JPH09265665A - 相変化型光ディスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 書き換え回数が多くてもエラーが極めて少な
い相変化型光ディスクを提供する。 【解決手段】 透光性基板１上に誘電体層２、記録層
３、誘電体層４、反射層５、保護膜６あるいは貼り合わ
せ基板７とを順次積層し、誘電体層４の膜厚ｔ₂ を誘電
体層２の膜厚ｔ₁ より小としたディスクであって、反射
層５は同一材料からなる反射層５１，５２で構成され、
反射層５１の膜厚ｔ₃ は反射層５２の膜厚ｔ₄ より小と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学的に情報の記録
及び再生が可能な相変化型光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の相変化型光ディスクの構成
を説明するための図である。相変化型光ディスクＡは、
図６に示すように、透光性基板１上に、第１の誘電体層
２、相変化記録層３、第２の誘電体層４、反射層５、保
護膜６が順次積層して成る構成の光ディスクである。同
図中、矢印ａは光ディスクＡに照射されるレーザ光の入
射方向を示している。

【０００３】前記した記録層３はＴｅ（テルル）、Ｓｅ
（セレン）等のカルコゲンを主成分とした記録層であ
る。第１及び第２の誘電体層２，４はこの記録層３を両
面から挟み込む。反射層５及び保護膜６はレーザ光の入
射方向ａとは反対に設けられている。

【０００４】さて、上記した構成の相変化型光ディスク
Ａを用いて情報を記録、再生、書き換えするには次のよ
うにして行う。

【０００５】（情報の記録）初期化によりディスク全面
を反射率の高い結晶状態にした光ディスクＡにレーザ光
を局所的に照射して、記録層３上の記録膜を溶融、急冷
し、アモルファス状態に相変化させる。この相変化に伴
い記録膜の複素屈折率が変化して、情報を記録する。

【０００６】（情報の再生）再生は、前記した情報の記
録時と比較してパワーが弱いレーザ光を光ディスクＡに
局所的に照射して、記録層３上の記録膜における結晶と
アモルファスとの反射率差、または位相差を検出して行
う。

【０００７】（情報の書き換え）書き換え（オーバーラ
イト）は、記録層３上の記録膜における結晶の結晶化を
引き起こす低エネルギーのバイアスパワーの上に重畳し
た記録ピークパワーのレーザ光を、光ディスクＡに局所
的に記録層３に照射することにより、消去過程を経るこ
となくすでに記録された記録マーク上にオーバーライト
する。オーバーライトの際に、記録膜は高温に熱せられ
溶融、急冷し新たに記録マークが書き込まれる。

【０００８】ところで、光ディスクＡの記録層３にＧｅ
ＳｂＴｅ系相変化材料を用いた情報の書き換え時、６０
０℃以上に熱せられるため記録層３の溶融による膨張、
これに伴う誘電体層２，４や反射層５の変形、記録膜の
物質移動等が生じ、多数回の書き換えを行うとエラーが
急激に増加するという問題があった。

【０００９】このような熱による損傷を抑え、書き換え
回数を向上するためには、第２の誘電体層４の膜厚を第
１の誘電体層２の膜厚より薄く、具体的には、２０ｎｍ
程度に薄くして、冷却速度をはやめた急冷構造にするこ
とが効果的であることが知られている。

【００１０】またこれ以外にも、オーバーライトによる
記録層の熱による損傷を抑え書き換え回数を向上するた
めに、次の（１），（２）の光ディスクが提案されてい
た。

【００１１】（１） 反射層の上に誘電体層をもう一層
設けた構成の光ディスク（例えば特開平３−４１６３６
号公報記載の「光学式情報媒体」）。

【００１２】（２） 反射層の上にヤング率が高く熱伝
導の低い金属を設ける等して機械的強度を向上させた光
ディスク（例えば特開平５−３２５２５６号公報記載の
「光記録媒体」）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、相変
化型光ディスクＡのオーバーライトによる記録層３の熱
による損傷を抑え、書き換え回数を向上するために、前
記した（１），（２）の光ディスクが提案されていた
が、次のような問題があった。

【００１４】（Ａ） 前記した（１）の光ディスクは、
金属からなる反射層と誘電体からなる上引き層との密着
力が小さく、また誘電体はクラックが入りやすく信頼性
に劣る。また誘電体を成膜するためには、新たに反応性
ガスを導入したりスパッタリング用電源を変更する必要
があり、製造装置の改造が必要になる問題があった。

【００１５】（Ｂ） 前記した（２）の光ディスクで
は、異種の金属反射層を２層設けるため密着性に問題が
あり、材料の選択の幅が狭くなる問題があった。

【００１６】（Ｃ） また、本発明者らの実験による
と、相変化型光ディスクＡの反射層５上に誘電体層４あ
るいは強化層（図示せず）を単に設けるだけでは、書き
換え回数を改善する事ができなかった。さらに、相変化
型光ディスクＡの製造過程において、第２の誘電体層４
ならびに反射層５の成膜速度がオーバーライトの繰り返
し回数に大きく影響し、成膜速度を遅くするほど繰り返
し性能が向上することが明らかとなった。しかし、反射
層５全体の成膜速度を遅くして成膜するとジッタの増加
が抑制されるが、これでは製造時間が長くかかり生産性
が悪いという問題があった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は下記する（１）〜（４）の構成の相変
化型光ディスク及びその製造方法を提供する。

【００１８】（１） 図１に示すように、光学的に記録
再生が可能である相変化型光ディスクであり、透光性基
板１上に第１の誘電体層２と相変化型記録層３と第２の
誘電体層４と反射層５と保護膜６あるいは貼り合わせ基
板７とを順次積層し、前記第２の誘電体層４の膜厚ｔ₂
を前記第１の誘電体層２の膜厚ｔ₁ より小（ｔ₂ ＜
ｔ₁）とした相変化型光ディスクにおいて、前記反射層
５は同一材料からなる第１及び第２の反射層５１，５２
から構成され、かつ前記第１の反射層５１の膜厚ｔ₃ は
前記第２の反射層５２の膜厚ｔ₄ より小（ｔ₃ ＜ｔ₄ ）
としたことを特徴とする相変化型光ディスクＢ。

【００１９】（２） 図１に示す相変化型光ディスクＢ
を製造する相変化型光ディスクの製造方法であって、前
記透光性基板上１に前記第１の誘電体層２と前記相変化
型記録層３とを順次積層し、次に、前記相変化型記録層
３上に積層する前記第２の誘電体層４の成膜速度を前記
第１の誘電体層２の成膜速度よりも小とし、かつ前記第
２の誘電体層４の膜厚ｔ₂ を前記第１の誘電体層２の膜
厚ｔ₁ よりも小（ｔ₂ ＜ｔ₁ ）として、前記第２の誘電
体層４を形成し、次に、前記第２の誘電体層４上に積層
する前記第１の反射層５１の膜厚ｔ₃ を前記第２の反射
層５２の膜厚ｔ₄ より小（ｔ₃ ＜ｔ₄ ）とし、かつ前記
第１の反射層５１の成膜速度を前記第２の反射層５２の
成膜速度よりも小として、前記第１及び第２の反射層５
１，５２を形成することを特徴とする相変化型光ディス
クの製造方法。

【００２０】（３） 前記第１及び第２の反射層５１，
５２を形成するに際し、前記第１及び第２の反射層５
１，５２のカソードを別にしてＤＣスパッタリング法を
用いて形成することを特徴とする上記（２）記載の相変
化型光ディスクの製造方法。

【００２１】（４） 前記第１及び第２の反射層５１，
５２を形成するに際し、前記第１及び第２の反射層５
１，５２のカソードを同一にしてＤＣスパッタリング法
を用いて形成することを特徴とする上記（２）記載の相
変化型光ディスクの製造方法。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の相変化型光ディス
ク及びその製造方法を図１〜図５に沿って説明する。図
１は本発明の相変化型光ディスクの一実施例構成を説明
するための図、図２は本発明の相変化型光ディスクの書
き換え評価を説明するための図、図３，図４，図５はそ
れぞれ相変化型光ディスクの書き換え評価を比較するた
めの図である。前述したものと同一構成部分には同一符
号を付してある。

【００２３】本発明の相変化型光ディスクＢは、図１に
示すように、透光性基板１上に、第１の誘電体層２、相
変化記録層３、第２の誘電体層４、反射層５、保護膜６
あるいは貼り合わせ基板７が順次積層して成る構成の光
ディスクである。反射層５は第１及び第２の反射層５
１，５２から構成される。同図中、矢印ａは光ディスク
Ｂに照射されるレーザ光の入射方向を示している。

【００２４】前記した基板１は、記録と再生のレーザ光
が透過できる透光性基板でレーザ光を案内するプリグル
ーブやプリピットが設けられ（いずれも図示せず）、ポ
リカーボネート、ポリオレフィン、アクリル等のプラス
チック基板やガラス基板が用いられる。レーザ光を案内
するプリグルーブやプリピットは、直接、射出成形され
たり、平滑基板上に２Ｐ法（フォトポリマー法）で形成
される。

【００２５】また、基板１は、ＣＡＶ（constant angul
ar velocity 角速度一定）やＣＬＶ（constant linear
velocity線速度一定）あるいはＺＣＡＶ（zone constan
t angular velocity）やＺＣＬＶ（zone constant line
ar velocity ）のフォーマットがされ、各セクタの先頭
にはアドレス信号がエンボスピットとしてあらかじめ記
録されている。ユーザが使用する情報エリアは、空溝で
構成され、ランドとグルーブに記録を行う場合には、ラ
ンド部とグルーブ部の再生信号がそれぞれ同等になるよ
うランドとグルーブの幅はほぼ等しくなるように形成さ
れている。

【００２６】こうした構成の基板１を真空成膜装置（図
示せず）に設置し、第１の誘電体層２と相変化型記録層
３と第２の誘電体層４と第１の反射層５１と第２の反射
層５２とを順次積層形成する。成膜方法は、抵抗加熱型
や電子ビーム型の真空蒸着、直流や交流スパッタリン
グ、反応性スパッタリング、イオンビームスパッタリン
グ、イオンプレーティング等が用いられる。

【００２７】前記した第１及び第２の誘電体層２，４
は、金属の酸化物、窒化物、硫化物が用いられる。例え
ば、ＺｎＳ−ＳｉＯ² 、ＺｎＳ，ＳｉＯ² 、Ｔａ
² Ｏ⁵ 、Ｓｉ³ Ｎ⁴ 、ＡｌＮ、Ａｌ² Ｏ³ 、ＡｌＳｉＯ
Ｎ，ＺｒＯ² 、ＴｉＯ² などの単体あるいはこれらの混
合物が用いられる。

【００２８】第１の誘電体層２の膜厚ｔ₁ は１０〜２０
０ｎｍの範囲にある。使用する光源の波長によって最適
膜厚は変動するが、好ましくは、再生信号を増大させる
ために、８０〜１５０ｎｍとするのがよい。さらには、
基板への熱伝導の影響を低減する上でも、８０ｎｍ以上
にするのがよい。

【００２９】前記した記録層３は、アモルファス−結晶
間の反射率変化あるいは屈折率変化を利用する相変化材
料が用いられる。Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ａｇ−Ｉｎ−Ｔ
ｅ−Ｓｂ系などがあげられる。記録層３の膜厚ｔ₅ は１
０〜１００ｎｍ、好ましくは、再生信号を増大させるた
めに、２０〜６０ｎｍとするのがよい。

【００３０】前記した第２の誘電体層４は、第１の誘電
体層２と同じ材料が用いられる。第２の誘電体層４の膜
厚ｔ₂ は第１の誘電体層２よりも薄く、いわゆる急冷構
造をとり、熱的ダメージを軽減するために膜厚は２〜５
０ｎｍとするのがよい。第２の誘電体層４の成膜速度
は、第１の誘電体層２の成膜速度よりも遅くする（第２
の誘電体層４の成膜速度）／（第１の誘電体層２の成膜
速度）が、０．０５〜０．７５、好ましくは０．１〜
０．５とするのが良い）。こうすると書き換えによる、
ジッタの増加が抑制され、書き換え回数が延びる。

【００３１】前記した反射層５は、同一材料からなる第
１の反射層５１と第２の反射層５２から構成される。後
述するように、第１の反射層５１の膜厚ｔ₃ を第２の反
射層５２の膜厚ｔ₄ よりも薄く形成する。第１の反射層
の成膜速度は、第２の反射層の成膜速度よりも遅くす
る。こうすると書き換えによる、ジッタの増加が抑制さ
れ、書き換え回数が延びる。

【００３２】反射層５は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ，Ｎ
ｉ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｐｔなどの金属あるいはこれら
の合金や半導体が用いられる。第１の反射層５１の膜厚
ｔ₃は５〜３０ｎｍ、第２の反射層５２の膜厚ｔ₄ は、
３０〜１５０ｎｍとするのがよい。反射層５は、たとえ
ば一つのカソードを使って、同一真空槽内で第１の反射
層５１と第２の反射層５２を順次積層したり、２つのカ
ソードを使い、別々の真空槽で第１の反射層５１と第２
の反射層５２を順次積層して形成する。

【００３３】例えば、基板１を１枚ずつ搬送し、各層２
〜５を複数の真空槽で成膜する枚葉式スパッタ装置を用
い、全体の膜厚（ｔ₃ ＋ｔ₄ ）が１５０ｎｍの反射層５
を形成する場合、１つの真空槽で第１の反射層５１を成
膜速度２ｎｍ/sで形成し、もう一つの真空槽で第２の反
射層５２を成膜速度１３ｎｍ/sで形成すれば、１０秒間
という短時間でディスクＢを次々と成膜することができ
る。

【００３４】前記した保護膜６は、成膜したディスクを
大気中に取り出し、反射層５上に紫外線硬化樹脂を塗布
して形成される。膜厚は、１〜２０ミクロンである。塗
布方法としては、スピンコート法、スプレー法、ディッ
プ法、ブレードコート法、ロールコート法、スクリーン
印刷法等が用いられる。紫外線硬化樹脂は、少なくとも
プレポリマ−、単官能アクリレ−トモノマ−、多官能ア
クリレ−トモノマ−等と光重合開始剤からなる。必要に
応じて、透明基板を貼り合わせたり、記録層を設けた基
板を貼り合わせて、両面型の光ディスクとしても良い。

【００３５】こうして作製した光ディスクＢにレーザ光
やフラッシュランプ等を照射して、相変化型記録層３を
結晶化温度以上に加熱し初期化処理を行う。実用的に
は、光ディスクＢに照射されるレーザビームはトラック
幅よりも大きなビーム径を有し、好ましくは半径方向に
長く、ディスクを回転しながら複数のトラックを同時に
初期化する。

【００３６】次に、上述した構成を有する相変化型光デ
ィスクＢの製造方法について述べる。

【００３７】＜実施例１＞トラックピッチ1.6 μｍ、溝
深さ６０ｎｍのプリグルーブが設けられたポリカーボネ
ート基板１に、第１誘電体層２、相変化記録層３、第２
誘電体層４をスパッタリングによって成膜した相変化型
光ディスクＢを製造する。

【００３８】まず、真空度１×１０-6Torr以下に排気し
た後、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 （８０：２０ｍｏｌ％）をＡｒ
ガスで高周波スパッタリングして第１誘電体層２として
９０ｎｍ設けた。Ａｒガス圧は、２mtorr 、成膜速度は
０．２５ｎｍ／ｓである。

【００３９】次いで、相変化記録層３としてＧｅ22Ｓｂ
22Ｔｅ56を直流スパッタリング法で２０ｎｍ形成した。

【００４０】この相変化記録層３上に第２誘電体層４と
してＺｎＳ−ＳｉＯ2 （８０：２０ｍｏｌ％）を高周波
スパッタリング法で１８ｎｍ成膜した。Ａｒガス圧は、
２mtorr 、成膜速度は０．０５ｎｍ／ｓである。

【００４１】次いで、反射層を全体で１５０ｎｍ形成し
た。まず、第１の反射層５１としてＡｌ−Ｃｒ（９７．
５：２．５ａｔ％）を直流スパッタリング法で２０ｎｍ
設けた。成膜速度は、０．１ｎｍ／ｓである。ついで同
一のカソードを用いて第２の反射層５２を１３０ｎｍ設
けた。このときの成膜速度は、０．２５ｎｍ／ｓであっ
た。

【００４２】真空チャンバーからディスクを取り出した
後、保護層６として紫外線硬化樹脂（住友化学製 ＸＲ
１１）を第２の反射層５２上にスピンコートし、紫外線
を照射して硬化させた保護膜の膜厚は、８μｍであっ
た。

【００４３】こうして、トラックピッチ1.6 μｍ、溝深
さ６０ｎｍのプリグルーブが設けられたポリカーボネー
ト基板１に、第１誘電体層２、相変化記録層３、第２誘
電体層４をスパッタリングによって成膜した相変化型光
ディスクＢを製造することができた。

【００４４】さて、次に、こうして製造されたディスク
Ｂを評価する。

【００４５】まず、ディスクＢを回転しながら基板１側
からレーザ光を照射して相変化記録層３をアモルファス
状態から反射率の高い結晶状態へ相変化させて初期化し
た。

【００４６】次に、基板１側から相変化記録層３の案内
溝間のランド部に記録を行った。ランドは、レーザ光の
入射方向ａからみて凹状になっている。記録の条件は、
次の通りである。線速度６．２ｍ／ｓ、記録レーザ波長
は６８４ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６、ピークパワ
ー１０．５ｍＷ，バイアスパワー４．０ｍＷ。８−１７
変調信号を記録し、標準偏差σをウィンド幅Ｔｗで割っ
た値であるジッタを書き換え回数に対して測定した。

【００４７】１０万回の書き換えを行った後のジッタ
は、図２に示すように、１０．３％である。１０万回の
書き換え後のジッタが１２％以上になるとエラーとして
カウントされることから、この条件で作製したディスク
は、多数回の書き換え後でも十分に低いジッタを示し、
信頼性に優れていると言える。なお、図２〜図５中、第
１誘電体層２は「第一誘電体層」、第２誘電体層４は
「第二誘電体層」、第１反射層５１は「第一反射層」、
そして第２反射層５２は「第二反射層」とそれぞれ表示
してある。

【００４８】＜比較例１＞第２の誘電体層４の成膜速度
を第１の誘電体層の成膜速度と同じにし、反射層５を１
層（膜厚１５０ｎｍ）としたディスクを実施例１と同様
の材料ならびに膜厚で製作した。１０万回の書き換えを
行った後のジッタを測定した。

【００４９】１０万回の書き換えを行った後のジッタ
は、図３に示すように、１８．１％である。材料ならび
に膜厚は実施例１と同じにもかかわらずジッタの増加が
著しく、書き換え性能が悪い。

【００５０】＜比較例２＞第２の誘電体層４の成膜速度
を第１の誘電体層２の成膜速度と同じにし、反射層５を
１層（膜厚１５０ｎｍ）としたディスクを実施例１と同
様の材料ならびに膜厚で製作した。１０万回の書き換え
を行った後のジッタを測定した。

【００５１】１０万回の書き換えを行った後のジッタ
は、図４に示すように、１２．２％である。材料ならび
に膜厚は実施例１と同じにもかかわらずジッタの増加が
著しく、書き換え性能が悪い。また、反射層５の成膜時
間が実施例１の２．１倍かかる。

【００５２】＜比較例３＞第２の誘電体層４の成膜速度
を第１の誘電体層２の成膜速度よりも遅くし、反射層５
を１層（膜厚１５０ｎｍ）としたディスクを実施例１と
同様の材料ならびに膜厚で製作した。１０万回の書き換
えを行った後のジッタを測定した。

【００５３】１０万回の書き換えを行った後のジッタ
は、図５に示すように、１５．９％である。材料ならび
に膜厚は実施例１と同じにもかかわらずジッタの増加が
著しく、書き換え性能が悪い。

【００５４】このように、上述した本発明の実施例１に
なる相変化型光ディスクＢを用いて１０万回の書き換え
を行った後のジッタ（１０．３％）は、比較例１〜比較
例３のいずれの相変化型光ディスクを用いて１０万回の
書き換えを行った後のジッタ（１８．１％，１２．２
％，１５．９％）よりも、格段に少ないことが分かる。

【００５５】

【発明の効果】上述した構成を有する本発明は、次の効
果を奏することができる。 （１）従来の材料と装置を使って、書き換え性能を向上
することができる。 （２）成膜速度のコントロールと反射層を２層に分割す
るだけでよく、容易に実現できる。 （３）製造時間が短く生産性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の相変化型光ディスクの一実施例構成を
説明するための図である。

【図２】本発明の相変化型光ディスクの書き換え評価を
説明するための図である。

【図３】相変化型光ディスクの書き換え評価を比較する
ための図である。

【図４】相変化型光ディスクの書き換え評価を比較する
ための図である。

【図５】相変化型光ディスクの書き換え評価を比較する
ための図である。

【図６】従来の相変化型光ディスクの構成を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１ 透光性基板 ２ 第１の誘電体層 ３ 相変化型記録層 ４ 第２の誘電体層 ５ 反射層 ５１，５２ 第１及び第２の反射層 ６ 保護膜 ７ 貼り合わせ基板 Ａ，Ｂ 相変化型光ディスク ｔ₁ ，ｔ₂ ，ｔ₃ ，ｔ₄ 膜厚

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的に記録再生が可能である相変化型光
   ディスクであり、透光性基板上に第１の誘電体層と相変
   化型記録層と第２の誘電体層と反射層と保護膜あるいは
   貼り合わせ基板とを順次積層し、前記第２の誘電体層の
   膜厚を前記第１の誘電体層の膜厚より小とした相変化型
   光ディスクにおいて、 前記反射層は同一材料からなる第１及び第２の反射層か
   ら構成され、かつ前記第１の反射層の膜厚は前記第２の
   反射層の膜厚より小としたことを特徴とする相変化型光
   ディスク。
2. 【請求項２】請求項１記載の相変化型光ディスクを製造
   する相変化型光ディスクの製造方法であって、 前記透光性基板上に前記第１の誘電体層と前記相変化型
   記録層とを順次積層し、 次に、前記相変化型記録層上に積層する前記第２の誘電
   体層の成膜速度を前記第１の誘電体層の成膜速度よりも
   小とし、かつ前記第２の誘電体層の膜厚を前記第１の誘
   電体層の膜厚よりも小として、前記第２の誘電体層を形
   成し、 次に、前記第２の誘電体層上に積層する前記第１の反射
   層の膜厚を前記第２の反射層の膜厚より小とし、かつ前
   記第１の反射層の成膜速度を前記第２の反射層の成膜速
   度よりも小として、前記第１及び第２の反射層を形成す
   ることを特徴とする相変化型光ディスクの製造方法。
3. 【請求項３】前記第１及び第２の反射層を形成するに際
   し、前記第１及び第２の反射層のカソードを別にしてＤ
   Ｃスパッタリング法を用いて形成することを特徴とする
   請求項２に記載の相変化型光ディスクの製造方法。
4. 【請求項４】前記第１及び第２の反射層を形成するに際
   し、前記第１及び第２の反射層のカソードを同一にして
   ＤＣスパッタリング法を用いて形成することを特徴とす
   る請求項２に記載の相変化型光ディスクの製造方法。