JPS63132090A - 光学記録要素上での書込−消去方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学記録方法に関する。

〔従来の技術〕

室温で安定な状態で存在する成る種の材料が、実質的な
非晶質状態にあってもまたは実質的な結晶状態にあって
も、その材料の融点にその材料を加熱するのに充分なエ
ネルギーを供給し、そして結晶状態または非晶質状態へ
の制御条件下でそれを冷却させるにまかせることにより
、前記の状態の一方から他方へ変換することができるこ
とは知られている。

それらの材料を情報の貯蔵および引出しに使用すること
ができることも知られている。それらの材料は光学的記
録用に薄フィルムの形で使用することができる。この薄
フィルムは、薄フィルムの特定領域を一方の状態から他
方の状態へ（非晶質から結晶へ、または結晶から非晶質
へ）選択的に変えることによって書込みを行なう。前記
の変化は、その材料の融点よりわずかに低い温度に材料
を加熱するのに充分な期間に亘って低振幅エネルギーパ
ルスを提供し、そしてその後でフィルムを結晶状態に除
徐に冷却することによって達成することができる。一方
、フィルムを結晶状態から非晶質状態に変えるためには
、急冷が必須である。

この変化は、高エネルギーパルス源でフィルムをパルス
処理してフィルムをその融点に上昇させることによって
達成することができる。次に、このフィルムを急冷して
、結晶化を起こす前に非晶質状態でフィルムを凍結する
必要がある。

〔発明が解決すべき問題点〕

最も困難な課題の１つは、速い消去速度と長いデータ保
存時間との両方をもつ光学記録要素を開発することであ
る。これらの望ましい特徴は共に、非晶質状態から結晶
状態へのフィルムの遷移に関係する。高速の消去速度を
もつためには、レーザパルスによって生じる高温下での
結晶化速度が著しく速いことが必要となる。一方、長い
データ保存時間にとっては、室温付近で維持する際の著
しく遅い結晶化速度が必要となる。

はとんどの研究は、チリウムに冨んだ合金（Ｔｅ　＞８
５％）のフィルムに集中していた。しかしながら、これ
らの材料においては、データ保存時間を犠牲にしないか
ぎり、長い消去時間（〉１μ８）が必要である。

最近、Ｃｈｅｎ等は、米国ワシントンＤ、、Ｃで１９８
５年１０月１５日〜１７日に開催されたＴｏｐｉｃａｌ
　Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｄａｔａ　Ｓ
ｔｏｒａｇｅ、　ＩＥＥＥ　ａｎｄ　ＯＳＡにおいて’
Ｎｅｗ　Ｉｄｅａｓ　ｆｏｒ　Ｐｈａｓｅ−Ｃｈａｎｇ
ｅ　Ｍｅｄｉａ−＾ｃｈｆｅｖｉｎｇＳｕｂ−Ｍｉｃｒ
ｏｓｅｃｏｎｄ　Ｅｒａｓｅ　Ｗｆｔｈ　Ｄａｔａ　５
ｔａｂｉｌｆｔｙ”と題する論文中で、はぼ化学量論的
なＧｅＴｅフィルムを用いて性能上有意の改良が得られ
たことを報告している。しかしながら、このフィルムが
もつ腐食抵抗性およびデータ安定性は限られたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、（ａ）支持体とＧｅＴｅ合金の非晶質薄フィ
ルム（ここでフィルム中のＧｅ：Ｔｅ比は原子対原子基
準で４５１５５〜７０／３０である）とを含む光学記録
要素を用意し、 （ｂ）（ｉ）レーザまたは光ビームを用いて前記のフィ
ルムまたはフィルムの選択された部分をその融点よりも
高い温度に加熱し、そのフィルムを急冷して、異なる密
度の領域が現れることによって明らかとなる相隔離非晶
質状９．　（ｐｈａｓｅ−ｓｅｇｒｅｇａ　ｔｅｄａｍ
ｏｒｐｈｏｕｓ　５ｔａｔｅ）を形成し、そして続いて
焦点化（ｆｏｃｕｓｅｄ）ビームによって前記フィルム
の同じ区域をその融点よりも低い温度に加熱してその区
域を相隔離非晶質状態から結晶状態に変換するか、ある
いは （ｉｉ）前記のフィルムをその結晶化温度に加熱するこ
とによって前記のフィルムまたはフィルムの選択された
部分を結晶化させる ことによって書込−消去サイクル用の薄フィルムを作製
し、 （ｃ）こうして作製されたフィルムの選択された部分上
に、焦点化情報変調化レーザビームで書込を行ない、レ
ーザビームを焦点化したフィルム上のそれらの部分を結
晶状態から相隔離非晶質状態に変え、そして （ｄ）所望により、書込情報を担持したフィルムの前記
の部分を、焦点化非変調化または高周波数変調化レーザ
ビームで加熱して書込情報を消去し、フィルムの書込部
分を相隔離非晶質状態から結晶の状態へ変える。

各工程を含んでなる、光学記録要素上での書込および書
込情報の消去方法を提供する。

第１図は、本発明による記録要素（１６）上へ情報を書
込み、そして記録された情報をそこから再生する装置の
模式図である。記録要素（１６）は、第２図に示すよう
に、基板（４５）上の、オーバーコートａ例えばアクリ
ル（４１）および本発明によるＧｅＴｅＦｊ＃フィルム
（４２）からなる。駆動信号に応答して、フィルム（４
２）上に記録すべき情報に従って、レーザダイオード書
込ビーム（１０）の強度を変調する。変調化レーザビー
ムはレンズ（１４）で集束され、レンズ（１８）でコリ
メーションサレ、そして鏡要素（２０Ｌ　（２３）およ
び（２４）によって高数値口径レンズ（２６）に導かれ
、そのレンズ（２６）が記録層（１６）上の記録スボッ
）　（２８）に変調化レーザビームを焦点化する。

本発明方法の工程（ｂ）を実施すれば、最初の若干の書
込サイクルを使用して書込−消去サイクル用のフィルム
（４２）を作製することができる。

書込−消去サイクル用フィルムの作製は、他の加熱技術
によっても達成することができる。高パワーまたは短期
間光線（Ｚｅｎｏｎ、）パルスにフィルムを露すかまた
は加熱する技術が、前記の技術の例である。工程（ｂ）
（ｉｉ）で要求される加熱は、熱板上、オーブンまたは
パルス光露光によって実施することができる。第２図は
、レーザパルスでの書込−消去サイクル用に作製したフ
ィルムのＴＥＭ顕微鏡写真である。相の隔離は、顕微鏡
写真（第２ｂ図〉において２種の異なる密度の領域が現
れることによって推論することができる。選択領域電子
回折（ＳＡＥＤ　：　５ｅｌｅｃｔｅｄ　Ａｒｅａ　Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によれば、ス
ポットは依然として非晶質であるが、領域は、未作製区
域よりも、後のレーザビームによってより容易に結晶化
される。

相隔離が結晶化速度を実際に改善する事実は、Ｃｈｅｎ
等の教示を考えると、驚ろくべきことである。

勿論、書込−消去サイクル用フィルムは、工程（ｂ）（
ｉｉ）により、フィルム（４２）をその結晶化温度にま
で加熱することによって作製することができる。これは
、原子相隔離非晶質相の最初の情幸Ｕは無視（ｂｙｐａ
ｓｓ）される。

前記サイクルの書込部分の際には、要素全体を一定速度
例えば１８００回転／分（ｒｐｍ）で回転させる。

結果として、情報トラック（３０）は、選択された相隔
離領域の形で光学記録層上に記録される。記録を続ける
と、記録スポット（２８）はフィルム（４２）を横切っ
て直径方向に内側に走査され（手段は図示してない）、
こうして外側半径π。から内側半径π、へ延びるラセン
状または同心円状トラックに沿って情報が記録される。

記録された情報マークの大きさおよび間隔は、記録用レ
ーザ駆動信号の情報内容およびフィルム（４２）の半径
方向位置によって変化する。

消去は、記録情報を担持する周波数よりも高い周波数で
レーザ（１０）を変調するかまたは非変調にすること以
外は、前記の記録方法と同様にして実施することができ
る。

読出し処理の際には、記録情報を担持した、フィルム（
４２）を含む要素（１６）を、記録処理の際に回転させ
た速度と同じ速度で回転させる。続出しレーザ（これは
、望ましい場合には、記録用のものと同じものであるこ
とができる）からのレーザビーム（２２）をレンズ（３
４）および（３６）によって直径方向に拡大する。読出
しレーザビームの光学的通路は、ビームスプリンタ（２
１）ならびに鏡（２３）および（２４）によって曲げら
れ、こうして高数値口径レンズ（２６）によってフィル
ム（４２）上の再生スポットに読出しレーザビームを焦
点化する。フィルム（４２）は反射性であるので、再生
スポットを形成する輻射線は、フィルム（４２）上に記
録された情報マークと相互作用した後で高数値口径レン
ズ（２６）を通して反射される。レンズ（３８）は、プ
リズムビームスプリフタによって転換された反射レーザ
輻射線を検出器（４０）上に向け、検出器（４０）は検
出器にそそがれる反射レーザ輻射線の放射照度における
時間的変化（コントラスト）に応じて電気的再生信号を
生成する。

フィルム（４２）の選択された部分を結晶状態から相隔
離非晶質状態に変えるのに充分なエネルギーの電磁輻射
線のコヒーレントビームによって薄フィルム（４２）の
書込を行なう。薄フィルム（４２）はレーザパルス幅５
０〜５００ｎａにおけるレーザ電力２．５〜２０１にお
いて変換を行なうのに充分感受性である。

薄フィルムの記録試験を、スタティックビットテスター
を用いて実施した。スタティックビットテスターは、フ
ィルム試料の２ｉｎＸ２ｉｎスライドガラス上に標準試
験パターンをレーザで露光する自動ファシリティ−を備
えている。消去性の研究のために、８３０ｎｍダイオー
ドレーザからの出力ビームを、高ＮＡ対物レンズを通し
て試料上のスポット上に焦点化する。高電力と低電力と
の間で変化する一連のレーザパルスを試料に与える。各
レーザパルスの後で試料の反射率を測定して記録し、光
のレーザパルスを原因とするパルス変化を示す。

より高い電力パルスは材料を融点より高い温度にし、冷
却後に材料を結晶状態から相隔離非晶質状態へ変化させ
る。材料の反射率は低下する。より低い電力レーザパル
スは材料を融点より低い温度に加熱し、材料の結晶化を
起こす。２つの状態間の反射率は反射率コントラストと
称され、（式中、ＲｃおよびＲ，は各々結晶状態および
非晶質状態の反射率である） で規定される。前記の反射率コントラストを使用して消
去可能媒体を選択する。具体的な書込／消去条件の組を
使用して、Ｇｅ−Ｔｅ合金の反射率コントラストを第３
図に示す。

１非晶質フィルム記録層の作製は、通常の薄フイルム蒸
着技術、例えば蒸発、合金ターゲットからのＲＦ（無線
周波数：　ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）およびＤ
Ｃ（直流：　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ）スパッタ
リング、ならびに個々の要素のターゲットからのＲＦお
よびＤＣコスパッタリングによって調製することができ
る。磁場を与えてスパッタリング方法を改良すること（
マグネトロンスパッタリング）も用いることができる。

フィルムの厚さは、感度、作製速度、材料コスト、制御
の容易性等の要因のバランスにより、数十（１０）から
数百ｎｍ（５００ｎｍ）であることができる。

前記のフィルムを蒸着させる支持体としては、プラスチ
ック板例えばポリエチレンテレフタレート、ポリメチル
メタクリレート、ポリカーボネート、ガラス板、金属板
または紙が含まれる。

〔実施例〕

本発明を、以下、実施例によって更に具体的に説明する
。

１指貫上 スパッタリングガスとして精製Ａｒ０．４Ｐａ（３ｍＴ
ｏｒｒ）を使い、各々ＧｅおよびＴｅを含む２種のＲＦ
−マグネトロンターゲットからのコスパッタリングによ
って、Ｇｅ−Ｔｅ合金薄フィルム〈厚さ：９０Ｘ１０−
９ｍ）を作製した。２つのターゲットを、その上で１．
５ｏｒｐｍで回転するガラスＭｕｆｆで間隔を置き、Ｇ
ｅおよびＴｅの交互薄ｆｌＯ，Ｏ５Ｘ１０−９ｍ　（＜
０．０５ｎｍ）を２つのターゲットから被覆して合金化
薄フィルムを形成することができた。

フィルムの組成は２つのターゲットからの相対蒸着速度
によって決定した。本例では、約Ｇ８ｏ、　Ｓ９１’ｅ
Ｏ，ａｔの組成が得られた。蒸着後、フィルムの表面上
に厚さ数趨の噴霧透明アクリル層を塗布した。この層は
、書込／消去レーザビームによるＧｅ　−Ｔｅ薄フィル
ムの変形を減少するのに使用され、消去可能な続出／書
込実験を実施することができた。

薄フイルム上での書込−消去サイクルは、可変の電力お
よびパルス長の０．９５ＮＡ対物レンズによって焦点化
した８６０ｎｍダイオードレーザビームを使用して、前
記のスタチックテスターによって実施した。消去（結晶
化）には８００ｎｓおよび３．３　ｍＷパルスを、そし
て書込（非晶質化）には８００ｎ３および１０ｍＷパル
スを使用して、結晶状態と非晶質状態とのスポット中の
材料のサイクルを、反射率変化によって監視した。この
フィルム上で１０００回以上の書込−消去サイクルを行
なったので、このフィルムはこのようなサイクル１００
０回以上について消去可能であった。本例における最初
の数サイクルは、本発明方法による工程（ｂ）による書
込−消去用フィルムの作製として作用した。

第２図はフィルムの透過電子顕微鏡写真であって、第２
ａ図は蒸着フィルムとしての非晶質、第２ｂ図は相隔離
非晶質状態および第２ｃ図は結晶状態の顕微鏡写真であ
る。第２ｂ図および第２ｃ図におけるフィルムの物理的
状態は、続出−読込サイクルから得られる。書込により
フィルムは（ｃ）から（ｂ）に変る。消去はフィルムを
（ｂ）から（Ｃ）に変える。この結果は、フィルム上へ
書込しそして消去することを１ｏｏｏサイクル以上行な
うことができることを明瞭に示すものである。

−１２〜　　１２９ 実施例１と同様にして、２８種の光学記録要素を作製し
た。各要素は、記録用のＧｅＴｅ合金薄フィルムを含ん
でいる。各要素は、異なるＧｅ／Ｔｅ濃度比から成って
いた。各フィルム上で数回の読出／書込サイクルを実施
例１と同様に実施した。

フィルム内のＧｅ／Ｔｅ濃度比は７０／３０〜３５／６
５である。非晶質隔離相（書込）および結晶相（消去）
の間に得られるコントラストに基づくと、７０／３０〜
４５１５５の範囲のＧｅ／Ｔｅ濃度比が消去可能である
ことが分かった。このように濃度比を変えて得られた反
射率コントラストを第３図に示す。

書込−消去時間は０．８　ｊｌｓであった。

４９．９　、５２　、５４．２　、５６．５および５９
．１％のＧｅを含むＧｅＴｅフィルムの反射率に対する
加熱の影響を示すために、実験を行った。反射率の増加
はフィルムの結晶化によって起る。Ｇｅ含量が増加する
と、結晶化が起る温度が上昇する。例えば、５９．１％
のＧｅを含むフィルムは２７０℃以上で結晶化するけれ
ども、４９．９％のＧｅを含むフィルムは約２１０°Ｃ
で結晶化する。これらの実験のデータは、この発明のフ
ィルムが長いデータ保持時間を有することを示した。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明方法は、ＧｅＴｅ０薄フイルム（Ｇｅ／Ｔｅ比は
５５／４５〜７０／３０である）からなる消去可能な光
学記録要素を作製する。このフィルムは改良されたコン
トラストをもつ。更に、消去時間は１μｓよりはるかに
短かい。

好ましい態様においては、本発明方法で使用する光学記
録要素は５５原子％より多いＧｅを含んでなる。このよ
うにＧｅに富んだフィルムは、化学量論的量のＧｅＴｅ
フィルムと比較して改良された腐食抵抗性および改良さ
れた非晶質相安定性を示す点で、化学量論的量のＧｅＴ
ｅフィルムよりも望ましい。腐食抵抗性が改良されるの
は、過剰のＧｅが腐食を受けやすいＴｅの濃度を低下さ
せるからである。非晶質相安定性が改良されるのは、Ｇ
ｅ／Ｔｅフィルムの結晶化温度がＧｅの増加に伴って飛
躍的に上昇するからである。５９原子％よりも多いＧｅ
を含む薄フィルムにおいては、結晶化温度は２７５℃よ
りも高く、これにより、データ安定性の改良が保証され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学記録要素を使用する記録、続
出および消去装置の模式図、第２図は本発明方法で使用
する光学記録要素の模式的断面図、第２ａ図〜第２ｃ図
は各種物理状態における本発明に係る薄フィルムの透過
型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真、そして第３図はＧｅ−Ｔ
ｅの合金の反射率コントラストを示すグラフである。 １６・・・記録要素： １４　、１Ｂ　、　２６　、３４　、３６　、３８・・
・レンズ；２０　、２１　、２３　、２４・・・鏡要素
；４２・・・ＧｅＴｅ１フィルム；４５・・・基板。 以下余白 ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、　２ ′＄　鮪　補　正　婁（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６２年特許願第２２８６６１号 ２、発明の名称 光学記録要素上での書込−消去方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出廓人 ・　　名称　　イーストマン　コダック　カンパニー４
、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号６、
補正の対象 （１）　　明細書の「図面の簡単な説明」の欄（２）図
面（第２ａ〜２０図） ７、補正の内容 ＜１１　　明細書第１８頁第５〜７行の「第２ａ図・・
・写真」を「第２ａ図〜第２Ｃ図は本発明に係る薄フィ
ルムの各種物理状態を示す図面に代る透過型電子顕ｄｖ
Ｌ（ＴＥＭ）写真」と補正します。 （２）　　図面につきましては添付上申書を以ってかえ
させていただきます。 ８、　添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）支持体とＧｅＴｅ合金の非晶質薄フィルム（
   ここでフィルム中のＧｅ：Ｔｅ比は原子対原子基準で４
   ５／５５〜７０／３０である）とを含む光学記録要素を
   用意し、 （ｂ）（ｉ）パルスレーザまたは光ビームを用いて前記
   のフィルムまたはフィルムの選択された部分をその融点
   よりも高い温度に加熱し、そのフィルムを急冷して、異
   なる密度の領域が現れることによって明らかとなる相隔
   離非晶質状態を形成し、そして続いて焦点化ビームによ
   って前記フィルムの同じ区域をその融点よりも低い温度
   に加熱してその区域を相隔離非晶質状態から結晶状態に
   変換するか、あるいは （ｉｉ）前記のフィルムをその結晶化温度に加熱するこ
   とによって前記のフィルムまたはフィルムの選択された
   部分を結晶化させる ことによって書込−消去サイクル用の薄フィルムを作製
   し、 （ｃ）こうして作製されたフィルムの選択された部分上
   に、焦点化情報変調化レーザビームで書込を行ない、レ
   ーザビームを焦点化したフィルム上のそれらの部分を結
   晶状態から相隔離非晶質状態に変え、そして （ｄ）所望により、書込情報を担持したフィルムの前記
   の部分を、焦点化非変調化または高周波数変調化レーザ
   ビームで加熱して書込情報を消去し、フィルムの書込部
   分を相隔離非晶質状態から結晶状態へ変える 各工程を含んでなる、光学記録要素上での書込−消去方
   法。