JP2002123972A - 光学的情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グルーブとランドの双方に信号を記録した場
合のクロストークの低減、あるいは両者における再生信
号品質の差の低減を図る。 【解決手段】 基板１の表面に溝状のグルーブ７と、グ
ルーブ７に隣接するランド８の双方とを信号記録用トラ
ックとし、レーザー光６を照射し可逆的に記録する記録
層３を有する光学的情報記録媒体であって、グルーブ７
の深さＤが、λ／（８ｎ）＜Ｄ＜λ／（４ｎ）（λ：再
生光の波長、ｎ：基板の屈折率）を満たし、かつ、前記
記録層の高い方の反射率をＲ１、低い方の反射率をＲ２
とするとき、０≦Ｒ２／Ｒ１≦０．２を満たし、さら
に、前記記録層の反射率が高い状態における反射光の位
相をφ１、反射率が低い状態における反射光の位相をφ
２とするとき、２ｍπ＜φ１−φ２＜（１＋２ｍ）π
（ｍ：整数）を満たす、あるいは、（２ｍ−１）π＜φ
１−φ２＜２ｍπ（ｍ：整数）を満たすようにする。

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・熱等を用いて
高速かつ高密度に情報を記録再生する光学的情報記録媒
体、特に光ディスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光をレンズ系によって収束させ
ると、直径がその光の波長のオーダーの小さな光スポッ
トを作ることができる。そのために、小さい出力の光源
からでも単位面積あたりのエネルギー密度の高い光スポ
ットを作ることが可能である。したがって、物質の微少
な領域を変化させることが可能であり、またその微少領
域の変化を読みだすことも可能である。これを情報の記
録・再生に利用したものが、光学的情報記録媒体であ
る。以下、「光記録媒体」あるいは「記録媒体」と記述
する。

【０００３】光記録媒体の一つに、レーザー光照射によ
って記録膜材料の状態を変化させ光学定数を変化させ
て、それにともなう反射光量の変化を検出して信号を記
録再生する、いわゆる相変化記録媒体がある。相変化記
録媒体では、一般にアモルファス状態と結晶状態とで光
学定数が異なることを利用して信号を記録再生する。

【０００４】検出系に到達する反射光量が変化する理由
としては、微小記録領域の反射率がその周囲と異なる場
合と、反射光の位相が微小記録領域とその周囲で異なる
ために回折を起こす場合がある。

【０００５】相変化記録媒体では、一般に結晶状態とア
モルファス状態の反射率の差によって信号が再生される
ように構造設計されるが、結晶状態とアモルファス状態
の位相差を積極的に利用する提案（特願昭６３−２２７
０１５号）や、反射率差と位相差の両者を利用する提案
（特願平３−１７５００１号）もなされている。

【０００６】相変化記録媒体は、記録膜を変形させるこ
となく信号が記録でき、また、記録膜材料の状態を可逆
的に変化させることにより信号の書換えも可能であるた
め、近年勢力的に研究が進められている。

【０００７】相変化記録材料としては、カルコゲン合金
がよく知られており、例えばＧｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂ
Ｔｅ系、ＧｅＳｎＴｅ系、ＩｎＳｅ系、ＳｂＴｅ系等が
ある。これらの材料は比較的強いパワーのレーザー照射
によって溶融後冷却することでアモルファス状態にな
り、比較的弱いパワーのレーザー照射によってアモルフ
ァス領域は結晶化温度以上に達して結晶状態となる。し
たがって、例えばアモルファス状態を信号の１に、また
結晶状態を信号の０に対応させることで信号の記録がで
きる。

【０００８】相変化光ディスクの特徴の一つに、１ビー
ムオーバーライトが可能であることが上げられる。すな
わち、信号トラック上にレーザースポットを記録信号で
記録パワーと消去パワーの間で変調しながら一回通過さ
せるだけで、古い信号を消去しながら新しい信号を記録
することができる。１ビームオーバーライト技術の詳細
は、例えばジャパニーズ ジャーナル アプライド フ
ィジックス第２６巻サプレメント第６１頁（ＪＪＡＰ，
Ｖｏｌ．２６（１９８７）Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２６
−４， Ｐ６１）に詳しい。

【０００９】一方、高密度記録を目指した開発も進めら
れており、例えば光ディスクの信号記録用の案内溝上の
みならず、案内溝（以下グルーブ）と案内溝の間（以下
ランド）にも信号を記録して記録密度を高める方法（以
下ランド＆グルーブ記録法）が提案されている（特公昭
６３−５７８５９号公報）。

【００１０】さらに、この場合、溝深さ、溝幅等の溝形
状を限定すれば隣接トラック（信号はグルーブ、ランド
の双方に記録するため、両者共に記録トラックである。
以下単にトラックとも記す）からのクロストークを非常
に小さくできる（特願平４−７９４８３号）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】信号記録用のグルーブ
および信号記録用のランドを設けた基板上に、レーザー
光等の照射によって少なくとも反射率の高い状態と低い
状態間で変化する記録層を設けた光ディスクでは、従来
のグルーブまたはランドの一方にのみ信号を記録する光
ディスクでは見られなかった以下の課題が生じる場合が
あることが分かった。

【００１２】１）隣接トラックからのクロストーク（ラ
ンドでは隣接するグルーブからの、またグルーブでは隣
接するランドからのクロストーク）の大きさが、基板の
溝形状のみならず、薄膜構成によって大きく異なり、場
合によってはクロストークが大きすぎて実用的でないこ
とがある。

【００１３】２）グルーブに記録した場合とランドに記
録した場合で、その再生信号の品質、すなわち再生信号
振幅、信号対雑音比（以下ＣＮＲ）等が異なる場合があ
る。再生信号の品質が大きく異なる場合には、ランドと
グルーブで再生後の信号処理手段を変える必要があると
いった不都合を生じる。

【００１４】３）グルーブとランドの再生信号品質が初
期記録の時では同等であるが、オーバーライトを繰り返
した場合にランドの信号劣化の方が大きい場合がある。

【００１５】なお、本明細書におけるランドとグルーブ
との区別は、レーザー光投入側に対して凸になっている
方をグルーブ、反対側に凸になっている方をランドと定
義する。レーザー光は通常基板を通して照射されるが、
基板と反対側からの照射される場合も、この定義に従え
ば本明細書に記述の内容は本発明に含まれる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】表面に凹凸による溝状の
グルーブと、前記グルーブと隣接するグルーブ間のラン
ドの双方を信号記録用トラックとする基板上に、少なく
とも第１の誘電体層、レーザー光等の照射によって少な
くとも反射率の高い状態と低い状態間で可逆的に変化す
る記録層、第２の誘電体層、反射層を設けた光学的情報
記録媒体であって、再生光の波長をλとし、前記基板の
屈折率をｎとすると、前記グルーブの深さＤが、λ／
（８ｎ）＜Ｄ＜λ／（４ｎ）を満たし、かつ前記記録層
の高い方の反射率をＲ１、低い方の反射率をＲ２、前記
記録層の反射率が高い状態における入射光に対する反射
光の位相をφ１、反射率が低い状態における入射光に対
する反射光の位相をφ２とするとき、前記第１の誘電体
層、前記記録層、前記第２の誘電体層、前記反射層の膜
厚を設計することで反射率比Ｒ２／Ｒ１および反射光の
位相差φ１−φ２を調整して、前記グルーブから再生さ
れた信号の振幅と、前記ランドから再生された信号の振
幅の差が３ｄＢ以内となるように設計されたことを特徴
とする。

【００１７】基板のグルーブ深さおよび記録媒体の反射
率を上記のように限定することにより、ランド＆グルー
ブ記録法においてもクロストークを低減できる。さら
に、位相差を限定することで、基板のグルーブ形状およ
びノイズレベルによるランドとグルーブの信号品質の差
や、サイクルに伴うランドでの信号品質劣化を補償でき
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明を
詳細に説明する。

【００１９】図１に本発明に用いる光ディスクの一例の
断面図を示す。１は基板であり、その表面には信号記録
用トラックとしてグルーブ７およびランド８が設けてあ
る。

【００２０】基板の材質としては、一般的に透明なガラ
ス、石英、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレー
ト等が用いられ、レーザー光は基板の信号トラック面と
は反対側から投入される。

【００２１】基板上には第１の誘電体層２、記録層３、
第２の誘電体層４、反射層５の順に積層されている。さ
らに必要に応じて薄膜層を保護するために保護カバー９
を設けてもよい。

【００２２】記録層３は、レーザー光等の照射によって
光学的に識別が可能な状態間で可逆的に変化する材料か
らなり、例えば相変化物質として一般的に知られている
ものが使用できる。

【００２３】相変化物質は、アモルファスと結晶間、あ
るいは結晶とさらに異なる結晶間で状態変化を起こす例
えばＴｅ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｇｅ等の合金であり、こ
れらの合金はアモルファス状態と結晶状態では光学定数
が変化し反射率が異なるために、レーザー光等の照射に
よりその状態が光学的に識別できる。具体的には例えば
ＧｅＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ，Ｇａ
Ｓｂ，ＩｎＧａＳｂ，ＧｅＳｎＴｅ，ＡｇＳｂＴｅ等の
合金が適用される。

【００２４】第１の誘電体層２および第２の誘電体層４
は、透明でかつ熱的に安定な物質がよく、例えば、金属
や半金属の酸化物、窒化物、カルコゲン化物、フッ化
物、炭化物等およびこれらの混合物であり、具体的には
例えばＳｉＯ₂，ＳｉＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＧｅＯ₂，Ｉｎ
₂Ｏ₃，Ｔａ₂Ｏ₅，ＴｅＯ₂，ＴｉＯ₂，ＭｏＯ₃，ＷＯ₃，
ＺｒＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＮ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＺｎＳ，
ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＡｇＦ，Ｐｂ
Ｆ₂，ＭｎＦ₂，ＮｉＦ₂，ＳｉＣ等の単体あるいはこれ
らの混合物等である。

【００２５】反射層５は金属膜で構成され、材料として
は例えばＡｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ等の単体
あるいはこれらの合金を用いることができる。

【００２６】なお、第１の誘電体層２、記録層３、第２
の誘電体層４の膜厚を適切に設計することにより、反射
層５を用いない構造とすることも可能である。

【００２７】相変化光ディスクのように反射率変化で信
号を再生する場合においては、図１のようにランドとグ
ルーブの双方に信号を記録しても、グルーブ深さを限定
することでクロストークを抑制できることが、特願平４
−７９４８３号において提案されており、そのなかで、
クロストーク量を−２０ｄＢ以下にするためにはグルー
ブ深さＤを、再生光の波長をλとし、基板の屈折率をｎ
とすると、λ／（７ｎ）≦Ｄ≦５λ／（１４ｎ）を満た
すように設定すればよく、さらに略λ／（５ｎ）または
略３λ／（１０ｎ）にすれば、クロストークは極小にな
ることが開示されている。

【００２８】なお、グルーブの幾何学的な深さは一定で
も、再生光の波長λと基板の屈折率ｎが変化すればグル
ーブの光学的深さは変化するため、本発明におけるグル
ーブの深さＤはすべて光学的深さにより限定される。

【００２９】本発明者らは、前記引例に基づき、ランド
とグルーブの幅をほぼ同じに保ちながら、グルーブ深さ
を種々変えて基板上にアモルファス相と結晶相との間で
可逆的に状態変化を起こす相変化光ディスクを作製し
て、記録再生特性およびクロストーク特性に付いて検討
を重ねた結果、さらに上述したようなランド＆グルーブ
記録特有の課題があることが判明した。

【００３０】本発明者らは上記課題について詳しく検討
したところ、課題１、２の原因はアモルファス状態と結
晶状態の反射光の位相差、グルーブとランドの幅の差、
グルーブとランドのノイズ差等にあることが分かった。

【００３１】また、課題３に関しては原因は明確ではな
いが、ランドとグルーブの熱条件の差が起因しているこ
とが考えられる。すなわち、例えばグルーブはレーザー
光投入側に凸になっているのに対して、ランドではレー
ザー光投入側と反対側に凸になっていて幾何学的構造が
異なるため、ランドとグルーブではレーザー照射時にお
ける記録膜の昇温、放熱過程も異なるものと考えられ
る。

【００３２】本発明はこのような新たな課題に対してな
されたものであり、記録媒体構成を以下のように限定す
る。

【００３３】すなわち、反射率の高い状態と低い状態間
で可逆的に変化する記録層を設けた光学的情報記録媒体
において、再生光の波長をλとし、基板の屈折率をｎと
すると、グルーブの深さＤが、λ／（８ｎ）＜Ｄ＜λ／
（４ｎ）を満たし、かつ、前記記録層の高い方の反射率
をＲ１、低い方の反射率をＲ２とするとき、０≦Ｒ２／
Ｒ１≦０．２を満たすようにする。

【００３４】このように限定することで、隣接トラック
からのクロストークを−２０ｄＢ以下に抑えられること
が分かった。さらに、ランド再生信号とグルーブ再生信
号の振幅差も小さく抑えられることも分かった。

【００３５】これは、Ｒ２／Ｒ１＞０．２ではクロスト
ークが−２０ｄＢを超える場合が現われたが、これは記
録マーク内の反射率（低い方の反射率）が大きくなる
と、記録マークからの反射光と隣接トラックの反射光と
の干渉も大きくなり、記録マークからの反射光の位相に
よっては隣接トラックからも記録マークの有無が検出で
きるようになるためと考えられる。

【００３６】また、ランドおよびグルーブにおける信号
品質の差およびサイクルによるランド信号の品質低下
は、反射率が高い状態における反射光の位相φ１と反射
率が低い状態における反射光の位相φ２との差、すなわ
ちφ１−φ２（以下Δφ１２）を制御することで抑制で
きることが分かった。

【００３７】例えば、２ｍπ＜Δφ１２＜（１＋２ｍ）
π（但し、ｍは整数）を満たすように薄膜構成を設計す
ることで、ランド幅とグルーブ幅が同一のとき、ランド
の振幅はグルーブの振幅より大きくなる（特願平３−１
７５００１号参照）。

【００３８】この現象も、記録マークからの反射光と隣
接トラックの反射光との干渉に起因するものであるが、
本発明はこの現象をランド＆グルーブ記録の課題解決に
利用するものである。すなわち、Δφ１２を上記範囲に
選べば、信号品質がグルーブよりランドの方が劣る場
合、例えば（１）基板のランド幅がグルーブ幅より狭い
場合、あるいは（２）基板のノイズレベルがグルーブよ
りランドの方が高い場合、等に、ランドの振幅を強調す
ることで、ランドとグルーブとの信号品質を同等かつ良
好にでき、ランド＆グルーブ記録に適した記録媒体にな
り得ることが分かった。

【００３９】また、上記Δφ１２の限定は、上記課題３
のオーバーライトを繰り返した場合におけるランドの信
号劣化を補償するのにも有効である。すなわち、ランド
＆グルーブ記録においては、グルーブとランドのＣＮＲ
が初期記録の時では同等であっても、オーバーライトを
繰り返した場合に、ノイズ増加に伴う再生信号のＣＮＲ
の低下がランドの方が早い、すなわちランドの信号劣化
の方が大きい場合がある。この場合ランドのＣＮＲ低下
によりサイクル寿命が決まる。

【００４０】そこでΔφ１２を上記範囲に限定して、初
期記録の段階でランド振幅をグルーブ振幅より若干大き
くなるように設計する。このような構成にすることによ
り、グルーブでの初期ＣＮＲが若干低下するものの、ラ
ンド振幅が大きくなることでランドの初期ＣＮＲが大き
くなり、かつサイクルによるＣＮＲ低下も小さくなるこ
とが分かった。すなわち、多サイクル後にランドとグル
ーブの信号品質が同等になるように設計することがで
き、結果としてランド、グルーブともにサイクル寿命の
長い記録媒体が供給できる。

【００４１】また、（２ｍ−１）π＜Δφ１２＜２ｍ
π、（但し、ｍは整数）を満たすように薄膜構成を設計
すれば、ランド幅とグルーブ幅とが同一のとき、グルー
ブの振幅はランドの振幅より大きくなる。Δφ１２をこ
の範囲に選べば、信号品質がランドよりグルーブの方が
劣る場合、例えば（１）基板のグルーブ幅がランド幅よ
り狭い場合、あるいは（２）基板のノイズレベルがラン
ドよりグルーブの方が高い場合、等に、グルーブの振幅
を強調することで、ランドとグルーブの信号品質を同等
にでき、ランド＆グルーブ記録に適した記録媒体になり
得る。

【００４２】ここで、記録媒体のアモルファス状態と結
晶状態との反射率と位相差の求め方について説明する。

【００４３】図１のような薄膜積層構造における光線の
反射率と反射光との位相を計算する手法は、例えばマト
リックス法として公知であり、本発明でも各層の複素屈
折率と膜厚からマトリックス法で計算した（たとえば、
久保田広著「波動光学」岩波書店、１９７１年 第３章
参照）。

【００４４】また、基板１と保護カバー９は無限大の膜
厚をもつものとして（基材−空気界面、密着保護層−空
気界面の効果を無視）みなし、反射率は基材から入射し
た光の基材中に出射してくる比率として求め、位相は基
板１と第１の誘電体層２の界面での位相を基準として求
めた。

【００４５】なお、記録層の複素屈折率は、例えばＧｅ
ＳｂＴｅ３元系では、ガラス基板上にスパッタ法で成膜
した場合におけるアモルファス状態の複素屈折率と、さ
らにこのサンプルを不活性ガス中で３００℃、５分間熱
処理して結晶化させた場合の複素屈折率を採用した。

【００４６】また、基板ノイズがグルーブで高いか、ラ
ンドで高いかは基板の製造過程に大きく起因する。基板
ノイズの高低は、本発明にかかわる重要な要因であり、
ここで詳述するとともにノイズレベルの本発明における
定義を記す。

【００４７】ディスク基板は一般的に予め溝が設けられ
たスタンパーから、インジェクション法（射出成形法）
あるいは２Ｐ法（photo polymarization 法）によって
複製される。

【００４８】スタンパーの製法は、最初に図６のように
充分に研磨されたガラス源盤６１を用意する。その上に
フォトレジスト６２を塗布し、レーザー光６３により溝
を記録し、さらに現像処理により凹凸状の溝６４を形成
してガラス原盤をえる。

【００４９】さらにこの上に例えば無電解メッキやスパ
ッタ法により全面に導電膜６５を形成した後、電鋳プロ
セスによりニッケル等からなるスタンパー６６を作製す
る。

【００５０】このスタンパー６６を基にディスク基板が
複製されるが、そのとき基板のグルーブはガラス源盤６
１のガラス面の転写面に対応し、ランドはフォトレジス
ト６２面の転写面に対応する。ガラス面は充分に研磨さ
れているため鏡面であるが、フォトレジスト６２面は表
面に若干の凹凸が存在する場合がある。このため結果と
して基板のグルーブ面は鏡面であるが、ランド面には凹
凸が存在して信号再生の場合のノイズとなる場合があ
る。

【００５１】なお、上記スタンパーの作製方法では、ガ
ラス源盤６１から１枚のスタンパーしか得られないが、
上記スタンパー６６をもとにさらに電鋳プロセスを繰り
返して複数枚のスタンパーを得る方法もあり、最終的に
作製されたディスク基板のグルーブがフォトレジスト面
に対応する場合もあり得、この場合にはグルーブノイズ
がランドノイズより高くなる。

【００５２】また、インジェクション法によりディスク
基板を作製する場合には、さらにランドにノイズが発生
する場合がある。インジェクション法は溶融した樹脂を
高圧力でディスクのスタンパーを含む金型内に注入して
固まらせる方法である。このときスタンパーの凹部への
樹脂の流れが不十分でその形状を完全に転写できない
と、複製された基板のランド部の形状に乱れが生じ、結
果として信号を再生した場合のノイズとなる。

【００５３】特にランド＆グルーブ記録に用いる基板
は、従来の光ディスク用基板よりグルーブが深いため
に、転写不良によるランドノイズの上昇が発生しやす
い。

【００５４】以上のように基板製法によってランドとグ
ルーブのノイズレベルに差が生じる場合があるが、その
場合でもノイズレベルの高い方の信号振幅が大きくなる
ようにΔφ１２を設定することで、ランドとグルーブの
信号品質は同等にすることができる。

【００５５】基板のランドとグルーブとのノイズ比較
は、薄膜を形成する前のディスク基板を信号記録再生装
置に設置して、信号を再生する場合と同じ速度で回転
し、フォーカスおよびトラッキング制御をかけながらラ
ンドもしくはグルーブ上を走査し、そのときの再生信号
をスペクトラムアナライザーへ導き、記録信号帯域にお
けるノイズレベルを測定することで行える。

【００５６】記録信号帯域においては、ランド、グルー
ブともにノイズレベルはブロードに変化するため、ラン
ドとグルーブとのノイズ比較は記録信号帯域に含まれる
１周波数を選択し、その周波数におけるノイズレベルを
比較することで簡易的に行える。例えば、記録マーク長
１μｍ（マークピッチ２μｍ）の場合の周波数は、一般
的に光ディスクの記録信号帯域に含まれるが、この周波
数は、再生レーザースポットと基板の相対速度をＶ（ｍ
／ｓ）とするときＶ／２（ＭＨｚ）で現わされ、したが
ってこの周波数におけるノイズレベルを測定することで
ランドとグルーブとのノイズレベル差を決定することが
可能である。

【００５７】次に、基板のグルーブ深さ、未記録部と記
録部の反射率比および反射光の位相差を上記範囲に限定
した具体的実施の形態について詳細に記す。

【００５８】（実施の形態１）光ディスクの構造は図１
と同じである。基板としてはポリカーボネイト製で、グ
ルーブ深さが異なる３種類のインジェクション基板を用
意した。グルーブ深さは６２ｎｍ、７１ｎｍ、９９ｎｍ
であり、これはポリカーボネイトの屈折率ｎ＝１．５
８、レーザー波長λ＝７８０ｎｍのとき、それぞれλ／
（８ｎ）、λ／（７ｎ）、λ／（５ｎ）に相当する。

【００５９】なお、作製した光ディスクの評価は、波長
λ＝７８０ｎｍの半導体レーザーを光源とする記録再生
装置で評価したため、以下の屈折率等はことわりがない
限りλ＝７８０ｎｍにおける値を示す。グルーブ幅およ
びランド幅は等しく、それぞれ０．８μｍである。

【００６０】誘電体層材料は、ＺｎＳに２０ｍｏｌ％の
ＳｉＯ₂を添加した複合材料を用いた。屈折率は２．１
である。記録材料としては、ＧｅＳｂＴｅの３元系を用
いた。複素屈折率は、アモルファス状態が４．４１−ｉ
１．３４、結晶状態が５．５２−ｉ４．００であった。
反射層としては、ＡｕとＡｌの両方を用いた。複素屈折
率は、Ａｕが０．１８−ｉ４．６４、Ａｌが２．１８−
ｉ６．８０である。

【００６１】前記３種類の基板上に第１の誘電体層、記
録層、第２の誘電体層、反射層の膜厚を変化させて成膜
し、記録部（アモルファス）と未記録部（結晶）との反
射率比および反射光の位相差が異なる光ディスクを種々
作製した。

【００６２】（表１）に、作製したサンプルの薄膜構成
と、各薄膜構成に対してマトリックス法で求めたアモル
ファス状態と、結晶状態の反射率比Ｒ２／Ｒ１、および
反射光の位相差Δφ１２を示す。なお、ランドとグルー
ブの振幅比とクロストークは、反射率の絶対値Ｒ１、Ｒ
２ではなくその比率Ｒ２／Ｒ１に依存するため、その値
を示した。

【００６３】ここで位相差Δφ１２は、アモルファス状
態からの反射光の位相を基準とし、結晶状態からの反射
光の位相差を示してある。結晶状態のからの反射光の位
相が進んでいる場合符号は正、遅れている場合は負であ
る。位相は２πの周期で等価であるので−πから＋πの
範囲で示した。

【００６４】なお、記録層は成膜直後はアモルファス状
態のため、予めレーザー光を照射して光ディスク全面を
結晶化させて初期化した。

【００６５】

【表１】

【００６６】上記光ディスクを波長７８０ｎｍ、対物レ
ンズの開口数（ＮＡ）０．５５の記録再生装置で、ラン
ドとグルーブとに記録した場合の再生振幅差およびクロ
ストークを測定した。

【００６７】信号の記録再生評価は以下の手順で行なっ
た。光ディスクを記録再生装置に設置しスピンドルモー
タを回転させて線速度を５ｍ／ｓとして、半導体レーザ
ーからの光ビームを光学系により微小な光スポットとし
て記録薄膜層に照射し、フォーカスおよびトラッキング
制御をかけて、最初にグルーブ上にレーザースポットを
トラッキングさせる。

【００６８】そしてレーザー駆動回路を３ＭＨｚの単一
周波数で駆動することで、レーザー光をピークパワー
（記録パワー）とバイアスパワー（消去パワー）との間
でパワー変調し、連続する２本のグルーブ上に信号を記
録する。薄膜構成によって記録感度が異なるため、それ
ぞれの光ディスクに対してピークパワーは再生振幅が飽
和する値に、バイアスパワーはオーバーライト消去率が
最大になる値に設定した。

【００６９】次に、トラッキングの極性を反転させて、
レーザースポットを信号を記録した２本グルーブ間のラ
ンド上にトラッキングさせ、２．５ＭＨｚの信号を記録
する。そして、ランド上で２．５ＭＨｚの信号の再生振
幅と、両隣のグルーブからの３ＭＨｚのクロストークを
測定する。

【００７０】続いて、２本の連続するランド上に３ＭＨ
ｚの単一周波数を記録し、トラッキングの極性を再び反
転させ、信号を記録した２本のランド間のグルーブ上に
レーザースポットをトラッキングさせ２．５ＭＨｚの信
号を記録する。そして、グルーブ上で２．５ＭＨｚの信
号の再生振幅と、両隣のグルーブからの３ＭＨｚのクロ
ストークを測定する。

【００７１】以上のようにしてランドとグルーブとの再
生振幅の差、およびクロストーク量を全ての薄膜構成に
ついて調べ、反射率比Ｒ２／Ｒ１および位相差Δφ１２
との関係を示したのが図２〜４である。

【００７２】図２は、基板のグルーブ深さが６２ｎｍ、
図３は７１ｎｍ、図４は９９ｎｍの場合である。ここで
再生振幅差ΔＡｍｐ（ｄＢ）は、ランドの振幅からグル
ーブの振幅を減じた値であり、したがって符号が正の場
合ランドの振幅が大きく、負の場合グルーブの振幅が大
きいことを示す。また、クロストークは、アモルファス
と結晶との位相差Δφ１２の影響によりランドとグルー
ブとではその大きさが異なったが、図２〜４では大きい
方の値（悪い方の値）を示した（概ねΔφ１２が正のと
きグルーブでのクロストークが大きく、負のときランド
でのクロストークが大きかった）。

【００７３】図２〜４では、ΔＡｍｐ、クロストークと
もに反射率比Ｒ２／Ｒ１、位相差Δφ１２、そしてグル
ーブ深さに依存している。薄膜構成によってはランド＆
グルーブ記録用の記録媒体として考えた場合、クロスト
ークが大きすぎたり、あるいは振幅差ΔＡｍｐが大きす
ぎて不適当な場合があることがわかる。しかしながら本
実施の形態のグルーブ深さ６２ｎｍ、７１ｎｍ、９９ｎ
ｍでは、０≦Ｒ２／Ｒ１≦０．２の範囲に選べばΔφ１
２の値が変化しても、クロストークを−２０ｄＢ以下、
かつΔＡｍｐの大きさを３ｄＢ以下にすることができ、
ランド＆グルーブ記録用媒体として良好な特性を示すこ
とが分かる。

【００７４】特にＲ２／Ｒ１＝０、つまりＲ２＝０にす
ればクロストークは小さく、かつランドとグルーブで振
幅を同じにできる。

【００７５】さらに、グルーブ深さ７１ｎｍ（λ／（７
ｎ））、９９ｎｍ（λ／（５ｎ））の場合にはクロスト
ークは小さく、０≦Ｒ２／Ｒ１≦０．２の範囲に選べば
Δφ１２の値が変化しても、−２５ｄＢ以下にできるこ
とが分かる。

【００７６】次に、Δφ１２の値を制御することでΔＡ
ｍｐを制御することができ、これを利用することでラン
ド＆グルーブ記録の課題であるランドおよびグルーブに
おける信号品質の差、およびサイクルによるランド信号
の品質低下を抑制できることが分かった。以下に具体的
実施の形態を記す。

【００７７】（実施の形態２）基板としてポリカーボネ
イト製で、グルーブ深さが６５ｎｍの２種類の基板Ａお
よびＢを用意した。基板Ａは製造過程においてガラス源
盤のガラス面がグルーブ面に対応し、フォトレジスト面
がランド面に対応したものであり、逆に基板Ｂはガラス
面がランド面に対応し、フォトレジスト面がグルーブ面
に対応したものである。グルーブ幅およびランド幅は等
しくそれぞれ０．８μｍである。

【００７８】基板Ａ、Ｂのノイズレベルを測定した。実
施の形態１で用いた記録再生装置に基板を設置して再生
レーザースポットと基板の相対速度を５ｍ／ｓで回転さ
せ、５／２＝２．５ＭＨｚの周波数におけるノイズレベ
ルを測定した。その結果、基板Ａではランドのノイズレ
ベルが１．５ｄＢ高く、逆に基板Ｂではグルーブのノイ
ズレベルが１．２ｄＢ高かった。

【００７９】基板Ａ、Ｂのそれぞれに実施の形態１の薄
膜構成１７と１２で成膜し、４枚の光ディスクを作製し
た。（表１）および図２〜４から分かるように、薄膜構
成１７はΔφ１２が正で再生振幅はランドの方がグルー
ブより大きくなり、薄膜構成１２はΔφ１２が負で再生
振幅はグルーブの方が大きくなる構成である。

【００８０】これらの光ディスクに、２．５ＭＨｚの信
号を記録再生した場合の評価結果を（表２）に示す。基
板Ａに薄膜構成１７を設けた光ディスクでは、ランドの
振幅がグルーブより２．１ｄＢ大きく、ランドのノイズ
が高いのを補償しており、ランドとグルーブで同等のＣ
ＮＲが得られた。同様に基板Ｂに薄膜構成１２を設けた
光ディスクでは、グルーブの振幅がランドより１．９ｄ
Ｂ大きく、グルーブのノイズが高いのを補償しており、
ランドとグルーブとで同等のＣＮＲが得られている。

【００８１】なお、基板Ａに薄膜構成１２を設けた場合
は、ランドにおいてノイズレベルが高くかつ振幅が小さ
いためにランドのＣＮＲが小さく、逆に基板Ｂに薄膜構
成１７を設けた場合は、グルーブにおいてグルーブのノ
イズレベルが高くかつ振幅が小さいためにグルーブのＣ
ＮＲが小さくて、それぞれランドとグルーブで信号品質
が異なり、結果としてランド＆グルーブ記録用媒体とし
ての記録密度等は信号品質の悪い方により制限を受ける
ことになる。

【００８２】以上から、基板ノイズがグルーブよりラン
ドの方が高い場合には、２ｍπ＜Δφ１２＜（１＋２
ｍ）π（但し、ｍは整数）（（表１）の値はｍ＝０に相
当）、となるように、また、基板ノイズがランドよりグ
ルーブの方が高い場合には（２ｍ−１）π＜Δφ１２＜
２ｍπ（表１の値はｍ＝０に相当）、となるように薄膜
構成を設計することで、ランドとグルーブの信号品質を
同等にでき、ランド＆グルーブ記録に適した媒体を提供
することができる。

【００８３】上記基板Ａ、Ｂは基板作製時のガラス原盤
に起因するものであると考えられるが、インジェクショ
ン時のスタンパーからの転写不良によりランドノイズが
上昇する場合がある。この場合も本実施の形態と同様に
２ｍπ＜Δφ１２＜（１＋２ｍ）πとなるように薄膜構
成を設計することで、ランドとグルーブの信号品質を同
等にでき、ランド＆グルーブ記録に適した媒体を提供す
ることができることはいうまでもない。

【００８４】

【表２】

【００８５】ランドとグルーブとの信号品質差は、ラン
ドとグルーブとの幅の差によっても発生する。記録マー
クの幅は、ランドとグルーブの段差によってそれ以上横
方向に広がるのを阻止され、結果としてトラック幅が広
い方が記録マーク幅も広くなって大きな振幅が得られる
からである。ランドとグルーブとの幅が異なる場合にお
いても、光ディスクのΔφ１２を制御することでランド
とグルーブの信号品質を同等にすることが可能である。
以下にその実施の形態を示す。

【００８６】（実施の形態３）ポリカーボネイト製でグ
ルーブ深さが６５ｎｍの基板Ｃを用意した。基板Ｃは、
ゾーンによってランド幅とグルーブ幅とを変化させてあ
り、ゾーン１はグルーブ幅が０．６μｍ、ランド幅が
１．０μｍであり、ゾーン２はグルーブ幅が１．０μ
ｍ、ランド幅が０．６μｍである。

【００８７】基板Ｃ上に実施の形態２と同様に実施の形
態１の薄膜構成１７と１２で成膜し、２枚の光ディスク
を作製した。これらの光ディスクに２．５ＭＨｚの信号
を記録再生した場合の評価結果を（表３）に示す。ゾー
ン１に薄膜構成１２を設けた領域、およびゾーン２に薄
膜構成１７を設けた領域ではランドとグルーブとの振幅
がほぼ等しく、ともにランドとグルーブとの幅の差によ
る信号品質の差を薄膜構成により補償しているのがわか
る。

【００８８】以上から、グルーブ幅がランド幅より広い
場合には、２ｍπ＜Δφ１２＜（１＋２ｍ）π（但し、
ｍは整数）（（表１）の値はｍ＝０に相当）となるよう
に、また、ランド幅がグルーブ幅より広い場合には（２
ｍ−１）π＜Δφ１２＜２ｍπ（但しｍは整数）（（表
１）の値はｍ＝０に相当）となるように薄膜構成を設計
することで、ランドとグルーブの振幅を同等にでき、ラ
ンド＆グルーブ記録に適した媒体を提供することができ
る。

【００８９】

【表３】

【００９０】光ディスクは、その用途によっては多数回
の書換え性能が要求される。相変化光ディスクにおける
ランド＆グルーブ記録では、前述のように、グルーブよ
りランドにおいてサイクルにともなうＣＮＲの低下が大
きいという現象が現われる場合があることが分かった。

【００９１】この課題に対しても光ディスクのΔφ１２
を制御することで多サイクル後にランドとグルーブとの
信号品質を同等にし、結果としてサイクル寿命を長くで
きることがわかった。以下にその実施の形態を示す。

【００９２】（実施の形態４）ポリカーボネイト製でグ
ルーブ深さが７１ｎｍの基板を用意した。グルーブ幅お
よびランド幅は等しく、それぞれ０．８μｍである。こ
の基板ではランドとグルーブのノイズレベルはほぼ同じ
であった。この基板上に、実施の形態１の薄膜構成１７
および２３で成膜して、２枚の光ディスクを作製した。

【００９３】（表１）および図２〜４から分かるよう
に、薄膜構成１７はΔφ１２が正で再生振幅はランドの
方がグルーブより大きくなり、薄膜構成２３はΔφ１２
がわずかに負で再生振幅はグルーブとランドでほぼ等し
くなる構成である。

【００９４】これらの光ディスクを５ｍ／ｓで回転させ
て３ＭＨｚと１．２５ＭＨｚの信号を交互にオーバーラ
イトし、３ＭＨｚの再生信号のＣＮＲを測定して、オー
バーライトサイクルに対してプロットした結果を図５
（上方は薄膜構成２３、下方は薄膜構成１７）に示す。

【００９５】薄膜構成２３の光ディスクでは、初期ＣＮ
Ｒはランド、グルーブ共に約５４ｄＢで同等であるが、
オーバーライト回数が増えるにつれてランドのＣＮＲが
低下し約３万回のオーバーライトで５０ｄＢを下回る。
ここで、例えばＣＮＲが５０ｄＢを下回ったサイクル回
数をサイクル寿命と仮定すれば、薄膜構成２３の光ディ
スクでは、ランド＆グルーブ記録用媒体としてのサイク
ル寿命はランドのサイクル性能で決まり、約３万回とな
る。

【００９６】しかし薄膜構成１７の光ディスクでは、ラ
ンドの再生振幅の方が大きいために、初期ＣＮＲもラン
ドが約５５．５ｄＢ、グルーブが約５３ｄＢとなりラン
ドのＣＮＲの方が大きくなった。オーバーライトを繰り
返すと薄膜構成２３の場合と同様にランドのＣＮＲが低
下し、約３０万回のオーバーライトでグルーブのＣＮＲ
と同じになるが、そのとき両者ともに５０ｄＢを上回っ
ている。つまり薄膜構成１７の光ディスクでは、ランド
＆グルーブ記録用媒体としてのサイクル寿命は、３０万
回以上である。

【００９７】以上から、グルーブよりランドにおいてサ
イクルにともなう信号品質の低下が大きい場合があると
いうランド＆グルーブ記録における課題は、２ｍπ＜Δ
φ１２＜（１＋２ｍ）π（但し、ｍは整数）（（表１）
の値はｍ＝０に相当）となるように薄膜構成を設計する
ことで抑制でき、ランド＆グルーブ記録用媒体のサイク
ル寿命を延ばすことができることが分かった。

【００９８】次に、本発明のランド＆グルーブ記録媒体
に適応できる基板のグルーブ深さをさらに詳しくしらべ
た。以下にその実施の形態を示す。

【００９９】（実施の形態５）ポリカーボネイト製でグ
ルーブ深さが４１ｎｍと１１０ｎｍの２種類のインジェ
クション基板を用意した。これは波長７８０ｎｍの場
合、それぞれλ／（１２ｎ）、λ／（４．５ｎ）に相当
する。グルーブ幅およびランド幅は、実施の形態１と同
様にそれぞれ０．８μｍである。

【０１００】これらの基板に実施の形態１と同様の薄膜
構成１〜３３で成膜して光ディスクを作製し、さらに実
施の形態１と同様の方法でクロストークを測定した。そ
の結果、グルーブ深さが４１ｎｍの光ディスクは、グル
ーブ深さが浅いためクロストークの低減効果が小さく、
全ての薄膜構成においてクロストークは−２０ｄＢより
大きくなった。

【０１０１】また、グルーブ深さ１１０ｎｍの基板の場
合には、クロストークは小さく良好であったが、ランド
のノイズレベルがグルーブより５ｄＢ程度高いことが分
かった。これはグルーブが深すぎるため、インジェクシ
ョン時の樹脂の流れが充分でなく、スタンパー表面の凹
凸が完全に転写されなかったためと考えられる。

【０１０２】本実施の形態５と前述の実施の形態１との
両方から判断して、本発明のランド＆グルーブ記録媒体
としては、クロストークが低減できるグルーブの深さＤ
は、再生光の波長をλとし、基板の屈折率をｎとする
と、λ／（８ｎ）＜Ｄ＜λ／（４ｎ）の範囲であるが、
さらに基板形成の容易さを考えた場合λ／（８ｎ）＜Ｄ
≦λ／（５ｎ）がよい。さらに、クロストークを充分に
小さくするにはλ／（７ｎ）≦Ｄ≦λ／（５ｎ）の範囲
がよい。

【０１０３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、表面に凹
凸による溝状のグルーブと、前記グルーブと隣接するグ
ルーブ間のランドの双方を信号記録用トラックとする基
板上に、少なくとも第１の誘電体層、レーザー光等の照
射によって少なくとも反射率の高い状態と低い状態間で
可逆的に変化する記録層、第２の誘電体層、反射層を設
けた光学的情報記録媒体であって、再生光の波長をλと
し、前記基板の屈折率をｎとすると、前記グルーブの深
さＤが、λ／（８ｎ）＜Ｄ＜λ／（４ｎ）を満たし、か
つ前記記録層の高い方の反射率をＲ１、低い方の反射率
をＲ２、前記記録層の反射率が高い状態における入射光
に対する反射光の位相をφ１、反射率が低い状態におけ
る入射光に対する反射光の位相をφ２とするとき、前記
第１の誘電体層、前記記録層、前記第２の誘電体層、前
記反射層の膜厚を設計することで反射率比Ｒ２／Ｒ１お
よび反射光の位相差φ１−φ２を調整して、前記グルー
ブから再生された信号の振幅と、前記ランドから再生さ
れた信号の振幅の差が３ｄＢ以内となるように、前記反
射率比Ｒ２／Ｒ１および前記反射光の位相差φ１−φ２
を選んだものであり、ランドとグルーブの双方に信号を
記録しても隣接トラックからのクロストークを小さく抑
えることができ、したがってランド＆グルーブ記録法に
適した光学的記録媒体および記録装置の提供が可能にな
り、高密度光記録を実現することができる。

【０１０４】さらに、結晶状態からの反射光の位相とア
モルファス状態からの反射光の位相の差を限定すること
で、基板のグルーブやランドの形状およびノイズレベル
に因るランドとグルーブの信号品質の差を補償して、ラ
ンドとグルーブで同等かつ良好な再生信号品質が得られ
るようになる。

【０１０５】加えて、結晶状態からの反射光の位相とア
モルファス状態からの反射光の位相の差を限定して初期
状態のランドの信号品質をグルーブより上げておくこと
で、オーバーライトを多数回重ねるとグルーブよりラン
ドにおいて信号品質の劣化が大きいという課題を抑制す
ることができ、結果としてサイクル寿命を長くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による記録媒体の一実施の形態を説明す
るための断面図

【図２】本発明の一実施の形態のグルーブ深さがλ／
（８ｎ）の場合の、ディスク特性と反射率差および位相
差の関係を示す図

【図３】本発明の一実施の形態のグルーブ深さがλ／
（７ｎ）の場合の、ディスク特性と反射率差および位相
差の関係を示す図

【図４】本発明の一実施の形態のグルーブ深さがλ／
（５ｎ）の場合の、ディスク特性と反射率差および位相
差の関係を示す図

【図５】本発明の一実施の形態のＣＮＲのオーバーライ
トサイクルによる変化の様子を示す図

【図６】本発明の一実施の形態のスタンパーの一般的な
製法を示す図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第１の誘電体層 ３ 記録層 ４ 第２の誘電体層 ５ 反射層 ６ レーザー光 ７ グルーブ ８ ランド ９ 保護カバー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/004 Ｇ１１Ｂ 7/004 Ｚ (72)発明者 坂上 嘉孝 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 井出 和久 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 宮川 直康 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 赤平 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D029 JC02 WB17 WD16 5D090 AA01 CC14 FF15 FF45 GG07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に凹凸による溝状のグルーブと、前記
   グルーブと隣接するグルーブ間のランドの双方を信号記
   録用トラックとする基板上に、少なくとも第１の誘電体
   層、レーザー光等の照射によって少なくとも反射率の高
   い状態と低い状態間で可逆的に変化する記録層、第２の
   誘電体層、反射層を設けた光学的情報記録媒体であっ
   て、再生光の波長をλとし、前記基板の屈折率をｎとす
   ると、前記グルーブの深さＤが、λ／（８ｎ）＜Ｄ＜λ
   ／（４ｎ）を満たし、かつ前記記録層の高い方の反射率
   をＲ１、低い方の反射率をＲ２、前記記録層の反射率が
   高い状態における入射光に対する反射光の位相をφ１、
   反射率が低い状態における入射光に対する反射光の位相
   をφ２とするとき、前記第１の誘電体層、前記記録層、
   前記第２の誘電体層、前記反射層の膜厚を設計すること
   で反射率比Ｒ２／Ｒ１および反射光の位相差φ１−φ２
   を調整して、前記グルーブから再生された信号の振幅
   と、前記ランドから再生された信号の振幅の差が３ｄＢ
   以内となるように設計されたことを特徴とする光学的情
   報記録媒体。
2. 【請求項２】前記反射率比Ｒ２／Ｒ１が０≦Ｒ２／Ｒ１
   ≦０．２を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学
   的情報記録媒体。
3. 【請求項３】前記低い方の反射率Ｒ２がＲ２＝０を満た
   すことを特徴とする請求項２記載の光学的情報記録媒
   体。
4. 【請求項４】グルーブの深さＤが、λ／（８ｎ）＜Ｄ≦
   λ／（５ｎ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載
   の光学的情報記録媒体。
5. 【請求項５】グルーブの深さＤが、λ／（７ｎ）≦Ｄ≦
   λ／（５ｎ）を満たすことを特徴とする請求項４記載の
   光学的情報記録媒体。
6. 【請求項６】記録層が、アモルファス状態と結晶状態の
   間で可逆的に変化を起こす相変化記録材料からなること
   を特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録媒体。