を主成分とした相変化材料は熱による劣化が少ないので
書換回数の向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの一実施例の構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１光ディスク２光透過性基板３第１の誘電体層４記録層５第２の誘電体層６光シャッタ層７反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光照射により結晶相とアモルファス相との
間で相変化するＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元素を主成分とし
た相変化材料からなる記録層を光透過性基板上に有し、
前記相変化材料の結晶相とアモルファス相との間の光学
的特性の違いを利用して情報に応じた記録マークを記録
するようにした光ディスクにおいて、前記Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの三元素の組成比を前記記録層と
異ならせて前記情報を読み出すための再生用レーザ光の
照射時に光スポット内で部分的に溶融状態となるように
構成した光シャッタ層を有し、この光シャッタ層により
前記再生用レーザ光の実効的なスポット径を小さくさせ
ることを特徴とする光ディスク。
【請求項２】請求項１記載の光ディスクにおいて、前記記録層及び前記光シャッタ層のＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの
三元素の組成比をａ，ｂ，ｃで表したとき、前記記録層
を０．５≦ａ≦１．５、２．５≦ｂ≦４、３≦ｃ≦４．
５の範囲にあるよう構成し、前記光シャッタ層を１．５
≦ａ≦３、１．５≦ｂ≦２．５、４．５≦ｃ≦７．５の
範囲にあるよう構成したことを特徴とする光ディスク。