JPS63281237A - 情報の記録用媒体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光、電子線などのエネルギービーム照射によ
って情報の書き換えが可能な情報の記録用媒体に関する
ものであり、特に単一のレーザビームにより記録・消去
を行う書き換え可能な相変化型光ディスクに有効な情報
の記録用媒体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の相変化型光デイスク記録媒体における記録・消去
方法は、例えば特開昭５９−７１１４０号公報に示され
ている。この方法では、記録膜を結晶化させて既に記録
されていた情報を消去するには、トラック方向に長い長
円形光スポットを用いて比較的長時間結晶化可能な温度
に保つことによって行っていた。また、その後新しい情
報を記録するには、十分集光した円形光スポットのパワ
ーを、情報信号によって変調することによって行ってい
た。しかし、最近になって、本発明の発明者らは記録膜
に用いる材料を改良することにより、十分集光した円形
光スポットがディスク上の１点の上を通過する間に結晶
化することを可能にした。このため、円形光スポットで
ディスクの１回転でまず消去し、次の１回転でレーザパ
ワーを変調して照射することによって記録することが可
能となった。さらに、レーザパワーを結晶化パワーレベ
ルと非晶質化パワーレベルとの間で情報信号に従って変
調することにより、ディスクの１回転で情報の書き換え
を行うことも可能となった。

ところで、上述のような書き換え可能な光ディスクに於
ては、記録・消去時の記録膜の変形を防止するために保
Ｎ層が必要である。上記保護層としては無機物および有
機物が有るが、無機物保護層としては特公昭５２−２７
８３号公報に開示されているように、５ｉｎｓなどが用
いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の従来例では、無機保護層の熱伝導
率に関する配慮がなされていなかった。

熱伝導率が２Ｊ／ｍ、ｓ．ｋ以下の無機保護層を用いる
と、ディスク上に照射したレーザ光により発生した熱が
蓄積する。そのため、ディスク中の案内溝を形成してい
る有機物層が変形し、ディスクノイズが増加したり、ト
ラッキングが不安定となる。

また、情報の転送速度を大きくするためにディスクの回
転速度を上げた時、記録膜の原子配列変化（例えば結晶
化）速度を大きくする必要がある。

この場合、上記のように熱の蓄積があると、レーザ光照
射によって結晶を融解しても、照射後の冷却速度が遅い
ので冷却量に再結晶化が起こってしまい、完全な非晶質
化を行うことができない。

従って１本発明の目的は上記の従来技術の問題点を解決
し、ディスクノイズおよび情報書き換え時の信号の消え
残りが少なく、トラッキングが安定で、かつ、相変化速
度の大きな記録膜を用いても確実に可逆的な相変化を起
こさせることができる光ディスクを提供することにある
。

ｃ問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために１本発明の無機物保護層は
その熱伝導率が２７３Ｋに於いて、２．１／ｍ、ｓ．ｋ
以上となるようにする。尚、記＠膜の両面に保護層を設
ける場合、少なくともその一方の熱伝導率を上記範囲と
する。上記無機保護層はＣａｂ、ＭｇＯ，ＢＮなどの誘
電体でもよいし。

Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｄなどの金属でもよくまた、Ｓｉ。

Ｇｅ、Ｃなどの半導体でもよい。また、これらの無機保
護層は一層構造でもよいし、二層以上組み合わせた構造
でもよい、しかし、熱伝導率が大きくなり過ぎるとレー
ザ光によって与えられた熱の逃げが大きくなり過ぎて記
録感度が大きく劣化してしまう、従って、・上記無機保
護層の熱伝導率は２７３Ｋに於いて２００　Ｊ　／＋＋
＋、ｓ．ｋ以下であることが好ましい、２７３Ｋに於い
てこのように高い熱伝導率を持てば照射後の冷却中に常
に熱伝導率を保つ。また、記録時のディスクノイズ、情
報書き換え時の信号の消え残りおよび記録感度を考慮す
ると、上記無機保護層の熱伝導率は２７３Ｋに於いて、
１０　Ｊ　／ｍ、ｓ．ｋ以上１５０　Ｊ　／ｍ、ｓ．ｋ
以下が好ましく、３０　Ｊ　／ｍ、ｓ．ｋ以上１００　
Ｊ　／ｍ、ｓ．ｋ以下がより好ましい。

また、上記無機保護層の熱拡散定数は２Ｘ１０−２ｃｄ
／ｓ以上が好ましく、６　Ｘ　１０−”ｃｄ／　ｓ以上
がより好ましく　２　Ｘ　１０−”ｃｘｌ／　ｓ以上が
さらに好ましい。

本発明の記録媒体における記録膜の膜厚は１１００人（
１１０ｎｍ）以上３０００Å以下の時効果が大きく、１
３００Å以上２５００Å以下の時特に効果が大きい、光
入射側の保護層の膜厚は１１００Å以上５０００Å以下
の時効果が大きく、１３００Å以上４０００Å以下の時
特に好ましい０反対側の高熱伝導率保護層の厚さは任意
である（０も有り得る）が、３００Å以上で、光入射側
保護層より１００Å以上薄いのが好ましい、記録膜の膜
厚として上記の範囲が好ましいのは、膜のそれぞれの面
から反射する光の干渉によって再生信号強度が実用的な
大きさにできるからである。また、この膜厚範囲では記
録・消去時に記録膜内に発生する熱量が大きく、保護膜
に熱を逃がして冷却速度を上げることが特に必要である
。保護層の膜厚として上記の範囲が好ましいのは、膜厚
が薄過ぎると冷却速度向上の効果が不十分であり、厚過
ぎると記録感度が下がり過ぎるためである。記録膜、保
護層（光入射側と反対側）のうちの少なくとも一者が上
記の範囲内に有れば好ましいが、すべてが上記の範囲内
に有るのが特に好ましい。

無機物保護層が金属あるいは半金属より成る時、記録膜
との界面に薄い酸化物、窒化物、硅化物。

炭化物、セレン化物、硫化物、弗化物などの高融点化合
物層を設けて両者の相互拡散を防ぐあが好ましい。これ
らの層も本発明の保護層の熱伝導率範囲に含まれるもの
が好ましく、膜厚は３０Å以上８００Å以下が好ましい
。

本発明を適用する記録媒体は結晶−非晶質間の相変化を
起こすものの他、他の原子配列変化を起こすものでもよ
い。たとえば一方の原子配列変化が急冷を要する結晶−
結晶間の原子配列変化あるいは非晶質−非晶質間の原子
配列変化にも有効である０本発明は原子配列の規則性の
変化を利用する記録媒体に特に有効である。

本発明はエネルギービームの種類によらず有効であり、
光、電子線、イオンビームなどが使用できる。ただし電
子線およびイオンビームの場合は、記録媒体の記録膜の
上に着ける保１ｉＭは膜厚１μｍ以下が好ましく１００
０Å以下がより好ましい。

なお、本発明の記録媒体における保護層は、主成分が上
記の無機物であって、有機物を含有するものであっても
よい。

本発明の記録媒体における無機保護層に用いるＷｓ誘電
体うち、２７３Ｋに於ける熱伝導率が２Ｊ／＠、ｓ．ｋ
以上という点で、ＢＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯｚｗＣａｂ、Ａ
ｌｔｏｓ、ＡＱＮｅ　ＭｇＯ，ＹｚＯａ＋ＮｂｚＯＩＩ
、５ｉａＮ４．ＴｉＮ、ＳｉＣｒ　ＷＣｔＭ　ｏ　Ｃ＊
　Ｔ　ｉ　Ｃ、Ｚ　ｒ　Ｃ、Ｗ　Ｓ　ｉ　、　Ｍ　ｏ　
Ｓ　ｉ　。

Ｃｅｎ２．ＢｚＯｇ、ＴａＮ、ＺｎＯ＊ＭｇＦｚのうち
の少なくとも一者を主成分とするものが使用可能である
。上記誘電体無機保護層のうち、好ましいのは、ＳｉＣ
，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＭｏＳｉ。

ＷＣ，ＷＳ　ｉ、ＭｇＦ２のうちの少なくとも一者を主
成分とするものであり、特に好ましいものは。

ＢＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｃａｂ、ＭｇＯ，ＭｏＣのうち
の少なくとも一者を主成分とするものである。誘電体の
他、金属、半金属、半導体も使用可能である。これらの
例は、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎ。

Ｐ　ｔ　Ｔ　Ｎ　ｉｇ　ＣｒＴ　Ｐ　ｄ　ｖ　Ｒｈ　ｇ
　Ｉ　ｒ　ｙ　Ｗ　ｙ　Ａ　Ｑ　ｖＡｇ、Ｓｃ、Ｔ、ｉ
、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｏ、Ｃｕ。

Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｕ。

Ｃｄ、Ｂｉ、Ｃ，Ｓｉ、Ｇｅおよびｓｂのうちの少なく
とも一者を主成分とするものである。これらのうちで融
点が５００℃以上のものが好ましい。

また、安定性が高いものが好ましい、好ましいものは、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉ　ｒ、Ｗ。

Ａｇ、Ｔｊｔ　Ｖ＋　Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ。

Ａｕ、Ｓｉ、Ｇｅ、およびｓｂのうちの少なくとも一元
素を主成分とするものである。

〔作用〕

本発明の情報記録媒体に用いる無機保護層は、２７３Ｋ
に於ける熱伝導率が２　Ｊ　／ｍ、ｓ．ｋ以上と大きい
ので、レーザ照射による記録媒体の熱の蓄積を抑制し、
情報の記録、ｌＦき換え時のディスクノイズ及び信号の
消え残りが低減する。また、相変化速度の大きな記録膜
を用いても確実に可逆的な相変化を起こさせるように作
用する。

〔実施例〕

以下に１本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１１１１に断面を示す如く、直径１３個、厚さ１．１
−のディスク状化学強化ガラス板１の表面に紫外線硬化
樹脂２によってトラッキング用の溝を有するレプリカを
形成した。この基板上にスパッタリング法によって、厚
さ２０００人のＢＮ保護層３を形成した。この無機保護
層としてはＢＨの他に、ＭｇＯ＊　Ｃａｂ、５ｉａＮａ
など他の物質の検討も行った０次に、真空蒸着法により
、Ｉｎ。

Ｂｅ、ＴＱをそれぞれ独立に蒸発させ、Ｉｎａ。

Ｓ　ｅａｏＴ　Ｑ　ｔｏの組成の記録膜４を１０００人
の厚さで形成した。続いて、再びスパッタリング法によ
ってＢＮ保護層５を厚さ１５００人で形成した。

この無機保護層としてもＢＮの他に１Ｍ　ｇ　Ｏ＊Ｃａ
Ｏ及びＳｎ＊　Ｎｘ、Ｐｄなど他の物質の検討を行った
。

上記のようにして作製したディスクには、ディスクを回
転させ、光ヘッドをディスクの半径方向に動かしながら
、ディスク基板越しに開口比０．５のレンズで集光した
半導体レーザ光（波長８３０ｎｍ）を溝と溝の間の記録
トラック上に照射して−たん膜を融解させ、記録膜４の
初期化を行った。

このディスクを１２００ｒｐｍで回転させ、半導体レー
ザ光（波長８３０ｎｍ）を用いて、第２図に示した波形
でパワーを変化させ記録を行った。

この波形は単一の光ビームの重ね書きによって書き換え
るオーバーライドが可能な波形である。この時の最小記
録レーザパワー（記録感度）や再生信号の波形歪み等を
測定した。

無機保護層３を５ｉｎｓ（２７３Ｋに於ける熱伝導率ｔ
ｙ　ｘｒｓｈ　＝　１　、４　Ｊ　／ｍ、ｓ、ｋ）とし
て、無機保護Ｍ５の材料を種々検討した結果を第３図に
、無機保護層５を５ｉＯｚとして、無機保護層３の材料
を種々検討した結果を第４図に、無機保護層３及び５の
材料を同一として種々検討した結果を第５図に示す。こ
の無機保護層の材料に関しては、ａ　５７ａｋ＞　２　
Ｊ　／ｍ、ｓ．ｋであるＢＮの他に、（１２，７８ｋ＜
２Ｊ／ｍ、ｓ．ｋの誘電体としては、Ｓ　：ｌ　Ｏｚ　
＋　ＳｉＯｔＺｒＯｚ、Ｇｅ０ｚに近い組成のもの（１
２７１１に、≧−２Ｊ／ｍ、ｓ．ｋの誘電体としては、
Ｚ　ｎ　Ｓ　、　Ｔ　ｘ　０ｓｓＣａｂ、ＡＩＡｘＯｓ
、ＡＱＮ、Ｍｇ○ｅ　ＹｚＯｓ＋ＮｂｚＯｓ、　　５ｉ
ｓＮｉ＋　　ＴｉＮ、　　ＳｉＣ，ＷＣ。

ＭｏＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＳｉ、ＭｏＳｉ。

Ｃｅ０ｚ、ＢｚＯａ、ＴａＮ、ＺｎＯ，ＭｇＦｚに近い
組成のもの、金属としては、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎ。

Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉ　ｒ、Ｗ、ＡＱ。

Ａｇ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ。

Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｕ。

Ｃｄを主成分とするもの、半導体、半金属としては、Ｂ
ｉ、Ｃ，Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂを主成分とするものを検討し
た。

以上、第３図〜第５図に示すように、σ！７８ｈが増加
するほど消え残りが減少するが、記録感度は劣化する。

特にｔｔ　ｘｒｓｋ＞　２００　（Ｊ　／ｍ、ｓ、ｋ　
）では最小記録レーザパワーが２５ｍＷ以上となり、実
用上問題がある。また、無機保護Ｍ３、無機保護層５を
共に高熱伝導率の材料とすると効果がより大きくなる。

次に、上記のディスクを１２０Ｏｒｐｍで回転させ、デ
ユーティ５０％＊　１−７７ＭＨｚ　　の矩形信号を記
録した場合、照射後の冷却速度が遅いために非晶質化が
不十分で再生信号が記録信号から歪んでいる場合は再生
信号のスペクトルは高調波成分が大きくなる。一方、再
生信号が歪んでいない場合は１　、７７　Ｍ　Ｈｚ　　
での成分より１５ｄＢ以上低下する。無機保護層３．５
のうち一方を５ｉｆｔとし、他方の材料を種々検討した
ところ、σ２７Ｒｋ＜２　（Ｊ／＋＊、ｓ、ｋ）では低
下分は５ｄＢ以下、２（Ｊ　／ｍ−ｓ、ｋ）　＜　ｃｒ
　ｘｔｓｈ＜　１０　（Ｊ　／ｍ、ｇ、ｋ）では低下分
は５〜１ＯｄＢ、１０　（Ｊ／＋＊、ｓ、ｋ）＜σｚｔ
ｓｋ＜　３０　（Ｊ　／＋ｓ、ｓ、ｋ）では低下分は１
０〜１５ｄＢ、６　Ｚ７Ｂｋ、≧−３０（Ｊ／ｍ、ｆ４
．ｋ）では低下分は１５ｄＢ以上であった。また、無機
保護層３゜５の材料を同一として種々検討した結果、σ
２７８ｋ＜　２　（Ｊ　／　＋ｍ、ｓ、ｋ）では低下分
は５ｄＢ以下、２（Ｊ　／ｍ、ｓ、ｋ）　＜　ａ　ｔｔ
ｓｋ＜　１０　（Ｊ　／ｍ、ｓ、ｋ）では低下分は５〜
１５ｄＢ、ａ　ｚ７ｓｈ＞　１０　（Ｊ　／ｍ、ｓ、ｋ
）では１５ｄＢ以上であった。なお、無機物保護層が金
属または半金属の場合は、記録膜との間に厚さ約５０人
のＢＮＭを設けて相互拡散を防いだ。

この層の膜厚は３０Å以上８００Å以下で相互拡散防止
効果が有り、かつ金属の熱伝導を有効に利用できた。

記録膜の膜厚を変化させた時、エラーレートは次のよう
に変化した。

１０００人：１．０Ｘ１０−８２０００人：０．８Ｘ１
０−８１１００人：２．０Ｘ１０″″８　２５００人：
　１．ＯＸ　１０−”１２００人：１．５Ｘ１０−’　
　３０００人：２．０Ｘ１０−８１３００人：ｉ、ｏｘ
ｔｏ−ａ　　３５００人：１．０Ｘ１０−’光入射側保
護膜の膜厚を変化させた時 第２高調波の基準波に対する電力比及び記録レーザパワ
ーは次のように変化した。

１０００人ニー１０ｄＢ、１０ｍＷ　　３０００人ニー
２０ｄＢ、１５ｍＶｖ’１１００人ニー１５ｄＢ、１０
ｎ＋Ｗ　　４０００人ニー２０ｄＢ、２０ｍＷ１３００
人ニー１８ｄＢ、１０ｍＷ　　５０００人：　　２０ｄ
Ｂ、２５ｍＷ１５００人ニー１９ｄＢ、１２ｍＷ　　６
０００人ニー２０ｄＢ、３５＋ｎＷ光入射側保護膜の膜
厚に対する反対側保ｒｌＩ！膜の膜厚の大小を変化させ
た時。（反対側の方が薄い時−） 第２高調波との電力比 板対側薄膜厚：０（代’Ｊ４ニーＳ　１ｏ２１５００人
）　　　　−１０ｄＢ反対側膜厚を３００人として、 消え残り（ｄ　Ｂ） 反対側の方がニー２００人　　　　　　　　　　　　　
１０ニー１００人　　　　　　　　　　　　　１３同膜
厚　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１７
反対側の方が：＋１００人　　　　　　　　　　　　　
２０連続レーザ光で−たんトラック全体を結晶化させて
消去した後、読み出しパワーレベルと非晶質化パワーレ
ベルとの間でパワー変調されたレーザ光で記録する場合
も、同様に保ｍ層の熱伝導率が高いことが要求される。

しかし、この場合はパルスとパルスの間では常に読み出
しパワーレベルまでパワーを下げるのでもともと冷却速
度は大きい。

従って効果は単一ビームオーバーライトの場合はど顕著
ではない。

本実施例に於いて検討した誘電体の無機保護膜のうち、
記録膜との接着性が良いという点で。

ＳｉＣ，Ｔｉｅ、ＺｒＣ，ＭｏＳｉ、ＷＣ，ＷＳｉ。

Ｍ　ｇ　Ｆ　ｚ　、　Ｂ　Ｎ　、　Ｔ　ｉ　Ｎ　、　Ｔ
　ａ　Ｎ　、　Ｃａ　Ｏ、Ｍ　ｇ　Ｏ。

Ｍ　ｏ　Ｃが好ましい。また、上記保護膜のうち、形成
し易いという点から、Ｂ　Ｎ　、　Ｔ　ｉ　Ｎ　、　Ｔ
　ａ　Ｎ　。

Ｃａ　Ｏ＋　Ｍ　ｇ　Ｏ＊　Ｍ　ｏ　Ｃが特に好ましい
。金属。

半金属、半導体のうちでは安定性（特に耐酸化性）の点
でＰｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉ　ｒｔ　Ｗ。

Ａｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、ＴａｔＡｕ
、Ｓｉ、Ｇｅ、およびｓｂのうちの少なくとも一元素を
主成分とするものが好ましかった。また、光入射側の無
機保護層としてＢおよびＳｉのうちの少なくとも一者と
Ｎを主成分とするもの、反対側の無機物層として酸化物
、特にＺｒやＳｉの酸化物を用いるのも膜厚方向の温度
分布の均一化のために好ましい。

また、本実施例に於いて、レーザ光の照射部の温度は５
００”Ｃ以上になる。従って、無機保護層の融点は５０
０℃以上であることが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高速原子配列変化が可能な記録膜を用
いても逆方向の原子配列変化が可能であるから、情報の
転送速度を大きくすることができ、しかも単一のレーザ
ビームによるオーバーライドも可能であるから、大量の
情報の記録および読み出しに極めて有利である。また、
ディスクノイズおよび情報書き換え時の信号の消え残り
が少なく、トラッキングが安定であるという効果がある
。

また５本発明によれば、情報の記録・消去時にディスク
レプリカ中の案内溝を形成している有機物層に何らの障
害を及ぼすことがないので、記録・消去時のディスクノ
イズや信号の消え残りを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光ディスクの構造を
示す断面図である。第２図は単一ビームオーバーライト
に用いたレーザ光の波形を示す図である。第３図、第４
図及び第５図は２７３Ｋに於ける熱伝導率（σ５７ａｂ
）と消え残り及び最小記録レーザパワーとの関係を示す
図である。 １・・・ディスク状化学強化ガラス円板、２・・・紫外
線硬化樹脂層、３，５・・・無機保護層、４・・・記録
膜、■・・・再生パワーレベル、■・・・結晶化パワー
レベル。 ■・・・非晶質化パワーレベル。　　　　　　　　　１
．−第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エネルギービームの照射により原子配列が２つの異
   なる状態間で変化する現象を利用した情報の記録用媒体
   において、記録膜およびその記録膜の少なくとも片側に
   無機保護層を有し、その無機保護膜の少なくとも一方の
   ２７３Ｋに於ける熱伝導率が２Ｊ／ｍ．ｓ．ｋ以上であ
   ることを特徴とする情報の記録用媒体。（ただしＫは絶
   対温度を示す） ２、前記熱伝導率が２Ｊ／ｍ．ｓ．ｋ以上２００Ｊ／ｍ
   ．ｓ．ｋ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の情報の記録用媒体。 ３、前記無機保護層の厚さが３００Å以上であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の記録
   用媒体。 ４、前記無機保護層が記録膜の両側に形成されており、
   エネルギービーム入射側に形成されている無機保護層の
   厚さが、入射側と反対側に形成されている無機保護層の
   厚さに比べて１００Å以上厚いことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の情報の記録用
   媒体。