JPH08315416A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録層の記録前の状態が結晶状態であるか非
晶質状態であるかによって生じる記録ピットの形状や大
きさのばらつきをなくすことにより消去比の向上を図
り、エラーを低減する。 【構成】 光を照射することによって情報の記録、消去
および再生が可能な相変化型光記録媒体において、透明
基板１上に誘電体層２、記録層３、カーボンに金属を添
加した層４、反射層５を順次積層した。 【効果】 記録層と反射層の間にカーボンに金属を添加
した層を設けることで、結晶状態の記録膜の吸収率を非
晶質状態の記録膜の吸収率以上にすることで、記録ピッ
トの形状や大きさのばらつきを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光を照射することによっ
て情報に記録、消去および再生が可能であり、信号の記
録、消去を相変化によって行う光記録媒体に関するもの
である。

【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適役割りを担うものとして注目さ
れ、積極的に研究が進められている。光記録媒体のう
ち、特に光ディスクは今後マルチメディアの普及にとも
ない最も有力な記録媒体として注目されている。

【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、情報の書換
が可能な書換可能型の三種類がある。このうち書換可能
型には光磁気方式と相変化方式とがあり、相変化方式に
は結晶−非晶質間の相変化が生じる材料を記録層として
用いる。

【０００４】相変化方式においては、この記録層に、図
２に示すような記録信号に応じた強度変調をかけたレー
ザ光を照射することで簡単にオーバーライトが可能であ
る。すなわち、強いパワーのレーザ光を短時間照射した
位置は、融点以上に急熱され融解させた後に、急冷され
ることにより非晶質状態（記録ピット）が形成され、こ
れより弱いパワーのレーザー光が照射された位置は融点
よりも低い結晶化可能温度範囲まで昇温され結晶状態が
形成される。

【０００５】従来より相変化型光ディスクは信号振幅を
大きくしたり、繰り返し特性を改善したりするため、図
３に示すような基板上に４層の多層膜を有する積層構造
が多用されている。すなわち、ポリカーボネート樹脂な
どの透明基板１１上に、透明な誘電体層１２、記録層１
３、透明な誘電体層１４、反射層１５を設け誘電体層１
４を干渉層とした４層構造である。

【０００６】各層に用いられる材料として、誘電体層と
しては記録層の保護特性に優れ、かつ記録消去の繰り返
しに十分な機械特性を有していることから、カルコゲン
化合物と酸化物あるいは窒化物などの混合物が一般的に
広く用いられている。また記録層としては結晶化速度の
速いものが好ましく、Ｓｂ−Ｓｅ合金、Ｓｂ ₂ Ｔｅ₃ 合
金、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｂ合金が良く知られている。

【０００７】反射層としてはＡｌを主成分とする合金が
安価なうえ耐環境性にも優れており、広く用いられてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の４層構造の相変
化型光記録媒体においては、オーバーライトを行った
際、記録層でのレーザ光の吸収は、一般に非晶質状態の
方が結晶状態よりも大きいため、記録ピットを形成する
際、記録前の状態が結晶状態か非晶質状態かにより形成
される記録ピットの形状や大きさにばらつきが生じ、こ
のばらつきがジッターの増加、ウインドウマージンの減
少および消去比の低下が発生するという問題があった。

【０００９】特にピットエッジ記録においては、データ
をピットの両端に乗せるため、記録ピットの形状や大き
さのばらつきが直接エラーとなってしまい、相変化型光
ディスクの記録密度向上を阻害する要因となっていた。
本発明は、このような課題を解決するためのものであ
り、記録前の記録層の状態に依らず均一な大きさ、形状
のピットを形成することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、消去比が
高く、またオーバーライト前の記録層の状態によらず、
オーバーライトにより形状や大きさにばらつきのない記
録ピットを形成できる相変化型光記録媒体を開発すべく
鋭意研究を重ねた結果、記録層と反射層の間の保護層と
して、カーボンに金属を添加した層を用いることにより
その課題を達成しうることを見い出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち本発明は、光を照射することによ
って情報の記録、消去および再生が可能な相変化型光記
録媒体において、透明基板上に、誘電体層、記録層、カ
ーボンに金属を添加した層、反射層を順次積層した構造
であることを特徴とする光記録媒体である。一般に結晶
状態の記録層は非晶質状態に比較して、熱伝導率が大き
く、溶融するためには潜熱分の熱量が必要であり、非晶
質状態よりも記録ピットを形成するためには大きな熱量
を必要とする。

【００１２】従って、記録前の記録層が結晶状態である
か非晶質状態であるかに関わらず同じ大きさの記録ピッ
トを形成するためには、結晶状態の吸収量は非晶質状態
の吸収量よりも大きいことが望ましい。しかし、従来の
相変化型光記録媒体では、信号振幅を大きくしたり、繰
り返し特性を向上させる観点から、記録層の上に設けら
れた誘電体層または反射層により多重干渉が起こり、非
晶質状態の吸収率の方が結晶状態の値よりも大きくなっ
ていた。従って、図５に示すように記録前に非晶質状態
であった領域の上に記録されたピットは、結晶状態であ
った領域の上に記録されたピットと形状が異なってしま
う。

【００１３】一方、本発明の相変化型光記録媒体によれ
ば、記録層と反射層の間の保護層としてカーボンに金属
を添加した層を用いることで、非晶質状態の記録層への
レーザ光の吸収を低減し、結晶状態の記録層のレーザ光
の吸収以下とすることができる。従って、図４に示すよ
うに記録前の記録層の状態によらず、記録ピットの形状
や大きさのばらつきを低減できる。

【００１４】本発明の相変化型光記録媒体の層構造は、
図１に示すように、透明基板１上に、誘電体層２、記録
層３、カーボンに金属を添加した層（以下、金属添加カ
ーボン層という）４、反射層５を順次積層した構造であ
る。本発明において金属添加カーボン層の膜厚は２ｎｍ
以上４０ｎｍ以下が好ましい。金属添加カーボン層の膜
厚が２ｎｍより薄いと金属添加カーボン層での吸収が不
十分で、非晶質状態の記録層での吸収が大きくなり、結
晶状態の記録層の吸収を、非晶質状態の記録層での吸収
以上にすることができない。

【００１５】金属添加カーボン層の膜厚が４０ｎｍより
厚いと光学的なコントラストが小さくなり、信号強度の
低下などが発生する。金属添加カーボン層の膜厚はこの
ように最適範囲が存在し、２ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範
囲が適当であるが、更に５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲
がより望ましい。カーボンに添加する金属としては消衰
係数が大きく、かつ融点の高いことが要求され、Ａｌ、
Ａｇ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｖ、
Ｔｃ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｉｒの内から選ばれる少なく
とも１種類が好ましい。

【００１６】金属添加カーボン層の成膜方法としては、
カーボンと金属の別々のターゲットを同時にスパッタリ
ングする共スパッタや、カーボンに金属を添加したター
ゲットをスパッタリングする方法などが挙げられる。特
に共スパッタはカーボンと金属の混合比を任意に変えら
れ、最適な消衰係数を得ることができるので有効であ
る。

【００１７】金属添加カーボン層の消衰係数は０．０５
以上２．５以下が好ましい。消衰係数が０．０５より小
さいときは金属添加カーボン層においてレーザ光の吸収
がほとんどなされず、多重干渉による非晶質状態の記録
層への吸収が発生してしまう。一方、消衰係数が２．５
より大きいときは記録層と金属添加カーボン層との界面
での反射が大きくなり、非晶質状態の記録層でのレーザ
光の吸収が減少しないため、非晶質状態の記録層の吸収
を結晶状体の記録層の吸収以下とすることができない。
金属添加カーボン層の消衰係数はこのように最適範囲が
存在し、０．０５以上２．５以下の範囲が適当である
が、更に０．１以上２．０以下の範囲がより望ましい。

【００１８】本発明の相変化型光記録媒体における基板
と記録層の間に設けられる誘電体層の膜厚は、１００ｎ
ｍ以上４００ｎｍ以下が好ましい。誘電体層の膜厚が１
００ｎｍより薄いと繰り返し記録を行ったときに基板へ
の熱的ダメージが大きく信号品質が低下する。誘電体層
の膜厚が４００ｎｍより厚いと成膜に時間がかかり、成
膜時に発生する熱の影響により基板変形が発生する恐れ
がある。また、本発明の効果は非晶質状態の記録層を通
過する光量が多いほど大きくなる。従って、反射率が最
小となる誘電体層膜厚において最大の効果を発揮し、そ
の近傍の膜厚であることが望ましい。従って、誘電体層
の膜厚は２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲がさらに
望ましい。

【００１９】記録層の膜厚は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下
が望ましい。記録層の膜厚が１０ｎｍより薄いと結晶状
態と非晶質状態との反射率差が小さくなり、信号品質が
低下する。また、記録層膜厚が５０ｎｍより厚いと非晶
質状態の記録層での吸収が大きくなり、結晶状態の記録
層の吸収を、非晶質状態の記録層での吸収以上にするこ
とができない。記録層の膜厚はこのように最適範囲が存
在し１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲が適当であるが、
更に２０ｎｍ以上３５ｎｍ以下の範囲がより望ましい。

【００２０】記録層の材料としては公知の相変化材料が
使用可能であり、例えばＧｅＴｅ系、ＧｅＴｅＳｂ系、
ＩｎＳｂ系またはこれらの系の少量の元素を添加した系
などが上げられる。本発明の相変化型光記録媒体に用い
られる基板材料としては、ガラス、ポリプロピレン、ア
クリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、塩
化ビニル樹脂エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂などの
透明材料が挙げられるが、これらの中でポリカーボネー
ト樹脂およびアクリル樹脂が光学的特性面で好適であ
る。

【００２１】本発明の相変化型光記録媒体の誘電体層の
材料としては、公知の誘電体材料が使用可能であり、Ｚ
ｎＳ，ＳｉＯ₂，ＳｉＮ，ＡｌＮ，Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂
Ｏ₅等の金属硫化物、金属酸化物、金属窒化物、金属炭
化物、金属セレン化物、またはこれらの混合物などが挙
げられる。本発明の相変化型光記録媒体の反射層の材料
としては、公知の材料が使用でき、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、
Ｃｒ等やこれらの合金、またはこれらの金属や合金に小
量の元素を添加したものなどが挙げられる。

【００２２】本発明の相変化型光記録媒体における記録
膜の形成方法については、特に制限はなく、公知の蒸着
法やスパッタリング法などを用いることが出来る。

【００２３】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００２４】

【実施例１】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板上に、厚さ２００ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 薄膜からな
る保護層、厚さ２５ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜からな
る記録層、厚さ２０ｎｍのカーボンにＷを３０ｖｏｌ％
添加した層、厚さ１５０ｎｍのＡｌ合金薄膜からなる反
射層を順次積層した相変化型光ディスクをスパッタリン
グ法により成膜し、ついで記録膜表面を紫外線硬化樹脂
で被覆した。カーボンにＷを添加した層はカーボンとＷ
の別々のターゲットを共スパッタし、Ｗが３０ｖｏｌ％
になるよう各々のスパッタパワーを調整して成膜した。

【００２５】こうして作成した片面ディスク２枚を記録
面が内側になるようにホットメルト接着剤で接着し全面
密着構造の光ディスクとした。こうして作成した光ディ
スクを線速度１５ｍ／ｓｅｃで回転させ、パルス幅２０
ｎｓｅｃ、周波数１６ＭＨｚと６ＭＨｚを図２に示すよ
うな記録波形で交互にオーバーライトし、それぞれの周
波数の消去比を測定した。この時の光学系は、波長λ＝
６８０ｎｍ、対物レンズのＮＡはＮＡ＝０．６、バイア
スパワーは５ｍＷ、ピークパワーは１３ｍＷである。

【００２６】その結果、６ＭＨｚの信号が記録してあっ
た上に１６ＭＨｚの信号をオーバーライトしたとき、１
６ＭＨｚのＣ／Ｎ比は５０ｄＢ以上が得られ、６ＭＨｚ
の信号の消去比は３２ｄＢであり、後述する比較例１の
光ディスクに比較して１２ｄＢの消去比改善がはかれ
た。この時の波形を観察すると図６に示すような波形で
あり、振幅変調は全く見られなかった。

【００２７】また１０万回の繰り返し記録を行ったとこ
ろ、ジッターは初期と変わらず、ビットエラーレートも
悪化しなかった。

【００２８】

【実施例２】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板上に、厚さ２００ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 薄膜からな
る保護層、厚さ２５ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜からな
る記録層、厚さ２０ｎｍのカーボンにＭｏを３０ｖｏｌ
％添加した層、厚さ１５０ｎｍのＡｌ合金薄膜からなる
反射層を順次積層した相変化型光ディスクをスパッタリ
ング法により成膜し、ついで記録膜表面を紫外線硬化樹
脂で被覆した。カーボンにＭｏを添加した層はカーボン
とＭｏの別々のターゲットを共スパッタし、Ｍｏが３０
ｖｏｌ％になるよう各々のスパッタパワーを調整して成
膜した。

【００２９】こうして作成した片面ディスク２枚を記録
面が内側になるようにホットメルト接着剤で接着し全面
密着構造の光ディスクとした。こうして作成した光ディ
スクを線速度１５ｍ／ｓｅｃで回転させ、パルス幅２０
ｎｓｅｃ、周波数１６ＭＨｚと６ＭＨｚを図２に示すよ
うな記録波形で交互にオーバーライトし、それぞれの周
波数の消去比を測定した。この時の光学系は、波長λ＝
６８０ｎｍ、対物レンズのＮＡはＮＡ＝０．６、バイア
スパワーは５ｍＷ、ピークパワーは１３ｍＷである。

【００３０】その結果、６ＭＨｚの信号が記録してあっ
た上に１６ＭＨｚの信号をオーバーライトしたとき、１
６ＭＨｚのＣ／Ｎ比は５０ｄＢ以上が得られ、６ＭＨｚ
の信号の消去比は３１ｄＢであり、後述する比較例１の
光ディスクに比較して１１ｄＢの消去比改善がはかれ
た。この時の波形を観察すると図６に示すような波形で
あり、振幅変調は全く見られなかった。

【００３１】また１０万回の繰り返し記録を行ったとこ
ろ、ジッターは初期と変わらず、ビットエラーレートも
悪化しなかった。

【００３２】

【比較例１】案内溝を設けた清浄なポリカーボネート基
板上に、厚さ２００ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 薄膜からな
る保護層、厚さ２５ｎｍのＳｂＴｅＧｅ合金薄膜からな
る記録層、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 薄膜からな
る干渉層、厚さ１５０ｎｍのＡｌ合金薄膜からなる反射
層を順次積層した相変化型光ディスクをスパッタリング
法により成膜し、ついで記録膜表面を紫外線硬化樹脂で
被覆した。こうして作製した片面ディスク２枚を記録面
が内側になるようにホットメルト接着剤で接着し全面密
着構造の光ディスクとした。

【００３３】その結果、６ＭＨｚの信号が記録してあっ
た上に１６ＭＨｚの信号をオーバーライトしたときの６
ＭＨｚの信号の消去比は２０ｄＢであった。この時の波
形を観察したところ、図７に示すような６ＭＨｚの周波
数の振幅変調が見られ、明らかにオーバーライト前の記
録層の状態（結晶状態の未記録部と非晶質状態の記録ピ
ット）により形成されるピットの大きさ、形状が変化し
ていることが分かる。

【００３４】また１０万回の繰り返し記録を行ったとこ
ろ、ジッターが大きくなり、ビットエラーレートは大幅
に悪化した。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、書換可能な相変化型光
記録媒体において、透明基板上に、誘電体層、記録層、
金属添加カーボン層、反射層を順次積層した構造とする
ことで、記録前の記録層の状態が結晶状態であるか非晶
質状態であるかによらず、記録ピットの形状や大きさの
ばらつきを低減させることができる。

【００３６】これによりジッター減少、消去比向上、ウ
インドウマージン増加が図れ、エラーを低減した光記録
媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録媒体の構造を示す断面図であ
る。

【図２】オーバーライト時のレーザービーム強度の波形
図である。

【図３】従来の４層構造の光記録媒体の構造を示す断面
図である。

【図４】本発明の光記録媒体において、非晶質状態と結
晶状態の上に記録した場合に形成されるピット形状の概
念図である。

【図５】従来の光記録媒体において、非晶質状態と結晶
状態の上に記録した場合に形成されるピット形状の概念
図である。

【図６】本発明の光記録媒体における、オーバーライト
後の信号波形である。

【図７】従来の光記録媒体における、オーバーライト後
の信号波形である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 誘電体層 ３ 記録層 ４ 金属添加カーボン層 ５ 反射層 １１ 透明基板 １２ 第１の誘電体層 １３ 記録層 １４ 第２の誘電体層 １５ 反射層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を照射することによって情報の記録、
   消去および再生が可能な相変化型光記録媒体において、
   透明基板上に、誘電体層、記録層、カーボンに金属を添
   加した層、反射層を順次積層した構造であることを特徴
   とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 カーボン中にＡｌ、Ａｇ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍ
   ｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔｃ、Ｎｂ、Ｔａ、
   Ｒｅ、Ｉｒのうちから選ばれる少なくとも１種類の金属
   を添加したものからなることを特徴とする請求項１に記
   載の光記録媒体。
3. 【請求項３】 カーボンに金属を添加した層の消衰係数
   が０．０５以上２．５以下であることを特徴とする請求
   項２に記載の光記録媒体。
4. 【請求項４】 カーボンに金属を添加した層の膜厚が２
   ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３
   に記載の光記録媒体。
5. 【請求項５】 透明基板と記録層の間に設けられる誘電
   体層の膜厚が１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、記
   録層の膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特
   徴とする請求項４に記載の光記録媒体。