JPH0352137A - 相変化型光ディスク - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は相変化型光ディスクに関し、ざらに詳しくは１
つのビームスポットですでに記録ざれた情報を消去しな
がら新たに別の情報を記録する１ビームオーバライトが
可能な相変化型光ディスクに関する。

［従来の技術コ レーザ光を用いた光ディスク記録方式は人容屯＆ｌ！録
が可能であり、非接触で高速アクセスできることから、
大容量メモリとして実用化が始まっている。光ディスク
は、コンパクトディスクやレーザディスクとして知られ
ている再生専用型、ユーザで記録ができる追記型、およ
びユーザで繰り返し記録・消去ができる書き換え型に分
類ざれる。

追記型・裏き換え型の光ディスクはコンピュータの外部
メモリ、あるいは文書・画像ファイルとして使用されつ
つある。

出き換え型光ディスクには、記録膜の相変化を利用した
相変化型光ディスクと垂直磁化膜の磁化方向の変化を利
用した光磁気ディスクがある。このうち、相変化型光デ
ィスクは、外部磁場が不要で、かつオーバライトが容易
にできることから有望視ざれている。

従来より、レーザ光照射により結晶一非晶貿間の相変化
を起こす記録膜を用いた書き換え可能な、いわゆる相変
化型光ディスクが知られている。相変化型光ディスクで
は記録膜に記録すべき情報に応じた高パワのレーザ光ス
ポットを照射し、記録膜温度を局部的に上昇させること
により、結晶一非品質問の相変化を起こさせて記録し、
これに伴う光学定数の変化を低パワのレーザ光によって
反射光強度差として読み取ることにより再生を１１つて
いる。

例えば、結晶化時間が比較的遅い記録膜を用いた相変化
型光ディスクでは、ディスクを回転させ、該ディスクに
形成された記録膜にレーザ光を照射し、該記録膜の温度
を融点以上に上昇させ、レーザ光が通過した後、急冷す
ることによりその部分を非品質状態とし、記録する。消
去時には、記録膜温度をガラス転移点以上でかつ融点以
下の結晶化可能温度範囲で結晶化を進行させるために十
分な時間保持する方法として、レーザ光進行方向に長い
長円レーザ光を照則し、結晶化させる。ここで、既に記
録したデータを消去しながら新しい情報を記録する２ビ
ームによる疑似的なオーバライトを行う場合には、消去
用の長円レーザ光を記録用円形レーザ光に先行させて照
射するように配置する。

一方、高速結晶化が可能な情報記録膜を用いたディスク
では、円形に集光した１本のレーザ光を使う。レーザ光
のバワを２つのレベル間で変化させることにより、結晶
化あるいは非品質化を行う。

すなわち、記録膜の温度を融点以上に上昇させることが
可能なパワのレーザ光を記録膜に照躬することにより、
その部分は冷却時に非品質状態となり、一方、記録膜温
度がガラス転移点以上でかつ融点以下の温度に達するよ
うなパワのレーザ光が照躬された部分は結晶状態になる
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ディスクを一定の回転数で回転させて情
報の記録・再生・消去を行うという最も一般的な使用条
件の場合、記録・消去条件の制御が非常に困難である。

例えば、直径５．２５インチの基板を用いて作製した相
変化型光ディスクを１８００　ｒｐｍ＋で回転させた場
合、半径３０　ｍｍでは、線速度は５．６５　ｍｉｓで
あるが、最外周の半径６０ｌＩｌ！ｌでは線速度は１１
．３ｍ／ｓとなる。このように、回転数一定でディスク
を使用した場合、ディスクの内周と外周で線速度が異な
る。従って同一バワ条件では、ディスクの内周と外周で
レーザ照射に伴う温度上昇量に差ができてしまう。たと
え、記録膜の温度上昇量が同じになるようにパワを制御
したとしても、線速度が変わると、記録膜にレーザが照
剣されている時間に差ができるため冷却条件が変わって
しまう。

即ら、高線速では記録膜のある領域にレーザが照制され
る時間が短く、かつ熱源であるレーザがすばやく移動し
ていくために急熱急冷状態となり、一方、低線速では逆
に徐熱徐冷状態となる。このことは、線速度によって、
消去状態を決める結晶化条件に差ができることを意味し
ている。高線速では結晶化速度の速い記録膜の方が良好
な消去状態になり、低線速では、結晶化速度の遅い記録
膜の方が良好に消去できる。

ディスク内外周にわたり一定の組或、すなわち一定の結
晶化時間を持つ記録膜を用いたディスクでは、良好な消
去状態を得るには、記録半径毎に消去条件を高精度でυ
ｊ御することが要請される。

言い換えれば、消去条件を精度よくコントロールしない
限り、良好な消去ができないという欠点があった。

本発明の目的は上記の欠点を解決し、回転数一定の条件
で使用しても消去条件の高精度なコンＩ〜口−ルが不要
で、記録・消去の半径位置に無関係に一定条件で良好な
消去が達成できる相変化型光ディスクを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、レーザ光照射による情報記録膜の可逆的な相
状態変化を利用して情報の記録・再生・消去を行う相変
化型光ディスクにおいて、情報記録膜は組或によって結
晶化時間が異なる材料で形成され、かつディスクの半径
方向に該組成を変えたことを特徴とする相変化型光ディ
スクである。

［作用］ 本介明では、相変化型光ディスクにおける情報記録膜の
組成を半径方向に変化させる。情報記録膜の膜成分とし
て、組成によって結晶化速度が変化するものを用いると
、半径方向に記録膜組成を変化させることで、半径方向
に結晶化速度の異なる光ディスクが得られる。

従って、一定の回転数でディスクを回転した時のレーザ
照射に伴う冷却条件の違いを、結晶化速度を変化させる
ことでコントロールすることにより、従来のように、記
録半径毎に消去条件を高精度で制御する必要がなく、半
径位置に無関係に一定条件で良好な消去が達成できる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明にかがる相変化型光ディスクの一実施例
の概略断面図である。第１図（ａ）は円盤状のガラスも
しくはプラスチックからなる基板１上にスベーサ２、情
報記録膜３、保護膜４が順次形成ざれた構成のもの、第
１図（ｂ）は保護膜４の上にざらに反則膜５が形成ざれ
た構成のものである。ここで、スベーり２および保護膜
４としてはＳｉ０２、Ｓｉ３Ｎ４　、Ａｆｆｉ　Ｎ，Ｔ
ｉＯ２、ＳｉＯなどの透明誘電体が用いられる。情報記
録膜３としではカノレコグナイド系材料であるＧｅＴｅ
Ｂｂ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＩｎＳｅ系、ｌｎ’ｌｅ系、
、八ＳＴｅＧｅ系、Ｔｅａ，−ＧｅＳｎ系、１’−ｅ３
ｅ３ｎ系、３ｂ３ｅｌ３ｉ系、３　ｉ　３ｅＧｅ系など
が用いられる。反射膜５にはＡｆ、ＡＵ、Ｃｕ，Ａｇ、
ｌｉなどの金属が用いられる。

第１図において、情報記録ＦＡ３の組成は半径方向に変
化している。これが、本発明にかかる相変化型光ディス
クの特徴である。通常、情報記録膜の結晶化速度は組成
によって変化するので、半径方向に記録膜組成を変える
ことにより半径方向に結晶化速度の異なる光ディスクが
得られる。

例えば、ＧｅＴｅＳｂでは第２図に示したように、Ｓｂ
２Ｔｅ３からＧｅＴｅにかけての組成範囲で３０　ｎｓ
から１００　ｎｓの結晶化速度を持ら、ＧｅＴｅ或分が
多くなるほど結晶化速度が遅くなる傾向にある。第３図
は、ｌ　ｎ　１−ｘ　Ｓ　ｅ　ｘの結晶化速度の組成依
存性を示す特性図である。Ｉｎ５７Ｓｅ４３近傍では８
μｓの結晶化速度を持つが、Ｉ　ｎ　５ｇＳ　ｅ　５０
近傍では、約５００　ｎｓの結晶化速度となる。

相変化型光ディスクは、抵抗加熱真空蒸着法、電子ビー
ム真空蒸着法、スパッタリング法などの成膜法により作
製ざれる。スペーサ２および保護膜４の膜厚は１ｎｍか
ら２００　ｎｌＩｌの範囲に設定ざれる。情報記録膜３
の膜厚は２０　ｎｌｌ１から３０Ｏ　ｎｌｌｌの範囲に
設定される。

情報記録膜の組成が半径方向に変化するように或膜する
には、例えば、第４図に示したように、真空室１０の中
にディスク６の回転中心に対して偏心した位置に蒸発源
あるいはスパツタソース１１を有する成膜装置を用いる
。記録膜は通常２つ以上の元素からなっているので、記
録膜用の蒸発源あるいはスパッタソース１１を主要元素
に分けて２つ以上用意し、成膜時に各ソース１１の蒸発
速度を制御すると共に、ディスク６と各ソース１１間に
仕切り板１２を設け、ディスクの半径方向に組成が変化
するようにコントロールする。なお図中、１３は排気系
、１４は或膜時のガス導入口である。ディスク６をモー
タ１５により回転させながら或膜することにより、半径
方向に所望の組成分布を持つ相変化型光ディスクが容易
に作製できる。

第５図は、ＧｅＴｅとＳｂＴｅの複合ターゲットを用い
てマグネトロンスパッタリング法により作製したＧｅＴ
ｅＳｂを記録膜とする相変化型光ディスクの組成分布の
半径方向依存性（第５図（ａ））、および結晶化速度の
半径方向依存性（第５図（ｂ）〉を示したものである。

基板１には直径５．２５インチのガラス基板（厚さ１．
２　ｍｍ　，１．６ｍピッチのプリグループ付き）を、
スペーサ２と保護膜４にはＳ１３Ｎ４を使用した。Ｓｉ
３Ｎ４はＧｅＴｅＳｂと同一真空室内で連続してマグネ
トロンスパッタリング法により成膜した。スペーサ２と
保護膜４の膜厚は、それぞれ１００　ｎｌｌｌ、２００
　ｎａ＋ニ設定し、ＧｅＴｅＳｂ記録膜の膜厚は５０　
ｎａとした。記録膜の組或は発光分光分析法により分析
した。結晶化速度は静止型記録特性評価装置を用いて測
定した。第５図からわかるように、ディスク内周ほどＧ
ｅ千〇成分が多くなっており、結晶化速度が遅くなって
いる。

次に、このディスクへのデータ記録・再生・消去を試み
た。ディスクを一定の回転数２４０Ｏ　ｒｐｍで回転さ
せ、第６図のように変調ざれたレーザパワでオーバライ
トを行った。記録周波数は４Ｍ口２と５ＭＨｚとし、記
録バワレベル２０　ｍＷ、消去バワレベル８ｍＷとした
。ディスク最内周と最外周において、オーバライトを行
ったところ、いずれも消去率２５ｄＢ以上の特性が得ら
れた。

一方、ディスク半径方向に対して一定の組成、すなわち
一定の結晶化速度（　１００　ｎｓ　）を持つディスク
においては、ここで用いた一定の記録消去パワレベルで
は外周で消去率が低下した。

次にｌ　ｎ３ｅを記録膜とするディスクを作製した。Ｉ
ｎとＳｅをそれぞれ蒸着源とする抵抗加熱真空蒸着法に
より直径３．５インチのポリカーボネート基板（厚ざ１
．２　１Ｉｌｍ、１．６ＪＩＪＲピッチのプリグループ
付き〉に或膜した。スベーサと保護膜にはＳｉＯを用い
た。各層の膜厚はスベーサ１５０　ｎｍ　，記録膜４ｏ
ｏ　ｎｉ　，保護膜８０　ｎｍとした。記録膜の組成は
、成膜時の各ソースの蒸発速度の制御と、各ソースとデ
ィスク基板間に設けた仕切り板によってコントロールし
た。ディスク最内周の記録膜組成はＩ’５２Ｓｅ４８で
、最外周の組或は■ｎ５ｏＳｅ５０であった。各組或で
の結晶化速度は２μｓ、６００　ｎＳであり、ディスク
外周で結晶化速度が速くなっている。このディスクをｉ
ｇｏｏ　ｒｐｍの一定の回転数で回転させ、データの記
録・．再生・消去を行った。記録パワ１５　ｍＷ，消去
パワ６ｍＷの条件で２ＭＨＺと３ＭＨＺの信号をオーバ
ライトしたところ、ディスク内外周にわたって一定の消
去率が得られ、良好なオーバライト特性が確認できた。

なお、ここでは反射膜を持たない第１図（ａ）相当の構
或を持つ相変化型光ディスクについて説明したが、第１
図（ｂ）相当の反射膜を持つ媒体構成の相変化型光ディ
スクにおいても本発明が適応できることは言うまでもな
い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、組成によって結晶化
速度が変わる材料を記録膜として用い、ざらにディスク
の半径方向に記録膜の組或を変化させておくことによっ
て、半径方向に結晶化速度が変化した光ディスクが得ら
れる。このため、回転数一定の条件で使用しても、ディ
スク半径位置に対応して記録消去条件を変更する必要が
なく、光ディスク装置への負担を大幅に軽減できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図はＧｅ
ＴｅＳｂの結晶化速度の組成依存性を示す特性図、第３
図はＩｎＳｅの結晶化速度の組或依存性を示す特性図、
第４図は本発明の相変化型光ディスクの作製に用いられ
る成膜装置の一例の概略構或図、第５図は本発明の一実
施例の組或分布と結晶化速度の半径方向依存性を示す特
性図、第６図はオーバライト動作時のレーザバワ駆動波
形の１例である。 １・・・基板　　　　　　２・・・スベーサ３・・・情
報記録ｌＩｌ４・・・保護膜５・・・反則膜　　　　　
６・・・ディスク１０・・・真空室 １１・・・蒸発源あるいはスパッタンース１２・・・仕
切り板　　　　１３・・・排気系１４・・・ガス導入口
　　　１５・・・モータ代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光照射による情報記録膜の可逆的な相状態
   変化を利用して情報の記録・再生・消去を行う相変化型
   光ディスクにおいて、情報記録膜は組成によつて結晶化
   時間が異なる材料で形成され、かつディスクの半径方向
   に該組成を変えたことを特徴とする相変化型光ディスク
   。