JP2962052B2 - 光学情報記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて高密
度に情報を記録・再生する光学情報記録媒体、とりわけ
書換え可能な光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】信号を記録・再生、及び消去可能な光デ
ィスクとして、記録薄膜材料にカルコゲン化物を用いた
相変化型の光ディスクが知られている。一般には、記録
薄膜材料が結晶状態の場合を未記録状態とし、レーザ光
照射で記録薄膜を溶融・急冷して非晶質状態にすること
で信号を記録する。一方、信号を消去する場合は、記録
時よりも低パワーのレーザ光を照射して、記録薄膜を昇
温して結晶状態とする。

【０００３】記録薄膜材料としては、例えばＴe，Ｉn，
Ｓb，Ｓe等を主成分とする非晶質−結晶間で相変化する
材料、或は異なる２種類の結晶構造の間で可逆的に相変
化をおこす物質を用いることが一般的である。

【０００４】相変化記録のメリットの１つは、記録手段
として単一のレーザビームのみを用い、情報信号をオー
バライトできる点にある。すなわち、レーザー出力を記
録レベルと消去レベルの２レベル間で情報信号に応じて
変調し記録済みの情報トラック上に照射すると、既存の
情報信号を消去しつつ新しい信号を記録することが可能
である（特開昭５６−１４５５３０号公報）。

【０００５】又、記録密度の向上を目的として、再生レ
ーザ光の波長λに対して、未記録部と記録部間で位相差
が生じるようにディスク構造を決定することが提案され
ている（特開平３−４１６３８号公報、特開平３−１５
７８３０号公報）。反射率変化で記録部（記録マーク）
を読みとる場合には、再生に用いるレーザ光の大きさに
比べて十分大きな範囲の記録状態の面積がないと十分な
再生信号が得られない。なぜなら、再生ビームの光強度
は一般的にはガウス分布をしており、相変化した記録マ
ークよりも外側に広がっているため、反射光光量は記録
マークの反射率と、周囲の未記録領域の反射率にそれぞ
れの面積と光強度分布を加重して平均した値に比例して
いるからである。一方、位相変化再生構造の場合には、
記録部と未記録部からの位相が異なり、それらが干渉し
あって反射光量が変化することを利用している。従っ
て、記録部と未記録部での反射光の位相差が（１＋２
ｎ）π（ｎは整数）のときにに最も反射光量変化が大き
く、この値に近いことが望ましい。また、再生ビームの
強度分布として、記録部に入射する強度と周辺の未記録
部に入射する強度が等しいときに最も干渉の効果が大き
く、従って、反射光強度変化が大きい。すなわち、再生
ビームの大きさよりも記録マークが小さい時に再生信号
が大きくとれる。以上のから、同じ再生光ビームで再生
する場合、反射率変化再生構造よりも位相変化再生構造
の方が小さな面積の記録マークで信号量が大きくとれ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】相変化型光ディスクの
記録・消去特性、及び記録・消去の繰り返し特性は、記
録薄膜や誘電体保護層の材料，ディスク構成，記録，記
録・消去ビームのパワー等の最適化によって向上する
が、さらに記録密度の向上，いっそうの消去特性の向上
−特に消去パワー・トレランスの拡大，いっそうの記録
・消去の繰り返し特性の向上がもとめられる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、相変化型光学情報記録媒体において、未
記録領域と光学定数の異なる状態の記録マークとして前
記記録薄膜に形成された情報を再生するレーザ光の波長
λに対して、前記光学情報記録媒体の未記録領域と記録
マーク領域の反射光の位相差の範囲が、 （０．５〜１．５）π＋２ｎπ ｎ：整数 で、かつ、記録された情報を再生するレーザ光の波長λ
に対して、前記光学情報記録媒体の記録マーク領域の反
射率Ｒ１が未記録領域の反射率Ｒ２よりも大きくなるよ
うに構造を限定したものである。

【０００８】

【作用】相変化型光学情報記録媒体の構造を、未記録領
域と光学定数の異なる状態の記録マークとして前記記録
薄膜に形成された情報を再生するレーザ光の波長λに対
して、前記光学情報記録媒体の未記録領域と記録マーク
領域の反射光の位相差の範囲が、 （０．５〜１．５）π＋２ｎπ ｎ：整数 で、かつ、記録された情報を再生するレーザ光の波長λ
に対して、前記光学情報記録媒体の記録マーク領域の反
射率Ｒ１が未記録領域の反射率Ｒ２よりも大きくなるよ
うに限定することにより、反射率Ｒ１が反射率Ｒ２と同
じ構造を比べて、より小さな記録マークの形成で、同じ
信号振幅を得られる。このように、信号品質を劣化させ
ずに記録マークを小さくできるので、高密度化が実現で
きる。同時に消去特性−特に消去パワートレランスを向
上できる。又、記録マークを小さくできるので、記録・
消去の繰り返しの際、記録マークが大きい場合に比べ
て、記録媒体にかかる熱的負担が軽減され、その結果良
好な記録・消去の繰り返し特性が得られるようになる。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。

【００１０】本発明の記録媒体の代表的な構造例を図１
に示す。記録，再生、及び消去を行うレーザ光は基板１
の側から入射させる。

【００１１】基板１としては、ＰＭＭＡ，ポリカーボネ
ート等の樹脂或はガラス等、表面の平滑なものを用い
る。光ディスクの場合、通常基板平面８はレーザ光を導
くためにスパイラル又は同心円状の連続溝（トラッ
ク）、或はピット列等の凹凸で覆われている。

【００１２】保護層２，４の材料は、物理的・化学的に
安定、すなわち記録材料の融点よりも、融点及び軟化温
度が高く、かつ記録材料と相固溶しないことが望まし
い。例えば、Ａl2Ｏ3，ＳiＯx，Ｔa2Ｏ5，ＭoＯ3，ＷＯ
3，ＺrＯ2，ＺnＳ，ＡlＮx，ＢＮ，ＳiＮx，ＴiＮ，Ｚr
Ｎ，ＰbＦ2，ＭgＦ2等の誘電体或はこれらの適当な組み
合わせからなる。保護層は誘電体や透明である必要はな
い。例えば可視光線及び赤外線に対して光吸収性をもつ
ＺnＴeで形成してもよい。又、保護層２，４を異なる材
料で形成すると、熱的及び光学的なディスク設計の自由
度が大きくなる利点がある。もちろん同一材料で形成し
てもよい。

【００１３】記録薄膜３は、結晶状態と非晶質状態との
間で可逆的に構造変化をおこす物質、例えばＴe又はＩ
n，Ｓe等を主成分とする相変化材料からなる。よく知ら
れた相変化材料の主成分としては、Ｔe-Ｓb-Ｇe，Ｔe-
Ｇe，Ｔe-Ｇe-Ｓn，Ｔe-Ｇe-Ｓn-Ａu，Ｓb-Ｓe，Ｓb-Ｔ
e，Ｓb-Ｓe-Ｔe，Ｉn-Ｔe，Ｉn-Ｓe，Ｉn-Ｓe-Ｔl，Ｉn
-Ｓb,Ｉn-Ｓb-Ｓe，Ｉn-Ｓe-Ｔe等が挙げられる。これ
らの薄膜は通常、非晶質状態で成膜されるが、レーザ光
等のエネルギーを吸収して結晶化し、光学定数（屈折率
ｎ、消衰係数ｋ）が変化する。

【００１４】反射層５は、Ａu，Ａl，Ｎi，Ｆe，Ｃr等
の金属元素、或はこれらの合金からなり、記録薄膜への
光吸収効率を高める働きをする。しかし、例えば記録薄
膜３の膜厚を厚くして光吸収効率を高める工夫をするこ
とによって、反射層６を設けない構成とすることも可能
である。或は、記録薄膜と保護層を交互に複数回積み重
ねた構成とすることにより、記録薄膜１層あたりの膜厚
が薄くても、全体として光吸収効率を高めることもでき
る。

【００１５】保護基板７は、樹脂をスピンコートした
り、基板と同様の樹脂板、ガラス板、或は金属板等を接
着剤６を用いて貼り合わせることによって形成する。さ
らには、２組の記録媒体を中間基板或は反射層を内側に
して接着剤を用いて貼り合わせることにより、両面から
記録，再生、消去可能な構造としてもよい。

【００１６】記録薄膜，保護層，結晶化制御層は、通
常、電子ビーム蒸着法，スパタリング法，イオンプレー
ティング法，ＣＶＤ法，レーザスパタリング法等によっ
て形成される。

【００１７】記録薄膜３の厚さは、記録薄膜３が結晶状
態にある時でも入射光線の一部が記録薄膜３を透過可能
な厚さに選ぶ。例えば上記相変化材料膜（結晶相）を誘
電体薄膜層２，４と同じ材質の保護層（厚さは無限と仮
定）に挟まれた時の透過率を考え、その値が少なくとも
１％程度以上、好ましくは２〜３％程度以上あるになる
べく膜厚を選ぶことが重要である。反射層５で反射され
て記録薄膜３中に再入射する成分が無くなると光の干渉
効果が小さくなり、第２の誘電体薄膜層４ならびに反射
層５の膜厚を多少変化させても媒体全体の光学行路長、
反射率、記録薄膜での吸収等の制御が困難になる。

【００１８】図２は代表的な記録薄膜組成としてＧｅ₂
Ｓｂ₂Ｔｅ₅をＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合物（ＳｉＯ₂：２０モ
ル％）膜で挟んだ時の膜厚と透過率（波長７８０ｎｍ）
の関係を示したものである。図から結晶状態の場合、膜
厚が６０ｎｍ以下で有れば１％以上、５０ｎｍ以下であ
れば２％以上、４０ｎｍ以下であれば３％以上の透過率
があることが分かる。

【００１９】第１及び第２の保護層２，４の膜厚は以下
のように決定される。まず、各層を構成する物質の複素
屈折率を通常の方法（例えばガラス板上に薄膜を形成
し、その膜厚と反射率、透過率の測定値を元に計算する
方法、あるいはエリプソメーターを使う方法）で求め
る。次に、記録薄膜３および反射層５の厚さを固定した
上でマトリクス法（例えば久保田広著「波動光学」岩波
書店、１９７１年、第３章を参照）によって第１及び第
２の誘電体の膜厚を計算により求める。具体的には、各
層の膜厚を仮定して表面を含む全ての界面に対してエネ
ルギー保存則に基づき光エネルギーの収支を計算する。
即ち、多層媒体での各界面についてこのエネルギー収支
の方程式をたて、得られた連立方程式を解くことで、任
意の波長の入射光（実際には、情報を再生するのに用い
る波長λ）に対する光学行路長、透過光の強度、反射光
の強度ならびに各層での吸収量を求めることができる。
記録薄膜が結晶状態にある時とアモルファス状態にある
時のいずれの場合についても上記計算を行うことによ
り、波長λの再生光に対して、未記録領域（通常結晶状
態をあてる）と記録マーク領域（通常非晶質状態をあて
る）の反射光の位相差、両領域間の反射率変化ΔＲ、記
録層における両領域の吸収差を知ることができる。本発
明では、２つの状態間で反射光の位相差の範囲が、 （０．５〜１．５）π＋２ｎπ ｎ：整数 であり、かつ、記録された情報を再生するレーザ光の波
長λに対して、記録マーク領域の反射率Ｒ１が未記録領
域の反射率Ｒ２よりも大きくする。両領域間の位相差が （０．５〜１．５）π＋２ｎπ ｎ：整数 あれば、十分位相差再生が実現できる。さらに記録マー
クの反射率のＲ１方が未記録領域の反射率Ｒ２よりも大
きくなっているので、最適な位相差再生が生じる記録マ
ークの面積は、Ｒ１＜Ｒ２或はＲ１＝Ｒ２の場合に最適
な位相差再生が生じる記録マークの面積比べて小さくな
る。このことを模式的に図３に示した。

【００２０】２つの状態間で反射光の位相差及び反射率
変化を上記の条件を満たして独立に選ぶことは、従来の
反射率差再生構造とは構造設計概念を異にするのみなら
ず、既に述べた手法による正確なディスク構造設計、又
その結果得られた特異点的ディスク構造を正確に作製す
ることが重要である。

【００２１】記録媒体が設計通りにできているかどうか
はできあがった媒体の反射率、透過率をスペクトルメー
ターを用いて測定し、予め計算した値と比較することで
検証することができる。この場合、記録薄膜での吸収
と、反射層での吸収を直接測定することはできないが、
２またはそれ以上の波長で同じ比較を行うことで精度を
高めることができる。記録部と未記録部の位相変化量
は、再生光の波長と同じ波長の光の干渉縞が記録部と未
記録部間でどのようにずれるかを、干渉膜厚計等によっ
て観察すれば求めることができる。以下、具体例をもっ
て本発明をさらに詳しく説明する。

【００２２】（実施例１）代表的な記録薄膜組成とし
て、Ｇe₂Ｓb₂Ｔe₅を選んだ。Ｇe₂Ｓb₂Ｔe₅は、良好な記
録・消去特性、及び繰り返し特性が得られる材料として
知られている（特開昭62-209742号広報）。

【００２３】図１に本発明の１実施例のディスク構造を
示す。基板の材質は案内溝をもたない平滑なポリカーボ
ネートとした。記録薄膜の膜厚は１５nmで、その両側を
ＺnＳ-20mol%ＳiＯ₂からなる誘電体保護層がサンドイッ
チしている。反射層材料には金（Ａu）を用い、膜厚は
５０nmとした。各層の形成はスパタリング法により行っ
た。各層の光学定数（実測値）を表１に示す。ただし、
表１は、波長７８０nmに対する光学定数である。

【００２４】

【表１】

【００２５】実験に用いたサンプルのうち、いくつかの
サンプルについて、基板側保護層の膜厚、反射層側保護
層の膜厚、非晶質状態における反射率Ｒ１，結晶状態に
おける反射率Ｒ２，両状態間の位相差を表２に示す。た
だし、光学特性は波長７８０nmに対する値である。

【００２６】反射率の実測値は、分光光度計を用いて求
めた。結晶化処理は、２５０℃で１０分間、窒素中熱処
理とした。又、サンプル片の一部領域を半導体レーザで
結晶化させて、非晶質領域と結晶領域を隣合わせでつく
り込み、この部分を干渉膜厚計で観察した。波長７８０
nmの干渉縞の両領域間でのずれ量から、位相差を求め
た。表２より、設計とほぼ同じ構造のサンプルが得られ
ていることがわかる。

【００２７】

【表２】

【００２８】これらの媒体には、あらかじめ、Ａrレー
ザを用いた初期化装置により、記録薄膜全面に初期化
（結晶化）処理を施した。その後、線速度１０ｍ／ｓで
この媒体を回転させ、波長７８０nmの半導体レーザ光を
開口数０．５のレンズ系で絞って記録薄膜上に焦点をあ
わせて照射した。記録薄膜面上で種々のパワーで単一周
波数１０ＭＨｚ変調度５０％で変調した光を照射して記
録薄膜を部分的に非晶質化させて記録を行い、１ｍＷの
連続出力を照射してその反射光をフォトディテクターで
検出して再生を行なったところ、再生信号振幅が観察さ
れた。次に、記録・再生したディスクを解体し、記録マ
ークの形状を透過電子顕微鏡を用いて調べた。記録パワ
ーによって記録マークの形状は異なっている。図４に各
サンプルにおける、記録マーク面積と再生振幅の関係を
示す。図４から次のことがわかる。 １）サンプル１、２の比較からわかるように、同じ反射
率の場合、非晶質部と結晶部の位相差がπに近い方が最
大信号振幅が大きくとれる。しかし、最大信号振幅が得
られる面積は両サンプルで同じである。 ２）サンプル３、４の比較からわかるように、等価的に
同じ位相差がある場合、非晶質部の反射率が結晶部の反
射率より大きいサンプル３では、サンプル４（結晶部の
反射率が非晶質部の反射率より大きい）に比べて、小さ
いマーク形状で、大きな信号振幅が得られる。

【００２９】このようにして、記録媒体の非晶質領域と
結晶領域間の位相差、及び両者の反射率の関係を調べた
ところ、次のことが明らかになった。 １）反射率が同じサンプルを比較すると、位相差は（１
＋２ｎ）π （ｎは整数）の時に、最も大きな信号振幅
が得られる。又、位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎ
πの範囲にあれば、位相差が（１＋２ｎ）πの場合の最
大信号振幅の６割程度以上の信号振幅が得られた。これ
は、十分実用的な値である。しかし、（１．５〜２．
５）π＋２ｎπの位相差では、信号振幅は、極端に小さ
くなった。 ２）位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあ
って、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率が同
じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶部の
反射率よりも高くなるほど、最大振幅が得られる記録マ
ークの面積は小さくなった。この時、最大振幅の値自体
はかわらない。このことは、非晶質部の反射率が結晶部
の反射率よりも高い構造にすることで、記録密度を高め
ることを意味する。結晶、非晶質の反射率の差が大きい
ほど小さい記録マークで大きな信号振幅が得られる。も
ちろん、位相差が（１＋２ｎ）πの時に、最大信号振幅
が最大になる。非晶質の反射率が結晶の反射率の１．２
倍の場合は、同じ最大信号振幅を示す記録マークの面積
が、両反射率が同じ場合に比べて、約９．５割となり、
高密度化に対する実質的な寄与は小さかった。一方、非
晶質の反射率が結晶の反射率の１．３倍の場合は、同じ
最大信号振幅を示す記録マークの面積が、両反射率が同
じ場合に比べて、約８割となり、高密度化に対して十分
な寄与を示すようになった。 ３）位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあ
って、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率が同
じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶部の
反射率よりも高いサンプルほど、記録・消去の繰り返し
回数が多くなった。 ４）同じ面積の記録マークを形成後、種々のパワーを連
続照射して記録マークを結晶化して信号を消去し、その
消去率を測定した結果、位相差が（０．５〜１． ５）π＋２ｎπの範囲にあって、かつ位相差が同じで、
かつ結晶状態の反射率が同じサンプルを比較すると、非
晶質部の反射率が結晶部の反射率よりも高いサンプルほ
ど、一定以上の消去率（例えば−２０ｄＢ）となる消去
パワーの範囲が広がる、すなわち、消去パワー範囲が広
がることがわかった。

【００３０】次に記録薄膜の組成範囲を広げて、結晶化
・非晶質化感度、繰り返し特性がともに良好で、かつ位
相差再生において、非晶質部の反射率を結晶部の反射率
よりも高くすることで、記録密度の向上、消去特性の向
上、記録・消去の繰り返し特性の向上が得られるような
ディスク構成を調べた。実験の結果、結晶化・非晶質化
感度がともに良好（単一ビームによる重ね書きを考慮し
て、結晶化に必要な加熱時間が100nsec以下）で、かつ
良好な記録・消去の繰り返し特性が得られる構成は、Ｇ
e-Ｓb-Ｔe主成分の組成範囲が、 （Ｇe）_x（Ｓb）_y（Ｔe）_z 0.10≦x≦0.35 0.10≦y 0.45≦z≦0.65 x＋y＋z=1 の時に存在した。Ｇe-Ｓb-Ｔe主成分の組成範囲は、図
５のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで囲まれた範囲である。

【００３１】記録薄膜主成分のＧe-Ｓb-Ｔe組成範囲を
さらに詳しく検討した結果、 （Ｇe₂Ｓb₂Ｔe₅）_x（ＧeＳb₂Ｔe₄）_1-x 0≦x≦1 で表わされる範囲の記録薄膜組は、とりわけ結晶化速度
が速いと同時に、繰り返し記録・消去特性が良好であ
る。これらの組成からなる記録薄膜を有する記録媒体で
は、高密度化を達成できる本発明との組合せ効果が大き
い。

【００３２】記録・消去の繰返し特性の観点から記録薄
膜の膜厚を実験的に調べると、Ｇe−Ｓb−Ｔeを主成分
とする記録薄膜を有するディスク構造の場合、記録薄膜
膜厚は４０ｎｍ以下でないと、良好な繰り返し特性が得
られなかった。又、ディスクの構造において、本発明の
効果が得られる各層の膜厚トレランスも、記録薄膜膜厚
が４０ｎｍよりも厚いと極端に狭くなって、実際に製造
するのは困難となる。いずれの記録薄膜組成とした場合
にも、溝なし基板を用いた場合には、（１＋２ｎ）π、
かつ記録部の反射率が未記録部の反射率よりも大きい場
合に最も効果的な位相差再生ができるが、位相差が
（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあれば、位相差
が（１＋２ｎ）πの場合の最大信号振幅の６割程度以上
の信号振幅が得られた。これは、十分実用的な値であ
る。しかし、（１．５〜２．５）π＋２ｎπの位相差で
は、信号振幅は、極端に小さくなった。一方、溝のある
基板には、溝によって位相が生じるので、記録部と未記
録部の位相差が必ずしも（１＋２ｎ）πの時に、最大の
位相差再生振幅が得られるわけではない。この時には、
溝形状（溝間隔、溝幅、溝深さ等）を考慮して、最適な
記録部と未記録部の位相差を決定することができる。い
ずれにしても、記録部と未記録部の位相差は、（０．５
〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあればよいことがわかっ
た。又、位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲
にあって、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率
が同じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶
部の反射率よりも高くなるほど、最大振幅が得られる記
録マークの面積は小さくなった。この時、最大振幅の値
自体はかわらない。このことは、非晶質部の反射率が結
晶部の反射率よりも高い構造にすることで、記録密度を
高めることを意味する。結晶、非晶質の反射率の差が大
きいほど小さい記録マークで大きな信号振幅が得られ
る。非晶質の反射率が結晶の反射率の１．２倍の場合
は、同じ最大信号振幅を示す記録マークの面積が、両反
射率が同じ場合に比べて、約９．５割となり、高密度化
に対する実質的な寄与は小さかった。一方、非晶質の反
射率が結晶の反射率の１．３倍の場合は、同じ最大信号
振幅を示す記録マークの面積が、両反射率が同じ場合に
比べて、約８割となり、高密度化に対して十分な寄与を
示すようになった。さらに非晶質の反射率を結晶の反射
率の２倍とすると、同じ最大信号振幅を示す記録マーク
の面積が、両反射率が同じ場合に比べて、約６割とな
り、高密度化に対して大きな寄与を示すようになった。
又、位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあ
って、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率が同
じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶部の
反射率よりも高いサンプルほど、消去パワートレランス
が広く良好な消去特性が得られ、同時に良好な記録・消
去の繰り返し特性回数が得られた。さらに、結晶状態
（未記録状態）の反射率をできるだけ小さくすること
で、再生時の媒体のノイズ成分が小さくなることがわか
った。ただし、結晶状態（未記録状態）の反射率をあま
り小さくしすぎると、信号振幅が小さくなってしまう。
実際に信号のＣ／Ｎを評価した結果、結晶状態の反射率
を小さくすることで、信号振幅が減少する割合よりも、
ノイズ成分が小さくなる効果の方が大きいことがわかっ
た。種々の記録薄膜材料、及び種々のディスク構成につ
いて検討した結果、結晶時の反射率は、１５％以下に抑
えると良好な再生信号品質が得られることがわかった。
もちろん、この時、記録部と未記録部の位相差を（０．
５〜１．５）π＋２ｎπの範囲に、又、記録部の反射率
を未記録部の反射率よりも大きく設定している。

【００３３】（実施例２）良好な記録・消去特性をもつ
記録薄膜組成として、Ｓb₂Ｓe₃が知られている。Ｓb₂Ｓ
e₃薄膜の光学定数は、例えば特開平２−２６６９７８で
開示されている。ここでは、ここで開示されているＳb₂
Ｓe₃薄膜の光学定数を参考にして、位相変化記録媒体を
光学設計し、サンプルディスクを作成した。

【００３４】図１に作成したサンプルディスクの構造を
示す。基板の材質は案内溝をもたない平滑なポリカーボ
ネートとした。記録薄膜の両側をＺnＳ-20mol%ＳiＯ₂か
らなる誘電体保護層でサンドイッチした。反射層材料に
は金（Ａu）を用いた。各層の形成はスパタリング法に
より行った。各層の光学定数（実測値）を表３に示す。
ただし、表３は、波長７８０nmに対する光学定数であ
る。

【００３５】

【表３】

【００３６】Ｓb₂Ｓe₃薄膜を記録薄膜に用いると、位相
差を大きくしたまま、記録部の反射率を未記録部の反射
率の３倍以上となるようなディスク構造も見つけること
ができる。例えば、基板側のＺnＳ-20mol%ＳiＯ₂保護層
の膜厚を１０４ｎｍ、記録薄膜の膜厚を１６０ｎｍ、反
射層側のＺnＳ-20mol%ＳiＯ₂保護層の膜厚を３５ｎｍ、
Ａu反射層の膜厚を５０ｎｍとすると、記録部と未記録
部の位相差は０．９π、記録部の反射率は３０％、未記
録部の反射率は１０％となる。このようなディスクで
は、非常に小さい記録マークでも、大きな信号振幅が得
られた。このように、記録薄膜にＳb₂Ｓe₃を用いると、
自由度の高い位相差再生構造記録媒体を作ることができ
る。

【００３７】記録層膜厚、保護層膜厚、反射層膜厚を種
々変えてディスクを作り、信号を記録し、記録媒体の非
晶質領域と結晶領域間の位相差、及び両者の反射率の関
係を調べたところ、次のことが明らかになった。 １）反射率が同じサンプルを比較すると、位相差は（１
＋２ｎ）π （ｎは整数）の時に、最も大きな信号振幅
が得られる。又、位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎ
πの範囲にあれば、位相差が（１＋２ｎ）πの場合の最
大信号振幅の６割程度以上の信号振幅が得られた。これ
は、十分実用的な値である。しかし、（１．５〜２．
５）π＋２ｎπの位相差では、信号振幅は、極端に小さ
くなった。 ２）位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあ
って、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率が同
じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶部の
反射率よりも高くなるほど、最大振幅が得られる記録マ
ークの面積は小さくなった。この時、最大振幅の値自体
はかわらない。このことは、非晶質部の反射率が結晶部
の反射率よりも高い構造にすることで、記録密度を高め
ることを意味する。結晶、非晶質の反射率の差が大きい
ほど小さい記録マークで大きな信号振幅が得られる。も
ちろん、位相差が（１＋２ｎ）πの時に、最大信号振幅
が最大になる。非晶質の反射率が結晶の反射率の１．２
倍の場合は、同じ最大信号振幅を示す記録マークの面積
が、両反射率が同じ場合に比べて、約９．５割となり、
高密度化に対する実質的な寄与は小さかった。一方、非
晶質の反射率が結晶の反射率の１．３倍の場合は、同じ
最大信号振幅を示す記録マークの面積が、両反射率が同
じ場合に比べて、約８割となり、高密度化に対して十分
な寄与を示すようになった。 ３）位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあ
って、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率が同
じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶部の
反射率よりも高いサンプルほど、記録・消去の繰り返し
回数が多くなった。 ４）同じ面積の記録マークを形成後、種々のパワーを連
続照射して記録マークを結晶化して信号を消去し、その
消去率を測定した結果、位相差が（０．５〜１． ５）π＋２ｎπの範囲にあって、かつ位相差が同じで、
かつ結晶状態の反射率が同じサンプルを比較すると、非
晶質部の反射率が結晶部の反射率よりも高いサンプルほ
ど、一定以上の消去率（例えば−２０ｄＢ）となる消去
パワーの範囲が広がる、すなわち、消去パワー範囲が広
がることがわかった。

【００３８】Ｓb₂Ｓe₃薄膜の光学定数は、消衰係数が小
さいことに特徴がある。それ故、Ｇe−Ｓb−Ｔeを主成
分とする記録薄膜と比較するとはるかに厚い膜厚でも光
は透過する。位相記録媒体を設計する上でも、最大５０
０ｎｍの厚さまでは、大きな位相変化を示し、かつ非晶
質部の反射率が結晶部の反射率よりも高くなるような構
成が存在する。又、いずれの記録薄膜組成とした場合に
も、溝なし基板を用いた場合には、（１＋２ｎ）π、か
つ記録部の反射率が未記録部の反射率よりも大きい場合
に最も効果的な位相差再生ができるが、位相差が（０．
５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあれば、位相差が（１
＋２ｎ）πの場合の最大信号振幅の６割程度以上の信号
振幅が得られた。これは、十分実用的な値である。しか
し、（１．５〜２．５）π＋２ｎπの位相差では、信号
振幅は、極端に小さくなった。一方、溝のある基板に
は、溝によって位相が生じるので、記録部と未記録部の
位相差が必ずしも（１＋２ｎ）πの時に、最大の位相差
再生振幅が得られるわけではない。この時には、溝形状
（溝間隔、溝幅、溝深さ等）を考慮して、最適な記録部
と未記録部の位相差を決定することができる。いずれに
しても、記録部と未記録部の位相差は、（０．５〜１．
５）π＋２ｎπの範囲にあればよいことがわかった。
又、位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲にあ
って、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態の反射率が同
じサンプルを比較すると、非晶質部の反射率が結晶部の
反射率よりも高くなるほど、最大振幅が得られる記録マ
ークの面積は小さくなった。この時、最大振幅の値自体
はかわらない。このことは、非晶質部の反射率が結晶部
の反射率よりも高い構造にすることで、記録密度を高め
ることを意味する。結晶、非晶質の反射率の差が大きい
ほど小さい記録マークで大きな信号振幅が得られる。非
晶質の反射率が結晶の反射率の１．２倍の場合は、同じ
最大信号振幅を示す記録マークの面積が、両反射率が同
じ場合に比べて、約９．５割となり、高密度化に対する
実質的な寄与は小さかった。一方、非晶質の反射率が結
晶の反射率の１．３倍の場合は、同じ最大信号振幅を示
す記録マークの面積が、両反射率が同じ場合に比べて、
約８割となり、高密度化に対して十分な寄与を示すよう
になった。さらに非晶質の反射率を結晶の反射率の２倍
とすると、同じ最大信号振幅を示す記録マークの面積
が、両反射率が同じ場合に比べて、約６割となり、高密
度化に対して大きな寄与を示すようになった。

【００３９】又、位相差が（０．５〜１．５）π＋２ｎ
πの範囲にあって、かつ位相差が同じで、かつ結晶状態
の反射率が同じサンプルを比較すると、非晶質部の反射
率が結晶部の反射率よりも高いサンプルほど、消去パワ
ートレランスが広く良好な消去特性が得られ、同時に良
好な記録・消去の繰り返し特性回数が得られた。さら
に、結晶状態（未記録状態）の反射率をできるだけ小さ
くすることで、再生時の媒体のノイズ成分が小さくなる
ことがわかった。ただし、結晶状態（未記録状態）の反
射率をあまり小さくしすぎると、信号振幅が小さくなっ
てしまう。実際に信号のＣ／Ｎを評価した結果、結晶状
態の反射率を小さくすることで、信号振幅が減少する割
合よりも、ノイズ成分が小さくなる効果の方が大きいこ
とがわかった。種々の記録薄膜材料、及び種々のディス
ク構成について検討した結果、結晶時の反射率は、１５
％以下に抑えると良好な再生信号品質が得られることが
わかった。もちろん、この時、記録部と未記録部の位相
差を（０．５〜１．５）π＋２ｎπの範囲に、又、記録
部の反射率を未記録部の反射率よりも大きく設定してい
る。

【００４０】

【発明の効果】相変化型光学情報記録媒体の構造を、未
記録領域と光学定数の異なる状態の記録マークとして前
記記録薄膜に形成された情報を再生するレーザ光の波長
λに対して、前記光学情報記録媒体の未記録領域と記録
マーク領域の反射光の位相差の範囲が、 （０．５〜１．５）π＋２ｎπ ｎ：整数 で、かつ、記録された情報を再生するレーザ光の波長λ
に対して、前記光学情報記録媒体の記録マーク領域の反
射率Ｒ１が未記録領域の反射率Ｒ２よりも大きくなるよ
うに限定することにより、反射率Ｒ１が反射率Ｒ２と同
じ構造を比べて、より小さな記録マークの形成で、同じ
信号振幅を得られた。このように、信号品質を劣化させ
ずに記録マークを小さくできるので、高密度化が実現で
きた。同時に消去特性−特に消去パワートレランスを向
上できた。又、記録マークを小さくできるので、記録・
消去の繰り返しの際、記録マークが大きい場合に比べ
て、記録媒体にかかる熱的負担が軽減され、その結果良
好な記録・消去の繰り返し特性が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の記録媒体の構造を示す図

【図２】本発明の実施例において、記録媒体を構成する
記録薄膜の厚さと透過率の関係を示す図

【図３】最適な位相差再生が生じるための、記録薄膜に
集光した再生光の大きさと記録マークの形状の関係を説
明する図

【図４】記録マーク面積と、再生振幅の関係を示す図

【図５】Ｇe−Ｓb−Ｔeを主成分とする記録薄膜の主成
分の範囲を示す図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 保護層 ３ 記録薄膜 ４ 保護層 ５ 反射層 ６ 接着層 ７ 保護基板 ８ 基板平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西内 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 山田 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−45166（ＪＰ，Ａ) 特許2661293（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/24 B41M 5/26

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光の照射により相変化を生じて情報
   を記録する記録薄膜を有し、前記記録薄膜に記録された
   情報をレーザ光の反射光の位相の差に基づいて再生する
   方式の光学情報記録媒体であって、 前記記録薄膜に記録された情報を再生するための波長λ
   のレーザ光に対して、前記記録薄膜における 未記録領域
   と記録マーク領域の反射光の位相差の範囲が、 （０．５〜１．５）π＋２ｎπ ｎ：整数 であり、前記波長λのレーザ光に対して、前記記録マー
   ク領域の反射率Ｒ１が前記未記録領域の反射率Ｒ２より
   も大きいことを特徴とする光学情報記録媒体。
2. 【請求項２】前記未記録領域と前記記録マーク領域によ
   る反射光の位相差が、 （２ｎ＋１）π ｎ：整数 であることを特徴とする請求項１記載の光学情報記録媒
   体。
3. 【請求項３】前記Ｒ１が前記Ｒ２の１．３倍以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の光学情報記録媒体。
4. 【請求項４】前記Ｒ２がＲ２≦１５％であることを特徴
   とする請求項１記載の光学情報記録媒体。
5. 【請求項５】前記記録薄膜が、レーザ光の照射によって
   光学定数の異なる状態へと可逆的に相変化を生じるＧｅ
   −Ｓｂ−Ｔｅを主成分とする材料からなり、前記記録薄
   膜の厚さが４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項
   １記載の光学情報記録媒体。
6. 【請求項６】前記記録薄膜の主成分がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ
   で、前記主成分の組成比が （Ｇｅ）_x（Ｓｂ）_y（Ｔｅ）_z 0.10≦ｘ≦0.35、 0.10≦ｙ、 0.45≦ｚ≦0.65、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ で表される範囲内にあることを特徴とする請求項１記載
   の光学情報記録媒体。
7. 【請求項７】前記記録薄膜の主成分がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ
   で、前記主成分の組成比が （Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅）_x（ＧｅＳｂ₂Ｔｅ₄）_1-x ０≦ｘ≦１ で表される範囲内にあることを特徴とする請求項１記載
   の光学情報記録媒体。
8. 【請求項８】前記記録薄膜が、レーザ光の照射によって
   光学定数の異なる状態へと可逆的に相変化を生じる材料
   からなり、前記記録薄膜の材料がＳｂ−Ｓｅを主成分と
   する材料からなり、前記記録薄膜の厚さが５００ｎｍ以
   下であることを特徴とする請求項１記載の光学情報記録
   媒体。