JP3033559B2 - 相変化光ディスクの初期化方法 - Google Patents

相変化光ディスクの初期化方法

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JP3033559B2 JP10165767A JP16576798A JP3033559B2 JP 3033559 B2 JP3033559 B2 JP 3033559B2 JP 10165767 A JP10165767 A JP 10165767A JP 16576798 A JP16576798 A JP 16576798A JP 3033559 B2 JP3033559 B2 JP 3033559B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱履歴の違いによ
り誘起される相変化にともなう光学定数の変化を利用し
て情報の記録・消去を行う光学情報記録媒体すなわち相
変化光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光の照射によって情報の記録・消
去・再生を行う光学情報記録媒体としては、光磁気ディ
スクや相変化光ディスクなどが知られている。このう
ち、例えば相変化光ディスクでは、図2に示すように、
基板1上に下部保護層2、記録層3、上部保護層4、反
射層5がこの順に設けられた4層構成が通常用いられ
る。情報の記録・消去はレーザ光の照射による昇温・冷
却の熱履歴の違いによって誘起される記録層の非晶質・
結晶間の相変化を利用して行われる。すなわち、記録層
を溶融し急冷することにより非晶質化させ記録を行い、
また、結晶化温度以上に一定時間保持することにより結
晶化させ、消去を行う。信号の再生は非晶質・結晶間の
反射率差を利用して行われる。下部保護層2、記録層
3、上部保護層4及び反射層5のそれぞれの膜厚は、感
度、C/N、消去率、書換可能繰り返し回数などの観点
から最適化される。
【0003】高密度化には、記録マークの両端に情報を
持たせるマークエッジ記録が有効である。しかし、信号
の再生に結晶・非晶質間の反射率差を利用している相変
化光ディスクでは、結晶部の吸収率と非晶質部の吸収率
が異なる場合が多く、一般に、非晶質部の吸収率が結晶
部の吸収率より大きくなっている。このような場合、形
成されるマークの幅や長さは、新たに記録する以前の状
態が結晶であったか、非晶質であったかによって影響さ
れ、オーバライトによってジッタが大きく増加してしま
う。従って、相変化光ディスクにおいてジッタを低減
し、マークエッジ記録を実現するには、レーザ光照射時
の昇温量を非晶質部と結晶部とで等しくする必要があ
る。ところで、結晶状態の方が熱伝導率が高いこと、潜
熱が大きいことを考慮すると、結晶部の吸収率を非晶質
部の吸収率より大きくすることが望ましい。
【0004】相変化光ディスクでは、成膜直後の記録膜
は非晶質状態にあるため、記録開始に先立ち記録膜を結
晶化、すなわち初期化を行わなければならない。初期化
の方法としてはレーザ光を用いる方法やフラッシュラン
プを用いる方法が知られている。初期化状態から繰り返
しオーバライトにともなう相変化光ディスクの状態変化
は、図3のように表現することができる。初期のオーバ
ライトにおけるジッタは、初期化部の吸収率Ai と記録
非晶質部の吸収率Aa の差によって、また、繰り返しオ
ーバライト後のジッタは、消去部の吸収率Ae と非晶質
部の吸収率Aaの差によって決まる。繰り返しオーバラ
イト後に低ジッタであるためには、前述したように結晶
部の吸収率を非晶質部の吸収率より大きくする必要があ
る。すなわち、Ae >Aa となるように図2に示す媒体
構成の各層の膜厚を最適化する必要がある。これを実現
するための方法として、反射層にSiや膜厚20nm以下
のAuを用いる方法が知られている(特開平1−149
238号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの媒体
構成における初期化方法については、具体的検討がなさ
れていなかった。これまでに提案されている初期化方法
は、レーザビーム径を長くして結晶化温度以上に保持さ
れる時間を確保する特開平3−278338号公報や、
初期化によって記録層の組成分布を不均一にする特開平
4−209317号公報などのように、消去率やC/N
の向上あるいは、初期化時間の短縮を目的としているも
のが多い。しかしながら、相変化光ディスクでは、初期
のオーバライトと繰り返し後のオーバライトでジッタや
消去率が異なるという問題があった。また、マークエッ
ジ記録においては消去率が高くてもジッタが高くなる場
合があり、消去率を高めようとする初期化条件がマーク
エッジ記録に適しているとは言えない。
【0006】そこで本発明の目的は、マークエッジ記録
適用時に、初期から安定したオーバライト特性を得るこ
とができる相変化光ディスクの初期化方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、相変化光ディスクの初期化方法において、
光照射により初期化した結晶部の吸収率Ai と非晶質部
の吸収率Aa の関係がAi >Aa となる条件で初期化す
ることを特徴とする。
【0008】
【作用】初期化部と消去部とは両方とも結晶状態ではあ
るが、初期化部の結晶状態は初期化方法や初期化条件に
よって変化するので、初期化部の吸収率Ai と消去部の
吸収率Ae は常に等しいとは限らない。従って、Ae
a となるように媒体構成を最適化しても、初期化条件
によっては初期のオーバライトから低ジッタを実現でき
るわけではない。初期化光を照射した後形成される結晶
部の光学的な特性は、その初期化光の強度に依存して変
化する。例えば直径1.5μm程度の集光レーザビーム
を用いて初期化を行う場合、初期化光により形成される
結晶部の光学的な特性は、初期化パワによって、図1に
示すように変化する。従って、初期化部の吸収率Ai
記録部の吸収率Aa がAi <Aa となる初期化パワPi1
やPi2で初期化を行った場合、結晶非晶質間の反射率差
を大きくすることができるのでC/Nを高くすることは
できるが、初期化部と非晶質部で感度が異なるために、
初期のオーバライトでは高ジッタとなってしまう。初期
から低ジッタを実現するには、Ai >Aa となる初期化
パワPi0で初期化を行う必要がある。
【0009】また、最適な初期化条件は初期化部上に形
成されるマークのマーク長Mi と、非晶質部上に形成さ
れるマークのマーク長Ma との関係を用いても規定する
ことができる。マーク長の分布が、初期化部上に記録さ
れるマークでは平均値Mi 、標準偏差σ0 のガウス分
布、非晶質部上にオーバライトされるマークでは平均値
a 、標準偏差σ0 のガウス分布をしているとする。旧
記録データの倍の記録周波数でオーバライトを行った場
合、ジッタσはσ2 =σ0 2+(Ma −Mi 2 /(4*
2 )で表される。ここで、Vは線速を表している。エ
ラーレート10-4以下を実現するには、σ×V<0.0
3μm が要求されるので、σ0 ×V=0.015μm と
すると、|Ma −Mi |<0.05μm でなければなら
ない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付図面に基づいて説明する。
【0011】図2は本発明に係る光学情報記録媒体の断
面を示す図である。基板1上に下部保護層2、記録層
3、上部保護層4、反射層5を順次積層した構成であ
る。
【0012】実施例1 基板1としてポリカーボネート(PC)を用い、下部保
護層2としてZnS−SiO2 を100nm、記録層3と
してGe2 Sb2 Te5 を17nm、上部保護層4として
ZnS−SiO2 を20nm、反射層5としてAlを60
nmを順次スパッタリングにより積層した。
【0013】上記ディスクを用いて、初期化パワを変化
させて初期化を行い、繰り返しにともなうオーバライト
特性の変化について調べた。
【0014】初期化は、波長830nm、集光ビーム径
1.5μm の半導体レーザを用い、線速7.5m/sに
おいて初期化パワを6,8,10mWと変化させて行っ
た。オーバライト特性の測定は、波長830nmの半導体
レーザを用い、線速11.3m/sにおいて、1.06
MHz,duty=45%の信号と2.12MHz,d
uty=45%の信号を交互にオーバライトして行っ
た。
【0015】初期化パワに依存して初期化光により形成
される結晶部の反射率と吸収率は図4に示すように変化
した。非晶質部の吸収率は70%であった。図5に示す
ように、繰り返しオーバライト後の特性は初期化条件に
は依存しない。これに対し、初期のオーバライト特性は
初期化条件によって大きく変化する。Ai =Aa となっ
ている初期化パワ8mWの条件では、図6の再生波形か
ら分かるように、初期化部の反射率と結晶部の反射率が
ほぼ等しいために消去率は高いものの、レーザ照射時の
昇温量が初期化部と記録非晶質部で異なるため、ジッタ
は2極分化し増加している。初期化パワ10mWの条件
では、初期化部と非晶質部の反射率差が大きいので高C
/Nとなるが、レーザ照射時の昇温量が初期化部と消去
部で異なるので、やはりジッタは2極分化してしまう。
一方、Ai >Aa となっている初期化パワ6mWの条件
では、初期化部の反射率が消去部の反射率より低いの
で、消去率はやや低いものの、レーザ照射時の昇温量が
初期化部と消去部で等しいので、ジッタは2極分化せず
初期から繰り返し後にわたって低い値となっている。
【0016】1.06MHzの信号に2.12MHzの
信号を1回オーバライトしたトラックのTEM観察を行
い初期化条件とマーク長の関係を調べた。ジッタ増加が
少ない初期化パワ6mWの条件で初期化を行ったトラッ
クでは、初期化部上に記録されたマークのマーク長Mi
が2.34μm 、非晶質部上にオーバライトして形成さ
れるマークのマーク長Ma が2.38μm であった。一
方、ジッタ増加が大きい初期化パワ8mWの条件では、
i が2.31μm でMa との差は0.07μm であっ
た。また同様に大幅にジッタが増加している初期化パワ
10mWの条件では、Mi は2.26μm であり、Ma
との差は0.12μm であった。
【0017】実施例2 基板1としてポリカーボネート(PC)を用い、下部保
護層2としてZnS−SiO2 を250nm、記録層3と
してGe2 Sb2 Te5 を15nm、上部保護層4として
ZnS−SiO2 を18nm、反射層5としてSiを65
nmを順次スパッタリングにより積層した。
【0018】初期化にはフラッシュランプを用い、照射
ランプ強度を変化させて初期化を行い、繰り返しにとも
なうオーバライト特性の変化について調べた。フラッシ
ュランプにより供給されるエネルギーに依存して初期化
部の吸収率は図7に示すように変化した。一方、非晶質
部の吸収率は58%であった。
【0019】波長830nmの半導体レーザを用い、線速
20m/sにおいて、2.12MHz,duty=45
%の信号と3.39MHz,duty=45%の信号を
交互にオーバライトしてジッタを測定した。図8に示す
ように、Ai >Aa を満たす2.6KJで初期化を行っ
た場合は、初期から繰り返し後にわたって低ジッタとな
っている。これに対し、Ai =Aa となる2.9KJで
初期化を行った場合は、初期のオーバライトで高ジッタ
であった。
【0020】2.12MHzの信号に3.39MHzの
信号を1回オーバライトしたトラックのTEM観察を行
い初期化条件とマーク長を調べた。ジッタ増加が少ない
2.6KJの条件で初期化を行ったトラックでは、初期
化部上に記録されたマークのマーク長Mi が2.97μ
m 、非晶質部上にオーバライトして形成されるマークの
マーク長Ma が2.95μm であった。一方、ジッタ増
加が大きい2.9KJの条件では、Mi が2.88μm
でMa との差は0.07μm であった。
【0021】実施例3 基板1としてポリカーボネート(PC)を用い、下部保
護層2としてZnS−SiO2 を200nm、記録層3と
してGe2 Sb2 Te5 を10nm、上部保護層4として
ZnS−SiO2 を18nm、反射層5としてSiを60
nmを順次スパッタリングにより積層した。
【0022】上記ディスクを用いて、初期化パワを変化
させて初期化を行い、初期オーバライトにおけるエラー
レートを測定した。
【0023】初期化は、波長830nm、集光ビーム径
1.5μm の半導体レーザを用い、線速7.5m/sに
おいて初期化パワを4,6,8mWと変化させて行っ
た。初期化後、波長690nmの半導体レーザを用い、線
速10m/sにおいて、(1−7)変調、最短マーク長
0.7μm の条件で記録を行い、エラーレートを測定し
た。図9に示すように、繰り返しオーバライト後では初
期化条件によらず、エラーレートは10-4以下となって
いる。これに対し、初期化パワ4mWの条件では、エラ
ーレートは初期から10-4以下であるが、初期化パワ6
mWや初期化パワ8mWの条件では、初期のオーバライ
トにおいてエラーレートが悪化していることが分かる。
【0024】非晶質部と初期化部の感度差とエラーレー
ト変動の関係を調べるために、各初期化条件ごとに、線
速10m/sにおいて、まず初めに1.05MHz,d
uty=50%の信号を記録した後、2.12MHz,
duty=50%の信号をオーバライトしTEM観察を
行った。エラーレートが初期から安定して10-4以下と
なっている初期化パワ4mWの条件で、初期化部上に記
録されたマークのマーク長Mi が2.36μm 、非晶質
部上にオーバライトして形成されるマークのマーク長M
a が2.38μm であった。一方、エラーレートが変動
している初期化パワ6mWの条件では、Mi が2.32
μm でMa との差は0.06μm であった。また同様に
エラーレートが変動している初期化パワ8mWの条件で
は、Miは2.25μm であり、Ma との差は0.11
μm であった。
【0025】以上の実施例では、基板としてポリカーボ
ネート(PC)を用い、保護層としてZnS−Si
2 、記録層としてGe2 Sb2 Te5 を用いている
が、本発明はこれに限定されるものではない。また、初
期化に半導体レーザ、フラッシュランプを用いたが、こ
れに限定されるものではない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、初
記録から繰り返しオーバライト後にわたってマークエッ
ジ記録時のジッタが小さい媒体を提供することができる
ので、高密度化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる相変化光ディスクの光学特性を
示す図である。
【図2】本発明にかかる相変化光ディスクの媒体構成の
1例の断面を示す図である。
【図3】相変化光ディスクの状態変化を示す図である。
【図4】本発明の実施例における初期化パワと反射率お
よび吸収率の関係を示す図である。
【図5】本発明の実施例における繰り返しオーバライト
回数と消去率およびジッタの関係を示す図である。
【図6】本発明の実施例における再生波形とジッタ分布
を示す図である。
【図7】本発明の実施例における初期化エネルギーと吸
収率の関係を示す図である。
【図8】本発明の実施例における繰り返しオーバライト
回数とジッタの関係を示す図である。
【図9】本発明の実施例における繰り返しオーバライト
回数とエラーレートの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 基板 2 下部保護層 3 記録層 4 上部保護層 5 反射層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マークエッジ記録を用いて情報の記録・消
    去・再生を行う相変化光ディスクの初期化方法におい
    て、光照射により初期化した結晶部の吸収率Ai と非晶
    質部の吸収率Aa の関係がAi >Aa を満たすべく光エ
    ネルギーを相変化光ディスクに供給して初期化すること
    を特徴とする相変化光ディスクの初期化方法。
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