JP2000113505A

JP2000113505A - 相変化光ディスク

Info

Publication number: JP2000113505A
Application number: JP10277244A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Okubo; 修一大久保
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】記録感度が高く、かつ、ＤＶＤ−ＲＯＭドラ
イブで再生が可能な相変化光ディスクを提供する。【解決手段】基板１０１上に、第１誘電体層１０２、
第２誘電体層１０３、第３誘電体層１０４、記録層１０
５、第４誘電体層１０６、反射層１０７を順に積層した
構成をとる。記録層１０５が非晶質状態にある時のディ
スクの反射率を４５％以上とし、記録層１０５が結晶状
態にある時のディスクの反射率を３％以上２５％以下と
する。記録感度を高く保ったまま、高反射率を実現し、
ＤＶＤ−ＲＯＭドライブでの記録情報の再生が可能とな
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、レーザ光の照射に
より情報の記録・再生を行う光学情報記録媒体に関し、
特に記録層の非晶質状態と結晶状態の変化により情報を
記録する相変化光ディスク関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＶＤ（Digital Video Desk）−ＲＯＭ
の普及に伴い、ＤＶＤ−ＲＯＭと同等以上の記録容量を
持ち、かつ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブで再生可能な書き
換え可能光ディスクに対する需要が高まりつつある。書
き換え可能な光ディスクのうち、相変化光ディスクはＤ
ＶＤ−ＲＯＭと同様に反射率変化を信号として利用して
いるため、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブで再生できる可能性
を有している。通常の相変化光ディスクでは、記録層が
非晶質状態にある時の反射率は、およそ０〜１０％、記
録層が結晶状態にある時の反射率はこれよりも大きくお
よそ１５〜３０％である。一方、ＤＶＤ−ＲＯＭ規格で
は、ＲＯＭディスクの反射率は波長６４５〜６５５ｎｍ
の光に対して４５〜８５％と定められており、相変化光
ディスクをＤＶＤ−ＲＯＭドライブで再生するために
は、相変化光ディスクの反射率を通常より大幅に高くす
る必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、相変化光デ
ィスクの反射率を高くする例として、ＣＤ（Compact Di
sk) との互換を目的として、特開平４−２２８１２６号
公報に記載の技術がある。この従来技術では、記録層が
基板直上に形成されているので、繰り返し記録に伴い基
板に熱負荷がかかり特性が劣化するという問題が生じる
恐れがある。また、記録層膜厚が厚いために記録感度が
低いという問題があった。また、これまでに知られてい
る高反射率の相変化光ディスクに関する技術は、再生波
長ＣＤ−ＲＯＭとの互換を目的としており、再生波長６
４５〜６５５ｎｍのＤＶＤ−ＲＯＭとの互換を目的とし
たものはない。相変化記録層の結晶、非晶質間の光学定
数の変化は、波長が短くなるにつれ小さくなるので、従
来技術では、高反射率、高記録感度、良好な信号品質、
良好な繰り返し記録特性を満足することが困難である。

【０００４】本発明の目的は、記録感度を損なうことな
く、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブで再生可能な高反射率の相
変化光ディスクを提供することにある。具体的には、Ｄ
ＶＤ−ＲＯＭドライブの使用線速である４ｍ／ｓ前後の
線速において、波長６４５〜６５５ｎｍの半導体レーザ
を用いて、記録パワー１２ｍＷ以下で記録可能な相変化
光ディスクを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、少
なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、第３誘電体層、
記録層、第４誘電体層、反射層を順に積層し、前記記録
層を非晶質状態と結晶状態とで変化させて記録を行う相
変化光ディスクであって、波長λの光に対して、前記記
録層が非晶質状態にあるときのディスクの反射率が、前
記記録層が結晶状態にあるときのディスクの反射率より
高いことを特徴とする。特に、前記第１誘電体層の屈折
率ｎ１と前記第２誘電体層の屈折率ｎ２と前記第３誘電
体層の屈折率ｎ３の関係が、ｎ１＞ｎ２＜ｎ３の関係を
満たすことを特徴とする。

【０００６】また、本発明の他の発明は、基板上に、少
なくとも第１誘電体層、下部反射層、第３誘電体層、記
録層、第４誘電体層、上部反射層を順に積層し、前記記
録層を非晶質状態と結晶状態とで変化させて記録を行う
た相変化光ディスクであって、波長λの光に対して、前
記記録層が非晶質状態にあるときのディスクの反射率
が、前記記録層が結晶状態にあるときのディスクの反射
率より高いことを特徴とする。

【０００７】ここで、前記本発明の相変化光ディスクで
は、波長６４５〜６５５ｎｍの光に対して、前記記録層
が非晶質状態にあるときのディスクの反射率が４５％以
上であり、前記記録層が結晶状態にあるときのディスク
の反射率が３％以上２５％以下であることが好ましい。
また、前記記録層の膜厚が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下で
あることが好ましい。さらに、前記他の発明において
は、前記下部反射層として、膜厚１０ｎｍ以上２５ｎｍ
以下のＡｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｒ及びそれらの合金
を用いることが可能である。

【０００８】また、本発明の相変化光ディスクにおいて
は、データ記録部とアドレス情報記録部を有し、前記ア
ドレス情報のすべてあるいは一部はレーザ光照射により
記録層を非晶質化した構成とする。また、データ記録部
とアドレス情報記録部を有し、前記データ記録部のみを
あらかじめ結晶化した構成とする。

【０００９】相変化光ディスクにおける記録感度は、熱
伝導率が高く、潜熱が大きい結晶状態の吸収率に大きく
依存するので、記録感度を低下させずにディスクの反射
率を高くするには、記録層が結晶状態にあるときのディ
スクの反射率は低くしたまま、記録層が非晶質状態にあ
るときのディスクの反射率を高くすれば良い。本発明に
かかる相変化光ディスクでは、結晶状態にある時の反射
率は通常の相変化光ディスクとほぼ同様に２５％以下と
することにより、記録感度は通常の相変化光ディスクと
ほとんど変わらない。その一方で、情報が記録されて記
録層が非晶質状態にあるときのディスクの反射率を４５
％以上とすることで、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブでの再生
が可能となる。

【００１０】また、相変化光ディスクでは、ディスクの
使用に先立ち、あらかじめ記録層を結晶化させておく
（初期化と呼ばれる）のが一般的である。本発明にかか
る相変化光ディスクでは、初期化直後のディスクの反射
率は前記したように２５％以下であるため、そのままで
は、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブで再生することができな
い。しかしながら、情報を１度でも記録すれば、記録層
が非晶質状態となり、反射率は４５％以上となってＤＶ
Ｄ−ＲＯＭドライブで再生できるレベルとなる。情報を
全く記録していないディスクをＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
で再生することは意味がないので、初期化直後のディス
クの反射率が前記したように２５％以下と低くても特に
問題は生じない。ただし、記録・再生を行うためのフォ
ーカスサーボやトラッキングサーボを安定に動作させる
ために、初期化直後の反射率は３％以上であることが望
ましい。

【００１１】さらに、ディスクでの情報の再生にはアド
レス情報が必要とされるが、初期化したディスクでの反
射率２５％以下のアドレス情報をＤＶＤ−ＲＯＭドライ
ブで読み取ることは困難であるので、アドレス情報部の
反射率は高くしておく必要がある。これを実現するに
は、トラッキング溝のみを形成し、アドレス情報等のプ
リピット信号は形成されていない基板を使用し、アドレ
ス情報をレーザ光の照射により記録しておけば良い。ま
た、トラッキング溝と、アドレス情報等のプリピット信
号との両方が形成された基板を使用し、情報の記録に先
立ってトラッキング溝のみを結晶化しても良い。さら
に、本発明に係る相変化光ディスクでは、記録層が非晶
質状態となっている成膜直後での反射率は高いので、初
期化プロセスを省略してディスクを使用することも可能
である。この場合、アドレス情報部の反射率は高いまま
であるので何ら問題は生じない。なお、本発明において
記録層が結晶状態にあるときのディスクの反射率を２５
％以下としているのは、記録感度を高く保つためと同時
に、記録層が結晶状態および非晶質状態にあるときの反
射率差をできるだけ大きくし、信号品質を確保するため
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態の断
面図である。光透過性のディスク基板１０１の表面に
は、同心円あるいは螺旋状のトラッキング溝１１１が形
成されており、この実施形態では、前記トラッキング溝
１１１を記録トラックとして構成している。そして、前
記ディスク基板１０１の表面上に、順次第１誘電体層１
０２、第２反射層１０３、第３誘電体層１０４が形成さ
れ、その上に記録層１０５としての相変化層が形成され
る。さらに、前記記録層１０５の上に、第４誘電体層１
０６、反射層１０７、保護層１０８が順に積層されてい
る。ここで、前記記録層１０５とディスク基板１０１と
の間に前記第１誘電体層１０２、第２誘電体層１０３、
第３誘電体層１０４を形成することにより、記録層１０
５が非晶質状態にある時の反射率を高くしている。

【００１３】前記したように、相変化光ディスクで用い
られている記録層の反射率は、非晶質状態で低く、結晶
状態で高い。そこで、記録層１０５の膜厚を、例えば５
０ｎｍ以上と厚くすれば、非晶質状態でも記録層１０５
の反射率を高めることは可能であるが、記録層１０５の
膜厚をあまり厚くすると記録感度が著しく低下するの
で、記録層１０５の膜厚は１０〜２０ｎｍの範囲に設定
することが好ましい。そして、１０〜２０ｎｍの膜厚の
記録層１０５が非晶質状態にあるときのディスクの反射
率を高くするには、記録層１０５と基板１０１の間に形
成されている第１ないし第３の誘電体膜１０２〜１０４
の総合の反射率を高くする必要がある。第１誘電体層１
０２の屈折率ｎ１と、第２誘電体層１０３の屈折率ｎ２
と、第３誘電体層１０４の屈折率ｎ３の関係をｎ１＞ｎ
２＜ｎ３とし、各層の膜厚を適宜に設定することで、図
２に示すように、前記第１ないし第３の誘電体膜１０２
〜１０４の全体の反射率を高くすることができる。図２
においてＡｌＮ、ＳｉＯ₂の屈折率はそれぞれ、１．
９、１．５である。

【００１４】このように、この第１の実施形態では、第
１ないし第３の誘電体膜１０２〜１０４の屈折率と膜厚
を図２の例のように設定することで、これら誘電体膜１
０２〜１０４の全体の反射率を高くすることができ、基
板１０１と記録層１０５との間に存在する膜の反射率を
高くすることが可能となる。このため、この相変化光デ
ィスクでは、記録層１０５が結晶状態にある時の反射率
は通常の相変化光ディスクとほぼ同様に２５％以下に抑
制でき、記録感度は通常の相変化光ディスクとほとんど
変わらない一方で、記録層１０５が非晶質状態にあると
きの反射率を高め、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブでの再生が
可能となる。なお、前記記録層１０５が結晶状態にある
ときのディスクの反射率を２５％以下としているのは、
記録感度を高く保つためと同時に、記録層１０５が結晶
状態および非晶質状態にあるときの反射率差をできるだ
け大きくし、信号品質を確保するためである。

【００１５】ここで、図１の相変化光ディスクの記録、
再生特性を図３に示す。同図（ａ）の記録波形に対応し
て、同図（ｂ）に示す再生波形が得られる。ディスクか
らの反射率が高い状態が、記録層１０５が非晶質状態の
場合であり、ディスクからの反射率が低い状態が、記録
層１０５が結晶状態の場合である。

【００１６】図４は本発明の第２の実施形態の断面図で
ある。この第２の実施形態では、トラッキング溝２１１
を有するディスク基板２０１上に、第１誘電体層２０
２、下部反射層２０３、第３誘電体層２０４を積層し、
その上に相変化層からなる記録層２０５を形成し、さら
にその上に第４誘電体層２０６、上部反射層２０７及び
保護層２０８を形成した構成である。ここでは、記録層
２０５と基板２０１の間に、前記した下部反射層２０３
として金属薄膜を形成することで、記録層２０５と基板
２０１の間に形成されている誘電体層全体の反射率を高
くすることができる。この場合、下部反射層２０３であ
る金属薄膜の光吸収による昇温に起因した基板１の熱変
形を防ぐために、下部反射層２０３と基板２０１の間に
第１誘電体層２０２を設けている。また、金属と相変化
記録層の相互拡散を防ぐために、記録層２０５と下部反
射層２０３の間に第３誘電体層２０４を設けている。こ
こで、下部反射層２０３の膜厚は、膜質の観点から１０
ｎｍ以上であることが望ましい。また、下部反射層２０
３が厚すぎると、下部反射層２０３を透過する光が大き
く減少し、記録層２０５で吸収される光が大きく減少
し、その結果記録感度が大幅に低下してしまうので、下
部反射層２０３の膜厚は２５ｎｍ以下であることが望ま
しい。なお、記録層２０５の膜厚は、第１の実施形態の
場合と同様に、１０〜２０ｎｍの範囲に設定することが
好ましい。

【００１７】この第２の実施形態においても、第１の実
施形態と同様に、記録層２０５が結晶状態にある時の反
射率は通常の相変化光ディスクとほぼ同様に２５％以下
に抑制でき、記録感度は通常の相変化光ディスクとほと
んど変わらない一方で、記録層２０５が非晶質状態にあ
るときの反射率を高め、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブでの再
生が可能となる。

【００１８】

【実施例】（第１の実施例）前記第１の実施形態の実施
例であり、ディスク基板１０１としてグルーブ（トラッ
キング溝）ピッチ０．７４μｍのポリカーボネートを用
い、第１誘電体層１０２としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を１１
０ｎｍ、第２誘電体層１０３としてＳｉＯ₂を６０ｎ
ｍ、第３誘電体層１０４としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を７０
ｎｍ、記録層１０５としてＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を１２ｎ
ｍ、誘電体層１０６としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を９０ｎ
ｍ、反射層１０７としてＡｌを１２０ｎｍ、順次スパッ
タリングにより積層した。ＺｎＳ−ＳｉＯ₂の屈折率は
２．１、ＳｉＯ₂の屈折率は１．５であった。この第１
の実施例では、波長６５０ｎｍにおける上記ディスクの
反射率は、記録層が非晶質状態にあるときは４６％、記
録層が結晶状態にあるときは６％であった。初期化は行
わずに、ディスクを線速５ｍ／ｓで回転させ、波長６５
０ｎｍ、対物レンズの開口数０．６の光ヘッドを用い
て、グルーブ内で情報の記録を行った。ＤＶＤ−ＲＯＭ
の最短マークと同じ長さの０．４μｍのマークを記録
し、Ｃ／Ｎを測定したところ、記録パワ９ｍＷ、消去パ
ワ５ｍＷの条件で５０ｄＢと十分に高いＣ／Ｎが得られ
た。また、長さ０．４μｍのマークを 10000回繰り返し
記録した後も、Ｃ／Ｎに変化は見られなかった。

【００１９】（第２の実施例）前記第１の実施形態の実
施例であり、ディスク基板１０１としてグルーブピッチ
０．７４μｍのポリカーボネートを用い、第１誘電体層
１０２としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を９０ｎｍ、第２誘電体
層１０３としてＳｉＯ₂を９０ｎｍ、第３誘電体層１０
４としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を６０ｎｍ、記録層１０５と
してＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を１２ｎｍ、誘電体層１０６と
してＺｎＳ−ＳｉＯ₂を８０ｎｍ、反射層１０７として
Ａｌを１００ｎｍ、順次スパッタリングにより積層し
た。ＺｎＳ−ＳｉＯ₂の屈折率は２．１、ＳｉＯ₂の屈
折率は１．４７であった。波長６５０ｎｍにおける上記
ディスクの反射率は、記録層が非晶質状態にあるときが
５２％、記録層が結晶状態にあるときは１０％であっ
た。初期化を行った後、ディスクを線速５ｍ／ｓで回転
させ、波長６５０ｎｍ、対物レンズの開口数０．６の光
ヘッドを用いてグルーブ内で情報の記録を行った。ＤＶ
Ｄ−ＲＯＭの最短マークと同じ長さの０．４μｍのマー
クを記録し、Ｃ／Ｎを測定したところ、記録パワ9 ．５
ｍＷ、消去パワ５ｍＷの条件で５１ｄＢと十分に高いＣ
／Ｎが得られた。

【００２０】（第３の実施例）前記第１の実施形態の実
施例であり、ディスク基板１０１としてグルーブピッチ
０．７４μｍのポリカーボネートを用い、第１誘電体層
１０２としてＳｉＮを８０ｎｍ、第２誘電体層１０３と
してＴａ₂Ｏ₅を１３０ｎｍ、第３誘電体層１０４とし
てＺｎＳを１８０ｎｍ、記録層１０５としてＧｅ₂Ｓｂ
₂Ｔｅ₅を１４ｎｍ、誘電体層１０６としてＺｎＳ−Ｓ
ｉＯ₂を１００ｎｍ、反射層１０７としてＡｌを１００
ｎｍ、順次スパッタリングにより積層した。ＳｉＮ、Ｔ
ａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂の屈折率はそれぞ
れ、１．９、１．７、２．２、２．１であった。波長６
５０ｎｍにおける上記ディスクの反射率は、記録層が非
晶質状態にあるときが６０％、記録層が結晶状態にある
ときは２２％であった。このディスクを線速５ｍ／ｓで
回転させ、波長６５０ｎｍ、対物レンズの開口数０．６
の光ヘッドを用いて測定を行った。初期化したのち、デ
ィスクを線速５ｍ／ｓで回転させ、波長６５０ｎｍ、対
物レンズの開口数０．６の光ヘッドを用いてグルーブ内
で情報の記録を行った。ＤＶＤ−ＲＯＭの最短マークと
同じ長さの０．４μｍのマークを記録し、Ｃ／Ｎを測定
したところ、記録パワー１０ｍＷ、消去パワー５．５ｍ
Ｗの条件で４８ｄＢと十分に高いＣ／Ｎが得られた。

【００２１】（第４の実施例）前記第２の実施形態の実
施例であり、ディスク基板２０１としてグルーブピッチ
０．７４μｍのポリカーボネートを用い、第１誘電体層
２０２としてＡｌＮを４０ｎｍ、下部反射層２０３とし
てＣｕを２５ｎｍ、第３誘電体層２０４としてＡｌＮを
１２０ｎｍ、記録層２０５としてＧｅ₁Ｓｂ₂Ｔｅ₄を
１６ｎｍ、誘電体層２０６としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を３
０ｎｍ、上部反射層２０７としてＡｌを１００ｎｍ、順
次スパッタリングにより積層した。波長６５０ｎｍにお
ける上記ディスクの反射率は、記録層が非晶質状態にあ
るときが５５％、記録層が結晶状態にあるときは２０％
であった。初期化したのち、ディスクを線速５ｍ／ｓで
回転させ、波長６５０ｎｍ、対物レンズの開口数０．６
の光ヘッドを用いてグルーブ内で情報の記録を行った。
ＤＶＤ−ＲＯＭの最短マークと同じ長さの０．４μｍの
マークを記録し、Ｃ／Ｎを測定したところ、記録パワー
１１ｍＷ、消去パワー６ｍＷの条件で４７ｄＢと十分に
高いＣ／Ｎが得られた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板上
に、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層又は下部反
射層、第３誘電体層、記録層、第４誘電体層、反射層又
は上部反射層を順に積層し、記録層を非晶質状態と結晶
状態とで変化させて記録を行う相変化光ディスクであっ
て、波長λの光に対し、記録層が非晶質状態にあるとき
のディスクの反射率が記録層が結晶状態にあるときのデ
ィスクの反射率より高い構成とすることで、結晶状態で
は反射率が低いことから記録感度を高くでき、また非晶
質状態では反射率が高いことからＤＶＤ−ＲＯＭドライ
ブで記録層からの情報を再生することが可能な相変化光
ディスクを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の相変化光ディスクの
要部の断面図である。

【図２】第１ないし第３の誘電体膜の全体の反射率を示
す図である。

【図３】本発明の相変化光ディスクにおける記録状態と
消去状態のパワーと光量の関係を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態の相変化光ディスクの
要部の断面図である。

【符号の説明】

１０１基板１０２第１の誘電体層１０３第２の誘電体層１０４第３の誘電体層１０５記録層１０６第４の誘電体層１０７反射層２０１基板２０２第１の誘電体層２０３下部反射層２０４第３の誘電体層２０５記録層２０６第４の誘電体層２０７上部反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも第１誘電体層、第
２誘電体層、第３誘電体層、記録層、第４誘電体層、反
射層を順に積層し、前記記録層を非晶質状態と結晶状態
とで変化させて記録を行う相変化光ディスクであって、
波長λの光に対して、前記記録層が非晶質状態にあると
きのディスクの反射率が、前記記録層が結晶状態にある
ときのディスクの反射率より高いことを特徴とする相変
化光ディスク。
【請求項２】前記第１誘電体層の屈折率ｎ１と前記第
２誘電体層の屈折率ｎ２と前記第３誘電体層の屈折率ｎ
３の関係が、ｎ１＞ｎ２＜ｎ３の関係を満たすことを特
徴とする請求項１または２に記載の相変化光ディスク。
【請求項３】基板上に、少なくとも第１誘電体層、下
部反射層、第３誘電体層、記録層、第４誘電体層、上部
反射層を順に積層し、前記記録層を非晶質状態と結晶状
態とで変化させて記録を行うた相変化光ディスクであっ
て、波長λの光に対して、前記記録層が非晶質状態にあ
るときのディスクの反射率が、前記記録層が結晶状態に
あるときのディスクの反射率より高いことを特徴とする
相変化光ディスク。
【請求項４】波長６４５〜６５５ｎｍの光に対して、
前記記録層が非晶質状態にあるときのディスクの反射率
が４５％以上であり、前記記録層が結晶状態にあるとき
のディスクの反射率が３％以上２５％以下であることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の相変化
光ディスク。
【請求項５】前記記録層の膜厚が１０ｎｍ以上２０ｎ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載の相変化光ディスク。
【請求項６】前記下部反射層として、膜厚１０ｎｍ以
上２５ｎｍ以下のＡｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｒ及びそ
れらの合金を用いることを特徴とする請求項３ないし６
のいずれかに記載の相変化光ディスク
【請求項７】データ記録部とアドレス情報記録部を有
し、前記アドレス情報のすべてあるいは一部はレーザ光
照射により記録層を非晶質化した構成であることを特徴
とする請求項１ないし６のいずれかに記載の相変化光デ
ィスク。
【請求項８】データ記録部とアドレス情報記録部を有
し、前記データ記録部のみをあらかじめ結晶化したこと
を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の相変
化光ディスク。