JPS6028057B2 - 光記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報の論出しを光で行なう記録装置に関するも
ので、非晶質薄膜に何らかの変化を起こさせて記録を行
ない、反射光で情報を読出す記録装置に関するものであ
る。

従釆、薄膜にたとえばレーザ光、場合によっては電子ビ
ームなどのエネルギービームを照射して照射部分のＢｉ
等の薄膜に穴あげを行ない、記録を行なう記録装置が知
られている。

しかし、本発明者の実験によれば、Ｂｉ薄膜に穴あげを
行なう方法では、穴の輪郭が乱れ、たとえば高密度画像
記録光ディスク用など、蒸着膜の平坦度や、穴の形状が
信号対雑音比に大きな影響を持つ用途に対しては、実用
上問題があることが明らかになった。そこで本発明者は
、Ｂｉに代わる記録材料を探索した結果、Ｔｅを含み、
加えて、原子数パーセントで１５から４０パーセントの
Ａｓ、または５から１３ぐーセントのＧも、または５０
から７０パーセントのＳｅを含み、場合によっては第３
、第４の元素を含む非晶質が優れた特性を持つことを見
出した。これによって、大きな信号対雑音比を得ること
に成功した。Ｔｅを含む非晶質の反射率は、非晶質中で
は最も反射率の高いものであるが、Ｂｉの反射率にはお
よばない。したがって、反射率のコントラストが低く、
信号対雑音比は十分満足できる値ではなし・。この欠点
を克服するためには、穴をあげて基板を露出させた部分
での、基板表面からの反射をおさえる必要がある。また
、Ａｓ−Ｔｅ−技系などの非晶質半導体に、レーザ光、
場合によっては電子ビームなどのエネルギービームを照
射し、照射部分の非晶質半導体を結晶化させて記録を行
なう記録装置も知られている。

この場合には、穴あげによる記録と同程度の、極めて高
速度の記録が可能であり、結晶化部分の輪郭が乱れるこ
とはなく、蒸発物による汚染もほとんどない。また、エ
ネルギービーム照射によって非晶質にもどすことも可能
であるが、高密度画像記録光ディスクなどに適当な、反
射光によって謙出す方式では、結晶化部分と非晶質部分
との反射率の比が６３ゞーセント対３＆ぐーセント程度
であり、信号対雑音比が４・さし、。この他、偽‐Ｓ‐
Ｔｅ系非晶質中への、光照射による金属の反応拡散、偽
−Ｓ系非晶質への光照射による黒化（フオトダークニン
グ）、松−Ｓｅ−戊系非晶質への光照射によるフオトダ
−クニングと、加熱による回復などを、記録に利用する
ことが試みられて来た。

しかしこれらの場合も、反射光で読み出す場合には、コ
ントラストが不足する。これら非晶質を用いた光記録装
置は、膜面が平坦なので雑音を低くでき、解像度が高い
という利点を持つので、何らかの方法で、欠点を克服す
れば、実用化が可能となる。したがって本発明の目的は
、上記した従釆技術の欠点をなくし、反射光で謙出す場
合にも高いコントラストが得られるような記録装置を提
供することにある。

上記の目的を達成するために本発明の装置においては、
基板上に設けられた非晶質層の上部または下部に反射防
止層を設け、非晶質層の表面または基板表面からの、読
出し光の反射を減らすようにする。

非晶質層としては、上記の凹部の形成に適した薄膜のほ
か、上記の、従来から知られている種々のものに対し本
発明を適用することができる。

たとえば、俗−Ｔｅ−金系材料から形成され、非晶質と
結晶との間の相変化によって情報を記録する薄膜につい
ては、たとえば、ＰｒＭ．ｏｆｔｈｅ ｙｄＣｏｎｆ．
ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａ企 Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｔｏｋ
ｙｏの６８ページから７５ページに述べられている。Ａ
ｓ−Ｓｅ−Ｇｅ系などの材料から形成され、いわゆるフ
オトダークニングによって情報を記録する薄膜について
は、たとえば、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈ侭ｉｃｓじｔに笹第
２０巻５０６ページから５０８ページに述べられている
。偽２４Ｓ７６Ｔｅ６などの組成の膜とＡｇなどの金属
膜を積層し、光照射によってＡｇ等をＡｓ２４Ｓ７ｏＴ
ｅ６などの中へ反応拡散させることによって情報を記録
する薄膜については、Ｐｈｏ■ｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅ
ｎｃｅａＭＥ増ｉ舵ｅｒｉ増第１６巻２９１ページから
２９５ページに述べられている。反射防止層に用いるこ
とができる材料としては、情報の記録または譲出いこ用
いる光に対して透明であって、上記非晶質層と屈折率が
異なり、薄膜の形成が可能であるものであればよい。

特に現在用いやすいと考えられる材料については実施例
において詳しく説明した。なお、屈折率の満たすべき関
係式については実施例において詳しく説明した。

反射防止層としては、１層のもの、２層のもの、３層の
ものがある。

１層のものでは反射を防止できる波長範囲が狭く、また
、通常のガラスのような、屈折率の低い物質の表面反射
を完全におさえることは困難であるが、２層、３層のも
のでは、反射を防止できる波長範囲が広く、たとえば、
基板ガラスの表面反射をも防ぐことができる。

反射を防止できる波長範囲が広いことは、読み出し光（
たとえば、Ｈｅ一Ｎｅレ−ザ光の波長６３２８Ａのもの
）の反射も、記録の書込み光（たとえば、アルゴンイオ
ンレーザの波長４磯ＯＡのもの）の反射も、ともに防ぐ
ことができる。したがって、非晶質膜中に入射する光の
量を増して、記に必要なしーザ光のパワーを低くするこ
ともできる。反射防止層は、記録の書込み時に、熱によ
って損傷を受けないことが、有害物の蒸発をなくするた
めにも、反射防止機能を保っためにも必要であり、した
がって光の吸収が少なく、融点や沸点の高い、酸化物や
弗化物を用いて形成するのが望ましい。

硫化物を用いる場合には、ＺｎＳと同程度以上の融点を
持ったものが望ましい。以下に本発明を実施例によって
詳しく説明する。

実施例 １ 石英アンプル中に原子数比でＡＳ２Ｔｅ３の割合に各元
素を秤量したものを入れ、この石英アンプルをｌｘｌｏ
‐５Ｔｏｎの真空に排気した後封じ切る。

続いてこの石英アンプルを電気炉中に入れ、８００℃で
約５時間加熱する。加熱中はアンプルを揺り動かす。加
熱が終ったアンプルは電気炉から取り出して空冷する。
アンプル中の材料はアンプルを割って取り出し、荒く砕
いておく。別の石英アンプルにＱＴｅの組成になるよう
に各元素を秤量したものを入れ、上記と同様にして材料
を合成しておく。ただし加熱温度は１００ぴ○とする。
第１図に示したように、両面を光学研摩し、洗浄した直
径３５肌のガラスディスク１を中心軸２のまわりに回転
させられるようにして真空蒸着装層中に配置し、上記デ
ィスクの、情報を記録しようとする部分の下であって、
中心軸と中心を同一にする一つの円上にほぼ位置する、
４つの蒸着用ボート３，４，５および６を配置する。４
つのボートにはそれぞれ、ＡＳ２Ｔｅ３、ＧｅＴｅ、Ｔ
ｅ、ＺｎＳを入れる。

４つのボートのうち、少なくとも磯２Ｔｅ２を入れるボ
ートは、蒸着材料の液滴または小堺が飛んで基板に付着
するのを防ぐため、蒸着基板（ディスク）の、蒸着膜が
着く場所から、直援蒸着材料が見えない構造のボートを
用いる。

それぞれのボートとディスクとの間には、扇形のスリッ
ト７，８，９および１０と、シャッター１１，１２，１
３および１４を配置し、シャッターが動くとスリットの
任意の割合をふせぐようにする。装置を真空に排気した
後、ガラスディスクを１２仇ｐｍで回転させておいて、
各ボート中の材料を蒸発させる。

各ボートからの蒸発量は、水晶振動子式膜厚モニター１
５，１６，１７および１８で検出し、蒸発速度が一定に
なるようにボートに流す電流を制御する。各ボートから
ディスクへの蒸着速度の比は、各シャッターの開き角の
比によって決め、まず、船，５Ｔｅ７ｏＷ，５の組成の
蒸着膜を膜厚が約１０００Ａになるまで蒸着する。

続いてＺｎＳを約６７０人の膜厚に蒸着する。上記のよ
うにして形成した膜に記録を行なうには、第２図に示し
たように、上記ガラスディスク１を高速（１８０比ｐｍ
）で回転させながら記録用ヘッド１９をディスクに一定
距離を保って接近させ、パルス状で、パルスの間隔が記
録すべき情報に応じて変調されたアルゴンイオンレーザ
光（４８８０Ａ）をレンズで集光して照射する。レーザ
光を照射された部分の偽，５Ｔｅ７ｏＱ，５蒸着膜は結
晶化する。結晶化部分の形状は、短径が０．７〃仇の楕
円形である。記録用へッド【ま、ディスクの回転に応じ
てディスクの半径方向に平行な線上を移動させられる。
記録の読出し‘ま次のようにして行なう。

すなわち、ディスクを１８０比ｐｍで回転させ、議出し
ヘッドをディスクと一定の間隔を保って近づける。Ｈｅ
−Ｎｅレーザ光（６３２８Ａ）を議出しヘッド中のレン
ズで集光して照射し、反射光の強度と位相の変化をデイ
テクターで検出する。結晶化していない部分からの表面
反射は、無反射コーティングによってほぼ完全におさえ
られる。信号対雑音比の測定は次のようにして行なった
。すなわち、ディスクを１８比ｐｍで回転させ、ａＭ位
でパルス中６８Ｂのパルス状信号をあらかじめ記録して
おき、Ｈｅ−Ｎｅレーザで反射光の濃淡で議出しを行な
った。その結果、約３ＷＢの信号対雑音比が得られた。
上記の無反射コーティングは、結晶化部分からの反射も
、非晶質部分からの反射も、ともに減少させる。

そして非晶質部分からの反射はほとんどなくし、結晶化
部分の反射率は、だいたい無反射コーティングのない場
合の非晶質部分と結晶化部分の反射率の差に等しくなる
。したがって出力信号の増幅度を増す必要がある。論出
し時の雑音は、主としてレーザ光の強度変化などによる
雑音であるから、このような増幅を行なっても、平均出
力が同じであれば雑音が増すことはなく、出力の振幅が
増すので、信号強度が増す。本実施例で用いた無反射コ
ーティングは、光学的膜厚（屈折率と膜厚との積）が読
出し光の波長の１／４であって、屈折率が、非晶質部分
の屈折率をｎａとした時、ノｎａであるようなものであ
る。

実施例 ２まず原子数パーセントで偽２４Ｓ７ｏＴｅ６
の組成の材料を、実施例１と同様にして合成する。

ただし加熱温度は４５０ｑｏとする。実施例１と同様に
、両面を光学研摩し、洗浄した直径３５弧のガラスディ
スクを中心軸のまわりに回転させられるようにして真空
蒸着装暦中に配置する。蒸着装暦の構造は実施例１と同
様であるが、蒸着ボート４つには、それぞれ、Ａｓ松Ｓ
７ｏＴｅ６、Ａｇ、Ｍ餌２、およびＳｉ０を入れる。第
３図ａに断面図を示したように、ガラスディスク２ １
を回転させておいてまず兆２４Ｓ７ｏＴｅ６を蒸発させ
て約５０００△の膜厚の蒸着膜２２を蒸着し、次にＡｇ
２３を約２００Ａの膜厚に蒸着する。

続いて無反射コーティングの第２層であるＳｉ０２４を
約９８０Ａの膜厚に蒸着する。これは、光学的膜厚が、
読出しに用いるＨｅ−Ｎｅレーザ光の波長６３２８Ａの
、１／４にあたる約１５８０Ａに相当する。続いてＭが
２２５を約１１００Ａの膜厚に蒸着する。これも、光学
的膜厚約１５８０人に相当する。レーザ光照射による記
録は、実施例１と同様にして行なう。レーザ光を照射さ
れた部分では、第３図ｂに示したように、ＡｇがＡｓ冴
Ｓ７ｏＴｅ６から蒸着した非晶質膜中に拡散し、光反射
率が低下する。Ａｇ膜が非晶質中に拡散した状態で、非
晶質表面からの光の反射がほとんどなくなるように無反
射コーティングが行なわれているので、この部分からの
反射光は、ほぼ、ガラスディスクと非晶質膜との界面か
ら反射されて来る光のみとなる。この反射光をも、非晶
質膜の厚みと、無反射コーティングの材質と厚みを適当
に選ぶことによって、打消すことができるが、この反射
光は、非晶質膜中で吸収を受けることもあってかなり弱
いので、通常は、特に打消すようにしなくてもよい。上
記のように記録が行なわれたディスクからの読出し‘ま
、実施例１と同様にして行なう。ＭｇＦ２のかわりに氷
晶石、Ｓｉ０２のかわりにＷ０２を用いても、ほぼ同様
な結果が得られる。本実施例で用いている無反射コーテ
ィングは、非晶質膜の平均屈折率をｎｇ、空気気の屈折
率をｎ。

、無反射コーティング層のうち非晶質膜側の第２層の屈
折率を山、第１層の屈折率をｎ，とした時、ｎ，山こｎ
。ｎｇの条件を満たし、２層ともに、光学的膜厚が、読
出しに用いる光の波長の１′４に相当する、入／４一入
／４型のものである。この他にｎ。比２＝ｎ，２叱の条
件を満たす無反射コーティングや、ｎ＝ノｎｇの条件を
満たす単層無反射コーティングも採用可能であるが、ｎ
・ｎ２＝ｎｏｎｇの条件を満たす２層無反射コーティン
グの方が反射率を下げる効果のある波長範囲が広く、議
出し光ばかりでなく書込み光の反射をも有効に防いで、
書込み用のレーザ光パワーを低減できるという利点を持
つ。実施例 ３ Ａｓ４ｏＳｅ２５Ｓ２５０ｅ，ｏの組成の材料を、実施
例１と同様にして石英アンプルを用いて合成しておく。

ただし加熱温度は５００ｑｏとする。実施例１と同様に
、両面を光学研摩し、洗浄した直径３５肌のガラスディ
スクを、中心軸のまわりに回転させられるようにして真
空蒸着装暦中に配置する。蒸着装層の構造は実施例１と
同様であって、各蒸着ボートにはそれぞれ、ＡＩ、Ａｓ
■Ｓｅ２５Ｓ２５Ｃｅ，ｏ、氷晶石（州ａＦ・ＡＩＦ３
）、ＷＱを入れる。蒸着は実施例１と同様にして行なっ
た。第４図に示したように、まずディスク２６上にＡＩ
２７を約１０００Ａの膜厚に蒸着し、続いてＡｓのＳｅ
２５ＳるＱ，ｏを入れたボートから膜厚約４０００Ａの
膜２８を蒸着する。次にＷ０５を入れたボートから膜厚
約１０７０Ａの膜２９を蒸着する。続いて氷晶石を入れ
たボートから膜厚約１３４０Ａの膜３０を蒸着する。こ
のようにして蒸着を終ったディスクには、全面に高圧水
銀ランプの光を当てて、いわゆるフオトダークニング現
象によって、光吸収端を十分長波長側に移動させおく。
蒸着膜へのレーザ光照射による記録は実施例１と同様な
方式で行なう。レーザ光を照射された部分の蒸着膜は、
加熱されて、光吸収端が短波長側に移動する。記録時に
、広い範囲に赤外光を照射して、ディスク全体の温度を
１００ｏｏ程度まで上げておくと、レーザ光を照射され
た部分の冷却速度が低下し、光吸収端の短波長側への移
動を大きくできる。記録した情報の謙出し‘ま実施例１
と同様にして行なうが、光源としては波長５２０８Ａの
クリプトンレーザを用いる。

氷晶石とＷ０３の２層反射防止膜によって、Ａｓ狐Ｓｅ
２５Ｓ捷戊，ｏから蒸着した非晶質膜の表面からの光反
射はおさえられるので、読出し光はほとんどすべてこの
非晶質膜中に入る。非晶質膜のうち、記録によって光吸
収端が短波長側に移動した部分では、波長５２０８Ａの
光の透過率は高く、ＡＩ蒸着膜で反射された後、入射光
の２０％以上が入射側へ戻るのに対して、光吸収端が長
波長側にある部分では、非晶質膜中での吸収によって、
入射率の５％以下しか反射して来ない。したがって高い
コントラストが得られる。ＡＩのかわりにＲｈなど、他
の金属を用いてもほぼ同様である。本実施例で用いてい
る無反射コーティングも、実施例２で用いている無反射
コーティングと同じ方式のものである。

実施例 ４ 実施例１と同様に、両面を光学研摩し、洗浄した直径３
５肌のガラスディスクを中心軸のまわりに回転させられ
るようにして真空蒸着装暦中に配置する。

蒸着装層の構造は実施例１と同様であって、４つの蒸着
ボートのうち３つを用い、それぞれＭが２、戊０２、Ａ
ｓのＳｅ，５Ｔｅ５５を入れる。＄３ｏＳｅ，５Ｔｅ５
５は、実施例１と同様にして石英アンプル中で合成した
ものである。蒸着は実施例１と同様にして行ない、基板
上にまず戊０２を約９６０Ａの膜厚に蒸着する。続いて
ＭｇＦ２を約１１４０Ａの膜厚に蒸着する。これらの膜
は、光学的膜厚が、謙出し‘こ用いるＨｅ−Ｎｅレーザ
光の波長６３２８△の１／４波長にあたる約１５８０Ａ
となっている。次にぷ３ｏＳｅ，５Ｔｅ５５から、腰厚
約４００△のを葵着する。蒸着膜への記録は、実施例１
と同様にして行なうが、蒸着膜のレーザ光を照射された
部分では、第５図に示したように、母３ｏＳｅ，５Ｔｅ
５５から葵着した非晶質膜３４の蒸発および熱運動によ
って、短径０．７山肌の楕円形の穴があく。しかしこの
部分に近接するＭｇＦ２蒸着膜３３および蛇○２蒸着膜
３２は、熱に強いのでほとんど変化を受けない。記録さ
れた情報の謙出し‘ま実施例１と同様にして行なう。非
晶質膜に穴のあいた部分で、ガラスディスクが直接露出
した場合には約４パーセントの反射率であるのに対して
、本実施例では無反射コーティングの効果により、反射
率が約１パーセント以下におさえられる。本実施例で用
いている無反射コーティングは、入／４一入／４型であ
って、ガラスディスクの屈折率をｎｇ、空気の屈折をｎ
。

、無反射コーティングのうち、ガラスディスク側にある
第２層の屈折率をｎ２、第１層の屈折率をｎ，とした時
、ｎｏｎ２２＝ｎ，２〜という関係を満たすものである
。Ｇ０２から蒸着した膜の代わりに、Ｓｉ○から蒸着し
た膜を用いても同様な特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例において記録用部材および
無反射コーティングの蒸着に用いる蒸着装層の構造を示
す図。 第２図は本発明の一実施例において情報の記録を行なう
方法を示す図。第３図は本発明の他の一実施例における
ディスクの構造を示す図。第４図および第５図も、本発
明の他の実施例におけるディスクの構造を示す図である
。第１図 第２図 第３図 豹４図 均す滋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の基板上に少なくとも部分的に非晶質の層を有
   する記録層を設けた光記録装置において、該記録層の上
   部もしくは下部に反射防止層を設け、該反射防止層を構
   成する材料の沸点、昇華点又は分解温度が、上記記録層
   を構成する材料の融点又は軟化点のもつとも高い温度よ
   り高いことを特徴とする光記録装置。 ２ 上記反射防止層が、酸化物、ふつ化物及び硫化物か
   らなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる
   層である特許請求の範囲第１項記載の光記録装置。 ３ 上記反射防止層が、ＺｎＳ、ＭｇＦ＿２、ＳｉＯ、
   ＧｅＯ＿２、ＷＯ＿３及び氷晶石からなる群から選ばれ
   た少なくとも１種の化合物である特許請求の範囲第１項
   記載の光記録装置。 ４ 上記反射防止層の光学的膜厚が読出し波長の１／４
   である特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記
   載の光記録装置。 ５ 上記反射防止層が２層以上の層よりなるものである
   特許請求の範囲第１項記載の光記録装置。 ６ 上記２層以上の反射防止層の各層の光学的膜厚が読
   出し波長の１／４である特許請求の範囲第５項記載の光
   記録装置。