JP3444042B2

JP3444042B2 - 光学的情報記録用媒体および光記録方法

Info

Publication number: JP3444042B2
Application number: JP23113395A
Authority: JP
Inventors: 孝志大野; 通和堀江
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 2003-09-08
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: JPH0973661A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現行のコンパクトディ
スク技術をできるだけ活かした記録または記録消去可能
な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。これら
の内で音楽等のオーディオ再生用、コンピューター用デ
ィスクメモリーとして、コンパクトディスク（ＣＤ）が
広く普及している。

【０００３】コンパクトディスク（ＣＤ）は、ＣＤフォ
ーマット化されたＥＦＭ（ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒ
ｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の孔（ピット）
をプラスチックからなる基板に転写し、その上にアルミ
ニウム等の金属からなる反射膜および保護層を設けてい
る。ＣＤからの情報の読みとりは、半導体レーザービー
ムを基板側から入射させて光ディスクに照射することに
より行われ、ピットの有無による反射率変化によってＣ
Ｄフォーマット信号等が読み取られる。

【０００４】また、使用レーザーの短波長化、高ＮＡ
化、基板厚減少等を用いてさらなる高容量化も検討され
ている。しかし、これらの再生専用ディスクは情報の記
録・編集、あるいは書換等はできない。ソフトウェア、
データファイル、静止画像等のファイルにおいてもＣＤ
−ＲＯＭ（Ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ）または
ＣＤ−Ｉ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）用の光記録・消去
可能な光ディスクが望まれている。

【０００５】一方、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。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
再生を行うため、反射率の差を利用するＣＤ用ドライブ
とは再生原理が異なる。

【０００６】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（特開
昭６１ー２３７２３９号、６１ー２３３９４３号各号公
報）がこれらの光ディスクは書換可能にはなりえない。

【０００７】これに対し、相変化型は相変化前後で反射
率が変化することを利用するものであり、外部磁界を必
要とせず反射率の違いで再生を行うという点でＣＤと共
通している。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。

【０００８】したがってＣＤの書換可能媒体としては相
変化型が好ましく、相変化媒体に有利な条件でプッシュ
プル信号等を定めることが好ましい。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。

【０００９】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、Ａｇ−
Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜等が挙げられる。相変化媒
体を書換可能なＣＤとして使用するにはＣＤの規格であ
る、ＲｅｃｏｒｄａｂｌｅＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｋ
ＳｙｓｔｅｍｓＰａｒｔＩＩ：ＣＤ−ＷＯＶｅ
ｒｓｉｏｎ２．０の規格（編集者：ＳｏｎｙＣｏｒ
ｐ．＆Ｎ．Ｖ．Ｐｈｉｌｉｐｓ、１９９４年１月）に沿
った媒体設計が好ましい。

【００１０】ただし相変化媒体媒体は反射率の低い場合
が多いため、従来のＣＤドライブより再生レーザーパワ
ーを大きくする等の対策の必要がある。反射率以外の信
号特性、すなわち変調度、プッシュプル信号、ラジアル
コントラスト等の値はオレンジブック規格に適合させる
ことが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、相変化
媒体の反射率以外の信号特性をオレンジブック規格に適
合させた場合、不都合が生じることが明らかとなった。
特にプッシュプル信号強度を規格値に合わせた場合、繰
り返し記録による信号劣化が激しい。

【００１２】即ち、繰り返し記録によりジッタが増加す
る、反射率が低下する等の劣化現象がプッシュプル信号
強度と関係があることが実験的に明らかとなった。繰り
返し記録による信号劣化を小さくするためにはプッシュ
プル信号強度を規格値より大きくする必要がある。これ
らの信号特性には基板の溝形状が大きく影響する。

【００１３】たとえば溝深さがλ／（８ｎ）（ｎは基板
屈折率）より小さい場合はプッシュプル信号は溝深さが
深くなれば大きくなる。溝幅に関してもプッシュプル信
号強度が大きくなる溝幅の値がある。溝幅、溝深さは同
様にラジアルコントラスト、反射率等に影響を与える。
繰り返し記録により反射率が徐々に低下する現象等にも
溝幅、溝深さは関係する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、同心円または
螺旋状の溝を設けた基板上に、少なくとも、光学的変化
を検出してマーク長変調された情報の記録を行なう記録
層を設けてなり、該溝内に情報を記録する光学的情報記
録用媒体において、上記溝の形状が深さ２５〜６０ｎ
ｍ、溝幅０．５〜０．８μｍ（但し溝幅０．６μｍ以下
を除く。）、溝ピッチ１．５から１．７μｍであり、溝
のない部分での反射率が１５〜４０％であり、下記の
（１）式で定義された記録後のプッシュプル強度ＰＰ
が、０．１２〜０．２５であることを特徴とする光学的
情報記録用媒体である。

【００１５】ＰＰ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜／Ｉｔｏｐ（ただし半径方向に０．１μｍオフセット時の値）・・・（１）ここで｜Ｉ１−Ｉ２｜は２分割された光検出器の光量の
差分、Ｉｔｏｐは長ビット信号再生時のトップレベルと
する。

【００１６】

【発明の実施の形態】光学溝の読みとりはヘッド又はピ
ックアップと一体的に移動する光スポットの反射光を受
光する光ディスクの半径方向に２分割されたサーボ用光
検出器により行われ、その第一の光検出部の出力Ｉ１と
第２の光検出部の出力Ｉ２とが信号処理回路において演
算処理される。

【００１７】ビームの焦点位置がトラッキング中心から
ずれるとプッシュプル信号出力ははそれに対応した曲線
を示す。Ｉｔｏｐは長ビット信号再生時のトップレベル
である。ＲｅｃｏｒｄａｂｌｅＣｏｍｐａｃｔＤｉ
ｓｋＳｙｓｔｅｍｓＰａｒｔＩＩ：ＣＤ−ＷＯ
Ｖｅｒｓｉｏｎ２．０の規格（編集者：ＳｏｎｙＣｏ
ｒｐ．＆Ｎ．Ｖ．Ｐｈｉｌｉｐｓ、１９９４年１月）で
はプッシュプル信号強度は０．０４〜０．０９の範囲と
なっている。

【００１８】しかしプッシュプル信号強度がこの範囲に
なるようなディスクでは繰り返し記録によるジッタの悪
化や反射率の低下が激しい。この理由は必ずしも明らか
ではないが、溝形状によりプッシュプル信号強度は大き
く影響を受けるので、おそらく溝形状と関係があるので
あろう。溝深さが比較的浅い場合は溝が浅くなるとプッ
シュプル信号強度は小さくなる。

【００１９】溝が浅すぎると繰り返し記録によるジッタ
の増加が激しい。溝幅については、幅が広すぎるとやは
り繰り返し記録によるジッタの増加が激しく、溝幅が狭
すぎると繰り返し記録により反射率低下が激しくなる。
その結果プッシュプル信号強度は規格値より大きい値の
場合のみ総合的に優れた繰り返し記録特性が得られた。

【００２０】プッシュプル信号強度が０．１２以上が良
く、０．１９以上が特に好ましい。プッシュプル信号強
度に大きな差があるとドライブが対応できなくなるの
で、上限は０．２５以下が好ましい。プッシュプル信号
強度が大きいとトラックピッチを狭めるなどの高密度化
を行うときにも有利になる。

【００２１】トラックピッチを狭めると、ビームをトラ
ック中心から外していったときの｜Ｉ１−Ｉ２｜の最大
値がトラックピッチが広い時と比較して小さくなる。し
たがって本発明のようにプッシュプル信号強度を大きく
しておけば高密度化に対応することも容易になる。繰り
返し記録により媒体反射率が徐々に低下する現象も観察
される場合もある。

【００２２】ジッタの悪化とは対応せずこの現象の原因
は必ずしも明らかではないが、実験的には溝幅が狭い場
合に顕著になる。溝幅が０．５μｍ未満の時反射率低下
が著しくなりやすい。したがって繰り返し記録特性に加
えて反射率低下を考慮した場合は上記プッシュプル信号
の制限に溝幅は０．５μｍ以上という条件を付け加える
ことが最も好ましい。

【００２３】溝幅と溝深さで表現すると、溝ピッチ１．
５〜１．７μｍの場合は、溝深さ２５〜６０ｎｍ、溝幅
０．５〜０．８μｍが好ましいということになる。ラジ
アルコントラストは規格値を必ずしも変える必要性はな
い。ラジアルコントラスト規格はグルーブ反射率とラン
ド部反射率の大きさの関係を規定する。

【００２４】規格ではグルーブの反射率がランド部の反
射率よりある程度小さい必要があり、上記の繰り返し記
録特性の優れるプッシュプル信号の値の範囲内でラジア
ルコントラストの規格を満たすことは十分に可能であ
る。ＣＤの技術を活かすことを考えるとラジアルコント
ラストの規格は変更しない方が好ましい。

【００２５】反射率については、ディスクの溝のない部
分（鏡面部）の反射率が４０％を越えると記録信号のコ
ントラストの大きなディスクを得ることが困難となる。
一方、反射率が小さいとすべての信号強度が小さくなる
ことを意味するので、反射率は小さすぎてもいけない。
したがって鏡面部反射率は１５〜４０％が好ましく、２
０〜３５％が特に好ましい。

【００２６】記録層材料としては書換特性の面からはＧ
ｅＳｂＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系が特に好ましい。こ
れらの材料は１ビームオーバーライトが可能なことが知
られている。たとえば、ＧｅＴｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃ライン上
組成にＳｂを数ａｔ．％加えたものが書き込み、消去特
性に優れている。

【００２７】光学的にはＧｅＴｅに近い組成のほうが信
号振幅が大きくとれる傾向にある。書換特性はＳｂ₂Ｔ
ｅ₃の含有率が増えたほうが良い。層構成としては、基
板上に誘電体保護層、相転移型光記録層、誘電体保護
層、反射層をこの順に積層する場合が一般的である。本
発明で用いる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。

【００２８】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。

【００２９】繰り返し記録特性を考慮すると高屈折率誘
電体はＺｎＳをベースとした複数誘電体混合物がよい。
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。

【００３０】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、ＣＤ互換性の面で
はポリカーボネート樹脂が好ましい。ＣＤの技術を活か
すことを考えると記録は溝部に行うことが好ましい。し
たがって記録部が平坦なＵ字型の溝形状が好ましい。

【００３１】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。

【００３２】

【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明する
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ディスク基板上に（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を１２
０ｎｍ、Ｇｅ₁₂Ｓｂ₃₆Ｔｅ₅₂（ａｔ．％）層を３０ｎ
ｍ、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）２０層を２０ｎｍ、Ａｌ
合金層を２００ｎｍ、順次マグネトロンスパッタリング
法にて積層しディスクを作製した。

【００３３】このディスクを光ディスク評価装置（レー
ザー波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５５）を用い記録後のプ
ッシュプル信号強度ＰＰを測定したところ０．２３であ
った。また、鏡面部反射率は３１％、ラジアルコントラ
ストＲＣａは０．４６であった。

【００３４】このディスクは１．４ｍ／ｓ、書き込みレ
ーザーパワー１２ｍＷ、消去レーザーパワー６ｍＷでＥ
ＦＭランダム信号を１０００回オーバーライトした後の
３Ｔ信号のマークジッタの増加は６ｎｓであった。な
お、基板の溝幅と溝深さをＨｅＮｅレーザーの干渉光強
度を用い求めた結果は溝幅０．６７μｍ、深さ５７ｎ
ｍ、溝ピッチ１．６μｍであった。

【００３５】実施例２ディスク基板上に（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を１２
０ｎｍ、Ｇｅ₁₂Ｓｂ₃₆Ｔｅ₅₂（ａｔ．％）層を３０ｎ
ｍ、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を２０ｎｍ、Ａｌ合
金層を２００ｎｍ、順次マグネトロンスパッタリング法
にて積層しディスクを作製した。

【００３６】このディスクを光ディスク評価装置（レー
ザー波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５５）を用い記録後のプ
ッシュプル信号強度ＰＰを測定したところ０．１５であ
った。また、鏡面部反射率は３１％、ラジアルコントラ
ストＲＣａは０．３６であった。

【００３７】このディスクは１．４ｍ／ｓ、書き込みレ
ーザーパワー１２ｍＷ、消去レーザーパワー６ｍＷでＥ
ＦＭランダム信号を１０００回オーバーライトした後の
３Ｔ信号のマークジッタの増加は９ｎｓであった。な
お、基板の溝幅と溝深さをＨｅＮｅレーザーの干渉光強
度を用い求めた結果は溝幅０．６５μｍ、深さ３０ｎ
ｍ、溝ピッチ１．６μｍであった。

【００３８】

【００３９】

【００４０】比較例１ディスク基板上に（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を１２
０ｎｍ、Ｇｅ₁₂Ｓｂ₃₆Ｔｅ₅₂（ａｔ．％）層を３０ｎ
ｍ、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を２０ｎｍ、Ａｌ合
金層を２００ｎｍ、順次マグネトロンスパッタリング法
にて積層しディスクを作製した。

【００４１】このディスクを光ディスク評価装置（レー
ザー波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５５）を用い記録後のプ
ッシュプル信号強度ＰＰを測定したところ０．１１であ
った。また、鏡面部反射率は３１％、ラジアルコントラ
ストＲＣａは０．２３であった。

【００４２】このディスクは１．４ｍ／ｓ、書き込みレ
ーザーパワー１２ｍＷ、消去レーザーパワー６ｍＷでＥ
ＦＭランダム信号を１００回オーバーライトした後で３
Ｔ信号のマークジッタの増加は１４ｎｓと大きかった。
なお、基板の溝幅と溝深さをＨｅＮｅレーザーの干渉光
強度を用い求めた結果は溝幅１．１２μｍ、深さ２６ｎ
ｍ、溝ピッチ１．６μｍであった。

【００４３】比較例２ディスク基板上に（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を１２
０ｎｍ、Ｇｅ₁₂Ｓｂ₃₆Ｔｅ₅₂（ａｔ．％）層を３０ｎ
ｍ、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層を２０ｎｍ、Ａｌ合
金層を２００ｎｍ、順次マグネトロンスパッタリング法
にて積層しディスクを作製した。

【００４４】このディスクを光ディスク評価装置（レー
ザー波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５５）を用い記録後のプ
ッシュプル信号強度ＰＰを測定したところ０．０７であ
った。また、鏡面部反射率は３１％、ラジアルコントラ
ストＲＣａは０．３３であった。

【００４５】このディスクは１．４ｍ／ｓ、書き込みレ
ーザーパワー１２ｍＷ、消去レーザーパワー６ｍＷでＥ
ＦＭランダム信号を１０００回オーバーライトした後の
３Ｔ信号のマークジッタの増加は１３ｎｓと大きかっ
た。なお、基板の溝幅と溝深さをＨｅＮｅレーザーの干
渉光強度を用い求めた結果は溝幅０．３６μｍ、深さ１
７ｎｍ、溝ピッチ１．６μｍであった。

【００４６】

【発明の効果】本発明の光学的記録用媒体を用いること
により、現行のコンパクトディスク技術を活かした繰り
返し記録特性の優れた書換え可能な光学的情報記録用媒
体を得ることができる。したがって本発明の光学的情報
記録用媒体と合致する再生専用型の光ディスクとすれ
ば、再生専用型、書換可能型の両方の再生が可能なドラ
イブを作製し易くなる。さらに、高密度化を考慮した場
合、本発明の光学的情報記録用媒体は従来のＣＤ規格よ
り有利となる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同心円または螺旋状の溝を設けた基板上
に、少なくとも、光学的変化を検出してマーク長変調さ
れた情報の記録を行なう記録層を設けてなり、該溝内に
情報を記録する光学的情報記録用媒体において、上記溝
の形状が深さ２５〜６０ｎｍ、溝幅０．５〜０．８μｍ
（但し溝幅０．６μｍ以下を除く。）、溝ピッチ１．５
から１．７μｍであり、溝のない部分での反射率が１５
〜４０％であり、下記の（１）式で定義された記録後の
プッシュプル強度ＰＰが、０．１２〜０．２５であるこ
とを特徴とする光学的情報記録用媒体。ＰＰ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜／Ｉｔｏｐ（ただし半径方向に
０．１μｍオフセット時の値）・・・（１）ここで｜Ｉ１−Ｉ２｜は２分割された光検出器の光量の
差分、Ｉｔｏｐは最長マーク信号再生時のトップレベル
とする。
【請求項２】下記の（２）式で定義されたラジアルコ
ントラストについてＲＣａ＞０．２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。ＲＣａ＝２＊（Ｉｌ−Ｉｇ）／（Ｉｌ＋Ｉｇ）・・・
（２）ここでＩｌはランド部平均反射率、Ｉｇはグルーブ部平
均反射率で記録後の測定値とする。
【請求項３】情報がＥＦＭ変調信号で記録されている
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。
【請求項４】上記記録層が相変化型記録層であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学的
情報記録用媒体。
【請求項５】上記相変化型記録層がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ
の３元素を主成分とする合金薄膜であるか、または、Ａ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅの４元素を主成分とする合金薄膜
であることを特徴とする請求項４に記載の光学的情報記
録用媒体。
【請求項６】基板上に少なくとも保護層、記録層、保
護層、反射層をこの順に設けてなることを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載の光学的情報記録用媒
体。
【請求項７】上記請求項６の光学的情報記録用媒体に
線速度１．２〜６．０ｍ／ｓで記録再生を行うことを特
徴とする光記録方法。