JP2954731B2 - 情報記録媒体及びそれを用いる情報記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は情報記録媒体、特に相変
化型情報記録媒体であって、光ビームを照射することに
より記録層材料に相変化を生じさせ、情報の記録、再生
を行い、かつ、書換えが可能である情報記録媒体に関す
るものであり、光メモリー関連機器、特に書換え可能な
コンパクトディスク（ＣＤ）に応用される。

【０００２】

【従来の技術】電磁波、特にレーザービームの照射によ
る情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一
つとして、結晶−非晶質相間あるいは結晶−結晶相間の
転移を利用する、いわゆる相変化型光情報記録媒体がよ
く知られている。特に光磁気メモリーでは困難な単一ビ
ームによるオーバーライトが可能であり、ドライブ側の
光学系もより単純であることなどから最近その研究開発
が活発になされている。その代表的な記録材料として
は、ＵＳＰ ３，５３０，４４１に開示されているよう
な、Ｇｅ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ−Ｓ、Ｇｅ−Ｔｅ−
Ｓ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｓ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ａｓ−
Ｓｅ、Ｉｎ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓなどのいわ
ゆるカルコゲン系合金材料があげられる。又、安定性、
高速結晶化などの向上を目的としてＧｅ−Ｔｅ系にＡｕ
（特開昭６１−２１９６９２号公報）、Ｓｎ及びＡｕ
（特開昭６１−２７０１９０号公報）、Ｐｄ（特開昭６
２−１９４９０号公報)等を添加した材料の提案や、記
録／消去の繰返し性能向上を目的として、Ｇｅ−Ｔｅ−
Ｓｅ−Ｓｂの組成比を特定した材料（特開昭６２−７３
４３８号公報)の提案などもなされている。しかしなが
ら、そのいずれもが相変化型書換え可能光メモリー媒体
として要求される諸特性のすべてを満足しうるものとは
いえない。

【０００３】また、特開昭６３−２５１２９０号公報に
は、結晶状態が実質的に三元以上の多元化合物単相から
なる記録層を形成した光情報記録媒体（以降「光記録媒
体」と略記することがある）が提案されている。ここで
の“実質的に三元以上の多元化合物単相”とは、三元以
上の化学量論組成をもった化合物（例えばＩｎ₃ＳｂＴ
ｅ₂など）を記録層中に９０原子％以上含むものとされ
ている。そして、このような記録層を用いることによ
り、高速記録、高速消去が可能となるとしている。だ
が、このものでは記録、消去に要するレ−ザ−パワ−は
未だ充分ではなく、消去比も低い（消し残りが大きい）
等の欠点を有している。更に、特開平１−２７７３３８
号公報には（Ｓｂ_a Ｔｅ_1-a ）_1-Y Ｍ_Y （ここで０．４
≦ａ＜０．７、Ｙ≦０．２であり、ＭはＡｇ、Ａｌ、Ａ
ｓ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐ
ｔ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ及びＺｎからなる群から選ばれる
少なくとも１種である。）で表される組成の合金からな
る記録層を有する光記録媒体が提案されている。この系
の基本はＳｂ₂Ｔｅ₃であり、Ｓｂ過剰にすることによ
り、高速消去、繰返し特性を向上させ、Ｍの添加により
高速消去を促進させている。加えて、ＤＣ光による消去
率も大きいとしている。しかし、この文献にはオ−バ−
ライト時の消去率は示されておらず（本発明者らの検討
結果では消し残りが認められた）、記録感度も不十分で
ある。

【０００４】同様に、特開昭６０−１７７４４６号公報
では記録層に（Ｉｎ_1-X Ｓｂ_X ）_1-Y Ｍ_Y （０．５５≦
Ｘ≦０．８０、０≦Ｙ≦０．２０であり、ＭはＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓ
ｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｂｉである。）なる合金を用い、ま
た、特開昭６３−２２８４３３号公報では記録層にＧｅ
Ｔｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃−Ｓｂ（過剰）なる合金を用いている
が、いずれも感度、消去比等の特性を満足するものでは
ない。これまでみてきたように、光記録媒体において
は、特に記録感度、消去感度の向上、オ−バ−ライト時
の消し残りによる消去比低下の防止、並びに記録部、未
記録部の長寿命化が解決すべき最重要課題となってい
る。これらの問題点を解決する手段の一つとして、記録
層の上下に化学的に安定した耐熱性の良好な保護層を設
ける技術が提案されている（特開昭６１−５４５０、６
３−２５９８５５）。耐熱保護層に要求される機能とし
ては、レーザー光に対する透明性、動作温度に対し高融
点であること、機械的強度が高いこと、化学的安定性に
富むこと等が挙げられるが、相変化型記録層、特にカル
コゲン系化合物を用いた記録層の場合、カルコゲン元素
が活性であるため、化学的に不活性な保護材料が極めて
重要な意味を持つ。

【０００５】この点で一般的に用いられている酸化物系
誘電体材料等は未だ充分その要求に応えているとは言え
ない。更に耐熱保護層は放熱層（熱伝達層）としての機
能も備えている。一般に放熱層は熱伝導率が小さすぎる
場合、アモルファス化に必要な急冷効果が得られず、ま
た、大きすぎる場合、熱の有効利用ができず、すなわ
ち、結晶化に必要な徐冷条件がととのわず、記録・消去
感度の低下をもたらした。この様に放熱層は記録膜に適
応した熱伝導率に制御する必要がある。しかし、上記材
料群では広範囲な熱伝導率の制御は困難であった。例え
ば線速度が３ｍ／ｓ以下、特にコンパクトディスクの規
格になっている１．２〜１．４ｍ／ｓ程度の低線速度の
場合、記録時（レーザー光吸収時）に生じる熱の冷却速
度が不充分となりやすく、そのため、良好な記録マーク
が得られなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

（１）本発明は従来技術における以上の問題を全て解消
し、高い記録感度及び消去比を有し、しかも記録・消去
の繰返しによるＣ／Ｎ劣化もなく、長寿命の記録が可能
な上、複雑なシステムも必要としない書換え可能型情報
記録媒体、および、（２）書換え可能なコンパクトディ
スクを提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの情
報記録媒体およびそれを用いる情報記録方法である。こ
の情報記録媒体の構成について説明すると、上部耐熱保
護層の材料として比較的熱伝導率の大きい材料を用いる
のが特徴である。Ｃｕを含むカルコパイライト型化合物
は光ディスクの耐熱保護層に求められる基本物性（高融
点、透光性）を満足するだけでなく、一般の高融点誘電
材料に比べ、熱伝導率が高く、又相変化ディスクに用い
られる記録層材料、特に本発明の記録層との整合性が良
好であるので上部耐熱保護層の材料として適している。

【０００８】また、下部耐熱保護層は常に必要なもので
はないが、基板が例えばポリカーボネート樹脂のように
耐熱性の低い材料の場合には下部耐熱保護層が必要であ
る。Ａｇ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｂを含む４元系の相変化形記
録材料を主成分として含有する材料は記録（アモルファ
ス化）感度、消去（結晶化）感度・速度及び消去比が極
めて良好であるので記録層の材料として適している。

【０００９】上記記録層とその上に積層する上部耐熱保
護層との組合せにより、１．２〜１．４ｍ／秒という低
線速度においても、記録（アモルファス化）時の急冷条
件及び消去（結晶化）時の徐冷条件を同時に満足するこ
とができ、良好な記録・再生特性が得られる。耐熱保護
層は光学的エネルギーギャップ（Ｅｇ．ｏｐｔ）が大き
いものが好ましく１．５ｅＶ以上のものが適している。
特にこれが大きいことはディスク反射率向上のためにも
好ましい。また耐熱保護層の融点は８００℃、好ましく
は１０００℃以上がよい。下記表Ａに本発明の耐熱保護
層の材料の光学的エネルギーギャップ及び融点を示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】本発明の記録層は各種気相成長法、例えば
真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光
ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法
等によって形成できる。気相成長法以外にゾルゲル法の
ような湿式プロセスも適用可能である。記録層の膜厚と
しては２００〜１００００Å、好適には４００〜３００
０Åとするのが良い。２００Åより薄いと光吸収能が著
しく低下し、記録層としての役割を果たさなくなる。ま
た１００００Åより厚いと高速で均一な相変化が起こり
にくくなる。

【００１２】基板の材料は通常ガラス、セラミックス、
あるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、コスト等の点
で好適である。樹脂の代表例としてはポリカーボネート
樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹
脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フ
ッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等があげられる
が、加工性、光学特性等の点でポリカーボネート樹脂、
アクリル系樹脂が好ましい。

【００１３】下部耐熱性保護層の材料としては、Ｓｉ
Ｏ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、
Ｉｎ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂等の金属酸化物、Ｓｉ
₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの窒化物、Ｚ
ｎＳ、Ｉｎ₂Ｓ₃、ＴａＳ₄等の硫化物、ＳｉＣ、Ｔａ
Ｃ、Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの炭化物やダイ
ヤモンド状カーボンあるいはそれらの混合物があげられ
る。これらの材料は単体で保護層とすることもできる
が、お互いの混合物としてもよい。また、必要に応じて
不純物を含んでいてもよい。

【００１４】但し耐熱保護層の融点は記録層の融点より
も高いことが必要である。このような耐熱性保護層は各
種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、
プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング
法、電子ビーム蒸着法等によって形成できる。耐熱性保
護層の膜厚としては200〜5000Å、好適には500〜3000Å
とするのがよい。200Åより薄くなると耐熱性保護層と
しての機能を果たさなくなり、逆に5000Åよりも厚くな
ると、感度の低下をきたしたり、界面剥離を生じやすく
なる。又、必要に応じて保護層を多層化することもでき
る。

【００１５】反射層としてはＡｌ、Ａｕなどの金属材
料、またはそれらの合金などを用いることができる。好
ましくは熱伝導率が高い（好適には２．０Ｗ／ｃｍ・ｄ
ｅｇ以上）材料、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌが良
く、Ａｇ（４．２Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ）、Ａｕ（３．０Ｗ
／ｃｍ・ｄｅｇ）、或いはそれらの合金が特に好まし
い。反射層はこの場合、放熱層としての機能も担ってい
る。反射層の膜厚は２００〜３０００Å、好適には５０
０〜２０００Åがよい。このような反射層は各種気相成
長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ
ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子
ビーム蒸着法等によって形成できる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。 実施例Ｉ−１ ピッチ１．６μｍ、深さ７００Åの溝付き、厚さ１．２
ｍｍ、直径１２００ｍｍφのポリカーボネート基板上に
表Ｉ−１に示す構成により、下部耐熱保護層、記録層、
上部耐熱保護層及び反射層を順次積層した。

【００１７】

【表２】

【００１８】光ディスクの評価は７８０ｎｍの半導体レ
ーザー光をＮ．Ａ．＝０．５の対物レンズを通して、基
板側から照射し、媒体面で約１μｍφのスポット径にし
ぼり込むことにより行った。製膜直後の記録膜は非晶質
である。測定に際し、最初に媒体面で３ｍＷのＤＣ光で
ディスク全面を十分に結晶化させ、それを初期（未記
録）状態とした。この時のディスクの回転線速度は１．
３ｍ／ｓ一定とした。次に書込みパワーを３〜１０ｍＷ
まで１ｍＷずつ変化させ、６９０ｎｓのパルス巾にて記
録性能を評価した。再生光は０．６ｍＷ一定とした。そ
の結果４〜１０ｍＷでＣ／Ｎ４５ｄＢ以上の信号が得ら
れた。更に３ｍＷのＤＣ光にて消去したところ、記録マ
ークはほぼ完全に消去され、消し残りは認められなかっ
た。

【００１９】実施例Ｉ−２ 記録層材料の組成をＡｇ₈Ｉｎ₈Ｔｅ₁₆Ｓｂ₆₈、反射層材
料をＡｇと変えた以外は実施例Ｉ−１と全く同様にして
ディスクを作製し、同様の評価を行った。 比較例Ｉ−１ 記録層材料の組成をＡｇ₅Ｉｎ₅Ｔｅ₁₀Ｓｂ₈₀とした以外
は実施例Ｉ−１と同様の層構成とし、同様の評価を行っ
た。 比較例Ｉ−２ 記録層をＡｇ₁₀Ｉｎ₁₀Ｔｅ₂₀Ｓｂ₆₀、上部保護層を下部
保護層と同じ［ＺｎＳ＋ＳｉＯ₂（２０％）］複合誘電
層とした以外は実施例Ｉ−１と同様の層構成のディスク
を作製し、同様の評価を行った。 比較例Ｉ−３ 記録層をＡｇ₂₀Ｉｎ₂₀Ｔｅ₃₀Ｓｂ₃₀とした以外は実施例
Ｉ−１と同じ評価を行った。それらの結果を表Ｉ−２に
整理した。

【００２０】

【表３】

【００２１】更に実施例Ｉ−１、２の試料について、以
下の条件にて１ビームオーバーライトを試みたところ、
極めて良好な結果を得た。 ・線速度…１．３ｍ／Ｓ ・記録パワー（Ｐｗ）…７ｍＷ ・消去パワー（ＰＥ）…３ｍＷ ・記録周波数…ｆ₁＝０．６５ＭＨｚ ｆ₂＝０．８５ＭＨｚ 前記表Ｉ−２の右欄に、あらかじめｆ₁で記録したトラ
ックにｆ₂でオーバーライトしたときのＣ／Ｎと消去比
を示す。実施例Ｉ−１、２共に１０００回以上のオーバ
ーライトをくり返しても、特性劣化は認められなかっ
た。

【００２２】実施例ＩＩ−１ 実施例Ｉ−１における上部耐熱保護層の材料をＣｕＡｌ
Ｓｅ₂に替えた以外は実施例Ｉ−１と同じ条件で光デイ
スクを作製し、同じ条件で試験をした結果、実施例Ｉ−
１と同じく、良い結果が得られた。 実施例ＩＩ−２ 上記実施例ＩＩ−１の記録層材料の組成をＡｇ₈Ｉｎ₈Ｔ
ｅ₁₆Ｓｂ₆₈、反射層材料をＡｇに替えた以外は実施例Ｉ
Ｉ−１と全く同様にしてディスクを作製し、同様の試験
をした。上記実施例の結果を下記表ＩＩ−１に示す。

【００２３】

【表４】

【００２４】更に、実施例ＩＩ−１、２共に１０００回
以上のオーバーライトをくり返しても特性劣化は認めら
れなかった。 実施例ＩＩＩ−１ 実施例Ｉ−１における上部耐熱保護層の材料をＣｕＧａ
Ｓ₂に替えた以外は実施例Ｉ−１と同じ条件で光デイス
クを作製し、同じ条件で試験をした結果、実施例Ｉ−１
と同じく、良い結果が得られた。 実施例ＩＩＩ−２ 上記実施例ＩＩＩ−１の記録層材料の組成をＡｇ₈Ｉｎ₈
Ｔｅ₁₆Ｓｂ₆₈、反射層材料をＡｇに替えた以外は実施例
ＩＩＩ−１と全く同様にしてディスクを作製し、同様の
試験をした。上記実施例の結果を下記表ＩＩＩ−１に示
す。

【００２５】

【表５】

【００２６】更に、実施例ＩＩＩ−１、２共に１０００
回以上のオーバーライトをくり返しても特性劣化は認め
られなかった。 実施例ＩＶ−１ 実施例Ｉ−１における上部耐熱保護層の材料をＣｕＧａ
Ｓｅ₂に替えた以外は実施例Ｉ−１と同じ条件で光デイ
スクを作製し、同じ条件で試験をした結果、実施例Ｉ−
１と同じく、良い結果が得られた。 実施例ＩＶ−２ 上記実施例ＩＶ−１の記録層材料の組成をＡｇ₈Ｉｎ₈Ｔ
ｅ₁₆Ｓｂ₆₈、反射層材料をＡｇに替えた以外は実施例Ｉ
Ｖ−１と全く同様にしてディスクを作製し、同様の試験
をした。上記実施例の結果を下記表ＩＶ−１に示す。

【００２７】

【表６】

【００２８】更に、実施例ＩＶ−１、２共に１０００回
以上のオーバーライトをくり返しても特性劣化は認めら
れなかった。 実施例Ｖ−１ 実施例Ｉ−１における上部耐熱保護層の材料をＣｕＩｎ
Ｓ₂に替えた以外は実施例Ｉ−１と同じ条件で光デイス
クを作製し、同じ条件で試験をした結果、実施例Ｉ−１
と同じく、良い結果が得られた。 実施例Ｖ−２ 上記実施例Ｖ−１の記録層材料の組成をＡｇ₈Ｉｎ₈Ｔｅ
₁₆Ｓｂ₆₈、反射層材料をＡｇに替えた以外は実施例Ｖ−
１と全く同様にしてディスクを作製し、同様の試験をし
た。上記実施例の結果を下記表Ｖ−１に示す。

【００２９】

【表７】 表Ｖ−１ 更に、実施例Ｖ−１、２共に１０００回以上のオーバー
ライトをくり返しても特性劣化は認められなかった。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した本発明の効果を要約すると
下記のとおりである。 （１）結晶−アモルファス転移特性の良好な記録層材料
と、熱伝導率の良好な上部耐熱保護層との組合せによ
り、低線速度下でも優れた記録・消去性能を有する相変
化形情報記録媒体を獲得できた。 （２）書換え可能なコンパクトディスクが提供可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の情報記録媒体の構成の一例を示す断面
の模式図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下部耐熱保護層 ３ 記録層 ４ 上部耐熱保護層 ５ 光学的反射層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 博子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平２−151481（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9880（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/24 B41M 5/26 G11B 7/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光の照射により情報の記録、消
   去、再生を行う書換え可能な情報記録媒体において、基
   板上に、記録層、上部耐熱保護層、光学的反射層を順次
   積層したものであり、この上部耐熱保護層の材料がＣｕ
   を含むカルコパイライト型化合物であり、かつ、記録層
   が下記一般式で表わされる相変化型記録材料を主成分と
   して含有することを特徴とする情報記録媒体。一般式
   Ａｇ_αＩｎ_βＴｅ_γＳｂ_δ ただし、５≦α≦１７ ６≦β≦１８ １３≦γ≦３６ ３３≦δ≦７７ α＋β＋γ＋δ＝１００
2. 【請求項２】 上部耐熱保護層の材料が、ＣｕＡｌ
   Ｓ₂、ＣｕＡｌＳｅ₂、ＣｕＧａＳ₂、ＣｕＧａＳｅ₂、Ｃ
   ｕＩｎＳ₂のうちの何れかであることを特徴とする請求
   項１記載の情報記録媒体。
3. 【請求項３】 基板と記録層との間に更に下部耐熱保護
   層を有することを特徴とする請求項１または２記載の情
   報記録媒体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載の情報記
   録媒体を１．２〜１．４ｍ／秒の定線速度で回転させな
   がら、記録層に基板側からレーザー光を照射して信号を
   記録することを特徴とする情報記録方法。