JPH03197174A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザビーム、電子線ビーム等の光ビームを
照射することにより、記録層のビーム照射部分に原子配
列の変化を生じさせて情報の記録・消去を繰返し行ない
、この原子配列の変化に伴う光学的特性の変化を検出し
て情報を再生する情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 従来、情報の消去が可能な情報記録媒体（例えば、イレ
ーサブル光ディスク）として、所謂相変化型のものが知
られている。このような情報記録媒体は、透明で経時変
化が少ない材料、例えばガラス又はプラスチック材料（
ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂
等）からなる基板と、この基板上に形成された記録層と
を備えている。

記録層を形成する材料としては、Ｔｅ、Ｓｅ。

Ｇｅ、Ｓｂ、Ｓｎ等の金属若しくは半金属、又はこれら
の合金、例えばＧｅＴｅ５ｂＳ。

ＡｓＴｅＧｅ、５ｎＴｅＳｅ、５ｂＴｅＳｅが知られて
いる。このような材料で形成された記録層においては、
異なる条件の光ビームが照射されることにより、記録部
分が結晶性の高い状Ｂ（原子が比較的正しく配列された
状態、以下結晶状態と呼ぶ）と、結晶性が低下した状態
（原子配列が乱れた状態、以下非晶質状態と呼ぶ）との
間で可逆的に変化する。これら２つの状態は、反射率及
び透過率等の光学的特性が異なるので、このような状態
の変化を利用して情報を記録消去し、この変化に伴う光
学的特性を検出することにより情報を再生することがで
きる。

第３図は上述の情報記録媒体の一例を示す断面図であり
、これは基板１、記録層２及び、記録層２上の有機物保
護層３からなる。この保護層３は情報記録媒体を扱う際
の表面の傷やほこりを防止するために配設されるもので
あり、紫外線硬化樹脂等で形成される。

また、第１図に示すように、記録層２の両側を無機物保
護層４．５で挟むように構成することもできる。この場
合に、保護層４．５としては、金属若しくは半金属の酸
化物、弗化物、硫化物、窒化物等で形成することができ
る。これら保護層４．５は記録層２の経時変化を防止す
るために配設される。

さらに、第４図に示すように、基板１上に、上述の記録
層を構成する合金（第４図中人で示す）を、保護層４．
５を構成する材料（第４図中Ｂで示す）中に分散させた
記録層７を設けるように構成することもできる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した記録材料は、結晶化速度が小さ
いため消去速度が遅いという欠点がある。また、記録状
態の安定性が低いという不具合もある。更に、再生信号
が小さく、また記録感度も低いという欠点もある。従っ
て、このような材料は、記録層として実用化が困難であ
った。

また上記記録層の結晶状態及び非晶質状態は、記録層の
パルス照射後の冷却速度により形成されるため、従来の
無機物保護層材料を用いた層構成では十分な温度コント
ロールができず、十分な再生信号を得ることができない
という問題もあった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、
消去速度が大きく、記録状態の安定性が高く、再生信号
及び記録感度が大きい情報記録媒体を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照射
により原子配列の変化が生じて情報が記録及び消去され
る記録層と、上記記録層の片側若しくは両側に配設され
た無機誘電体保護層とを有する情報記録媒体であって、
上記記録層は、−般式（Ｉ　ｎｘ　Ｓ　ｂ　ｔｏｏ−ｘ
　）　ｔｏｏ−ａ　Ｃｈａ　　（ただし、ｃｈはＳｅ、
Ｔｅ、Ｓから選ばれた１つ以上の元素であり、またａ、
ｘは原子％で表されており、夫々２０＜ａ＜６０．２０
≦ｘ≦８０の範囲内である）で表される組成の合金を主
体とし、また上記無機誘電体保護層がＳｉ、Ｏ，Ｎを主
体として含むことを特徴とする。

望ましくは、上記記録層を挟んで上記基板とは反対側に
位置する上記無機誘電体保護層の、上記記録層に対向し
ない側の面上に、熱伝導率が０．１Ｗ　／　ｃ　ｍ・℃
以上の金属反射層が積層される。

（作用） Ｉｎ−Ｓｂ合金は、パルス光を吸収し、非晶質と結晶と
の間で容易に変化し、これらの間で光学的特性（反射率
、透過率）の変化が極めて大きい材料である。また、Ｃ
ｈで示されるＳｅ、Ｔｅ。

Ｓなどのカルコゲン元素は、Ｉｎ−Ｓｂ合金に適量添加
されることにより、記録層の非晶質状態を安定化し、結
晶化速度を増加させ、また再生信号を一層大きくするこ
とができる。従って、記録層を前述の組成範囲にするこ
とにより、極めて特性が良好な情報記録媒体を得ること
ができる。Ｓｉ。

０、Ｎを主体として含む保護層はＩｎ５ｂＣｈ記録層に
対して適度な熱伝導率を持ち、レーザパルスの照射によ
り記録層の安定な非晶質及び結晶の形成を促進する。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について説
明する。第１図は本発明に係る情報記録媒体の一実施例
を示す断面図である。

基板１は透明で経時変化が少ない材料、例えばガラス又
はポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等の樹
脂でつくられている。この基板１の上には、情報を記録
するための記録層２が形成されている。この記録層２は
、（Ｉｎ、　Ｓｂ＋ｏｏ−）　ｒｏｏ−Ｃｈａ　　（た
だし、ｃｈはＳｅ、Ｔｅ、Ｓから選ばれた１つ以上の元
素であり、またａ、ｘは原子％で表されており、夫々２
０くａく６０．２０≦ｘ≦８０の範囲内である）で表さ
れる組成の合金を主体としている。

このような組成の合金は、条件が異なる光ビームを照射
することにより結晶と非晶質との間で可逆的に相変化し
得る。また、再生信号が大きく、記録感度が高く、記録
状態としての非晶質状態の安定性が高いという特徴を有
している。更に、結晶化速度が大きいので初期化速度及
び消去速度が大きい。

ここで、Ｉｎ及びｓｂの合計量に対するＩｎ含有量が１
０〜９０原子％であれば記録層として適用可能であるが
、十分な再生信号及び結晶化速度を得るためには、特に
Ｉｎの量が２０乃至８０原子％の範囲であることが好ま
しい。

また、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓを表すｃｈの量は２０原子％より
も小さいと記録層の安定性が低下し、６０原子％を超え
ると結晶と非晶質との間のコントラストが小さくなり、
再生信号が小さくなる。

従って、ｃｈの量を上述の範囲に規定する。なお、この
記録層２は、真空蒸着又はスパッタリング等により形成
することができる。

記録層２の両側には無機誘電体保護層４．５が層２を挟
むように形成される。これら保護層４．５は記録層２の
経時変化を防止するために配設される。保護層４．５は
いずれか片方のみ設けてもよい。本発明に係る保護層４
．５はＳｉ、ＯｌＮを主体として含み、Ｉ　ｎ５ｂＣｈ
記録層に対して適度な熱伝導率を持ち、レーザパルスの
照射により記録層の安定な非晶質及び結晶の形成を促進
する。

記録層２の上には有機物保護層３が形成されている。こ
の保護層３は情報記録媒体を扱う際の表面の傷やほこり
を防止するために配設されるものであり、紫外線硬化樹
脂等で構成されている。

第２図は本発明に係る情報記録媒体の変更実施例を示す
断面図である。この図に示すように、無機物保護層５と
有機物保護層３との間には、反射層６を設けることもで
きる。この反射層６は、再生用の光ビームを反射させて
、多重干渉により再生信号を増大させる機能を有する。

また保護層４．５とあいまって、記録層２の冷却温度を
コントロールする役割をも果たし、情報の記録・消去の
際に記録層２を急冷して後述するオーバーライドを容易
にする。反射層６は、Ａｕ、ＡＩ若しくはＴｉ、又はこ
れらを含む合金のような反射率が大きい金属材料で構成
することが好ましい。また反射層６の熱伝導率は０．１
　Ｗ／　ｃ　ｍ・℃以上であることが好ましい。

なお、第１図及び第２図において、保護層３は必須なも
のではなく、場合によっては省略することも可能である
。

なお、記録層２の厚みは、記録感度の点から２０００Å
以下であることが好ましい。また、保護層４．５及び反
射層６の厚みは、上記機能を達成する上で、夫々５００
０Å以下、及び３０００Å以下であることが好ましい。

次に、この発明の情報記録媒体における記録層の初期化
、並びに情報の記録、消去、及び再生について説明する
。

初期化 記録層２は成膜直後には通常非晶質であるが、非晶質の
記録マークを形成して情報を記録するためには結晶であ
る必要があるので、記録層２に光ビームを全面照射して
加熱・徐冷し、結晶化する。

記録・消去 情報を記録する場合には、高出力でパルス幅が短い光ビ
ームを結晶状態の記録層２に照射し、照射部分を加熱・
急冷して非晶質記録マークとする。

情報を消去する場合には、記録層２に記録時よりも低パ
ワーの光ビームを照射して記録マークを結晶に変化させ
、情報を消去する。

なお、本発明に係る情報記録媒体は、単一ビームオーバ
ーライトが可能である。単一ビームオーバーライトとは
、単一の光源から放射されるレーザビーム等の光ビーム
を、第５図に示すように２段階のパワーレベルＰＥ　　
（消去）及びＰＷ　（記録）の間でパワー変調して、消
去パワーレベルの光ビームに記録パワーレベルのパルス
を重畳させ、既に記録された情報を消去しながら新しい
情報を重ね書きすることである。

この発明に係る情報記録媒体において、単一ビームオー
バーライトが可能な理由は、記録層の結晶化速度が大き
いことにある。すなわち、単一ビームオーバーライトの
場合には、ビームのパワー変調のみで記録・消去を行う
ため、消去速度が大きいことが要求される。情報の消去
は、非晶質がら結晶への相変化に対応しているため、記
録層の結晶化速度が大きいことが要求されるのである。

媒体を第２図に示す層構成にし、保護層４．５に断熱機
能を持たせ、反射層６に急冷機能を持たせることにより
、いっそう、単一ビームオーバーライトを容易化するこ
とができる。つまり、保護層の断熱機能により消去が行
われ易くなり、反射層の急冷機能により非晶質化を確実
化することができ、もって単一ビームオーバーライトを
行い易くすることができる。

再生 情報を記録した記録層２に消去時よりもさらに低パワー
の光ビームを照射し、記録マークと非記録部との間の光
学特性、例えば反射率の差を検出して情報を再生する。

次に、第６図及び第７図を参照して、この発明に係る情
報記録媒体における記録層の成膜方法の一例について説
明する。第６図は記録層を形成するために使用されるス
パッタリング装置の概略構成を示す縦断面図、第７図は
その横断面図である。

図中１１は真空容器を示し、この真空容器１１はその底
面にガス排出ボート１２及びガス導入ボート１３を有し
ている。ガス排出ボート１２は排気装置２５に接続され
ており、この排出装置２５により真空容器１１内を排気
するようになっている。

ガス導入ボート１３はアルゴンガスボンベ１４及び酸素
ボンベ１７に接続されており、ボンベ１４．１７からガ
ス導入ボート１３を介してスバ・ンタリングガスとして
のアルゴンガス及び酸素（０２）ガスが容器１１内に導
入される。円板状の基板１５は支持装置１８により、真
空容器１１内の上部にその面を水平にして支持されてお
り、成膜時に図示しないモータにより回転されるように
なっている。また、真空容器１１内の底部近傍には、基
板１５に対向するように、夫々記録層を構成する各元素
で形成されたスパッタ源（ターゲット）１９．２０．２
１が配設されており、各スパッタ源には図示しない高周
波電源が接続されている。

これらスパッタ源１９．２０．２１の上方には、夫々モ
ニタ装Ｒ２２，２３，２４が設けられており、各スパッ
タ源からの元素のスパッタ量を七二りし、記録層が所定
の組成になるように各スパッタ源に投入する電力量を調
節するようになっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置２５により真空容器内を例えば１０−’Ｔｏｒｒオ
ーダーの高真空まで排気する。次いで、ガス導入ポート
１３からアルゴンガス及び酸素ガスを分圧で９９：１の
割合に混合して導入しつつ排気装置２５の排気量を調節
して真空容器１１内を所定の圧力のガス雰囲気に保持す
る。この状態で基板１５を回転させつつスパッタ源１９
．２０．２１に所定時間、所定の電力を投入してスパッ
タリングを行う。これにより、基板１５に保護層が形成
される。

また、記録層及び／又は反射層を形成する場合には、所
定の組成に調節されたスパッタ源を用い、酸素ガスを混
合せず、アルゴンガスのみを導入しつつ、上述と同様の
方法で行うことができる。また、有機物保護層を紫外線
硬化樹脂で形成する場合には、スピンコード法で紫外線
硬化樹脂を塗布した後、紫外線を照射して硬化させる。

無機物保護層の組成確認 上記真空容器内にガラス基板を十分に洗浄した状態で設
置した。容器内にＩ　ｎ　Ｓ　ｂＴｅ及びＳｉ、Ｎ４の
各スパッタ源を設け、容器内を８　Ｘ　１０−６Ｔｏｒ
ｒまで排気した。次に、アルゴンガス及び酸素ガスを上
記の割合（分圧で９９：１）で導入し、容器内を４　Ｘ
　１０−３Ｔｏｒｒに調節した。

基板を６　Ｏｒｐｍで回転させつつ、モニタによりＳｉ
、Ｎ４のスパッタ量をモニタして各スパッタ源に投入す
る電力をコントロールしながらスパッタリングを行い、
基板に膜厚が１５００人になるまで堆積させて保護層を
成膜した。

このサンプルを元素分析したところ、同保護層がＳｉ、
Ｏ，Ｎを主体として形成され、０が取込まれていること
が確認された。

次に、本発明に係る情報記録媒体を実際に製造して試験
した試験例について説明する。

試験例１ 第１図図示の構造の本発明に係る情報記録媒体のサンプ
ルを下記の手順で作成した。

上記真空容器内に外径１３０ｍｍ、厚み１，２■の円板
状ポリカーボネート基板を十分に洗浄した状態で設置し
た。容器内にＩ　ｎ　３３Ｓ　ｂ　３ｍＴ　ｅ　３４及
びＳｉ、Ｎ４の各スパッタ源を設け、容器内を８　Ｘ　
１０−６Ｔｏｒｒまで排気した。次に、無機物保護層に
ついてはアルゴンガス及び酸素ガスを上記の割合で、記
録層についてはアルゴンガスのみを導入し、容器内を４
　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに調節した。

基板を６０「ｐ−で回転させつつ、モニタにより各スパ
ッタ源の各元素のスパッタ量をモニタして各スパッタ源
に投入する電力をコントロールしながらスパッタリング
を行った。無機物保護層の膜厚は５００人（両側）、記
録層の膜厚は４００人となるように成膜した。次いで、
記録層の上に保護層として紫外線硬化樹脂をスピンコー
タにより約１０μｍオーバーコートし、紫外線を照射し
て硬化させた。これにより本発明に係る組成の記録層を
有する情報記録媒体のサンプルを形成した。

比較例として、無機物保護層の成膜時に、酸素ガスを混
合せず、アルゴンガスのみを導入した点を除いて、上記
と同様な手順で、第１図図示の構造の比較用サンプルを
作成した。

上記本発明に係るサンプル及び比較用サンプルを用い、
記録特性の試験を行った。第８図はこの試験に用いた装
置を示す概略構成図である。光デイスクサンプル３１は
、スピンドルモータ３２に固定され、所定の回転数で回
転される。サンプル３１の上方にはサンプル３１上にレ
ーザ光を集光するための光学系３３が配設されている。

この光学系３３は、コリメータレンズ３５、ビームスプ
リッタ３６、λ／４波長板３７、及び対物レンズ３８を
備えており、半導体レーザ３４から出力された光は、コ
リメータレンズ３５で平行光となり、ビームスプリッタ
３６及びλ／４波長板３７を通って対物レンズ３８によ
りサンプル３１の記録層に集光照射される。サンプル３
１からの反射光はビームスプリッタ３６で分けられ、検
出レンズ３９を通って受光器４０に入り検出信号となる
。

この信号は一方で対物レンズ３８を駆動するための駆動
コイル４１に電流を流すサーボ系４２にも供給される。

これにより常にサンプルとの距離を一定に保ちつつサン
プル３１に集光スポットを結像することができる。

サンプルの記録特性の評価に際し、サンプル３１はスピ
ンドルモータ３２に固定し、１８００ｒｐ１１で回転さ
せた。この状態で記録周波数及び記録パワーを変化させ
ながら記録し、スペクトルアナライザーによりＣ／Ｎ比
（キャリア／ノイズ比）を測定した。第９図はその測定
結果を示し、本発明サンプル及び比較用サンプルにおい
て、Ｃ／Ｎ比４５ｄＢ以上の領域を示す。この図に示す
ように、本発明のサンプルでは比較用サンプルに比べて
上記領域が広がることが確認された。

試験例２ 第２図図示の構造の本発明に係る情報記録媒体のサンプ
ルを下記の手順で作成した。

基板、無機物保護層、記録層、有機物保護層の寸法及び
処理手順等は全て試験例１と同じとした。

金属反射層のスパッタ源としてＡｕを用い、無機物保護
層と有機物保護層との間に６００人の膜厚で同金属反射
層を積層した。

このサンプルを第８図図示の装置を用い、試験例１と同
一の条件で記録特性の試験を行った。その結果を第１０
図に示す。この図に示すように、このサンプルによれば
Ｃ／Ｎ比４５ｄＢ以上の領域がさらに広がり、このこと
から金属反射層は記録部（非晶質）の安定化に効果があ
ることが確認された。

試験例３ 記録層が（Ｉ　ｎｕ　Ｓｋ）ｔｏｏ−ｍ　）　ｂｓＴｅ
ｉ、において、Ｘが夫々１０．２０．５０．８０．９０
原子％であり、試験例１の本発明サンプルと同様の第１
図図示層構成を有するサンプルを、試験例１と同様の方
法で作成した。これらサンプルを試験例１で用いた第８
図図示装置内に設置し、１２００ｒｐ＋＊で回転させな
がら、所定のパワー及びパルス幅のレーザ光を照射して
情報を記録した。そして、この記録部分の反射率の変化
量を測定した。

第１１図は、横軸にＩｎ添加量をとり、縦軸に記録部分
の反射率と初期反射率との比（コントラスト比）をとっ
て、これらの関係を示すグラフである。このグラフに示
すように、Ｉｎの添加によりコントラスト比が変化し、
特にＩｎ添加量が２０〜８０原子％の範囲で良好なコン
トラスト比が得られることが確認された。

試験例４ 記録層が（Ｉ　ｎ　５２Ｓ　ｂ　４ｓ）　ｔｏｏ−ｓ　
Ｔ　ｅ　、において、ａが夫々１０．２０．４０．６０
．８０原子％であり、試験例１の本発明サンプルと同様
の第１図図示層構成を有するサンプルを、試験例１と同
様の方法で作成した。これらサンプルを試験例１で用い
た第８図図示装置内に設置し、１２００ｒｐｍで回転さ
せながら、１０１１ｗ、１５０ｎｓのレーザ光を照射し
て情報を記録した。そして、この記録部分の反射率の変
化量を測定した。さらにこのサンプルを６０℃の恒温槽
に５００時間投入し、記録部分の反射率を各時間ごとに
Δ−１定した。

第１２図は、横軸に放置時間をとり、縦軸に記録部分の
反射率をとって、これらの関係を示すグラフである。こ
のグラフに示すように、ａが２０〜６０原子％のサンプ
ルでは、５００時間の放置によっても反射率がほとんど
変化しないのに対し、それ以外のａ値では反射率が大き
く変化することが判明した。このことからＴｅが２０〜
６０原子％の領域では、非晶質が安定に存在することが
確認された。

［発明の効果］ この発明によれば、光ビームの照射による原子配列の変
化により情報を記録・消去できるＩｎ−５ｂ合金にＳｅ
、Ｔｅ、Ｓから選ばれた１つ以上の元素を適量添加した
合金を主体とする記録層を設けたので、記録層における
非晶質状態が安定化し、結晶化速度が増加し、再生信号
を一層大きくすることができる。また、記録層に対して
適度な熱伝導率を持つ、Ｓｉ、Ｏ，Ｎを主体として含む
無機誘電体保護層を形成したため、記録層の安定な非晶
質及び結晶の形成が促進される。従って、特性が良好で
十分に実用に耐え得る情報記録媒体を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る情報記録媒体の異なる
実施例を示す図、第３図及び第４図は従来の情報記録媒
体を示す断面図、第５図はオーバーライドの際のレーザ
光のパワーを示す図、第６図は記録層を形成するための
装置の概略構成を示す縦断面図、第７図はその横断面図
、第８図は記録装置の概略構成図、第９図は第１図図示
構造の本発明サンプルと比較用サンプルとのＣ／Ｎ比４
５ｄＢ以上の領域を示す図、第１０図は第２図図示構造
の本発明サンプルのＣ／Ｎ比４５［！Ｂ以上の領域を示
す図、第１１図は記録層のＩｎ添加量とコントラスト比
との関係を示す図、第１２図は種々のＴｅ添加量の記録
層における記録部分の反射率の経時的変化を示す図であ
る。 １・・・基板　２．７・・・記録層　３・・・有機物保
護層４．５・・・無機誘電体保護層　６・・・反射層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、光ビームの照射により原子配列の変化が
   生じて情報が記録及び消去される記録層と、上記記録層
   の片側若しくは両側に配設された無機誘電体保護層とを
   有する情報記録媒体であって、上記記録層は、一般式 （Ｉｎ＿ｘＳｂ＿１＿０＿０＿−＿ｘ）＿１＿０＿０＿
   −＿ａＣｈ＿ａ（ただし、ＣｈはＳｅ、Ｔｅ、Ｓから選
   ばれた１つ以上の元素であり、またａ、ｘは原子％で表
   されており、夫々２０＜ａ＜６０、２０≦ｘ≦８０の範
   囲内である）で表される組成の合金を主体とし、また上
   記無機誘電体保護層がＳｉ、Ｏ、Ｎを主体として含むこ
   とを特徴とする情報記録媒体。
2. （２）上記記録層を挟んで上記基板とは反対側に位置す
   る上記無機誘電体保護層の、上記記録層に対向しない側
   の面上に、熱伝導率が０．１Ｗ／ｃｍ・℃以上の金属反
   射層が積層される請求項（１）記載の情報記録媒体。