JPH083918B2

JPH083918B2 - 光デイスクの初期結晶化方法

Info

Publication number: JPH083918B2
Application number: JP61092249A
Authority: JP
Inventors: 克己鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS62250533A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野］本発明は例えばレーザビームによりヒートモード記録
が可能な光ディスクの初期結晶化方法に関するものであ
る。

（従来の技術）従来用いられている光ディスクの記録形態は第３図〜
第５図に示す３種のタイプに分類することができる。

第３図に示すタイプは基板１上に形成した低融点材料
の薄膜２にレーザービームをスポット照射してその部分
を融解・蒸発させ、情報を微小な孔３として記録するも
のである。

また、第４図に示すタイプは、基板４上に下地層6,薄
膜７からなる多層薄膜５を形成し、レーザービームをス
ポット照射したとき温度が上昇した下地層６から気泡を
発生させ、上方の薄膜７の特定部分に形成される膨出部
８を情報の記録部として用いるものである。

さらに、第５図に示すタイプは、基板９上に温度変化
で組織の変化する薄膜10を形成し、レーザービームのス
ポット照射で薄膜10の局部11を例えば反射率の異なる組
織に変化させることで情報を記録するタイプである。

これら各タイプの記録部（3,8,11）はいずれも無記録
部に対して光の透過又は反射の特性に相違を生じること
から、レーザビームを用いて前記各記録部（3,8,11）の
有無を検出することで記録情報を読み出すことができ
る。

しかし、前記各記録部（3,8,11）のうち、第３図及び
第４図に示すタイプは記録部（3,8）に不可逆的な変化
を与えるものであるため記録は可能でも消去ができな
い。

一方、第５図に示すタイプは記録膜の材料として熱的
に光学特性が可逆変化する材料を用いれば、記録及び消
去の双方が可能となる。

ところで、Ge,Te,InSb等の半導体は、安定な結晶相と
非晶質相との２つの状態をとり得ることはよく知られて
おり、それぞれの状態での複素屈折率Ｎ＝ｎ−ikが異な
ることはJ.STUKEによりJ.OF.NON−Crystalline Solid 4
1（1970）において詳しく報告されている。

また、このような半導体の結晶相と非晶質相との２つ
の状態をレーザービームによる熱処理で可逆的に変化さ
せて光メモリを得る着想は、S.R.OVSHINSKY等によってM
etallurgical Transcations 2 641（1971）誌に提示さ
れている。

すなわち、Ge,Te,InSb等の半導体は溶融状態まで加熱
して高速に冷却すると、非晶質となり、より低い温度に
加熱してゆっくり冷却すると結晶質となる特性を有し、
この非晶質相と結晶質層とはそれぞれｎ′−ik′とｎ−
ikの複素屈折率で特徴付けられる光学的性質をもって安
定に存在するが、これらの半導体は薄膜にすると化学的
安定性に乏しく、大気中では次第に腐蝕して劣化するの
で、メモリ用の光ディスクとしては実用的でなかった。

その後、これらの半導体を化合物としたり、耐久性の
ある保護膜の間に挟んだりして耐久性を持たせる試みも
なされている。例えば、第６図に示すようにアクリル又
はポリカーボネート樹脂で形成した基板20上に、SiO2保
護膜21（1000Å）,TeGe記録膜22（700Å）,SiO2保護膜2
3（1000Å）を形成し、さらに耐久性を向上するためUV
樹脂膜24を塗付したものが知られている。

前記SiO2保護膜21,23は記録時及び消去時のレーザー
パワーにより孔が形成されることを防止する機能を発揮
する。

このような記録膜22を用いて形成した相変化型の光デ
ィスクは化学的に安定であり、かつ、記録／消去の繰り
返し特性も安定していることが知られている。

しかし、この光ディスクにも次のような欠点がある。
すなわち、Teで形成した相変化型半導体のように記録膜
が成膜直後結晶状態で存在する場合は別として、通常の
GeやTeGe,InSb等の相変化型半導体は成膜直後において
記録膜が非晶質状態で存在するため、そのままでは書き
込みを行なうことができない。

一般に結晶と非晶質との相変化を利用して情報の記録
を行なう場合、大きなパワーで短いパルスのレーザー光
照射で書き込み（非晶質化）を行ない、また、比較的小
さいパワーでかつ長いパルスのレーザ光照射で消去（結
晶化）を行なう。

したがって、初期の状態が非晶質である場合、まず光
ディスク全面に亘って前記記録膜を結晶化しなければな
らない。このような初期結晶化は比較的小さいパワーの
レーザービームを光ディスクの円周方向に連続照射する
ことによっても行なわれる場合もあるが、これでは初期
結晶化に要する時間が長くなるという問題がある。

また、ディスク装置内に２つのレーザービーム源を設
け、このうちの１つを初期結晶化を消去結晶化に兼用
し、これにより初期結晶化をしながら他の１つのレーザ
ービームによって、書き込みを行なうことも考えられる
が、この場合にはレーザービーム源が２つであるため装
置のコストアップを招くという問題がある。

このような問題は製品化された光ディスクを工場等か
ら出荷する前にその記録層を非晶質から結晶へ変化させ
れば解消される。

非晶質物質を結晶化させるには一般にはその物質のを
結晶化温度（通常150℃以上）以上に加熱するばよい。
しかし、通常上述したような記録膜を成膜した光ディス
ク用の基板はコストの点からアクリル，ポリカーボネー
ト等の有機質材料により形成されているので、このよう
な基板を結晶化温度以上に昇温すると、この基板が変形
したり溶けてしまうという問題がある。

この場合、基板を無機質材料、例えばガラス等で形成
すれば上述のような問題は無くなるが、反面コストアッ
プを招き、かつ、プリグレーブ（レーザービームの案内
溝）を形成することが困難になるという不都合が生じ
る。

（発明が解決しようとする問題点）上述したように従来においては種々の理由から製品化
した光ディスクの記録膜を工場等からの出荷段階で初期
結晶化することに多くの困難があった。

そこで本発明は、有機質材料からなる基板の温度を上
昇させることなく、記録膜のみの初期結晶化を行なうこ
とができる初期結晶化方法を提供することを目的とする
ものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の方法は、有機質材料からなる基板上に結晶質
と非晶質との間で相変化する記録膜を設けてこの記録膜
に対するレーザービームの照射により情報の記録再生が
可能な光ディスクの初期結晶化方法であって、前記記録
膜が非晶質状態にある場合に、この記録膜に所定の光源
によるフラッシュ露光を行なうようにしたものである。

（作用）有機質材料により形成した基板上に結晶質と非晶質と
の間で相変化する記録膜を設けることにより構成した光
ディスクに対して、前記記録膜の初期結晶化を行なう際
に、この記録膜が非晶質状態である場合には、所定の光
源を用いて所定時間のフラッシュ露光を行なう。このフ
ラッシュ露光により前記記録膜の温度が上昇しこれによ
り記録膜は非晶質から結晶状態に変化する。

この際前記記録膜に対する光線の照射時間はフラッシ
ュ露光であるため極めて短時間であり、したがって、こ
のフラッシュ露光による基板の変形等は生じない。

（実施例）以下に本発明の実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

第１図は本実施例方法を実現するためのフラッシュ露
光装置の概要を示すものであり、この装置は、図示しな
い駆動手段により同図に示す矢印Ｘ方向に駆動される透
明のベルトコンベア30と、このベルトコンベア30の移動
領域における所定の位置において開口部を下方に向け、
かつ、ベルトコンベア30と一定の間隙を隔て配置された
凹面状の反射鏡34と、この反射鏡34内に配置されたフラ
ッシュ露光を行なうための光源であるキセノンフラッシ
ュランプ33と、前記ベルトコンベア30を挟んで前記反射
鏡34と対向配置された皿状の反射鏡35とを有して構成さ
れている。そして、前記キセノンフラッシュランプ33
は、図示しない電源装置により通電制御され所定時間
（１μsec〜1msec程度）発光してフラッシュ光を反射す
るようになっている。

次に上記構成のフラッシュ露光装置を用いて相変化型
光ディスクの初期結晶化を行なう方法について説明す
る。

矢印Ｘ方向に駆動されるベルトコンベア30上に、透明
な基板31A,31B上にTe,Ge,InSb等レーザービームに対し
て光吸収の大きい材料による記録膜32,32Bを予め成膜し
てなる相変化型の光ディスク40A,40Bを載置し、このう
ち、反射鏡34の下方に至った光ディスク40Bに対してキ
セノンフラッシュランプ33から所定時間（１μsec〜1ms
ec）フラッシュ光36Aを照射する。これにより、光ディ
スク40Bの記録膜32Bがフラッシュ光36Aにより露光さ
れ、その結晶化温度まで昇温して初期結晶化が行なわれ
る。

このとき、第２図（ａ）に示すようにフラッシュ光36
Aのうち波長が赤外領域のものはほとんど記録膜32Bで吸
収され、また、記録膜32Bで吸収されないフラッシュ光3
6Bは透明な基板31Bでほとんど吸収されることなく透過
し透過光36Cとなる。したがって、基板31Bは発熱するこ
とはない。

また、記録膜32Bの昇温に伴う発熱の影響も考えられ
るが、上述したように露光時間は極めて短時間であり、
記録膜32Bは瞬時に冷却してしまうので、その影響もほ
とんどない。

このようにして、初期結晶化が行なわれた光ディスク
40Bはベルトコンベア30により反射鏡34から外方に移送
され、次段の光ディスク40Aが反射鏡34の下方に移送さ
れて以下上述した場合と同様に初期結晶化が実行され
る。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、
上述した実施例方法では、ベルトコンベア方式で光ディ
スク一枚毎に初期結晶化を行なう場合について説明した
が、バッチ処理方式により一度に大量の光ディスクに対
する初期結晶化を実行することもでき、この場合にはよ
り量産性を上げることができる。また、前記光源として
はハロゲンランプを用いても実施できる。

実施例：５インチの円板型のアクリル（PMMA）基板を用い反応
性スパッタリング法により既述した第６図に示すタイプ
と同様な光ディスクを製造した。すなわち、第２図
（ｂ）に示すようにアクリル基板60上にSiO2の下地層61
を1000Å成膜した後、非晶質のTe₉₀Ge₁₀の記録膜62を70
0Å成膜し、さらに、この記録膜62上にSiO2の保護膜63
を1000Å成膜し、その上にUV樹脂膜64を成膜した。

上記成膜工程は、同一の反応性スパッタリング装置に
より３元独立のターゲットを用いて、SiO2は単元ターゲ
ットにより行い、また、Te₉₀Ge₁₀は、Teのターゲットと
Geのターゲットとを前記化学式で表される成分比になる
ようにこれら各ターゲットに印加するRF（ラジオ周波
数）パワーを制御しながら行なった。

つぎに上記構成の光ディスクを第１図に示したフラッ
シュ露光装置の反射鏡34の下方に移送し、キセノンフラ
ッシュランプ33に対して約1MWの電力を供給し、これに
より光ディスクに対して500μsecのフラッシュ露光を実
施した。

そして、この装置から取り出した光ディスクに対して
Ｘ線願回折を測定した結果、結晶化していることが判明
した。

［発明の効果］以上説明した本発明によれば、光ディスクの基板に変
形等の影響を与えることなく非晶質の記録膜を効率良く
結晶化することができる初期結晶化方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法にを実現するために用いる
フラッシュ露光装置の概要を示す説明図、第２図（ａ）
は相変化型光ディスクの記録膜及び基板におけるフラッ
シュ光の吸収状態を示す説明図、第２図（ｂ）は本発明
の実施例における相変化型の光ディスクの構成を示す部
分断面図、第３図乃至第５図はそれぞれ従来の光ディス
クを示す部分断面図、第６図は相変化型光ディスクの部
分断面図である。 30……ベルトコンベア、31A,31B……基板、32A,32B……
記録膜、33……キセノンフラッシュランプ、40A,40B…
…光ディスク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に結晶質と非晶質との間で相変化す
る記録膜を有するもので、この記録膜の初期状態が非晶
質状態にある光ディスクに対するの初期結晶化方法であ
って、前記記録膜の初期状態が非晶質状態にある前記光
ディスクを、一定方向に駆動される透明のベルトコンベ
ア上に載置する工程と、この載置工程により前記ベルトコンベア上に載置された
前記光ディスクを、前記ベルトコンベアと一定間隔を隔
てて配置された凹面状の反射鏡内のフラッシュランプ
と、前記ベルトコンベアを挟んで前記反射鏡と対向配置
された皿状の反射鏡との間に、前記ベルトコンベアによ
り搬送する工程と、この搬送工程により搬送される前記光ディスクに対し、
前記フラッシュランプに通電することにより１μsec〜1
msecの間フラッシュ光を放射して前記記録膜の結晶化温
度まで消温する工程と、このフラッシュ光放射工程による放射フラッシュ光のう
ち赤外領域以外フラッシュ光を透過させて前記基板の発
熱を防止する工程と、から構成されることを特徴とする光ディスクの初期結晶
化方法。
【請求項２】前記光源はキセノンフラッシュランプであ
る特許請求の範囲第１項記載の光ディスクの初期結晶化
方法。