JP2788395B2 - 相変化型光ディスク - Google Patents

相変化型光ディスク

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徳治 森下
和浩 西村
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【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、照射されるレーザパワ
ーの差で記録層に結晶−非晶質間の相変化を生じさせる
ことにより、情報を高速かつ高密度に記録、再生、消去
することができる相変化型光ディスクに関するものであ
る。

【0002】

【従来の技術】相変化型光ディスクは、記録層として、
照射されるレーザパワーの差で結晶−非晶質間の相変化
が生じる材料を透明な基板の一方の面に有するものであ
り、レーザ光のパワーを変化させるだけで古い情報を消
去すると同時に新たな情報を記録すること(以下、「オ
ーバーライト」と称する)ができるという利点を有して
いる。

【0003】このオーバーライトが可能な相変化型光デ
ィスクの記録材料としては、In−Se系合金(App
l.Phys.Lett.第50巻、667頁、198
7年)やIn−Sb−Te合金(Appl.Phys.
Lett.第50巻、16頁、1987年)、Ge−T
e−Sb合金等のカルコゲン合金が主として用いられて
いる。

【0004】このようなカルコゲン合金を記録層として
実際に記録・消去を行う場合には、記録・消去の際に生
じる熱により基板が変形することを防止したり、記録層
の酸化や変形を防止したり、記録層をなす物質が基板に
設けられた案内溝に沿って移動することを防止したりす
るために、通常、この記録層の直下と直上とのいずれか
一方または双方に、金属あるいは半金属の、酸化物、炭
化物、窒化物、フッ化物、および硫化物から選ばれた少
なくとも一種類からなる保護層を設けている。

【0005】そして、カルコゲン合金からなる記録層
と、記録層の直下および/または直上に設けた保護層
と、記録層の基板側とは反対側に設けた冷却層を兼ねた
反射層(例えばAl合金膜)とからなる三層または四層
構造を透明基板上に備えたものが、記録・消去特性の点
で好適であるために相変化型光ディスクの主流となって
いる。

【0006】このような三層または四層構造の相変化型
光ディスクについては、従来より、オーバーライトの繰
り返し特性の改善等に関する数々の提案がなされてお
り、前記保護層に適度な熱定数を与えて記録層の記録感
度と保護層自体の耐熱性とを向上させるために、特開昭
63−259855号公報には、前記保護層をガラスま
たはガラス化を促進する物質と結晶質との混合物で構成
することが提案され、その一例としてZnSとSiO2
とからなる保護層が開示されている。また、特開昭63
−276724号公報には、ZnSとSiO2 とからな
る保護層よりも熱伝導度が低く内部応力が小さいZnS
とSiOx (x=1〜1.8)とからなる保護層が開示
されている。

【0007】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の相変化型光ディスクは、高温多湿下における高い信
頼性と高いオーバーライト繰り返し特性とを十分に兼ね
備えているとは言い難かった。すなわち、本発明の課題
は、高温多湿下における高い信頼性と高いオーバーライ
ト繰り返し特性とを十分に兼ね備えた相変化型光ディス
クを提供することである。

【0008】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、透明な基板と、この基板の一方の面に形
成された、照射されるレーザパワーの差で結晶−非晶質
間の相変化が生じる材料からなる記録層と、この記録層
の前記基板とは反対側の面に形成された反射層と、前記
基板と記録層との間に形成された第一の保護層と、前記
記録層と反射層との間に形成された第二の保護層とを備
え、前記第一の保護層および第二の保護層がZnSとS
iO2 との混合物からなる相変化型光ディスクにおい
て、第一の保護層におけるSiO2 の存在比が25mo
l%未満であり、第二の保護層におけるSiO2 の存在
比が25mol%以上であることを特徴とする急冷構造
の相変化型光ディスクを提供する。

【0009】

【作用】前述のような四層構造を基板上に有する相変化
型光ディスクにおいて、基板と記録層との間に形成さ
れ、ZnSとSiO2 との混合物からなる第一の保護層
は、記録層が高温多湿下で変質することを防ぐ作用を主
に発揮するものと考えられる。本発明においては、この
ような第一の保護層におけるSiO2 の存在比を25m
ol%未満とすることにより、高温高湿下における記録
層との密着性を著しく向上でき、これにより高温高湿下
における高い信頼性を得ることができる。

【0010】すなわち、ZnSとSiO2 との混合物か
らなる第一の保護層において、ZnSはカルコゲン合金
からなる記録層との密着力を高めるためのものであり、
ZnSの存在比が小さくなる(すなわちSiO2 の存在
比が大きくなる)と高温高湿下において第一の保護層と
記録層との密着性が低下し、本発明者等の実験によりS
iO2 の存在比が25mol%以上となると高温高湿下
における十分な安定性が得られなくなることが判明し
た。

【0011】なお、第一の保護層におけるSiO2 の存
在比が小さすぎると、オーバーライトの繰り返しにより
ZnSの結晶粒粗大化が生じて初期設計とは異なった光
学定数を有する膜に変化するため、第一の保護層におけ
るSiO2 の存在比は5mol%以上25mol%未満
とすることが好ましい。一方、記録層と反射層との間に
形成され、ZnSとSiO2 との混合物からなる第二の
保護層は、相変化型光ディスクの熱伝導特性に大きな影
響を及ぼすものであり、第二の保護層の熱伝導特性が記
録層における記録・消去特性に大きな影響を与える。そ
して、相変化型光ディスクの記録・消去原理から、記録
層が急冷されやすいほどオーバーライトの繰り返し特性
は向上する。

【0012】第二の保護層の熱伝導特性は、これを構成
する材料の熱伝導率とその厚みとに依存し、構成する材
料の熱伝導率が大きければ第二の保護層は反射層ととも
に冷却層として作用するため記録層は急冷されやすい
し、厚みが薄ければ記録層と反射層とが近くなって反射
層の冷却作用が十分に発揮されるため記録層は急冷され
やすくなる。また、前記材料の熱伝導率が小さければレ
ーザの熱エネルギーを効率良く利用できるため、同じ記
録感度を得るために必要な膜厚を薄くすることができ
る。

【0013】これらのことから本発明においては、第二
の保護層におけるSiO2 の存在比を大きくすることに
より第二の保護層の熱伝導率を小さくし、これにより膜
厚を薄くして反射層の冷却作用を十分に発揮させ、記録
層を急冷されやすくする。これによりオーバーライトの
繰り返し特性が向上できるが、SiO2 の存在比を25
mol%以上とするとその効果が著しいことが本発明者
等の実験により判明した。

【0014】なお、第二の保護層におけるSiO2 の存
在比が大きすぎると、記録膜との密着性が低下するた
め、第二の保護層におけるSiO2 の存在比は25mo
l%以上40mol%以下とすることが好ましい。

【0015】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 <実施例1> 次のような手順により、図1に示す層構造の相変化型光
ディスクを作製した。まず、中心穴を有し、直径130
mm厚さが1.2mmで、片面に1.6μmピッチの溝
が形成されている円板状の透明樹脂材料(例えばポリカ
ーボネート樹脂)からなる基板1の溝面側に、RF(高
周波)スパッタリング法によりZnSとSiO2とから
なるターゲットを使用して、SiO2の存在比が0,1
0,20,25,30,40mol%である、180n
mの第一の保護層2をそれぞれ形成した。次に、この第
一の保護層2の上にSb−Te−Ge系合金からなる2
5nmの記録層3を形成した。

【0016】この記録層3の上に20nmのZnSとS
iO2(SiO2の存在比30mol%)とからなる第二
の保護層4を第一の保護層の場合と同様に形成し、その
上にA1合金からなる150nmの反射層5を形成し、
この上に紫外線硬化樹脂をスピンコート法により5μm
塗布し、これに紫外線を照射して硬化させた。このよう
にして得られた相変化型光ディスクの各サンプルを駆動
装置にかけて1800rpmで回転させ、波長が830
nmのレーザによりピークパワー18mW、バイアスパ
ワー9mWで、(2,7)RLLランダム信号を一回記
録した後のビットエラーレート(BER)を測定した。

【0017】その後、各ディスクを高温高湿槽中に入れ
て、90℃,80%RHの条件で800時間加速試験を
行い、試験終了後に記録ピットを再生してその時のBE
Rを測定した。そして、各ディスクの第一の保護層にお
けるSiO2の存在比とBER増加率との関係を調べた
結果を図2にグラフで示す。図2のグラフから分かるよ
うに、第一の保護層におけるSiO2の存在比が25m
ol%未満の時にはBERは変化しないが、第一の保護
層におけるSiO2の存在比が25mol%以上となる
とBERの増加率が著しく大きくなり、SiO2 の存在
が25mol%未満の場合に高温高湿下における高い信
頼性が得られる。 <実施例2> 実施例1と同様にして各相変化型光ディスクを作製する
が、第一の保護層2におけるSiO2の存在比を20m
ol%とし(膜厚は180nmで同じ)、第二の保護層
4におけるSiO2の存在比を0,10,20,25,
30,35,40mol%とした(膜厚は20nmで同
じ)。

【0018】このようにして得られた相変化型光ディス
クの各サンプルを駆動装置にかけて1800rpmで回
転させ、波長が830nmのレーザにより1.5T信号
をピークパワーを変化させて記録し、各ピークパワーで
のCNR(「搬送波信号」対「雑音信号」比)を測定し
た。そして、CNRが50dBを超えるピークパワーを
記録感度とし、各サンプルの記録感度を求めた結果を表
1に示す。

【0019】

【表1】

【0020】表1から分かるように、第二の保護層にお
けるSiO2 の存在比が25mol%以上であると、C
NRが50dBを超えるピークパワー値が小さくなり記
録感度が高くなる。 <実施例3>実施例1と同様にして各相変化型光ディス
クを作製するが、第一の保護層2についてはSiO2
存在比を20mol%とし(膜厚は180nmで同
じ)、第二の保護層4については、SiO2 の存在比を
0,10,20,25,30,35,40mol%とす
るとともに、各存在比のものについて膜厚の異なる多数
のサンプルを作製した。これらのサンプルについて実施
例2と同様にして記録感度を測定し、記録感度が同じと
なる膜厚と、第二の保護層におけるSiO2 の存在比と
の関係を調べた。その結果を図3のグラフに示す。

【0021】図3のグラフから分かるように、第二の保
護層におけるSiO2 の存在比が25mol%以上であ
ると、同じ記録感度を得るために必要な膜厚が薄くな
る。そして、第二の保護層の膜厚が薄いほど記録層と反
射層とが近くなって反射層の冷却作用が十分に発揮さ
れ、記録層が急冷されやすくなる。一方、同じ記録感度
を有し、第二の保護層におけるSiO2 の存在比が異な
る各サンプル(SiO2 の存在比が大きいものほど膜厚
が薄い)を駆動装置にかけて1800rpmで回転さ
せ、波長が830nmのレーザによりピークパワー18
mW、バイアスパワー9mWで、(2,7)RLLラン
ダム信号をオーバーライトすることを繰り返し、繰り返
し可能回数(ベリファイ可能回数)を調べた。その結果
より、繰り返し可能回数と第二の保護層におけるSiO
2 の存在比との関係を表したグラフを図4に示す。な
お、ベリファイ可能とは、ECC(エラーコレクション
コード)によりエラー訂正可能なことを意味する。

【0022】図4のグラフから分かるように、第二の保
護層におけるSiO2 の存在比が25mol%以上であ
るとオーバーライト繰り返し可能回数が10万回以上と
高くなる。

【0023】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ZnSとSiO2 との混合物からなる第一および第
二の保護層におけるSiO2 の存在比を、第一の保護層
については25mol%未満とし、第二の保護層につい
ては25mol%以上とすることにより、高温多湿下に
おける高い信頼性と高いオーバーライト繰り返し特性と
を十分に兼ね備えた急冷構造の相変化型光ディスクを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の相変化型光ディスクが有する層構造を
示す断面図である。

【図2】<実施例1>に関し、第一の保護層におけるS
iO2 の存在比と、高温高湿加速試験前後のビットエラ
ーレート増加率との関係を示すグラフである。

【図3】<実施例3>に関し、第二の保護層におけるS
iO2 の存在比と、同一記録感度となる膜厚との関係を
示すグラフである。

【図4】<実施例3>に関し、第二の保護層におけるS
iO2 の存在比と、オーバーライト繰り返し可能回数と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

1 基板 2 第一の保護層 3 記録層 4 第二の保護層 5 反射層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−282876(JP,A) 特開 平5−144084(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/24 535

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な基板と、この基板の一方の面に形
    成された、照射されるレーザパワーの差で結晶−非晶質
    間の相変化が生じる材料からなる記録層と、この記録層
    の前記基板とは反対側の面に形成された反射層と、前記
    基板と記録層との間に形成された第一の保護層と、前記
    記録層と反射層との間に形成された第二の保護層とを備
    え、前記第一の保護層および第二の保護層がZnSとS
    iO2との混合物からなる相変化型光ディスクにおい
    て、 第一の保護層におけるSiO2 の存在比が25mol%
    未満であり、第二の保護層におけるSiO2 の存在比が
    25mol%以上であることを特徴とする急冷構造の
    変化型光ディスク。
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