JPH11283247A

JPH11283247A - 光情報記録媒体の記録再生特性評価方法

Info

Publication number: JPH11283247A
Application number: JP7967098A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nishimura; 和浩西村; Minoru Hayashi; 稔林
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】安価な市販のドライブで、前後端ジッタ差を
測定することなく、光記録媒体の記録再生特性を評価で
きる方法を提供することを目的とする。【解決手段】照射光の強度に応じて結晶および非晶質
間の相変化が可逆的になされる記録層を有する光情報記
録媒体にマークエッジ記録方法により高記録パワーで信
号を記録し、その記録された信号の上に、低記録パワー
でオーバーライトした後、その信号のビットエラーレー
トを測定することによって、光情報記録媒体の記録再生
特性を評価する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報の記録および
消去が記録層の結晶と非晶質間の可逆的な相変化により
行われる相変化型光情報記録媒体に関し、市販のドライ
ブで安価に光情報記録媒体の記録再生特性、特に、記録
層の結晶化速度に相当する特性を擬似的に測定できる、
光情報記録媒体の記録再生特性評価方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光等の光を利用して情報の記録再
生を行う技術は公知であり、種々の書き換え可能な光情
報記録媒体（以下、光ディスクともいう）の開発が盛ん
に進められている。その中でも、記録層材料にカルコゲ
ン化物を用いた相変化型の光ディスクが知られている。

【０００３】このような相変化型の光ディスクは、記録
層が照射光の強度に応じて結晶と非晶質間で可逆的に相
変化することを利用して記録および消去を行い、結晶部
分と非晶質部分との反射率の差を利用して再生を行って
いる。すなわち、記録層にピークパワーのレーザ光を照
射して融点以上に加熱した後急冷することによって、記
録層材料が非晶質化されて記録信号に応じた記録マーク
が形成され、バイアスパワーのレーザ光を照射して結晶
化温度以上に加熱した後徐冷することによって、記録層
材料が結晶化されて記録マーク（記録信号）が消去され
る。相変化型の光ディスクは、レーザ光のパワーを変化
させるだけで古い情報を消去しながら、同時に新たな情
報を記録する（以下、「オーバーライト」と称する）こ
とができるという利点を有していることから、有望視さ
れている。

【０００４】相変化型の光ディスクに用いられる記録層
の材料としては、例えば、特開昭６２−５３８８６号公
報にＧｅ−Ｔｅ−Ｓｂ合金が開示されている。一方、こ
れらカルコゲン合金を用いて実際に記録・消去を行う場
合は、記録・消去時の熱による基板の変形を防止した
り、記録層の酸化、案内溝に沿っての物質移動あるいは
変形を防止するために、通常該記録層の直下と直上のい
ずれか一方または双方に金属あるいは半金属の酸化物、
炭化物、フッ化物、硫化物、窒化物から選ばれた少なく
とも一種類からなる保護層を設けている。上記の案内溝
に沿っての物質移動は、詳細には以下の現象のことを指
す。

【０００５】すなわち、特定の記録領域（同じ記録セク
タ）に、同じ信号パターンを繰り返し記録すると、記録
セクタの始端部と終端部で、記録層材料に破れあるいは
膜厚変化が生じたりすることで、再生波形が消失した
り、劣化したりする現象である。これは、記録層溶融時
に、記録層物質が、ディスク半径方向、あるいは周方向
にわずかに移動し、繰り返し記録によって積算すること
に起因するものである。これは、一般的に「記録セクタ
の始終端部における波形つぶれ」と呼ばれている。

【０００６】そして、カルコゲン合金からなる記録層と
直下及び／または直上に設けた保護層と、記録層の基板
側とは反対側に設けた冷却層（例えばＡｌ合金）とから
なる三層または四層構造を透明基板上に備えたものが、
信号振幅を大きくでき、かつ繰り返し記録特性を向上で
きることから相変化型の光ディスクの主流となってい
る。

【０００７】デジタル情報の記録方法としては、符号化
規則により記録情報から変換した符号列を、記録マーク
の長さを一定とし記録マークの中心に該符号列の１を対
応させて記録する方法（以下、マークポジション記録方
法と称する）と、記録マークの長さを可変とし、該記録
マークの前端部及び後端部の位置に該符号列の１を対応
させて記録する方法（以下、マークエッジ記録方法と称
する）とが提案されている。一つの記録マークに対応す
る情報量がマークポジション記録方法よりマークエッジ
記録が多いことから、原理的に、情報の記録密度として
はマークエッジ記録方法の方が高くなる。

【０００８】マークエッジ記録方法では、記録マークの
前端（エッジ部）および後端の位置により情報の記録再
生を行うため、デジタル特性を表すジッタ値（再生信号
の変換点と原信号の変換点との時間軸上での位置の誤
差）をある一定値以下にすることが必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、両端ジッタと
して、マーク前端ジッタとマーク後端ジッタの２乗平均
値で現すことが多い。しかし、平均値が同じでも、以下
の（１）〜（３）の場合では記録層の特性は異なるもの
である。（１）前端ジッタ＞後端ジッタ（２）前端ジッタ＝後端ジッタ（３）前端ジッタ＜後端ジッタマークエッジ記録方法における光情報記録媒体の膜設計
の観点からは、前端ジッタと後端ジッタの差（前端ジッ
タ−後端ジッタ）（以下、「前後端ジッタ差」と称す
る）が極めて重要な因子である。製造装置にて製造した
光情報記録媒体が、所望の層となっているかどうかは、
この前後端ジッタ差を確度よく測定する必要がある。し
かし、確度よく測定するためには、精密な評価機で測定
しなければならず、このような評価機はかなり高価なも
のである。

【００１０】一方、市販のドライブは安価ではあるが、
メカ部の精度は評価機に比べて悪くかつ光学ピックアッ
プの個体差も大きく、前後端ジッタ差を確度よく測定す
るには信頼性が低く、誤差を伴うという問題点を有して
いた。本発明は、このような問題点を解決するためにな
されてものであり、安価な市販のドライブで、前後端ジ
ッタ差を測定することなく、光記録媒体の記録再生特性
を評価できる方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、この前後端ジッタ
差は、記録層の結晶化速度と良い相関を示すことを見い
だし、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、照射
光の強度に応じて結晶および非晶質間の相変化が可逆的
になされる記録層を有する光ディスクにマークエッジ記
録方法により高記録パワーで信号を記録し、その記録さ
れた信号の上に、低記録パワーでオーバーライトした
後、その信号のビットエラーレートを測定することによ
って、光ディスクの記録再生特性を評価する方法を提供
する。

【００１２】本発明では、上記ビットエラーレートを測
定することによって、光ディスクの記録層の結晶化速度
を擬似的に測定できることになり、光ディスクの記録再
生特性を評価できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の具体的な実施形
態である実施例を図面に基づき説明する。

【００１４】

【実施例１】図１は、ＧｅＴｅＳｂの組成図を示す。Ｇ
ｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃を結ぶ線（以下、「化合物ライン」
と称する）上の組成が結晶化速度が最も速いと言われて
いる。その化合物ラインから離れるにつれて結晶化速度
は遅くなる。即ち、図１のＡ組成からＢ組成につれて結
晶化速度が遅くなる。

【００１５】図２に示す層構造の相変化型の光情報記録
媒体を以下のようにして作製した。これは、光情報記録
媒体の層構造の一例を示すものであり、本発明をなんら
制限するものではない。基板（１）として、中心穴を有
する直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円板状のポリカ
ーボネート樹脂からなり、あらかじめ１．４８μｍ（La
nd/Grooveのピッチで０．７４μｍ）ピッチの溝が設け
られているものを用い、この透明基板（１）上に、Ｚｎ
ＳとＳｉＯ２との混合物（ＳｉＯ２の含有率２０ｍｏｌ
％）からなるターゲットを用いて、ＲＦスパッタ法によ
り、厚さ９０ｎｍの第一保護層（２）を形成した。

【００１６】次に第一保護層（２）の上に、Ｂｉからな
るターゲットを用い、ＲＦスパッタ法により、１ｎｍの
界面層（３）を形成した。窒素とアルゴンの流量比は、
窒素／アルゴン＝１０％とした。次に、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ
ｂ合金からなるターゲットを用い、窒素とアルゴン混合
雰囲気中でＤＣスパッタ法により、膜厚２５ｎｍの記録
層（４）を形成した。窒素とアルゴンの流量比は、窒素
／アルゴン＝４％とした。記録層（４）の組成は、Ｇｅ
23.0at%近傍で、化合物ラインからの距離（ＧｅＴｅＳ
ｂ組成点から化合物ライン上に垂線を引き、その距離を
意味する）を２．５at%〜４．０at%まで変化させた。作
成したＧｅＴｅＳｂ組成の点数は、合計９点である。

【００１７】この記録層（４）の上に、ＺｎＳとＳｉＯ
₂との混合物（ＳｉＯ₂の含有率３０ｍｏｌ％）からなる
ターゲットを用い、ＲＦスパッタ法により厚さ１２ｎｍ
の第二保護層（５）を形成した。第二保護層（５）を形
成する際に、Ｏ₂ガス、Ｈ₂ガス及びＮ₂ガスの分圧はそ
れぞれ５０ｘ１０^-6Torr、５０ｘ１０^-6Torr、１０ｘ１
０^-6Torrとした。Ａｒガスは、３種のガスを添加後、全
圧で５ｘ１０^-3Torrとなるように流量を調節した。

【００１８】第二保護層（５）の上にＡｌ−Ｔｉ（Ｔｉ
の含有率１．１ａｔ％）からなる厚さ約１５０ｎｍの反
射層（６）を形成した。次に、この反射層（６）の上
に、紫外線硬化樹脂をスピンコートで厚さ１０μｍとな
るように塗布し、紫外線をあてて硬化させることにより
保護コート層（７）を設けた。

【００１９】このようにして得られた相変化型の光ディ
スクの基板に出力１Ｗの半導体レーザ光を照射し、ディ
スクの使用部分を初期化した。それぞれの光ディスクを
２枚ずつ用意し、片方のディスク基板は薄膜形成面を内
側にして、カチオン重合紫外線硬化型接着剤を用いて貼
り合わせ、全面接着構造の光ディスクとした。このよう
にして用意された光ディスクを、評価装置（対物レンズ
の開口数０．６０、レーザ波長６５０ｎｍ）にかけて、
線速度６ｍ／ｓで回転させ、同一トラックに８／１６変
調のランダムパターンの信号を、１０回オーバーライト
した。このオーバーライトされた信号を再生し、その再
生信号（再生時のパワーは、通常１．０ｍＷである）の
ジッタ（時間方向のずれ）をジッタアナライザにより解
析し、標準偏差σを得た。この値を用いて、ジッタ値の
Ｔｗ（ウィンドウ幅：ここでは３４．２ｎｓｅｃ）に対
する割合（σ／Ｔｗ）を求めた。このσ／Ｔｗは、マー
ク前端、マーク後端別々に測定した。

【００２０】各光ディスクについて、σ／Ｔｗのピーク
パワー依存性を測定した。ピークパワー依存性は、バイ
アスパワーを一定にし、ピークパワーを変化させたとき
のσ／Ｔｗである。両端＝√(((前端)²＋(後端)²)／２)
とし、両端σ／Ｔｗが１３％となるピークパワーの１．
２倍のピークパワー（このピークパワーを以下「標準ピ
ークパワー」と称する）での前端σ／Ｔｗと後端σ／Ｔ
ｗを測定し、化合物ラインからの距離でプロットしたも
のが図３である。化合物ラインからの距離が近い組成に
おいては、前端ジッタが大きく、後端ジッタは小さい。
前端ジッタが大きいのは、結晶化速度が記録再生を行う
線速度に対して速過ぎるために、融点以上に加熱した箇
所がその後再結晶化することによって、図４に示すよう
な涙滴マークになるためである。後端ジッタが小さいの
は、結晶化速度が記録再生を行う線速度相当あるいは速
いときは、消し残りが発生しないためである。一方、化
合物ラインからの距離が遠い組成においては、前端ジッ
タは小さいが、後端ジッタは大きい。前端ジッタが小さ
いのは、結晶化速度が記録再生を行う線速度に対して遅
いために、融点以上に加熱した箇所は再結晶化すること
なくアモルファス化するためである。後端ジッタが大き
いのは、消し残りが発生するためである。これより、前
端σ／Ｔｗと後端σ／Ｔｗの差をとり、化合物ラインか
らの距離（ＧｅＴｅＳｂ組成）に対してプロットしたの
が図５である。このように前後端σ／Ｔｗ差は、ＧｅＴ
ｅＳｂ組成、即ち、結晶化速度に対応しているものと考
えることができる。

【００２１】上記ＧｅＴｅＳｂ組成の９点数の中で、特
に、Ｇｅ23.00 Ｔｅ51.90 Ｓｂ25.10 at%（距離3.31at
%）を光ディスク１、Ｇｅ23.00 Ｔｅ52.01 Ｓｂ24.99 a
t%（距離3.20at%）を光ディスク２、Ｇｅ23.00 Ｔｅ52.
16 Ｓｂ24.84 at%（距離3.06at%）を光ディスク３と
し、本発明の実施例として用いた。光ディスク１のＧｅ
ＴｅＳｂ組成が化合物ラインより最も遠く、光ディスク
３のＧｅＴｅＳｂ組成が化合物ラインに最も近い。

【００２２】光ディスク１〜３について、σ／Ｔｗのピ
ークパワー依存性を測定した。その結果をそれぞれ、図
６、図７、図８に示す。さらに標準ピークパワーでの前
後端σ／Ｔｗ差は表１の通りである。

【００２３】

【表１】

【００２４】次に、ピークパワー／バイアスパワー（以
下、「記録パワー」と称した場合、ピークパワーを代表
で記するが、ピークパワー／バイアスパワーの比は一定
である）の比を一定（＝２．２）にし、両端σ／Ｔｗの
記録パワー依存性を測定した。両端σ／Ｔｗが１３％と
なる記録パワーの１．２５倍を標準記録パワーとした。
図ではこれを１００％記録パワーと定義する。まず、１
１０％記録パワーで信号を記録し、その信号の上に各々
の記録パワーでオーバーライトした特性を図９、図１０
に示す。図９は、前端σ／Ｔｗのオーバーライト記録パ
ワー依存性、図１０は、後端σ／Ｔｗのオーバーライト
記録パワー依存性を意味する。さらに、図１１は、前端
σ／Ｔｗと後端σ／Ｔｗの大きい方をプロットしたもの
である。これは、ビットエラーレートは、両端σ／Ｔｗ
よりも、むしろ前端σ／Ｔｗと後端σ／Ｔｗの大きい方
によって決まるからである。

【００２５】図１１のＡ〜Ｊの信号をＤＶＤ−ＲＡＭド
ライブにて再生し、ビットエラーレートを測定した。そ
の結果を図１２に示す。ＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後端σ
／Ｔｗ）が１０％以上においては、ビットエラーレート
とは、よい相関があることがわかる。ＭＡＸ（前端σ／
Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）が１０％未満では、ビットエラー
レートは、σ／Ｔｗよりもむしろ記録層上の欠陥によっ
て律速されることになる。

【００２６】各光ディスクに１１０％記録パワーで信号
を記録し、その信号のうえに８５％、８７％、９０％の
記録パワーでオーバーライトしたときのＭＡＸ（前端σ
／Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）と前後端σ／Ｔｗ差の関係を図
１３に示す。ＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）と
前後端σ／Ｔｗ差には、よい相関があることがわかる。
これより、１１０％記録パワーで信号を記録し、その信
号の上にある一定の記録パワーでオーバーライトしたと
きのＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）を測定すれ
ば、前後端σ／Ｔｗ差（結晶化速度に対応するもの）が
予測できることになる。図１２よりわかるように、ＭＡ
Ｘ（前端σ／Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）をビットエラーレー
トで置き換えようとすると、ＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後
端σ／Ｔｗ）は、１０％以上でなければならない。

【００２７】次に、ＤＶＤ−ＲＡＭドライブにて、ビッ
トエラーレートの記録パワー（評価装置での記録パワー
と区別するために、ＤＶＤ−ＲＡＭドライブでの記録パ
ワーを以下、「DRV記録パワー」と称する）依存性を測
定した。正規分布を仮定して計算すると、σ／Ｔｗ１３
％は、ビットエラーレート１．２０ｘ１０^-4となる。ビ
ットエラーレートが１．２０ｘ１０^-4となるDRV記録パ
ワーの１．２５倍を標準DRV記録パワーとした。図では
これを１００％DRV記録パワーと定義する。まず、１１
０％DRV記録パワーで信号を記録し、その信号のうえに
各々のDRV記録パワーでオーバーライトしたときのビッ
トエラーレートの特性を図１４に示す。図１２によりわ
かるように、ビットエラーレートをＭＡＸ（前端σ／Ｔ
ｗ、後端σ／Ｔｗ）に換算しようとした場合、ビットエ
ラーレートは１．０ｘ１０^-6〜１．０ｘ１０^-2が適切で
あることがわかる。そこで、オーバーライトDRV記録パ
ワーを８７％とし、そのときの各ディスクのビットエラ
ーレートを表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】この値と図１２、図１３の関係を使えば、
記録層の前後端σ／Ｔｗ差（結晶化速度に対応するも
の）が得られる。以上より、ＤＶＤ−ＲＡＭドライブに
おけるビットエラーレートと評価装置におけるＭＡＸ
（前端σ／Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）との相関（図１１）お
よび評価装置におけるＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後端σ／
Ｔｗ）と前後端σ／Ｔｗ差の関係（図１２）を測定して
おけば、安価なＤＶＤ−ＲＡＭドライブのみの測定によ
り、記録層の結晶化速度を擬似的に測定することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、情報の記録および消去が
記録層の結晶と非晶質間の可逆的な相変化により行われ
る相変化型光情報記録媒体に関し、市販のドライブで、
安価に、かつ、前後端ジッタ差を測定することなく、記
録再生特性を評価できる方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂの組成図を示す図。

【図２】本発明の方法で使用した光情報記録媒体の層構
成を示す図。

【図３】化合物ラインからの距離（ＧｅＴｅＳｂ組成）
と１０回のオーバーライト後の前端ジッタおよび後端ジ
ッタの関係を示す図。

【図４】結晶化速度が記録再生を行う線速度に対して速
過ぎる組成の場合の記録マーク（涙滴マーク）の形状を
示す図。

【図５】前後端σ／Ｔｗ差と化合物ラインからの距離
（ＧｅＴｅＳｂ組成）の関係を示す図。

【図６】光ディスク１におけるσ／Ｔｗのピークパワー
依存性を示す図。

【図７】光ディスク２におけるσ／Ｔｗのピークパワー
依存性を示す図。

【図８】光ディスク３におけるσ／Ｔｗのピークパワー
依存性を示す図。

【図９】前端σ／Ｔｗのオーバーライト記録パワー依存
性を示す図。

【図１０】後端σ／Ｔｗのオーバーライト記録パワー依
存性を示す図。

【図１１】ＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後端σ／Ｔｗ）のオ
ーバーライト記録パワー依存性を示す図。

【図１２】ＤＶＤ−ＲＡＭドライブにおけるビットエラ
ーレートと評価装置におけるＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後
端σ／Ｔｗ）との相関を示す図。

【図１３】評価装置におけるＭＡＸ（前端σ／Ｔｗ、後
端σ／Ｔｗ）と前後端σ／Ｔｗ差との関係を示す図。

【図１４】ビットエラーレートのオーバーライトDRV記
録パワー依存性を示す図。

【符号の説明】

１透明基板２第一保護層３界面層４記録層５第二保護層６反射層７保護コート層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射光の強度に応じて結晶および非晶質
間の相変化が可逆的になされる記録層を有する光情報記
録媒体にマークエッジ記録方法により高記録パワーで信
号を記録し、その記録された信号の上に、低記録パワー
でオーバーライトした後、その信号のビットエラーレー
トを測定することによって、光情報記録媒体の記録再生
特性を評価する方法。