JPH0636344A - 相変化型情報記録媒体及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーライトを行う回数が増加しても誤り
率が上昇せず、信頼性の高い相変化型情報記録媒体及び
情報処理装置を提供することを目的とする。 【構成】 情報記録媒体１には、基板３が備わってい
る。基板３の下面に熱伝導率の高い第１の無機誘電保護
層５が備わり、さらに下面に熱膨張率の小さい第２の無
機誘電保護層７が備わる。第２の無機誘電保護層７の下
面には、（Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂ ）_1-x Ｓｂ_x からなる合金
を主体とした記録層９が備わっている。記録層９の下面
に更に第２の無機誘電保護層１１と第１の無機誘電保護
層１３とが備わる。その下面には反射層１５が備わり、
更に下面に有機保護層１７が備わっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的に原子配列を
変化させて情報の記録若しくは消去を行う相変化型情報
記録媒体及び情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ビームの照射によって情報が記
録、再生若しくは消去される記録層を有する相変化型情
報記録媒体として，例えば相変化型光ディスクがある。
この相変化型光ディスクは、ガラスやプラスチック材料
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。また、必要に応じて基板と記録層との間若し
くは記録層上に無機物保護層、有機物保護層若しくは反
射層等を備えている。

【０００３】記録層を形成する材料としては、Ｉｎ、Ｔ
ｅ、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ＧｅＴｅＳｂ、ＳｎＴｅＳｅ
が知られている。

【０００４】このような材料で形成された相変化型光デ
ィスクでは、記録層に波長が短く強い光ビームを照射し
て加熱した後、記録層を急冷する。この記録層の加熱及
び急冷によって記録層は、原子配列が整い、結晶性の高
い結晶状態から原子配列が乱れ、結晶性の低い非晶質の
状態へと変化する。また、逆に非晶質の状態の記録層に
波長が長く弱い光ビームを照射することで、非晶質の状
態から結晶状態へと変化する。上述した２種類の光ビー
ムによってなされる記録層の結晶状態と非晶質な状態と
では透過率及び反射率等の光学的特性が異なる。この光
学的特性の違いから相変化型光ディスクには、情報の記
録、再生若しくは消去が可能である。

【０００５】また、波長が長く弱いパルス光に波長が短
く強いパルス光を重量した光ビームを用いることでオー
バーライト、つまり以前に記録された情報を消去しなが
ら新たに情報を記録することも可能である。

【０００６】しかしながら、上述した従来の相変化型光
ディスクでは、オーバーライトを繰り返すうちに経時変
化により記録層に組成変動が生じて、情報の消し残りが
次第に多くなり、ひいては誤り率が上昇するという問題
点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の相変化型光ディスクでは、オーバーライトを繰り返す
うちに経時変化により記録層に組成変動が生じる。この
ことで情報の記録及び消去をする際の情報の消し残りが
次第に多くなり、ひいては誤り率が上昇するという問題
点があった。

【０００８】そこでこの発明は、上記欠点を除去し、オ
ーバーライトを行う回数が増加しても誤り率が上昇せ
ず、信頼性の高い相変化型情報記録媒体及び情報処理装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の元素
からなる相変化型情報記録媒体において、所定回数の記
録、消去を行うと、記録層の厚さ方向、つまり光ビーム
の照射方向に沿って組成の変化が生じることに着目して
なされたものである。

【００１０】第１の発明は、相変化型情報記録媒体の組
成として、光ビームが照射されるべき方向に沿って組成
を不均一にしてなる相変化型情報記録媒体であることを
特徴とする。

【００１１】第２の発明は、更に記録層として（Ｉｎ₃
ＳｂＴｅ₂ ）_1-x Ｓｂ_x を用い、０．０２≦Ｘ≦０．１
５の条件で記録層に光ビームが照射されるべき方向に沿
って組成を不均一にしてなる相変化型情報記録媒体であ
ることを特徴とする。

【００１２】第３の発明は、光ビームの照射されるべき
方向に沿って不均一に組成されるべき相変化型情報記録
媒体の記録層の不均一の程度が、所定回数の記録及び消
去を繰り返した後に、光ビームが照射されるべき方向に
沿って均一になるように設定されることを特徴とする。

【００１３】第４の発明は、相変化型情報記録媒体を使
用する情報処理装置は、光ビームが照射されるべき方向
に沿って組成を不均一にしてなる相変化型情報記録媒体
とパワー変調を行い得る光ビームで情報の記録、再生及
び消去を行う記録手段とからなることを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明によると所定回数の記録及び消去を行
った後であっても、組成は均一になり、高密度に記録可
能で極めて良好な相変化型情報記録媒体及び情報処理装
置を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係わる一実施
例を詳細に説明する。まず、図１を参照に本実施例の情
報記録媒体、例えば光ディスクの構成を説明する。図１
は光ディスクの断面図である。

【００１６】基板３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からなっている。プ
ラスチック材料としては、ポリメチルメタクリレート樹
脂やポリカーボネート樹脂等がある。この基板３は１．
２ｍｍの厚さで形成されている。

【００１７】この基板３の下面に第１の無機誘電保護層
５を備える。この第１の無機誘電保護層５は、熱伝導率
の高い物質としてＡｌ₂ Ｏ₃ を用いている。熱伝導率の
高い物質を用いるのは、後述する記録層にマークを形成
する際、記録層を急冷する必要があるためである。この
第１の無機誘電保護層５は、厚さ１１００オングストロ
ームで形成されている。

【００１８】第１の無機誘電保護層５の下面に、第２の
無機誘電保護層７を備える。この第２の無機誘電保護層
７は、熱膨張率の小さい物質、例えばＳｉＯ₂ を用いて
いる。熱膨張率が小さい物質を用いるのは、記録層に対
して記録、再生若しくは消去を行う際に所定の光量が照
射されるが、第２の無機誘電保護層７がこの光量により
記録層と同時に加熱されることで膨張し、記録層にダメ
ージを与えるのを防ぐためである。この第２の無機誘電
保護層７は、厚さ１００オングストロームで形成されて
いる。

【００１９】第２の無機誘電保護層７の下面に、記録層
９を備える。記録層９は、条件が異なる光ビームを照射
することで、結晶状態と非晶質の状態とを可逆的に相変
化し得るものである。この記録層９として本実施例では
（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）Ｓｂ_x（但し０．０２≦Ｘ≦０．
１５）からなる合金を主体に用いている。この（Ｉｎ₃
ＳｂＴｅ₂ ）_1-x Ｓｂ_x を用いた記録層９は、結晶化の
速度が早いため、集光スポットの径を小さく形成可能で
あることから高密度な記録が可能になる。

【００２０】この記録層９は、初期状態でＩｎ、Ｓｂ及
びＴｅが均一に組成される記録層に対して所定回数オー
バーライトを繰り返した後に変動し組成されるべき記録
層に従って形成されている。つまり、（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ
₂ ）_1-x Ｓｂ_x からなる合金が０．０２≦Ｘ≦０．１５
という条件で光ビームの照射方向、つまり記録層の厚さ
方向に連続的に変化して形成されている。ここでＸは、
記録層の厚さによって定められる変数である。つまり、
記録層９の厚さに伴って各元素の分布する割合を変化さ
せている。このように記録層９の厚さに伴い、予め各元
素の割合を変化させている理由として、オーバーライト
を繰り返した後に記録層の組成が変動することが挙げら
れる。この組成変動が起きる理由として、合金を形成す
るＩｎ、Ｔｅ、Ｓｂ各々の融点が異なるという事が挙げ
られる。また、加熱されうる記録層９が加熱された後に
熱を放出するスピードが、記録層９の中心部Ａと端部
Ｂ、Ｃとでは異なるという事が挙げられる。この端部Ｂ
は、記録層９の第２の無機誘電保護層７と接する面であ
り、端部Ｃは、記録層９の後述する第２の無機誘電保護
層１１と接する面である。

【００２１】この（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）_1-x Ｓｂ_x の、
記録層９の厚さの位置における組成比は後述する。記録
層９は、２００オングストロームの厚さで形成されてい
る。

【００２２】記録層９の下面には、第２の無機誘電保護
層１１を備える。この第２の無機誘電保護層１１は、前
述した第２の無機誘電保護層７と同様に熱膨張率の小さ
い物質としてＳｉＯ₂ を用いている。この第２の無機誘
電保護層１１は、第２の無機誘電保護層７と同様に１０
０オングストロームに形成されている。

【００２３】第２の無機誘電保護層１１の下面には、第
１の無機誘電保護層１３を備える。この第１の無機誘電
保護層１３は、前述した第１の無機誘電保護層５と同様
に熱伝導率の高い物質としてＡｌ₂ Ｏ₃ を用いている。
この第１の無機誘電保護層１３は９００オングストロー
ムで形成されている。

【００２４】第１の無機誘電保護層１３の下面には、反
射層１５が備わる。反射層１５には、Ａｕが用いられて
いる。この反射層１５は１０００オングストロームで形
成されている。

【００２５】反射層１５の下面には、有機保護層１７が
備わっている。この有機保護層１７としては紫外線硬化
樹脂が用いられている。この紫外線硬化樹脂は、紫外線
が照射された後、硬化して光ディスク１を保護するもの
である。この有機保護層１７の厚さは、１０μｍの厚さ
で形成されている。

【００２６】上述した構成をする光ディスク１は、基板
３の側から後述する半導体レーザで光ビームが照射され
る。この光ビームは記録層９に照射され、情報の記録、
再生若しくは消去がなされる。

【００２７】次に図２を参照して本実施例の光ディスク
の記録層の厚さ方向におけるＳｂの含有率及びこれに伴
う（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）_1-x Ｓｂ_x の割合を説明する。
図２は記録層の厚さ方向におけるＳｂの含有率を示すグ
ラフである。ここで示す記録層の深さは、基板を基準と
している。つまり図１で示す記録層の端部Ｂを０とし、
図１で下方に沿って規定されている。

【００２８】記録層の厚さによって、Ｓｂの含有量、ひ
いては（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）_1-x Ｓｂ_x の構成比を変化
させることは、上述したように記録層の組成がオーバー
ライトを繰り返すうちに変化してしまうことに着目して
なされたものである。

【００２９】本発明者は記録層中のＩｎ、Ｓｂ及びＴｅ
の組成がある所定の割合で均一である、つまりＸ＝０．
０５であり、（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）_0.95Ｓｂ_0.05の組成
であるものに対してオーバーライトを１００００回繰り
返した後の組成変化を調べるという実験を行った。この
実験結果によると図１で示すところの記録層の中心部Ａ
では、端部Ｂ、Ｃと比較して極端にＳｂの含有率が多く
なっていることがわかった。この組成変動は、前述した
ようにＩｎ、Ｓｂ及びＴｅ各々の融点が異なるという事
や、中心部Ａと端部Ｂ、Ｃでは記録に際して加熱された
後、熱を放出するスピードが異なるという事といった理
由により生じると推測される。

【００３０】以上の事実に基づき、本実施例では初期状
態において、Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅが記録層の厚さ方向に
て均一に組成されたものを１００００回オーバーライト
を行った後のデータをもとにしている。

【００３１】記録層の端部Ｂから１００オングストロー
ム付近の深さであるＤ点では、オーバーライトを繰り返
すうちにＳｂの記録層における含有率はＸ＝０．０５で
組成されるべき率よりも高くなるため、Ｄ点において予
めＳｂの含有率が少なくなるようにしている。つまりＸ
＝０．０２として、つまり（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）_0.98Ｓ
ｂ_0.02からなる合金で記録層を構成している。このＤ点
での組成比はＩｎが４９％、Ｓｂが１８．４％、Ｔｅが
３２．６％である。

【００３２】この後、記録層の厚さが増すに従ってＸの
値を次第に増加させＥ点、つまり光ディスク１の端部Ｃ
ではＸ＝０．１５として、つまり（Ｉｎ₃ ＳｂＴｅ₂ ）
_0.85Ｓｂ_0.15の合金で記録層を構成している。このＥ点
での組成比はＩｎが４２．５％、Ｓｂが２９．２％、Ｔ
ｅが２８．３％である。

【００３３】次に図３及び図４を参照して本発明に係わ
る光ディスクの記録層の成膜方法の一例について説明す
る。図３は記録層を形成するために使用される成膜記録
装置の縦断面図である。図４は、図３に示される成膜記
録装置の横断面図である。

【００３４】図中１９は真空容器を示している。この真
空容器１９は、底面上にガス排出ポート２１及びガス導
入ポート２３を有している。ガス排出ポート２１は排気
装置２５に接続されており、この排気装置２５により真
空容器１９内を排気するようになっている。

【００３５】ガス導入ポート２３は、アルゴンガスボン
ベ２７に接続されている。このアルゴンガスボンベ２７
からガス導入ポート２３を介してスパッタリングガスと
してのアルゴンガスが真空容器１９内に導入される。

【００３６】円板状の基板３は、支持装置２９により、
真空容器１９内の上部に支持され、成膜時には図示しな
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１９内の底部近傍には、基板３に対向するように記
録層を構成するＩｎＳｂＴｅのスパッタ源３１、ＳｉＯ
₂ のスパッタ源３３、Ａｌ₂ Ｏ₃ のスパッタ源３５、Ｓ
ｂのスパッタ源３７及びＡｕのスパッタ源３９が配設さ
れている。また、各スパッタ源３１、３３、３５、３
７、３９には、図示しない高周波電源が接続されてい
る。各スパッタ源３１、３３、３５、３７、３９の上方
には、それぞれモニタ装置４１、４３、４５、４７、４
９が設けられており、各スパッタ源からのスパッタ量を
モニタし、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。

【００３７】このような成膜記録装置５１では、まず排
気装置２５で真空容器１９を８×１０^-6torrまで排気す
る。排気した後、アルゴンガスボンベ２７からアルゴン
ガスを導入して４×１０^-6torrに全体の気圧がなるよう
に調節する。この状態で、支持装置２９に支持され、十
分に洗浄された基板３を回転させつつ、同時にモニタ装
置４１、４３、４５、４７、４９でモニタし、スパッタ
源３１、３３、３５、３７、３９でスパッタリングを行
う。

【００３８】最初にスパッタ源３５でＡｌ₂ Ｏ₃ を基板
３に堆積させる。その後、スパッタ源３３でＳｉＯ₂ 、
スパッタ源３１、３７でＩｎＳｂＴｅ及びＳｂを堆積さ
せる。その後再びスパッタ源３３でＳｉＯ₂ 、スパッタ
源３５でＡｌ₂ Ｏ₃ 、その後にスパッタ源３９でＡｕを
堆積させる。更に紫外線硬化樹脂を図示しないスピンコ
ータでオーバーコートをし、この後紫外線を照射して硬
化させる。

【００３９】次に図５を参照して本実施例の情報処理装
置としての光ディスク記録再生装置の構成を説明する。
図５は、本実施例の光ディスク記録再生装置の概略構成
図である。光ディスク１は、光ディスク記録再生装置５
３に備わるスピンドルモータ５５に固定されて、所定の
線速度で回転される。光ディスク１の上部には、光ディ
スク１上にレーザ光を照射すると同時に光ディスク１に
よって反射された光を受光するための光学系５７が配置
されている。この光学系５７は、後述する信号処理系５
９から信号を受けてレーザ光を発する半導体レーザ６１
を含む。この半導体レーザ６１は所定の波長を有し、パ
ワー変調を行うことでオーバーライトを可能にするもの
である。このオーバーライトは、波長が長くパワーの弱
いパルス光に、波長が短くパワーの強いパルス光を重量
することで実行される。半導体レーザ６１から出射する
光は、半値全角で垂直横モードが２５°〜４５°、水平
横モードが８°〜１５°の拡がりを持つ発散光である。
この発散光が光学素子、例えばコリメータレンズ６３に
入射する。このコリメータレンズ６３によって発散光は
平行光になる。この平行光は偏光ビームスプリッタ６５
に入り、入射面に平行な光波の電気的な振動、つまり電
解成分のみが通過する。偏光ビームスプリッタ６５を通
過した光は、入／４波長板６７により円偏光される。偏
光された光は対物レンズ６９によって光ディスク１に集
光する。一方、光ディスク１上で反射した光は、再び入
／４波長板６７を通過して円偏光が直線偏光へと偏光さ
れる。偏光された光は、偏光ビームスプリッタ６５に入
射しその進行方向が偏光膜で９０°曲げられる。９０°
曲げられた光は、検出レンズ７１を通って受光器７３に
入射する。受光器７３では、入射した光を検出信号に変
換して信号処理系５９に出力する。信号処理系５９は、
記録及び再生を行う際の各種信号を処理する。検出信号
は、一方で対物レンズ６９を駆動するための駆動コイル
７５に電流を流すサーボ系７７にも供給される。これに
よって光学系５７がトラック振れや焦点深度等について
制御され、光ディスク１上に集光スポットを結像させる
ことができるようになる。ここで、本実施例に係わる光
ディスク１と従来の光ディスクとを同一条件下でオーバ
ーライトを反復して行い、消去率を比較、評価した。

【００４０】図６は、本実施例の光ディスク１と従来の
光ディスクのオーバーライトの回数における消去率の相
関図である。図６を参照して本実施例の光ディスク１と
従来の光ディスクのオーバーライトの回数における消去
率の推移を実験結果から説明する。

【００４１】オーバーライトの条件として、光ディスク
は８ｍ／ｓの線速度で回転させることとする。更に図５
で示した半導体レーザ６１の記録パルス幅は７０ｎｓｅ
ｃ、記録パワーは２０ｍｗ、消去パワーは１０ｍｗであ
る。更に書き込み周波数は、５．２３／１．９６ＭＨＺ
で１０万回までオーバーライトを繰り返している。つま
り５．２３ＭＨＺの周波数でオーバーライトを行った
後、１．９６ＭＨＺでの周波数でオーバーライトを行
う。その際の、１．９６ＭＨＺの書き込み周波数を用い
たオーバーライト後における５．２３ＭＨＺの消去残り
信号Ｃ／Ｎ値から従前の５．２３ＭＨＺでの記録マーク
のＣ／Ｎ値を引いた値を消去率とする。

【００４２】今回５．２３ＭＨＺ及び１．９６ＭＨＺの
書き込み周波数を用いて図６に示すような実験を行った
理由は、５．２３ＭＨＺと１．９６ＭＨＺとが現在の規
格に沿う半導体レーザの光ビームの最小及び最大の波長
から求められる周波数であるからである。

【００４３】従来の光ディスクにおける消去率７９と本
実施例の光ディスクにおける消去率８１とは、オーバー
ライトの繰り返し書き込み回数が１０００回までは共に
３５ｄＢと等しい。しかしながら更にオーバーライトを
繰り返すと、１０万回では、従来の光ディスクにおける
消去率７９は２５ｄＢ、本実施例の光ディスクにおける
消去率８１は２８ｄＢになる。これにより、本発明は明
らかに消去率を過度に下げない、つまり誤り率を過度に
上昇させないということがわかる。なお、本実施例では
光ディスクは無機物保護層、有機物保護層及び反射層を
備えているが、これらを選択的に備える構成としてもよ
い。このように本発明は、要旨を変えない程度であれば
種々変形可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
情報記録媒体にオーバーライトを繰り返すうちに記録層
の組成変動によって上昇する誤り率を押さえることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の、光ディスク装置の断面図である。

【図２】本実施例の、光ディスクの記録層の厚さ方向に
おけるＳｂの含有率を示すグラフである。

【図３】本実施例の、成膜記録装置の縦断面図である。

【図４】本実施例の、成膜記録装置の横断面図である。

【図５】本実施例の、光ディスク記録再生装置の概略構
成図である。

【図６】本実施例の光ディスクと、従来の光ディスクの
オーバーライトの回数と消去率の相関図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ３ 基板 ５ 第１の無機誘電保護層 ７ 第２の無機誘電保護層 ９ 記録層 １１ 第２の無機誘電保護層 １３ 第１の無機誘電保護層 １５ 反射層 １７ 有機保護層 ５５ スピンドルモータ ５７ 光学系 ５９ 信号処理系 ７７ サーボ系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の元素で構成され、光ビームの照射
   により原子配列を変化させ情報の記録若しくは消去がな
   される記録層からなる相変化型情報記録媒体において、 前記記録層は、所定回数の記録及び消去がなされた場合
   の前記光ビームの照射方向に沿った記録層の組成変化を
   考慮して、予め前記元素の組成を前記照射方向に沿って
   不均一にしてなることを特徴とする相変化型情報記録媒
   体。
2. 【請求項２】 Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅを主体とする合金で
   構成され、光ビームの照射により原子配列を変化させ情
   報の記録若しくは消去がなされる記録層からなる相変化
   型情報記録媒体において、 前記記録層は、所定回数の記録及び消去がなされた場合
   の前記光ビームの照射方向に沿った記録層の組成変化を
   考慮して、予め前記照射方向に沿って（Ｉｎ₃ＳｂＴｅ
   ₂ ）_1-x Ｓｂ_x （但し、０．０２≦Ｘ≦０．１５）で示
   される式により前記元素の組成を不均一にしてなること
   を特徴とする相変化型情報記録媒体。
3. 【請求項３】 複数の元素で構成され、光ビームの照射
   により原子配列を変化させ情報の記録若しくは消去がな
   される記録層からなる相変化型情報記録媒体において、 前記記録層は、所定回数の記録及び消去がなされた場合
   の前記光ビームの照射方向に沿った記録層の組成変化を
   考慮して、前記所定回数の記録及び消去を繰り返した後
   に記録層の前記元素の組成が前記照射方向に沿って均一
   になるように予め前記元素の組成を不均一にしてなるこ
   とを特徴とする相変化型情報記録媒体。
4. 【請求項４】 複数の元素で構成され、光ビームの照射
   により原子配列を変化させ情報の記録、再生若しくは消
   去がなされる記録層が、所定回数の記録及び消去がなさ
   れた場合の前記光ビームの照射方向に沿った記録層の組
   成変化を考慮して、予め前記元素の組成を前記照射方向
   に沿って不均一にしてなる相変化型情報記録媒体と、 パワー変調を行い得る光ビームで前記相変化型情報記録
   媒体に情報の記録、再生及び消去を行う記録手段と、か
   らなることを特徴とする情報処理装置。