JP2005174469A - 相変化書き換え型光ディスク担体 - Google Patents

Abstract

【課題】プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質を劣化することなく、情報の高速記録が可能な相変化書き換え型光ディスク担体を提供する。
【解決手段】エンボスデータゾーンに形成されるプリエンボスピット４４０−１の深さＤｐｅとリライタブルゾーンに形成されるグルーブ４０２の深さＤｇｌとを異ならせる。これにより、エンボスデータゾーンの再生信号の劣化や規格外れを懸念をすることなく、リライタブルゾーンに形成されるグルーブの深さＤｇｌを自由に操作することが可能になり、高速記録に対応可能な相変化書き換え型光ディスクを提供できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、相変化書き換え型光ディスク担体に係り、特に、記録速度の高速化手段に関する。

従来より、再生専用のエンボスデータゾーンと情報の記録、再生及び消去が可能なリライタブルゾーンとが同一面内に存在する高密度光ディスクとして、内周部にエンボスデータゾーンを設け、数μｍの移行ゾーン（結合ゾーン）を介してその外周にリライタブルゾーンを設けたものが日本工業規格で規格化されている（非特許文献１参照）。

この種の高密度光ディスクにおいては、トラック密度を高密度化するため、例えば特開平６−３３８０６４号公報に開示されているように、前記リライタブルゾーンに形成されたグルーブ（案内溝）内とランド（グルーブとグルーブに挟まれた丘部）上とにそれぞれ情報を記録するいわゆるランド・グルーブ記録が行われる。なお、前記規格の制定後、ビデオ用途向け又は更なる高密度タイプ若しくは高速記録タイプなど各種の変遷を経ているが、その基本は上述の通り踏襲されている。

図１１はビデオ用途向けＤＶＤ−ＲＡＭを正面から見た概念図である。この図から明らかなように、この光ディスク担体４００は、内周側から、ビデオ用途固有のＢＣＡ（バーストコードエリア）があり、これと一部重なり合う形でその外周にプリエンボスピットの形成領域が続き、数μｍの結合ゾーン（図示省略）を介してその外周に記録（リライタブル）ゾーンがある。リライタブルゾーンの周方向は、２ＫＢのユーザデータを単位とする複数のセクタに分割されており、各セクタの先頭には、物理的アドレス情報等を示すＰＩＤ（ファイル・アイデンティフィケーション・データ）ピットが配置されている。ＰＩＤピットは、外周側にトラックピッチの２分の１だけ変位した位置に配置された一群と内周側にトラックピッチの２分の１だけ変位した位置に配置された一群とのペアで構成され、一般的にＣＡＰＡ（コンプリメンタリ・アロケイテッド・ピット・アドレス）と称される構造になっている。また、前記リライタブルゾーンの径方向は、複数のゾーンに分割され、外周側の分割ゾーンほどディスク１回転あたりのトラックに多くのセクタが割り当てられるＺＣＬＶ（ゾーンド・コンスタント・リニア・ベロシティ）フォーマットになっている。

図１２は図１１で示した各種ゾーンの配置を光ディスク担体４００の断面から見た模式図である。この図から明らかなように、光ディスク担体４００の回転中心より半径２２．３ｍｍ乃至２３．５ｍｍの範囲にはＢＣＡが配置され、該ＢＣＡ開始半径とほぼ同じ位置（規定では半径２２．６ｍｍ）から半径２４．０ｍｍまでの範囲はエンボスデータゾーンと規定され、プリエンボスピット列が配置される。該プリエンボスピット列に含まれるデータが真に有効になるのは半径２３．９ｍｍから始まるコントロールデータゾーンからであり、それ以前に形成されたプリエンボスピット列については、データがオールゼロであり、かつＢＣＡとオーバーラップしているために、再生データ又は再生信号としてはあまり意味をもたないとされる。

図１３（１）はランド・グルーブ記録方式による相変化データピットの形成状態を示す図である。この図から明らかなように、光ディスク担体４００には、多層膜からなる記録層４２０が形成されており、ランド幅Ｗｌのランド４０１とグルーブ幅Ｗｇのグルーブ４０２とがトラックピッチＴｐの間隔で径方向に交互に形成されている。記録層４２０には、対物レンズ５５８で収束されたレーザビーム５５４が照射され、ランド４０１又はグルーブ４０２へのデータピット４１０の形成（記録）、ランド４０１又はグルーブ４０２に形成されたデータピット４１０の再生若しくは消去が行われる。データピット４１０の形成は、例えば記録層４２０を非晶質化することによって行うことができ、データピット４１０の消去は、例えば記録層４２０を結晶化することによって行うことができる。ランド４０１の記録膜面とグルーブ４０２の記録膜面との間には、段差Ｄｇｌがあり、ランド４０１に対するデータピット４１０の形成又は消去時とグルーブ４０２に対するデータピット４１０の形成又は消去時とではレーザビーム５５４の集光位置が段差Ｄｇｌ分だけ異なるため、図示例のようにランド４０１に対してデータピット４１０の形成動作又は消去動作を行っても、両隣のグルーブトラックへの被り光の影響が少なく、正常な情報の記録及び消去を実行することができる。

図１３（２）は記録層４２０の多層構造の一例を示す断面図であり、基板側から保護層、界面層、相変化記録層、界面層、保護層、熱緩衝層及び反射層がこの順に積層されている。なお、前記各層の形成手段としては、真空蒸着やスパッタリングなどの薄膜形成手段を適用することができる。

図１４は前記データピット４１０の記録消去動作を示す図である。同図（１）は前記レーザビーム５５４の光強度変化を示すタイムチャート図であり、横軸は経過時間、縦軸はレーザ光量を示している。再生動作時や待機時にはレーザ光量を再生レベルに保っておき、記録消去モードではレーザ光量を相変化記録層の結晶化（消去）レベルまで上昇させる。そして、データピット位置に到達した時点でレーザ光量を相変化記録層の非晶質化（記録）レベルまで急上昇させ、次いで所定ピット長の直前で急冷レベルまで急降下させて、その後結晶化レベルまで回復させる。

同図（２）は前記のようにレーザ光量を変化させたときの相変化記録層の膜面温度の変化を示すタイムチャート図であり、横軸は経過時間、縦軸は温度を示している。レーザ光量が再生レベルにあるときは、相変化記録層の膜面温度は相変化記録層に何ら影響を与えない温度範囲に保たれている。記録消去モードになり、レーザ光量が消去レベルに引き上げられると、相変化記録層の膜面温度もそれに伴って上昇し、結晶化温度範囲に到達する。さらにレーザ光量が非晶質化レベルまで上昇され、しかる後に急冷レベルまで降下されると、相変化記録層の膜面温度は相変化記録層の非晶質化温度範囲に突入した後に、放熱によって消去レベルまで急冷される。

同図（３）は膜面温度の遷移によって相変化記録層にデータピットが形成される状態及びデータピットが消去される状態を示す図である。レーザスポットが走行するトラックには記録済みのピット４１０−１〜４１０−４が形成されており、該ピット４１０−１〜４１０−４上をレーザスポット５５４−１が再生レベルで走行しても何ら変化をもたらさないが、記録消去モードになり相変化記録層の膜面温度が結晶化温度範囲に入ると非晶質状態から結晶化されてそこに存在したピット４１０−２及び４１０−３が消去される。一方、相変化記録層が一旦非晶質化温度まで昇温された後に急冷されると、該当個所が非晶質化したままの状態に保持され、データピット４１０−５が形成される。

なお、前記ＢＣＡに関しては特開２０００−７８７０５号公報などで詳細に述べられているので、ここでは説明を省略する。
日本工業規格、１９９７年制定、ＪＩＳ−Ｘ−６２４３「１２０ｍｍＤＶＤ−書換え型ディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）」

上述のＤＶＤ−ＲＡＭは、最内周に再生専用のエンボスデータゾーンがあり、残部にランド・グルーブ記録を特徴とする情報の記録、再生及び消去が可能なリライタブルゾーンを配した一種のＲＯＭとＲＡＭが同一面上に混在したフォーマットであり、ＲＡＭ部の相変化データピットはＰＩＤピットによって物理的アドレス情報等が表示される各セクタごとにグルーブ内及びランド上の双方に形成される。そして、データピット４１０の形成には、相変化記録層の膜面温度を非晶質化温度まで急上昇した後に結晶化温度まで急降下することが必須条件となるので、記録層４２０を構成する各層の材質や厚さ、それに図１４（１）に示した記録波形の工夫（パルス状にチョッピングしたり位相を微調整したり冷却レベルの上下動など）を組み合わせることで記録の最適化と安定化を図っている。

ところで、この種の書き換え型光ディスク担体においては、記録速度の高速化が最も重要な技術的課題の１つであり、上述のＤＶＤ−ＲＡＭにおいても、２倍速記録（最短データピット長さの時間換算値は約５１．４ナノ秒）から３倍速記録（最短データピット長さの時間換算値は約３４．３ナノ秒）へ移行し、さらに５倍速記録（最短データピット長さの時間換算値は約２０．６ナノ秒）が検討されると共に１６倍速記録（最短データピット長さの時間換算値は約６．４３ナノ秒）も視野に入ってきている。

ランド・グルーブ記録方式の書き換え型光ディスク担体の場合、ランド部記録面から放熱界面（図１３における光ディスク担体４００の下面）までの距離とグルーブ部記録面から放熱界面（図１３における光ディスク担体４００の下面）までの距離の差などに起因して、ランド部記録面における最適記録条件とグルーブ部記録面における最適記録条件に差異が生じ、かつ高速記録になるほどその差異が大きくなるため、記録速度の高速化に当っては、最適で安定な記録条件を求めることが極めて困難な状況となる。

かかる不都合の１つの解決方向としては、ランド・グルーブ記録の特性を損なわない範囲でグルーブ４０２とランド４０１の段差Ｄｇｌを小さくすることが考えられる。

しかしながら、ＤＶＤ−ＲＡＭのように、ＲＯＭとＲＡＭとが同一面上に混在するフォーマットを有する光ディスク担体においては、リライタブルゾーンではグルーブ４０２によって得られるプッシュプル信号を用いてトラックセンタを追跡しながら記録動作を行うと共に、結晶質部位と非晶質部位との反射光量差を利用した明暗信号を検出して再生動作を行い、また、エンボスデータゾーンでは窪み状に形成されたエンボスピットの底面からの反射光と上面部からの反射光の位相差を利用した明暗信号を用いて再生動作が行われるので、単にグルーブ４０２とランド４０１の段差Ｄｇｌを小さし、それに伴ってエンボスデータゾーンに形成されるエンボスピットの深さも浅くすると、エンボスピットから検出される再生明暗信号の品質が劣化するという不都合が発生する。

即ち、図１５に示すように、プリエンボスピットから検出される明暗信号はプリエンボスピットの深さがレーザ波長λの４分の１のときに最大となり、８分の１のときに最小となるが、プッシュプル信号の振幅はグルーブ４０２の深さがレーザ波長λの４分の１のときに最小となり、８分の１のときに最大となるので、従来は両信号のバランスをとるためにプリエンボスピット及びグルーブ４０２の深さが概ねレーザ波長λの６分の１に調整されているが、グルーブ４０２とランド４０１の段差Ｄｇｌを小さくし、エンボスデータゾーンに形成されるエンボスピットの深さも浅くすると、プッシュプル信号の振幅は大きくすることができるが、その反面、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質が劣化し、記録、再生及び消去動作の安定性が劣化する。

本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その目的は、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質を劣化することなく、情報の高速記録が可能な相変化書き換え型光ディスク担体を提供することにある。

本発明は、前記の目的を達成するため、再生専用のエンボスデータゾーンとデータピットの記録、再生及び消去が随時可能なリライタブルゾーンとを有し、該リライタブルゾーンには前記データピットを記録可能なグルーブトラックとランドトラックとが径方向に交互に形成されている相変化書き換え型光ディスク担体において、前記エンボスデータゾーンに形成されるプリエンボスピットの深さに対する前記リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量を異なる値に設定するという構成にした。

このように、プリエンボスピットの深さに対するグルーブとランドとの段差量を異なる値に設定すると、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質とグルーブによって得られるプッシュプル信号の振幅とをそれぞれ記録速度に応じて最適化することができるので、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質を犠牲にすることなく、ランド・グルーブ記録方式の相変化書き換え型光ディスク担体について記録速度の高速化を図ることができる。

また、本発明は、前記の目的を達成するため、再生専用のエンボスデータゾーンとデータピットの記録、再生及び消去が随時可能なリライタブルゾーンとを有し、該リライタブルゾーンには前記データピットを記録可能なグルーブトラックとランドトラックとが径方向に交互に形成されている相変化書き換え型光ディスク担体において、前記エンボスデータゾーンに形成されるプリエンボスピットの深さを前記データピットの記録、再生及び消去に用いられるレーザ波長の５．９分の１乃至６．１分の１とし、前記リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量を前記レーザ波長の６分の１乃至８分の１の値であって前記プリエンボスピットの深さとは異なる値とするという構成にした。

上述のように、プリエンボスピットから検出される明暗信号はプリエンボスピットの深さがレーザ波長λの４分の１のときに最大で８分の１のときに最小となり、プッシュプル信号の振幅はグルーブ深さがレーザ波長λの４分の１のときに最小で８分の１のときに最大となるので、プリエンボスピットの深さをレーザ波長の６分の１前後、即ち製造誤差を考慮して５．９分の１乃至６．１分の１とし、グルーブとランドとの段差量をレーザ波長の６分の１乃至８分の１で、前記プリエンボスピットの深さとは異なる値にすると、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質を犠牲にすることなく、ランド・グルーブ記録方式の相変化書き換え型光ディスク担体について記録速度の高速化を図ることができる。

また、本発明は、前記各構成の相変化書き換え型光ディスク担体において、前記エンボスデータゾーンの異なる半径領域に、再生データ又は再生信号に意味を持たないプリエンボスピット列と再生データ又は再生信号に有効性を有するプリエンボスピット列とを形成し、前記再生データ又は再生信号に意味を持たないプリエンボスピットの探さを前記リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量と等しい値に設定するという構成にした。

このように、再生データ又は再生信号に意味を持たないプリエンボスピットについては、その探さを浅くすることによって信号の検出が困難になっても実用上何らの問題も生じないので、リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量と等しい値に設定することができる。また、このような構成にすることにより、製造工程の短縮化を図ることができ、相変化書き換え型光ディスク担体の製造を容易なものにすることができる。

請求項１に記載の相変化書き換え型光ディスク担体は、以下の方法で作製することができる。即ち、感光面にプリエンボスピットの探さに相当する厚さで感光レジストが均一に塗布されたディスク原盤を用い、エンボスデータゾーンの露光時には感光レジストの底面までの露光するいわゆる底切り露光を行い、リライタブルゾーンの露光時には感光レジストの底面まで達しないいわゆるＶ溝露光を行う。しかる後に、この露光済み原盤に底切り部分を選択的に加工するイオンエッチングと底切り部分及びＶ溝露光部分を共に加工するイオンエッチングを２度に分けて施し、エンボスデータゾーンに深いプリエンボスピットを形成すると共に、リライタブルゾーンに浅いグルーブを形成する。

また、請求項２に記載の相変化書き換え型光ディスク担体は、以下の方法で作製することができる。即ち、感光面にレーザ波長の５．９分の１乃至６．１分の１の厚さで感光レジストが均一に塗布されたディスク原盤を用い、エンボスデータゾーンの露光時には感光レジストの底面までの露光するいわゆる底切り露光を行い、リライタブルゾーンの露光時には感光レジストの底面まで達しないいわゆるＶ溝露光を行う。しかる後に、この露光済み原盤に底切り部分を選択的に加工するイオンエッチングと底切り部分及びＶ溝露光部分を共に加工するイオンエッチングを２度に分けて施し、エンボスデータゾーンに深さがレーザ波長の５．９分の１乃至６．１分の１のプリエンボスピットを形成すると共に、リライタブルゾーンに深さがレーザ波長の６分の１乃至８分の１のグルーブを形成する。これにより、規格書（例えば、ＪＩＳ−Ｘ−８２４３「１２０ｍｍＤＶＤ−書き換え型ディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）」など）に則ったプッシュプル信号及び明暗信号を維持したままでリライタブルゾーンにおける最適なグルーブ深さの探求が容易となり、高速記録が可能なランド・グルーブ記録方式の相変化書き換え型光ディスク担体を得ることができる。

本発明によれば、プリエンボスピットの深さに対するグルーブとランドとの段差量を異なる値に設定するので、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質とグルーブによって得られるプッシュプル信号の振幅とをそれぞれ記録速度に応じて最適化することができ、プリエンボスピットから検出される明暗信号の品質を犠牲にすることなく、ランド・グルーブ記録方式の相変化書き換え型光ディスク担体についての記録速度の高速化を図ることができる。

図１はＤＶＤ−ＲＡＭフォーマット（図１１参照）の光ディスク担体を製造するための実施形態に係る原盤カッティングシステムのブロック図である。但し、ＢＣＡについては、本発明の要旨に直接関係がなく、かつ公知に属する技術であるので、説明を省略している。

本例の原盤カッティングシステムは、フォーマッタ１００とレーザカッティングマシーン２００とから構成されており、レーザカッティングマシーン２００には、カッティング用レーザ光源２０１と、ＡＯＭ（音響光学変調器）２０２と、ＡＯＤ（音響光学偏向器）２０３と、光学系の送り機構２０４と、ディスク原盤２５０を装着して一定速度で回転するスピンドル機構２０５と、前記光学系の送り機構２０４及びスピンドル機構２０５等を制御するコントローラ又はＬＣＭコントローラ２０６とが備えられ、前記光学系の送り機構２０４内には、ミラー２０７と対物レンズ２０８とが備えられている。

前記ディスク原盤２５０には、片面に所要のプリエンボスピット深さに相当する厚さでフォトレジストが均一に塗布されており、フォトレジストの塗布面を対物レンズ２０８に対向させてスピンドル機構２０５に装着される。また、カッティング用レーザ光源２０１から放射されたレーザビーム２０９は、ＡＯＭ２０２、ＡＯＤ２０３、ミラー２０７及び対物レンズ２０８を経てディスク原盤２５０のフォトレジスト塗布面に集光される。さらに、光学系の送り機構２０４は、一定速度でディスク原盤２５０の内周側から外周側に向けて移動される。

ＡＯＭ２０２にはフォーマッタ１００からＡＯＭ駆動信号（変調信号）１０１が供給され、ＡＯＤ２０３にはフォーマッタ１００からＡＯＤ駆動信号（偏向信号）１０２が供給されており、これらの各信号によって変調及び偏向されたレーザビーム２０９を対物レンズ２０８を経てディスク原盤２５０のフォトレジスト塗布面に集光しつつ、スピンドル機構２０５を所定の一定速度で回転駆動し、かつ送り機構２０４を所定の一定速度でディスク原盤２５０の半径方向に移動することにより、ディスク原盤２５０のフォトレジストにＡＯＭ駆動信号１０１及びＡＯＤ駆動信号１０２によって変調及び偏向された露光パターンが露光描画される。

なお、ＡＯＭ２０２は印加電圧（変調信号１０１）が０ボルトのときにはレーザビーム２０９の透過を遮断し、印加電圧のプラス方向電位（最大値はプラス１ボルト）に略比例した強度のレーザビーム２０９を通過する。また、ＡＯＤ２０３は印加電圧（偏向信号１０２）が０ボルトのときにはＡＯＤ２０３を透過したレーザビーム２０９をそのまま真っ直ぐ通過させ、印加電圧のプラス方向電位（最大でプラス１ボルト）に略比例した角度でレーザビーム２０９をディスク原盤２５０の外周方向に偏向し、前記印加電圧のマイナス方向電位（最大でマイナス１ボルト）に略比例した角度でレーザビーム２０９をディスク原盤２５０の内周方向に偏向させる。

図２はフオーマッタ１００の機能ブロック図である。パーソナルコンピュータ１０３は、ゾーン分割されたリライタブルゾーンの各ゾーン単位ごとに異なるクロック周波数を計算し、周波数シンセサイザ１０４に対する指令、プリエンボスピット列の生成、ＰＩＤピットの生成及びカッティングシーケンスの管理などを行う。パーソナルコンピュータ１０３で生成されたピット列信号は、インタフェース回路１０６を介してＦＩＦＯメモリ１０８に一時的に蓄えられ、前記カッティングシーケンスの管理情報に基づいて具体的な動作指令を行うシーケンスコントローラ１０７からの指令で順番に出力される。このＦＩＦＯメモリ１０８からの出力信号は、編集回路１１１でグルーブ信号や偏向信号と組み合わせ編集されて変調アナログ信号発生用ＤＡコンバータ１１２並びに偏向アナログ信号発生用ＤＡコンバータ１１５へ出力され、各ＤＡコンバータ１１２，１１５にて変調信号１１４及び偏向信号１１７に変換される。変調信号１１４は、変調信号用バッファー回路１１３を経由してＡＯＭ駆動信号１０１として出力され、偏向信号１１７は、変調信号用バッファー回路１１６を経由してＡＯＤ駆動信号１０２として出力される。

図３はディスク原盤のカッティング状況を示すタイムチャート図である。同図（１）はＡＯＭ駆動信号１０１の波形図であって、横軸は時間を示し縦軸は電圧を示している。ディスク原盤２５０のカッティングは内周側から行うため、開始直後においてＡＯＭ駆動信号１０１は０ボルトから始まり、ＡＯＭ２０２はレーザビーム２０９を通過させない。そして、エンボスデータゾーンの開始半径に到達した時点からは、プリエンボスピット列信号にて強度変調された底切りレベルと０ボルトの間を往復するパルス信号をＡＯＭ２０２に印加し、プリエンボスピットをカッティングする。さらに、リライタブルゾーンの開始半径に到達した時点からは、Ｖ溝レベルの電位でグルーブ及び各セクタの先頭部に配置されるＣＡＰＡ構造のＰＩＤピットをカッティングする。

同図（２）はＡＯＭ駆動信号１０１の波形に対応するＡＯＤ駆動信号１０２のタイムチャート図である。プリエンボスピットのカッティング時とグルーブのカッティング時はＡＯＤ２０３に０ボルト電圧を印加し、外周側に変位するＰＩＤピット群のカッティング時点ではプラスの所定電圧を印加し、内周側に変位するＰＩＤピット群のカッティング時はマイナスの所定電圧を印加する。

同図（３）は対物レンズ２０８によってディスク原盤２５０のフォトレジスト上に集光されたレーザスポット２０９ａの軌跡と感光したレジスト面の状態を模式的に示す図である。ここで、リードイン部は底切り露光されており、グルーブ部と外周側に変位されたＰＩＤピット群１２ならびに内周側に変位されたＰＩＤピット群３４はＶ溝露光されている。同図（４）に、同図（３）のＡ部、Ｂ部及びＣ部の時間軸を拡大した図を示す。なお、同様の方法を用いて、ＢＣＡとオーバラップする部分のプリエンボスピット列（図１１及び図１２参照）を底切りせず、Ｖ溝状に露光した原盤も製造した。

図４はＤＶＤ−ＲＡＭの全体的な製造工程を示すフローチャートである。この図から明らかなように、ＤＶＤ−ＲＡＭは、フォトレジストが均一に塗布されたディスク原盤を所定フォーマットで露光し、現像等の手段を経てフォトレジストに凹凸状のピット列やグルーブなどが形成されたカッティング済み原盤を作製する工程５０１と、カッティング済み原盤にめっき処理等を施してスタンパを作製する工程５０２と、スタンパを原型として射出成形等により厚さが０．６ｍｍのレプリカ円板を作製する工程５０３と、作製されたレプリカ円板の凹凸面に多層構造の記録層４２０をスパッタリングや真空蒸着などの手段で形成する工程５０４と、２枚のレプリカ円板を記録層４２０を内側にして貼り合わせ、貼り合わされたレプリカ円板の中心部に開設された透孔を整形するなどの仕上げを行う工程５０５と、厚さ１．２ｍｍの光ディスク担体の外観や記録再生特性を検査する工程５０６を経て製造される。

図５はカッティング済み原盤の作製工程をより細分化して示すフローチャートであり、図６は図５の流れに対応したディスク原盤の加工状態の変化を示す説明図である。なお、本実施形態においては、エンボスデータゾーンに形成されるプリエンボスピットの深さＤｐｅの目標値を情報の記録再生に用いられるレーザ波長λ（６５０ｎｍ）の６分の１（１０８ｎｍ）とし、グルーブ４０２の深さＤｇｌをこれよりも小さくした。

まず、図６（１）に示すように、片面にフォトレジスト２５１が１０８ｎｍの厚さに均一に塗布されたガラス製のディスク原盤２５０を作製し（図５の手順５０１−１）、これをレーザカッティングマシーン２００のスピンドル機構２０５に取り付ける。しかる後に、スピンドル機構２０５を所定の一定速度で回転駆動し、かつ送り機構２０４を所定の一定速度でディスク原盤２５０の半径方向に移動しつつ、対物レンズ２０８よりフォトレジスト２５１の膜面にレーザビーム２０９を照射する（図５の手順５０１−２）。この場合において、エンボスデータゾーンの露光については、フォトレジスト２５１を底切り可能な高エネルギーのレーザビーム２０９−Ｅを照射し、リライタブルゾーンの露光については、フォトレジスト２５１をＶ溝露光させる低エネルギーのレーザビーム２０９−Ｇを照射する。次いで、露光済みのディスク原盤２５０を現像処理し、底切りされたピットＥＸ−ＥとＶ溝ＥＸ−Ｇとが形成されたカッティング済み原盤を得る。

次に、図６（２）に示すように、カッティング済み原盤に対して第１回目のイオンエッチングを行う（図５の手順５０１−３）。イオンエッチングは、ＣＦ_４等のガス雰囲気中で行われる。この第１回目のイオンエッチングにおいては、Ｖ溝ＥＸ−Ｇとガラス面との間に感光されていないフォトレジスト２５１−Ｇが存在するため、該部のエッチングの進行が阻止され、底切りピットＥＸ−Ｅの形成部分についてのみエッチングが進行する。第１回目のイオンエッチングは、底切りピットＥＸ−Ｅの形成部分におけるエッチング量ｔ−ｉｅ１が１５ｎｍとなった時点で終了する。

次に、図６（３）に示すように、第１回目のイオンエッチングが終了したカッティング済み原盤に対してフォトレジスト２５１のアッシング処理を行う（図５の手順５０１−４）。フォトレジスト２５１のアッシング処理は、酸素ガスによって行い、Ｖ溝ＥＸ−Ｇの下端がガラス面に達するまで行われる。アッシング処理後、フォトレジスト２５１の膜厚はｔ−ａｓまで減少する。

次に、図６（４）に示すように、アッシング処理が終了したディスク原盤に対して第２回目のイオンエッチングを行う（図５の手順５０１−５）。第２回目のイオンエッチングも、ＣＦ_４等のガス雰囲気中で行われる。この第２回目のイオンエッチングにおいては、Ｖ溝ＥＸ−Ｇとガラス面との間に感光されていないフォトレジスト２５１−Ｇが存在しないため、該部についてもエッチングが進行する。第２回目のイオンエッチングは、エッチング量ｔ−ｉｅ２が９３ｎｍとなった時点で終了する。

最後に、図６（５）に示すように、第２回目のイオンエッチングが終了したディスク原盤に残存したフォトレジスト２５１を酸素アッシングにて除去し（図５の手順５０１−６）、深さＤｐｅが１０８ｎｍのプリエンボスピット４４０−１と深さＤｇｌが９３ｎｍのグルーブ４０２とが混在して形成されたディスク原盤２５０を得る。

以下、上述の方法で作製されたＤＶＤ−ＲＡＭの評価装置と評価方法を、図７乃至図１０に基づいて説明する。

図７はＤＶＤ−ＲＡＭフォーマットで相変化記録層を有する光ディスク担体の記録再生評価装置の回路ブロック図である。この図から明らかなように、本例の記録再生評価装置には、情報の記録再生に用いる波長λが６５０ｎｍの半導体レーザ５５３と、図１４（１）にて説明した相変化記録層の非晶質化レベルの光量、結晶化レベルの光量、急冷レベルの光量及び再生レベルの光量を得るための第１乃至第４の定電流源５５２−１，５５２−２，５５２−３，５５２−４並びに前記４種類の電流を加算する電流加算回路５５２−５とで構成されるレーザドライバ回路５５２と、データピットの長さなどを認識しながら前記４種類の電流源に指示を与える波形整形回路５４１と、記録するデータ列を所定の手続きで変調（本例の場合は８−１６変調）する変調回路５４０と、前記半導体レーザ５５３から出力されるレーザビーム５５４と光ディスク担体４００からの反射光５５４−Ｓとを振り分けるハーフミラー５５５と、前記振り分けられた反射光５５４−Ｓを受光する４分割ディテクタ（フォトダイオード）５５９と、該ディテクタ５５９から出力される電流を電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路５６０と、該電圧変換された信号を演算して和信号（明暗信号）５６４、差信号（プッシュプルトラッキングエラー信号）５６５及びフォーカスエラー信号などを出力する演算回路５６１と、相変化書き換え型光デイスク担体４００を定められた速度で回転させるスピンドルモータ５５１と、レーザビーム５５４の反射板５５６と、レーザビーム５５４を光ディスク担体４００の記録層に集光させる対物レンズ５５８を搭載した２次元アクチュエータ５５７と、対物レンズ５５８を図７の上下方向に駆動することで焦点位置を自動的に追跡制御するオートフォーカス回路５８３と、対物レンズ５５８を図７の左右方向に駆動することでトラックの中央を自動的に追跡制御するトラッキング回路５６２とを備えている。

図８は実施形態に係る相変化書き換え型光ディスク担体４００の要部断面図である。エンボスデータゾーンには深さＤｐｅが相対的に深い第１のエンボスピット４４０−１と相対的に浅い第２のエンボスピット４４０−２とが形成されており、第２のエンボスピット４４０−２は、概ねＢＣＡとの重畳部分（図１１及び図１２参照）に配置されている。一方、リライタブルゾーンには、一定深さＤｇｌで正弦波状に内外周方向に僅かにウォブルされているグルーブ４０２とランド４０１とが一定間隔（０．６１５μｍ）で形成されており、図示の太線部が相変化記録層となっている。作製された相変化書き換え型光ディスク担体のＤｐｅとＤｇｌとを原子間力顕微鏡を用いて実測したところ、深さＤｐｅは１１０ｎｍであり、Ｄｇｌは９０ｎｍであった。

図９は実施形態に係る相変化書き換え型光ディスク担体４００より検出されるプッシュプル信号とエンボスピット信号の波形図である。

図９（１）は、オートフォーカス回路５８３をオン状態とし、トラッキング回路５６２をオフ状態としたときのリライタブルゾーン（図８のＡ部）から検出されるプッシュプル信号５６５の波形図であり、その振幅Ｖ−Ａ５６５は十分に大きく良好であった。

図９（２）は、オートフォーカス回路５８３及びトラッキング回路５６２を共にオン状態にしたときの第１のエンボスピット４４０−１（図８のＢ部）から検出される明暗信号５６４のアイパターンであり、その振幅Ｖ−Ｂ５６４とアイパターンの品質は良好であった。

図９（３）は、オートフォーカス回路５８３をオフ状態とし、トラッキング回路５６２をオフ状態にしたときの第１のエンボスピット４４０−１（図８のＢ部）から検出されるプッシュプル信号５６５の波形図であり、その振幅Ｖ−Ｂ５６５はリライタブルゾーン（図８のＡ部）から検出されるプッシュプル信号５６５の振幅Ｖ−Ａ５６５に比べて小さな値であったが、エンボスデータゾーンのトラッキングエラー検出は位相差トラッキングエラー信号（日本工業規格ＪＩＳ−Ｘ−６２４３参照）を用いるため、実用上の問題は発生しない。

図９（４）は、オートフォーカス回路５８３及びトラッキング回路５６２を共にオン状態にしたときの第２のエンボスピット４４０−２（図８のＣ部）から検出される明暗信号５６４のアイパターンであり、その振幅Ｖ−Ｃ５６４とアイパターンの品質は第１のエンボスピット４４０−１から検出される明暗信号５６４よりも劣っているが、該部にはデータが記録されないため、実用上の問題は発生しない。

図９（５）は、オートフォーカス回路５８３をオフ状態とし、トラッキング回路５６２をオフ状態にしたときの第２のエンボスピット４４０−２（図８のＣ部）から検出されるプッシュプル信号５６５の波形図であり、その振幅Ｖ−Ｃ５６５は十分に大きく良好であった。

図１０は、リライタブルゾーンにおけるＰＩＤピットとデータピットの再生波形図である。記録ビットは２倍速（線速度は約８．３メートル毎秒）から６倍速（線速度は約２５メートル毎秒）のいずれの線速度であっても良好なデータピットが得られる構造の記録層を用いて５倍速記録で生成した。図１０（１）はグルーブ４０２内に生成したデータピット列４１０を再生する際のレーザスポット５５４−１の位置と光ディスク担体４００の回転方向の関係を示す。同図（２）はプッシュプル信号５６５を示す波形図であり、トラックセンタよりも上方はレーザスポット５５４−１の中心がグルーブセンタ又はＰＩＤピットセンタよりも内周寄りになったときに出力される電圧方向、下方はレーザスポット５５４−１の中心がグルーブセンタ又はＰＩＤピットセンタよりも外周寄りになったときに出力される電圧方向である。同図（３）はＰＩＤピットから検出されるピット明暗信号５６４を示す波形図であり、縦軸の上方に至るほど光ディスク担体４００からの反射光量が大きいことを示している。

先ず、何も記録されていないグルーブ４０２上をレーザスポット５５４−１が走行すると、差信号５６５はトラックセンタ電位（ゼロボルト）であり、明暗信号５６４はグルーブ走行時を示す電位Ｖｇｌに固定されている。

次に、レーザスポット５５４−１がディスクの外周側に変位して形成されているＰＩＤピット１２の位置に達すると、プッシュプル信号５６５としてＰＩＤピット１２のセンタ位置よりも内周側をレーザスポット５５４−１が通過したことを示すマイナス方向電位の信号が出力され、明暗信号５６４はグルーブ４０２が中断している関係で明るい方向に向かって信号が出力される。

次に、レーザスポット５５４−１がディスクの内周側に変位して形成されているＰＩＤピット３４の位置に達すると、プッシュプル信号５６５としてＰＩＤピット３４のセンタ位置よりも外周側をレーザスポット５５４−１が通過したことを示すプラス方向電位の信号が出力され、明暗信号５６４は引き続き明るい方向に向かってミラー部の明るさを示すＶｍｉｒ電位を最大値とする信号が出力される。

さらに、レーザスポット５５４−１がデータピット列４１０が形成されているエリアに到達すると、プッシュプル信号５６５には変化が現れず、明暗信号５６４のみがグルーブレベル電位Ｖｇｌよりも更に暗い方に向かって出力される。

図１０においては、レーザスポット５５４−１がグルーブ４０２上を走行中に検出されるプッシュプル信号５６５が正弦波波形で示されているが、これはグルーブ４０２が僅かに正弦波で変位されて形成されていることを示すものである。

本実施形態によれば、エンボスデータゾーンの再生信号の劣化や規格から外れてしまうという懸念をすることなく、リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドの段差Ｄｇｌを自由に操作することができるため、標準速記録から高速記録にも対応可能な記録層構造を有する相変化書き換え型光ディスクを容易に開発し提供することが可能となる。

なお、前記実施形態においては、エンボスデータゾーンに形成される第１のエンボスピット４４０−１の深さＤｐｅよりもリライタブルゾーンに形成されるグルーブ４０２とランド４０１の段差Ｄｇｌの方を浅く形成したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、プリエンボスピット４４０−１の深さＤｐｅよりもグルーブ４０２とランド４０１の段差Ｄｇｌの方を深く形成することもできる。

また、前記実施形態においては、エンボスデータゾーンに形成される第１のエンボスピット４４０−１の深さＤｐｅのみを規制したが、リライタブルピットに形成されるＰＩＤピットの深さについても、これと同様に規制することができる。

光ディスク原盤カッティングシステムの概略ブロック図。 フォーマッタの機能ブロック図。 光ディスク原盤のカッティング状況を示すタイムチャート図。 光ディスク担体の製造工程を示すフローチャート。 ディスク原盤製造工程を示すフローチャート。 ディスク原盤製造工程の説明図。 記録再生評価装置の回路ブロック図。 光ディスク担体の要部断面図。 光ディスク担体の各部より検出されるプッシュプル信号及びエンボスピット信号の波形図。 ＰＩＤピットとデータピットの再生波形図。 ビデオ用途向けＤＶＤ−ＲＡＭの正面から見た概念図。 光ディスク担体のゾーン配置を示す断面図。 相変化書き換え型光ディスク担体の断面構造と記録層に形成されるデータピットの形成状態を示す説明図。 相変化データピットの記録消去動作を示す説明図。 プッシュプル信号とエンボスピット信号とレーザ波長との相関を示すグラフ図。

符号の説明

１００ フオーマッタ
１０１ ＡＯＭ駆動信号
１０２ ＡＯＤ駆動信号
１０３ パーソナルコンピュータ
１０４ 周波数シンセサイザ
１０６ インターフェース
１０８ ＦＩＦＯメモリ
２００ ＬＣＭ（レーザカッティングマシーン）
２０１ カッティング用レーザ光源
２０２ ＡＯＭ（音響光学変調器）
２０３ ＡＯＤ（音響光学偏向器）
２０４ 送り機構
２０５ スピンドル機構
２０６ ＬＣＭコントローラ
２５０ カッティング原盤
４００ 光ディスク担体
４０１ ランド
４０２ グルーブ
４４０ エンボスピット
Ｄｇｌ グルーブ深さ（グルーブランド段差）
Ｄｐｅ エンボスピット深さ

Claims (3)

1. 再生専用のエンボスデータゾーンとデータピットの記録、再生及び消去が随時可能なリライタブルゾーンとを有し、該リライタブルゾーンには前記データピットを記録可能なグルーブトラックとランドトラックとが径方向に交互に形成されている相変化書き換え型光ディスク担体において、
   前記エンボスデータゾーンに形成されるプリエンボスピットの深さに対する前記リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量を異なる値に設定したことを特徴とする相変化書き換え型光ディスク担体。
2. 再生専用のエンボスデータゾーンとデータピットの記録、再生及び消去が随時可能なリライタブルゾーンとを有し、該リライタブルゾーンには前記データピットを記録可能なグルーブトラックとランドトラックとが径方向に交互に形成されている相変化書き換え型光ディスク担体において、
   前記エンボスデータゾーンに形成されるプリエンボスピットの深さを前記データピットの記録、再生及び消去に用いられるレーザ波長の５．９分の１乃至６．１分の１とし、前記リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量を前記レーザ波長の６分の１乃至８分の１の値であって前記プリエンボスピットの深さとは異なる値としたことを特徴とする相変化書き換え型光ディスク担体。
3. 前記エンボスデータゾーンの異なる半径領域に、再生データ又は再生信号に意味を持たないプリエンボスピット列と再生データ又は再生信号に有効性を有するプリエンボスピット列とを形成し、前記再生データ又は再生信号に意味を持たないプリエンボスピットの探さを前記リライタブルゾーンに形成されるグルーブとランドとの段差量と等しい値に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の相変化書き換え型光ディスク担体。

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