JP2002237096A - 光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
体において、高線速記録時の記録特性が良好な製品を提
供すること。 【解決手段】 光ビームを照射することにより記録層材
料に光学的な変化を生じさせ、情報の記録、再生を行な
い、かつ書換えが可能な相変化光記録媒体において、蛇
行溝を有するポリカーボネートなどの透明基板上に、少
なくとも光学膜厚(nd=屈折率×膜厚)が80nm≦
nd≦200nmの範囲にある第1の誘電体層と、消去
状態における光学膜厚が20nm≦nd≦50nmの範
囲の相変化記録材料層、10nm≦nd≦70nmの範
囲の第2の誘電体層、及び金属反射層をこの順番で製膜
してなり、さらにこの上に同じ厚さのポリカーボネート
などの透明基板を接着してなることを特徴とする光記録
媒体。
Description
ることにより記録層材料に光学的な変化を生じさせ、情
報の記録、再生を行ない、かつ書換えが可能な相変化光
記録媒体に関するものである。
−RWに関してのEFM信号に対するアドレス情報など
を図6aに示される情報担体(1)に記録する方法、ま
た、DVDに関してもアドレス情報などを基板にインプ
ットするために蛇行溝を用いる方法が開示されており、
この情報担体(1)は、図6c、図6dに平面形状が示
され、その断面構造が図6bに示されるような正弦波ウ
ォブルのサーボトラック(4)を有し、このサーボトラ
ック(4)は、トラック変調により生成される周波数成
分の平均周波数を22.05KHzに保持し、情報担体
(1)を、トラック変調の周波数が位置情報信号に応じ
て変調されるような形式のものとすることができる旨記
載されている。しかしながら、この基板にインプットす
る情報はそれぞれの規格でさまざまな条件があり、ディ
スクを製造する場合には、個別に溝の条件と記録膜の構
成条件を最適化する必要がある。本発明は、4.7GB
DVD+RWの規格を満足するディスクの条件を規定
するものであるが、これに関するものはまだ開示されて
いない。
密度記録に対応するDVD−ROMと同容量で、等速記
録が可能なものがすでに製品化されている状況である。
これらの書き換え可能な光ディスクはその読み出しおよ
び書き込みのために、その基板には、蛇行する案内溝が
存在し、この案内溝には書き込みの際に必要なクロック
や信号のアドレス位置などの情報が入力されてなること
が一般的である。
は、上記従来技術に鑑みて、DVD−ROMと同容量の
書き換え型記録媒体において、高線速記録時の記録特性
が良好な製品を提供することを目的としている。
(1)「光ビームを照射することにより記録層材料に光
学的な変化を生じさせ、情報の記録、再生を行ない、か
つ書換えが可能な相変化光記録媒体において、蛇行溝を
有するポリカーボネートなどの透明基板上に、少なくと
も光学膜厚nd(nd=屈折率n×膜厚d)が80nm
≦nd≦200nmの範囲にある第1の誘電体層と、消
去状態における光学膜厚が20nm≦nd≦50nmの
範囲の相変化記録材料層、10nm≦nd≦70nmの
範囲の第2の誘電体層、及び金属反射層をこの順番で製
膜してなり、さらにこの上に同じ厚さのポリカーボネー
トなどの透明基板を接着してなることを特徴とする光記
録媒体」、(2)「蛇行溝を有するポリカーボネートの
屈折率(n)は1.5〜1.65の範囲であり、厚さが
0.59〜0.62mmであることを特徴とする前記第
(1)項に記載の光記録媒体」、(3)「蛇行溝を有す
るポリカーボネートの複屈折が50nm以下の範囲であ
ることを特徴とする前記第(1)項に記載の光記録媒
体」、(4)「上記蛇行溝のピッチは0.70〜0.8
mmであり、蛇行溝に入力されるクロック情報は周期的
な蛇行を用い、アドレスやディスクの情報は周期的な蛇
行の位相を180度反転することによって入力し、蛇行
溝の振幅は15nm以上40nm以下であることを特徴
とする前記第(1)項に記載の光記録媒体」、(5)
「上記蛇行溝のウォブル周期が0.4〜0.45μmで
あることを特徴とする前記第(1)項に記載の光記録媒
体」、(6)「上記蛇行溝の深さは22〜40nmであ
ることを特徴とする前記第(1)項に記載の光記録媒
体」、(7)「上記蛇行溝のGroove幅は0.17
〜0.30μmであることを特徴とする前記第(1)項
に記載の光記録媒体」、(8)「記録マークがGroo
veに記録され、記録マークの幅は溝幅に対し0.9〜
1.5の範囲であることを特徴とする前記第(1)項に
記載の光記録媒体」により達成される。
録マークからの信号特性が良好であると同時に、上記案
内溝に入力されているウォブル情報を低い誤り率で読み
出すために必要な書換え型光ディスクに用いられる多層
記録膜の光学特性や基板の光学特性および基板に形成さ
れる案内溝の形状を規定するものであり、これらの効果
によりすでに普及しているDVD−ROMドライブによ
る再生互換性の高い書換え型光ディスクを提供すること
を目的としている。この目的においては、多層記録膜に
おいては各層の光学膜厚すなわち屈折率nと膜厚dの
積、光学膜厚ndと、基板においてはその屈折率と複屈
折率およびそれに形成される案内溝のウォブル形状が重
要となる。
DVD−ROMと同容量の書き換え型記録媒体である
4.7GB DVD+RWの製品を得るために開発活動
を行なった結果、上記案内溝に入力されているウォブル
情報を低い誤り率で読み出しが可能であり、かつ記録マ
ークからの信号が低い誤り率で再生されるための多層記
録膜の光学特性や基板の光学特性、および基板に形成さ
れる案内溝の形状が以下の条件のときに良好に実現で
き、再生互換性の高い書換え型光ディスクが得られるこ
とを見出した。
より記録層材料に光学的な変化を生じさせ、情報の記
録、再生を行ない、かつ書換えが可能な相変化光記録媒
体において、蛇行溝を有するポリカーボネートなどの透
明基板上に、少なくとも光学膜厚nd(nd=屈折率n
×膜厚d)が80nm≦nd≦200nmの範囲にある
第1の誘電体層と、消去状態における光学膜厚が20n
m≦nd≦50nmの範囲の相変化記録材料層、10n
m≦nd≦70nmの範囲の第2の誘電体層、及び金属
反射層をこの順番でスパッタ製膜すること、第2に、蛇
行溝を有するポリカーボネートの屈折率(n)は1.5
〜1.65の範囲であり、厚さが0.59〜0.62m
mであること、第3に、蛇行溝を有するポリカーボネー
トの複屈折が50nm以下の範囲であること、第4に、
上記蛇行溝のピッチは、0.70〜0.8mmであり、
蛇行溝に入力されるクロック情報は周期的な蛇行を用
い、アドレスやディスクの情報は周期的な蛇行の位相を
180度反転することによって入力し、蛇行溝の振幅は
15nm以上40nm以下であること、第5に、上記蛇
行溝のウォブル周期が0.4〜0.45μmであるこ
と、第6に、上記蛇行溝の深さは、22〜35nmであ
ること、第7に、上記蛇行溝のGroove幅は0.1
7〜0.30μmであること、第8に、記録マークはG
rooveに記録され、記録マークの幅が溝幅に対し
0.9<1.5であること、がわかった。所以、本発明
によれば上記に示す光記録媒体が得られる。
げて説明する。図1は、本発明の実施例の光記録媒体構
造の概略図である。案内溝を有するポリカーボネイト基
板(1)上に、スパッタリング法により下部保護層とし
て第1の誘電体層(2)、記録層(3)、上部保護層と
しての第2の誘電体層(4)および第3の誘電体層
(4’)、反射放熱層(5)を製膜し、反対側の基板
(1’)と接着する基板は媒体として機能する各層が積
層されていてもいなくても良い。接着層(7)は、粘着
シートあるいはラジカルUV樹脂、カチオン重合樹脂等
が使用できる。また、反射放熱層(5)上にスピンコー
トにより塗布されたUV硬化樹脂からなる環境保護層
(6)が積層されていても良い。各層の製膜条件はスパ
ッタ装置を用い、第1・第2および保護層(2),
(4):投入電力3kW,Arガス圧力(製膜室気圧)
2mTorr、相変化記録膜(3):投入電力1kW,
Arガス圧力(製膜室気圧)2mTorr、第3の保護
層(4’):投入電力1kW,Arガス圧力(製膜室気
圧)2mTorr、反射膜:投入電力9kW,Arガス
圧力(製膜室気圧)2mTorrとした。もちろん各層
の製膜条件はこの条件に限られない。第1・第2・第3
の保護層、記録層、反射層は各種気相成長法、例えば、
真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法等に
より形成できる。
蛇行量が35nm、Groove幅0.25μmの蛇行
溝を有するポリカーボネート基板上に、SiO220m
ol%のZnS・SiO2混合ターゲットを用いる第1
の誘電体層を65〜85nm、Ag0.5原子%、In
5原子%、Sb64原子%、Te25原子%、Ge2原
子%の組成の記録層を15〜20nm、第1の誘電体層
と同じ第2の誘電体層を12nm、SiC:SiO
2(1:1)の混合ターゲットを用いる第3の誘電体層
を2〜8nm、Agターゲットを用いる反射層80〜1
50nmをスパッタ法により成膜して相変化光記録媒体
を作成した。この第1・第2の誘電体層の屈折率は2.
0、ブランクディスクの記録層の屈折率は2.3、第3
の誘電対層の屈折率は、2.5であった。したがって、
このディスクにおける各層のndは表1の1−1のごと
くなる。
の反射率・変調度・ジッタを比較例とともに表1−2に
示す。比較例としては、第1・第2の誘電体層および記
録層のndが請求項1より大きい場合と小さい場合につ
いて示す。互換性の高い相変化書き換え型光ディスクを
得る場合には、2層DVD−ROMディスクの規格値を
満足する必要があるが、相変化書き換え型の光ディスク
においては下記の条件が必要であることがわかってい
る。 反射率=18〜30% 変調度>0.60 ジッタ<9% ※DVD−ROMのジッタ規格値は<8%だが、ピック
アップの傾きが±0.75deg.のときに<15%で
読み取り誤り率が小さいことがわかっており、相変体の
場合はこの条件を満たす最小ジッタは9%である。
の信号特性が良好であると同時に、案内溝に入力されて
いるウォブル情報を低い誤り率で読み出すために必要な
書換え型光ディスクに用いられる多層記録膜の光学特性
を詳細に検討した結果、たとえばDVD+RW規格に適
するディスクの各条件は以下に示すものが良いことがわ
かった。
は、CD−RWに用いられているAgInSbTe組成
の材料に対しGel原子%から5原子%を添加したもの
を用いた。この場合、記録層の光学特性は請求項1に示
す30nm≦nd≦50nmの範囲がよい。具体的には
Ag0.5原子%、In5原子%、Sb64原子%、T
e25原子%、Ge2原子%付近の組成の記録層を用い
たブランクディスクでは、記録層の屈折率は約2.3と
なり、この場合の膜厚Dpcは9nm≦Dpc≦23n
mの範囲が望ましく、より好ましくは13nm≦Dpc
≦19nmの範囲が良い。
合ターゲットを用いた。この混合比は調整されても良い
が、SiO2の混合比は50%を超えない範囲が望まし
く、その膜厚条件としては請求項1に示す光学膜厚が満
たされていることが必要であり、好ましくはndが12
0から180の範囲が良い。具体的には、ZnS−(2
0mol% SiO2)のZnS−SiO2を投入電力3
kW、Arガス圧力(製膜室気圧)2mTorrのRF
スパッタにより製膜した場合、誘電体層の屈折率は約
2.0となる。この場合、その膜厚Ddi1は40nm
≦Ddi1≦100nmの範囲が好ましく、より好まし
くは70nm≦Ddi1≦90nmの範囲が良い。Si
O2の混合比については、50%を超える場合、スパッ
タ速度が著しく低下するために生産上スループットの低
下により、コスト高になってしまう不具合が生ずる。ま
た、上述したZnSとSiO2の混合膜の光学膜厚につ
いては、これより小さい場合には、記録信号の再生時に
光ディスクからの反射率が目的の範囲より低くなった
り、繰り返し記録特性が悪くなるといった不具合が生ず
る。また、膜厚がこの範囲より大きい場合には反射率が
高くなることによって実質の変調度が小さくなり、結果
として再生時の誤り率が大きくなってしまうなどの不具
合を生ずる。
く、ZnSとSiO2の混合物を用いることができる。
第1の誘電体層と同様のスパッタ条件で得られた屈折率
約2.0の膜厚範囲としては、5nm≦Ddi2≦35
nmが好ましく、より好ましくは10nm≦Ddi2≦
20nmが良い。
第3の誘電体層がなくとも実用上問題ないことも確認さ
れているが、実施例1に示す場合のように、上部保護層
としての第2誘電体層は付加的に第3の誘電体層として
SiCとSiO2の混合物の積層構造とすることによっ
て、より信頼性の高い記録媒体が実現できる。第3の誘
電体層は、反射層にAgやAg合金を用いる際に、硫化
物を含む第2の誘電体層と接触し、硫化することなど、
AgやAg合金の劣化を防ぐことを目的としている。こ
の層の材料は、上記硫化防止に対する阻止能の観点から
は、主成分が酸化物以外の誘電体材料であれば良く、S
iO2などの酸化物の含有量は30%以下が良い。
電体層の厚さDdi2が、9nm≦Ddi2≦15nm、
第3の誘電体の膜厚Ddi3が2nm≦Ddi3≦8nm
が好ましい。この場合のndの範囲は、第3の誘電体の
屈折率が上記製膜条件下では約2.5であるため、23
nm≦nd≦70nmであり、請求項1に示す範囲であ
る。これ以下の範囲の場合には、記録マークのコントラ
ストが不足する問題が生じ、これ以上の場合には繰り返
し記録特性が悪くなるといった不具合が生ずる。
反射層に用いる材料としては、Al合金やAuなどの金
属膜も可能であるが、AgあるいはAgに対し、Pd、
In、Cu、Si、Ge、Crなどの元素、あるいはそ
の混合物であってAgに対し10%までの含有量で共晶
となる金属であればどのような元素の添加も可能である
が、このような共晶系合金などが記録特性上は好ましい
結果が得られる。膜厚は、60〜200nmがよい。6
0nm以下では放熱効果が得られない。また、厚すぎる
場合は界面剥離を生じ易くなる。また、基板に用いるポ
リカーボネートの光学条件については、以下に示す。
ィスクについて蛇行溝を有するポリカーボネートのn屈
折率・厚さ・複屈折について評価した結果、屈折率は
1.5〜1.65が良く、高い場合はディスク全体の反
射率低下が起こり、低い場合には反射率の増加により変
調度が不足してしまう。また、複屈折に関しては50n
m以下が良く、高い場合はディスク全体の反射率低下が
起こる。特に、ディスク半径方向に分布がある場合に
は、反射率も同様な分布を示すようになるため、なるべ
く小さい値であることが必要である。厚さに関しては、
0.59〜0.62mmが良く、薄すぎると記録再生装
置のクランプの甘さから回転数の不安定が起こる場合が
あり、薄すぎたり厚すぎる場合にはピックアップのフォ
ーカス性能に問題が生ずる。また、円周方向の厚さムラ
がこの範囲を超える場合には、信号強度が周内で変動し
てしまう問題も生ずることがわかった。
層および基板のndを最適化することによって、たとえ
ば、DVD−ROMの2.5倍速以上の高線速記録が可
能で、さらにオーバーライト特性が良好な光記録媒体が
実現できる。さらに、このような光学条件にすることに
よって、後述する溝条件とあいまって、記録時に必要な
蛇行溝に入力されたクロック情報やアドレス情報などが
低い誤り率で読み出すことができる光記録媒体が実現で
きる。
行溝に入力されるクロック情報は周期的な蛇行を用い、
アドレスやディスクの情報は周期的な蛇行の位相を18
0度反転することによって入力してなる。
ャリア・ノイズの振幅は、実際の蛇行溝を20nm以上
40nm以下にした場合に良好な結果を与え、好ましく
は20nm以上40nm以下が良い。これ以下の場合に
はキャリアの量が小さくなりすぎ、結果として位相反転
により蛇行溝に刻まれたアドレス情報やメディアの情報
の読み出し誤り率が大きくなってしまう。また、これよ
りも大きい場合には、隣接する蛇行溝からの干渉を受け
ることによって、ノイズ成分が大きくなってきて、結果
として情報の読み取り誤り率が高くなってしまう。さら
に、スタンパの作成時、つまり露光工程において変調素
子の負荷が大きくなり、メディア全周にわたって安定し
た溝が形成できなくなる恐れもある。
て蛇行溝の振幅とウォブル周期を変えて、クロックやア
ドレス情報の読み取り誤り率の尺度としてWobble
C/N比の評価結果を図2に示す。安定し、アドレス
やクロック情報を得るのに充分なキャリア/ノイズ比を
Aであらわしたが、ウォブルの振幅が約15nmあれば
これより大きい値となることがわかるが、確実にCN比
を確保したい場合は20nm以上が良い。また、さらに
振幅を大きくしていくと、隣接するトラックとの干渉に
よりウォブルをグルーブと平行方向に分割されたPDに
より、その信号を取り出すと図3のように波形に強弱が
できる。この信号(Vwobble)の最大値/最小値
をプロットしたものが図4である。Vwobbleの最
大/最小比が2.5を超えるとクロックやアドレス情報
の読み取り誤り率が上昇することが、アドレス情報の読
み取り誤り率の評価からわかったが、この上昇ポイント
はウォブル振幅で約40nmであった。
が変動するため、図2のCN比が当然小さくなるため安
定したアドレス情報が得られなくなる。実験の結果から
は、蛇行溝のウォブル周期は4.0〜4.5μmである
ことが必要であった。
て、反射率・記録後のトラッククロス信号・プッシュプ
ル信号・アドレス情報の読み取り誤り率を評価した結果
を表2に示す。光ディスクの膜構成は実施例2と同じで
ある。結果から蛇行溝の深さは、22〜35nmが良
く、望ましくは24nm〜30nmの範囲が良い。これ
より小さい場合には、記録装置がGrooveを判定す
るプッシュプル信号が小さくなりすぎるために安定した
サーボ特性が得られなくなってしまい、トラッキングで
きなくなってしまう。これより大きい場合には、反射率
の低下を招き、DVD−ROM装置による再生互換が取
れなくなってしまう。反射率低下は第1の誘電体層の厚
さによってコントロール可能であるが、この場合は記録
特性が悪くなってしまう。次に、蛇行溝のGroove
幅は0.17〜0.30μmが良く、好ましくは0.2
〜0.28μmの範囲であることが良好な結果をもたら
す。これより小さい場合には反射率低下が起こり、大き
すぎる場合はデータサーチ時にトラッククロス信号が小
さくなりすぎ、サーチがうまくできない不具合を生ず
る。
ィスクについて記録マークの幅を変えてジッタ・変調度
・記録後のトラッククロス信号を評価した。記録マーク
は、Grooveに記録されること、記録マークの幅が
溝幅に対し1<1.5であること、によって良好な記録
特性を得ることができる。上記の記録材料は高密度記録
に適しており、前述したような各層の光学膜厚を満足す
ることによって、トラックピッチ0.74μmのGro
oveのみの記録で、4.7G Byteのデータ容量
を確保することが可能である。また、この材料は浅い溝
深さとあいまってGroove幅より幅の広いマークが
形成される。この媒体の特徴的なマーク形状は図5に示
す。これによって変調度が大きく取れて、DVD−RO
Mと同程度の値が得られ、結果として再生互換の高い記
録媒体が得られる。記録マークが小さい場合には変調度
がとれなくなり、ジッタも悪化する。また、マーク幅が
大き過ぎる場合には変調度が大きくなるが、トラックク
ロス信号が小さくなり、サーチがうまくできない。ジッ
タ、特にオーバーライト特性が悪化してしまう。また、
隣接マークとの干渉により、データエラー率も大きくな
ってしまうなどの問題を生じた。
なように、本発明の請求項1により、相変化記録膜に記
録される記録マークからの信号特性が良好であると同時
に、案内溝に入力されているウォブル情報を低い誤り率
で読み出すために必要な書換え型光ディスクに用いられ
る多層記録膜の光学特性を規定することにより、相変化
記録膜に記録される記録マークからの信号特性が良好で
あると同時に、案内溝に入力されているウォブル情報を
低い誤り率で読み出すことが可能となる。さらに、比較
的相変化記録ディスクとしては高反射率が得られるため
に、既存のDVD−ROMドライブやプレーヤーに対し
再生互換性が高い記録媒体を得ることができ、請求項
2、3により、蛇行溝を有するポリカーボネートのn
(屈折率)、厚さ、複屈折の範囲を規定することで均一
性の高い再生互換性が高い記録媒体を得ることができ、
請求項4、5、6、7により、請求項1の層構成とあい
まって信号特性が良好であると同時に、案内溝に入力さ
れているウォブル情報を低い誤り率で読み出すために必
要な書換え型光ディスクが実現でき、請求項8により、
浅い溝深さとあいまってgroove幅より幅の広いマ
ークが形成されることよって、変調度が大きくとれて、
D VD−ROM規格を満足する値が得られ、結果とし
て再生互換の高い記録媒体が得られるという極めて優れ
た効果を奏するものである。
る。
果を示した図である。
ラック間干渉あり)を示した図である。
最小比の振り幅依存性を示す図である。
ある。
Claims (8)
- 【請求項1】 光ビームを照射することにより記録層材
料に光学的な変化を生じさせ、情報の記録、再生を行な
い、かつ書換えが可能な相変化光記録媒体において、蛇
行溝を有するポリカーボネートなどの透明基板上に、少
なくとも光学膜厚nd(nd=屈折率n×膜厚d)が8
0nm≦nd≦200nmの範囲にある第1の誘電体層
と、消去状態における光学膜厚が20nm≦nd≦50
nmの範囲の相変化記録材料層、10nm≦nd≦70
nmの範囲の第2の誘電体層、及び金属反射層をこの順
番で製膜してなり、さらにこの上に同じ厚さのポリカー
ボネートなどの透明基板を接着してなることを特徴とす
る光記録媒体。 - 【請求項2】 蛇行溝を有するポリカーボネートの屈折
率nは1.5〜1.65の範囲であり、厚さdが0.5
9〜0.62mmであることを特徴とする請求項1に記
載の光記録媒体。 - 【請求項3】 蛇行溝を有するポリカーボネートの複屈
折が50nm以下の範囲であることを特徴とする請求項
1に記載の光記録媒体。 - 【請求項4】 上記蛇行溝のピッチは0.70〜0.8
mmであり、蛇行溝に入力されるクロック情報は周期的
な蛇行を用い、アドレスやディスクの情報は周期的な蛇
行の位相を180度反転することによって入力し、蛇行
溝の振幅は15nm以上40nm以下であることを特徴
とする請求項1に記載の光記録媒体。 - 【請求項5】 上記蛇行溝のウォブル周期が0.4〜
0.45μmであることを特徴とする請求項1に記載の
光記録媒体。 - 【請求項6】 上記蛇行溝の深さが22〜40nmであ
ることを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。 - 【請求項7】 上記蛇行溝のGroove幅が0.17
〜0.30μmであることを特徴とする請求項1に記載
の光記録媒体。 - 【請求項8】 記録マークがGrooveに記録され、
記録マークの幅は溝幅に対し0.9〜1.5の範囲であ
ることを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。
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