JPH04364225A - 相変化型光学的情報記録媒体の製造時の抜取検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光の照射によ
り記録層が可逆的に相変化することを利用した、オーバ
ーライト可能な相変化型光学的情報記録用媒体の検査方
法に関するものである。

【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。光ディスクには
一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何度でも
可能な書換型がある。

【０００３】書換型光ディスクとしては、光磁気効果を
利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変化に
伴う反射率変化を利用した相変化媒体があげられる。相
変化媒体は外部磁界を必要とせず、レーザー光のパワー
を変調するだけで記録・消去が可能であり、記録・再生
装置を小型化できるという利点を有する。さらに、消去
と再記録を単一レーザー光ビームで同時に行う、いわゆ
る１ビームオーバーライトが可能である。

【０００４】このような、１ビームオーバーライトが可
能な相変化媒体の記録層材料としては、カルコゲン系合
金薄膜を用いることが多い。たとえば、ＧｅＳｂＴｅ系
、ＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｎＴｅ系等があげられる。 また、実際の媒体は、記録層を誘電体層ではさんで繰り
返しオーバーライトに伴う劣化を防止したり、干渉効果
を利用して反射率差（コントラスト）を改善するのが普
通である。

【０００５】一般に、書換型の相変化記録媒体では、未
記録・消去状態を結晶状態とし、非晶質のビットを形成
する。非晶ビットは記録層を融点（ＧｅＳｂＴｅ系では
６００℃以上）より高い温度まで加熱し、急冷すること
によって形成される。この場合、誘電体層は十分な過冷
却状態を得るための放熱層として働く。一方、消去（結
晶化）は、記録層の結晶化温度よりは高く融点よりは低
い温度まで記録層を加熱して行う。

【０００６】この場合、誘電体層は結晶化が完了するま
での間、記録層の温度を高温に保つ蓄熱層として働く。 繰り返しオーバーライトを行うと、上述のような加熱・
冷却における記録層の溶融・体積膨張に伴う変形や、誘
電体保護層内部のクラック生成及び各層界面での剥離、
プラスチック基板の熱変形により、再生信号には欠陥や
ノイズレベルの増加といった劣化が生じてくる。

【０００７】相変化媒体では、記録層が融点以上の高温
に加熱されるために、繰り返しオーバーライトにともな
う劣化に特に注意が必要である。現状では、層構成・保
護層材料の改良により１０６回の繰り返しオーバーライ
トでもほとんど劣化が生じない媒体が開発されており、
ほぼ実用化段階に達している。

【０００８】ここで問題となるのが、製品としての相変
化媒体の信頼性をどのようにして保証するかということ
である。上述のように、特定の材料と層構成によれば実
験室レベルでは、１０６回の繰り返しオーバーライトは
可能となったが、すべてのディスクの全トラックにおい
てこのような特性が実現できるとは限らない。すなわち
繰り返しオーバーライトにともなう劣化、特に欠陥は、
もともと存在したピンホールやほこりを核として成長し
てくる。

【０００９】こうした初期欠陥の数は各ディスク間、及
び同一ディスクのトラック間でばらつきが有り、当然、
繰り返しオーバーライトに伴う欠陥の生成の割合も異な
ってくる。かかる状況のもとで相変化媒体の信頼性を確
保する方法として、各トラックまたはセクターの繰り返
しオーバーライト回数をカウントしておき１０５回繰り
返しオーバーライトしたトラックに対しては別の交代ト
ラックを用意する方法が提案されている。（福島、高木
、佐藤、光メモリシンポジウム、’９０、プロシーディ
ング）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一方、製造ラインにお
いて欠陥検査を行い、不良品を除去することはこうした
情報記録媒体では広く行われている。ところが、繰り返
しオーバーライトにともなう欠陥の核となる初期欠陥は
、実際に繰り返しオーバーライトを行ってみないかぎり
検出できないことが多い。従って、少なくとも、抜き取
り検査により各ディスクから何本かのトラックを選んで
実際に繰り返しオーバーライトを行う（サイクルテスト
）ことが必要になる。

【００１１】例えば１０６回のサイクルテストを行うに
は数時間から１０時間が必要であり、たとえ抜き取り検
査であっても実際の製造ラインに導入することはほとん
ど不可能である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、サイクル
テストを加速的に行い、短時間で各ディスクの繰り返し
特性を評価する方法について種々検討した結果、欠陥の
生成は記録層の溶融と密接な関連があり、同一トラック
に繰り返しレーザー光を照射した場合、非晶質ビットが
形成されるようなパワーすなわち記録層が溶融するよう
なパワー照射した場合にのみ欠陥が生成・成長すること
がわかった。

【００１３】しかも、上記記録層を溶融せしめるパワー
のレーザーをパルス状でなく直流状で照射した場合には
、パルス状すなわち不連続に照射した場合より劣化が速
くなることもわかった。従って、あらかじめ基板上に設
けた同一トラック上に記録層の非晶質化に必要な強さの
レーザー光を直流（無変調）で繰り返し照射することに
より加速的にサイクルテストを行えば、従来より大幅に
検査時間を短縮しうることを見いだし本発明に到達した
。

【００１４】以下、本発明の内容について詳細に述べる
。相変化型記録媒体の層構成の一例としては、順番に、
基板、第１誘電体保護層、記録層、第２誘電体保護層、
金属反射層、熱硬化または紫外線硬化型樹脂によるハー
ドコート層からなるもの等である。ハードコード層以外
の各層はスパッタリング法や蒸着法で作成できるが、量
産性に優れるスパッタリング法を用い、一貫して真空中
で成膜するインライン装置で成膜するのが望ましい。

【００１５】また、各層の厚みは、光学的な干渉効果を
考慮して結晶状態と非晶質状態の反射率差（コントラス
ト）を大きくするように選ばれる。また、記録・消去時
における各層の温度及び冷却速度を最適化するためにも
調整される。

【００１６】基板としてはポリカーボネート、アクリル
、ポリオレフィン等の透明樹脂、あるいはガラス等があ
げられる。記録層としてはカルコゲン系合金薄膜を用い
ることが多い。例えばＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＳｂＴｅ、Ｇ
ｅＳｎＴｅ等の３元合金や、これらにさらにＴａ、Ｃｏ
、Ａｇ等を添加したものがあげられる。特に、ＧｅＳｂ
Ｔｅ３元合金系は、結晶化速度が速く、非晶質ビットの
経時安定性に優れており、実用上十分な特性を有する。

【００１７】第１及び第２誘電体保護層は基板や記録層
との密着性に優れ耐熱性・機械的強度に優れた誘電体が
望ましい。具体的にはＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒなどの金
属酸化物、窒化物、炭化物があげられる。また、ＺｎＳ
と金属酸化物との混合物も用いられる。（特開昭６２−
１６７０９０、同６３−１０２０４８、同６３−２７６
７２４）

【００１８】金属反射層としては、ＡｕやＡｌを主成分
とする合金薄膜が用いられる。以上の層構成の記録媒体
をあらかじめ射出成形等の方法により光ビームのトラッ
キング用の溝を形成してある基板上に形成する。一般的
には、光ビームは基板側より入射し、基板を通して反射
光を読みとる。通常、１ビームオーバーライトは一定の
消去パワー上に記録パワーをパルス状に重畳させて行う
。通常のサイクルテストでは同一トラック上に単一周波
数の記録パルスを繰り返し照射したり、２種の周波数の
記録パルスを交互に繰り返し照射したり、ランダムパタ
ーン（例えば２−７符号）のパルスを繰り返し照射した
りする。所定回数の繰り返しオーバーライト後、Ｃ／Ｎ
比、消去比、エラーレート、ジッターとを読みとる。

【００１９】しかし、この方法では前述したように結果
を得るまでに長時間を要する。本発明の検査方法におい
ては、記録パワーをパルス変調せずに直流パワーのレー
ザー光を同一トラックで繰り返し照射する。検査時のレ
ーザーパワーは通常の記録パワーを直流にして照射すれ
ば良いが、場合によって変えても良い。但し、記録層の
両側の誘電体層に大きな変化を生ずるような大きなパワ
ーは用い得ない。直流パワーのレーザー光を照射すると
、記録層は一様に非晶質化し、反射率は初期の結晶化状
態よりも低下する。この状態で特定の周波数でオーバー
ライトした後、Ｃ／Ｎ比、消去比、ジッター、エラーレ
ートを評価することもできるが、オーバーライトをしな
くとも再生信号のノイズレベルやドロップイン欠陥を検
出し劣化の程度を定量的に評価することもできる。

【００２０】本発明の検査方法は、特に初期の欠陥検査
で検出されない欠陥を評価することを目的としており、
この目的のためには、ドロップイン欠陥を測定すれば十
分である。本発明の検査方法を適用した場合、例えば通
常の単一周波数でサイクルテストしたときに、１０５回
後からエラーレートが増加しはじめるような媒体でも１
０４回でドロップイン欠陥の増加となって検出され、サ
イクルテストに要する時間を大幅に短縮でき、１トラッ
クにつき３０分程度で終了する。また、欠陥数の多少及
び増加の割合等の傾向については、通常のサイクルテス
トと本発明の検査方法とでは、同様の傾向が得られる。

【００２１】両者の欠陥の数の対応をとるための相関係
数等については、照射レーザーパワー、測定装置等によ
ってことなるが、良好な相関が得られる。本検査は、破
壊検査であり、検査用のトラックを通常の記録領域とは
別に、例えば記録用トラックの内周部あるいは外周部に
設けることが効果的である。

【００２２】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。以
下で述べる実施例で用いた相変化型記録媒体の層構成は
基板／第１誘電体層／記録層／第２誘電体層／反射層／
ハードコート層である。基板としては表面にスパイラル
状のグループを設けた厚さ１．２ｍｍ、直径１３０ｍｍ
のポリカーボネート樹脂基板を用いた。トラックピッチ
は１．６μｍで記録はランド部に行った。記録層として
、Ｇｅ１４Ｓｂ３４Ｔｅ５２（原子％）なる組成の３元
合金を直流スッパタリング法で厚み７００Åに成膜した
。また、酸素とアルゴンの混合ガス中でＴａターゲット
に直流電圧を印加し反応性スッパタリングすることによ
り酸化タンタルの誘電体層を作製した。その膜厚は基板
に接する側の誘電体層が１１００Å、記録層の上部の誘
電体層が１５００Åである。金属反射層として、厚さ５
００ÅのＡｌ合金薄膜を直流スパッタリング法で成膜し
た。ハードコート層としては厚さ４μｍの紫外線硬化型
樹脂を用いた。

【００２３】サイクルテストは半径１５ｍｍから２０ｍ
ｍに位置するトラックで線速１０ｍ／秒でディスクを回
転させて行った。無変調の記録パワーは１５ｍｗである
。図１（ａ）に繰り返し回数に伴うノイズレベルの変化
を示した。１０４回以降急激にノイズが増加しているの
がわかる。同時にバーストエラーが急増してくるのが観
測された。これらの欠陥はほとんどが初期の欠陥（ピン
ホール、ほこり等）に起因しており、１０４回程度で十
分欠陥を検出し、上記ディスクの繰り返しオーバーライ
トに対する耐久性を評価できる。この評価に要する時間
は、１０４回で１０分程度、１０５回で３０分程度であ
った。

【００２４】比較例１ 実施例１で用いたのと同じ構造のディスクに対して、通
常のサイクルテストを行った。すなわち、記録パワー１
５ｍｗ、消去パワー７ｍｗ、周波数４ＭＨｚ、デューテ
ィー５０％の単一周波数で繰り返しオーバーライトを行
ったところ、図１（ｂ）に示すように１０５以降にノイ
ズレベルの増加が見られた。同時にバーストエラーが現
れ始め急激に増加した。このバーストエラーは、実施例
１と同様に初期欠陥に起因している。この評価に要する
時間は、１０５回で３０分程度、１０６回で５、６時間
であった。

【００２５】比較例２ 実施例１で用いたのと同じ構造のディスクに対して、消
去パワー７ｍｗを繰り返し照射したところ、１０５回た
っても、ノイズレベルに全く変化がみられず、若干のバ
ーストエラーが検出されただけであった。これは記録層
が溶融していないためであり、本発明の評価方法では、
記録層を溶融せしめるようなレーザー光パワーを照射す
る必要がある。

【００２６】実施例２ 実施例１で用いたのと同じ構造の層構成ではあるが、層
厚や、層の形成条件を変えることにより繰り返し耐久性
に差のある５種類のディスクを得た。これに対し、本発
明による方法と、比較例１に示した通常方法とでサイク
ルテストを行い結果を比較した。繰り返し耐久性は、初
期のノイズレベルが３ｄｂ増加した時点の繰り返し回数
で代表した。結果を表１に示す。本発明による方法は通
常方法と良い相関がとれていることがわかる。

【００２７】

【表１】

【発明の効果】本発明の方法によれば相変化型光ディス
クの耐久性を短時間で検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノイズレベルの変化を示すグラフ

【符号の説明】

（ａ）：実施例１ （ｂ）：比較例１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　レーザー光の照射によって誘起さ
   れた結晶状態と非晶質状態の間の可逆的相変化に伴う光
   学的変化を利用して情報の記録・消去・再生を行う光学
   的情報記録媒体において、あらかじめ基板上にもうけた
   同一トラック上に繰り返し記録・消去を行った場合の劣
   化の程度を検査する方法であって、上記記録層を非晶質
   化し得る強さの直流パワーのレーザー光を同一トラック
   に繰り返し照射することにより繰り返し記録にともなう
   劣化の程度を検査する相変化型光学的情報記録用媒体の
   検査方法。