JP3345703B2 - 光記録媒体および相変化光記録媒体ならびに相変化光記録媒体の初期化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，光ビームを照射す
ることにより記録層材料に光学的な変化を生じさせ，信
号の記録，再生，かつ，書換えが可能な情報記録媒体で
あって，光記憶関連機器に応用される光記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体として，光磁気記録媒体，あ
るいは，相変化形光記録媒体がよく知られている。相変
化光記録媒体は，１ビームオーバーライトが可能である
という特徴をもつ。その記録材料としては，ＵＳＰ３５
３０４４１に開示されているように，ＧｅＴｅ，ＧｅＴ
ｅＳｅ，ＧｅＴｅＳ，ＧｅＳｅＳ，ＧｅＳｅＳｂ，Ｇｅ
ＡｓＳｅ，ＩｎＴｅ，ＳｅＴｅ，ＳｅＡｓなどのいわゆ
るカルコゲン系合金材料があげられる。

【０００３】また，安定性，高速結晶化等の向上を目的
に，Ｇｅ−Ｔｅ系にＡｕ（特開昭６１−２１９６９２号
公報記載），ＳｎおよびＡｕ（特開昭６１−２７０１９
０号公報記載），Ｐｄ（特開昭６２−１９４９０号公報
記載）などを添加した材料の提案や，記録／消去の繰返
し性能向上を目的に，ＧｅＴｅＳｅＳｂ，ＧｅＴｅＳｂ
の組成比を特定した材料（特開昭６２−７３４３８号公
報記載，特開昭６３−２２８４３３号公報記載），ある
いはＧｅＴｅＳｅＢｉ（特開昭６２−７３４３９号公報
記載），さらには，Ａｇ−Ｉｎ−Ｔｅ−Ｓｂの提案など
もなされている。

【０００４】この相変化光記録媒体では，成膜直後の記
録層はアモルファス状態で，これを結晶化させる初期化
プロセスの実施が必要である。この初期化プロセスには
高温が必要であるが，この初期結晶化を効率良く行うた
めには，大口径レーザによる初期化が好ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記の
場合に，記録媒体が熱衝撃により劣化し，保存信頼性や
繰返し信頼性等の記録特性を著しく損なうという問題点
があった。また，初期化線速を高速にした場合には，記
録層が急冷されるため記録層がアモルファス状態とな
る。このため初期化線速には一定の限界があるという問
題があった。

【０００６】さらに，大口径レーザによる初期化では，
レーザビームの強度分布が不均一であるため，初期結晶
化後の特性，特に，反射率が不均一となるという問題点
があった。これら熱衝撃による特性劣化は，レーザビー
ムによる初期化プロセスが要求される光磁気記録媒体に
おいても同様である。

【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたもので，初
期結晶化プロセスの熱衝撃を受けても記録特性の劣化が
生じない光記録媒体を得ること，さらに，初期化線速を
高速化することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，基板上
に少なくとも記録層および反射層を設け，反射層裏面に
光吸収層が設けられ，初回書き込み以前に前記記録層を
加熱する初期化プロセスを必要とする光記録媒体におい
て，前記光吸収層の組成を厚さ方向に連続的または段階
的に変化させることを特徴とする相変化光記録媒体，前
記反射層が金属または合金からなり，前記光吸収層が該
反射層と同一の金属元素を有する酸化物，窒化物，ハロ
ゲン化物および硫化物の群から選ばれた少なくとも１種
の化合物を含有してなる上記相変化光記録媒体及び初期
結晶化プロセスを要する光記録媒体の初期化方法におい
て，光吸収層が存在する裏面側から大口径レーザビーム
を照射し初期化することを特徴とする上記いずれかの相
変化光記録媒体の初期化方法が提供される。

【０００９】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
光記録媒体は，反射層裏面に光吸収層を積層するもの
で，記録媒体の層構成としては，記録媒体の種類により
様々な構成をとり得るが，光吸収層は反射層裏面に必ず
形成されるため，光情報の記録，再生用のレーザビーム
はこの光吸収層に吸収され記録層には到達しない。この
ため，光吸収層は光学的な意味で直接記録再生に影響を
与えるものではない。

【００１０】本発明の相変化光記録媒体は，反射層と光
吸収層の組成を特定した相変化光記録材料であり，特に
反射層を金属により形成し，光吸収層を反射層に用いる
金属を含む化合物から形成する。層構成としては例え
ば，基板／第１保護層／記録層／第２保護層／反射層／
光吸収層／環境保護層とすることができる。

【００１１】次に，本発明の相変化光記録媒体は，光吸
収層の組成を光吸収層の厚さ方向に連続的または段階的
に変化させたものである。すなわち，この場合は非化学
量論組成の化合物または金属と化合物との混相からなる
光吸収層を設けるものである。

【００１２】そして、本発明の相変化光記録媒体の初期
化方法は，初期結晶化プロセスを要する光記録媒体の記
録および再生方法において，反射層裏面に設けた光吸収
層を介して大口径レーザビームを照射し記録層を加熱す
る初期結晶化プロセスを有することを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明の相変化光記録媒体によれば，反射層裏
面，すなわち，記録層が存在しない側の反射層に光吸収
層が存在するため，反射層裏面の反射率を大幅に低下さ
せることができる。このため，初期化プロセス専用の大
出力大口径レーザ等を用い，反射層裏面からの光照射に
より記録層を加熱することができる。

【００１４】ここで，大出力大口径レーザの光の大部分
は，光吸収層に吸収され，記録層には殆ど到達しない。
したがって，記録層の加熱は，最表面に存在する光吸収
層からの熱伝導による。従来の初期化では，反射層裏面
の反射率が高く，この面からの光照射による初期化は困
難であった。このため記録層に直接光を照射して初期化
を行っていたが，この場合，記録層のみが急激に加熱さ
れるため，記録層近傍の温度勾配が極めて高く，記録層
やその周囲では熱衝撃が過大であった。そして，高速化
の初期化では記録層の結晶化が困難であった。

【００１５】しかし，本発明においては，記録層の温度
勾配を低くした状態での初期化が可能となるため初期化
プロセスによる光記録媒体の記録層およびその周囲の層
の劣化および記録層の急冷に伴うアモルファス化を抑え
ることが可能であり，高速初期化に適した光記録媒体と
なりうる。

【００１６】本発明の相変化記録媒体では，光吸収層が
反射層と同一の金属元素を有する化合物であるため，光
吸収層の形成が簡易となる。例えば，スパッタリングに
よる場合，同一の真空槽で反射層と光吸収層を順次形成
することが可能である。また，反射層を陽極酸化等によ
り所定の光吸収を持たせることも可能で公知の製造方法
への適用性が高い光記録媒体を形成することができる。

【００１７】本発明の相変化光記録媒体では，光吸収層
の組成が連続的または段階的に変化しているため，光吸
収係数が膜厚方向に連続的または段階的にに変化してい
る。このため反射層／光吸収層界面での吸収係数変化を
緩やかなものにすることも可能で，光の反射を大幅に低
減することが可能である。このため反射層裏面からの初
期化に極めて好適である。また，この組成変化は，光吸
収層の熱伝導率の制御にも寄与し，光吸収層の放熱層と
しての作用の最適化にも寄与する。

【００１８】上記第四に記載した光記録媒体または相変
化光記録媒体の初期化方法では，反射層裏面からの光照
射により記録層を加熱することができるため上記の様
に，熱衝撃を抑制する作用を有する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の相変化光記録媒体におい
て使用される基板材料は，ガラス，セラミックス，ある
いは，樹脂である。樹脂の代表例として，ポリカーボネ
−ト樹脂，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，
ポリメチルメタクリレート樹脂などが使用できるが，加
工性，光学特性等から，ポリカーボネート樹脂が好まし
い。また，基板の形状は，ディスク状，カード状，ある
いは，シート状であってもよい。基板の厚さは，１．２
ｍｍ，０．６ｍｍ，０．３ｍｍ等任意のものが使用でき
る。また，案内溝を有する基板であっても良い。

【００２０】上記第１，または，第２保護層を形成する
には，ＳｉＯ，ＳｉＯ2，ＺｎＯ，ＳｎＯ2，Ａｌ2Ｏ3，
ＴｉＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＺｒＯ2などの酸化物，Ｓ
ｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮなどの窒化物，
ＺｎＳ，Ｉｎ2Ｓ3，ＴａＳ4などの硫化物，ＳｉＣ，Ｔ
ａＣ，Ｂ4Ｃ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣなどの炭化物やダ
イヤモンド状炭素，あるいは，その混合物が使用され
る。これら第１および第２保護層は，スパッタリング，
イオンプレーティング，真空蒸着，プラズマＣＶＤ法等
によって作製できる。

【００２１】次に，本発明における反射層としては，Ａ
ｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒなどの金属材料およ
びＦｅＮ，ＴｉＮ等の化合物が用いられ，スパッタリン
グ，イオンプレーティング，真空蒸着，プラズマＣＶＤ
法等によって作製されるが，上記第二に記載した構成で
は反射層は特に金属が用いられる。この金属としては，
上述した様にＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔ
ｉ，あるいはこれらの合金である。

【００２２】そして，光吸収層は反射層を構成する金属
元素の少なくとも１つの金属元素の酸化物，窒化物，ハ
ロゲン化物，または，硫化物を有している。これらの化
合物の中で化学量論組成の化合物が透明な場合には，光
吸収層が，純金属と化学量論組成の化合物の間の組成を
有する様に調製される。

【００２３】この光吸収層の形成は，所定の光吸収係数
を有する光吸収層を形成するプロセスにより，スパッタ
リング法，真空蒸着法，ＣＶＤ法，スピンコート法，陽
極酸化法，塗布法等により形成される。

【００２４】次に，レーザビームにより光吸収層を加熱
する初期化プロセスにおいて，使用するレーザは，Ｈｅ
−ＮｅやＡｒ，ＣＯ2レーザ等のガスレーザ，あるいは
半導体レーザ，あるいはエキシマレーザ等である。特
に，本方法によれば，波長が短く，エネルギー密度が高
いエキシマレーザの使用も可能である。

【００２５】従来技術では初期化のためのレーザが基板
を通過するため，基板や記録層が短波長の光により損傷
を受け，そのため，短波長レーザは使用できなかった
が，本発明では，基板や記録層に短波長レーザが到達し
ないため，高エネルギー密度のパルスレーザにより効果
的な初期化が実現される。

【００２６】また，ＣＯ2レーザ等の長波長レーザは，
大出力が得られる反面，記録層や基板の吸収係数が必ず
しも適切でない（基板の吸収係数が大きい，あるいは，
記録層の反射が大きい等）ため，光記録媒体の高速初期
化には使用出来なかったが，本発明ではこの長波長大出
力レーザによる超高速初期化も可能である。

【００２７】また，いずれのレーザを使用した場合にも
熱衝撃による記録層の劣化（剥離，ジッター劣化，繰り
返し特性，基板の変形等）を抑制できる。

【００２８】なお，環境保護層のコーティングは，紫外
線硬化樹脂に耐熱性が無いため，初期化プロセス実施後
に行う。

【００２９】

〔実施例１〕

図１に断面図で示すような，基板１（ポリカーボネート
（１．２ｍｍ））／第１保護層２（ＺｎＳＳｉＯ2（２
００ｎｍ））／記録層３（Ａｇ8Ｉｎ11Ｓｂ47Ｔｅ34：
Ｎ（２０ｎｍ））／第２保護層４（ＺｎＳＳｉＯ2（２
０ｎｍ））／ＡｌＮｘ（２０ｎｍ）／反射層５（Ａｌ合
金（１００ｎｍ））／光吸収層６（カーボン（２００ｎ
ｍ））／環境保護層７（紫外線硬化樹脂（４μｍ））か
らなる構成の相変化形光ディスクをスパッタリングおよ
び真空蒸着により作製した。ただし，紫外線硬化樹脂
は，初期化プロセス実施後に，スピンコートによって塗
布した。また，第１保護層および第２保護層は，反応圧
０．００８ｔｏｒｒ，プラズマ電力１．０ｋＷで作製し
た。

【００３０】記録層は，スパッタリングの際，Ｎ2をＡ
ｒに３％添加して作製した。Ｎ2添加により繰返し特性
が向上する。反射層のＡｌ合金はＴｉ等の添加元素を含
有しており，Ａｒ雰囲気中のスパッタリングにより形成
した。また，光吸収層は反射層と同一のターゲットを用
いＡｒ＋Ｎ2雰囲気中スパッタリングにより形成した。
窒素流量が過大な場合には，透明なＡｌＮを主成分とす
る化合物が形成され，光吸収層としては不適格である
が，窒素流量を適宜小さくすることにより，ＡｌＮｘ
（０〈ｘ〈１）が形成される。ＡｌＮｘの窒素濃度が低
下するにつれ，光吸収係数が増加し，光吸収層として好
適なものとなる。

【００３１】なお，光吸収層は必ずしも単相である必要
は無く，数〜数１０ｎｍの微視的なスケールで見た場合
には，吸収層の組成や構造に不均一性があってもよい。
例えば，ＡｌＮ＋Ａｌの微結晶が混在する混合相からな
る薄膜であっても光吸収は適切な値となる。そして，Ｔ
ｉやＴｉＮの微結晶を含んでいてもよい。

【００３２】この場合，光吸収層のＡｌＮｘを膜厚方向
に窒素濃度を傾斜させて形成した。すなわち，反射層側
で窒素濃度が低く，表面側で窒素濃度を高くする構成と
した。これは，光吸収層形成時の導入窒素流量を徐々に
増加させることにより形成した。

【００３３】これにより光吸収係数が膜厚方向になだら
かに変化するが，非常に薄い吸収層で，反射率を大幅に
低くする（数〜２０％）ことができた。また，窒素濃度
に勾配をつけたことにより熱伝導率が変化した。すなわ
ち，窒素濃度の増加に連れ，熱伝導率が低下する傾向が
認められた。これにより熱伝導が特性に大きく影響する
相変化光記録媒体の熱特性の改善にも寄与させることが
可能である。

【００３４】〔実施例２〕 反射層形成プロセスを含む光記録媒体の形成方法におい
て，光吸収層形成プロセスを有し，該光吸収層形成プロ
セスは，所定の光吸収係数を有する光吸収層を形成する
プロセスで，スパッタリング法，真空蒸着法，ＣＶＤ
法，スピンコート法，陽極酸化法，塗布法等を用いるこ
とができる。そして，このような手段により光吸収層を
形成した後にレーザビームにより光吸収層を加熱して初
期化する。

【００３５】使用レーザは，Ｈｅ−Ｎｅ，Ａｒ，ＣＯ2
レーザ等のガスレーザ，あるいは半導体レーザ，あるい
はエキシマレーザ等である。特に本法によれば波長が短
くエネルギー密度が高いエキシマレーザの使用も可能で
ある。従来技術では初期化のためのレーザが基板を通過
するため基板や記録層が短波長光により損傷を受け短波
長レーザは使用不可であったが，本発明では基板や記録
層に短波長レーザが到達しないため高エネルギー密度の
パルスレーザにより効果的な初期化を実現できる。

【００３６】また，ＣＯ2レーザ等の長波長レーザは，
大出力が得られる反面，記録層や基板の吸収係数が必ず
しも適切でないため，すなわち，基板の吸収係数が大き
い，あるいは記録層の反射が大きい等のため，光記録媒
体の高速初期化には使用できなかったが，本発明ではこ
の長波長大出力レーザによる超高速初期化も可能であ
る。いずれのレーザを使用した場合にも熱衝撃による記
録層の劣化，すなわち，剥離，ジッター劣化，繰り返し
特性，基板の変形等を抑制できる。

【００３７】また，従来の初期化では上記組成の記録層
を有する相変化型光記録媒体では初期化線速６ｍ／ｓ以
上で記録層の急加熱，急冷によりアモルファス化を生じ
るという問題点があったが，本法では１０ｍ／ｓを上回
る初期化線速でも記録層のアモルファス化が生じず良好
な初期化を行うことができる。

【００３８】なお，環境保護層のコーティングは紫外線
硬化樹脂に耐熱性がないため，初期化プロセス実施後に
行う。

【００３９】

【発明の効果】以上のように，本発明の相変化光記録媒
体によれば，初期化時の熱劣化が低減された相変化光記
録媒体をコスト的に有利に得ることができ、また、厚さ
方向に組成を変化させた光吸収層により反射率を低下さ
せるとともに熱伝導率を低下させることができるため光
吸収層を放熱層として利用し相変化光記録媒体の熱特性
を改善することができる。さらに，本発明の初期化方法
によれば，初期化時の熱衝撃を抑制し，特性劣化が抑制
されるとともに初期化線速の高速化が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光記録媒体の一例を示す説明図で
ある。 １ 基板 ２ 第１保護層 ３ 記録層 ４ 第２保護層 ５ 反射層 ６ 光吸収層 ７ 環境保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−144084（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332929（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−100936（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−123333（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−240842（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54442（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138635（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−83439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/24 G11B 7/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に少なくとも記録層および反射層
   を設け，反射層裏面に光吸収層が設けられ，初回書き込
   み以前に前記記録層を加熱する初期化プロセスを必要と
   する光記録媒体において，前記光吸収層の組成を厚さ方
   向に連続的または段階的に変化させることを特徴とする
   相変化光記録媒体。
2. 【請求項２】 前記反射層が金属または合金からなり，
   前記光吸収層が該反射層と同一の金属元素を有する酸化
   物，窒化物，ハロゲン化物および硫化物の群から選ばれ
   た少なくとも１種の化合物を含有してなる請求項１に記
   載の相変化光記録媒体。
3. 【請求項３】 初期結晶化プロセスを要する光記録媒体
   の初期化方法において，光吸収層が存在する裏面側から
   大口径レーザビームを照射し初期化することを特徴とす
   る請求項１または２記載の相変化光記録媒体の初期化方
   法。