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JP2903969B2 - 光学的記録用媒体およびこれを用いた記録再生方法 - Google Patents

光学的記録用媒体およびこれを用いた記録再生方法

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JP2903969B2
JP2903969B2 JP5275705A JP27570593A JP2903969B2 JP 2903969 B2 JP2903969 B2 JP 2903969B2 JP 5275705 A JP5275705 A JP 5275705A JP 27570593 A JP27570593 A JP 27570593A JP 2903969 B2 JP2903969 B2 JP 2903969B2
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Japan
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optical
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JP5275705A
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奈津子 鈴木
健一 高田
裕宜 水野
通和 堀江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=17559223&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2903969(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー光などの照射に
より、高速かつ高密度に情報を記録、再生、消去可能な
光学的記録用媒体およびこれを用いた記録再生方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、情報量の増大、記録・再生の高密
度・高速化の要求に応える記録媒体として、レーザー光
線を利用した光ディスクが開発されている。光ディスク
には、一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何
度でも可能な書換え型がある。書換え型光ディスクとし
ては、光磁気効果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的
な結晶状態の変化を利用した相変化媒体が挙げられる。
【0003】相変化媒体は、外部磁界を必要とせず、レ
ーザー光のパワーを変調するだけで、記録・消去が可能
である。さらに、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が可能であるという利点を有
する。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。
【0004】このような、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。例えば、Ge−Te系、Ge−Te−Sb
系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系合金薄膜
等が挙げられる。なお、書換え型とほとんど同じ材料・
層構成を適用して、追記型の相変化媒体も実現できる。
この場合、その可逆性を利用しないのでより長期にわた
って情報を記録・保存でき、原理的にはほぼ半永久的な
保存が可能である。
【0005】追記型として相変化媒体を用いた場合、孔
あけ型と異なり記録ピット周辺にリムと呼ばれる盛り上
がりが生じないため信号品質に優れ、また記録層上部に
空隙が不要なためエアーサンドイッチ構造にする必要が
ないという利点がある。一般に、書換え型の相変化記録
媒体では、相異なる結晶状態を実現するために、2つの
異なるレーザー光パワーを用いる。この方式を、結晶化
された初期状態に非晶質ピットの記録および結晶化によ
る消去を行う場合を例にとって説明する。
【0006】結晶化は、記録層の結晶化温度より十分高
く、融点よりは低い温度まで記録層を加熱することによ
ってなされる。この場合、冷却速度は結晶化が十分なさ
れる程度に遅くなるよう、記録層を誘電体層で挟んだ
り、ビームの移動方向に長い楕円形ビームを用いたりす
る。一方、非晶質化は記録層を融点より高い温度まで加
熱し、急冷することによって行う。この場合、上記誘電
体層は十分な冷却速度(過冷却速度)を得るための放熱
層としての機能も有する。
【0007】さらに、上述のような、加熱・冷却過程に
おける記録層の溶融・体積変化に伴う変形や、プラスチ
ック基板への熱的ダメージを防いだり、湿気による記録
層の劣化を防止するためにも、上記誘電体層は重要であ
る。誘電体層の材質は、レーザー光に対して光学的に透
明であること、融点・軟化点・分解温度が高いこと、形
成が容易であること、適度な熱伝導性を有するなどの観
点から選定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ガウシアンビームに仮
定できるレーザーのビーム径は0.82×λ÷NA(λ
は波長、NAはレンズの開口数)で定義される。従って
高密度記録のためレーザーに600nm以下のような短
波長のものを用いると、ビームスポット径は小さくな
る。
【0009】相変化型光ディスクでは、記録層のアモル
ファスビットを結晶化温度でアニールし、結晶化させる
ことで記録の消去をおこなっているが、ビームスポット
径が小さい場合、記録層が結晶化温度以上に保たれる時
間が短くなり結晶化が上手くいかなくなるという問題点
があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、相変化記
録層と第2の誘電体層の関係を改良することにより、記
録層が結晶化温度に保たれる時間を長くすることが可能
となり、結晶化温度の熱を十分な量与えることが出来、
特に600nm未満の短波長記録に適した光学記録用媒
体となることを見いだし、本発明に到達した。
【0011】本発明の要旨は、基板上に、第1の誘電体
層、相変化記録層、第2の誘電体層および反射層を順次
有する光学的情報記録用媒体であって、相変化記録層の
膜厚が20−50nmであり、第2の誘電体層は熱伝導
率が1×10-3pJ・μm-1・K-1・ns-1以下の材質
からなり、且つ膜厚が1nm以上10nm未満である、
波長600nm未満のレーザー光を用いて情報の記録再
生を行なうための光学的情報記録用媒体、およびこれを
用いて波長600nm未満のレーザーを用いて情報の記
録再生を行うことを特徴とする記録再生方法である。
【0012】相変化記録層はGeSbTe系、InSb
Te系等が好ましく用いられ、結晶化速度、非晶質化の
し易さ、結晶粒径、保存安定性等の改善のためSn,I
n,Ge,Pb,As,Se,Si,Bi,Au,T
i,Cu,Ag,Pt,Pd,Co,Ni等を加えても
よい。記録層の厚みが20nmより薄いと記録層自体に
よる熱保温性が少なくなり、また記録層の結晶化のため
の結晶核形成が抑えられ結晶化が抑制され、さらには十
分なコントラストが得られないという問題が生じる。
【0013】一方、50nmより厚くなると、オーバー
ライト時の物質移動が起こり易くなり記録層のクラック
が生じ易くなる。記録層の膜厚は20〜50nmが好ま
しい。記録層は、誘電体層で挟んで基板上に設けるが、
反射層、紫外線硬化樹脂からなる保護層等を設けてもよ
い。第1及び第2の誘電体層には、好ましくは硫化亜鉛
と二酸化ケイ素の混合物等の、透明で光学定数nが1.
9から2.4、kが0から0.05であり、熱膨張係数
が1.0×10-5以下の誘電体を用いることが好まし
い。
【0014】誘電体層の膜厚は第2の誘電体層は10n
m未満とし、第1の誘電体層は好ましくは50nmから
250nmである。本発明においては第2の誘電体層の
厚さが10nm未満と、通常に比べて大変に薄くされて
いるのが特徴である。第2の誘電体層は少なくとも1
m以上、製造上を考えれば5nm以上の厚さに設けるの
が良い。
【0015】第2の誘電体層は熱伝導率が1×10-3
J・μm-1・K-1・ns-1以下の材質のものを用いる。
このような厚さと熱伝導率にすることにより、第2の誘
電体層を伝ってすばやく記録層から熱を逃がすことで、
記録層が結晶化するための温度に保たれる幅を広くとる
ことが可能となり、十分に結晶化するための時間を稼ぐ
ことができる。
【0016】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、本発明に用いた誘
電体層は耐熱性に優れ、基板の熱的変形防止効果がある
ため、現在光ディスク用基板として一般的に使用されて
いるポリカーボネート樹脂基板を使用することが可能で
ある。
【0017】反射層は、AlおよびAl合金、Au、A
g等の、熱伝導性の高い物質を用いることが好ましく、
その厚みは通常100〜200nmの範囲に選ばれる。
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、誘電体膜用ター
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。
【0018】本発明に記載されている熱伝導率は、物質
のバルクでの値ではなく、薄膜の熱伝導率である。薄膜
の熱伝導率測定法には、J.C.Lambropoul
os,et.al.,J.Appl.Phys.,6
6,4230(1989)、I.Hatta,et.a
l.,Rev.Sci.Instrum.,56,16
43(1985)や、M.Horie,et.al.,
MitsubishiKasei R&D Revie
w,4(2),68(1990)等に示されている。具
体的には光交流励起法による熱伝導率測定装置を用いれ
ば良い。
【0019】
【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明す
る。 実施例1 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220(数字は成分割合を示し単位はmol%)の組成、
波長488nmの場合の光学定数がn=2.2、k=0
の第1の誘電体膜を155nm、Ge2Sb2Te5(組
成は比率で示した)記録膜を30nm、(ZnS)
80(SiO220の組成、波長488nmの場合の光学
定数がn=2.2、k=0の第2の誘電体膜(熱伝導率
3.5×10-4pJ・μm-1・K-1・ns-1)を5n
m、Al合金反射膜を200nm、スパッタリング法に
より順に形成した。さらに反射層の上部に紫外線硬化樹
脂層を設けた。
【0020】上記のように作成したディスクの記録層は
アモルファス状態であるので、Arレーザーで結晶化さ
せ初期化を行った後、波長488nmのレーザーピック
アップを用いた評価装置でディスクの動特性を評価し
た。線速度10m/secで記録パワー12mW、消去
パワー6mWで記録周波数8.58MHz、パルス幅3
8nsecの信号を記録した時のC/N比、および消去
パワーをDC照射した時の消去比はそれぞれ56dB、
28dBであった。さらに、消去比20dB以上の消去
パワーマージンは4mWであった。
【0021】
【0022】
【0023】比較例1 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の組成、波長488nmの場合の光学定数がn
=2.2、k=0の第1の誘電体膜を160nm、Ge
2Sb2Te5記録膜を20nm、(ZnS)80(Si
220の組成、波長488nmの場合の光学定数がn
=2.2、k=0の第2の誘電体膜(熱伝導率3.5×
10-4pJ・μm-1・K-1・ns-1)を20nm、Al
合金反射膜を200nm、スパッタリング法により順に
形成した。
【0024】さらに反射層の上部に紫外線硬化樹脂層を
設けた。上記のように作成したディスクの記録層はアモ
ルファス状態であるので、Arレーザーで結晶化させ初
期化を行った後、波長488nmのレーザーピックアッ
プを用いた評価装置でディスクの動特性を評価した。線
速度10m/secで記録パワー8mW、消去パワー4
mWで記録周波数8.58MHz、パルス幅38nse
cの信号を記録した時のC/N比、および消去パワーを
DC照射した時の消去比はそれぞれ56dB、20dB
であった。さらに、消去比20dB以上の消去パワーマ
ージンは0.3mWであった。参考例1〜3ポリカーボ
ネート樹脂基板上に、(ZnS)80(SiO2 20の組
成(単位はmol %;熱伝導率3.5×10-4[ pJ/μ
m/K/ns] )の第1の誘電体膜を110nm、表−
1に示す厚さのGe2 Sb2 Te5 記録膜、(ZnS)
80(SiO2 20の組成(熱伝導率3.5×10-4[ p
J/μm/K/ns] )で表−1に示す厚さの第2の誘
電体膜、Al合金反射膜を200nmを、スパッタリン
グ法により順に形成した。さらに反射層の上部に紫外線
硬化樹脂層を設けた。上記のように作成したディスクの
記録層はアモルファス状態であるので、波長810nm
のLDを光源とするバルクイレーザにより結晶化させ初
期化を行った後、波長780nm(NA0.55)のレ
ーザーピックアップを用いた評価装置でディスクの動特
性を評価した。線速度10m/secで表−1に示す記
録パワー及び消去パワーで記録周波数4MHz、dut
y50%の信号を記録した時のC/N比、及び消去比2
0dB以上の消去パワーマージンを表−1に示す。
【表1】 表−1より、750〜900nm程度での波長での記録
再生においては、本願で規定する膜厚や熱伝導率の範囲
にあってもそうでなくても、消去マージンに大きな差が
ないことが分かる。むしろ、膜厚や熱伝導率が本願で規
定する範囲と一致する参考例3においては、記録や消去
パワーが大きく感度が悪いことが分かる
【0025】
【発明の効果】本発明の光学的情報記録用媒体は、特に
レーザー波長600nm以下の光源を用いて、感度良く
C/N比および消去比の良い記録再生特性を得ることが
できる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G11B 7/24 538 G11B 7/24 538C (72)発明者 堀江 通和 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 平4−263133(JP,A) 特開 平3−241539(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 7/24 535 G11B 7/24 538

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、第1の誘電体層、相変化記録
    層、第2の誘電体層および反射層を順次有する光学的情
    報記録用媒体であって、相変化記録層の膜厚が20−5
    0nmであり、第2の誘電体層は熱伝導率が1×10-3
    pJ・μm-1・K-1・ns-1以下の材質からなり、且つ
    膜厚が1nm以上10nm未満である、波長600nm
    未満のレーザー光を用いて情報の記録再生を行なうため
    光学的情報記録用媒体。
  2. 【請求項2】 相変化記録層が、GeSbTe系又はI
    nSbTe系である請求項1に記載の光学的情報記録用
    媒体。
  3. 【請求項3】 第1及び第2の誘電体層は、硫化亜鉛と
    二酸化ケイ素との混合物の組成を有する請求項1又は2
    に記載の光学的情報記録用媒体。
  4. 【請求項4】 第1及び第2の誘電体層は、光学定数n
    が1.9−2.4であり、kが0−0.05である誘電
    体からなる請求項1乃至3のいずれか1つに記載の光学
    的情報記録用媒体。
  5. 【請求項5】 反射層の厚みが100−200nmであ
    る請求項1乃至4のいずれか1つに記載の光学的情報記
    録用媒体。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1つに記載の
    光学的情報記録用媒体に、波長600nm未満のレーザ
    ー光を用いて情報の記録再生を行うことを特徴とする記
    録再生方法。
JP5275705A 1993-11-04 1993-11-04 光学的記録用媒体およびこれを用いた記録再生方法 Expired - Lifetime JP2903969B2 (ja)

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