JP4112153B2 - 光記録媒体の検査方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の照射により情報の記録、再生を行う書換えが可能な記録層を有する光記録媒体の検査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光の照射により情報の記録、再生、消去が可能な光記録媒体の一つとして、結晶−非晶質相間の相転移を利用する、いわゆる相変化型光記録媒体がよく知られている。
本発明者らは、このような相変化型光記録媒体の中で、特にSb−Te系記録材料とAg−In−Sb−Te系記録材料を用いたものについて研究、提案を行ってきており、これらの材料はC/N、消去比、感度、ジッタ、保存安定性、繰返し記録再生安定性(以下再生光安定性ともいう)の各特性ですぐれた結果を得ている。
【0003】
ところで、最近のトレンドとして、光記録媒体の展開はDVDメディアの方に関心が向けられてきている。このDVDメディアは従来のCDメディアに比べより大容量化しているため、記録線速対応性がより高く、かつドライブ側のビームスポットがより小さいことが要求される。
【0004】
これまで提案されてきたSb−Te系記録材料やAg−In−Sb−Te系記録材料では、保存安定性や再生光安定性を確保できるような組成のものが利用されてきた。つまり、これらの系の記録材料の構成元素のうちSbとTeの含有量に着目すると、図1に示すように、横軸にSb/(Sb+Te)、縦軸に記録線速、保存安定性(いずれも任意単位)をとると、CDメディアでは斜線の範囲の組成が利用されてきた。
【0005】
このようなメディアにおいては、記録線速対応性をより高くしようとすると、保存安定性や再生光安定性が劣化してしまうという不都合があった。さらに、ドライブ側のビームスポットサイズをより小さくして高密度化を図ろうとすると、十分な感度が得られなくなる不具合があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、上記従来の光記録媒体に比べて記録線速対応性がより高く、再生光安定性及び保存安定性にもすぐれ、しかも高感度でDVDメディアへの適用にも十分耐えうる光記録媒体か否かを検査する方法を提供することをその課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の光記録媒体について、記録層に記録マークを形成しそれをDC光で再生した場合における1回目の再生ジッタσ1に対する5000回目の繰返し再生ジッタσrepeatとの比R(=σrepeat/σ1)が1.1≦R≦2.0となるような強度PrのDC光を照射して再生を行った場合において、1回目の再生ジッタσ1に対する5000回繰返し再生ジッタσrepeatの上昇率をd(=σrepeat/σ1)とすると、初回記録マークの該DC光によるジッタ上昇率d1と、1000回書換えを繰り返して形成される記録マークの該DC光によるジッタ上昇率dowの関係を調べた。その結果、記録線速応答性及び再生光安定性を高めると保存安定性が低下するものは、dowがd1より大きくなっていることを確認した。そして、記録層に添加する元素、相の基本構造、組成形態、製造方法等、各種の面から鋭意検討を重ねた結果、dowがd1より小さくなる記録材料を見いだし、このものは記録線速応答性及び再生光安定性にすぐれるとともに、保存安定性にもすぐれることを確認し、本発明を完成するに至った。
【0008】
即ち、本発明によれば、光の照射により情報の記録、再生を行う書換えが可能な記録層を有する光記録媒体の検査方法において、該記録層に記録マークを形成しそれをDC光で再生した場合における1回目の再生ジッタσに対する5000回目の繰返し再生ジッタσrepeatとの比R(=σrepeat/σ)が1.1≦R≦2.0となるような強度PrのDC光を照射して再生を行う工程と、1回目の再生ジッタσに対する5000回繰返し再生ジッタσrepeatの上昇率をd(=σrepeat/σ)として、初回記録マークの該DC光によるジッタ上昇率d (=σ repeat1 /σ1 と、1000回書換えを繰り返した後、記録マークを形成し、該記録マークの前記DC光による前記ジッタ上昇率dow (=σ repeatow /σ1 ow )との関係が、d>dowを満足するか否かを判定する工程を具備することを特徴とする光記録媒体の検査方法が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。
本発明は、光の照射により情報の記録、再生を行う書換えが可能な記録層を有する光記録媒体を対象とする。本発明は、特に、光の照射による結晶相と非晶質相との可逆的な相変化を利用して情報の記録、再生を行う書換えが可能な記録層を有する光記録媒体への適用が好ましい。
【0013】
本発明の光記録媒体検査方法は、記録層に記録マークを形成しそれをDC光で再生した場合における1回目の再生ジッタσに対する5000回目の繰返し再生ジッタσrepeatとの比R(=σrepeat/σ)が1.1≦R≦2.0となるような強度PrのDC光を照射して再生を行う工程と、1回目の再生ジッタσに対する5000回繰返し再生ジッタσrepeatの上昇率をd(=σrepeat/σ)として、初回記録マークの該DC光によるジッタ上昇率d (=σ repeat1 /σ1 と、1000回書換えを繰り返した後、記録マークを形成し、該記録マークの前記DC光による前記ジッタ上昇率dow (=σ repeatow /σ1 ow )との関係が、d>dowを満足するか否かを判定する工程を具備することを特徴とする。本明細書において「ジッタ」とは、クロック信号に対する記録マークのエッジの標準偏差をσ、クロック信号の検出ウィンドウ幅をTwとしたとき、σ/Twで表される値をいう。図2に再生光強度と再生ジッタ特性と再生回数との関係を示す。図中σrは2回目以降の再生ジッタである。
【0014】
上記においてR(=σ1/σrepeat)が1.1≦d≦2.0となるような強度PrのDC光は、通常のドライブで使用するDC光より強度が1.1〜2倍程度強い光であり、強制劣化させることを意図するものである。つまり、通常のドライブでは、例えばレーザー光を用いた場合、0.3〜0.8mWのパワーで光照射を行うが、本測定では0.7〜1.5mWのパワーの光照射を行うことになる。
この場合、記録マークの形成には、通常の記録パワーが用いられ、その値は8〜20mW程度である。
また、記録線速は3.5〜8.5m/s程度、光スポット径は例えばレーザー光を用いた場合、0.8〜1.0μm程度とする。
【0015】
本発明者らの検討によると、前述のごとく、記録線速応答性を高めると再生光安定性や保存安定性が低下するものは、dowがdより大きくなっていることを確認するとともに、dowがdより小さくなる記録材料を用いた光記録媒体は記録線速応答性と、再生光安定性及び保存安定性にもすぐれることを確認した。従って、本発明による光記録媒体の検査方法は、上記の条件で再生を行った場合に、初回記録マークの該DC光によるジッタ上昇率d (=σ repeat1 /σ1 と、1000回書換えを繰り返した後、記録マークを形成し、該記録マークの前記DC光による前記ジッタ上昇率dow (=σ repeatow /σ1 ow )との関係が、d>dowを満足するか否かである。
【0016】
上記のような条件を満足するものは、記録線速応答性及び再生光安定性並びに保存安定性にすぐれ、DVD−RWへの適用に十分耐えうるものである。このような光記録媒体は、例えば、光の照射により結晶相と非晶質相との間を可逆的に相変化する材料からない、Sb、Te、Ge、Ag、In、N及びBiの中から選ばれた少なくとも2種以上の元素を含む記録層を有するものを用いることができる。特に、記録層は下記式(1)で表される元素の組合せを含むことが望ましい。
Sb+TeM (1)
(但し、MはSbとGeを必須とする2種以上の元素の混合である)
また、本発明で用いる光記録媒体の記録層を、XAFSで解析した結果、その結晶相の基本構造はNaCl型であり、かつSb−SbTe擬二元系共晶組成であった。図3に、光記録媒体の記録層に用いる材料の初期結晶化時の結晶構造をXRDで計測した結果を示す。このデータからすべての材料についてNaCl構造として指数付けができた。
【0017】
記録媒体の記録層中に含まれるSbとTeの合計の割合Aは、記録線速度、再生光安定性向上の観点から、原子比で0.80≦A≦0.97であること、0.85≦A≦0.97であることが望ましい。また、同様の観点から、記録層中のSbとTeは、原子比で0.65≦Sb/(Sb+Te)≦0.85を満足するように含まれることが望ましい。このことは図1に示す傾向からも裏付けられる。また、記録層中にGeが含まれる割合Bは、原子比で0.01at%≦B≦0.07at%、より好ましくは0.01at%≦B≦0.05at%である。このようなGeの添加は、上記のようにSbとTeとの組成の関係で、記録線速対応性をより向上させようとするとき、保存安定性の低下を阻止する役割をする。従って、上記範囲のGeの添加が好ましい。Geを添加した場合としない場合のジッタ特性を比較したものを図4に示す。図4の(a)がAg2.5In3.0Sb71.5Te23.0、(b)がAg0.5In3.0Sb71.5Te23.0Ge2.0である。測定では、直径120mm、厚さ0.6mmのポリカーボネート基板上に上記各組成の記録材料からなる膜を20nm厚に設け、さらにその上にAlからなる140nm厚の反射層を設けた光記録媒体を用いた。これらの光記録媒体を80℃85%RHで保存してそのジッタ特性を測定した。図4より、Geの添加により保存安定性が大幅に向上する傾向がわかる。記録材料の下にはZn・SiOからなる100nmの保護層を配し、上には同じ材料からなる20nmの保護層を配した。
【0018】
Sb、Te及びGeを含む記録層に用いる材料の好ましい組成範囲は原子比で次の通りである。
Sb: 0.60at%〜0.80at%、
より好ましくは0.63at%〜0.75at%
さらに好ましくは0.65at%〜0.75at%
Te: 0.15at%〜0.30at%、
より好ましくは0.2 at%〜0.25at%
Ge: 0.01at%〜0.07at%、
より好ましくは0.02at%〜0.05at%
Sbが上記範囲より少ないと記録線速の高い光ディスクが得られず、上記範囲より多いと保存安定性が乏しくなる。また、Teが上記範囲より少ないと保存安定性が乏しくなったり、書換え特性が悪化し、上記範囲より多いと高線速記録に向かなくなる。また、Geが上記範囲より少ないと保存安定性が乏しくなり、上記範囲より多いと高線速記録に向かなくなる。
【0019】
記録媒体の記録層には、記録マークの変調度向上等の特性の向上を目的としてAg、In及びBiの中から選ばれた少なくとも1種以上の元素を添加元素として含有させることができる。この場合、これらの元素の添加量は0.01〜0.09at%程度が好ましい。SbTeに対し各種元素を添加した系に対し、放射光によるSb−K−Edge XAFSでその結合状態を解析した結果を図5〜図8に示す。これらの図から明らかなように、添加元素はTeと結合している様子がわかる。すなわち、記録材料は、初期結晶化時の結晶構造がSb−Sb3Te2擬二元系共晶組成近傍の準安定相であるNaCl構造を基本とするものであり、各添加元素はTeに結合しているものである。
【0020】
記録媒体の記録層として、最も好ましいものは、上記のような結晶構造及び相形態を有し、Sb、Te、Ge、Ag、Inを含むものである。ここでGe、Ag、Inは添加元素として存在する。これらを含む記録材料の好ましい組成範囲は原子比で次の通りである。
Sb: 0.60at%〜0.80at%、より好ましくは0.63at%〜0.75at%さらに好ましくは0.65at%〜0.75at%
Te: 0.15at%〜0.30at%、より好ましくは0.2 at%〜0.25at%
Ge: 0.01at%〜0.07at%、より好ましくは0.02at%〜0.05at%
Ag: 0.001at%〜0.03at%、より好ましくは0.001at%〜0.02at%
In: 0.02at%〜0.09at%、より好ましくは0.03at%〜0.09at%
Sbが上記範囲より少ないと高線速記録に向かなくなり、上記範囲より多いと保存安定性が悪化する。また、Teが上記範囲より少ないと保存安定性が悪化し、上記範囲より多いと高線速記録ができなくなったり、書換え特性悪化となる。また、Geが上記範囲より少ないと保存安定性が悪化し、上記範囲より多いと高線速記録に向かなくなる。また、Agが上記範囲より少ないとジッタ特性変調度が悪化し、上記範囲より多いと高線速記録を疎外する。また、Inが上記範囲より少ないと変調度がとれなくなり、上記範囲より多いと再生光安定性が悪化する。
【0021】
このような組成のものは、C/N、消去比、感度、ジッタ、記録線速応答性、再生光安定性、保存安定性の各観点において非常にすぐれたものであり、DVD−RWへの適用に十分対応することができる。
【0022】
記録媒体の記録層は、スパッタリング等の従来公知の製膜法で形成することができる。スパッタリングで製膜する場合、その条件は例えば下記のものとして行なった。投入電力0.5kW、Ar(アルゴン)ガス圧力2mTorr、製膜直前の製膜室の背圧1×10−7Torrで、DCマグネトロンスパッタ法により製膜した。これらの条件は、例えば以前発明者らが行っていたRf方式のスパッタ方式に比較して、記録膜のスパッタレートが1.2倍以上となっているため、より短時間で製膜を行なっているものである。このような条件での製法により、上記のような結晶構造、組成形態、性状を有する記録層を形成することができた。記録層の膜厚は、5〜30nm、好ましくは10〜20nmである。
【0023】
記録媒体は、基本的に、基板上に上記のような記録層を設けて構成されるが、基板としては、ガラス、セラミックス、樹脂等が使用され、中でも、樹脂基板が成形性、コストの点で有利である。樹脂の代表例としては、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリルニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などが使用できるが、加工性、光学特性等から、ポリカーボネート樹脂が好ましい。このポリカーボネート樹脂を用いる場合、光入射面側に紫外線吸収層を設けるとより好ましい。基板の形状は、ディスク状、カード状、シート状の各種形態をとることができ、その厚さも1.2mm、0.6mm、0.3mm等任意のものとすることができる。
【0024】
記録媒体は、必要に応じ、基板と記録層の間に下引き層を、記録層の上に保護層を、さらにその上にハードコート層を設けることができる。また、保護層とハードコート層の間に反射層を設けることができる。さらに、光記録媒体の少なくとも一方の面に紫外線吸収層を設けることも好ましい。
【0025】
下引き層あるは保護層としては、SiO、SiO2、ZnO、SnO2、Al23、TiO2、In23、MgO、ZrO2などの酸化物、Si34、AlN、TiN、BN、ZrNなどの窒化物、ZnS、In23、TaS4などの硫化物、SiC、TaC、B4C、WC、TiC、ZrCなどの炭化物やダイヤモンド状炭素、あるいはその混合物を用いることができる。
下引き層及び保護層は、スパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着、プラズマCVD法等によって作製できる。下引き層の膜厚は20〜250nm、好ましくは40〜100nm、さらに好ましくは160〜250nmである。保護層の膜厚は5〜150nm、好ましくは10〜30nmである。
【0026】
反射層としては、Al、Ag、Auなどの金属材料あるいはそれらにTi、Cr、Siなどの添加材料を加えたものが使用できる。反射層はスパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着、プラズマCVD法等によって作製できる。反射層の膜厚は50〜200nm、好ましくは80〜150nmである。
【0027】
ハードコート層には、ウレタンアクリレート、アクリル酸エステル、あるいはそれらの混合物などの紫外線硬化型樹脂が好ましく使用されるが、これに限定されない。ハードコート層の厚さは1〜50μm程度が適当である。
【0028】
本発明の光記録媒体の検査方法の記録再生光としてはレーザー光の他、各種の光を用いることができる。光スポット径は0.05〜2μm、より好ましくは0.1〜1.6μmである。記録光パワーは8〜20mW程度であり、再生光パワーは0.3〜1.0mW程度である。記録再生光の波長は、200〜1000nm、より好ましくは400〜800nmである。記録線速は1〜30m/s、好ましくは1.2〜18m/sである。
【0029】
【実施例】
以下本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明する。
【0030】
実施例1〜5、比較例1〜2
トラックピッチ0.74μm、深さ約500Åのグルーブが形成されたポリカーボネート製ディスク基板(厚さ0.6mm、直径120mm)の上に、表1に示す組成のスパッタリングターゲットを用い記録層を形成した。このときのスパッタリング条件は下記の通りである。
背圧:1×10-7Torr
使用ガス:Ar
RFパワー:0.5kW
ガス圧力:2mTorr
次に、記録層の上にAlTiからなる反射層(厚さ140nm)を形成し、実施例及び比較例の光ディスクとした。
【0031】
【表1】
Figure 0004112153
【0032】
上記で作成した各光ディスクについて下記の条件で保存安定性、再生光安定性、dow対d1、感度を評価した。
R(=σrepeat/σ1):1.2〜1.5
レーザー波長:660nm
レーザースポット径:0.9μm
対物レンズのNA:0.65
再生線速:DVD ROM 等速(3.5m/s)
【0033】
また、各特性の評価方法は以下の通りである。
保存安定性
80℃〜90℃、85%RHの高温高湿条件下に、記録マークを記録したディスクを保存し、その前後の記録特性(ジッタ特性)を評価した。
再生光安定性
0.5mW〜1.5mW程度の再生光を連続照射し、繰り返し再生ジッタ特性の変化をモータする方法で行った。
ow 対d 1
請求項1に記載の条件で行った(5000回目の繰り返し再生ジッタ特性を評価、書換え有無によりその特性値の差を評価する)。
感度
記録マークを所定のレーザーパワーにより書き込み、その変調度が50%以上のものを良好なものと判断した。
【0034】
上記の評価結果を表2、図9〜図15に示す。
【表2】
Figure 0004112153
【0035】
表2より、実施例による光ディスクは、保存安定性、再生光安定性及び感度のいずれもすぐれたものであることが確認できた。また、実施例による光ディスクは、記録線速対応性が8〜13.5m/sとすぐれたものであった。これは、DVD−ROMと同じ記録密度において、DVD−ROMの2倍速〜3倍速に相当する。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、前記構成を採用したので、記録線速対応性がより高く、再生光安定性及び保存安定性にもすぐれ、しかも高感度でDVDメディアへの適用にも十分耐えうる光記録媒体か否かを検査する方法が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Sb/(Sb+Te)と記録線速、保存安定性の関係を示す図である。
【図2】再生光強度と再生ジッタ特性と再生回数との関係を示す図である。
【図3】本発明による光記録媒体の記録層に用いる記録材料の初期結晶化時の結晶構造をXRDで計測した結果を示す図である。
【図4】Geの添加により保存安定性が大幅に向上する傾向を比較して示す図である。
【図5】SbTeに対し各種元素を添加した系に対し、放射光によるSb−K−Edge XAFSでその結合状態を解析した結果を示す図である。
【図6】SbTeに対し各種元素を添加した系に対し、放射光によるSb−K−Edge XAFSでその結合状態を解析した結果を示す図である。
【図7】SbTeに対し各種元素を添加した系に対し、放射光によるSb−K−Edge XAFSでその結合状態を解析した結果を示す図である。
【図8】SbTeに対し各種元素を添加した系に対し、放射光によるSb−K−Edge XAFSでその結合状態を解析した結果を示す図である。
【図9】実施例1のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。
【図10】実施例2のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。
【図11】実施例3のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。
【図12】実施例4のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。
【図13】実施例5のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。
【図14】比較例1のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。
【図15】比較例2のジッタ特性−再生回数の測定結果を示す図である。

Claims (1)

  1. 光の照射により情報の記録、再生を行う書換えが可能な記録層を有する光記録媒体の検査方法において、
    該記録層に記録マークを形成しそれをDC光で再生した場合における1回目の再生ジッタσに対する5000回目の繰返し再生ジッタσrepeatとの比R(=σrepeat/σ)が1.1≦R≦2.0となるような強度PrのDC光を照射して再生を行う工程と、1回目の再生ジッタσに対する5000回繰返し再生ジッタσrepeatの上昇率をd(=σrepeat/σ)として、初回記録マークの該DC光によるジッタ上昇率d (=σ repeat1 /σ1 と、1000回書換えを繰り返した後、記録マークを形成し、該記録マークの前記DC光による前記ジッタ上昇率dow (=σ repeatow /σ1 ow )との関係が、
    >dow
    を満足するか否かを判定する工程を具備することを特徴とする光記録媒体の検査方法。
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