JP2000215531A

JP2000215531A - 光記録媒体の初期化方法

Info

Publication number: JP2000215531A
Application number: JP11014521A
Authority: JP
Inventors: Toru Abiko; 透安孫子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】初期化ムラを無くし、高密度においても安
定、かつ良好な初期化特性が得られる。【解決手段】結晶状態と非結晶状態との間の相変化が
可逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備え、光線
を照射して上記記録層に相変化を生じさせることにより
情報信号の記録及び／又は消去が行われる光記録媒体を
所定の線速度で回転させながら、所定パワーの光線を当
該光記録媒体に照射し、上記光線を、所定の送りピッチ
速度で上記光記録媒体の回転方向に略垂直な方向に移動
させることにより、当該光線を上記記録層の全面に照射
して上記光記録媒体を初期化するに際し、送りピッチ速
度の異なる初期化条件にて、複数回の初期化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶状態と非結晶
状態との間の相変化が可逆的に生じる相変化材料からな
る記録層を備え、光線を照射して上記記録層に相変化を
生じさせることにより情報信号の記録及び／又は再生が
行われる光記録媒体の初期化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、データ記録の分野において、安価
な大容量ファイルの実現を可能とする記録方式として、
光学記録方式に関する研究が進められており、産業用か
ら民生用まで幅広い用途が考えられている。

【０００３】光学記録方式のうち、書換可能型のメモリ
ー形態に対応したものとして相変化型光ディスク等が挙
げられる。この相変化型光ディスクでは、結晶状態と非
結晶状態との間の相変化が可逆的に生じる相変化材料か
らなる記録層を備え、レーザ光等の照射により記録層を
昇温させ、記録層に相変化を生じさせて情報が記録消去
され、また、光学的に情報信号の読み出しが行われる。

【０００４】このような相変化型光ディスク等に用いら
れる相変化材料としては、Ｇｅ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ
−Ｔｅ−Ｓｂ系合金材料、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金材
料、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ系合金材料等のいわゆるカルコゲ
ン系合金材料が知られている。

【０００５】これらの相変化材料は、一般にスパッタリ
ング法等により記録層として形成される。スパッタリン
グにより形成された記録層は、そのままではアモルファ
ス状態であることから、ドライブでのサーボ引き込みが
できないほど反射率が小さい。このため、アモルファス
状態の記録層材料を反射率の高い結晶状態にしておく工
程が必要となる。これが初期化工程である。

【０００６】初期化工程では、光ディスクを所定の線速
度で回転させながら、所定パワーの光線を当該光ディス
クに照射し、上記光線を、所定の送りピッチ速度で光デ
ィスクの半径方向に移動させることにより、当該光線を
上記記録層の全面に照射して、記録層の相変化材料を、
アモルファス状態から結晶状態へと変化させる。

【０００７】初期化工程は、特開平7ー192266号公報等に
記載されているように、光ディスクの半径方向に幅の広
いビームを用いて初期化を行っている。一般に、相変化
型光ディスクの初期化は、初期化装置において、照射パ
ワー、線速度、半径方向への送りピッチ速度等を調整す
ることにより、最適化している。また、そのような１回
の初期化では十分に均一な初期化が行えないとして、特
開昭63ー161547号公報や、特開平10-241160号公報等で
は、複数回の初期化を異なるビームパワーで行い、初期
化ムラを抑制する方法が報告されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、狭トラックピ
ッチ化や、高線密度化を進めていった場合、初期化ムラ
の低減は、まだ十分ではなく、さらなる向上が望まれて
いる。

【０００９】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、初期化ムラを無くし、高密度に
おいても安定、かつ良好な初期化特性が得られる相変化
型光記録媒体の初期化方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光記録媒体の初
期化方法は、結晶状態と非結晶状態との間の相変化が可
逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備え、光線を
照射して上記記録層に相変化を生じさせることにより情
報信号の記録及び／又は消去が行われる光記録媒体を所
定の線速度で回転させながら、所定パワーの光線を当該
光記録媒体に照射し、上記光線を、所定の送りピッチ速
度で上記光記録媒体の回転方向に略垂直な方向に移動さ
せることにより、当該光線を上記記録層の全面に照射し
て上記光記録媒体を初期化するに際し、送りピッチ速度
の異なる初期化条件にて、複数回の初期化を行うことを
特徴とする。

【００１１】上述したような本発明に係る光記録媒体の
初期化方法では、上記光記録媒体を初期化するに際し、
送りピッチ速度の異なる初期化条件にて複数回の初期化
を行っているので、ムラの無い、安定な初期化状態が得
られる。

【００１２】また、本発明の光記録媒体の初期化方法
は、結晶状態と非結晶状態との間の相変化が可逆的に生
じる相変化材料からなる記録層を備え、光線を照射して
上記記録層に相変化を生じさせることにより情報信号の
記録及び／又は消去が行われる光記録媒体を所定の線速
度で回転させながら、所定パワーの光線を当該光記録媒
体に照射し、上記光線を、所定の送りピッチ速度で上記
光記録媒体の回転方向に略垂直な方向に移動させること
により、当該光線を上記記録層の全面に照射して上記光
記録媒体を初期化するに際し、線速度の異なる初期化条
件にて、複数回の初期化を行うことを特徴とする。

【００１３】上述したような本発明に係る光記録媒体の
初期化方法では、上記光記録媒体を初期化するに際し、
線速度の異なる初期化条件にて複数回初期化を行ってい
るので、ムラの無い、安定な初期化状態が得られるとと
もに、効率よく初期化が行える。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１５】図１は、本実施の形態に係る初期化方法に
より初期化が行われる光記録媒体の一構成例を模式的に
示す断面図である。この光記録媒体は、相変化型のディ
スク状光記録媒体（以下、光ディスクと称する。）であ
る。この光ディスク１は、基板２の一主面２ａ上に、第
１の誘電体層３と、記録層４と、第２の誘電体層５と、
反射層６と、保護層７とが順次積層形成されてなる。

【００１６】基板２は、ポリカーボネートやガラス等、
レーザ光を透過し得る材料からなる。

【００１７】第１の誘電体層３及び第２の誘電体層５は
少なくともＺｎＳを含有する材料よりなることが好まし
く、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ₂等が挙げられる。

【００１８】記録層４は、相変化材料からなる。この相
変化材料としては、Ｇｅ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ−Ｔｅ
−Ｓｂ系合金材料、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ
−Ｓｎ−Ｔｅ系合金材料等のいわゆるカルコゲン系合金
材料が挙げられ、具体的には、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅、Ａｇ
ＩｎＳｂＴｅ等が例示される。

【００１９】反射層６は、熱拡散の機能も有し、例えば
アルミニウム、アルミニウム合金、Ａｇ合金等からな
る。

【００２０】保護層７は、例えば紫外線硬化型樹脂等か
らなる。

【００２１】このような光ディスク１に対して情報の記
録を行う場合には、基板２の一主面２ａとは反対側の主
面２ｂからレーザ光等の記録光を部分的に照射して記録
層４の一部を所定の結晶相或いは非結晶相に相変化させ
ることにより記録を行う。上述したような相変化材料で
は、加熱温度によって異なるが、例えば急速加熱又は急
冷することにより非晶質状態となり、徐冷することによ
り結晶状態となる。このように、情報信号に応じて、記
録層４に結晶部分と非結晶部分とを形成することで情報
の記録が行われる。

【００２２】また、この光ディスク１から情報の再生を
行う場合には、基板２の一主面２ａとは反対側の主面２
ｂ側から記録層４にレーザ光等の再生光を照射して、記
録層４中の異なる結晶相或いは非結晶相間の反射率の差
異により、結晶相及び非結晶相に対応した情報の再生を
行う。なお、この再生光は、記録層４に相変化を起こさ
ないようなものであることが必要である。

【００２３】ところが、上述したように、スパッタリン
グ法等により相変化材料を被着させて形成された記録層
は、そのままではアモルファス状態であり、反射率が小
さいため、ドライブでの情報の記録再生ができない。こ
のため、光ディスク１に対して情報の記録再生を行う前
に、アモルファス状態の相変化材料を結晶化させて、記
録層の反射率を高くする工程、すなわち初期化の工程が
必要となる。以下、このような相変化型の光ディスク１
の初期化方法について説明する。

【００２４】光ディスク１に対して初期化を行う際に用
いられる初期化装置の一構成例を図２に示す。

【００２５】この初期化装置１０は、スピンドルモータ
１１と、レーザ光源１２と、コリメータレンズ１３と、
対物レンズ１４とから構成される。

【００２６】スピンドルモータ１１は、初期化しようと
する光ディスク１を一定の線速度で回転駆動する。ま
た、このスピンドルモータ１１には、光ディスク１を固
定するための図示しないチャッキング機構が備えられて
いる。このスピンドルモータ１１で光ディスク１を回転
駆動する際の線速度は、例えば２ｍ／秒〜１２ｍ／秒の
範囲が好ましい。

【００２７】レーザ光源１２は、光ディスク１を初期化
する初期化用レーザ光の光源となる。このレーザ光のパ
ワーは、アモルファス状態の相変化材料を結晶化するの
に十分なパワーであればよく、例えば４００ｍＷ〜９０
０ｍＷの範囲が好ましい。

【００２８】コリメータレンズ１３は、レーザ光源１２
から出射されたレーザ光を平行光とする。

【００２９】対物レンズ１４は、初期化用レーザ光を光
ディスク１上に集光させる。また、この対物レンズ１４
は、フォーカスサーボ用の図示しないアクチュエータを
備え、レーザ光が相変化ディスク１の記録層上で一定の
ビーム形状を保つようにする。

【００３０】そして、このような初期化装置１０を用い
て光ディスク１の初期化を行う場合には、まず、レーザ
光源１２から、初期化用レーザ光を出射する。レーザ光
源１２から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１
３で平行光にされた後、対物レンズ１４で絞られて光デ
ィスク１の記録層上に照射される。

【００３１】このとき、この初期化装置１０では、光デ
ィスク１上に集光されるレーザスポットのスポット径
が、光ディスク１の半径方向に長く、光ディスク１の半
径と垂直な方向に短い楕円状のレーザスポットとなるよ
うになされている。このレーザスポットのスポット径
は、例えば光ディスク１の半径方向に９６μｍ、光ディ
スク１の半径と垂直な方向に１μｍである。

【００３２】光ディスク１の記録層上に照射されたレー
ザ光は、一定のレーザパワーを保ちながら、半径方向に
一定の送りピッチ速度で移動し、光ディスク１の全面に
亘って照射され、相変化材料からなる記録層を、アモル
ファス状態から結晶状態へと変化させる。このようにし
て、光ディスク１の初期化が行われる。

【００３３】しかしながら、上述したような初期化を１
回行っただけでは、十分に均一な初期化が行えない。初
期化ムラがあると、記録層の反射率にムラが生じ、光デ
ィスク１の特性が低下してしまう。

【００３４】そこで、本発明に係る光ディスクの初期化
方法では、光ディスク１を初期化する際に、上述したよ
うな初期化を、初期化条件を変えて複数回繰り返す。初
期化条件を変えて、初期化を複数回繰り返すことで、光
ディスク１の初期化ムラが大きく低減され、光ディスク
１の特性を、高密度においても安定で良好なものとする
ことができる。

【００３５】なお、以下の説明では、初期化を２回繰り
返す場合を例に挙げて説明するが、本発明に係る光ディ
スクの初期化方法はこれに限定されるものではなく、初
期化を３回以上繰り返す場合にも同様に適用可能であ
る。

【００３６】複数回の初期化において変化させる初期化
条件として具体的には、レーザスポットの送りピッチ速
度が挙げられる。光ディスク１に対して２回目の初期化
を行う際に、２回目の初期化における送りピッチ速度
を、１回目の初期化における送りピッチ速度よりも遅く
する。

【００３７】まず１回目の初期化において、レーザスポ
ットが、所定の送りピッチ速度で光ディスクの全面に照
射されることで、光ディスクの記録層がアモルファス状
態から結晶状態へと変化する。この１回目の初期化にお
ける送りピッチは、レーザスポットの光ディスクの半径
方向の幅以下が好ましい。送りピッチを、レーザスポッ
トの光ディスクの半径方向の幅以下とすることで、記録
層の同じ部分に、レーザスポットが繰り返し照射される
ことになり、記録層の結晶化をより効率よく行うことが
できる。

【００３８】しかし、結晶化を一度行っただけでは、記
録層の結晶化の状態にムラがあると思われる。そこで、
２回目の初期化を行うことで、記録層の結晶化の状態を
均一にする。

【００３９】このとき、２回目の初期化における送りピ
ッチ速度を、１回目の初期化における送りピッチ速度よ
りも遅くすることで、記録層の同じ部分に、レーザスポ
ットが繰り返し照射されることになり、記録層の結晶化
の均一化をより効率よく行うことができる。具体的に
は、２回目の初期化における送りピッチは、レーザスポ
ットの、光ディスクの半径方向のスポット径の１／８以
下とすることが好ましい。２回目の初期化における送り
ピッチを上記のようにすることで、レーザスポットがよ
り多く繰り返し照射され、記録層の結晶化状態をより効
果的に均一にすることができる。

【００４０】このように、２回目の初期化における送り
ピッチ速度を、１回目の初期化における送りピッチ速度
よりも遅くすることで、記録層の結晶化の状態を均一に
することができ、光ディスク１の初期化ムラを大きく低
減することができる。

【００４１】また、上述した送りピッチ速度の他にも、
複数回の初期化において変化させる初期化条件として、
光ディスク１を回転駆動させる際の線速度が挙げられ
る。光ディスク１に対して２回目の初期化を行う際に、
２回目の初期化における線速度を、１回目の初期化にお
ける線速度よりも速くする。

【００４２】この線速度は、相変化材料の結晶化速度に
関係してくる。相変化材料をアモルファス状態から結晶
状態へと変化させる際には、当該相変化材料を結晶化温
度以上まで昇温させてから冷却することが必要である。
従って、線速度が遅いと、光ディスク１に対して、より
長い時間レーザ光が照射されていることになるため、相
変化材料の冷却に時間がかかり、結晶化速度が遅くな
る。また、線速度が速いと、光ディスク１上に対してレ
ーザ光が照射される時間が短いため、相変化材料が速や
かに冷却され、結晶化速度が速くなる。

【００４３】１回目の初期化では、記録層の相変化材料
はそのほとんどがアモルファス状態であるため、結晶化
にも時間がかかると思われる。しかし、１回目の初期化
によって相変化材料の大部分は結晶化される。そのた
め、２回目の初期化においては、１回目の初期化で結晶
化されなかった部分を結晶化すればよく、１回目の初期
化に比べて結晶化の時間はそれほどかからないと思われ
る。

【００４４】このように、２回目の初期化における線速
度を、１回目の初期化における線速度よりも速くするこ
とで、記録層の結晶化をより速やかに、より効率よく行
うことができ、光ディスクの初期化ムラを大きく低減す
ることができる。

【００４５】上述したような、初期化条件としての送り
ピッチ速度と線速度とは、それぞれを別個に変化させて
も本発明の効果は得られるが、記録層の初期化ムラの低
減をより効果的にするためには、両方の条件を共に変化
させることが好ましい。また、このような、条件を変え
て行う１回目の初期化と２回目の初期化とは連続して行
っても構わないし、非連続で行っても構わない。

【００４６】また、初期化を２回行っても十分な均一性
が得られない場合、さらに初期化を繰り返してもよい。
例えば３回目の初期化を行う場合、３回目の初期化は、
２回目の初期化の送りピッチ速度よりも小さい送りピッ
チ速度で行う。また、３回目の初期化は、２回目の初期
化線速度より速い線速度で行う。

【００４７】〈実験例〉以下に示す実験例では、相変化
型光ディスクを初期化するに際し、送りピッチ速度又は
線速度の初期化条件を変えて２回の初期化を行い、初期
化後の光ディスクの特性を評価することにより、初期化
の均一性についての評価を行った。

【００４８】まず、図１に示したような相変化型の光デ
ィスクを作製した。

【００４９】光ディスクを作製するには、まず、一主面
上にトラッキングの為のグルーブがスパイラル状に形成
されている、ポリカーボネート製の基板を用意し、この
基板のグルーブが形成された面上に、スパッタリングに
よりＺｎＳ−ＳｉＯ₂を被着させて第１の誘電体層を形
成した。

【００５０】次に、この第１の誘電体層の上に、スパッ
タリングにより相変化材料としてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系材
料を被着させて記録層を形成した。次に、この記録層の
上にスパッタリングによりＺｎＳ−ＳｉＯ₂を被着させ
て第２の誘電体層を形成した。さらに、この第２の誘電
体層の上にスパッタリングによりＡｌを被着させて反射
層を形成した。

【００５１】これら各層のスパッタリングは各材料ごと
に分かれたチャンバーを有するスパッタリング装置を用
いて行うこととし、スパッタリングの際には各チャンバ
ー内の真空度を５×１０^-5Ｐａ以下とした後、スパッタ
ガスを導入して所定の真空度とした。

【００５２】さらに、各層が形成された基板をスパッタ
リング装置から取り出し、上記反射層上にスピンコート
法により紫外線硬化樹脂よりなる保護層を形成すること
により、図１に示したような光ディスクを作製した。

【００５３】そして、この光ディスクを、図２に示した
ような初期化装置を用いて初期化した。ここで、この初
期化装置のレーザービームスポット径は、光ディスクの
半径方向に９６μｍであり、光ディスクの半径と垂直な
方向に１μｍである。また、初期化用レーザ光の照射パ
ワーは、９００ｍＷまで調節可能である。

【００５４】初期化は、後掲する表１に示すように、送
りピッチ速度又は線速度の初期化条件を変えて２回の初
期化を行い、１回目と２回目とで初期化条件を変えるこ
とによる効果を調べた。評価は、１回目の初期化条件と
２回目の初期化条件とをパラメータとし、２回初期化後
の光ディスクの反射率ムラとジッター特性とを評価し
た。

【００５５】反射率ムラは、ディスク１周の和信号の平
均値に対する変動量で表し、１回の初期化で最も反射率
変動のなかった条件での反射率変動量から、それよりも
反射率変動が小さい場合に、反射率ムラ特性をＯＫとし
た。

【００５６】また、ジッター特性評価には、まず、光デ
ィスクに対して相変化型光記録再生装置により、図３に
示すような発光パターンを用いて、線速度４．８ｍ／秒
で、ランダムＥＦＭ信号をチャンネルクロック２７．７
ＭＨｚとして記録した。また、図３中、Ｐｈ，Ｐｌ及び
Ｐｃは、ジッター値が最良になるパワーとした。ここ
で、ジッター値とは、クロックに対して各マークエッジ
の標準偏差をウィンドウ幅で規格した値をいう。そし
て、ジッター値が、エラー訂正可能な１５％以下である
とき、ジッター特性をＯＫとした。

【００５７】このようにして反射率ムラとジッター特性
とを評価し、その両方の特性が共にＯＫの場合に、特性
の総合判定をＯＫとした。反射率ムラとジッター特性と
のどちらか一方でもＮＧの場合には、特性の総合判定を
ＮＧとした。

【００５８】光ディスクを初期化する際の、１回目の初
期化条件及び２回目の初期化条件と、特性の総合判定と
をまとめて表１に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】表１より明らかなように、２回目の送りピ
ッチ速度を１回目の送りピッチ速度よりも遅くし、ま
た、２回目の線速度を１回目の線速度よりも速くしたサ
ンプル１〜サンプル３では、総合判定がＯＫであり、記
録層の初期化がムラ無く均一に行われ、良い特性が得ら
れていることがわかる。

【００６１】一方、２回目の送りピッチ速度を１回目の
送りピッチ速度と同じか又は速くするか、又は、２回目
の線速度を１回目の線速度と同じか又は遅くしたサンプ
ル４〜サンプル９では、総合判定がいずれもＮＧであ
り、記録層の初期化にムラがあり、特性を低下させてい
ることがわかる。

【００６２】従って、光ディスクを初期化する際に、送
りピッチ速度又は線速度の初期化条件を変えて初期化を
複数回繰り返すことで、光ディスクの初期化ムラが大き
く低減され、光ディスクの特性を、高密度においても安
定で良好なものとすることができることがわかった。な
お、初期化条件のうち、初期化用レーザ光のパワーにつ
いては、本実験範囲では、レーザ光のパワーを変化させ
ることによる有為差はみられなかった。

【００６３】

【発明の効果】本発明の光記録媒体の初期化方法では、
送りピッチ又は線速度の異なる初期化条件にて、複数回
初期化することで、信号特性を劣化させることなく、安
定したムラのない結晶化レベルを確保させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で初期化される光記録媒体の一構成例を
示す断面図である。

【図２】図１の光記録媒体を初期化する初期化装置の一
構成例を示す模式図である。

【図３】光ディスクのジッター特性を評価するための記
録発光パターンを示した図である。

【符号の説明】

１光ディスク、２基板、３第１の誘電体層、
４記録層、５第２の誘電体層、６反射層、
７保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶状態と非結晶状態との間の相変化が
可逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備え、光線
を照射して上記記録層に相変化を生じさせることにより
情報信号の記録及び／又は消去が行われる光記録媒体を
所定の線速度で回転させながら、所定パワーの光線を当
該光記録媒体に照射し、上記光線を、所定の送りピッチ
速度で上記光記録媒体の回転方向に略垂直な方向に移動
させることにより、当該光線を上記記録層の全面に照射
して上記光記録媒体を初期化するに際し、送りピッチ速度の異なる初期化条件にて、複数回の初期
化を行うことを特徴とする光記録媒体の初期化方法。
【請求項２】上記光記録媒体に対して複数回の初期化
を行う際に、（ｎ＋１）回目の初期化における送りピッ
チ速度を、ｎ回目の初期化における送りピッチ速度より
も遅くすること（但し、ｎは正の整数である。）を特徴
とする請求項１記載の光記録媒体の初期化方法。
【請求項３】結晶状態と非結晶状態との間の相変化が
可逆的に生じる相変化材料からなる記録層を備え、光線
を照射して上記記録層に相変化を生じさせることにより
情報信号の記録及び／又は消去が行われる光記録媒体を
所定の線速度で回転させながら、所定パワーの光線を当
該光記録媒体に照射し、上記光線を、所定の送りピッチ
速度で上記光記録媒体の回転方向に略垂直な方向に移動
させることにより、当該光線を上記記録層の全面に照射
して上記光記録媒体を初期化するに際し、線速度の異なる初期化条件にて、複数回の初期化を行う
ことを特徴とする光記録媒体の初期化方法。
【請求項４】上記光記録媒体に対して複数回の初期化
を行う際に、（ｎ＋１）回目の初期化における線速度
を、ｎ回目の初期化における線速度よりも速くすること
（但し、ｎは正の整数である。）を特徴とする請求項３
記載の光記録媒体の初期化方法。