JPS63234423A - 情報記録媒体 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えばレーザビーム等の光ビームを照射す
ることにより記録層に相変化を生じさせて情報を記録消
去する情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 従来、情報の消去が可能な光ディスクとじて相変化型の
ものが知られている。この相変化型の光ディスクにおい
ては、記録層にレーザビームを照射することにより、記
録層が例えば結晶質と非晶質との間で可逆的に相変化す
ることを利用して情報を記録消去する。

このような相変化する材料としては、例えば、Ｔｅ、Ｇ
ｅ、ＴｅＧｅ、ＩｎＳｅ、５ｂＳｅ。

５ｂＴｅ等の半導体、半導体化合物叉は金属間化合物が
ある。これらは、その温度により、結晶質相と非晶質相
との２つの状態を選択的にとり、各状態においてＮ−ｎ
−１ｋで現される複索屈折率が相違するので、レーザビ
ームによる熱処理でこれら２つの状態を可逆的に変化さ
せて情報を記録消去する（Ｓ、　Ｒ，０ｖｓｈｌｎｓｋ
ｙ　　ＭｅｔａｌｌｕｒｇｌｃａｌＴ　ｒａｎｓａｃｔ
ｌｏｎｓ　２　６４１１９７１）　、この技術の場合に
は、結晶質相と非晶質相とで反射率が著しく異なるため
、記録レベルが高い。

一方、上述の方式と異なり、レーザビームの照射により
相異なる結晶質間で可逆的に相変化させて情報を記録消
去する技術もある。このような相変化をする材料として
はＩｎ−３ｂ合金が知られている。

Ｉｎ−５ｂ合金薄膜は、比較的パルス幅が大きいレーザ
ビームの照射により微細な結晶部分が短時間に比較的大
きな結晶に成長する。これら２つの結晶構造は異なる複
索屈折率を有し、レーザビームを照射して再生する場合
に、例えば、反射光量の差として結晶状態を区別する。

この技術の場合には、記録部分の安定性が高いという利
点を有する。

上述の、ような光ディスクは、通常、記録層の１１下に
保護層が形成され、この保護層によりレーザビーム照射
部分が加熱されて蒸発し記録層に穴が形成されることを
防止している。また、異なる結晶質相の間で相変化して
情報を記録消去するタイプの光ディスクの場合には、こ
の保護層は、記録層のレーザビーム照射部分を断熱して
徐冷させ、その照射部分の結晶化及び相変化を容易にす
る機能を有している。このような保護層としては一般的
に５ｉ０２が使用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、結晶質−非晶質間で相変化させて情報を
記録消去する技術の場合には、記録部分が非晶質を主体
としているため安定性が低いものが多く、材料の結晶化
温度が低い場合に、非晶質の記録ビットが徐々に結晶化
してしまい、記録部分と非記録部分との区別がつかなく
るという欠点を有する。また、記録層をＩｎ−５ｂで形
成して相異なる結晶質の間でＦｔｌ、変化させるタイプ
の光ディスクの場合には、安定なＩｎ５０　ｓｂｓ　Ｏ
金属間化合物の近傍の組成で記録層を形成するが、この
場合には、記録レベルが低いという問題点がある。従っ
て、このような組成で記録層を形成する場合には、情報
の記録が不十分になる虞がある。

これに対し、このＩｎ−５ｂ合金でｓｂを若干過剰にし
た組成で記録層を形成することも試みられている。この
場合には、レーザビーム照射によりＩｎ５０Ｓｂ５０結
晶粒とｓｂ結晶粒との混合相となり、レーザビームの照
射条件によりｓｂ結晶粒子の大きさが変化するので、あ
る程度の記録レベルを得ることができ名が、記録レベル
が未だ十分とは言えず、また、このｓｂは結晶化速度が
遅いので、初期化及び消去の速度が小さく、初期化不良
及び消去残りが生じる虞が大きい。

また、特に、光ディスクの回転数が例えば９００乃至１
１００ｒｐと高速になると、５ｉ０２保護層の保温能力
が不十分となり、レーザビーム照射部分の冷却速度を適
正化することができず、初期結晶化及び相変化が生じに
くくなってしまう。例えば、光ディスクの回転数が９０
０乃至１１０００ｒｐになると、１０ｍＷの人出力のレ
ーザビームであっても同じトラック部分を６乃至８回も
照射しなければ初期化１されず、初期化不良の虞が一層
大きくなってしまう。消去に際しても同様に、ディスク
の回転数が高速になると、大出力のレーザビームを同じ
部分に２乃至３回照射しても完全に情報を消去すること
ができず、一層消去残りが生じやすくなってしまう。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、記録の安定性及び記録レベルが高く、初期化不良及び
消去残りが発生し難い情報記録媒体を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この出願の第１の発明に係る情報記録媒体は、基板と、
先ビームが照射されることにより相変化して情報が記録
消去される記録層と、基板と記録層との間に形成された
第１の保護層と、記録層の上に形成された第２の保護層
とを有する情報記録媒体であって、前記第１及び第２の
保護層は、その少なくとも記録層に隣接する部分がアモ
ルファスシリコンで形成されており、前記記録層は、一
般式１　ｎ　　　Ｍ　Ｘ　Ｓ　ｂ　ｓｏ　（０＜　ｘ≦
１５原子％）０−ｘ で表される組成の合金で形成されており、このＭは周期
律表第ＩＩＩＢ族に属する元素であることを特徴とする
。

また、この出願の第２の発明に係る情報記録媒体は、基
板と、光ビームが照射されることにより相変化して情報
が記録消去される記録層と、基板と記録層との間に形成
された第１の保護層と、記録層の−１−に形成された第
２の保護層とを有する情報記録媒体であって、前記第１
の保護層は、その少なくとも記録層に隣接する部分がア
モルファスシリコンで形成されており、前記第２の保護
層は有機樹脂で形成されており、前記記録層は、一般式
Ｉｎ　　　ＭｘＳｂｓｏ（０＜ｘ≦１５原子％）で０−
ｘ 表される組成の合金で形成されており、このＭは周期律
表第１１１Ｂ族に属する元素であることを特徴とする。

（作用） この発明においては、上述の組成で記録層を形成し、第
１及び第２の保護層の記録層を挟む部分を双方ともアモ
ルファスシリコン、又は、夫々アモルファスシリコン及
び有機樹脂で形成する。そうすると、記録層に光ビーム
を照射することにより上述の組成の合金が　Ｉｎ　　　
Ｓｂ　　　と５０−ｘ　　　５０−ｘ ＭＸＳｂｘとに相分離する。このＭＸＳｂｘは光ビーム
の照射条件を変化させることにより、結晶粒の大きさが
大きく変化するので、記録レベルを高くすることができ
る。また、結晶相間の相変化により情報を記録するので
、記録の安定性が高い。

更に、このＭＸＳｂＸは相変化の速度が大きいので初期
化及び消去を高速化することができ、また、アモルファ
スシリコン及び有機樹脂は熱拡散率が５ｉ０２よりも著
しく小さいので、結晶化及び相変化を容易にすることが
できる。このため、初期化不良及び消去残りをほぼ完全
に防止することができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例について具体的に説明する。

Ｉｎ５１）Ｓｂ５０で記録層を形成した場合には、Ｉｎ
５０　Ｓｂ５０は金属間化合物であるから安定性が高く
、また、レーザビーム照射による原子同士の近距離での
オーダリング（規則化）が極めて速いので、初期化及び
消去における結晶化が極めて速い。しかしながら、この
Ｉｎ５ｐＳｂ５ｏはレーザビーム照射条件を変化させて
も、結晶粒径の変化量が少なく、記録レベルが低い。ま
た、Ｉｎ５　ｏＳｂ５　ｇよりも若干Ｓｂ量が多い組成
の合金の場合には、レーザビーム照射によりｒｎｓＯｓ
ｂｓｏ結晶粒とｓｂ結晶粒との混合相となり、レーザビ
ームの照射条件によりｓｂ結晶粒子の大きさが変化する
のである程度の記録レベルを得ることができるが、記録
レベルが未だ十分とは言えず、また、結晶化速度も小さ
い。一方、ｘｎＳＯｓｂ５０よりも若干Ｉｎｎが多い組
成の合金で記録層を形成する場合には、レーザビームの
照射条件によるＩｎの結晶粒の大きさの変化が小さいの
で、記録レベルが極めて低い。これに対し、記録層を一
般式Ｉｎ　　ＭｘＳｂ５ｏで表され０−ｘ る組成の合金で形成し、ＭとしてＩｎを除く周期律表第
ＢＩＢ族に属する元素、即ちＢ、ＡＩ、Ｇａ。

ＴＩの中から周期Ｓｅ及びＴｅから選択された元素を用
い、Ｘを０より大きく１５原子％以下にすることにより
記録レベルを高めることができる。

つまり、上述の組成は、光ビームの照射により”Ｆｏ−
Ｈ５ｂ５ｏ−ＸとＭｘＳｂ）（とに相分離するが、この
中でＭｘＳｂＸはレーザビームの照射条件により結晶粒
の大きさが著しく異なる２つの結晶質相となり得るので
、これらの相の反射率が著しく相違し、高記録レベルを
得ることができる。また、結晶質相と結晶質＃目との間
で相変化して情報が記録されるので記録の安定性が高い
。更に、ＭＸＳｂＸは、Ｉｎ−Ｓｂ合金と同様に周期律
表第ＩＩＩＢ族に属する元素と第ＶＢ族に属する元素と
が結合したものであるから比較的結晶化速度が大きく、
初期化及び消去をある程度高速化することかできる。

一方、記録層を第１及び第２の保護層で挟み、これらの
記録層と隣接する部分を双方ともにアモルファスシリコ
ン（以下ａ−Ｓｉと記載する）で形成するか、又は、夫
々ａ−５ｉ及び有機樹脂で形成する。これにより、記録
層を断熱する効果が著しく向上し、確実に相変化を生じ
させることができ、ディスクが高速で回転する場合にお
いても、初期結晶化及び消去特性が改善されるばかりな
く、記録特性も改善されることが判明した。熱拡散率は
、例えば、５ｉ０２の場合には、０．０１４ｃＩ２／秒
であり、これに対してスパッタ法により形成されたａ−
Ｓｉは０．００５ｅｍ２と極めて小さい。また、有機樹
脂の場合には、熱拡散率が更に小さく０．００２ｃＩＩ
１２／秒程度である。このため、保護層が記録層を断熱
する効果が大きく、記録層のレーザビーム照射部分の相
変化を高速化することができる。

以」二により、初期化不良及び消去残りを有効に防止す
ることができ、安定して記録することができる。

なお、記録層の基板側に形成された第１の保護層はレー
ザビームの照射により高温になるので、その記録層に隣
接する部分を有機樹脂で形成すると溶融してしまう虞が
あるので、第１の保護層はａ−８Ｌで形成する。

この場合に、Ｘが１５原子％を超えると、先ビームの照
射により他の結晶が現出するので、Ｘを１５原子％以下
に規定する。

この実施例に係る情報記録媒体は、例えば第１図に示す
ように構成されている。基板１１は透明で材質上の経時
変化が少ない材料、例えば、ガラス又はポリカーボネー
ト樹脂等の材料でつくられている。基板１１には、保護
層１２、記録層１３及び保護層１４がこの順に形成され
ている。保護層１２はａ−Ｓｔで形成されており、記録
層１３が溶融することを防止すると共に、記録層１３を
断熱して記録層１３からの熱の放出を抑制するようにな
っている。保護層１４は、ａ−Ｓｉ製の主層１５と紫外
線硬化樹脂製の補助層１６により構成されており、記録
層１３の−Ｌに主層１５が形成され、主層１５の」二に
補助層１６が形成されている。そして、主層１５は保護
層１２と同様の機能を有しており、補助層１６はディス
クの取扱い上表面に傷等が発生することを防止する機能
を何している。なお、第２図のように、記録層１３の上
に直接紫外線硬化樹脂製の保護層１７を形成してもよく
、この保護層１７によりディスク表面に傷が発生するこ
とを防止すると共に、記録層１３を断熱して記録層１３
からの熱の放出を抑制する。

記録層１３は前述した組成の合金で形成されており、レ
ーザビームの照射条件の相違により異なった２つの結晶
質相間で相変化する。

このような光ディスクは以下のように製造される。先ず
、基板１１をスパッタ装置内に設置し、ａ−Ｓｉターゲ
ットを使用してアルゴン雰囲気下でスパッタリングし、
ａ−Ｓｉ製の保護層１２を形成する。次いで、同じ雰囲
気を維持したまま、記録層の各構成元素でつくられたタ
ーゲットによる３元同時スパッタ又は、ｒめ得ようとす
る記録層組成に調整されたターゲットによるスパッタに
より、Ｉｎ　　　Ｍ）（Ｓｂ５０製の記録層１３を形０
−ｘ 成する。その後、再度ａ−３ｔターゲットのスパッタに
よりａ−Ｓｉ製の主層１５を形成し、その後、基板をス
パッタ装置から外して、スピンコード法により主層１５
の上に紫外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射し
て補助層１６を形成する。保護層１７を形成する場合に
は、記録層１３を形成した後、基板をスパッタ装置から
外して、スピンコード法により記録層１３の上に紫外線
硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射して保護層１７
を形成する。

次に、このような先ディスクの動作について説明する。

初期化 記録層１３は成膜直後に非晶質であるため、この記録層
１３に比較的弱い出力でパルス幅が長いレーザビームを
連続光照射して、記録層１３を溶融徐冷して凝固させ、
Ｉｎ　　　Ｓｂ　　　の微細結５０−Ｘ　　　　　５０
−Ｘ 品位とＭ）（Ｓｂ）（の微細結晶粒とで形成された結晶
相に相変化させる。

記録 初期化された記録層１３の上に比較的強い出力でパルス
幅が短いレーザビーム１８を照射してＭＸＳｂＸの微細
結晶を急激に結晶成長させ、Ｉｎ　　　Ｓｂ　　　の微
細結晶粒とＭ）（Ｓｂ）（の粗５０−ｘ　　　５０−ｘ 大結晶粒とで記録ピット１９を形成する。

再生 記録層１３に比較的弱い出力のレーザビームを照射し、
記録ピットの反射光の強度を検出することにより情報を
読取る。

４涛 レーザビームの照射条件を、基本的に初期化の場合の条
件と同様にして、記録ピット１９に照射する。記録ピッ
ト１９は初期化の場合と同様に溶融徐冷されて凝固し、
その中のＭｘＳｂｘが微細結晶化し、情報が消去される
。

次に、この実施例に係る情報記録媒体を製造して特性を
試験した試験例について説明する。

試験例１ アルゴンスパッタにより、グループ付のポリカーボネー
ト基板の上にａ−Ｓｉ層を１２００人成膜し、次いで、
その」二に　Ｉｎ３７　Ａ１１３Ｓｂｓ３３元合金を３
元同時スパッタにより組成を厳密に制御しながら８５０
人成膜して記録層を形成し、この記録層の上に、更にａ
−Ｓｉ層を１２００人成膜した。その後、このａ−８ｔ
層の上に紫外線硬化樹脂層を１０μｍ形成して光ディス
クを製造した（これをサンプルＡとする）。次いで、同
様の層構成及び製造方法により、記録層の組成が夫々Ｉ
ｎ４５Ａ１５５ｂ５ｏｓ　Ｉｎ４０Ａ１１ｏＳｂ５０　
、Ｉｎ４７　Ａ１３　Ｓｂ５０及びＩｎ３５　Ａ１１ｓ
　５ｌ）ｓ　ｏの光デイスクサンプル（夫々、サンプル
Ｂ、Ｃ，Ｄ、及びＥとする）を作成し、更に、記録層を
　Ｉｎ３７Ａ１１３Ｓｂｓｏで形成し、サンプルＡのａ
−Ｓｉ層を５ｉ０２層にしたサンプルを作成した（サン
プルＦとする）。これら、サンプルＡ乃至Ｆを動特性評
価装置により特性評価した。これらサンプルについてデ
ィスクの回転数を９００　ｒｐｆｆｌとして波長が８３
０ｎｍの半導体レーザを使用し、初期化に際しては、出
力８ｍＷで連続光照射し、記録に際しては、出力が１１
ｍＷでパルス幅が１５０ｎｓ。

デユーティ比が５０％のレーザビームをパルス照射し、
消去に際しては初期化と同様の出力で連続照射した。ま
た、サンプルＡ及びサンプルＦについては、回転数を２
００．４００，９００及び１２０Ｏｒｐｍと変化させた
。

その結果、先ず、初期化に際しては、９００ｒｐｍにお
いてサンプルＡ乃至Ｅは２回のレーザビームの照射で初
期化することができた。この場合の記録については、第
２図に示すような結果が得られた。第２図は横軸にＩｎ
　　　Ａｌ）（Ｓｂ５００−ｘ のＸの値をとり、縦軸に再生信号の大きさをとって、情
報を記録した後、０．４ｍＷのレーザビームによって再
生した場合のＸと再生信号の大きさとの関係を示すグラ
フ図である。これによれば、Ｉｎ５　ｏＳｂ５０の場合
には、極めて再生信号が低いが、Ｘの増加により再生信
号が増加することがわかる。また、Ｘが１３原子９６よ
り増加すると、再生信号レベルが低下することがわかる
。Ｘが１５原子９６より大きい場合については試験して
いないが、この場合には他の結晶相が現出して信号レベ
ルが著しく低下する。消去に際しては、Ｘが１３原子％
までは記録ピットにレーザビームパルスを１回照射する
ことにより再生信号を０にすることができたが、Ｘが１
５原子％の場合には、再生信号が４０ｍＶとなり消去残
りが確認された。

次に、サンプルＡとサンプルＦとを比較した結果につい
て、第１表を参照しながら説明する。

第１表 表中、初期化回数とあるのは、初期化に際し、１つのト
ラックを結晶化するのに要したディスクの回転数を示し
、記録マークの再生信号とあるのは、記録部分の再生に
おいて直流成分に対する交流信号の振幅を示す。また、
消去残りとあるのは、レーザビームを１回照射した後の
交流信号の残存はを示す。この表で示すように、サンプ
ルＡはサンプルＦと比較して、特に、ディスクをを高速
で回転する場合において、１月期化におけるレーザビー
ムの照射回数が著しく減少し、消去残りも極めて少ない
ことがわかる。また、記録特性においても、サンプルＡ
は、回転数の増加によっても再生信号の低下量がサンプ
ルＦに比較して小さく、実用に際し、十分なＣ／Ｎ比を
期待することができる。

試験例２ 記録層を夫々Ｉ　ｎ　　　Ｂ　Ｘ　Ｓ　ｂ　５０１１　
ｎ　５ｏ−。

０−ｘ ＧａＸＳｂ５ｏ及びＩｎ　　　ＴＩＸ　Ｓｂ５０で形０
−ｘ 成して、Ｏ＜ｘ≦１５原子％の間でＸを変化させ、試験
例１と同様な層構成の光デイスクサンプルを作成した。

試験例１と同様に動的特性評価装置により特性を評価し
た結果、試験例１のＩ　ｎ　　’　Ｂ　Ｘ　Ｓ　ｂ　５
００−ｘ の場合と同様の特性を得ることができた。

試験例３ この試験例においては、試験例１における記録層上のａ
−５ｔ層を省略して、記録層の」二に直接紫外線硬化樹
脂を形成し、他の層の層厚を試験例１と同様にしたサン
プルについて、同様に試験した結果、試験例１とほぼ同
様な結果を得ることができた。

［発明の効果］ この発明によれば、記録用を形成する結晶粒の大きさが
光ビームの照射条件により大きく変化するので、高記録
レベルを得ることができる。また、結晶質相間の相変化
により情報を記録消去し、記録部分が結晶質相であるの
で、記録した情報の安定性が高い。更に、Ｍ）（Ｓｂ）
（は相変化速度が大きく、また、ａ−３ｔ又は有機樹脂
の保護層により断熱して確実に相鹿化させることかでき
るので、初期化及び消去を高速化することができ、初期
化不良及び消去残りを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の実施例に係る情報記録媒
体を示す断面図、第３図はＸと再生信号の大きさとの関
係を示すグラフ図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、光ビームが照射されることにより相変化
   して情報が記録消去される記録層と、基板と記録層との
   間に形成された第１の保護層と、記録層の上に形成され
   た第２の保護層とを有する情報記録媒体において、前記
   第１及び第２の保護層は、その少なくとも記録層に隣接
   する部分がアモルファスシリコンで形成されており、前
   記記録層は、一般式Ｉｎ＿５＿０＿−＿ｘＭ＿ｘＳｂ＿
   ５＿０（０＜ｘ≦１５原子％）で表される組成の合金で
   形成されており、このＭはＩｎを除く周期律表第IIIＢ
   族に属する元素であることを特徴とする情報記録媒体。
2. （２）前記第２の保護層は、前記記録層に隣接するアモ
   ルファス製の主層と、この主層の上に形成される有機樹
   脂製の補助層とを有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の情報記録媒体。
3. （３）基板と、光ビームが照射されることにより相変化
   して情報が記録消去される記録層と、基板と記録層との
   間に形成された第１の保護層と、記録層の上に形成され
   た第２の保護層とを有する情報記録媒体において、前記
   第１の保護層は、その少なくとも記録層に隣接する部分
   がアモルファスシリコンで形成されており、前記第２の
   保護層は有機樹脂で形成されており、前記記録層は、一
   般式Ｉｎ＿５＿０＿−＿ｘＭ＿ｘＳｂ＿５＿０（０＜ｘ
   ≦１５原子％）で表される組成の合金で形成されており
   、このＭはＩｎを除く周期律表第IIIＢ族に属する元素
   であることを特徴とする情報記録媒体。