JP2637825B2 - 相変化型光ディスク - Google Patents

相変化型光ディスク

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、レーザ光照射により可逆的な相変化を用い
て情報を記録する相変化型光ディスクに関し、特に、1
つのビームスポットですでに記録された情報を消去しな
がら新たに別の情報を記録する1ビームオーバライトが
可能な相変化型光ディスクに関する。
[従来の技術] レーザ光を用いた光ディスク記録方式は大容量記録が
可能であり、非接触で高速アクセスできることから、大
容量メモリとして実用化が始まっている。光ディスク
は、コンパクトディスクやレーザディスクとして知られ
ている再生専用型、ユーザで記録ができる追記型、およ
びユーザで繰り返し記録・消去ができる書き換え型に分
類される。追記型・置き換え型の光ディスクはコンピュ
ータの外部メモリ、あるいは文書・画像ファイルとして
使用されつつある。
書き換え型光ディスクには、記録膜の相変化を利用し
た相変化型光ディスクと垂直磁化膜の磁化方向の変化を
利用した光磁気ディスクがある。このうち、相変化型光
ディスクは、外部磁場が不要で、かつオーバライトが容
易にできることから有望視されている。
従来より、レーザ光照射により結晶−非晶質間の相変
化を起こす記録膜を用いた書き換え可能な、いわゆる相
変化型光ディスクが知られている。相変化型光ディスク
では、記録膜に記録すべき情報に応じた高パワのレーザ
光スポットを照射し、記録膜温度を局部的に上昇させる
ことにより、結晶−非晶質間の相変化を起こさせて記録
し、これに伴う光学定数の変化を低パワのレーザ光によ
って反射光強度差として読み取ることにより再生を行っ
ている。
例えば、結晶化時間が比較的遅い記録膜を用いた相変
化型光ディスクでは、ディスクを回転させ、該ディスク
に形成された記録膜にレーザ光を照射し、該記録膜の温
度を融点以上に上昇させ、レーザ光が通過した後、急冷
することによりその部分を非晶質状態とし、記録する。
消去時には、記録膜温度をガラス転移点以上でかつ融点
以下の結晶化可能温度範囲で結晶化を進行させるために
十分な時間保持する方法として、レーザ光進行方向に長
い長円レーザ光を照射し、結晶化させる。ここで、既に
記録したデータを消去しながら新しい情報を記録する2
ビームによる疑似的なオーバライトを行う場合には、消
去用の長円レーザ光を記録用円形レーザ光に先行させて
照射するように配置する。
一方、高速結晶化が可能な情報記録膜を用いたディス
クでは、円形に集光した1本のレーザ光を使う。レーザ
光のパワを2つのレベル間で変化させることにより、結
晶化あるいは非晶質化を行う。すなわち、記録膜の温度
を融点以上に上昇させることが可能なパワのレーザ光を
記録膜に照射することにより、その部分は冷却時に非晶
質状態となり、一方、記録膜温度がガラス転移点以上で
かつ融点以下の温度に達するようなパワなレーザ光が照
射された部分は結晶状態になる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、ディスクを一定の回転数で回転させて
情報の記録・再生・消去を行うという最も一般的な使用
条件の場合、記録・消去条件の制御が非常に困難であ
る。
例えば、直径5.25インチの基板を用いて作製した相変
化型光ディスクを1800rpmで回転させた場合、半径30mm
では、線速度は5.65m/sであるが、最外周の半径60mmで
は線速度は11.3m/sとなる。このように、回転数一定で
ディスクを使用した場合、ディスクの内周と外周で線速
度が異なるので、同一パワ条件では、ディスクの内周と
外周でレーザ照射に伴う温度上昇量に差ができてしま
う。たとえ、記録膜の温度上昇量が同じになるようにパ
ワを制御したとしても、線速度が変わると、記録膜にレ
ーザが照射されている時間に差ができるため冷却条件が
変わってしまう。即ち、高線速では記録膜のある領域に
レーザが照射される時間が短く、かつ熱源であるレーザ
がすばやく移動していくために急熱急冷状態となり、一
方、低線速では逆に徐熱徐冷状態となる。このことは、
線速度によって、消去状態を決める冷却条件、すなわち
結晶化条件に差ができることを意味している。ディスク
内外周にわたり同一の媒体構成からなるディスク、すな
わち、記録層を含む各層の膜厚が一定の構成のディスク
では、良好な消去状態を得るには、記録半径毎に消去条
件を高精度で制御することが要請される。言い換えれ
ば、消去条件を精度よくコントロールしない限り、良好
な消去ができないという欠点があった。
本発明の目的は上記の欠点を解決し、回転数一定の条
件で使用しても消去条件の高精度なコントロールが不要
で、記録・消去の半径位置に無関係に一定条件で良好な
消去が達成できる相変化型光ディスクを提供することに
ある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、レーザ光照射による情報記録膜の可逆的な
相状態変化を利用して情報の記録・再生・消去を行う相
変化型光ディスクにおいて、光ディスクは、基板上に順
次形成された第1の誘電体層、記録層および第2の誘電
体層で構成されてなり、該記録層の膜厚はディスクの外
周から内周に向かって増大させたことを特徴とする相変
化型光ディスクである。
[作用] ディスクを回転数一定の条件で使用した場合、ディス
ク内周側は線速度が遅くなり、外周側は線速度が早くな
る。線速度が遅いと、ディスクの一点に記録パルスが照
射される時間が長くなる傾向にあり、冷却速度が遅くな
る。従ってディスク内周側は冷却速度が遅く、外周側は
早くなる。
一方、記録層の冷却速度は、媒体の熱容量の大小によ
って変化し、熱容量が大、即ち記録層の膜厚が大きいほ
ど冷却速度は早くなる。
そこで、記録層の膜厚をディスク内周側で大きく、外
周側で小さくすれば、一定の冷却速度特性を持つ相変化
型光ディスクが得られる。
[実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明の相変化型光ディスクの一実施例を示
す概略断面図である。円盤状のガラスもしくはプラスチ
ックからなる基板1上に第1の誘電体層2、記録層3、
第2の誘電体層4が順次形成されている。ここで、第1
の誘電体層2と第2の誘電体層4には、SiO2、Si3N4、A
lN、TiO2、SiOなどの材料が用いられる。記録層3とし
ては、カルコゲナイド系材料であるGeTeSb系、InSbTe
系、InSe系、InTe系、AsTeGe系、TeOX−GeSn系、TeSeSn
系、SbSeBi系、BiSeGe系などが用いられる。
第1図において、記録層3の膜厚はディスクの外周か
ら内周に向かって増大している。これが、本発明にかか
る相変化型光ディスクの特徴である。通常、記録層の冷
却速度は媒体構成、すなわち媒体の熱容量の大小によっ
て変化するので、半径方向に記録層の膜厚を変化させる
ことにより、半径方向に冷却速度の異なる光ディスクが
得られる。従って、記録層の膜厚を変えることによって
冷却速度を制御し、異なる線速度においても同等の冷却
条件を得ることが可能である。
第2図は、記録時の線速度と記録直後の冷却速度との
関係を記録層の膜厚(2000Å,1000Å,500Å)をパラメ
ータとして示す図である。例えば、パルス幅50nsの信号
を記録する場合、線速度5m/sでは、ディスク上での記録
ビームは0.25μm移動するので、通常1.5μm径の記録
ビームは約1.75μm長の領域を加熱する。これに対し
て、線速度20m/sでは、ディスク上での記録ビームは1.0
μm移動するので、通常1.5μm径の記録ビームは約2.5
μm長の領域を加熱する。線速度が遅いほうが、ディス
クの一点に記録パルスが照射される時間が長くなる傾向
にあり、冷却速度が遅くなる。第2図から明らかなよう
に記録層の膜厚を厚くすることにより冷却速度は早くな
る傾向にあるので、使用する線速度に対応して記録層の
膜厚を変更すれば、一定の冷却速度特性を持つ相変化型
光ディスクが得られる。
相変化型光ディスクは、抵抗加熱真空蒸着法、電子ビ
ーム真空蒸着法、スパッタリング法などの成膜法により
作製される。第1の誘電体層2および第2の誘電体層4
の膜厚は10nmから200nmの範囲に設定される。記録層3
の膜厚は20nmから200nmの範囲に設定される。
成膜には、第3図に示したように、真空室10の中に蒸
発源あるいはスパッタソース11を有する成膜装置を用い
る。図において、12は排気系、13は成膜時のガス導入口
である。ディスク5はモータ14により回転させながら成
膜するようになっている。第1,第2の誘電体層は均一の
膜厚になるように成膜するが、記録層は半径方向に膜厚
が変化するように成膜する。成膜時に記録層用のソース
11をディスク5に対して偏心した位置に設置し、ディス
ク5を回転させながら成膜することにより、ディスクの
半径方向に膜厚が変化するように成膜できる。
次に、作製したディスクについて第1図を参照しなが
ら説明する。基板1には直径5.25インチのガラス基板
(厚さ1.2mm、1.6μmピッチのプリグルーブ付き)を、
第1の誘電体層2および第2の誘電体層4にはSi3N4
使用した。記録層3には、GeTeとSbTeの複合ターゲット
を使用したマグネトロンスパッタリング法により成膜さ
れたGeTeSbを用いた。Si3N4はGeTeSbと同一真空室内で
連続してマグネトロンスパッタリング法により成膜し
た。第1の誘電体層2および第2の誘電体層4の膜厚
は、それぞれ100nm、190nmに設定した。GeTeSb記録層3
の膜厚は、半径30mmでは100nm、半径60mmでは60nmとな
るように成膜した。
得られたディスクへのデータの記録・再生・消去を試
みた。ディスクを一定の回転数2400rpmで回転させ、第
4図のとおり変調されたレーザパワでオーバライトを行
った。記録周波数は4MHzと5MHzとし、記録パワレベル20
mW、消去パワレベル8mWとした。ディスク最内周と最外
周において、オーバライトを行ったところ、いずれも消
去率25dB以上の特性が得られた。一方、ディスク半径方
向に対して一定膜厚の記録層、すなわち一定の冷却速度
を持つ従来構成のディスクにおいては、ここで用いた一
定の記録・消去パワレベルでは外周で消去率が低下し
た。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の相変化型光ディスク
は、ディスクの半径方向に記録層の膜厚が変化している
ので、半径方向に冷却速度が変化する。そのため、回転
数一定の条件で使用する場合、ディスクの内周側と外周
側の線速度の差異から生じる冷却速度の違いを記録層の
膜厚を変化させることで補填しているので、ディスク半
径位置に対応して記録・消去条件を変更する必要がな
く、光ディスク装置への負担を大幅に軽減できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略断面図、第2図は記録
時線速度と冷却速度の関係を記録層の膜厚をパラメータ
として示す特性図、第3図は本発明の相変化型光ディス
クの作製に用いられる成膜装置の一例の概略構成図、第
4図はオーバライト動作時のレーザパワ駆動波形の一例
を示す図である。 1……基板、2……第1の誘電体層 3……記録層、4……第2の誘電体層 5……ディスク、10……真空室 11……蒸発源(スパッタソース) 12……排気系、13……ガス導入口 14……モータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光照射による情報記録膜の可逆的な
    相状態変化を利用して情報の記録・再生・消去を行う相
    変化型光ディスクにおいて、光ディスクは、基板上に順
    次形成された第1の誘電体層、記録層および第2の誘電
    体層で構成されてなり、該記録層の膜厚はディスクの外
    周から内周に向かって増大させたことを特徴とする相変
    化型光ディスク。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5473003A (en) * 1977-11-24 1979-06-12 Toshiba Corp Information carrier disc
JPH0675301B2 (ja) * 1983-03-22 1994-09-21 キヤノン株式会社 光ディスク媒体

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