JPH0916962A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板上に形成された記録層に光を照射するこ
とによって、情報の記録、消去、再生が可能であり、情
報の記録及び消去が、非晶相と結晶相の間の相変化によ
り行われる光記録媒体であって、かつ前記基板の記録層
を設けた面にトラックの案内溝が形成されており、案内
溝と案内溝間の両方の部分に記録を行なう光記録媒体に
おいて、実際の使用に供する以前に、実際の記録領域に
ある案内溝部及び案内溝間の全トラックに予め記録マー
クを形成したことを特徴とする光記録媒体。 【効果】 トラッキングが安定し、クロストークを低減
できる。プッシュプルトラッキング方式でも安定したト
ラッキングが行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の照射により、情報
の記録、消去、再生が可能である光情報記録媒体に関す
るものである。

【０００２】特に、本発明は、記録情報の消去、書換機
能を有し、情報信号を高速かつ、高密度に記録可能な光
ディスクなどの書換可能相変化型光記録媒体に関するも
のである。

【０００３】

【従来の技術】従来の書換可能相変化型光記録媒体の技
術は、以下のごときものである。

【０００４】これらの光記録媒体は、テルルなどを主成
分とする記録層を有し、記録時は、結晶状態の記録層に
集束したレーザー光パルスを短時間照射し、記録層を部
分的に溶融する。溶融した部分は熱拡散により急冷さ
れ、固化し、アモルファス状態の記録マークが形成され
る。この記録マークの光線反射率は、結晶状態より低く
光学的に記録信号として再生可能である。

【０００５】また、消去時には、記録マーク部分にレー
ザー光を照射し、記録層の融点以下結晶化温度以上の温
度に加熱することによって、アモルファス状態の記録マ
ークを結晶化し、もとの未記録状態にもどす。

【０００６】これらの書換型相変化光記録媒体の記録層
の材料としては、Ｇｅ2 Ｓｂ2 Ｔｅ5 などの合金（N.Ya
mada et al, Proc.Int.Symp.on Optical Memory 1987 p
61-66 ）が知られている。

【０００７】これらＴｅ合金を記録層とした光記録媒体
では、結晶化速度が速く、照射パワーを変調するだけ
で、円形の１ビームによる高速のオーバーライトが可能
であるこれらの記録層を使用した光記録媒体では、通
常、記録層の両面に耐熱性と透光性を有する誘電体層を
設け、記録時に記録層に変形、開口が発生することを防
いでいる。さらに、光ビーム入射方向と反対側の誘電体
層に、光反射性のＡｌなどの金属反射層を設け、光学的
な干渉効果により、再生時の信号コントラストを改善す
ると共に、冷却効果により、非晶状態の記録マークの形
成を容易にし、かつ消去特性、繰り返し特性を改善する
技術が知られている。特に、記録層及び記録層と反射層
の間の誘電体層を各々２０ｎｍ程度に薄く構成した「急
冷構造」では誘電体層を２００ｎｍ程度に厚くした「徐
冷構造」に比べ、書換の繰返しによる記録特性の劣化が
少なく、また消去パワーのパワー・マージンが広い点で
優れている （T.Ohota et al,Japanese Jounal of App
lied Physics, Vol 28(1989) Suppl. 28-3 pp123 - 12
8）。

【０００８】最近では、より高密度記録を目指して、光
ディスクの案内溝だけでなく隣接する案内溝間にも記録
を行なう記録方法が提案されており、相変化方式を用い
た本方式の書換型光ディスクの提案も行なわれている
（特開平５−２８２７０５号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら案内溝
（グルーブ）と溝間（ランド）の両方に記録する前述の
光記録媒体（以下ランド・グルーブ記録媒体と記述）に
は以下のような問題があった。

【００１０】ランド・グルーブ記録媒体では、記録トラ
ックの間隔が従来の約半分になるため、レーザ光スポッ
トのかなりの部分が隣接する記録トラックに及んでい
る。このため、隣接するトラックの一方のみに記録マー
クが記録されている場合には、記録再生時の反射光の強
度分布が非対称となり、一般的なトラッキングの手段で
あるプッシュプル法、３ビーム法ではトラッキングに記
録時および再生時にオフセットが生じやすく、その結果
として、隣接トラックからのクロストーク、クロスイレ
ースが増大し記録性能を損なうという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、前述の従来の光記録媒体
の課題を解決し、大容量で、かつ記録、再生特性が安定
しており、製造も容易な優れた光記録媒体を提供するこ
とにある。また、本発明の別の目的は、記録の繰り返し
耐久性に優れた光記録媒体を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
された記録層に光を照射することによって、情報の記
録、消去、再生が可能であり、情報の記録及び消去が、
非晶相と結晶相の間の相変化により行われる光記録媒体
であって、かつ前記基板の記録層を設けた面にトラック
の案内溝が形成されており、案内溝と案内溝間の両方の
部分に記録を行なう光記録媒体において、実際の使用に
供する以前に、実際の記録領域にある案内溝部及び案内
溝間の全トラックに予め記録マークを形成した光記録媒
体を特徴とするものである。

【００１３】本発明では、隣接トラックの一方にのみ記
録した場合に発生する前述のトラックオッフセットの発
生をさけるため、実際の使用に供する以前に、実際の記
録領域にある案内溝部及び案内溝間の全トラックに予め
記録マークを形成することが重要である。ここで、実際
に使用するとは、例えば、ユーザによる使用あるいは本
格的な使用または繰返し使用などをいう。すなわち本発
明では、例えば、予めユーザの使用に供する以前に、製
造者などにより、ユーザの記録領域にある案内溝部及び
案内溝間の全トラックに予め記録マークを形成する。こ
れによって、ユーザの使用時にはユーザの記録領域の全
てのトラックに記録がなされているため、ユーザが新た
に記録（すなわち書き換に相当）してもトラッキングが
不安定になりトラックオッフセットなどを生じることが
なくなる。

【００１４】予め全トラックに記録する方法としては、
特に限定するものではないが、溝部（もしくは溝間部）
のいずれかのトラックを全て記録した後、残りの溝間部
（もしくは溝部）の全トラックを記録することが、記録
マークがトラックオッフセットを生じずに形成されるこ
とから好ましい。

【００１５】ここで記録する記録マークは、特に限定す
るものではないが、再生時にＤＣオフセットが生じない
ように、マーク長さとマーク間スペースがほぼ等しくな
るように記録するか、もしくはマーク長さとマーク間ス
ペースが実質的にランダムになるよう記録することが好
ましい。また記録マークの記録方式はマークポジション
記録、マーク長記録のいずれであってもよい。

【００１６】本発明に用いる光記録媒体の構成のついて
次に説明する。

【００１７】本発明の相変化光記録媒体の層構成は特に
限定はしないが、少なくとも透明基板／第１誘電体層／
記録層／第２誘電体層／反射層の積層体を構成部材とす
ることが良好な記録特性が得られることから好ましい。
但しこれに限定するものではなく、反射層上に、本発明
の効果を損なわない範囲で紫外線硬化樹脂などの樹脂層
や他の基板と張り合わせるための接着剤層など、他の層
を設けてもよい。

【００１８】本発明の相変化光記録媒体の基板の材料と
しては、透明な各種の合成樹脂、透明ガラスなどが使用
できる。ほこり、基板の傷などの影響をさけるために、
透明基板を用い、集束した光ビームで基板側から記録を
行なうことが好ましく、この様な透明基板材料として
は、ガラス、ポリカーボネート、ポリメチル・メタクリ
レート、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂などがあげられる。 特に、光学的複屈折が小さ
く、吸湿性が小さく、成形が容易であることからポリカ
ーボネート樹脂、アモルファス・ポリオレフィン樹脂が
好ましい。

【００１９】基板の厚さは特に限定するものではない
が、０．０１ｍｍ〜５ｍｍが実用的である。０．０１ｍ
ｍ未満では、基板側から集束した光ビ−ムで記録する場
合でもごみの影響を受け易くなり、５ｍｍを越えると、
対物レンズの開口数を大きくすることが困難になり、照
射光ビームスポットサイズが大きくなるため、記録密度
をあげることが困難になる。基板はフレキシブルなもの
であっても良いし、リジッドなものであっても良い。こ
れらの基板は、記録層などを形成した後、２枚の基板を
用いて、密着張合せ構造、エアーサンドイッチ構造など
にしてもよい。

【００２０】またディスク基板の案内溝の深さは、記録
光波長をλ、基板の屈折率をｎとすると、該溝深さが、
０．１５（λ／ｎ）以上、０．２（λ／ｎ）以下とする
ことにより、隣接トラックとの光学的な位相差を利用し
て記録マーク１再生時の隣接する記録マークからの光学
的なクロストークを減少させることにより高いトラック
密度を実現すると同時にトラック・クロス信号を大きく
することによりトラッキングを容易かつ安定にできるこ
とから好ましい。

【００２１】また、案内溝の平面部の幅Ｗｇと案内溝間
部の平面部の幅Ｗｌの比（Ｗｇ／Ｗｌ）を０．７以上
１．３以下とすることにより、案内溝、案内溝間の各々
に記録した記録マークの再生信号強度、記録、消去に要
するレーザー光のパワー、オーバーライト時の消去率な
どの記録特性をほぼ等しくすることにより、ディスクの
記録、再生を容易にすることから好ましい。

【００２２】また、溝部のセンターから次の溝間部のセ
ンターまでのトラックピッチは、記録に用いる光ビーム
の直径をλ／ＮＡ（記録波長λと開口数ＮＡ）とすると
光ビームの直径の６０％以上かつ８０％以下とすること
がクロストーク、クロスイレースが小さく、かつトラッ
ク密度を高くできることから好ましい。

【００２３】第１及び第２誘電体層は、記録時に基板、
記録層などが熱によって変形し記録特性が劣化すること
を防止するなど、基板、記録層を熱から保護する効果光
学的な干渉効果により、再生時の信号コントラストを改
善する効果があることから記録層に積層して設けること
が好ましい。

【００２４】この誘電体層としては、ＺｎＳ、Ｓｉ
Ｏ₂ 、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機薄膜
がある。特にＺｎＳの薄膜、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｔａ、などの金属の酸化物の薄膜、Ｓｉ、Ａｌな
どの窒化物の薄膜、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの炭化物の薄
膜及びこれらの化合物の混合物の膜が、耐熱性が高いこ
とから好ましい。また、これらに炭素や、ＭｇＦ2 など
のフッ化物を混合したものも、膜の残留応力が小さいこ
とから好ましい。

【００２５】特にＺｎＳとＳｉＯ₂ の混合膜あるいは、
ＺｎＳとＳｉＯ₂ と炭素の混合膜は記録、消去の繰り返
しによっても、記録感度、Ｃ／Ｎ、消去率などの劣化が
起きにくいことから好ましく、特にＺｎＳとＳｉＯ₂ と
炭素の混合膜が好ましい。

【００２６】第１および第２誘電体層の厚さは、およそ
１０〜５００ｎｍである。第１誘電体層は、基板や記録
層から剥離し難く、クラックなどの欠陥が生じ難いこと
から５０〜４００ｎｍが好ましい。また第２誘電体層
は、Ｃ／Ｎ、消去率などの記録特性、安定に多数回の書
換が可能なことから５〜４０ｎｍが好ましい。

【００２７】本発明の記録層としては、特に限定するも
のではないが、Ｐｄ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ−Ｇ
ｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｉ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｇ
ｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｃｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｉ
ｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｉ
ｎ−Ｓｅ合金などがある。

【００２８】多数回の記録の書換が可能であることから
Ｐｄ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｎｂ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ｃｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
合金が好ましい。

【００２９】特に下記の組成式で表される組成であるこ
とが消去時間が短く、かつ多数回の記録、消去の繰り返
しが可能であり、Ｃ／Ｎ、消去率などの記録特性に優れ
ることからことから好ましい。

【００３０】組成式 Ｍ z（Ｓｂx Ｔｅ1-x ）1-y-z （Ｇｅ0.5 Ｔｅ0.5 ）y ０．３５≦ｘ≦０．５ ０．２≦ｙ≦０．５ ０．０００５≦ｚ≦０．００５ ここで、Ｍはパラジウム、ニオブ、白金、銀、金、コバ
ルトから選ばれる少なくとも一種の金属を表す。また
ｘ、ｙ、ｚ及び数字は、各元素の原子の数（各元素のモ
ル数）を表す。

【００３１】本発明の記録層の厚さとしては、特に限定
するものではないが１０〜１００ｎｍである。特に記
録、消去感度が高く、多数回の記録消去が可能であるこ
とから１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好まし
い。

【００３２】また第２誘電体に積層して反射層をを設け
ることが好ましい。材質としては、光反射性を有するＡ
ｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属、およびこれらの合
金、および金属と金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物
などの金属化合物の混合物が好ましく、特にＡｌ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの高反射率の金属、およびこれらを
主成分として８０原子％以上含有する合金が好ましい。

【００３３】前述の合金の例として、ＡｌにＳｉ、Ｍ
ｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｎなどの少なくとも１種の元素を合計で５原子％
以下、０５原子％以上加えたもの、あるいは、ＡｕにＣ
ｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉなどの少なくとも１
種の元素を合計で２０原子％以下１原子％以上加えたも
のなどがある。特に、材料の価格が安くできることか
ら、Ａｌを主成分とする合金が好ましい。

【００３４】とりわけ、Ａｌ合金としては、耐腐食性が
良好なことから、ＡｌにＴｉ、ＣｒＺｒ、Ｈｆから選ば
れる少なくとも１種以上の金属を合計で５原子％以下
０．５原子％以上添加し、Ｐｄを０．０５原子％以上
０．５原子％以下加えた合金が好ましい。

【００３５】反射層の厚さとしては、おおむね３０ｎｍ
以上３００ｎｍ以下である。記録感度が高く、かつ記録
の耐久性に優れることからから１００ｎｍ以上２００ｎ
ｍ以下とすることが好ましい。

【００３６】特に、記録感度が高く、高速でシングルビ
ーム・オーバーライトが可能でありかつ消去率が大きく
消去特性が良好であることから、次のごとく、光記録媒
体の主要部を構成することが好ましい。

【００３７】すなわち、誘電体層がＺｎＳとＳｉＯ2 と
炭素の混合膜であり、ＳｉＯ2 の混合比が１５〜３５モ
ル％、炭素混合比が１〜１０モル％であり、記録光波長
での屈折率が２．０〜２．３であり、かつ第１誘電体層
の厚さを１５０ｎｍ〜４００ｎｍ、第２誘電体層の厚さ
を１０ｎｍ〜３０ｎｍで構成し、かつ記録層の厚さを１
０ｎｍ〜３０ｎｍ、反射層を厚さ５０ｎｍ〜２００ｎｍ
のＡｌ合金で構成し、かつ記録層の組成が次式で表され
る範囲にあることが好ましい。

【００３８】組成式 Ｍ z（Ｓｂx Ｔｅ1-x ）1-y-z （Ｇｅ0.5 Ｔｅ0.5 ）y ０．３５≦ｘ≦０．５ ０．２≦ｙ≦０．５ ０．０００５≦ｚ≦０．００５ ここで、Ｍはパラジウム、ニオブ、白金から選ばれる少
なくとも一種の金属を表す。またｘ、ｙ、ｚ及び数字
は、各元素の原子の数（各元素のモル数）を表す。

【００３９】本発明の光記録媒体の記録に用いる光源と
しては、レーザー光、ストロボ光のごとき高強度の光源
であり、特に半導体レーザー光は、光源が小型化できる
こと消費電力が小さいこと、変調が容易であることから
好ましい。

【００４０】記録は結晶状態の記録層にレーザー光パル
スなどを照射してアモルファスの記録マークを形成して
行う。また、反対に非晶状態の記録層に結晶状態の記録
マークを形成してもよい。消去はレーザー光照射によっ
て、アモルファスの記録マークを結晶化するか、もしく
は、結晶状態の記録マークをアモルファス化して行うこ
とができる。

【００４１】記録速度を高速化でき、かつ記録層の変形
が発生しにくいことから記録時はアモルファスの記録マ
ークを形成し、消去時は結晶化を行う方法が好ましい。

【００４２】また、記録マーク形成時は光強度を高く、
消去時はやや弱くし、１回の光ビームの照射により書換
を行う１ビーム・オーバーライトは、書換の所要時間が
短くなることから好ましい。

【００４３】記録層は、実際に記録を行う前に、予めレ
ーザー光、キセノンフラッシュランプなどの光を照射し
予め結晶化させておくことが好ましい。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 （分析、測定方法）反射層、記録層の組成は、ＩＣＰ発
光分析（セイコー電子工業（株）製）により確認した。
またキャリア対ノイズ比および消去率（記録後と消去後
の再生キャリア信号強度の差）は、スペクトラムアナラ
イザにより測定した。

【００４５】記録層、誘電体層、反射層の形成中の膜厚
は、水晶振動子膜厚計によりモニターした。また各層の
厚さは、走査型あるいは透過型電子顕微鏡で断面を観察
することにより測定した。

【００４６】（実施例１）厚さ０．６ｍｍ、直径１２ｃ
ｍ、１．４μｍピッチのスパイラルグルーブ付きポリカ
ーボネート製基板を毎分３０回転で回転させながら、高
周波スパッタ法により、記録層、誘電体層、反射層を形
成した。

【００４７】まず、真空容器内を１×１０^-5Ｐａまで排
気した後、２×１０^-1ＰａのＡｒガス雰囲気中でＳｉＯ
₂ を２０ｍｏｌ％添加したＺｎＳをスパッタし、基板上
に膜厚１００ｎｍの第１誘電体層を形成し、この上に組
成Ｐｄ0.002 Ｎｂ0.004 Ｇｅ0.174 Ｓｂ0.26Ｔｅ0.56の
膜厚１５ｎｍの記録層を形成した。さらに第１誘電体層
と同様の材質の第２誘電体層を２０ｎｍ形成し、この上
にＡｌ98.1Ｈｆ1.7 Ｐｄ0.2 合金をスパッタして膜厚１
５０ｎｍの反射層を形成した。

【００４８】このディスクを真空容器より取り出した
後、この反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂（大日本
インキ（株）製SD-101）をスピンコートし、紫外線照射
により硬化させて膜厚１０μｍの樹脂層を形成し本発明
の光記録媒体を得た。さらに同様に形成したディスク同
種のディスクとホットメルト接着剤（東亜合成化学工業
（株）製ＸＷ３０）で張り合わせて両面ディスクを作製
した。

【００４９】この光記録媒体に波長８２０ｎｍの半導体
レーザーのビームを照射して、ディスク全面の記録層を
結晶化し初期化した。

【００５０】次に、半導体レーザ波長６８０ｎｍ、開口
数０．６の光学ヘッドを有するドライブ装置（プッシュ
プルトラッキング方式を採用）により、線速度９ｍ／
ｓ、記録パワー１２ｍＷ、消去パワー４．５ｍＷの記録
条件で、この光ディスクの連続する５０トラックを案内
溝部トラック２５トラック、案内溝間トラック２５トラ
ックの順に予め記録周波数３ＭＨｚで記録し本発明の光
記録媒体を得た。

【００５１】次にこの記録した領域の案内溝部トラック
には４ＭＨｚ、案内溝間トラックには５ＭＨｚの信号を
各１トラックずつオーバーライトして記録した。ここで
記録は５０トラック中から記録するトラックを毎回ラン
ダムに選択し、未記録のトラックのみに記録をおこな
い、５０トラックのすべてに記録を行なった。

【００５２】次に記録したトラックを再生し、隣接トラ
ックからのクロストークを測定した結果、いずれのトラ
ックにおいてもクロストークは、−３０ｄＢと非常に小
さい良好な値が得られた。

【００５３】（比較例）実施例１と同様の構成の光ディ
スクを用い、予め３ＭＨｚの記録していないで同様のク
ロストーク測定を行なった。

【００５４】再生するトラックによりクロストークのば
らつきが大きく−３０ｄＢと良好なトラックがある一方
で、−１５ｄＢと大きくデータ再生上、許容できない値
のトラックが見られた。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、ランド・グルーブ記録方式の
光記録媒体に予め記録マークを形成したので以下の効果
が得られた。 (1) トラッキングが安定し、クロストークを低減でき
た。 (2) プッシュプルトラッキング方式でも安定したトラッ
キングが行なえる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 太 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された記録層に光を照射す
   ることによって、情報の記録、消去、再生が可能であ
   り、情報の記録及び消去が、非晶相と結晶相の間の相変
   化により行われる光記録媒体であって、かつ前記基板の
   記録層を設けた面にトラックの案内溝が形成されてお
   り、案内溝と案内溝間の両方の部分に記録を行なう光記
   録媒体において、実際の使用に供する以前に、実際の記
   録領域にある案内溝部及び案内溝間の全トラックに予め
   記録マークを形成したことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 光記録媒体が少なくとも透明基板／第１
   誘電体層／記録層／第２誘電体層／反射層の積層体を構
   成部材とすることを特徴とする請求項１記載の光記録媒
   体。
3. 【請求項３】 記録層の組成が下記の組成式であらわさ
   れることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。 組成式 Ｍ z（Ｓｂx Ｔｅ1-x ）1-y-z （Ｇｅ0.5 Ｔｅ0.5 ）y ０．３５≦ｘ≦０．５ ０．２≦ｙ≦０．５ ０．０００５≦ｚ≦０．００５ ここで、Ｍはパラジウム、ニオブ、白金、銀、金、コバ
   ルトから選ばれる少なくとも一種の金属を表す。また
   ｘ、ｙ、ｚ及び数字は、各元素の原子の数（各元素のモ
   ル数）を表す。