JPH0388148A - 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、レーザ光照射により可逆的な相変化を用いて
情報を記録する光ディスクに関するものであって、特に
、１つのビームスポットですでに記録された情報を消去
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
ドが可能な相変化型光ディスクに関する。

（従来の技術） レーザ光を用いた光デイスク記録方式は大容量記録が可
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、及びユーザ
で繰り返し記録消去ができる書き替え型に分類される。

追記型・書き替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よ
うとしている。

書き替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、相変化光ディ
スクは、外部磁場が不要で、かつ、オーバライドが容易
にできることから有望視されている。

従来よりレーザ光照射により結晶−非晶質間の相変化を
起こす記録膜を用いた書き替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ーのレーザ光スポ
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−非晶質間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ー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おこなっ
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晶質状態とし、記録す
る。消去時には、記録膜温度をガラス転移点以上、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射し、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ドをおこなう場合には
、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
のパワーを２つのレベル間で変化させることにより、結
晶化あるいは非晶質化をおこなう。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ーのレー
ザ光を記録膜に照射することにより、その部分は冷却時
に非晶質状態となり、一方、記録膜温度がガラス転移点
以上、融点以下の温度に達するようなパワーのレーザ光
が照射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おこな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成した相変
化型光ディスクを１８０Ｏｒｐｍで回転させた場合、半
径３０ｍｍでは、線速度は５．６５ｍ／ｓであるが、最
外周の半径６０ｍｍ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。同一パワー条
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ー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射されている時間に
差ができるため冷却条件が変わってしまう。高線速度で
は記録膜のある領域にレーザが照射される時間が短く、
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、低線速度では逆に体熱徐冷状
態となる。このことは、線速度によって、消去状態を決
める冷却条件、すなわち結晶化条件に差ができることを
意味している。ディスク内外周にわたり同一の媒体構成
からなるディスク、すなわち、記録層を含む各層の膜厚
が一定の構成のディスクでは、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制御することが要
請される。言い換えれば、消去条件をコントロールしな
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−定の条件
で使用する場合、消去条件の高精度なコントロールが不
要で、記録消去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） 本発明の相変化型光ディスクは、可逆的な相変化を用い
、レーザ光照射による情報記録膜の相状態変化によって
情報の記録再生消去をおこなうものであり、基板上に形
成された第一の誘電体層と第一の誘電体層上に形成され
た記録層と該記録層上に形成された第二の誘電体層と第
二の誘電体層上に形成された金属反射層から成り、該金
属反射層の膜厚をディスクの外周から内周に向かって増
大させたことを特徴とする。

（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図は本発明にかかる相変化型光ディスクの構成を
示した断面図である。円盤状のガラスもしくはプラスチ
ックからなる基板１上に第一の誘電体層２、記録層３、
第二の誘電体層４、金属反射層５が順次形成された構成
である。ここで、第一の誘電体層２と第二の誘電体層４
には５ｉ０２．　Ｓｉ３Ｎ４．　ＡＩＮ。

ＴｉＯ２，ＳｉＯなどの材料が用いられる。記録層３と
してはカルコゲナイド系材料であるＧｅＴｅＳｂ系、Ｉ
ｎ５ｂＴｅ系、ＩｎＳｅ系、ＩｎＴｅ系、ＡｓＴｅＧｅ
系、Ｔｅ０ｘ−ＧｅＳｎ系Ｔｅ５ｅＳｎ系、５ｂＳｅＢ
ｉ系、Ｂ１５ｅＧｅ系、などが用いられる。金属反射層
５にはＡＩ、　Ａｕ、　Ｃｕ、　Ａｇ、　Ｔｉなどの金
属が用いられる。

第１図において、金属反射層５の膜厚は半径方向に変化
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、記録層の冷却速度は媒体構成、す
なわち媒体の熱容量の大小によって変化するので、半径
方向に金属反射層の膜厚を変えることにより半径方向に
冷却速度の異なる光ディスクが得られる。金属反射層の
膜厚を変えることによって冷却速度を制御し、異なる線
速度においても同等の冷却条件を得ることが可能である
。第２図は、記録時の線速度と記録直後の冷却速度との
関係を示す図である。金属反射層の膜厚をパラメータと
している。例えば、パルス幅５０ｎｓの信号を記録する
場合、線速度５ｍ／ｓでは、ディス１．５ｐｍ径の記録
ビームは約１．７５￥１ｍ長の領域を加熱する。これに
対して、線速度２０ｍ１８では、ディスク上での記録ビ
ームは、１０ｐｍ移動するので、通常１．５ｐｍ径の記
録ビームは約２．５ｐｍ長の領域を加熱する。線速か遅
い方が、ディスクの一点に記録パルスが照射される時間
が長くなる傾向にあり、冷却速度が遅くなる。第２図か
ら明らかなように金属反射層の膜厚を厚くすることによ
り冷却速度は速くなる傾向にあるので、使用する線速度
に対応して金属反射層の膜厚を変更すれば、一定の冷却
速度特性を持つ相変化型光ディスクが得られる。

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成
される。第一の誘電体層２および第二の誘電体層４の膜
厚はｌｎｍから２００ｎｍの範囲に設定される。記録層
３の膜厚は２０ｎｍから３００ｎｍの範囲に設定される
。成膜には、第３図に示したように、真空室１００の中
に蒸発源あるいはスパッタソース１１を有する成膜装置
を用いる。記録層及び第一・第二の誘電体層は均一の膜
厚になるように成膜されるが、金属反射層は半径方向に
膜厚が変化するように成膜される。成膜時に金属反射層
用のソース１１の形状及び成膜条件を制御することによ
り、ディスクの半径方向に膜厚が変化するように成膜で
きる。図において、１２は排気系、１３は成膜時のガス
導入口である。ディスク６をモータ１４により回転させ
ながら成膜することにより、半径方向に金属反射層の膜
厚が変化している相変化型光ディスクが容易に作成でき
る。

次に、作成したディスクについて説明する。基板１には
直径５．２５インチのガラス基板（厚さ１．２ｍｍ。

１．６１１ｍピッチのプリグループ付き）を、第一の誘
電体層２および第二の誘電体層４にはＳｉ３Ｎ４を使用
した。記録層３はＧｅＴｅと５ｂＴｅの複合ターゲット
を使用したマグネトロンスパッタリング法により成膜さ
れたＧｅＴｅＳｂを用いた。金属反射層５にはＡｕを使
用した。Ｓｉ３Ｎ４とＡｕはＧｅＴｅ８ｂ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。第一の誘電体層２および第二の誘電体層４の膜厚
は、それぞれ１１００ｎ、２０ｎｍに設定した。

ＧｅＴｅＳｂ記録膜の膜厚は５０ｎｍとした。金属反射
層の膜厚は半径３０ｍｍでは５０ｎｍ、半径６０ｍｍで
は２０ｎｍとなるように成膜した。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２
４０Ｏｒｐｍで回転させ、第４図のとおり変調されたレ
ーザパワでオーバライドをおこなった。記録周波数は４
ＭＨｚと５ＭＨｚとし、記録パワレベル２０ｍＷ、消去
パワレベル８ｍＷとした。ディスク最内周と最外周にお
いて、オーバライドをおこなったところ、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
方向に対して一定膜厚の金属反射層、すなわち一定の冷
却速度を持つ従来構成の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。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、金属反射層を持つ相
変化型光ディスクであって、ディスクの半径方向に金属
反射層の膜厚を変えておくことによって半径方向に冷却
速度が変わったディスクが得られる。回転数一定の条件
で使用する場合、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、光デイ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図は本発明にかかる相変化型光ディスクの構成を示
す断面図、第２図は記録時線速度と冷却速度の関係を示
した図、第３図は本発明にかかる相変化光ディスクを作
成するために用いる成膜装置の構成を示す図、第４図は
オーバライド動作時のレーザパワ駆動波形の１例を示す
図である。 図において、１・・・基板、２・・・第一の誘電体層、
３・・・記録層、４・・・第二の誘電体層、５・・・金
属反射層、６・・・ディスク、１０・・・真空室、１１
・・・蒸発源あるいはスパッタソース、１２・・・排気
系、１３・・・ガス導入口、１４・・・モータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可逆的な相変化を用い、レーザ光照射による情報記録膜
   の相状態変化によって情報の記録再生消去をおこなう相
   変化型光ディスクにおいて、基板上に形成された第一の
   誘電体層と第一の誘電体層上に形成された記録層と該記
   録層上に形成された第二の誘電体層と第二の誘電体層上
   に形成された金属反射層から成り、該金属反射層の膜厚
   をディスクの外周から内周に向かって増大させたことを
   特徴とする相変化型光ディスク。