JPH09161316A - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents

光学的情報記録用媒体

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JPH09161316A
JPH09161316A JP7324399A JP32439995A JPH09161316A JP H09161316 A JPH09161316 A JP H09161316A JP 7324399 A JP7324399 A JP 7324399A JP 32439995 A JP32439995 A JP 32439995A JP H09161316 A JPH09161316 A JP H09161316A
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disk
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recording layer
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Takashi Ono
孝志 大野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期結晶化がしやすく、記録消去が極めて高
速に行なうことができる書き換え型相変化光ディスクを
提供する。 【解決手段】 基板上にSbxTe1-x(0.6≦x≦
0.85)を主成分とする相変化型記録層を設けてなる
書き換え型光学的情報記録用媒体であって、基板と記録
層との間に記録層の結晶化を促す結晶化促進層を設けた
構造を有し、かつ、記録層を光エネルギー照射により初
期結晶化処理したことを特徴とする光学的情報記録用媒
体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的情報記録用
媒体に関する。詳しくは、レーザー光照射による相変化
によって生じる反射率差または反射光位相差を利用した
記録消去が極めて高速に行なうことができる光学的情報
記録用媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクには再生専用型、光記録可能
型、書換可能型があり、再生専用型はビデオディスク、
オーディオディスク、さらには大容量コンピューター用
ディスクメモリーとしてすでに実用化している。光記録
可能型の代表的なものには孔あけ・変形型、光磁気型と
相変化型がある。孔あけ・変形型としてはTe等の低融
点金属または染料等の記録層が用いられ、レーザー光照
射により局所的に加熱され、孔もしくは凹部が形成され
る。
【0003】光磁気型は記録層の磁化の向きにより記録
や消去を行い、磁気光学効果によって再生を行う。CD
フォーマット信号の記録をおこなうディスクとしては、
基板上に色素または色素を含むポリマー等からなる記録
層を有する光ディスク、および該光ディスクを用いる光
情報記録方法が提案されている。
【0004】一方、相変化型は相変化前後で反射率また
は反射光の位相が変化することを利用するものであり、
外部磁界を必要とせず反射光量の違いを検出して再生を
行う。相変化型は光磁気型と比較すると、磁石を必要と
しない、光学系が単純である等の理由によりドライブ作
製が容易で、小型化、低コスト化にも有利である。
【0005】さらに、レーザー光のパワーを変調するだ
けで、記録・消去が可能であり、消去と再記録を単一ビ
ームで同時に行う、1ビームオーバーライトも可能であ
るという利点を有する。相変化記録方式に用いられる記
録層材料としては、カルコゲン系合金薄膜を用いること
が多い。
【0006】例えば、Ge−Te系、Ge−Te−Sb
系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系、Ag−
In−Sb−Te系合金薄膜等の使用が試みられてい
る。1ビームオーバーライト可能な相変化記録方式で
は、記録膜を非晶質化させることによって記録ビットを
形成し、結晶化させることによって消去を行う場合が一
般的である。
【0007】この場合、成膜直後の状態(いわゆるas-d
epo状態)はアモルファスである場合が一般的であるた
め、初期状態を結晶状態とするためにディスク全面を短
時間で結晶化する必要がある。この工程を初期結晶化と
よぶ。通常この初期結晶化は数十〜百ミクロン程度に絞
ったレーザービームを回転するディスクに照射すること
により行なう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一部の
相変化媒体は初期結晶化が著しく困難で生産性が良くな
い。例えば、Sb71Te29の組成を有する記録層は、非
晶質−結晶相変化による記録消去は極めて高速に行なう
ことができるものであるが、基板上に記録層として成膜
し、レーザービームを照射して初期結晶化を試みると、
膜の多くの部分が結晶化しないままアモルファス状態と
して残ってしまう。
【0009】この操作を数十回繰り返すことにより全面
が結晶化できる場合もあるが、これでは生産性が低く実
用的でない。結晶化しにくい原因の一つは、as-depo状
態に於けるアモルファスの状態が、レーザービームを照
射して形成する記録マークに於けるアモルファスの状態
と異なり結晶化しにくいためと考えられる。
【0010】また、結晶核がas-depo状態の記録層には
ほとんどないことも結晶化しにくい原因となっているこ
とも考えられる。実際、光学顕微鏡で、レーザービーム
を照射して初期結晶化を試みた部分の観察をすると、結
晶化のすすんだ部分が島状に観察される。これは結晶核
のできた部分でのみ結晶化がすすんでいると理解でき
る。
【0011】このように初期結晶化が困難である記録層
を用いようとする場合、生産性は著しく悪化する。即
ち、Sb70Te30共晶組成近傍のSbTe合金を主成分
とする記録層は初期結晶化の問題を解決することによ
り、以後の非晶質−結晶相変化による記録消去は極めて
高速に行なうことができる光学的情報記録用媒体とな
る。
【0012】また、繰り返しオーバーライトにおいて広
く知られている代表的な記録層であるGeTe−Sb2
Te3疑似2元合金近傍の材料より劣化が少ないという
利点もある。
【0013】
【課題を解決するための手段】基板上にSbxTe1-x
(0.6≦x≦0.85)を主成分とする相変化型記録
層を設けてなる書き換え型光学的情報記録用媒体であっ
て、基板と記録層との間に、結晶化促進層を設けた構造
を有し、かつ、記録層を光エネルギー照射により初期結
晶化処理したことを特徴とする光学的情報記録用媒体に
存する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明は、初期結晶化が困難であ
る記録層を有する光学的情報記録用媒体に、記録層の結
晶化を促す結晶化促進層を設けることにより初期結晶化
をスムースに行なおうとするものである。結晶化促進層
としては、結晶核となり記録層の結晶化のきっかけとな
る。または、結晶化促進層上に設けられる記録層がそ堆
積時に結晶化し易い構造となると考えられるものであれ
ば良く、例えば、結晶化し易い金属等、たとえばAu、
Ag、Cu、Al等でもよいが、結晶構造が似ており、
スパッタリング等による堆積時既に結晶化しており、記
録層と屈折率が近い等の性質のものが好ましいため、S
bxTe1-x(0.6≦x≦0.85)を主成分とする記
録層を用いる場合には、結晶化促進層はSbzTe1-z
(0.2≦z≦0.7)を主成分とする組成が好まし
い。
【0015】SbzTe1-z(0.2≦z≦0.7)の組
成はas-depo状態から結晶である場合が多く、初期結晶
化時結晶核になりやすく、またこの上に設けられる記録
層が堆積時に結晶化しやすい状態にする役をなすものと
考えられる。結晶化促進層の組成範囲はSbzTe1-zと
したとき0.2≦z≦0.7が好ましく、更に好ましく
は0.3≦z≦0.5が好ましい。
【0016】さらにSbzTe1-z(0.2≦z≦0.
7)からなる合金にGe等の他の金属を10at.%程
度まで、SbzTe1-zの結晶化促進効果を低下させない
範囲で添加してもよい。更に、たとえばAg1Sb1Te
2等も結晶化促進層として使用可能である。初期化後に
記録用レーザーを照射してアモルファスマークを記録す
るには、記録層の融点以上まで加熱するのが通常なの
で、記録時には結晶化促進層は記録層と共に溶融し、両
者がある程度混ざり合うと考えられる。
【0017】結晶化促進層は記録層組成とは組成が異な
るため、繰り返し記録が行われ、両者が混ざり合うと記
録層組成が経時的に変化してしまうこととなる。したが
って、結晶化促進層は0.2から5nm程度の比較的薄
い膜厚とするのが、混ざり合いによる組成変化を少なく
する上で好ましい。また記録層と結晶化促進層が混ざり
合った場合の組成の変化を補うため、結晶化促進層に接
して、記録層の組成と結晶化促進層の組成との差成分を
主成分とする組成補正層を設け、結晶化促進層と組成補
正層が混ざり合った場合に記録層組成に近くなるように
することも有効である。
【0018】組成補正層の膜厚は結晶化促進層の膜厚と
の関係で決められる。SbzTe1-z(0.2≦z≦0.
7)からなる合金を記録層とした場合の結晶化の問題は
初期化における時点のみの問題なので初期結晶化後、結
晶化促進層の組成が変化しても問題はない。屈折率の関
係上からも、初期結晶化後の反射率が、何回か記録を行
うと異なってくることが有るため結晶化促進層膜厚は厚
すぎると良くない。
【0019】結晶化促進層が厚すぎると何回かのオーバ
ーライト記録時の記録信号がきたなくなる。薄すぎると
初期結晶化を容易にする効果が小さくなる。記録層とし
ては、SbxTe1-x(0.6≦x≦0.85)を主成分
とするものが用いられる。
【0020】SbxTe1-x(0.6≦x≦0.85)を
主成分とする記録層は前述した通り、非晶質−結晶相変
化による記録消去は極めて高速に行なうことができるも
のである。アモルファスマーク(記録ビット)の安定性
を増したり、結晶化速度の調節をするために、Ag、C
u、Ge、Si、In、Sn、Pd、Pt、Rh、P
d、Co、Fe、Ni、Mg、Ta、Nb、Tiから選
ばれる少なくとも1種を20at.%程度まで添加して
も良い。
【0021】特にAg、Ge、In、Si、Snが好ま
しい。即ち、記録層は(SbxTe1-x)yM1-y(0.6
≦x≦0.85、0.8≦y≦1、MはAg、Cu、G
e、Si、In、Sn、Pd、Pt、Rh、Pd、C
o、Fe、Ni、Mg、Ta、Nb、Tiから選ばれる
少なくとも1種)からなる合金が良い。
【0022】記録層の膜厚は15〜100nm程度とさ
れるのが好ましい。ディスクの層構成は、記録層の保護
のため、光学的設計や放熱効果の設計のため記録層のほ
かに誘電体保護層、反射層を設ける場合が多い。誘電体
保護層材料は、屈折率、熱伝導率、化学的安定性、機械
的強度、密着性等に留意して決定される。
【0023】一般的には透明性が高く高融点であるM
g、Ca、Sr、Y、La、Ce、Ho、Er、Yb、
Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Zn、Al、S
i、Ge、Pb等の酸化物、硫化物、窒化物やCa、M
g、Li等のフッ化物を用いることができる。これらの
酸化物、硫化物、窒化物、フッ化物は必ずしも化学量論
的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成
を制御したり、混合して用いることも有効である。
【0024】繰り返し記録特性を考慮するとZnSをベ
ースとした複数誘電体混合物がよい。誘電体保護層の膜
厚は通常15〜300nm程度とされる。反射層は反射
率の大きい物質が好ましく、Au、Ag、Cu、Al等
が用いられ、熱伝導度制御等のためTa、Ti、Cr、
Mo、Mg、V、Nb、Zr等を少量加えてもよい。
【0025】本発明における記録媒体の基板としては、
ガラス、プラスチック、ガラス上に光硬化性樹脂を設け
たもの等のいずれであってもよいが、コストを含む生産
性の面ではポリカーボネート樹脂が好ましい。記録層、
誘電体層、反射層はスパッタリング法などによって形成
される。記録膜用ターゲット、保護膜用ターゲット、必
要な場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャン
バー内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが
各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性
の面からもすぐれている。
【0026】
【実施例】以下実施例をもって本発明を更に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。 実施例1 ポリカーボネート基板上に誘電体保護層として(Zn
S)80(SiO220層を230nm、結晶化促進層と
してSb2Te3層を0.25nm、組成補正層としてS
b層を0.25nm、記録層としてSb72Te28層を2
0nm、誘電体保護層として(ZnS)80(SiO2
20層を20nm、反射層としてAl合金層を100n
m、順次マグネトロンスパッタリング法にて積層し、さ
らに紫外線硬化樹脂を4μm設けディスクを作製した。
【0027】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、ディスクの半径64mmの位置での
レーザーパワーを400mW、半径27mmの位置での
レーザーパワーを170mWとし、その間を比例配分し
て初期結晶化を試みたところ、初期結晶化が可能であっ
た。
【0028】光ディスク評価装置(レーザー波長780
nm、NA0.55)を用いて、5.6m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数を4倍とした)
の記録を行なった。初期結晶化後の反射率と10回書き
換えをした後の結晶状態反射率の比は0.96(初期結
晶化後/書き換え後)であり大きな問題はなかった。た
とえば3Tジッタは10回記録まですべて6ns以下で
あった。
【0029】実施例2 ポリカーボネート基板上に誘電体保護層として(Zn
S)80(SiO220層を230nm、結晶化促進層と
してSb2Te3層を0.5nm、組成補正層としてSb
層を0.5nm、記録層としてSb72Te28層を19n
m、誘電体保護層として(ZnS)80(SiO220
を20nm、反射層としてAl合金層を100nm、順
次マグネトロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫
外線硬化樹脂を4μm設けディスクを作製した。
【0030】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、ディスクの半径64mmの位置での
レーザーパワーを400mW、半径27mmの位置での
レーザーパワーを170mWとして初期結晶化を試みた
ところ、初期結晶化が可能であった。
【0031】光ディスク評価装置(レーザー波長780
nm、NA0.55)を用いて、5.6m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数を4倍とした)
の記録を行なった。初期結晶化後の反射率と10回書き
換えをした後の結晶状態反射率の比は0.92であり大
きな問題はなかった。たとえば3Tジッタは10回記録
まですべて6ns以下であった。
【0032】実施例3 ポリカーボネート基板上に誘電体保護層として(Zn
S)80(SiO220層を230nm、結晶化促進層と
してSb2Te3層を1nm、組成補正層としてSb層を
1nm、記録層としてSb72Te28層を18nm、誘電
体保護層として(ZnS)80(SiO220層を20n
m、反射層としてAl合金層を100nm、順次マグネ
トロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化
樹脂を4μm設けディスクを作製した。
【0033】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、ディスクの半径64mmの位置での
レーザーパワーを400mW、ディスクの半径27mm
の位置でのレーザーパワーを170mWとして初期結晶
化を試みたところ、初期結晶化が可能であった。
【0034】光ディスク評価装置(レーザー波長780
nm、NA0.55)を用いて、5.6m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数を4倍とした)
の記録を行なった。初期結晶化後の反射率と10回書き
換えをした後の結晶状態反射率の比は0.88であり大
きな問題はなかった。たとえば3Tジッタは10回記録
まですべて7ns以下であった。
【0035】実施例4 ポリカーボネート基板上に誘電体保護層として(Zn
S)80(SiO220層を230nm、結晶化促進層と
してSb2Te3層を1nm、組成補正層としてSb層を
1nm、記録層としてGe10Sb67Te23層を18n
m、誘電体保護層として(ZnS)80(SiO220
を20nm、反射層としてAl合金層を100nm、順
次マグネトロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫
外線硬化樹脂を4μm設けディスクを作製した。
【0036】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、ディスクの半径64mmでのレーザ
ーパワー400mW、半径27mmでのレーザーパワー
170mWで初期結晶化を試みたところ、初期結晶化が
可能であった。
【0037】光ディスク評価装置(レーザー波長780
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数を2倍とした)
の記録を行なった。初期結晶化後の反射率と10回書き
換えをした後の結晶状態反射率の比は0.90であり大
きな問題はなかった。
【0038】実施例5 ポリカーボネート基板上に(ZnS)80(SiO220
層を230nm、結晶化促進層としてSb2Te3層を1
nm、記録層としてGe10Sb67Te23層を19nm、
(ZnS)80(SiO220層を20nm、Al合金層
を100nm、順次マグネトロンスパッタリング法にて
積層し、さらに紫外線硬化樹脂を4μm設けディスクを
作製した。
【0039】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、半径64mmでのレーザーパワー4
00mW、半径27mmでのレーザーパワー170mW
で初期結晶化を試みたところ、初期結晶化が可能であっ
た。
【0040】光ディスク評価装置(レーザー波長780
nm、NA0.55)を用いて、2.8m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数を2倍とした)
の記録を行なった。初期結晶化後の反射率と10回書き
換えをした後の結晶状態反射率の比は0.90であり大
きな問題はなかった。
【0041】比較例1 ポリカーボネート基板上に(ZnS)80(SiO220
層を230nm、記録層としてSb72Te28層を20n
m、(ZnS)80(SiO220層を20nm、Al合
金層を100nm、順次マグネトロンスパッタリング法
にて積層し、さらに紫外線硬化樹脂を4μm設けディス
クを作製した。
【0042】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、半径64mmでのレーザーパワー4
00mW、半径27mmでのレーザーパワー170mW
で初期結晶化を試みたが、初期結晶化することはできな
かった。
【0043】このディスクは、光ディスク評価装置(レ
ーザー波長780nm、NA0.55)を用いて、2.
8m/sの線速度で6mWのレーザー光を100回程度
照射することにより1ミクロン程度の幅の初期化が可能
であるが、この方法でディスク全面を初期化するには時
間がかかりすぎるため実用的ではない。 比較例2 ポリカーボネート基板上に(ZnS)80(SiO220
層を230nm、Sb層を1nm、Ge10Sb67Te23
層を19nm、(ZnS)80(SiO220層を20n
m、Al合金層を100nm、順次マグネトロンスパッ
タリング法にて積層し、さらに紫外線硬化樹脂を4μm
設けディスクを作製した。
【0044】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、半径64mmでのレーザーパワー4
00mW、半径27mmでのレーザーパワー170mW
とし、その間はで初期結晶化を試みたが、初期結晶化す
ることはできなかった。この結果と実施例4、5とから
Sb2Te3層が初期化を容易にしていることがわかる。
【0045】比較例3 ポリカーボネート基板上に(ZnS)80(SiO220
層を230nm、記録層としてSb72Te28層を18n
m、組成補正層としてSb層を1nm、結晶化促進層と
してSb2Te3層を1nm、(ZnS)80(SiO2
20層を20nm、Al合金層を100nm、順次マグネ
トロンスパッタリング法にて積層し、さらに紫外線硬化
樹脂を4μm設けディスクを作製した。
【0046】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、半径64mmでのレーザーパワー4
00mW、半径27mmでのレーザーパワー170mW
で初期結晶化を試みたが、初期結晶化することはできな
かった。この結果と実施例3とから結晶化促進層は基板
と記録層との間に設けると良いことがわかる。
【0047】比較例4 ポリカーボネート基板上に(ZnS)80(SiO220
層を230nm、結晶化促進層としてSb2Te3層を
5.4nm、記録層としてSb72Te28層を20nm、
(ZnS)80(SiO220層を20nm、Al合金層
を100nm、順次マグネトロンスパッタリング法にて
積層し、さらに紫外線硬化樹脂を4μm設けディスクを
作製した。
【0048】このディスクを、楕円形の照射ビームの長
軸の長さを50ミクロン程度とした光ディスク初期化装
置を用い、ディスク回転数2700rpm、ビーム送り
速度5μm/回転、半径64mmでのレーザーパワー4
00mW、半径27mmでのレーザーパワー170mW
で初期結晶化を試みたところ、初期結晶化が可能であっ
た。
【0049】光ディスク評価装置(レーザー波長780
nm、NA0.55)を用いて、5.6m/sの線速度
でEFMランダム信号(クロック周波数を4倍とした)
の記録を行なった。初期結晶化後の反射率と10回書き
換えをした後の結晶状態反射率の比は0.74であり、
2〜5回記録までの3Tジッタは17ns以上となり問
題となることがわかった。
【0050】
【発明の効果】本発明の光学的情報記録用媒体を用いる
ことにより初期結晶化がしやすく、記録消去が極めて高
速に行なうことができる書き換え型相変化光ディスクを
高生産性に得ることができる。またディスク特性を損な
うこともない。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にSbxTe1-x(0.6≦x≦
    0.85)を主成分とする相変化型記録層を設けてなる
    書き換え型光学的情報記録用媒体であって、基板と記録
    層との間に記録層の結晶化を促す結晶化促進層を設けた
    構造を有し、かつ、記録層を光エネルギー照射により初
    期結晶化処理したことを特徴とする光学的情報記録用媒
    体。
  2. 【請求項2】 結晶化促進層の膜厚が0.2〜5nmで
    あることを特徴とする請求項1に記載の光学的情報記録
    用媒体。
  3. 【請求項3】 結晶化促進層がSbzTe1−z(0.
    3≦z≦0.5)を主成分とする合金からなることを特
    徴とする請求項1または2に記載の光学的情報記録用媒
    体。
  4. 【請求項4】 記録層が(SbxTe1-x)yM1-y(0.
    6≦x≦0.85、0.8≦y≦1、MはAg、Cu、
    Ge、Si、In、Sn、Pd、Pt、Rh、Pd、C
    o、Fe、Ni、Mg、Ta、Nb、Tiから選ばれる
    少なくとも1種)からなる合金であることを特徴とする
    請求項1ないし3のいずれかに記載の光学的情報記録用
    媒体。
  5. 【請求項5】 記録層の組成と結晶化促進層の組成との
    差成分を主成分とする組成補正層を結晶化促進層と記録
    層との間に設けたことを特徴とする請求項1ないし4の
    いずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
JP32439995A 1995-12-13 1995-12-13 光学的情報記録用媒体 Expired - Lifetime JP3810462B2 (ja)

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