JP3344198B2 - 光記録媒体および記録再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録媒体および記録
再生方法に関し、詳しくは、レーザー光の照射により、
基板の溝部と溝間の両方に情報の記録、再生、消去を行
うための光学的情報記録媒体及びこれを用いた記録再生
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の増大にともない、高密度
でかつ高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒
体が求められているが、光ディスクはまさにこうした用
途に応えるものとして期待されている。こうした記録媒
体への高容量化、高密度化への要求は、膨大な画像情報
や音声信号を扱う上で記録媒体と記録装置に課せられた
時代の必然であり、デジタル変調技術及びデータ圧縮技
術の進歩と歩調をあわせてその進歩はまさに日進月歩で
ある。

【０００３】高密度化の具体的な手段として光ディスク
においては、光源の短波長化やレンズの高ＮＡ(Numeric
al Aperture)化による照射光の収束ビーム径の縮小、記
録マーク長の短小化、回転数一定のもとで外周に行くほ
ど記録周波数を上げて内外周での記録密度を一定とする
ＭＣＡＶ(Modified Constant Angular Velocity)、マー
ク始端と後端に情報をのせるマークエッジ記録などが開
発、利用されており、今後に向けてさらなる高密度化の
手法が模索されているのが現状である。

【０００４】記録が可能な光ディスクでは、あらかじめ
案内溝がディスク上に刻まれ、いわゆるトラックが形成
されている。通常、案内溝相互間もしくは案内溝内にレ
ーザー光が集光されることによって、情報信号の記録、
再生又は消去が行われる。現在市販されている一般的な
光ディスクにおいては、通常案内溝相互間もしくは案内
溝内のどちらか一方にのみ情報信号が記録され、他方は
隣接トラックを分離して信号の漏れ込みを防ぐための境
界の役割を果たしているに過ぎない。

【０００５】この境界部分、例えば案内溝相互間に記録
する場合においては案内溝内、また、案内溝内に記録す
る場合においては案内溝相互間、にも同様に情報の記録
が可能となれば記録密度は２倍となり記録容量の大幅な
向上が期待できる。以下、案内溝をグルーブ、案内溝相
互間をランド、ランド部とグルーブ部の両方に情報を記
録する方法をＬ＆Ｇ記録と略称する。

【０００６】Ｌ＆Ｇ記録の提案としては、特公昭６３−
５７８５９号などがあるが、このような技術を用いる場
合には、クロストークの低減に格段の注意を払う必要が
ある。すなわち、前述の特公昭６３−５７８５９号記載
のＬ＆Ｇ記録では、あるトラックの記録マーク列とそれ
と隣合うトラックの記録マーク列同士の間隔が収束ビー
ム径の半分になるため、再生したい記録マーク列の隣の
記録マーク列まで収束ビーム径が重なる。

【０００７】このため、再生時のクロストークが大きく
なり、再生Ｓ／Ｎが劣化するという問題がある。このク
ロストークを低減させるため、例えば、ＳＰＩＥ Ｖｏ
ｌ．１３１６、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａ
ｇｅ（１９９０）ｐｐ．３５にあるように、光ディスク
再生装置に特別の光学系とクロストークキャンセル回路
を設けてクロストークを低減しようとする手法がある。

【０００８】しかしながらこの方法では、装置の光学系
及び信号処理系がさらに複雑なものになってしまうデメ
リットがある。再生クロストーク低減のための特別な光
学系や信号処理回路を特に設けることをせずに、クロス
トークを低減する方法として、グルーブ（案内溝）とラ
ンド（案内溝相互間）の幅を等しくし、グルーブ深さを
再生光波長に対応したある範囲内とすることが効果的で
あるとの提案がある。（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ３２（１９９３）ｐｐ．５３２４−５３２
８）。

【０００９】これによれば、ランド幅＝グルーブ幅でか
つグルーブ深さがλ／７ｎ〜λ／５ｎ（λ：再生光波
長、ｎ：基板の屈折率）のときにクロストークが低減さ
れることが、計算及び実験事実として示されている。こ
のことは特開平５−２８２７０５号にも記されている。

【００１０】この論文に記載されているＣＮ比（キャリ
ア／ノイズ比）、クロストークのグルーブ深さ依存性に
よれば、溝深さを最適値とすることでクロストークの低
減効果がみられるが、ランド部とグルーブ部でのＣＮ比
がアンバランスとなってしまっている。

【００１１】Ｌ＆Ｇ記録を行なう場合、ランド部のキャ
リアレベルとグルーブ部のキャリアレベルに違いが生
じ、その結果、一方のＣＮ比が著しく低下することは、
ディスクの信号品質において望ましいことではない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するもので、特に波長７００ｎｍ以下のレーザー光
を光源として用いるようなＬ＆Ｇ記録型光ディスクにお
いて、ランド部とグルーブ部の記録マークのキャリアレ
ベルのアンバランスを解消し、ランド部及びグルーブ部
のいずれに記録しても、同等な高い信号品質の得られる
高密度光ディスクを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 本発明は、グルーブ深
さの規定と、未記録領域と記録マークからの反射光の位
相差について検討を重ねた結果なされたもので、その要
旨は、溝が形成された透明基板上に、下部誘電体保護
層、相変化型記録層、上部誘電体保護層、金属反射層を
順次積層した構成からなり、前記溝上と溝間の両方を記
録領域として用い、７００ｎｍ以下の波長のレーザー光
を照射することによって情報の記録、消去、再生を行な
う光記録媒体であって、 （１）溝幅が０．１μｍ以上０．７μｍ以下、溝間の幅
が０．１μｍ以上０．７μｍ以下で、溝幅と溝間の幅が
ほぼ等しく、かつ溝深さｄが以下に示す不等式を満た
し、

【００１４】

【数４】λ／７ｎ ＜ ｄ ＜ λ／５ｎ （ここで、λ：照射光の波長、ｎ：基板の屈折率、ｄ：
溝の深さ）

【００１５】（２）下記で定義される未記録領域からの
反射光と記録領域からの反射光の位相差２παが、 ２πα＝（未記録領域からの反射光の位相）−（記録領域からの反射光の位相 ） 次式を満足する

【００１６】

【数５】 （ｍ−０．１）π ≦２πα ≦ （ｍ＋０．１）π （ｍは整数） ことを特徴とする光記録媒体である。上記に示した構成
により本発明の光ディスクでは、ランド部とグルーブ部
のいずれに記録しても記録マークの信号品質（キャリア
レベル）は同等となる。

【００１７】したがって、波長７００ｎｍ以下のレーザ
ー光を光源として用いるようなＬ＆Ｇ記録方式の光ディ
スクの信頼性を保証する点において不可欠な規定であ
る。本発明がランド＆グルーブ記録用光記録媒体の再生
過程に如何に作用して効果をもたらすかについて、その
有効となる根拠を簡単なモデルを用いて以下に詳細に説
明する。

【００１８】図１〜図４にＬ＆Ｇ用光ディスクのランド
上またはグルーブ上に再生光ビームが照射されている場
合を模式図として示した。図を見やすくするために記録
層２以外の層は省略した。再生光ビームは対物レンズな
どを用いて集光され、基板１側からディスクに照射され
ているとし、以下、収束ビームと呼ぶ。

【００１９】図１と図３は未記録領域に収束ビーム５が
存在する場合を示し、図２と図４は記録マーク８上に収
束ビーム６が存在する場合を示している。仮定では計算
を簡単にするために、記録マーク８が収束ビーム５より
十分長いと仮定する。後に実施例で示すように、実際に
は記録マークが収束ビーム径よりも短くても何ら問題は
ない。

【００２０】ここでは、未記録時の記録層の状態を結晶
状態、記録時の記録層の状態をアモルファス状態と定義
する。収束ビームの強度は実際のモデルに即してガウス
分布とし、ビーム径を中心強度の１／ｅ² と定義する。
ランド３の幅とグルーブ４の幅は等しく、かつ、ビーム
径の半分の長さであると仮定し、ランド３とグルーブ４
の間の段差をｄとする。

【００２１】収束ビームは基板側から照射されるので、
紙面の向こう側から入射して反射する。したがって、光
源側から見るとランド部３が凹となり、反対にグルーブ
部４が凸となっている。グルーブ面を位相の基準にとる
とランド部からの反射光はグルーブ部からの反射光より
も ２π・２ｎｄ／λだけ位相が遅れる。

【００２２】ただし、ｎは基板の屈折率、ｄは溝（グル
ーブ）の深さ、λは収束ビームの波長である。位相の変
化はグルーブ深さのみに起因するものではなく、記録層
の相変化前後における光学定数の変化によっても一般に
位相差が変化する。ここでは、アモルファス領域からの
反射光が結晶領域からの反射光よりも２παだけ位相が
遅れると仮定する。

【００２３】以下、グルーブ面を位相の基準にとって収
束ビームの振幅反射率を必要に応じて位相差２παを用
いながら定式化することにする。図１のようにアモルフ
ァス記録マークのないランド部３に収束ビーム５がある
場合の振幅反射率φ₁は次式で表すことができる。

【００２４】

【数６】 φ₁ ＝Ｒ_c1・ｅｘｐ［−２πｉ・２ｎｄ／λ］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ・０］ （ａ） ただし、Ｒ_c1は収束ビームが照射されたランド部の領域
６からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照射されたグル
ーブ部の領域７からの反射光量、ｎは基板の屈折率 、
ｄはグルーブの深さ、λは照射光の波長、ｉは虚数単位
を示している。

【００２５】図２のようにアモルファス記録マークのあ
るランド部に収束ビーム５がある場合の振幅反射率φ₂
は次式で表すことができる。

【００２６】

【数７】 φ₂ ＝Ｒ_a1・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ＋α）］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ・０］ （ｂ） ただし、Ｒ_a1は収束ビームが照射されたランド部の領域
６からの反射光量、Ｒ _c2は収束ビームが照射されたグル
ーブ部の領域７からの反射光量を示している。

【００２７】図３のようにアモルファス記録マークのな
いグルーブ部に収束ビーム５がある場合の振幅反射率φ
₃ は次式で表すことができる。

【００２８】

【数８】 φ₃ ＝Ｒ_c1・ｅｘｐ［−２πｉ・０］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ）］ （ｃ） ただし、Ｒ_c1は収束ビームが照射されたグルーブ部の領
域７からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照射されたラ
ンド部の領域６からの反射光量を示している。

【００２９】図４のようにアモルファス記録マークのあ
るグルーブ部に収束ビーム５がある場合の振幅反射率φ
₄ は次式で表すことができる。

【００３０】

【数９】 φ₄＝Ｒ_a1・ｅｘｐ［−２πｉα］ ＋Ｒ_c2・ｅｘｐ［−２πｉ（２ｎｄ／λ）］ （ｄ） ただし、Ｒ_a1は収束ビームが照射されたグルーブ部の領
域７からの反射光量、Ｒ_c2は収束ビームが照射されたラ
ンド部の領域６からの反射光量を示している。

【００３１】ここで、ランド幅＝グルーブ幅で、その幅
は収束ビーム径の半分と仮定しているので、０＜β＜１
とおくと、

【００３２】

【数１０】Ｒ_c2＝βＲ_c1 （ｅ）

【００３３】

【数１１】Ｒ_a2＝βＲ_a1 （ｆ） とかける。Ｒ_c ＝Ｒ_c1＋Ｒ_c2、Ｒ_a ＝Ｒ_a1＋Ｒ_a2とおい
て式（ｅ）と式（ｆ）を整理すると、

【００３４】

【数１２】Ｒ_c1＝Ｒ_c ／（１＋β） （ｇ）

【００３５】

【数１３】Ｒ_c2＝βＲ_c ／（１＋β） （ｈ）

【００３６】

【数１４】Ｒ_a1＝Ｒ_a ／（１＋β） （ｉ）

【００３７】

【数１５】Ｒ_a2＝βＲ_a ／（１＋β） （ｊ） となる。式（ｇ）〜式（ｊ）を式（ａ）〜（ｄ）に代入
して整理すると、

【００３８】

【数１６】 φ₁ ＝［Ｒ_c ／（１＋β）］［β＋ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］ （ｋ）

【００３９】

【数１７】φ₂ ＝［１／（１＋β）］・ ［βＲ_c ＋Ｒ_a ・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ−２πｉα］］ （ｌ）

【００４０】

【数１８】 φ₃ ＝［Ｒ_c ／（１＋β）］ ［１＋β・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］ （ｍ）

【００４１】

【数１９】 φ₄ ＝［１／（１＋β）］［Ｒ_a ・ｅｘｐ［−２πｉα］＋ βＲ_c ・ｅｘｐ［−４πｉｎｄ／λ］］ （ｎ） ここで、ランド部に記録した場合、再生キャリアレベル
ＣＬ’（Ｌ）は

【００４２】

【数２０】 ＣＬ’（Ｌ）＝｜φ₁ ｜² −｜φ₂ ｜² （ｏ） に比例する。また、同様にしてグルーブ部に記録した場
合、再生キャリアレベルは

【００４３】

【数２１】 ＣＬ’（Ｇ）＝｜φ₃ ｜² −｜φ₄ ｜² （ｐ） に比例する。ランド部とグルーブ部のキャリアレベルの
差が生じないということは、式（ｏ）と式（ｐ）との差
が０になるということに他ならない。

【００４４】式（ｋ）〜式（ｎ）を式（ｏ）と式（ｐ）
に代入して差を計算し、その差が０になる必要条件を求
めると、

【００４５】

【数２２】２πα ＝ｍπ （ただしｍは整数） （ｑ） となる。位相差２παは必ずしも正確にｍπである必要
はなく、如何なるディスク反射率をとっても±０．１π
の範囲内にあれば効果がある。

【００４６】もしも、これに反して位相差が（ｍ−０．
１π）未満（ただし、（ｍ−π）よりは大）の場合には
ランドの再生信号振幅がグルーブに比べて顕著に小さく
なってしまうことが悪い点であり、又、位相差が（ｍ＋
０．１π）を越える（ただし、（ｍ＋π）よりは小）場
合にはグルーブの再生信号振幅がランドに比べて顕著に
小さくなってしまうことが悪い点となる。

【００４７】本発明によれば、ランド又はグルーブのい
ずれのトラックに記録しても高い信号品質を保証するこ
とができ、このために必要な相転移間位相差の範囲の特
定は各層の光学定数と膜厚を適切に選択することで実現
することができる。基板の溝深さについては、Ｊｐｎ．
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ３２（１９９３）ｐ
ｐ．５３２４−５３２８に記載されているように、グル
ーブ深さがλ／７ｎ〜λ／５ｎ（λ：再生光波長、ｎ：
基板の屈折率）のときに隣接トラックからのクロストー
クが低減されるため、この範囲にあることが望ましい。

【００４８】ここで、溝幅、溝深さの測定方法について
述べる。測定は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光（波長６３０ｎ
ｍ）を基板の溝の付いていない側から照射し、透過光に
ついて基板の溝により回折した０次光強度Ｉ₀ 、１次光
強度Ｉ₁ 、２次光強度Ｉ₂ および回折光の角度を測定す
ることにより行う。Ｐを溝ピッチ、ｗを溝幅、ｄを溝深
さ、λをレーザー波長、θを０次光と１次光の間の角度
とした場合、溝が矩形の時には、

【００４９】

【数２３】Ｉ₂ ／Ｉ₁ ＝ｃｏｓ²(πε）

【００５０】

【数２４】 Ｉ ₁ ／Ｉ ₀ ＝｛２ｓｉｎ²(πε）（１−ｃｏｓδ）｝ ／［π²｛１−２ε（１−ε）（１−ｃｏｓδ）｝］

【００５１】

【数２５】 ε＝ｗ／Ｐ，δ＝２（ｎ−１）πｄ／λ （ｎは基板の屈折率）

【００５２】

【数２６】Ｐ＝λ／ｓｉｎθの関係が成り立つため溝
幅、溝深さが計算される。実際の溝形状は完全な矩形で
はないが、本発明における溝形状は上記の測定法により
溝の幅及び溝深さを一義的に決定した値を用いている。
従って、本発明における溝形状は矩形からずれた場合で
あっても適用される。

【００５３】ランド又はグルーブのいずれのトラックに
記録しても高い信号品質を保証する点においては、前記
位相差の規定のみならず、更に記録層の相変化前後の光
吸収率の比率をある範囲に特定することで効果が増幅す
る。ＰＷＭ記録では記録マークの前端と後端に０又は１
の情報を割り当てるため、特にマーク前端と後端の形状
が記録時に歪まないことが特に要求される。

【００５４】アモルファス記録マークの形成時の相変化
型記録層溶融に関係した重要パラメータとして、記録層
の吸収率がある。相変化型光ディスクの特徴として特公
平５−３２８１１などにあるように１ビームオーバーラ
イトが挙げられる。１ビームオーバーライトでは、記録
前の記録層がアモルファス状態か結晶状態であるかによ
って、熱伝導率が異なるなどの理由によって昇温及び降
温過程が不均一となってしまい、記録マークが歪むこと
が指摘されている。

【００５５】また、例えば、特開平５−２９８７４７に
記載されているように、記録層の吸収率において、アモ
ルファス状態の吸収率よりも結晶状態の吸収率を大きく
した方が大きなＣＮ比、高い消去率ならびに広いパワー
許容幅（マージン）を得られるという提案がある。しか
しながら、我々の検討では結晶状態の吸収率を必ずしも
アモルファス状態の吸収率よりも著しく大きくする必要
はなく、鋭意検討を行った結果、ＣＮ比や記録マークの
ジッタの点で、結晶状態の吸収率をＡ_c 、アモルファス
状態の吸収率をＡ_a とすると、吸収率の比Ａ_c ／Ａ_a が

【００５６】

【数２７】０．８４≦ Ａ_c ／Ａ_a ＜１．０１ の範囲にあるようにディスクの層構成を設計したディス
クにおいて特に優秀であることが判明した。これは、デ
ィスクの回転速度がある限られた範囲にある場合に限ら
ず、線速度１．４ｍ／ｓから１５ｍ／ｓの広い範囲にわ
たってこの範囲内に吸収率比があるディスクにおいて、
優秀であるという効果が顕著にみられた。

【００５７】Ａ_c ／Ａ_a が０．８４未満であると、記録
トラック上にあらかじめ存在する記録マークの有無によ
ってオーバーライト時の記録層溶融の際の昇温・降温過
程にアンバ ランスが生じてマーク形状の歪み問題とな
る上に、ディスクの初期状態（未記録状態）を高反射
率、記録状態を低反射率とするようなディスクにおいて
は、記録 感度が悪い方向であり、その点でもＡ_c ／Ａ
_a ≧０．８４が望ましい。

【００５８】このような優れた特性を有するディスクを
得るには、記録層組成がＧｅとＳｂとＴｅを主成分とす
るカルコゲン系の相変化材料を厚み２０±５ｎｍの厚さ
に成膜することが特に望ましい。この膜厚よりも厚すぎ
ても薄すぎても繰り返し記録消去の回数が著しく低下し
てしまったり、記録パワーの許容幅（マージン）の低下
を招くことがある。

【００５９】反射膜としては、感度や安定性を考慮する
と、ＡｌとＴｉ又はＡｌとＴａの合金であることが望ま
しい。願わくば、Ｔｉ又はＴａの含有量が０．５ａｔ％
から３．５ａｔ％であることが望ましく、このときディ
スクの反射率のロスが小さく、かつ適度な放熱層として
の役割を発揮することが実験により明らかとなった。

【００６０】本発明のＬ＆Ｇ用光ディスクは書換え可能
な光学的情報記録媒体であるが、一度だけ書換え可能な
ライトワンス型として使用することもできる。２度目の
記録消去ができないように、ドライブ側で情報の書き込
み禁止の信号をディスクに記録することにより容易に可
能となる。ディスクの作成法としては、あらかじめグル
ーブを形成した樹脂やガラスなどの基板ディスクにマグ
ネトロンＤＣスパッタリング、同ＲＦスパッタリングな
どの通常の光学薄膜を形成する方法で作成できる。

【００６１】請求項１に記載の金属反射層の上に膜の保
護のために樹脂層を塗布又はスピンコートして作成する
ことが望ましい。本発明で誘電体層に用いる誘電体とし
ては、種々の組合せが可能であり、屈折率、熱伝導率、
化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定さ
れる。一般的には透明性が高く高融点であるＭｇ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｐｂ等の酸化物、硫化物、窒化物やＣａ，Ｍｇ，Ｌ
ｉ等のフッ化物を用いることができる。

【００６２】このうちで、ＺｎＳとＳｉＯ₂ またはＹ₂
Ｏ₃ の少なくとも一方の混合膜を用いる場合、望ましく
はＳｉＯ₂ またはＹ₂ Ｏ₃ の含量が５〜４０ｍｏｌ％で
あると、記録したディスクの保存安定性に優れる。ディ
スクは片面のみを利用した単板仕様として使用できるほ
か、２枚のディスクを基板と反対側の面を向い合わせに
して貼り合わせることにより容量を倍増することができ
る。

【００６３】又、貼合せディスクとした場合にディスク
の両側に光ピックアップをセッティングした構造のドラ
イブを採用することにより、ディスクの入れ替えを全く
せずに、両面同時に記録消去再生が行える。これはレー
ザー照射側と反対側に磁石を必要とする光磁気型ディス
クでは行うことのできない重要な特徴である。

【００６４】本発明のディスクを設計するには、相変化
前後の反射光の位相差を正確に把握する必要がある。ま
た、願わくば前記Ａ_c ／Ａ_a をも正確に把握して、ある
範囲内とすることがＣＮ比や記録マークのジッタの点で
より望ましい。位相差の測定につ いてはレーザー干渉
顕微鏡などによって実測することができる。

【００６５】Ａ_c ／Ａ_a は多層構造の中の記録層のみの
吸収率比であるため、直接測定して知ることができな
い。しかしながら、相変化前後の反射光の位相差も吸収
率比Ａ_c ／Ａ_a も各層の光学定数と膜厚を用いて計算に
よって求めることができる。計算方法は「分光の基礎と
方法」（工藤恵栄著、オーム社、１９８５）３章に詳し
く述べられている。

【００６６】本実施例及び比較例における位相差、吸収
率比の計算値はこの文献に記載された方法に基づいて計
算を行った。各層の光学定数はあらかじめ単層膜をスパ
ッタリングなどの方法で作製し、エリプソメーターなど
で測定すればよい。本発明の光ディスクの記録・消去・
再生は対物レンズで集光した１ビームのレーザーを使用
し、回転する光ディスクの基板側から照射する。

【００６７】記録及び消去時にはパルス状に変調したレ
ーザービームを回転するディスクに照射し、記録層を結
晶状態又はアモルファス状態の２つの可逆的な状態に相
変化させ、記録状態又は消去状態（未記録状態）とす
る。このとき、オーバーライトにより、記録しながら記
録前に存在していたマークを同時に消去することもでき
る。

【００６８】再生時には記録及び消去時のレーザーパワ
ーよりも低いパワーのレーザー光を回転するディスクに
照射する。このとき、再生直前の記録層の相状態を変化
させてはならない。反射光の強度変化をフォトディテク
タで検知して、記録又は未記録状態を判定することによ
り再生を行なう。

【００６９】基板に形成したトラッキング用の溝幅（グ
ルーブ幅）と前記溝間の幅（ランド幅）は、隣接トラッ
クからの信号のもれこみがいずれに記録した場合におい
ても小さくなるようにする目的では１：１にするのが望
ましい。しかしながら、トラッククロス信号を確保する
目的、あるいは多数回の繰り返し記録消去などを行った
場合の特性の劣化を防止する観点から、ランドとグルー
ブの最適な形状を考慮して、グルーブ幅とランド幅の比
率をクロストークに問題が生じない程度であれば、１：
１から意図的に若干ずらしてもよい。

【００７０】

【実施例】以下、具体例をもって本発明をさらに詳しく
説明する。なお、実施例及び比較例で用いた基板ディス
クは全て同一のものを使用した。また、実施例及び比較
例で示したいずれの記録条件でも、ランドに記録した場
合のノイズレベルとグルーブに記録した場合のノイズレ
ベルは同程度であった。したがって、ランド記録とグル
ーブ記録におけるＣＮ比の比較は、本実施例において単
に記録キャリアレベルの比較と同義である。

【００７１】実施例１ 基板材料はポリカーボネート（波長６８０ｎｍのレーザ
ー光に対して屈折率１．５６）を用い、グルーブ幅及び
ランド幅は共に０．６５μｍとした。グルーブ深さｄは
約７０ｎｍとしたが、これは波長λ＝６８０ｎｍのと
き、約λ／（６ｎ）に相当する。下部誘電体保護層及び
上部誘電体保護層はＺｎＳとＳｉＯ₂ （４：１モル比）
の混合物とし、下部誘電体保護層の膜厚を１００ｎｍ、
上部誘電体保護層の膜厚を２０ｎｍとした。

【００７２】記録層はレーザー照射によってアモルファ
ス層と結晶相で可逆的に相変化を起こすＧｅとＳｂとＴ
ｅを主成分とする材料を用い、組成比はＧｅ：Ｓｂ：Ｔ
ｅをおよそ２：２：５（原子比）とした。記録層の膜厚
は２５ｎｍとした。反射層にはＡｌにＴａを２．５ｍｏ
ｌ％を含有する材料を用い、膜厚は１００ｎｍとした。

【００７３】全ての薄膜はスパッタリングにより下部誘
電体保護層／記録層／上部誘電体保護層／反射層の順に
成膜した。スパッタリングによる成膜直後は記録層はア
モルファス状態であるため、レーザー光により全面アニ
ールを施し、結晶状態に相変化させ、これを初期（未記
録）状態とした。

【００７４】したがって、記録についてはトラック上に
高パワーのレーザーの収束ビームを照射して、記録層を
アモルファス状態に変化させ、その結果生じたアモルフ
ァス記録マークからの反射光量の変化によって、記録マ
ークの検出を行うことができる。次にディスクを線速度
１０ｍ／ｓで回転させ、６８０ｎｍの半導体レーザー光
を開口数０．５５の対物レンズで記録膜上に集光し、プ
ッシュプル方式でトラッキング制御を行いながら信号の
記録、再生を行った。

【００７５】信号記録は以下のようにして行った。最初
に任意のグルーブを選択し、７．４７ＭＨｚの信号を記
録する。最適記録パワーは１０ｍＷから１２ｍＷまで１
ｍＷ刻みで変化させた。１ビームオーバーライトを行な
う目的で消去パワー（＝ベースパワー）を６ｍＷに固定
した。

【００７６】その結果、スペクトラムアナライザーで解
像帯域幅３０ｋＨｚで測定したところ、ＣＮ比は５４〜
５５ｄＢと良好な値をとった。次に任意のランドを選択
し、同様な記録を行ってＣＮ比を測定したところ、グル
ーブの場合と全く等しいＣＮ比５４〜５５ｄＢが得られ
た。記録層が結晶状態とアモルファス状態の時の反射光
の位相差は計算により、アモルファス状態の反射光が
０．０１π進んでいた。このディスクの記録層の吸収率
比Ａ_c ／Ａ_a は計算により０．８５であった。

【００７７】実施例２ 記録層のＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ組成を２２：２５：５３と
し、その他の点で実施例１と全く同様にしてディスクを
作製した。次にディスクを線速度３ｍ／ｓで回転させ、
最初に任意のグルーブを選択し、実施例１と同じ信号記
録装置を用いて周波数２．２４ＭＨｚの信号を記録し
た。最適記録パワーは８．５ｍＷから１０．５ｍＷまで
とし、０．５ｍＷ刻みで変化させた。

【００７８】１ビームオーバーライトを行なう目的で消
去パワー（＝ベースパワー）を４．５ｍＷに固定とし
た。その結果、解像帯域幅１０ｋＨｚの測定で、ＣＮ比
５７〜５９ｄＢと良好な値をとった。その次に今度は任
意のランドを選択し、同様な記録を行ってＣＮ比を測定
したところ、グルーブの場合と全く等しいＣＮ比５７〜
５９ｄＢが得られた。

【００７９】このとき記録マークのジッタはマークの始
端から後端までを信号波形の２回微分のゼロクロス点を
検出して測定し、８ｎｓであった。記録層が結晶状態と
アモルファス状態の時の反射光の位相差は計算により、
アモルファス状態の反射光が０．０１π進んでいた。こ
のディスクの記録層の吸収率比Ａ_c ／Ａ_a は計算により
０．８５であった。図５に本実施例により得られた記録
パワーとＣＮ比の関係を示す。

【００８０】実施例３ 実施例１と同じディスクを１５ｍ／ｓで回転させ、最初
に任意のグルーブを選択し、周波数１１ＭＨｚの信号を
記録した。最適記録パワーは１２ｍＷとし、１ビームオ
ーバーライトを行なう目的で消去パワーを７ｍＷに固定
とした。

【００８１】その結果、解像帯域幅３０ｋＨｚの測定
で、ＣＮ比５２ｄＢが得られた。記録後、７ｍＷでＤＣ
光を記録トラックに照射したところ、キャリアレベルは
２５ｄＢ減少し、消去比２５ｄＢと良好な消去特性を示
した。その次に今度は任意のランドを選択し、同様な記
録を行ってＣＮ比を測定したところ、グルーブの場合と
全く等しいＣＮ比５２ｄＢが得られた。消去比について
もグルーブと同等な値２４ｄＢが得られた。

【００８２】比較例１ 下部誘電体保護層の膜厚を１００ｎｍ、記録層の膜厚を
２０ｎｍとし、その他の点は実施例２と全く同様にして
ディスクを作製した。次にディスクを線速度３ｍ／ｓで
回転させ、最初に任意のグルーブを選択し、実施例１と
同じ信号記録装置を用いて周波数２．２４ＭＨｚの信号
を記録した。

【００８３】最適記録パワーは１０ｍＷまでとし、１ｍ
Ｗ刻みで変化させた。１ビームオーバーライトを行なう
目的で消去パワー（＝ベースパワー）を４．５ｍＷ固定
とした。その結果、解像帯域幅１０ｋＨｚの測定で、Ｃ
Ｎ比５６ｄＢと良好な値をとった。

【００８４】その次に今度は任意のランドを選択し、同
様な記録を行ってＣＮ比を測定したところ、グルーブの
場合と全く等しいＣＮ比５３ｄＢが得られた。このよう
に、ランドとグルーブの信号品質が同等でなくなり、Ｃ
Ｎ比に３ｄＢもの差を生じた。記録層が結晶状態とアモ
ルファス状態の時の反射光の位相差は計算により、アモ
ルファス状態の反射光が０．２０π進んでいた。

【００８５】比較例２ 下部誘電体保護層の膜厚を１８０ｎｍ、記録層の膜厚を
２０ｎｍ、上部誘電体保護層の膜厚を８０ｎｍ、反射層
の膜厚を１００ｎｍとし、その他の点は実施例２と全く
同様にしてディスクを作製した。次にディスクを線速度
３ｍ／ｓで回転させ、最初に任意のランドを選択し、実
施例１と同じ信号記録装置を用いて周波数２．２４ＭＨ
ｚの信号を記録した。

【００８６】最適記録パワーは８ｍＷから９ｍＷまでと
し、０．５ｍＷ刻みで変化させた。１ビームオーバーラ
イトを行なう目的で消去パワー（＝ベースパワー）を
４．５ｍＷ固定とした。その結果、解像帯域幅１０ｋＨ
ｚの測定で、ＣＮ比５０〜５１ｄＢの値をとった。

【００８７】その次に今度は任意のグルーブを選択し、
同様な記録を行ってＣＮ比を測定したところ、ＣＮ比３
９〜４０ｄＢしか得られなかった。このように、ランド
とグルーブの信号品質の一方が著しく悪化し、ＣＮ比に
実に１１ｄＢもの差を生じた。記録層が結晶状態とアモ
ルファス状態の時の反射光の位相差は計算により、アモ
ルファス状態の反射光が０．１６π遅れていた。

【００８８】このディスクの記録層の吸収率比Ａ_c ／Ａ
_a は計算により１．１９もあるにもかかわらず、ランド
部で測定した記録マークのジッタは１３ｎｓであり、実
施例２よりも劣っていた。図６に本比較例により得られ
た記録パワーとＣＮ比の関係を示す。

【００８９】比較例３ 下部誘電体保護層の膜厚を２２０ｎｍ、記録層の膜厚を
２０ｎｍ、上部誘電体保護層の膜厚を８０ｎｍ、反射層
の膜厚を１００ｎｍとし、その他の点は実施例２と全く
同様にしてディスクを作製した。

【００９０】次にディスクを線速度３ｍ／ｓで回転さ
せ、最初に任意のランドを選択し、実施例１と同じ信号
記録装置を用いて周波数２．２４ＭＨｚの信号を記録し
た。最適記録パワーは８ｍＷから９ｍＷまでとし、０．
５ｍＷ刻みで変化させた。１ビームオーバーライトを行
なう目的で消去パワー（＝ベースパワー）を４．５ｍＷ
固定とした。

【００９１】その結果、解像帯域幅１０ｋＨｚの測定
で、ＣＮ比５１〜５２ｄＢの値をとった。その次に今度
は任意のグルーブを選択し、同様な記録を行ってＣＮ比
を測定したところ、ＣＮ比４４〜４５ｄＢしか得られな
かった。このように、ランドとグルーブの信号品質の一
方が著しく悪化し、ＣＮ比に７ｄＢもの差を生じた。

【００９２】記録層が結晶状態とアモルファス状態の時
の反射光の位相差は計算により、アモルファス状態の反
射光が０．２５π遅れていた。このディスクの記録層の
吸収率比Ａ_c ／Ａ_a は計算により１．２１もあるにもか
かわらず、ランド部で測定した記録マークのジッタは１
０ｎｓであり、実施例２よりも劣っていた。

【００９３】実施例４ 下部誘電体保護層の膜厚を１５０ｎｍ、記録層の膜厚を
２０ｎｍとし、その他の点で実施例２と全く同様なディ
スクを作製した。次にディスクを線速度３ｍ／ｓで回転
させ、最初に任意のグルーブを選択し、実施例１と同じ
信号記録装置を用いて周波数２．２４ＭＨｚの信号を記
録した。

【００９４】最適記録パワーは１０ｍＷから１２ｍＷま
でとし、１ｍＷ刻みで変化させた。１ビームオーバーラ
イトを行なう目的で消去パワー（＝ベースパワー）を
４．５ｍＷ固定とした。その結果、解像帯域幅１０ｋＨ
ｚの測定で、ＣＮ比５４〜５５ｄＢと良好な値をとっ
た。

【００９５】その次に今度は任意のランドを選択し、同
様な記録を行ってＣＮ比を測定したところ、グルーブの
場合と全く等しいＣＮ比５４〜５５ｄＢが得られた。ラ
ンドとグルーブのＣＮ比は等しく十分な値ではあるので
その点では良い。ただし、実施例２に比べてＣＮ比が約
４ｄＢ低下した上に、最適な記録パワーが約１．５ｍＷ
余計に必要になった。

【００９６】記録感度の悪化は使用するドライブのレー
ザー光寿命の低下に直結する。記録層が結晶状態とアモ
ルファス状態の時の反射光の位相差は計算により、アモ
ルファス状態の反射光が０．０３π遅れていた。このデ
ィスクの記録層の吸収率比Ａ_c ／Ａ_a は計算により０．
７５であった。

【００９７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
光記録媒体および記録再生方法によれば、ランドとグル
ーブの両方に信号を記録しても溝深さが限定されている
ために隣接トラックからのクロストークを低減すること
ができる。また、再生光の波長と同じ波長を有するコヒ
ーレント光に対する未記録領域からの反射光の位相と記
録領域からの反射光の位相との位相差を規定しているた
めに、ランド部の記録マークのキャリアレベルとグルー
ブ部のキャリアレベルの間の好ましからざる差を解消で
きる。

【００９８】したがってランド部とグルーブ部のいずれ
に記録しても同等なレベルの再生信号振幅が得られ、高
品質で高信頼性のランドグルーブ記録用ディスクを提供
できる。また、本発明の光記録媒体の記録層がアモルフ
ァス状態の場合に記録層に吸収される照射光の光の割合
と、前記記録層が結晶状態の場合に記録層に吸収される
照射光の光の割合の比率、すなわち、記録層がアモルフ
ァス相である場合をＡ_a、記録層が結晶状態である場合
をＡ_c としたとき、結晶状態とアモルファス状態の吸収
率の比Ａ_c ／Ａ_a を

【００９９】

【数２８】０．８４ ≦ Ａ_c ／Ａ_a ＜ １．０１ の範囲に規定することにより、高ＣＮ比かつ記録マーク
のジッタの低い優れた特性を保証でき、優れたディスク
を提供できる。さらに、本発明の光記録媒体を用いるこ
とにより、溝上と溝間の両方を記録領域として用い、い
ずれの領域にも７００ｎｍ以下の波長のレーザーの１ビ
ームオーバーライトによって記録、消去、再生せしめる
ことを特徴とする記録再生方法を供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図２】本発明における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図３】本発明における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図４】本発明における光ディスクの溝形状と照射レー
ザー光の収束ビームの位置関係を説明するための拡大斜
視図

【図５】実施例における記録パワーとＣＮ比の関係を示
した図

【図６】比較例における記録パワーとＣＮ比の関係を示
した図

【符号の説明】 １ 基板 ２ 記録層 ３ ランド部 ４ グルーブ部 ５ 収束ビーム ６ ランドに照射された収束ビームの領域 ７ グルーブに照射された収束ビームの領域 ８ 記録マーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 7/0055 Ｇ１１Ｂ 7/0055 Ｚ (56)参考文献 特開 平８−329529（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−321078（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−311980（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−287872（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−338064（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−215415（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−159360（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−113844（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/24 G11B 7/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溝が形成された透明基板上に、下部誘電
   体保護層、相変化型記録層、上部誘電体保護層、金属反
   射層を順次積層した構成からなり、前記溝上と溝間の両
   方を記録領域として用い、７００ｎｍ以下の波長のレー
   ザー光を照射することによって情報の記録、消去、再生
   を行なう光記録媒体であって、 （１）溝幅が０．１μｍ以上０．７μｍ以下、溝間の幅
   が０．１μｍ以上０．７μｍ以下で、溝幅と溝間の幅が
   ほぼ等しく、かつ溝深さｄが以下に示す不等式を満た
   し、 【数１】 λ／７ｎ ＜ ｄ ＜ λ／５ｎ （ここで、λ：照射光の波長、ｎ：基板の屈折率、ｄ：
   溝の深さ） （２）下記で定義される未記録領域からの反射光と記録
   領域からの反射光の位相差２παが、 ２πα＝（未記録領域からの反射光の位相）−（記録領域からの反射光の位相 ） 次式を満足する 【数２】 （ｍ−０．１）π ≦２πα ≦ （ｍ＋０．１）π （ｍは整数） ことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 波長λの照射レーザー光のうち、前記記
   録層で吸収される比率を記録層がアモルファス相である
   場合をＡa 、記録層が結晶状態である場合をＡc とした
   とき、結晶状態とアモルファス状態の吸収率の比Ａc ／
   Ａa が 【数３】 ０．８４ ≦ Ａc ／Ａa ＜ １．０１ である請求項１記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】 前記記録層が、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成
   分とする合金からなり、厚みが２０±５ｎｍである請求
   項１または２に記載の光記録媒体。
4. 【請求項４】 前記反射層がＡｌとＴｉまたはＴａの合
   金であり、ＴｉまたはＴａの含有量が０．５〜３．５ａ
   ｔ％であることを特徴とする請求項１〜３項のいずれか
   に記載の光記録媒体。
5. 【請求項５】 前記下部誘電体保護層と前記上部誘電体
   保護層のうちの一方かまたは両方が、ＺｎＳとＳｉＯ₂
   またはＹ₂Ｏ₃ のうちのいずれか一方との混合膜であ
   り、ＳｉＯ₂ またはＹ₂Ｏ₃の含量が５〜４０ｍｏｌ％で
   あることを特徴とする請求項１〜４項のいずれかに記載
   の光記録媒体。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の光記録媒体を用い、溝
   上と溝間の両方を記録領域として用い、いずれの領域に
   も７００ｎｍ以下の波長のレーザーの１ビームオーバー
   ライトによって記録、消去、再生せしめることを特徴と
   する記録再生方法。