JP2005078738A - Optical disk substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a recording method by heat is proposed for manufacturing a ROM disk in an optical disk, but recording accuracy of a fine mark has a limit since a recording power margin is low. <P>SOLUTION: The fine mark is highly accurately recorded utilizing a recrystallization phenomenon by using a phase transition film as a recording film and performing melting recording. In this case, the shape of the shortest recording mark is different from conventional one and the mark longer in a disk radius direction than in a track direction is recorded. After recording, a phase transition mark is converted into a rugged pattern to manufacture an original plate by utilizing difference between etching rates of a crystal part and an amorphous part by reactive ion etching. The recording power margin is increased and jitter of data reproducing signals can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は光ディスク技術に関し、特に光ディスク基板に関する。   The present invention relates to optical disc technology, and more particularly to an optical disc substrate.

光ディスクには、その用途によって、大きく、再生専用(Read Only Memory; ROM)、追記型(Write Once Read Many; WORM)、書き換え可能型(Rewritable Memory又はRandom Access Memory; RAM)に分けられる。このうち、ROMは基板に記録データに対応するピットが作製されており、そのピットに集光したレーザ光を照射し、その反射光量を検出することによって、データを読み取る。WORMとRAMは、その基板にトラックに対応する溝(グルーブ溝)が作製されており、ユーザデータはその溝に沿って記録される。WORMとRAMには溝の他に、そのディスクの種類の情報やアドレス情報を示すピットが作製されており、光ディスクドライブはそのピット情報を読み取ることによって、そのディスクの種類や特性等の情報を認識する。   Optical discs are roughly classified into read only memory (ROM), write once read memory (WORM), and rewritable memory (Random Access Memory; RAM). Among these, the ROM has a pit corresponding to the recording data formed on the substrate, and the data is read by irradiating the focused laser beam on the pit and detecting the amount of reflected light. In WORM and RAM, a groove (groove groove) corresponding to a track is formed on the substrate, and user data is recorded along the groove. In addition to the grooves, WORM and RAM have pits indicating the disc type information and address information, and the optical disc drive reads the pit information to recognize the disc type and characteristics. To do.

上記のようなピットや溝を有するディスク基板は、大まかには次のようなプロセスで作製される;1.ガラス基板に感光性レジストを塗布する、2.その基板を回転させ、その基板に対物レンズで集光したレーザ光を入射し、レジストを感光させる、3.基板を現像し、感光パターンを凹凸パターンにする、4.Niなどの金属をメッキし、それを原盤として融解したポリカーボネートを流し込み、固化させて基板を作製する。レーザ光によって露光することをカッティング、その装置をカッティング装置と呼ぶ。また、原盤を作製する一連のプロセスをマスタリングと呼ぶ。   The disk substrate having the pits and grooves as described above is roughly manufactured by the following process; 1. Apply a photosensitive resist to the glass substrate. 2. The substrate is rotated, the laser beam condensed by the objective lens is incident on the substrate, and the resist is exposed. 3. Develop the substrate so that the photosensitive pattern becomes a concavo-convex pattern. A metal such as Ni is plated, and the melted polycarbonate is poured using it as a master and solidified to produce a substrate. The exposure with laser light is called cutting, and the apparatus is called a cutting apparatus. A series of processes for producing a master disk is called mastering.

上記2において、溝を作製する場合には入射するレーザ光をDC光とし、ピットを作製する場合には適切な条件のパルス光とする。その条件は、レジストの感光性等を考慮して最適化する。   In 2 above, the incident laser beam is DC light when a groove is formed, and pulsed light with appropriate conditions is used when a pit is formed. The conditions are optimized in consideration of the photosensitivity of the resist.

高密度光ディスクを作製するには、小さなピットや狭いトラック溝を高精度で作製する必要がある。そのためには、入射光のスポットサイズを小さくする必要がある。集光した場合の光スポットの直径は、その波長をλ、対物レンズの開口数をNAと書くと、λ/NAに比例する。次世代光ディスクのために現在提案されている仕様では、トラックピッチが最短マーク長が0.15〜0.2μm、トラックピッチが0.3〜0.35μm程度で、直径120mmのディスクで20〜30GBの容量を有する。このサイズのピットを作製する為に、カッティング装置の波長を250〜270nm、NAを0.9程度にしている。   In order to produce a high-density optical disk, it is necessary to produce small pits and narrow track grooves with high accuracy. For this purpose, it is necessary to reduce the spot size of incident light. The diameter of the focused light spot is proportional to λ / NA, where λ is the wavelength and NA is the numerical aperture of the objective lens. In the specifications currently proposed for the next generation optical disk, the track pitch is the shortest mark length of 0.15 to 0.2 μm, the track pitch is about 0.3 to 0.35 μm, and the disk with a diameter of 120 mm is 20 to 30 GB. With a capacity of In order to produce pits of this size, the wavelength of the cutting device is set to 250 to 270 nm and the NA is set to about 0.9.

一方、書き換え可能媒体としては相変化記録が用いられている。相変化記録は、初期状態が結晶状態の記録膜に、入射したレーザ光を吸収して発生する熱によって記録膜の一部が融解し、その後、急激に冷却する過程でアモルファスになる現象を用いてマークを記録する方法である。この方法は、例えばCD−RWやDVD−RAM、DVD−RW、DVD+RWにおいて用いられており、記録は再生と同様、ドライブで行う。次世代光ディスクドライブでは、波長400〜410nmの青紫色レーザと、NA0.65〜0.85の対物レンズを用いることが検討されている。   On the other hand, phase change recording is used as a rewritable medium. Phase change recording uses a phenomenon in which a part of the recording film is melted by the heat generated by absorbing the incident laser beam and then becomes amorphous in the process of rapid cooling after being absorbed into the crystalline film. This is a method of recording a mark. This method is used in, for example, CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, and DVD + RW, and recording is performed by a drive as in reproduction. In the next generation optical disk drive, it is considered to use a blue-violet laser having a wavelength of 400 to 410 nm and an objective lens having an NA of 0.65 to 0.85.

通常の相変化記録では、熱を与えた後の冷却過程において、マーク周辺部はマーク中心部に比べてゆっくりと冷却するため、アモルファスにならずに結晶化する。これを再結晶化と呼ぶ。この再結晶化のために、マークは融解した領域よりも小さくなり、微小マークを記録することができる。その再結晶化が起こる程度は、記録膜の結晶化速度と熱の冷却速度で決定される。即ち、同じ冷却速度を有する媒体に、同じ大きさの領域に同じ速度で同じ量の熱を与えた場合、結晶化速度が速い記録膜ではより大きな領域で再結晶化が起こる。結晶化速度は、記録膜の化学組成によって決まる。例えばCD−RWやDVD−RWに多く用いられる記録膜はAgInSbTeでSbの量が最も多く、結晶化速度は比較的速い。DVD−RAMに典型的に用いられる記録膜はGeTeとSb2Te3の合金であり、結晶化速度は比較的遅い。また同じGeSbTeでも、Sbの量が多いと結晶化速度が速くなる。このことは、例えばTechnical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2001 pp.37〜39に報告されている。   In normal phase change recording, in the cooling process after heat is applied, the mark periphery cools more slowly than the mark center, so it crystallizes without becoming amorphous. This is called recrystallization. Due to this recrystallization, the mark becomes smaller than the melted region, and a minute mark can be recorded. The degree to which the recrystallization occurs is determined by the crystallization rate of the recording film and the heat cooling rate. That is, when the same amount of heat is applied to a medium having the same cooling speed at the same speed in a medium having the same cooling rate, recrystallization occurs in a larger area in a recording film having a high crystallization speed. The crystallization rate is determined by the chemical composition of the recording film. For example, a recording film often used for CD-RW and DVD-RW is AgInSbTe, which has the largest amount of Sb and has a relatively high crystallization speed. The recording film typically used for DVD-RAM is an alloy of GeTe and Sb2Te3, and the crystallization speed is relatively slow. In addition, even with the same GeSbTe, the crystallization speed increases with an increase in the amount of Sb. This is described in, for example, Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2001 pp. 37-39.

次世代光ディスク用の記録を行う為に必要なスポットサイズは、相変化記録に対しては約500nmであるのに対し、カッティングでは約300nmである。即ち同じサイズの光スポットを用いれば、相変化記録の方が小さなマークを記録することができ、記録データの大容量・高密度化が可能であることがわかる。この違いは、両者の記録メカニズムの違いに起因していると考えられる。   The spot size necessary for recording for the next generation optical disc is about 500 nm for phase change recording, and about 300 nm for cutting. That is, it can be seen that if the same size light spot is used, smaller marks can be recorded in the phase change recording, and the capacity and density of the recorded data can be increased. This difference can be attributed to the difference in the recording mechanism between the two.

カッティングは、上記のように感光性レジストを露光することによってレジスト内に光化学反応を誘発してパターンを記録するフォトンモード記録であるのに対し、相変化記録は熱によって材料の物性を変化させる熱モード記録を用いる。   Cutting is a photon mode recording that records a pattern by inducing a photochemical reaction in the resist by exposing the photosensitive resist as described above, whereas phase change recording is a heat that changes the physical properties of the material by heat. Use mode recording.

フォトンモード記録では、照射されるフォトンの総数によって反応性が決まる。即ち、照射したフォトンの積算が重要となる。通常最小マークサイズは、記録するスポットサイズよりも小さい。このような最小マーク列を記録する場合を考える。そのマークの一つをマークAと名付ける。マークAの前後左右にマークを記録する際に、マークAの領域に光スポットの一部が照射される為、マークAを記録する為に照射した光量よりも多くの光量に露光され、マークAのサイズは大きくなる。その露光総量は前後左右のマークパターンに依存し、そのパターンはランダムであるため、マークサイズはランダムに変動する。このことはデータ再生時のジッタ向上、即ちデータエラー率向上の原因となる。   In photon mode recording, reactivity is determined by the total number of photons irradiated. That is, the integration of irradiated photons is important. Usually, the minimum mark size is smaller than the spot size to be recorded. Consider a case where such a minimum mark row is recorded. One of the marks is named Mark A. When a mark is recorded on the front, back, left and right of the mark A, a part of the light spot is irradiated on the area of the mark A. The size of will increase. The total exposure amount depends on the front, rear, left, and right mark patterns, and the pattern is random. Therefore, the mark size varies randomly. This causes an improvement in jitter during data reproduction, that is, an improvement in data error rate.

このことに注目し、相変化記録を用いたROM作製技術が、Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2003 pp.52〜55に提案されている。この方法では、結晶−アモルファスの相転移を示す遷移金属酸化物をレジストとして用い、レーザ光を入射することによって発生する熱でアモルファス膜内に結晶マークを作製し、結晶・アモルファスの一方を融解する現像液で現像することにより、パターンを作製する。この方法により、波長400nm、NA0.85の光学系で、直径120mmのディスク内に約25GBの記録容量のマークを高精度で作製することに成功している。   Focusing on this, a ROM manufacturing technique using phase change recording is described in Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2003 pp. 52-55. In this method, a transition metal oxide exhibiting a crystal-amorphous phase transition is used as a resist, a crystal mark is produced in the amorphous film by heat generated by incidence of laser light, and one of the crystal and the amorphous is melted. A pattern is produced by developing with a developing solution. By this method, a mark having a recording capacity of about 25 GB is successfully produced with high accuracy in a disk having a diameter of 120 mm by an optical system having a wavelength of 400 nm and NA of 0.85.

Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2001 pp.37〜39Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2001 pp. 37-39

Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2003 pp.52〜55Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2003 pp. 52-55

上記のように、熱モード記録はフォトンモード記録に比べて記録データの大容量化を図ることができるが、上記のような一般的な熱モード記録(単純熱モード記録)は、通常の相変化記録に比べると、大容量化が困難である。その理由は、通常の相変化記録では再結晶化が存在するため、その分マークが融解領域よりも小さなサイズとなり、微小マークの記録が可能であるからである。結晶化速度が極端に遅い相変化膜、結晶化速度が比較的遅い相変化膜、結晶化速度が比較的速い相変化膜の3つに対して、記録パワーとマーク長の関係を調べた結果を図2に示す。横軸は、記録パワーと最適記録パワーの比、縦軸はマーク長の最適値との差を現している。この結果より、結晶化速度が速い膜において、記録パワーの変動に対するマーク長の変動が最も少ない、即ち記録パワーマージンが最も大きいことがわかる。この理由は以下のように考えられる。単純熱モード記録では、記録レーザパワーが変動すると、それに伴って反応領域が変化し、それに比例してマークサイズが変動する。相変化記録では、レーザパワーの変動によって融解領域の大きさが変動するが、それに伴って再結晶化領域も変動するため、両者が補正して、最終的に作製されるマークのサイズの変動が少なくなる。結晶化速度が大きいと、そのパワー変動と再結晶化領域の変動が連動しやすい為、より補正効果が大きいと解釈できる。   As described above, the thermal mode recording can achieve a larger capacity of recording data than the photon mode recording, but the general thermal mode recording (simple thermal mode recording) as described above is a normal phase change. Compared to recording, it is difficult to increase the capacity. The reason is that recrystallization is present in normal phase change recording, and accordingly, the mark has a smaller size than the melting region, and fine marks can be recorded. Results of investigating the relationship between recording power and mark length for a phase change film with an extremely slow crystallization speed, a phase change film with a relatively slow crystallization speed, and a phase change film with a relatively fast crystallization speed Is shown in FIG. The horizontal axis represents the ratio between the recording power and the optimum recording power, and the vertical axis represents the difference between the optimum value of the mark length. From this result, it can be seen that in the film having a high crystallization speed, the mark length variation is the smallest with respect to the recording power variation, that is, the recording power margin is the largest. The reason is considered as follows. In the simple thermal mode recording, when the recording laser power changes, the reaction area changes accordingly, and the mark size changes proportionally. In phase change recording, the size of the melting region changes due to fluctuations in the laser power, but the recrystallization region also changes accordingly. Less. If the crystallization speed is high, the power fluctuation and the fluctuation of the recrystallization region are likely to be linked, so that it can be interpreted that the correction effect is larger.

従来技術において述べた相変化を用いたマスタリングの例では、アモルファスから結晶への変化を用いており、融解を経ていないため、再結晶化が存在しない。また、特殊な材料を用いているため、結晶化速度の制御をすることができない。   In the example of mastering using the phase change described in the prior art, the change from amorphous to crystal is used, and since it has not undergone melting, there is no recrystallization. In addition, since a special material is used, the crystallization rate cannot be controlled.

本発明では、再結晶化によって微小マーク記録を可能とするために、結晶を融解してアモルファス化することによってマークを記録する方法を用いる。このことにより、図2のように記録パワーマージンが増大し、データ再生信号のジッタの低減を図ることができる。   In the present invention, in order to enable recording of a minute mark by recrystallization, a method of recording a mark by melting and amorphizing the crystal is used. As a result, the recording power margin is increased as shown in FIG. 2, and the jitter of the data reproduction signal can be reduced.

記録されるマークの形状の結晶化速度依存性を図1に示す。図中、(a)(b)(c)は夫々、結晶化速度が速い場合、遅い場合、結晶化がない場合を示している。図の(a)のような記録膜はDVD−RW、(b)はDVD−RAMに用いられている記録膜である。(c)は単純熱モード記録或いはフォトンモード記録の場合である。微小マークを円形な光スポットで記録する場合、単純熱モード記録或いはフォトンモード記録で記録されるマークは、円形か或いはスポット走査方向に長くなるため、xmin≧yminとなる。これに対し、再結晶化が存在する系では、スポットが通過した後、その通過したスポットからの熱によってマークの後方において再結晶化が起こり、図(a)(b)のようなマークが形成されるため、xmin<yminとなる。このメカニズムについては、例えばJapanese Journal of Applied Physics 第41巻631〜635頁に詳細に説明されている。xmin<yminを満たすマークを記録するメカニズムは、記録膜やレジストに異方性がない限りは、この文献に説明されている方法でのみ可能であり、フォトンモード記録や単純熱モード記録では不可能である。   FIG. 1 shows the crystallization speed dependence of the recorded mark shape. In the figure, (a), (b), and (c) respectively show a case where the crystallization speed is high, a case where the crystallization speed is low, and a case where there is no crystallization. The recording film as shown in (a) in the figure is a DVD-RW, and (b) is a recording film used in a DVD-RAM. (C) is a case of simple thermal mode recording or photon mode recording. When recording a minute mark with a circular light spot, a mark recorded by simple thermal mode recording or photon mode recording is circular or elongated in the spot scanning direction, and therefore xmin ≧ ymin. On the other hand, in a system where recrystallization exists, after a spot passes, recrystallization occurs behind the mark due to heat from the spot that has passed, and a mark as shown in FIGS. Therefore, xmin <ymin. This mechanism is described in detail in, for example, Japan Journal of Applied Physics, Vol. 41, pages 631-635. The mechanism for recording a mark satisfying xmin <ymin can be performed only by the method described in this document as long as the recording film and the resist are not anisotropic, and cannot be performed by photon mode recording or simple thermal mode recording. It is.

AgInSbTe、GeSbTeの膜は、結晶、アモルファスで物理化学的な性質が異なる。そのため、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching; RIE)に対する単位時間当たりのエッチング量(エッチングレート)が、結晶とアモルファスで異なる。例えば、ArにCHFを混合したガスを用い、パワー100WでGeSb70Te25薄膜をエッチングしたところ、その単位時間辺りのエッチングレートは、アモルファスでは5nm/分、結晶では10nm/分であった。因みにSiOでは40nm/分であった。このことにより、上記の方法で記録した相変化マークを凹凸ピットとすることができ、xmin<yminを満たすROMピットが作製される。 AgInSbTe and GeSbTe films are crystalline and amorphous and have different physicochemical properties. Therefore, for example, the etching amount (etching rate) per unit time for reactive ion etching (RIE) differs between crystal and amorphous. For example, when a Ge 5 Sb 70 Te 25 thin film was etched at a power of 100 W using a gas in which Ar and CHF 3 were mixed, the etching rate per unit time was 5 nm / min for amorphous and 10 nm / min for crystal. It was. Incidentally, it was 40 nm / min for SiO 2 . As a result, the phase change mark recorded by the above method can be made into an uneven pit, and a ROM pit satisfying xmin <ymin is produced.

ROMピットは、その深さを制御する必要がある。例えばCD−ROMやDVD−ROMでは波長をλ、基板の屈折率をnとするとλ/4nとしている。即ち、CD−ROMでは約130nm、DVD−ROMでは約100nmである。記録膜をその程度に厚くすると、媒体内に生じた熱の拡散が抑制され、再結晶化が過度に起こる。それを防ぐために、記録膜の下部にRIEのエッチングレートが比較的大きな材料を設け、RIEで残ったアモルファス部分をマスクとして、所望の深さの凹凸パターンを作製することができる。   It is necessary to control the depth of the ROM pit. For example, in a CD-ROM or DVD-ROM, if the wavelength is λ and the refractive index of the substrate is n, λ / 4n. That is, it is about 130 nm for CD-ROM and about 100 nm for DVD-ROM. When the recording film is thickened to that extent, the diffusion of heat generated in the medium is suppressed and recrystallization occurs excessively. In order to prevent this, a concavo-convex pattern having a desired depth can be produced by providing a material having a relatively large RIE etching rate under the recording film and using the amorphous portion remaining by RIE as a mask.

記録パワーマージンが増大し、データ再生信号のジッタの低減を図ることができる。   The recording power margin is increased and the jitter of the data reproduction signal can be reduced.

ここでは、GeSb70Te25を記録膜とした場合について述べる。GeSb70Te25は結晶化速度が速く、その最短マークの形状は図1(a)のようになる。 Here, the case where Ge 5 Sb 70 Te 25 is used as the recording film will be described. Ge 5 Sb 70 Te 25 has a high crystallization speed, and the shape of the shortest mark is as shown in FIG.

媒体構造を図3に示す。媒体は、ガラス基板301の上にAg合金 302を200nm、SiO303を60nm、GeSb70Te25304を20nm、SiO305を20nmスパッタで製膜して作製した。マーク記録のためのレーザ光は、図の上方から入射する。その光の波長は400nm、対物レンズの開口数NAは0.85である。 The media structure is shown in FIG. The medium was produced by forming a film of Ag alloy 302 on a glass substrate 301 at 200 nm, SiO 2 303 at 60 nm, Ge 5 Sb 70 Te 25 304 at 20 nm, and SiO 2 305 at 20 nm by sputtering. Laser light for mark recording is incident from above. The wavelength of the light is 400 nm, and the numerical aperture NA of the objective lens is 0.85.

データ記録の変調コードは、1−7変調を用いた。その場合、ウィンドウ幅をTwとすると、最短マークが2Tw、最長マークが8Twとなる。記録のために用いたレーザの出射パワーのパターン波形を図4に示す。この波形は、図のように0.5Twを単位とした記録パワーPw、ボトムパワーPb、消去パワーPeの3つのパワーレベルから成る。2Twマークを1つのパルス、8Twマークを7つのパルスというように、nTwマークをn−1個のパルスで記録する。この記録レーザ波形は、通常の書換え型相変化記録に用いられるものと同様であり、このような波形を用いることにより、再結晶化が誘発され、図1(a)に示したような形状のマークを記録することができる。   1-7 modulation was used as a modulation code for data recording. In this case, if the window width is Tw, the shortest mark is 2 Tw and the longest mark is 8 Tw. FIG. 4 shows a pattern waveform of the output power of the laser used for recording. This waveform is composed of three power levels of recording power Pw, bottom power Pb, and erasing power Pe in units of 0.5 Tw as shown in the figure. An nTw mark is recorded with n-1 pulses, such that a 2Tw mark is one pulse and an 8Tw mark is seven pulses. This recording laser waveform is the same as that used for normal rewritable phase change recording. By using such a waveform, recrystallization is induced, and the shape as shown in FIG. Marks can be recorded.

ここでは、2Twマークの長さを0.15μm、トラックピッチを0.32μmとした。このことにより、直径120mmのディスクに約25GBのデータを記録することができる。記録パワーは、Pw/Pe/Pbが夫々媒体上で5mW/2.5mW/0.3mWとなるように設定した。スポット走査速度は5m/sとした。   Here, the length of the 2Tw mark is 0.15 μm, and the track pitch is 0.32 μm. This makes it possible to record about 25 GB of data on a 120 mm diameter disk. The recording power was set so that Pw / Pe / Pb was 5 mW / 2.5 mW / 0.3 mW on the medium, respectively. The spot scanning speed was 5 m / s.

プロセスの過程を図5に示す。(a)は図4で示した媒体の記録膜を相変化媒体初期化機で結晶化したものである。この媒体にレーザ光を照射し、(b)のように結晶である記録膜504にアモルファスマーク506を記録した。その後、(b)の試料をArとCHFの混合ガスを用いたRIEで219秒エッチングすることにより、(c)のように50nmの深さのピットを作製することができた。50nmとなったのは、以下の理由による。解決手段において述べたように、この膜のRIEのエッチングレートは、アモルファスで5nm/分、結晶で10nm/分、SiOで40nm/分であった。このことより、初めの30秒でSiO 505が全てエッチングされる。次に相変化膜がエッチングされるが、結晶が120秒で全てエッチングされ、その時点でアモルファス部分506が10nm残る。この時点で残ったアモルファスがマスクの役割を担い、SiOが高エッチングレートでエッチングされる。69秒エッチングすると、SiOが約46nmエッチングされ、アモルファスが約6nmエッチングされ、4nm残る。よって合計でピット深さは約50nmとなる。
図5(c)を原盤として作製したROM基板に、Ag合金を50nmスパッタし、0.1mmの厚さのポリカーボネートシートを貼り付けた。このディスクを、波長400nm、対物レンズのNA0.85の光ディスク評価機で、線速4.92m/sでデータのジッタを測定したところ、4.5%であった。
The process is shown in FIG. FIG. 4A shows the recording film of the medium shown in FIG. 4 crystallized with a phase change medium initialization machine. The medium was irradiated with laser light, and an amorphous mark 506 was recorded on the recording film 504 which is a crystal as shown in FIG. Thereafter, the sample of (b) was etched by RIE using a mixed gas of Ar and CHF 3 for 219 seconds, whereby a pit with a depth of 50 nm could be produced as shown in (c). The reason why the thickness is 50 nm is as follows. As described in the solution, the RIE etching rate of this film was 5 nm / min for amorphous, 10 nm / min for crystal, and 40 nm / min for SiO 2 . As a result, the entire SiO 2 505 is etched in the first 30 seconds. Next, the phase change film is etched, but the crystal is completely etched in 120 seconds, and at that time, the amorphous portion 506 remains by 10 nm. At this time, the remaining amorphous plays a role of a mask, and SiO 2 is etched at a high etching rate. When etching is performed for 69 seconds, SiO 2 is etched by about 46 nm, amorphous is etched by about 6 nm, and 4 nm remains. Therefore, the total pit depth is about 50 nm.
An Ag alloy was sputtered to a thickness of 50 nm on a ROM substrate manufactured using FIG. 5C as a master, and a polycarbonate sheet having a thickness of 0.1 mm was attached. When this disk was measured for optical jitter at a linear velocity of 4.92 m / s using an optical disk evaluation machine having a wavelength of 400 nm and an objective lens NA of 0.85, it was 4.5%.

実施例1と同じ材料及びプロセスを用いて、更に微小なマークを作製した。ただしここでは、記録レーザ波長を266nm、対物レンズのNAを0.9とした。また、2Twマークの長さを0.11μm、トラックピッチを0.24μmとして記録した。記録レーザ波形は図5と同じものを用いたが、記録パワーPw/Pe/Pbは、媒体上で1mW/0.5mW/0.05mWとなるように設定した。作製したROMピットの長さを原子間力顕微鏡(AFM)で測定した。ピット200個の長さを測定して、その標準偏差を算出したところ、標準偏差は5.2nmであった。これはウィンドウ幅の約9.5%に相当する。   Using the same material and process as in Example 1, a further minute mark was produced. However, here, the recording laser wavelength was 266 nm, and the NA of the objective lens was 0.9. In addition, recording was performed with a 2Tw mark length of 0.11 μm and a track pitch of 0.24 μm. The recording laser waveform was the same as that shown in FIG. 5, but the recording power Pw / Pe / Pb was set to be 1 mW / 0.5 mW / 0.05 mW on the medium. The length of the produced ROM pit was measured with an atomic force microscope (AFM). When the length of 200 pits was measured and the standard deviation was calculated, the standard deviation was 5.2 nm. This corresponds to about 9.5% of the window width.

ここでは、実施例1で述べた媒体の記録膜にAgInSb70Te20を用いた例について述べる。この記録膜は、実施例1、2のそれと同様に結晶化速度が速く、そのマーク形状は図1(a)のようになる。媒体の膜厚、記録条件は実施例1のそれと同じにした。 Here, an example in which Ag 2 In 8 Sb 70 Te 20 is used for the recording film of the medium described in the first embodiment will be described. This recording film has a high crystallization speed as in the first and second embodiments, and the mark shape is as shown in FIG. The film thickness of the medium and the recording conditions were the same as those in Example 1.

AgInSb70Te20のRIEによるエッチングレートは、実施例1のRIEと同じ条件下では、結晶が12nm/分、アモルファスが5.5nm/分であった。図5(b)の状態の試料を201秒間エッチングすることにより、50nmの深さのピットを作製することができた。その理由は以下の通りである。初めの30秒でSiO 505が全てエッチングされる。相変化膜の結晶が100秒で全てエッチングされ、その時点でアモルファスが約9nm残る。結晶が除去された部分のSiOがエッチングされ、約71秒でSiOが約47nmエッチングされる。その時点で記録膜のアモルファス部分が約6nmエッチングされ、3nm残るので、SiO部分と記録膜部分で合計約50nmの深さのピットが作製される。 The etching rate of Ag 2 In 8 Sb 70 Te 20 by RIE was 12 nm / min for crystals and 5.5 nm / min for amorphous under the same conditions as RIE of Example 1. By etching the sample in the state of FIG. 5B for 201 seconds, a pit with a depth of 50 nm could be produced. The reason is as follows. All SiO 2 505 is etched in the first 30 seconds. All of the crystals of the phase change film are etched in 100 seconds, and at that point, amorphous remains about 9 nm. SiO 2 crystals have been removed portion is etched, SiO 2 is approximately 47nm etched in about 71 seconds. At that time, the amorphous portion of the recording film is etched by about 6 nm and remains 3 nm, so that a pit having a total depth of about 50 nm is formed in the SiO 2 portion and the recording film portion.

この試料を原盤としてROMディスクを作製し、光ディスク評価機でジッタを測定したところ、5.2%のジッタが得られた。   Using this sample as a master, a ROM disk was prepared, and jitter was measured with an optical disk evaluator. A jitter of 5.2% was obtained.

ここでは、実施例1で述べた媒体の記録膜にGeSbTeを用いた例について述べる。GeSbTeは比較的結晶化速度が遅く、そのマーク形状は図1(b)のようになる。 Here, an example in which Ge 2 Sb 2 Te 5 is used for the recording film of the medium described in the first embodiment will be described. Ge 2 Sb 2 Te 5 has a relatively low crystallization speed, and its mark shape is as shown in FIG.

この場合の媒体構造を図6に示す。この構造は図4のそれに類似しているが、反射膜にAg合金よりも熱伝導率の低いAl合金を用い、その膜厚を100nmとした。この理由は、上記のようにGeSbTeの結晶化速度が比較的遅い為、記録時に記録膜から反射膜へ拡散する熱量を抑制し、記録膜の温度降下を遅くすることによって再結晶化を誘発させることを目的としたからである。 The medium structure in this case is shown in FIG. Although this structure is similar to that of FIG. 4, an Al alloy having a thermal conductivity lower than that of the Ag alloy is used for the reflective film, and the film thickness is set to 100 nm. The reason for this is that the crystallization rate of Ge 2 Sb 2 Te 5 is relatively slow as described above, so that the amount of heat diffusing from the recording film to the reflection film during recording is suppressed, and the temperature drop of the recording film is slowed down. This is because the purpose is to induce crystallization.

プロセスは図5のそれと同様である。GeSbTeのRIEによるエッチングレートは、実施例1〜3と同じ条件下で、結晶が15nm/分、アモルファスが8nm/分であった。 The process is similar to that of FIG. The etching rate of Ge 2 Sb 2 Te 5 by RIE was 15 nm / min for crystals and 8 nm / min for amorphous under the same conditions as in Examples 1 to 3.

図5(b)の状態の試料を168秒間RIEでエッチングすることにより、40nmの深さのピットを作成することができた。60nmの深さとなった理由は、以下の通りである。初めの30秒でSiO 605が全てエッチングされる。次の80秒で記録膜の結晶部分が全てエッチングされ、その時点でアモルファス部分が約9.3nm残る。次の58秒でSiO 605が約38.5nmエッチングされ、その時点でアモルファス部分が約1.5nm残り、合計40nmのピット深さとなる。 By etching the sample in the state of FIG. 5B by RIE for 168 seconds, a pit with a depth of 40 nm could be created. The reason why the depth is 60 nm is as follows. All SiO 2 605 is etched in the first 30 seconds. In the next 80 seconds, all of the crystal portion of the recording film is etched, and at that time, an amorphous portion remains about 9.3 nm. In the next 58 seconds, SiO 2 605 is etched by about 38.5 nm, at which point the amorphous part remains about 1.5 nm, resulting in a total pit depth of 40 nm.

この試料を原盤として、実施例1と同様にROMディスクを作製し、光ディスク評価機で測定したところ、ジッタは約6.2%であった。   Using this sample as a master, a ROM disk was prepared in the same manner as in Example 1, and the jitter was about 6.2% when measured with an optical disk evaluator.

本願は、光照射により情報を記録再生する媒体に適用できる。   The present application can be applied to a medium for recording and reproducing information by light irradiation.

記録膜と最短マークの形状の関係。(a)結晶化速度の速い記録膜の場合、(b)結晶化速度が比較的遅い記録膜の場合、(c)結晶化速度がない場合。The relationship between the shape of the recording film and the shortest mark. (A) In the case of a recording film having a high crystallization speed, (b) In the case of a recording film having a relatively low crystallization speed, (c) When there is no crystallization speed. 記録パワーとマーク長の関係。横軸の記録パワーは、マーク長が適切に記録されるパワーとの比、縦軸のマーク長は、適切なマーク長からのずれで示した。Relationship between recording power and mark length. The recording power on the horizontal axis is indicated by the ratio of the mark length to the appropriate recording power, and the mark length on the vertical axis is indicated by deviation from the appropriate mark length. 実施形態第1〜3形態において用いた媒体構造。The medium structure used in the first to third embodiments. 記録レーザ波形。Recording laser waveform. ROMディスク原盤作製過程。ROM disk master production process. 実施形態第4形態において用いた媒体構造。Embodiment Medium structure used in the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

301:ガラス基板、302:Ag合金、303:SiO、304:記録膜、305:SiO
501:ガラス基板、502:Ag合金或いはAl合金、503:SiO、504:結晶状態の記録膜、505:SiO、506:記録膜内のアモルファスマーク、
601:ガラス基板、602:Al合金、603:SiO、604:記録膜、605:SiO
301: Glass substrate, 302: Ag alloy, 303: SiO 2 , 304: Recording film, 305: SiO 2 ,
501: Glass substrate, 502: Ag alloy or Al alloy, 503: SiO 2 , 504: Recording film in crystalline state, 505: SiO 2 , 506: Amorphous marks in the recording film,
601: Glass substrate, 602: Al alloy, 603: SiO 2 , 604: recording film, 605: SiO 2 .

Claims (1)

光ディスクの基板上に作製した凹凸を記録データとして情報を記録し、該凹凸を光を照射することによって読み取る光ディスクにおいて、該凹凸マークの光スポット走査方向の長さをx、該xに垂直なディスク半径方向の長さをyとし、該ディスク上に存在する全てのマーク長さのうち、x、yの最小値を夫々xmin、yminと記した場合、xmin<yminが成り立つマークを有することを特徴とする光ディスク基板。

In an optical disk that records information by using the unevenness produced on the substrate of the optical disk as recording data and reads the unevenness by irradiating light, the length of the uneven mark in the light spot scanning direction is x, and the disk is perpendicular to x It is characterized by having a mark satisfying xmin <ymin, where y is the length in the radial direction, and xmin and ymin are the minimum values of x and y among all mark lengths existing on the disc. An optical disk substrate.

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JP2007533064A (en) * 2004-04-15 2007-11-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Optical master substrate having mask layer and method for manufacturing high-density relief structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007533064A (en) * 2004-04-15 2007-11-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Optical master substrate having mask layer and method for manufacturing high-density relief structure
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