JPH04362542A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、相変化形光ディスクの
記録消去方法に係り、特に、情報の書き換えを行なう際
に、消去率の向上、書き換え回数の向上を図るに好適な
相変化形光ディスクの記録消去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクに情報を記録するには、例え
ば、レーザ光の光エネルギをこの光ディスクに与えて、
記録膜の一つの構造状態を他の構造状態に物理化学的に
変化させ、その構造変化に伴う光学定数変化を利用して
行なうことができる。この様な記録膜は、カルコゲン化
物が知られており、カルコゲン化物は、例えば、非晶質
状態と結晶質状態の異なる二つの構造をとることができ
る。例えば、光ビームをこの記録膜に照射し、結晶化温
度以上融点以下まで加熱昇温して徐冷すると、記録膜は
結晶化し、また、光ビームを記録膜に照射し、融点以上
まで加熱昇温して急冷すると、記録膜は非晶質になる。

【０００３】この記録膜を用いた時の記録方法として、
非晶質状態から結晶質状態に変化させて記録を行なう方
法と、結晶質状態から非晶質状態に変化させて記録を行
なう方法がある。例えば、１μｍ以下の短波長記録を行
なう時には、加熱急冷により得られる非晶質状態に変化
させて記録を行なう後者の方法が、記録時におけるビッ
ト間の熱的干渉が少なく有利である。

【０００４】光ディスクの積層構成及び記録再生は、特
開昭６１−２６９２４７号公報に開示されているように
、基材上に、第一の誘電体層，記録膜，第二の誘電体層
，反射層からなり、反射層はＡｕ，Ａｌの金属からなっ
ている。また、記録時は光照射パワーを高めて照射部を
溶融させた後に急冷し、消去部は光照射パワーを高めて
照射部を溶融させた後、直ちに光照射パワーを低くして
照射を行ない徐冷する方法を示している。

【０００５】しかし、反射層がＡｕ，Ａｌの時、ヤング
率は７×１０１０（Ｎ／ｍ２）、熱伝導率はそれぞれ３
１９（Ｗ／ｍｋ），２３８（Ｗ／ｍｋ）であり、また多
結晶構造であるため、書き換え回数が増加するにつれ第
二の誘電体層と反射層の界面での熱応力によりクラック
，ボイドが発生し、書き換え回数に限度があるという問
題があった。また、現在、高速結晶化可能な記録膜の発
明により、単一レーザでのオーバーライトが可能となっ
た為、オーバーライト方式での消去率の向上を図る必要
があり、公知例に示された反射層及び記録消去方式を適
用することは困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、オー
バーライト方式時での消去率の問題、及び、書き換え回
数の問題については考慮されておらず、新規な金属膜材
料及び記録消去方式の発明が必要であった。

【０００７】本発明の目的は、消去率の向上及び書き換
え回数の向上を図る金属膜材料、そして、消去率の向上
を図る記録消去方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、■金属膜が
、熱伝導率３５０（Ｗ／ｍｋ）以上からなる金属又はヤ
ング率１０×１０１０（Ｎ／ｍ２）以上からなる金属の
少なくとも一つを１原子％以上含有した膜であること、
■熱伝導率３５０（Ｗ／ｍｋ）以上からなる金属がＣｕ
，Ａｇであり、ヤング率１０×１０１０（Ｎ／ｍ２）以
上からなる金属がＣｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄである
こと、■記録膜に磁場を印加した状態で光を照射し、記
録または消去を行なうことにより達成される。

【０００９】

【作用】記録膜を初期結晶化した光ディスクに高出力レ
ーザビームを照射し、記録膜を溶融後急冷し非晶質状態
に変化させ記録を行う過程について説明する。光ディス
ク構成は、樹脂基板またはガラス基板上に、第一誘電体
膜、記録膜、第二誘電体膜、金属膜、保護膜を順次形成
したものである。レーザスポットはガウス分布の強度分
布を示すため、レーザスポットの照射直後の記録膜の温
度分布もガウス分布を示す。照射後は、記録膜の熱は記
録膜の面内方向及び垂直方向に拡散する。記録膜のピー
ク温度は、時間経過に伴い減少し急冷されるが、スポッ
ト外周の温度は、高温側の熱拡散により一度温度が上昇
しその後徐冷されることになる。従って、スポットの外
周部は溶融結晶化する。消去は、記録膜を結晶化温度以
上融点未満になるように昇温し固相結晶化を行なう。溶
融結晶化時の結晶粒径は、固相結晶化時の結晶粒径より
大きく、反射率も高い。その為、消去後も消え残りが存
在し、完全消去は行われない。通常は、膜面内方向への
熱拡散を少なくし、金属膜側へ熱拡散を容易にする為に
、第二誘電体膜の膜厚を第一誘電体膜の膜厚より薄くす
るディスク構成を用いる。しかし、誘電体膜は、通常ス
パッタ法，蒸着法で作成するため、膜内ピンホールを発
生させないためには２００Å以上の膜厚が必要であり下
限がある。従って、金属膜側へ熱拡散をさらに容易にす
るには、熱伝導率の高い金属膜を設ける必要がある。 熱伝導率の高い金属としては、Ｃｕ（４０３Ｗ／ｍｋ）
，Ａｇ（４２８Ｗ／ｍｋ），Ａｕ（３１９Ｗ／ｍｋ）等
があるが、発明者は検討の結果、熱伝導率が３５０（Ｗ
／ｍｋ）以上の金属、例えば、ＣｕまたはＡｇを１原子
％以上含有した金属膜において消去率が３０（ｄＢ）以
上得られる事を見出した。また、書き換え回数が増加し
た場合には、金属膜の熱応力劣化によりクラック，ボイ
ドが生じ易くなるが、ヤング率１０×１０１０（Ｎ／ｍ
２）以上からなる金属、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔ
ｉ，Ｐｄの少なくとも一つを１原子％以上含有した金属
膜では、１０５回の書き換えを行なっても金属膜に劣化
は生じなかった。

【００１０】消去率の向上を図る手段として、記録膜に
磁場を印加した状態で、レーザビームを照射し、記録膜
を結晶質状態から非晶質状態に変化させる方法も有効で
ある。消去率は、記録膜を結晶質状態から非晶質状態に
変化させる時、膜面内方向への熱拡散によるスポット外
周部領域での溶融結晶化に原因がある。従って、膜面内
方向への熱拡散を低減する事がポイントになる。記録膜
は、半導体または金属であるため、熱の伝搬は自由電子
が主に行なう。磁場を記録膜の膜厚方向に印加した場合
、自由電子は速度方向と磁場方向に垂直に力を受けるた
めに、進路が曲げられる、いわゆる、サイクロトロン運
動の一部を行なう。従って、膜面内方向への熱拡散は低
減される事になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１２】図１は、本発明の相変化形光ディスク構成
の説明図である。ポリカーボネート樹脂基板１上に、Ｚ
ｎＳ−ＳｉＯ２無機保護膜２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｃｏ
記録膜３、ＺｎＳ−ＳｉＯ２無機保護膜４、金属膜５、
紫外線硬化型有機保護膜６を、順次、形成している。形
成方法は、ポリカーボネート樹脂基板１をマグネトロン
スパッタ装置の基板ホルダにセットし、初期真空度２×
１０￣　６Ｔｏｒｒまで真空排気後、Ａｒガスを導入し
、ガス圧５ｍＴｏｒｒでＺｎＳ−ＳｉＯ２ターゲットを
スパッタリングし、ターゲット上方で自公転している基
板にＺｎＳ−ＳｉＯ２無機保護膜２を７０ｎｍ形成する
。 次に、真空度２×１０￣　６Ｔｏｒｒまで排気を行ない
、Ａｒガスを導入してガス圧５ｍＴｏｒｒでＧｅ−Ｓｂ
−Ｔｅ−Ｃｏターゲットをスパッタリングし、ＺｎＳ−
ＳｉＯ２無機保護膜２上にＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｃｏ記録
膜３を３０ｎｍ形成する。次に、真空度２×１０￣　６
Ｔｏｒｒまで真空排気後、Ａｒガスを導入し、ガス圧５
ｍＴｏｒｒでＺｎＳ−ＳｉＯ２ターゲットをスパッタリ
ングし、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｃｏ記録膜３上にＺｎＳ−
ＳｉＯ２無機保護膜４を３０ｎｍ形成する。次に、真空
度２×１０￣　６Ｔｏｒｒまで真空排気後、Ａｒガスを
導入し、ガス圧５ｍＴｏｒｒで金属ターゲットをスパッ
タリングし、ＺｎＳ−ＳｉＯ２無機保護膜４上に、金属
膜５を１００ｎｍ形成する。次に、真空度２×１０￣　
６Ｔｏｒｒまで排気を行ない、その後、Ｎ２ガスで真空
を破り成膜した試料をマグネトロンスパッタ装置から取
りだし、紫外線硬化樹脂をスピン塗布し紫外線を照射す
ることにより硬化させ、有機保護膜６を３０μｍ形成す
る。

【００１３】図２に、金属膜５の熱伝導率に対する相変
化形光ディスクの消去率を示す。記録は、波長８３０ｎ
ｍの半導体レーザーを用い、ディスク回転数１８００ｒ
ｐｍ，搬送波周波数５ＭＨｚで行ない、消去は、搬送波
周波数３ＭＨｚで行ない、消去率は、搬送波周波数５Ｍ
Ｈｚにおける消去前後の信号強度差を示している。消去
率３０ｄＢ以上得るためには、金属膜５の熱伝導率は３
５０（Ｗ／ｍｋ）以上必要であり、単体金属は、Ｃｕ，
Ａｇが好ましい。

【００１４】図３に、金属膜５のヤング率に対する該相
変化形光ディスクの書き換え回数を示す。記録消去方法
は、上記方法と同様であり、書き換え回数は、消去率が
３ｄＢ低下した回数とした。書き換え回数１０５回以上
を得るためには、金属膜５のヤング率は１０×１０１０
（Ｎ／ｍ２）以上必要であり、単体金属は、Ｃｕ，Ｎｉ
，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄが好ましい。

【００１５】図４に、金属合金膜のＣｕ，Ａｇ含有量に
対する消去比の関係を示す。本実施例では、Ａｌ合金膜
について示すが、他の金属合金膜についても同様な結果
を示す。消去比３０ｄＢ得るためには、Ｃｕ，Ａｇの含
有量が１原子％以上必要である。

【００１６】図５に、金属合金膜のＣｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，
Ｔｉ，Ｐｄ含有量に対する書き換え回数の関係を示す。 本実施例では、Ａｌ合金膜について示すが、他の金属合
金膜についても同様な結果を示す。書き換え回数１０５
回以上を得るためには、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄ
の含有量が１原子％以上必要である。Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ
，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄのヤング率を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】ヤング率の高いＣｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，
Ｐｄをヤング率の低いＡｌに含有させることにより、金
属合金膜のヤング率が増大したためと考えられる。

【００１９】図６は、本発明の一実施例としての相変化
形光ディスク及びその記録消去方法の説明図である。相
変化形光ディスクの構造は、図１と同様である。電磁石
により磁場９を有機保護膜６側より記録膜に照射した状
態において、レーザ光８をレンズ７により記録膜３に集
光し、オーバライトを行う。磁場の印加は、記録膜を結
晶質状態から非晶質状態に変化させ記録を行う時に必要
不可欠であるが、記録膜を非晶質状態から結晶質状態に
変化させる消去時には、磁場の印加の有無はどちらでも
良く、特性上大差は無い。表２に、金属膜をＡｌ，Ａｌ
−１原子％Ｃｕとした時の、磁場の有無による消え残り
の結果を示す。磁場は、電磁石により１０００ガウスを
印加した。

【００２０】

【表２】

【００２１】磁場を印加したことにより、消え残りは４
〜５ｄＢ向上した。

【００２２】磁場の印加方法は、本実施例の方法に限定
する必要は無く、入射方向は基板側からでも良く、また
、両面密着貼りあわせディスク時には記録面と反対側の
面より記録面に印加してもよい。また、磁場の発生は、
電磁石に限定する必要は無く、永久磁石でも良く、また
、記録膜に隣接して設けた垂直磁気膜でも良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、相変化形光ディスクの
性能である消去率及び書き換え回数を大幅に向上させる
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光ディスク構成の説明図、

【図２】本発明の一実施例を示す第一の特性図、

【図３
】本発明の一実施例を示す第二の特性図、

【図４】本発
明の一実施例を示す第三の特性図、

【図５】本発明の一
実施例を示す第四の特性図、

【図６】本発明の一実施例
の記録消去方法を示す説明図。

【符号の説明】

１…基板、 ２，４…無機保護膜、 ３…記録膜、 ５…金属膜、 ６…有機保護膜、 ７…レンズ、 ８…レーザ光。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非晶質状態と結晶質状態との間で何れか一
   方の状態から他方の状態へ変わり得る記録膜と、前記記
   録膜の両側に設けた無機保護膜と、金属膜とからなる記
   録媒体を基板上に形成し、前記記録膜を前記非晶質状態
   と前記結晶質状態の何れか一方から他方へ変えることに
   より情報の記録または消去を行う相変化形光ディスクに
   おいて、前記金属膜が、熱伝導率３５０（Ｗ／ｍｋ）以
   上からなる金属又はヤング率１０×１０１０（Ｎ／ｍ２
   ）以上からなる金属の少なくとも一つを１原子％以上含
   有したことを特徴とする相変化形光ディスクの記録消去
   方法。
2. 【請求項２】請求項１において、熱伝導率３５０（Ｗ／
   ｍｋ）以上からなる金属がＣｕ，Ａｇであり、ヤング率
   １０×１０１０（Ｎ／ｍ２）以上からなる金属がＣｕ，
   Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄである相変化形光ディスクの記
   録消去方法。
3. 【請求項３】非晶質状態と結晶質状態との間で何れか一
   方の状態から他方の状態へ変わり得る記録膜と、前記記
   録膜の両側に設けた無機保護膜と、金属膜とからなる記
   録媒体を基板上に形成し、前記記録膜を前記非晶質状態
   と前記結晶質状態の何れか一方から他方へ変えることに
   より情報の記録または消去を行う相変化形光ディスクに
   おいて、前記記録膜に磁場を印加した状態で光を照射し
   、記録または消去を行うことを特徴とする相変化形光デ
   ィスクの記録消去方法。