JPH0387290A - 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） この発明は、レーザビーム等の光ビームを照射すること
により記録層に結晶相と非晶質相との間の相変化を生じ
させて情報を情報を記録又は消去することができる光デ
ィスク等の情報記録媒体に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来よ
り、情報の消去が可能な光ディスクとして相変化型のも
のが知られている。このような相変化型の光ディスクに
おいては、記録層に照射するレーザビームの照射条件に
より、記録層の照射部分を相異なる２つの構造状態の間
で可逆的に変化させることにより情報を記録・消去する
。

このような光ディスクに使用される材料としては、例え
ばＴｅ、Ｇｅ、ＴｅＧｅ、ＩｎＳｅ。

５ｂＳｅ、５ｂＴｅ等の半導体、半導体化合物、又は金
属間化合物が知られている。これらは、レーザビームの
照射条件により、結晶相及び非晶質相の２つの状態をと
り得、各状態における複素屈折率Ｎ■ｎ−１ｋが相違す
る。レーザビームによる熱処理で記録層のレーザビーム
照射部分の状態を結晶相と非晶質相との間で可逆的に変
化させて消去可能な光メモリとする着想は、Ｓ、Ｒ，０
ｖｓｈｉｎｓｋｙ等によって提案されている（Ｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　２　
、ｆｉ４１　（１９７１））。

これによれば、レーザビームの照射条件により、照射部
分を選択的にに結晶及び非晶質のいずれかの状態にし、
再生用レーザビームの照射による反射率の相違によって
これら２つの状態を区別して情報の再生を行う。情報を
記録する場合には、記録層にその材料の融点を超える温
度に加熱可能な高パワーで短いパルス幅のレーザビーム
を照射して照射部分を溶融急冷し、非晶質の記録ピット
を形成する。また、記録された情報を消去する場合には
、記録層材料の結晶化温度を超える温度に加熱可能なパ
ワーで比較的長いパルス幅のレーザビームを照射して徐
冷し、記録ピットを結晶状態に戻す。

このような情報の記録・消去は、急冷非晶質化を行うた
めの円形スポットのレーザビームと、徐冷結晶化を行う
ための長楕円形スポットの消去用のレーザビームとを用
いる２ビ一ム方式で行われる。

しかしながら、このような２ビ一ム方式では、光学系が
複雑となり、特に、長楕円スポットをディスクのスパイ
ラル状のトラックに追従させることが困難なため、複雑
な機構が必要となる。

そこで、記録と消去とを１つのレーザビームで行う１ビ
一ム方式の研究が進められている。この１ビ一ム方式に
おいては原理的にオーバーライドを容易に行うことがで
きる。オーバーライドとは、単一のレーザビームから放
射されるレーザビームを２段階のパワーレベルＰＩ！（
消去）及びＰｗ（記録）（Ｐｗ　＞Ｐ、）の間でパワー
変調し、これにより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方式のことである。このよう
に１ビームのレーザでオーバーライドを行う方式は１ビ
一ムオーバライド方式と称されている。

１ビ一ム方式は、上述した２ビ一ム方式における他の欠
点をも解消することができる。

しかしながら、１ビ一ムオーバーライド方式を相変化型
記録層に適用する場合には、以下のような困難性を伴う
。すなわち、記録層のビーム照射部分が非晶質状態にな
るか結晶状態になるかは照射されるレーザビームのパワ
ーの大きさのみで決定されるから、情報の消去において
徐冷結晶化を行うことができない。つまり、非晶質化と
同じ程度の短い時間で結晶化を行なわなければならない
。

また、情報を記録する場合にも記録用ビームのパワーレ
ベルは消去用パワーレベルに重畳されているため、非晶
質記録ピットが形成されるべき部分の周辺ｍ分が消去用
パワーレベルのレーザによって熱せられ、急冷されに＜
＜、非晶質の記録ピットの形成が困難である。

このように、相変化型の記録層において１ビームオーバ
ーライドは困難性を伴うため、これが可能な記録媒体と
して実用可能なものは未だ殆ど見出だされていないのが
現状である。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
１ビームオーバーライドが可能であり、特性が良好な情
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、するための手段及び作用）この発明に係
る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照射条件により
結晶相と非晶質相との間で可逆的に且つ選択的に相変化
する記録層とを有する情報記録媒体であって、前記記録
層は、（Ｉ　ｎ５ｂ）ｒ−（Ｉ　ｎＴｅ）　　　（ただ
し、Ｘは原子比率で表されており、０．１≦ｘ≦０．９
の範囲内である）で表される組成の合金で形成されてい
ることを特徴とする。

従来より、高速結晶化が可能な材料としてＩｎ５ｏＳｂ
ｓ。金属間化合物が知られている。本願発明者の実験に
よれば、そのレーザビーム照射での結晶化速度は４５　
ｎ５ｅｃであった。そして、Ｉｎ−Ｓｂ合金では、この
Ｉｎ、、Ｓｂ、。金属間化合物よりもｓｂがリッチにな
ると、結晶化時に過剰なｓｂが析出し結晶化速度が著し
く遅くなる。

従って、１ｎｓｏＳｂｓｏ金属間化合物組成からＩｎが
若干リッチな組成の範囲で結晶化速度が速い。

しかし、金属間化合物組成及び若干Ｉｎがリッチな組成
は、結晶化されやすいがゆえにレーザビーム照射による
非晶質化が困難であるという不具合がある。

一方、非晶質化しやく非晶質が極めて安定な材料として
Ｉ　ｎ　ｓｏＴ　ｅ　５０金属間化合物がある。ところ
が、Ｉｎ５゜Ｔｅ、。金属間化合物は、複素屈折率Ｎ＝
ｎ−ｉｋのｋの値が小さいため、レーザ光の吸収が小さ
く、従って用意に結晶化しないという欠点がある。

発明者の検討の結果、前述の組成の合金は、Ｉｎ、。５
ｔ）５０金属間化合物とＩｎ、。Ｔｅ、。金属間化合物
ｎｏ長所を兼ね備えたものであり、高速結晶化及び非晶
質化が容易である。従って、この組成の合金で形成され
た記録層は、その記録部分を非晶質化の際と同程度に急
冷しても消去が可能であり、また、非晶質の記録ピット
を容易に形成することができる。このため、１ビ一ムオ
ーバーライド方式が可能となり、良好なオーバーライド
特性を得ることができる。

（実施例） 以下、この発明について具体的に説明する。

第１図は、この発明の実施例に係る情報記録媒体を示す
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、又はポリカーボネートのような樹脂で形
成されている。基板１上には保護層２、記録層３、保護
層４、反射層５、及び樹脂層６がこの順に形成されてい
る。

保護層２．４は無機誘電体材料で形成されており、以下
のような機能を有している。

■レーザビームを記録層３に照射した際に、その照射部
分が蒸発して穴が形成されることを防止する機能。

■記録層３にレーザビームを照射した際に、所望の相変
化が生じるように記録層３の温度をコントロールする機
能。

■光学的な干渉を利用して再生信号をエンハンスする機
能。

反射層５は、ＡＩ、Ａｕ等の金属で形成されており、再
生用のレーザビームを反射させ、保護層４と共働して再
生信号をエンハンスする機能を有している。

樹脂層６は、例えば紫外線硬化樹脂で形成されており、
傷等が発生することを防止する機能を有している。

なお、保護層２，４、反射層５及び樹脂層６は設けるこ
とが好ましいが、必ずしも設ける必要はない。

記録層３は、（Ｉ　ｎ　Ｓ　ｂ　）　１−ｘ　Ｔ　ｅ　
ｘ　　（ただし、Ｘは原子比率で表されており、０．１
≦ｘ≦０．９の範囲内である）で表される組成の合金で
形成されている。このような組成の合金は高速結晶化及
び非晶質化を満足し、１ビームオーバライドが可能とな
る。

次に、以上のように構成される情報記録媒体の製造方法
の例について説明する。先ず、基板１をスパッタリング
装置の真空チャンバ内に設置し、チャンバ内を高真空に
する。次いで、チャンバ内にアルゴンガスを導入し、無
機誘電体材料、例えばＡｌ２Ｏ，で形成されたターゲッ
トのアルゴンスパッタリングを実施する。これにより基
板１上に保護層２が形成される。

チャンバ内を同じ雰囲気に維持したまま、記録層を構成
する２つの金属間化合物でつくられたターゲットの２元
同時スパッタリング、又は予め得ようとする記録層組成
に調節された合金ターゲットのスパッタリングによって
記録層３を形成する。

その後、保護層２と同様にして保護層４を形成する。更
に、所望の金属ターゲットをスパッタリングして反射層
５を形成する。

その後、基板をスパッタリング装置から外して、スピン
コード法により反射層５の上に紫外線硬化樹脂を塗布し
、これに紫外線を照射して樹脂層６を形成する。

次に、このように構成される情報記録媒体における初期
化、並びに情報のオーバーライド及び再生について説明
する。

初期化 記録層３は成膜直後には通常非晶質であるから、非晶質
の記録マークを形成できるようにするために、この記録
層３にレーザビームを連続光照射して記録層を結晶化温
度以上に昇温した後、徐冷し、結晶相に相変化させる。

５己録（オーバーライド） 情報の記録に際しては、第２図に示すように、レベルが
高い記録用レベルＰｗとこれよりもレベルが低い消去用
パワーＰＩ！との間でパワー変調してレーザビームを記
録層３に照射する。１回目の記録ではＰＷにより記録の
みを行い記録層３に記録マーク９を形成する。２回目以
降は、従前に記録されている情報をＰ、２のパワーで消
去しながら新しい情報を重書きする。光ディスクの場合
は、ディスクを所定速度で回転しながら、重書きしたい
領域にＰｗのパワーの記録ビームを照射する。

そして、記録用ビームが照射されない部分には消去用パ
ワーＰ８のビームが照射されることになる。

これにより、Ｐ、が照射された部分では従前の非晶質記
録マーク９が結晶相に相変化して情報が消去され、ＰＷ
が照射された部分は非晶質に相変化して記録マーク９が
形成される。

再生 情報の再生に関しては、ｐＥより更にパワーが小さいレ
ーザビームを記録層３に照射し、記録マーク９と非記録
部分との反射光強度の差を光電変換素子により検出する
ことによりなされる。

次に、この実施例に基いて、実際に光ディスクを作成し
て特性を評価した結果について説明する。

４元のスパッタリング装置の真空チャンバ内にグループ
付のポリカーボネート製の直径５インチのディスク状基
板をセットし、チャンバ内を１０−ｂＴｏｒｒに減圧し
た。次いで、Ａｒガス２０　ＳＣＣＭをチャンバ内に導
入してガス圧を５　ＩＩＴｏｒｒに設定した。Ａｌ２Ｏ
，ターゲットにラジオフリークエンシー（Ｒ，Ｆ、）パ
ワーを投入してアルゴンガスのスパッタリングを行い、
基板上に保護層として厚みが約１０００人のＡｌ２Ｏ、
層を成膜した。

次に、Ｉｎ５゜Ｓｂ、。金属間化合物ターゲット及びＩ
ｎ５゜Ｔｅ、。金属間化合物ターゲットに、夫々１００
ＷづつＲ，Ｆ、パワーを投入してアルゴンガス中の同時
スパッタリングを１分間行い、厚みが約５００大の記録
層を成膜した。この際に、記録層の組成は、予めＩＣＰ
組成分析により、（Ｉ　ｎ５ｂ）ｏ、ａ　　（Ｉ　ｎＴ
ｅ）ｏ、ｂであることが判明している。

その後、再度Ａｌ２Ｏ，のアルゴンスパッタリングを行
い、記録層上に厚みが約１０００入のＡｌ２Ｏ３保護層
を成膜した。

更に、Ａｕターゲットに１００ＷのＲ，Ｆ、パワーを投
入して約１分間アルゴンスパッタリングを行い、Ａｌ２
Ｏ，保護層の上に、再生信号をエンハンスするためのＡ
ｕ反射層を約４００Åの厚みで成膜した。

その後、このディスクをスパッタリング装置から取り出
し、スピナーにセットして紫外線硬化樹脂を約１０μｍ
の厚みでスピンコードし、紫外線を照射して硬化させ、
樹脂層を形成した。

全く同様の方法にて記録層の組成のみを変化させた９個
のサンプルを作製した。

各サンプルの記録層の組成は、ＩｎＳｂ。

（Ｉ　ｎ５ｂ）０．９　　（ＩｎＴｅ）０．１（１ｎ５
ｂ）　０．８　　（Ｉ　ｎＴｅ）　０．２（ＩｎＳｂ）
ｏ、　　（ＩｎＴｅ）ｏ、ｎ（Ｉ　ｎ５ｂ）０．５　　
（ＩｎＴｅ）０５（４ｎ５ｂ）ｏ、４　（ＩｎＴｅ）０
．６（ＩｎＳｂ）　　０．２　　　（ＩｎＴｅ）　　０
．８（ＩｎＳｂ）ｏ、＋　　（ＩｎＴｅ）０．９＋　　
ＩｎＴｅとした。

次に、これらのサンプルを１８００　ｒ、ｐ、ｍで回転
させつつ、以下のような手順で動特性評価した。

（ａ）先ず、記録層面におけるパワーが１４ｍＷの連続
発光のレーザ光にて、成膜直後非晶質の記録層のトラッ
クを結晶化させた。この場合に、この部分が完全に結晶
化するように、同一トラックを３回レーザビームでなぞ
った。

（ｂ）次いで、第２図に示すようなオーバーライド波形
のパルスレーザにより。先ず１回目の記録を行った。こ
の場合に、パワー１８ｍＷで周波数４　Ｍ　Ｈｚ　、デ
ユーティ−比５０％の記録用パルスにより、上述の結晶
化したトラック上に情報を記録した。なお、消去用のバ
イアスパワーは１４ｍＷとした。

記録後、記録層のグループに０．８ｍＷの再生用レーザ
ビームを照射して記録した情報を再生した。その再生信
号をＡ／Ｄ変換してスペクトロアナライザにてＣ／Ｎ値
を測定した。

（Ｃ）記録パルスの周波数を５ＭＨｚ、デユーティ−比
５０％に変化させた以外は上述のオーバーライド波形と
同様の条件のパルスレーザを、１回目の記録を行ったグ
ループに照射しオーバーライドを行った。

オーバーライド後、記録層のグループに再び０．８ｍＷ
の再生用レーザビームを照射して記録された情報を再生
し、その再生信号をＡ／Ｄ変換し、スペクトロアナライ
ザにてＣ／Ｎ値を測定した。また、従前の周波数４　Ｍ
　Ｈｚでの記録の消去残り信号のＣ／Ｎ値を測定し、従
前の記録マークがどの程度消去されたかを消去度として
測定し、従前の記録マークがどの程度消去されたかを消
去度として測定した。その結果を第３図に示す。第３図
は、横軸にＩｎＳｂ含有量をとり、縦軸にＣ／Ｎ値及び
消去度をとって、これらの関係を示すグラフである。

ここでいう消去度とは、オーバーライド後の４　Ｍ　Ｈ
ｚ記録のＣ／Ｎ値から１回目の記録後の４ＭＨｚのＣ／
　Ｎ　ｆｉａを減じたものをいう。

第３図に示すように、（ＩｎＳｂ）＋ （Ｉ　ｎ　Ｔ　ｅ　）　ｘの記録層で０．２≦ｘ≦０．
８でＣ／　Ｎ　Ｉｔｉ！が３０ｄＢ以上、消去度７＞＜
−２０ｄＢ以下という特に良好なオーバーライド特性が
得られた。また、０，１≦ｘ≦０．９でも良好な特性と
なった。

［発明の効果］ この発明によれば、記録層の組成を （ＩｎＳｂ）＋−（１ｎＴｅ）ｘ　（ただし、Ｘは原子
比率で表されており、０．１≦ｘ≦０．９の範囲内であ
る）としたので、記録層を高速で結晶化させることがで
き、且つ非晶質化が容易となる。

従って、極めて良好なオーバーライド特性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第２図は単一ビームにょるパワ変調のオーバーラ
イドを行う際のレーザパワーを示す図、第３図は記録層
組成とオーバーライド特性との関係を示すグラフである
。 １　； 基板、 ２゜ ４　； 保護層、 ３　； 記録層、 ５　； 反射層、 ６　； 樹脂層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームの照射条件により結晶相と非晶質相と
   の間で可逆的に且つ選択的に相変化する記録層とを有す
   る情報記録媒体であって、前記記録層は、（ＩｎＳｂ）
   ＿１＿−＿ｘ（ＩｎＴｅ）＿ｘ（ただし、ｘは原子比率
   で表されており、０．１≦ｘ≦０．９の範囲内である）
   で表される組成の合金で形成されていることを特徴とす
   る情報記録媒体。