JP2001084655A

JP2001084655A - 光学的情報記録媒体の初期化方法

Info

Publication number: JP2001084655A
Application number: JP26107299A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kawahara; 克巳河原; Kenichi Osada; 憲一長田; Noboru Yamada; 昇山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】片面多層構成の記録可能な光ディスクにおい
て、少なくとも２つの記録層を高速に初期結晶化するこ
とが課題である。【解決手段】基板側に設けた光源２から照射したフラッ
シュ光の発光時間、光エネルギー、ランプ４とディスク
３間の距離、それぞれを最適な条件を与え、２層の記録
材料を同時に全面を一括して初期化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光線等の照
射によって非晶質状態と結晶状態の相変化を生じる記録
薄膜層を基板上に備えた光学的情報記録媒体を高速に一
括して結晶状態にする初期結晶化方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を用いて信号を記録および再生
することのできる光学的情報記録媒体として、現在相変
化型光ディスク、光磁気ディスク、色素ディスク等があ
る。

【０００３】記録可能な相変化型光ディスクでは、通
常、記録薄膜材料としては、一般的にカルコゲン化物を
用いる。一般には、記録膜材料が結晶状態の場合を未記
録状態とし、レーザ光を照射し、記録膜材料を溶融・急
冷して非晶質状態とすることにより、信号を記録する。

【０００４】一方、信号を消去する場合は、記録時より
も低パワーのレーザ光を照射して、記録薄膜を結晶状態
とする。カルコゲン化物からなる記録薄膜は非晶質で成
膜されるので、通常予め記録領域全面を結晶化して未記
録状態を得る初期結晶化を行なう。

【０００５】この初期結晶化は、通常はディスク製造工
程の一部に組み込まれており、レーザ光源或いは、フラ
ッシュ光源を用いて記録薄膜を結晶状態にすることが提
案されている（例えば特願昭６２−２５０５３３号公
報）。

【０００６】フラッシュ光源を用いてのメリットは、レ
ーザ光源を用いた初期結晶化よりもフラッシュ光源を用
いた初期結晶化の方が、短時間で全面を一括して結晶化
状態にすることが可能である。

【０００７】また、記録消去可能な相変化光ディスクの
記録容量を増大する観点から片面２層構成の提案がなさ
れている（例えば特開平９−２１２９１７号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、片面２層構成
の記録可能な光ディスクにおいて２層の記録膜材料を同
時に一括して初期結晶化する方法は開示されていない。

【０００９】初期結晶化の効率化をはかるためには、時
間の短縮化が必要である。

【００１０】本発明は、このような従来の課題を考慮
し、片面２層構成の記録可能な光ディスクにおいて２層
の記録膜材料を同時に一括して初期結晶化する方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】基板上に、少なくとも非
晶質状態の第１の記録層を含む第１の情報記録媒体、分
離層、非晶質状態の第２の記録層を含む第２の情報記録
媒体の順に備えてなり、前記記録層はレーザ光の照射に
よって非晶質状態と結晶状態の間で可逆的に相変化を生
じる記録材料からなり、前記基板を通して照射するレー
ザ光の照射によって、第１の情報記録媒体および第２の
情報記録媒体のいずれにも情報記録可能な光学情報記録
媒体の初期化方法であって、前記基板側に設けた光源か
ら照射したフラッシュ光の発光時間、光エネルギー、ラ
ンプとディスク間の距離、それぞれを最適な条件を与
え、２層の記録材料を同時に全面を一括して初期化する
ことを可能とした初期化方法を提供することにある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
の形態を説明する。

【００１３】図１はフラッシュ光源を用いた装置の概略
図である。１は反射板であり、フラッシュランプ光源２
を効率よく光学的情報記録媒体３（以降ディスクと称
す）に照射させるためのものであり、４はフラッシュラ
ンプ（以降ランプと称す）で、ディスク３と平行に複数
本配置している。このランプの形状は特に規定するもの
ではなく、ディスクと平行に配置されていることが望ま
しい。

【００１４】５はディスク３を載せる台部であり、ディ
スクとランプの距離を変えることができる。６はメイン
コンデンサーＣである。

【００１５】７は充電抵抗Ｒを通してＶC ＝ＶL まで充
電される。この時、ランプ２の内部のキセノンガスはま
だ絶縁状態を保っている。

【００１６】この状態でスイッチＳＷ１を閉じると、ト
リガーコイル８が動作することで、トリガーコイル８か
ら高周波・高電圧エネルギーがランプ４のトリガー電極
９に印加され、ランプ４の内部のキセノンガスが絶縁破
壊されると同時に、電源１０の電圧とメインコンデンサ
Ｃに蓄えられたエネルギーが、ランプの陰陽極間に急激
な放電が開始され。それにより光のエネルギーとなり瞬
間的に発光する。

【００１７】また、図２は、光エネルギーが瞬間的に発
光した時の波形を、ディテクターを用いてオシロスコー
プにより測定している。横軸が発光時間であり、このと
きの発光時間は、メインコンデンサーの容量で決まる。

【００１８】縦軸は、発光エネルギーであり、発光エネ
ルギーは次式で定義している。

【００１９】

【数１】

【００２０】この装置を用いて初期結晶化をおこなっ
た。詳細は実施例で詳しく説明する。

【００２１】図３は、本発明の一実施の形態に係る光学
情報記録媒体（ディスク）の積層構成の概略を示す半径
方向の断面図である。

【００２２】図３において、記録、および再生を行なう
レーザ光４６は、基板３１の側から入射させる。基板３
１は、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ等の樹脂或いはガラ
ス等からなり、基板表面４８，４９は、スパイラルまた
は同心円状の連続溝（案内溝、トラック）で覆われてい
る。

【００２３】保護層３２，３６，３９，４３の材料は、
物理的・化学的に安定、すなわち、第１の記録層３４や
第２の記録層４１に適用する記録材料の融点よりも融点
及び軟化温度が高くかつ記録材料と相固溶しないことが
望ましい。例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ、ＴａＯ₅、Ｍｏ
Ｏ₃、ＷＯ₃、ＺｒＯ₂、ＺｎＳ、ＡｌＮ_x、ＢＮ、ＳｉＮ
_x、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＰｂＦ₂、ＭｇＦ₂等の誘電体或い
は、これらの適当な組み合わせからなる。

【００２４】窒化物界面層３３，３５，４０，４２の材
料は、一般式Ｘ-Ｎ、Ｘ-Ｏ-Ｎ、で表される材料であ
る。ただし、ＸはＧｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｅのうち
少なくとも１つの元素を含む材料が好ましいが、必須で
はない。

【００２５】窒化物界面層の効果は、保護層からのＯ２
あるいはＳが記録層に入りこまないように抑止するため
のものである。例えば特開平４-５２１８８号公報等に
詳細な記載がなされている。

【００２６】第１の情報記録媒体に含まれる第１の記録
層３４、および第２の情報記録媒体に含まれる第２の記
録層４１は、結晶状態と非晶質状態との間で構造変化を
おこす物質であればよく、例えばＴｅ、Ｉｎ、またはＳ
ｅ等を主成分とする相変化材料が例示できる。具体的に
は、Te-Sb-Ge、Te-Ge、Te-Ge-Sb、Te-Ge-Sn-Au、Sb-Se、Sb-T
e、Sb-Se-Te、In-Te、In-Se、In-Se-Ti、In-Sb、In-Sb-Se、In-
Se-Te等が挙げられる。

【００２７】光学分離層３７は、第２の記録層４１に信
号を記録・再生するために照射するレーザ光４６の波長
に対して、透明な材料であればよく、第１の記録層３４
と第２の記録層４１とを光学的に分離する機能を備える
場合もあり、供する材料としては例えばエポキシ系の紫
外線硬化樹脂等や、光ディスク貼り合わせ用の両面テー
プ（例えば日東電工（株）の粘着シートＤＡ−８３２
０）等が例示できる。

【００２８】半透過層３８は、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉ等の金
属元素を主元素とし第２の記録層４１における光吸収補
正構成を実現容易たらしめるため備えることが好まし
い。

【００２９】保護基板４５は、例えばスピンコートした
樹脂層でもよく、また、基板３１と同様の樹脂版、ガラ
ス板としてもよい。光学分離層３７の表面に第２の記録
層４１の案内溝を２Ｐ法によって形成する場合には、保
護基板４５の表面は平面でよく、例えば接着剤を用いて
第２の記録層４１の上に貼り合わせて形成することがで
きる。

【００３０】第１の記録層２４、第２の記録層４１、保
護層３２，３６，３９，４３、窒化物界面層３３，３
５，４０，４２、半透過層３８、反射層４４等の各層の
形成方法としては、通常、電子ビーム蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、レーザ
スパタリング法等が適用される。

【００３１】上記の片面２層の記録材料を備えたディス
クは、レーザ光の入射側つまり基板側に近い第１の記録
層と、レーザ光の入射側より離れた第２の記録層との初
期結晶化感度が異なるのが通常であるため、異なる初期
化条件で初期化する必要がある。

【００３２】そのため、フラッシュ光源を用いて２層の
記録層を同時に一括した初期化条件を実現することが困
難であった。

【００３３】

【実施例】以下、具体例をもって、本発明をさらに詳し
く説明する。

【００３４】（実施例１）上記実施の形態で説明した、
図１に示す、フラッシュ光源を用いた装置において、ラ
ンプは直管形のランプで形状は直径１５ｍｍのキセノン
ランプ８灯、ディスクと平行に配置されている。開口面
積は３００ｃｍ²である。

【００３５】この時の、キセノンランプとディスク間の
距離は１０ｍｍである。この距離は、特に規定するもの
ではなくランプの発光エネルギーによって変更可能であ
る。フラッシュ光源の発光時間を２０μsec、７５μse
c、２００μsec、４００μsecと可変し、ディスクの第
１の記録層および第２の記録層の初期結晶化を行なっ
た。

【００３６】ディスクの構成は、実施の形態で説明した
図２の構成を用いている。

【００３７】表面が、ピッチ０．６μｍ、溝深さ７０ｎ
ｍの凹凸の案内溝で覆われている半径６０ｍｍ、厚さ
０．５８ｍｍのポリカーボネートを第１の基板として、
その上に順次、ZnS-20mol%SiO₂、GeN、Ge43Sb25Te32、G
eN、ZnS-20mol%SiO₂をそれぞれ、１００ｎｍ、５ｎｍ、
７ｎｍ、５ｎｍ、１１０ｎｍの厚さにマグネトロンスパ
ッタ法で形成し、第1の情報記録媒体とした。

【００３８】この時の、それぞれの膜厚は、記録・再生
に用いるレーザ光の波長６５０ｎｍに対する光学特性か
ら計算し、設計したものである。

【００３９】第１の情報記録媒体において重要な特性
は、高透過率、高感度、高速でオーバライト可能な光吸
収補正構成であり、特に透過率が６０％になるよう設計
している。

【００４０】また、同じくピッチ０．６μｍ、溝深さ７
０ｎｍの凹凸の案内溝で覆われている半径６０ｍｍ、厚
さ０．６ｍｍのポリカーボネートを第２の基板として、
その上に、順次、Al-2at%Cr、ZnS-20mol%SiO₂、GeN、Ge4
3Sb25Te32、GeN、ZnS-20mol%SiO₂、Auをそれぞれ、１６
ｎｍ、５ｎｍ、８０ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、７０ｎ
ｍ、１０ｎｍの厚さにマグネトロンスパッタ法で形成
し、第２の情報記録媒体とした。

【００４１】第２の情報記録媒体も第１の情報記録媒体
と同様に、それぞれの膜厚は、記録・再生に用いるレー
ザ光の波長６５０ｎｍに対する光学特性から計算し、設
計したものである。

【００４２】第２の情報記録媒体は、高感度、高反射
率、高速でオーバライト可能な光吸収補正構成であり、
特に反射率が３０％以上得られるよう設計している。

【００４３】第1の情報記録媒体および第２の情報記録
媒体を成膜した後、第２の情報記録媒体の膜面上に、ス
ピンコート法により、アクリル系の紫外線硬化樹脂を３
０μｍ厚さで塗布し、その上に第１の情報層の膜面が向
かい合うように載せた後、紫外線照射を行なうことで、
第１の基板、第１の情報記録媒体、光学分離層、第２の
情報記録媒体、第２の基板の順に並ぶディスクを得た。
なお、本実施例においては第２の基板が保護板となる構
成である。

【００４４】このディスクを、図１のランプから得られ
る、発光エネルギーおよび発光時間の条件を可変して初
期結晶化を行い、実験結果を図４、図５、図６に示す。

【００４５】図４は、フラッシュ光の発光エネルギーを
可変して、第１情報記録媒体を初期結晶化したときの結
果である。

【００４６】ディスクの第１の情報記録媒体をランプ側
になるよう図１の台部５に載せ、発光エネルギーを１．
０Ｊ／ｃｍ²〜２．３Ｊ／ｃｍ²と可変し、発光時間を２
０μsec、７５μsec、２００μsec、４００μsecとメイ
ンコンデンサーの容量を変えて可変した時の結果であ
る。

【００４７】図４の◎は、顕微鏡観察においてクラック
のない結晶化と、ジッターが良好なところである。ジッ
ターの評価は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ、対物レ
ンズＮＡ０．６、線速度８ｍ／ｓでオーバライトを行
い。１回から１００回のサイクルでジッター値の変化が
２％以内で初期値が９．０％以下としている。

【００４８】△は、顕微鏡観察においてクラックのない
結晶化であるが、ジッターの変化が２％以上である。

【００４９】●は、ジッターの変化は２％以内で初期値
が９．０％以下であるが、顕微鏡観察においてクラック
が発生していたところである。

【００５０】また、×は一部結晶化ができておらず不十
分であることを示している。

【００５１】この結果から、第１情報記録媒体の良好な
初期結晶化は、発光エネルギーが１．５〜２．０Ｊ／ｃ
ｍ²で、発光時間は２０μsec〜４００μsecである。

【００５２】図５は、フラッシュ光の発光エネルギーを
可変して、第２情報記録媒体を初期結晶化したときの結
果である。

【００５３】ディスクの第１の情報記録媒体をランプ側
になるよう図１の台部に載せ、発光エネルギーを１．０
Ｊ／ｃｍ²〜２．３Ｊ／ｃｍ²と可変し、発光時間を２０
μsec、７５μsec、２００μsec、４００μsecとメイン
コンデンサーの容量を変えて可変した時の結果である。

【００５４】図５の、◎、△、●、×は図４と同様であ
る。

【００５５】この結果から、第２情報記録媒体の良好な
初期結晶化は、発光エネルギーが１．２〜１．８Ｊ／ｃ
ｍ²で、発光時間は２０μsec〜２００μsecである。

【００５６】図６の斜線部は、第１の情報記録媒体と第
２の情報記録媒体が同時に初期結晶化が可能となる範囲
であり、発光エネルギーは１．５Ｊ／ｃｍ²〜１．８／
ｃｍ²である。また、発光時間は、２０μsec〜２００μ
secである。

【００５７】発光時間２０μsec以下の実験において
は、発光エネルギーが十分とれないため行っていない
が、発光時間は短い方が熱ダメージは小さくてよい傾向
にある。

【００５８】（実施例２）本実施例では、実施例１と同
様のディスクを用いて、フラッシュ光の光エネルギーを
１．２Ｊ／ｃｍ²と弱くして１回目第２の情報記録媒体
を初期結晶化し、光エネルギーを１．４Ｊ／ｃｍ²で２
回目に第１の情報記録媒体を初期結晶化することで、片
面２層同時に初期結晶化が得られた。

【００５９】また、オーバライト記録でジッタ評価した
ところ、８．５〜９．０％でいずれも１回目から立ち上
がっており、Ｃ／Ｎ比５５ｄＢ以上、消去率３０ｄＢ以
上であった。

【００６０】（実施例３）第１の記録層の透過率をふっ
て、第１の情報記録媒体および第２の情報記録媒体をフ
ラッシュ光で初期結晶化した結果、第１の記録層の膜厚
を１０ｎｍ以上で透過率が５０％以下の場合は、フラッ
シュ光の光エネルギーを高くしても、第１の情報記録媒
体は結晶化ができるが、第２の情報記録媒体は結晶化が
不十分であることがわかった。また、第１の記録層の膜
厚を５ｎｍ以下で透過率が７０％以上の場合、フラッシ
ュ光の光エネルギーを低くしても、第１の記録層にクラ
ックが発生することがわかあった。

【００６１】（実施例４）ディスク３を台部５に載せラ
ンプとの距離を５ｍｍ以下および１５ｍｍにして、第１
の情報記録媒体および第２の情報記録媒体をフラッシュ
光で初期結晶化して実験を行った。結果、距離５ｍｍ以
下では、ディスクのソリが大きくなった。また、距離１
５ｍｍでは、フラッシュ光の光エネルギーが不足し十分
な初期化結晶化が得られなかった。

【００６２】

【発明の効果】本発明のフラッシュ光源を用いて照射条
件を最適化することで、片面２層の情報記録媒体の初期
結晶化を２層同時に一括して結晶化できる。

【００６３】さらに、初期結晶化の時間短縮がはかれ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のフラッシュ光源を用い
た装置の概略図

【図２】フラッシュ光による光エネルギーの発光波形を
示した概略図

【図３】光学情報記録媒体（ディスク）の積層構成の概
略を示す半径方向の断面図

【図４】本発明の実施の形態の第１情報記録媒体を初期
結晶化したときの結果を示す図

【図５】本発明の実施の形態の第２情報記録媒体を初期
結晶化したときの結果を示す図

【図６】本発明の実施の形態の第１情報記録媒体および
第２の情報記録媒体の結果を示す図

【符号の説明】

１反射板２フラッシュ光源３ディスク４キセノンランプ５台部６メインコンデンサー７抵抗８トリガーコイル９トリガー電極１０電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田昇大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5D090 AA01 BB05 BB12 CC11 CC14 DD03 DD05 HH01 KK03 LL01 5D121 AA01 EE03 EE04 EE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも非晶質状態の第１の
記録層を含む第１の情報記録媒体、分離層、非晶質状態
の第２の記録層を含む第２の情報記録媒体の順に備え、
前記記録層はレーザ光の照射によって非晶質状態と結晶
状態の間で可逆的に相変化を生じる記録材料で構成さ
れ、前記基板を通して照射するレーザ光の照射によっ
て、前記第１の情報記録媒体および前記第２の情報記録
媒体のいずれにも情報記録可能な光学情報記録媒体に対
する初期化方法であって、前記基板側に設けた光源から照射したフラッシュ光によ
り、前記第１の情報記録媒体の記録層および前記第２の
情報記録媒体の記録層を、一括して結晶化することを特
徴とする光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項２】前記基板側に設けた光源からフラッシュ光
を２回連続して照射し、その場合、１回目の照射で前記
第２の情報記録媒体を初期結晶化し、２回目の照射で前
記第一情報記録媒体を初期結晶化することを特徴とする
請求項１記載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項３】前記フラッシュ光を２回以上連続して照射
する際のフラッシュ光のパワーが少なくとも２通り以上
あることを特徴とする請求項２記載の光学的情報記録媒
体の初期化方法。
【請求項４】前記光源のフラッシュ光は発光時間が２０
〜２００μsec以下であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項５】前記フラッシュ光源はキセノンランプであ
り、前記基板と、前記キセノンランプとの距離が５〜１
０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の光学的情
報記録媒体の初期化方法。
【請求項６】前記第１の情報記録媒体の透過率が４０％
以上７０％以下であることを特徴とする請求項１記載の
光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項７】前記第１の情報記録媒体の記録層が５ｎｍ
以上９ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または
２に記載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項８】基板上に非晶質状態の第１の記録層を含む
第１の情報記録媒体、分離層、非晶質状態の第２の記録
層を含む第２の情報記録媒体の順に少なくとも備え、前記記録層はレーザ光の照射によって非晶質状態と結晶
状態の間で可逆的に相変化を生じる記録材料で構成さ
れ、前記基板を通じて照射するレーザ光の照射によって、前
記第１の情報記録媒体および第２の情報記録媒体のいず
れにも情報記録可能な光学情報記録媒体を初期化する装
置であって、前記基板側に設けたキセノンランプから照射したフラッ
シュ光により、前記第１の情報記録媒体の記録層および
前記第２の情報記録媒体の記録層を一括して結晶化でき
ることを特徴とする光学的情報記録媒体の初期化装置。
【請求項９】前記フラッシュ光を２回以上連続して照射
できることを特徴とする請求項７記載の光学的情報記録
媒体の初期化装置。
【請求項１０】前記フラッシュ光は発光時間が２０〜２
００μsec以下であることを特徴とする請求項７記載の
光学的情報記録媒体の初期化装置。
【請求項１１】前記第１情報記録媒体と第２情報記録媒
体を備えた基板と、前記光源であるキセノンランプとの
距離が５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項７記
載の光学的情報記録媒体の初期化装置。