JPH10112063A - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents
光学的情報記録用媒体Info
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- JPH10112063A JPH10112063A JP8264358A JP26435896A JPH10112063A JP H10112063 A JPH10112063 A JP H10112063A JP 8264358 A JP8264358 A JP 8264358A JP 26435896 A JP26435896 A JP 26435896A JP H10112063 A JPH10112063 A JP H10112063A
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Abstract
提供する。 【解決手段】 基板上に、少なくとも下部保護層、相変
化型光記録層、上部保護層、反射層からなる多層構成を
有してなり、結晶状態を未記録状態、非晶質状態を記録
状態として光強度の2値以上の変調によりオーバーライ
ト記録を行う光学的情報記録用媒体であって、該相変化
型光記録層がMzGey(SbxTe1-x)1- y-z(ただ
し、MはAgもしくはZnの少なくとも1種であり、
0.60≦x≦0.85、0.01≦y≦0.20、
0.01≦z≦0.15である)なる組成を有する光学
的情報記録用媒体。
Description
よる相変化によって生じる反射率差または反射光位相差
を利用した記録消去可能な光学的情報記録用媒体に関す
る。
(書換可能型を含む)に分けられ、再生専用型はビデオ
ディスク、オーディオディスク、さらには大容量コンピ
ューター用ディスクメモリーとしてすでに実用化されて
いる。記録可能型の代表的なものには孔あけ・変形型、
有機色素型、光磁気型、相変化型がある。孔あけ・変形
型としてはTe等の低融点金属または染料等の記録層が
用いられ、レーザー光照射により局所的に加熱され、孔
もしくは凹凸部が形成される。
ポリマー等からなる記録層が用いられ、記録前後で反射
率(屈折率)が変化する。CDフォーマット信号の記録
をおこなう光記録媒体として実用化されている。光磁気
型は記録層の磁化の向きにより記録や消去を行い、磁気
光学効果によって再生を行う。
は反射光の位相が変化することを利用するものであり、
外部磁界を必要とせず反射光量の違いを検出して再生を
行う。相変化型は光磁気型と比較すると、磁石を必要と
しない、光学系が単純である等の理由によりドライブ作
製が容易で、小型化、低コスト化にも有利である。さら
に、レーザー光のパワーを変調するだけで、記録・消去
が可能であり、消去と再記録を単一ビームで同時に行
う、1ビームオーバーライトも可能であるという利点を
有する。
しては、カルコゲン系合金薄膜を用いることが多い。例
えば、Ge−Te系、Ge−Te−Sb系、In−Sb
−Te系、Ge−Sn−Te系、Ag−In−Sb−T
e系合金薄膜等の使用が試みられている。1ビームオー
バーライト可能な相変化記録方式では、結晶状態の記録
膜を非晶質化させることによって記録ビットを形成し、
結晶化させることによって消去を行う場合が一般的であ
る。
ァスである場合が一般的であるため、初期状態を結晶状
態とするために媒体全面を短時間で結晶化させる。この
工程を初期結晶化とよぶ。通常この初期結晶化は数十〜
百μm程度に絞ったレーザービームを回転する媒体に照
射することにより行なう。
合金材料は、非晶質形成能は高いものの結晶化の際に相
分離を伴うため、100ナノ秒未満の短時間の加熱では
結晶化できず、オーバーライト可能な光記録媒体の記録
層としては不適当であると考えられてきた(文献Appl.
Phys. Lett., vol.49(1986), p502等)。
合、Te85Ge15共晶組成近傍では実用的な結晶化速度
は得られていない。一方、Sb70Te30共晶組成近傍で
は、反射率変化のみをモニタした極めて初歩的な方法で
あるけれども、SbxTe1-x(0.58<x<0.7
5)2元合金が結晶−非晶質状態間で繰り返し記録消去
可能であることが米国特許第5015548号において
開示されている。
た組成範囲を含む先願としては特開平1−11568
5、特開平1−251342、特開平1−30364
3、特開平4−28587各号公報等が挙げられる。し
かしながら、それ以後SbTe共晶組成近傍の相変化媒
体に関しては実用化にむけての進展はなかった。殊に、
成膜後の記録層を結晶化させる初期化操作が困難である
ために生産性が低く実用に供されないという深刻な問題
があった。
成近傍の材料、あるいはその擬似2元合金のみが実用的
な特性を示すと考えられていた(特開平2−24338
8、特開平2−243389、特開平2−24339
0、特開平2−255378、特開昭63−22843
3、特開昭61−89889各号公報、文献 Jpn. J. A
ppl. Phys., vol.69(1991), p2849)。
近年、GeTe−Sb2Te3擬似2元合金近傍組成のみ
が注目され実用化されてきた。こうした動向は、例えば
1991年より毎年開催されている「相変化光メモリシ
ンポジウム」の発表論文(予稿集に掲載されている)に
顕著にあらわれている。
なる2元合金に注目し、従来の説にとらわれず共晶組成
組成近傍の結晶化/非晶質化特性につき、より高密度記
録に適した光ディスク評価機を用い、マーク長記録への
適性の観点から再検討を行った。その結果、Sb70Te
30共晶組成近傍のSbTe合金を主成分とする記録層
は、初期結晶化は困難であるものの一旦初期結晶化して
しまえば以後の非晶質−結晶相変化による記録消去は極
めて高速に行なうことができることを見出した。
材料につき評価したところ、SbTe共晶近傍のGeS
bTe3元合金は、特定の記録パルスパターンを用いた
場合、繰り返しオーバーライトにおいて広く知られてい
るGeTe−Sb2Te3疑似2元合金近傍の材料より劣
化が少ない、あるいは、マーク長記録したときのマーク
エッジのジッタが小さいという利点があることを見出し
た。また、結晶化温度がSb70Te302元共晶合金より
高く、経時安定性に優れていることもわかった。しかし
ながら、SbTe共晶近傍のGeSbTe3元合金は、
成膜後の記録層を結晶化させる初期化操作がSbTe共
晶合金に比べても極めて困難なため、実際上、量産には
不向きであった。
に、少なくとも下部保護層、相変化型光記録層、上部保
護層、反射層からなる多層構成を有してなり、結晶状態
を未記録状態、非晶質状態を記録状態として光強度の2
値以上の変調によりオーバーライト記録を行う光学的情
報記録用媒体であって、該相変化型光記録層がMzGey
(SbxTe1-x)1-y-z(ただし、MはAgもしくはZ
nの少なくとも1種であり、0.60≦x≦0.85、
0.01≦y≦0.20、0.01≦z≦0.15であ
る)なる組成を有することを特徴とする光学的情報記録
用媒体に存する。
する。図1は本発明の光学的情報記録用媒体の記録層の
Ge、Sb、Teの組成範囲を示している。本発明にお
けるMGeSbTe(MはAgもしくはZnの少なくと
も1種)合金薄膜の組成範囲は、Sb70Te30共晶組成
近傍をベースに図1に示すようにGeを添加し、さらに
AgもしくはZnを所定量添加したものである。
質マークの周辺部あるいは消去されたマーク内に、初期
化状態と反射率の異なる粗大グレインが生じにくいとい
うことである。これは結晶成長が相分離によって律速さ
れている共晶点近傍の合金に特有の現象である。しか
し、この記録層には、固相での結晶化速度を高めると非
晶質マーク形成時の再凝固時の再結晶速度まで極端に速
くなってしまい、溶融領域の外周部が再結晶化して非晶
質マークの形成が不十分になりやすいという特徴があ
る。
あるため、結晶化速度は相分離のための原子の拡散速度
によって支配されており、拡散速度が最大となる融点直
下まで加熱しないと結晶化による高速消去ができない。
つまり、現在広く使用されているGeTe−Sb2Te3
擬似2元合金組成近傍の記録層にくらべて、高結晶化速
度が得られる温度範囲が狭く、かつ高温に偏っているの
である。
めには、高結晶化速度と十分な大きさの非晶質マークの
形成とを両立させるため、再凝固時の融点近傍での冷却
速度をとりわけ大きくしてやる必要がある。そこで、本
発明の光学的情報記録用媒体においては、記録層材料が
Sb7Te3比を一定とする線上では基本的にSb相とS
b2Te3相とに相分離することを利用した。
離がX線回折で確認できる。しかし、光記録媒体におい
て非晶質マークを形成するような非平衡な過冷却状態で
は、過剰のSbが含まれると再凝固時にまず微小Sbク
ラスタが析出する。このSbクラスタが結晶核となって
非晶質マーク中に残存するため、以後の非晶質膜の消去
(再結晶化)は相分離に時間をかけることなく短時間で
終了するものと考えられる(過剰Sbの添加効果につい
ては、奥田等、Proc. Int. Symp. onOptical Memory, 1
991, p73 に詳しい)。
関する考察に基づいてなされた。本発明記録媒体は前述
のようにSb70Te302元共晶組成をベースにしてお
り、これにGeと、Ag又はZnの少なくとも一方を所
定量添加する。本発明の記録用媒体の記録特性すなわち
非晶質および結晶化の可逆的プロセスは、ほとんどSb
/Te比、すなわち母体となるSb70Te30共晶組成に
含まれる過剰Sb量で決まる。
クラスタサイトが増え、結晶核生成が促進されると考え
られる。これは、各結晶核から同一結晶成長速度を仮定
しても、成長した結晶粒で埋め尽くされるに要する時間
が短縮され、結果として非晶質マークを結晶化するに要
する時間が短縮されることを意味する。従って、高線速
度で短時間のレーザー光照射で消去する場合に有利であ
る。
にも依存する。すなわち、同一層構成であっても低線速
度ほど冷却速度は低下する。従って、低線速度ほど非晶
質形成のための臨界冷却速度が小さい組成、すなわち過
剰Sb量の少ない組成が望ましい。まとめると、Sb70
Te30共晶組成を基準として、過剰Sb量が多い組成ほ
ど高線速度に適している。
熱的安定性を改善し、非晶質の記録ビットの経時安定性
を高める効果がある。Ge量に関しては、20原子%を
越えるとGe1Sb4Te7、Ge1Sb2Te4、Ge2S
b2Te5あるいはGeTeといった金属間化合物組成が
相分離しやすくなり、繰り返しオーバーライトによる組
成変動の原因となるので好ましくない。より好ましくは
15原子%以下とする。なお、1原子%未満では、添加
効果がほとんど得られない。
nを添加することにより後述の初期化操作における結晶
化時間が短縮される。両者を併せ用いても良い。Ge、
Ag、Znの添加により、母体となるSbTeが共晶と
なるのはSb60Te40からSb65Te35程度にずれるよ
うである。さて、本発明の(Ag、Zn)GeSbTe
合金全体としての線速依存性は、上記のようにこの組成
をベースに過剰のSbをどれだけ含むかによって決ま
る。
剰なSb量を増やせばよいが、あまり増やすと非晶質ビ
ットの安定性が損なわれるので、SbxTe1-xの比から
いえば、0.60≦x≦0.85である。好ましくは
0.65≦x≦0.80である。
構成は、基板上に少なくとも下部保護層、相変化型記録
層、上部保護層、反射層を設けてなる。保護層、記録
層、反射層はスパッタリング法などによって形成され
る。記録膜用ターゲット、保護膜用ターゲット、必要な
場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー
内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが各層
間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面
からもすぐれている。
ガラス、プラスチック、ガラス上に光硬化性樹脂を設け
たもの等のいずれであってもよいが、コストを含む生産
性の面ではプラスチックが好ましく、中でもポリカーボ
ネート樹脂が好ましい。記録層の膜厚は好ましくは15
nm以上、30nm以下である。15nm未満ではコン
トラストが取りにくく、また結晶化速度が遅く、消去が
困難となる。30nmを超えるとやはりコントラストが
得にくく、また記録感度が悪くなる。
率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決
定される。一般的には透明性が高く高融点であるMg、
Ca、Sr、Y、La、Ce、Ho、Er、Yb、T
i、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Zn、Al、Si、
Ge、Pb等の酸化物、硫化物、窒化物やCa、Mg、
Li等のフッ化物を用いることができる。これらの酸化
物、硫化物、窒化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組
成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制
御したり、混合して用いることも有効である。
が好ましい。具体的にはZnSや希土類硫化物と酸化
物、窒化物、炭化物等の耐熱化合物の混合物が挙げられ
る。下部保護層は特に、プラスチック基板の熱変形を抑
える機能も求められるので、少なくともその膜厚は50
nm以上が好ましい。また、500nmを超えると内部
応力によりクラックが生じ易くなるので500nm以下
であるのが好ましい。
m以下と広いが、通常はこの範囲から、光干渉効果を考
慮して反射率や、記録前後の反射率差、位相差が適当な
値になるように選ばれる。特に好ましい構造としては、
該下部保護層の記録層に接する側の1nm以上10nm
以下の部分がカルコゲン化合物と分解温度または融点が
1000℃以上のカルコゲン化物ではない耐熱性化合物
との混合物からなり、残部が上記耐熱性化合物と異種又
は同種の耐熱性化合物からなるものが挙げられる。
S、SrS、BaSなどのIIa属元素の硫化物や、Mg
Se、CaSe、SrSe、BaSeなどのIIa属元素
のセレン化物が挙げられる。上記硫化物又はセレン化物
はカルコゲン元素を含むため相変化型記録層に主として
含まれるカルコゲン及びその周辺元素との密着性も良
い。
合に比べ大幅な改善が見られる。カルコゲン化物ではな
い耐熱性化合物としては、Al、Si、Ge、Y、Z
r、Ba、Ta、Nb、V、W、Hf、Sc又はランタ
ノイドの酸化物、Al、Si、Ge、Ta、Bの窒化
物、Mg、Ca、Nd、Tb、Laの弗化物、Si、B
の炭化物等が挙げられる。
酸化物も合わせて用いた方が脆性が改善される傾向にあ
るので好ましい。コスト、ターゲット製造の容易さ等の
観点から、二酸化珪素、酸化イットリウム、酸化バリウ
ム、酸化タンタル、LaF3、NdF3、TbF3、SiC、
Si3N4、AlNを用いるが好ましい。
して50mol%以上が好ましく、さらに好ましくは8
0mol%以上である。この含有率が50mol%を下
回ると、基板や記録膜の変形防止効果が不十分であり、
保護層としての役目をなさない傾向がある。またカルコ
ゲン化合物の含有率は保護層全体の10mol%以上、
95mol%以下が好ましい。10mol%未満では望
みの特性が発揮されない。また95mol%を超えると
光学吸収係数が大きくなり、好ましくなく、より好まし
くは15mol%以上90mol%以下である。
全体の5mol%以上、90mol%以下が好ましく、
より好ましくは10mol%以上である。これ以外の範
囲では望みの特性が得られないことがある。耐熱性化合
物は1000℃以上の耐熱性と共に記録再生に用いるレ
ーザー光に対して光学的に十分透明であることが必要と
なる。
nm以上の波長領域で複素屈折率の虚部が0.05以下
であることが望ましい。この光学的透明性を得るため
に、スパッタ成膜時に、Arと酸素及び/又は窒素との
混合ガスを用いると好ましい。特に、硫化物、及びセレ
ン化物中のSやSeは蒸気圧が高いために、スパッタ中
に一部が分解、蒸発する傾向がある。
多いと、光吸収性の欠陥となり、また、化学的にも不安
定であるために好ましくない。上記のように、酸素や窒
素をスパッタガスに添加することは、この欠損を酸素や
窒素で置き換えることを目的としている。このとき上記
カルコゲン化合物の金属元素の酸化物や窒化物が膜中に
一部形成されるが、耐熱性化合物の一部として働くため
に、膜の特性は特に損なわれない。
電スパッタで製造されるため、成膜速度が遅い傾向があ
り、生産性の面からは200nm以上の厚膜を設けるこ
とは好ましくはない。従って、厚膜を形成する必要があ
る場合には、全膜厚のうち記録層に接する側の1nm以
上10nm以下の部分がカルコゲン化合物と分解温度ま
たは融点が1000℃以上のカルコゲン化物ではない耐
熱性化合物との混合物からなり、残部が上記耐熱性化合
物と異種又は同種の耐熱性化合物からなる保護膜とする
のがよい。
層を適用すれば、全膜厚を本発明で特徴とする組成の誘
電体層とした場合と同様の効果が得られる。ただし、記
録層界面側の複合誘電体層と、その上に設ける耐熱化合
物保護膜との密着性が良くなければ、剥離を生じやすい
ので、両者の組み合わせには注意を要する。最も問題の
少ない組み合わせは、記録層界面側の複合誘電体層に含
まれる耐熱性化合物と同種の材料を上に設ける耐熱性化
合物保護膜として用いることである。
れるが、その膜厚範囲は10nm以上、30nm以下が
好ましい。その最大の理由は、反射層への放熱を有効に
作用させるためである。放熱を促進し、記録層再凝固時
の冷却速度を高める層構成を採用することで、再結晶化
の問題を回避しつつ、高速結晶化による高消去比を実現
する。
と、記録層の熱が反射層に到達する時間が長くなり、反
射層による放熱効果が有効に作用しにくい。すなわち、
反射層は熱を汲みだすポンプであり、上部保護層はポン
プへ熱流を伝える配管であると見なせる。保護層が厚い
ということは配管が長いということであり、いくらポン
プの性能が高くても(反射層の熱伝導が大きくても)、
有効に作用しない。
層の熱伝導率にも作用されるが、一般に、100nm未
満の薄膜の熱伝導率は同じ物質のバルクの熱伝導率より
2−3桁以上小さく、物質による差が小さくなるから、
厚さが重要な因子となる。一方、上部保護層が10nm
より薄いと、記録層溶融時の変形等によって破壊されや
すく好ましくない。また、放熱効果が大きすぎて記録に
要するパワーが不必要に大きくなる点でも好ましくな
い。
「急冷構造」と呼ばれ、それ自体は公知である(特開平
2−56746号公報、文献Jpn. J. Appl. Phys., Vo
l.28(1989), suppl.28-3, p123)。ただし、本発明記録
層にとっては、この層構成は従来のGeTe−Sb2T
e3系にくらべ必然性が高く、急冷の範囲がより限定さ
れ、より急冷であることが必要である。
本発明では特に熱伝導率が大きく上部誘電体層を介して
も、放熱効果が期待できるAu、Ag、Alを85原子
%以上含む金属が好ましく用いられる。反射層自体の熱
伝導度制御、耐腐蝕性改善のためTa、Ti、Cr、M
o、Mg、V、Nb、Zr等を少量加えてもよい。特に
AlxTa1-x(0<x≦0.15)なる合金は、耐腐蝕
性に優れており本光学的情報記録用媒体の信頼性を向上
させる上で効果がある。
に入射光を反射させるために50nm以上が望ましい。
膜厚500nmより大では、放熱効果に変化はなくいた
ずらに生産性を悪くし、また、クラックが発生しやすく
なるので500nm以下とするのが望ましい。本発明で
は、この急冷構造にさらに、以下の記録方法を合わせ用
い、記録層の再凝固時の冷却速度を正確に制御すること
で、マーク長記録に適した本発明記録層材料の特徴をい
かんなく発揮させることが可能となる。
パターンの一例を示す図である。長さnT(Tは基準ク
ロック周期、nはマーク長変調記録において取りうるマ
ーク長であり、2以上の自然数をとる)にマーク長変調
された非晶質マークを形成する。図では例としてn=7
の場合を示している。本発明記録媒体に対しては、長さ
nTのマークに記録する際に、m=n−k(0≦k≦2
なる整数、ただしnの最小値をnminとしてnmin−k≧
1)個の記録パルスに分割し、個々の記録パルス幅をα
iTとし、個々の記録パルスにβiT(ただし、2≦i≦
m−1においてαi≦βi)なる時間のオフパルス区間が
付随する。オフパルス区間では0<Pb≦0.5Peな
るバイアスパワーを照射する。
nTマークが得られるよう、Σαi+Σβiはn−j(j
は0≦j≦2なる実数)のように調整できるものとす
る。本発明媒体は、これまでGeTe−Sb2Te3擬似
2元合金系で用いられてきたような記録パワーPwと消
去パワーPeの2値変調よりも、上記オフパルス区間を
設けバイアスパワーPbを照射する3値変調により記録
消去を行うことが望ましい。2値変調のオーバーライト
も可能ではあるが、3値変調方式を用いることで、パワ
ーマージン、記録時線速マージンを広げることができ
る。
アスパワーPbを0<Pb≦0.5Peなるように十分
低くとることが必要である。ただし、βmTにおいては
0<Pb≦Peとなってよい。なお、消去パワーPeは
非晶質マーク部を100ナノ秒未満の照射で再結晶化さ
せうるパワー、記録パワーPwはαiTなる時間で記録
層を溶融させるに足るパワーであり、Pw>Peであ
る。
きの記録層の温度変化の模式図である。記録パルス幅を
m=2として分割し、1番目の記録パルス(記録パワ
ー)、1番目のオフパルス(バイアスパワー)、2番目
の記録パルス、2番目のオフパルスを順に照射して非晶
質マークを形成する場合であって、(a)αi=βi=
0.5でPb=Peとした場合と、(b)αi=βi=
0.5でPb≒0(≠0)とした場合である。
スの後端が照射される位置の記録層を想定している。
(a)ではオフパルス区間でもPeが照射されるため、
後続の記録パルスによる加熱の影響が前方に及び、1番
目の記録パルス照射後の冷却速度が遅く、かつオフパル
ス区間での温度降下で到達する最低温度TLaが融点近傍
に留まっている。
ほとんど0のため、最低温度TLbは融点より十分低い点
まで下がり、かつ途中の冷却速度も大きい。非晶質マー
クは1番目の記録パルス照射時に溶解し、その後のオフ
パルス時の急冷によって形成される。前述のように、本
発明媒体における記録層は融点近傍でのみ大きな結晶化
速度を示す。
をとることは、再結晶化を抑制し、良好な非晶質マーク
を得る上で重要なことである。逆に、冷却速度及び最低
温度TLを制御することで再結晶化をほぼ完全に抑制
し、溶融領域とほぼ一致するクリアな輪郭を有する非晶
質マークが得られるためマーク端において低ジッタが得
られる。
金では、図3(a)、(b)いずれの温度プロファイル
でも非晶質マーク形成プロセスに大差がない。なぜな
ら、広い温度範囲で速度は若干遅いものの再結晶化を示
すからである。この場合、パルス分割方法によらずある
程度の再結晶化が生じ、これが非晶質マーク周辺の粗大
グレインとなってマーク端でのジッタを悪化させる傾向
がある。この記録層組成では、オフパルスを行うより、
むしろ従来の2値変調によるオーバーライトが単純で望
ましい。
スは好適であるが、従来のGeTe−Sb2Te3系記録
層あるいは本記録層を特開平1−303643号公報の
実施例に示されたようなマーク位置記録に適用した場合
にとっては必ずしも好ましいものではない。さて、本発
明媒体は記録層を結晶化温度以上で固相にて結晶化させ
る初期結晶化では結晶化が遅く生産性が良くないことは
既に述べた。これは、本記録層組成は成膜直後の非晶質
状態から、いったん相分離させ安定な結晶状態を形成す
る必要があるためと考えられ、この相分離には通常、固
相(融点以下)では1μ秒以上の加熱が必要である。
いた場合にas−depo状態の媒体を十分高速に結晶
化できる条件で、Ge10Sb66Te24等の記録層の媒体
の初期結晶化を試みると多くの部分が結晶化しないまま
アモルファス状態として残ってしまう。この操作を数十
回繰り返すことにより相分離が完了し、初期化できる場
合もあるがこれでは生産性が低く実用的でない。しかし
ながら、いったん初期化してしまえば、以後は高速で結
晶化(消去)できるようになる。
原因の一つは、as−depoのアモルファスの状態が
記録マークのアモルファスの状態と異なり結晶化しにく
いためと考えられる。また、結晶核がas−depo状
態の記録層にはほとんどないことが結晶化しにくい原因
となっていることも考えられる。実際、光学顕微鏡で初
期結晶化を試みた部分の観察をすると、結晶化のすすん
だ部分が高反射率の島状に観察される。これは結晶核の
できた部分でのみ結晶化がすすんでいるとすれば理解で
きる。
生産性は著しく悪化する。本発明では、Gey(SbxT
e1-x)1-y合金にさらに、AgもしくはZnを適量添加
することにより上記初期化の困難さを解決した。添加す
るAg、Znの量は、単独もしくはあわせて、1原子%
以上、15原子%以下である。1原子%未満では添加効
果不十分で、15原子%を超えると、Ge添加による非
晶質ビット安定化効果が失われてしまう。また、新たな
合金相が析出するためと考えられるが、記録マーク端の
ジッタが悪化するので好ましくはない。好ましくは10
原子%以下である。
短縮し、確実に1回の光ビームの照射で初期化するため
の一つの方法として、本発明記録層には溶融初期化が有
効なことを見出した。上記層構成を有する限り、溶融し
たからといって記録媒体がただちに破壊されるものでは
ない。例えば、直径100μm程度に集束した光ビーム
(ガスもしくは半導体レーザー光)を用いて局所的に加
熱し、ビーム中心部に限定して溶融させれば、記録媒体
は破壊されることはない。加えて、ビーム周辺部の加熱
により、溶融部が余熱されるため冷却速度が遅くなり、
良好な再結晶化が行われる。
発明記録媒体にとっては非常に好適な手法であることを
見出した。この方法を用いれば、例えば、従来の固相結
晶化に対して10分の1の初期化時間を短縮でき、生産
性が大幅に短縮できるとともに、オーバーライト後の消
去時における結晶性の変化を防止できる。従来、GeS
bTe3元合金が相変化媒体に適用された例があるが、
基本的にSb2Te3−GeTe擬似2元合金をベースと
したもの(特開昭61−89889、特開昭62−53
886、特開昭62−152786各号公報等)であっ
て本発明の組成範囲とは大きく異なり、本発明組成範囲
は実用的な光記録媒体への応用検討からは実際上、見捨
てられていたのである。
近傍組成の合金が開示されている(米国特許46703
45号、特開平1−115685、特開平1−2513
42、特開平1−303643、特開平4−28587
各号公報)が、本発明で開示したマーク長記録に適した
記録方法を適用することについては述べられていない。
70Te30共晶組成近傍の合金を実用的相変化媒体とする
ための欠くべからざる進歩改良である。また、従来、省
みられることの少ない組成でも、いったん初期化し、本
発明の記録方法と組み合わせて使用すればむしろ高密度
記録に適していることを見出したことは、一定の思想の
飛躍が必要であることは言うまでもない。さらに、短時
間で初期化するために本発明記録媒体に適した初期化方
法を組み合わせたことも産業上重要なことである。
るが、本発明はその要旨を超えない限り、実施例に限定
されるものではない。以下で示す合金記録層の検討にあ
たっては、Ge1Sb2Te4もしくはGe2Sb2Te5の
3元合金ターゲットとSb、さらにはAgもしくはZn
の少なくとも3種のターゲットでのコスパッタを利用し
た。各ターゲットの放電パワーを調整することで組成の
調整を行った。得られた合金薄膜の組成は、化学分析に
よって校正された蛍光X線強度で測定した。
層を230nm、記録層としてAg6Ge5Sb70Te19
層を20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20n
m、Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグネ
トロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化
樹脂層を4μm設け光ディスクを作製した。
長軸の長さを50μm程度とした光ディスク初期化装置
を用い、線速度4.5m/s、ビーム送り速度5μm/
回転、レーザーパワー250mWで溶融初期結晶化を試
みたところ、初期結晶化が可能であった。光ディスク評
価装置(レーザー波長780nm、NA0.55)を用
いて、2.8m/sの線速度でEFMランダム信号(ク
ロック周波数は115ナノ秒)の記録を行なった。記録
時にはα1=1、αi=0.5(i≧2)、βi=0.5
とし、Pw=13mW、Pe=6.5mW、Pb=0.
8mWとした。実際の信号特性を示すジッタの値は最短
マーク長でクロック周期の10%未満となり良好な値が
得られた。また、1000回オーバーライト後もこの特
性は維持された。さらに、記録された信号は、温度80
℃、湿度80%RHの環境下に1000時間放置した後
にも劣化はみられなかった。
層を230nm、記録層としてAg10Ge7Sb66Te
17層を20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20
nm、Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグ
ネトロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬
化樹脂層を4μm設け光ディスクを作製した。
長軸の長さを50μm程度とした光ディスク初期化装置
を用い、線速度4.5m/s、ビーム送り速度5μm/
回転、レーザーパワー250mWで溶融初期結晶化を試
みたところ、初期結晶化が可能であった。
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数は115ナノ
秒)の記録を行なった。記録時にはα1=1、αi=0.
5(i≧2)、βi=0.5とし、Pw=13mW、P
e=6.5mW、Pb=0.8mWとした。実際の信号
特性を示すジッタの値は最短マーク長でクロック周期の
10%未満となり良好な値が得られた。また、1000
回オーバーライト後もこの特性は維持された。さらに、
記録された信号は、温度80℃、湿度80%RHの環境
下に1000時間放置した後にも劣化はみられなかっ
た。
層を230nm、記録層としてGe7Sb60Te27Zn6
層を20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20n
m、Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグネ
トロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化
樹脂層を4μm設け光ディスクを作製した。
長軸の長さを50μm程度とした光ディスク初期化装置
を用い、線速度4.5m/s、ビーム送り速度5μm/
回転、レーザーパワー250mWで溶融初期結晶化を試
みたところ、初期結晶化が可能であった。
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数は115ナノ
秒)の記録を行なった。記録時にはα1=1、αi=0.
5(i≧2)、βi=0.5とし、Pw=13mW、P
e=6.5mW、Pb=0.8mWとした。実際の信号
特性を示すジッタの値は最短マーク長でクロック周期の
10%未満となり良好な値が得られた。また、1000
回オーバーライト後もこの特性は維持された。さらに、
記録された信号は、温度80℃、湿度80%RHの環境
下に1000時間放置した後にも劣化はみられなかっ
た。
層を230nm、記録層としてGe8Sb61Te28Zn3
層を20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20n
m、Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグネ
トロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化
樹脂層を4μm設け光ディスクを作製した。
長軸の長さを50μm程度とした光ディスク初期化装置
を用い、線速度4.5m/s、ビーム送り速度5μm/
回転、レーザーパワー300mWで第1段階の初期結晶
化を試み、反射率を最終的な結晶状態の80%程度にま
であげ、さらに、下記のテスターにて11mWにて1回
照射したところ、溶融初期結晶化が可能であった。この
程度の2回照射で初期化完了するならば産業上なんら問
題無いと考えられる。
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数は115ナノ
秒)の記録を行なった。記録時にはα1=1、αi=0.
5(i≧2)、βi=0.5とし、Pw=13mW、P
e=6.5mW、Pb=0.8mWとした。実際の信号
特性を示すジッタの値は最短マーク長でクロック周期の
10%未満となり良好な値が得られた。また、1000
回オーバーライト後もこの特性は維持された。さらに、
記録された信号は、温度80℃、湿度80%RHの環境
下に1000時間放置した後にも劣化はみられなかっ
た。
層を230nm、記録層としてGe7Sb62Te25Zn6
層を20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20n
m、Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグネ
トロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化
樹脂層を4μm設け光ディスクを作製した。
長軸の長さを50μm程度とした光ディスク初期化装置
を用い、線速度4.5m/s、ビーム送り速度5μm/
回転、レーザーパワー250mWで溶融初期結晶化を試
みたところ、初期結晶化が可能であった。
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数は115ナノ
秒)の記録を行なった。記録時にはα1=1、αi=0.
45(i≧2)、βi=0.55とし、Pw=14mW、
Pe=6.5mW、Pb=0.8mWとした。実際の信
号特性を示すジッタの値は最短マーク長でクロック周期
の10%未満となり良好な値が得られた。また、100
0回オーバーライト後もこの特性は維持された。さら
に、記録された信号は、温度80℃、湿度80%RHの
環境下に500時間放置した後にも劣化はみられなかっ
た。
層を230nm、記録層としてGe10Sb67Te23層を
20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20nm、
Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグネトロ
ンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化樹脂
層を4μm設け光ディスクを作製した。この光ディスク
を、楕円形の照射ビームの長軸の長さを50μm程度と
した光ディスク初期化装置を用い、線速度4.5m/
s、ビーム送り速度5μm/回転、レーザーパワー25
0mWで数回照射し、溶融初期結晶化を試みたが初期結
晶化はできなかった。
層を230nm、記録層としてAg5Sb66Te29層を
20nm、(ZnS)80(SiO2)20層を20nm、
Al97.5Ta2.5合金層を200nm、順次マグネトロ
ンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化樹脂
層を4μm設け光ディスクを作製した。この光ディスク
を、楕円形の照射ビームの長軸の長さを50μm程度と
した光ディスク初期化装置を用い、線速度4.5m/
s、ビーム送り速度5μm/回転、レーザーパワー25
0mWで溶融初期結晶化を試みたところ、初期結晶化が
可能であった。
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数は115ナノ
秒)の記録を行なった。記録時にはα1=1、αi=0.
5(i≧2)、βi=0.5とし、Pw=13mW、Pe
=6.5mw、Pb=0.8mW、とした。実際の信号
特性を示すジッタの値は最短マーク長でクロック周期の
10%未満となり、初期特性は良好であった。また、1
000回オーバーライト後もこの特性は維持された。
湿度80%RHの環境下に500時間放置した後に劣化
し、ジッタがクロック周期の20%に達した。一部で非
晶質ビットが再結晶化し、消えかけていることがわかっ
た。
化が少なく、マーク長変調記録時にジッターの少ない、
高密度記録に適した光学的情報記録用媒体を提供するこ
とができる。
e、Sb、Te組成範囲の説明図
例を示す説明図
たときの記録層の温度変化の模式図
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上に、少なくとも下部保護層、相変
化型光記録層、上部保護層、反射層からなる多層構成を
有してなり、結晶状態を未記録状態、非晶質状態を記録
状態として光強度の2値以上の変調によりオーバーライ
ト記録を行う光学的情報記録用媒体であって、該相変化
型光記録層がMzGey(SbxTe1-x)1-y-z(ただ
し、MはAgもしくはZnの少なくとも1種であり、
0.60≦x≦0.85、0.01≦y≦0.20、
0.01≦z≦0.15である)なる組成を有すること
を特徴とする光学的情報記録用媒体。 - 【請求項2】 0.65≦x≦0.80、0.01≦y
≦0.15、0.01≦z≦0.10であることを特徴
とする請求項1記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項3】 相変化型光記録層の膜厚が15nm以上
30nm以下、上部保護層の膜厚が10nm以上30n
m以下であり、反射層が膜厚50nm以上500nm以
下であって、Au、AgまたはAlを85原子%以上含
む金属からなることを特徴とする請求項1または2記載
の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項4】 下部保護層の膜厚が50nm以上500
nm以下であり、記録層に接する側の1nm以上10n
m以下の部分がカルコゲン化合物と分解温度または融点
が1000℃以上のカルコゲン化物ではない耐熱性化合
物との混合物からなり、残部が該耐熱性化合物と異種又
は同種の耐熱性化合物からなることを特徴とする請求項
1記載の光学的情報記録用媒体。 - 【請求項5】 相変化型光記録層を成膜後、エネルギー
ビームを照射して結晶化せしめる初期化操作を行うにあ
たり、該記録層を局所的に溶融せしめ、再凝固の際に結
晶化させることを特徴とする請求項1記載の光学的情報
記録用媒体。 - 【請求項6】 線速度1m/s以上7m/s以下におい
て、レーザーパワーをクロック周期Tに従って少なくと
も3値の間で変調することでマーク長変調記録及び消去
を行う光学的情報記録用媒体であって、 マーク間部を形成する際には非晶質マーク部を100ナ
ノ秒未満の照射で再結晶化させうる消去パワーPeを照
射し、 長さnT(nは2以上の整数)のマーク部を形成する際に
は、記録パワーPwを印加する期間をα1T、α2T、・
・・、αmTとし、かつバイアスパワーPbを印加する
期間をβ1T、β2T、・・・、βmTとして、レーザパ
ワーのための印加期間を順次にα1T、β1T、α2T、
β2T、・・・・、αmT、βmTとしてレーザーパワー
をm個のパルスに分割するとともに、 2≦i≦m−1においてはαi≦βiとし、 kを0から2までの整数からなるパラメータ、jを0か
ら2までの実数からなるパラメータとし、かつ前記nの
最小値をnminとしてnmin−k≧1、m=n−k、α1
+β1+・・・・・+αm+βm=n−jとしたとき、 Pw>Pe、0<Pb≦0.5Pe(ただし、βmTに
おいては0<Pb≦Peとなりうる)であることを特徴
とする請求項3記載の光学的情報記録用媒体。
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DE69740104T DE69740104D1 (de) | 1996-10-04 | 1997-10-02 | Medium für optische Datenaufzeichnung und optisches Aufzeichnungsverfahren |
DE69732330T DE69732330T2 (de) | 1996-10-04 | 1997-10-02 | Medium für optische Datenaufzeichnung und optisches Aufzeichnungsverfahren |
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