JPH11273154A - 相変化光ディスク - Google Patents

相変化光ディスク

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JPH11273154A
JPH11273154A JP10071701A JP7170198A JPH11273154A JP H11273154 A JPH11273154 A JP H11273154A JP 10071701 A JP10071701 A JP 10071701A JP 7170198 A JP7170198 A JP 7170198A JP H11273154 A JPH11273154 A JP H11273154A
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JP
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wavelength
optical disk
recording
land
layer
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JP10071701A
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Inventor
Keiichiro Yuzusu
圭一郎 柚須
Sumio Ashida
純生 芦田
Katsutaro Ichihara
勝太郎 市原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範な波長域において再生時のクロストーク
が小さく、各世代のドライブで再生可能な相変化光ディ
スクを提供する。 【解決手段】 ランド・グルーブを有する基板(1)1
上に、光照射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する
相変化記録層(3)を具備した相変化光ディスクであっ
て、ランド部(1L)の屈折率nが、mλ/6.6t<
n<mλ/5.4tを満足する。ここで、λは光源波
長、tはランドの高さ、mは自然数である。このような
相変化光ディスクは、400〜800nmの波長域でラ
ンド−グルーブ間の反射光の位相差の絶対値を20de
g以内にすることができ、クロストーク量を25dB以
内に抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー光を照射し
て情報の記録再生を行う相変化光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクは、大容量性、高速アクセス
性、媒体可搬性を兼ね備えた大容量記憶メディアとし
て、昨今のパーソナルコンピュータの隆盛を支えてい
る。特に、相変化光ディスクは、記録原理が単純なこと
から、実用化が進んでいる。相変化光ディスクの記録再
生原理は以下の通りである。相変化記録材料に比較的高
出力で短パルスのレーザービームを照射して記録部位を
融点以上まで加熱した後、急冷して非晶質記録マークを
形成することにより記録し、相変化記録材料に記録時よ
りも低出力・長パルスのレーザービームを照射して結晶
化温度以上融点未満に保持して結晶化することにより消
去する。そして、基板上の記録層にレーザービームを照
射して記録部位の反射率変化を記録情報として読み取る
ことにより再生する。
【0003】このように、相変化光記録は、非晶質−結
晶質の反射率変化を読み取るため、光学系の構造が簡単
である。また、光磁気記録のように磁界を必要とせず、
光強度変調による重ね書き(オーバーライト)が容易
で、データ転送速度が速いという特徴を持っている。さ
らに、CD−ROMをはじめとする再生専用ディスクと
の互換性にも優れている。
【0004】相変化光ディスクの記録密度を向上するた
めには、記録マーク間隔を短くする、記録マークを短く
する、光源波長を短波長にする、などが考えられてい
る。このうち、記録マーク間隔を短くするためには、ラ
ンド/グルーブ(L/G)記録やマーク長記録などが提
案されている。
【0005】L/G記録は、ランドとグルーブの両方の
記録を行うものである。これを実現するために、グルー
ブの深さtをt=mλ/6n(n:基板の屈折率、λ:
レーザー波長、m:整数)を満足するように設定し、L
/G間の位相差をなくしてL/G間のクロストークを低
減する。この方式では、従来方式に比べて約2倍の高密
度化が期待できる。
【0006】マーク長記録は、記録マークエッジ部の反
射率変化(反射率の微分成分)を検出するものである。
この方式は、従来のマークポジション記録に比べて約
1.5倍の高密度化が期待できる。
【0007】このような高密度化記録技術に加えてRO
M媒体などに対して提案されている超解像技術を用いれ
ば、記録密度を現状の約650Mbpsi(bits/
inch2 )の10〜20倍に向上させることが可能で
あると予想されている。
【0008】また、記録・再生を行う光源の波長を短く
することも高密度化に有効である。光学レンズを用いて
レーザー光源を絞る場合、その最小スポットは光源の波
長に依存し、波長が短くなるほど光スポットを小さくす
ることができる。たとえば、現状の第1世代DVD−R
OMでは680nmレーザーが使用されている。そし
て、今後記録容量が高まるにつれて、光源波長が短波長
化されるのは当然の傾向である。
【0009】実際に、光源波長の短波長化に対応して、
光ディスクの層構成を最適化して、記録再生特性を向上
させようとする研究も行われている(信國ら、第8回相
変化記録研究会講演予稿集p.72)。しかし、短波長
光源に対して最適化されたディスクは、その波長での良
好な動作は期待できるが、現状の光源波長で動作させる
は困難である。
【0010】このことからわかるように、光ディスク
を、現状の動作波長および将来使用される動作波長に対
応させるには、多くの課題がある。その1つとして、L
/G間の位相差の問題がある。上述したように、グルー
ブ深さhは、特定波長λに対して、L/G間の位相差が
なくなるように設定されている。このため、現状の光源
に対応して設計された光ディスクを今後使用される短波
長の光源で動作させると、L/G間で位相差が生じ、再
生時のクロストークが顕著となる。逆に、将来の短波長
光源に対応して設計された光ディスクを、現状のドライ
ブやプレーヤーで再生する場合にも、クロストークが顕
著となる。したがって、長期にわたるデータ保存機能を
重視すれば、光源波長に依存せずに再生可能な光ディス
クを提供する必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広範
な波長域において再生時のクロストークが小さく、各世
代のドライブで再生互換のある相変化光ディスクを提供
する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の相変化光ディス
クは、ランド・グルーブを有する基板上に、光照射によ
って結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化記録層を具
備した相変化光ディスクにおいて、ランド部が下記
(I)式 mλ/6.6t<n<mλ/5.4t (I) (ここで、λは光源波長、nはランド部の屈折率、tは
ランドの高さ、mは自然数である。)を満足することを
特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明の相変化光ディスクでは、屈折率nが40
0〜800nmの波長域において、(I)式 mλ/6.6t<n<mλ/5.4t (I) を満たす波長依存性屈折率材料で基板のランド部を構成
している。ここで、λは光源波長、nはランド部の屈折
率、tはランドの高さ、mは自然数である。なお、nは
使用する光源波長λに対応する値である。また、ランド
部を構成する材料の消衰係数kは0.5以下であること
が好ましい。
【0014】基板のランド部が上記のような材料で構成
されている場合、400〜800nmの波長域において
は光源波長によらず、ランド−グルーブ間の反射光の位
相差の絶対値を20deg以内にすることができる。こ
の結果、クロストーク量も25dB以内に抑制できる。
【0015】上記のような波長依存性の屈折率を持つ材
料としては、CuO、CuO2 、Maxwell−Ga
rnett(M−G)型微粒子分散膜、金属イオンを含
むレジスト材料などが挙げられる。
【0016】M−G型微粒子分散膜は、SiO2 などの
透明誘電体中に、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、C
o、Ti、Mo、Al、Zr、Fe、Crのうち少なく
とも1種からなる微粒子を分散させたものである。
【0017】レジスト材料としては、ホトレジスト系、
シリコーン樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリジオキサン系
などのネガ型のものや、PMMA(ポリメチルメタクリ
レート)およびその共重合体、ポリメタクリル酸アルキ
ル(C3 〜C6 )、ポリオレフィンスルホン、ポリエチ
ルイソプロピルケトン、含ハロゲンポリマーなどのポジ
型のものが適している。
【0018】ディスク基板上にこのような材料からなる
ランド部を形成するには、型押しやドライエッチングが
用いられる。図1(A)〜(D)に型押しによるランド
部の形成工程を示す。まず、図1(A)のように、通常
の原盤カッティング工程により作製されたガラス原盤1
1を用意する。次に、図1(B)に示すように、通常の
マスタリング工程を経て、ガラス原盤11に対応するN
iスタンパ12(マザーディスク)を作製する。一方、
図1(C)に示すように、ディスク基板1上に、上記の
条件を満たす波長依存性屈折率材料10を塗布する。こ
の場合、波長依存性屈折率材料10としてレジスト材料
を用いることが好ましい。そして、図1(D)に示すよ
うに、ディスク基板1上に波長依存性屈折率材料10に
Niスタンパ12を型押しして、ランド部1Lを形成す
る。
【0019】図2に(A)〜(D)にドライエッチング
によるランド部の形成工程を示す。まず、図2(A)に
示すように、ディスク基板1上に波長依存性屈折率材料
10を成膜する。この場合、波長依存性屈折率材料10
として無機材料を用い、通常の物理成膜法で成膜するこ
とが好ましい。次に、図2(B)に示すように、波長依
存性屈折率材料10上にレジスト21を塗布し、マスク
22を通してX線または電子線で露光する。次いで、図
2(C)に示すように、レジスト21を現像した後、グ
ルーブとなる部分の波長依存性屈折率材料10をエッチ
ングにより除去してランド部1Lを形成する。最後に、
図2(D)に示すように、レジストを剥離する。
【0020】ディスク基板1のランド1Lの高さ(グル
ーブ深さ)は、その世代のドライブの光源波長に合わせ
る。例えば、現世代のDVDの光源波長650nmで
は、クロストークが最小になるように、ランド高さを約
70nmまたは約150nmに設計する。
【0021】図3に本発明の相変化光ディスクの断面図
を示す。ディスク基板1は波長依存性屈折率材料からな
るランド1Lを有する。このディスク基板1上に、第1
干渉層2、相変化記録層3、第2干渉層4、および反射
層5が形成されている。
【0022】相変化記録層を構成する材料としては、光
照射によって結晶質−非晶質を可逆的に遷移し、両状態
間で光学特性が異なる材料が用いられる。具体的には、
Ge−Se−Te、In−Sb−Te、Sn−Se−T
e、Ge−Te−Sn、In−Se−Tl−Coなどが
挙げられる。また、これらの材料に、Co、Pt、A
g、Ir、Nb、Ta、V、W、Ti、Cr、Zrなど
を微量添加してもよい。
【0023】なお、相変化光ディスクの特性を向上させ
るために、基板1と第1干渉層2との間に半透明層を挿
入してもよい。半透明層としては、Au、Si、Ag、
Cuなどが好ましい。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 図1に示した方法で、ポリカーボネート基板1上にレジ
スト材料からなる高さ70nmのランド部1Lを形成し
た。使用したレジスト材料は、Auを10at%含んだ
PMMAである。図4にこのレジスト材料の屈折率nの
波長依存性を示す。測定波長域において、屈折率nは、
mλ/6.6t<n<mλ/5.4tの条件を満足す
る。
【0025】得られた基板1上に、ZnS−SiO2
らなる第1干渉層2、GeSbTeからなる記録層3、
ZnS−SiO2 からなる第2干渉層4、AlTiから
なる反射層5を形成し、図3に示すような相変化光ディ
スクを作製した。
【0026】この相変化光ディスクは、以下の手順で作
製された。基板を多元スパッタ装置内の基板ホルダーに
装着し、装置内を真空排気した後、Arガスを導入し
た。基板ホルダーを自公転させながら、スパッタリング
を行い、順次各層を形成した。まず、ZnS−SiO2
ターゲットにRF電力を投入し、基板上に厚さ100n
mの第1干渉層を形成した。次に、GeSbTeターゲ
ットにRF電力を投入し、第1干渉層上に厚さ10nm
の記録層を形成した。再び、ZnS−SiO2 ターゲッ
トにRF電力を投入して、記録層上に厚さ30nmの第
2干渉層を形成した。最後に、AlTiターゲットにD
C電力を投入して、第2干渉層上に厚さ50nmの反射
層を形成した。成膜終了後に、ダミーのポリカーボネー
ト基板を貼り合わせた。
【0027】作製した光ディスクに表1に示す条件で記
録を行った後、表1に示す条件で再生特性を調べた。記
録パワーに関しては、光ディスクの層構成で最適値が異
なるため、表に示した範囲で適宜調整している。
【0028】
【表1】
【0029】図5に、再生時の隣接トラックからのクロ
ストークの波長依存性を示す。この図に示されるよう
に、400〜800nmの広い波長領域において、クロ
ストークを23dB以下にすることができる。
【0030】実施例2 図2に示した方法で、ポリカーボネート基板1上にCu
Oからなる高さ70nmのランド部1Lを形成した。図
4にCuOの屈折率nの波長依存性を示す。測定波長域
において、屈折率nは、mλ/6.6t<n<mλ/
5.4tの条件を満足する。
【0031】得られた基板上に、Auからなる半透明
層、ZnS−SiO2 からなる第1干渉層、GeSbT
eからなる記録層、ZnS−SiO2 からなる第2干渉
層、Auからなる反射層を形成した。
【0032】この相変化光ディスクは、実施例1と同様
の手順で作製された。基板を多元スパッタ装置内の基板
ホルダーに装着し、装置内を真空排気した後、Arガス
を導入した。基板ホルダーを自公転させながら、スパッ
タリングを行い、順次各層を形成した。まず、Auター
ゲットにDC電力を投入し、基板上に厚さ10nmの半
透明層を形成した。次に、ZnS−SiO2 ターゲット
にRF電力を投入し、半透明層上に厚さ100nmの第
1干渉層を形成した。次に、GeSbTeターゲットに
RF電力を投入し、第1干渉層上に厚さ20nmの記録
層を形成した。再び、ZnS−SiO2 ターゲットにR
F電力を投入して、記録層上に厚さ210nmの第2干
渉層を形成した。最後に、AuターゲットにDC電力を
投入して、第2干渉層上に厚さ50nmの反射層を形成
した。成膜終了後に、ダミーのポリカーボネート基板を
貼り合わせた。
【0033】記録時の線速を10m/sとした以外は実
施例1と同様の方法で光ディスクに記録した後、再生特
性を調べた。図7に、再生時の隣接トラックからのクロ
ストークの波長依存性を示す。この図に示されるよう
に、400〜800nmの広い波長領域において、クロ
ストークを15dB以下にすることができる。
【0034】実施例3 図1に示した方法で、ポリカーボネート基板1上にレジ
スト材料からなる高さ150nmのランド部1Lを形成
した。使用したレジスト材料は、Cuを20at%含ん
だポリメタクリル酸アルキルである。図8にこのレジス
ト材料の屈折率nの波長依存性を示す。測定波長域にお
いて、屈折率nは、mλ/6.6t<n<mλ/5.4
tの条件を満足する。
【0035】得られた基板上に、Siからなる半透明
層、ZnS−SiO2 からなる第1干渉層、GeSbT
eからなる記録層、ZnS−SiO2 からなる第2干渉
層、AlTiからなる反射層を形成した。
【0036】この相変化光ディスクは、実施例1と同様
の手順で作製された。基板を多元スパッタ装置内の基板
ホルダーに装着し、装置内を真空排気した後、Arガス
を導入した。基板ホルダーを自公転させながら、スパッ
タリングを行い、順次各層を形成した。まず、Siター
ゲットにDC電力を投入し、基板上に厚さ50nmの半
透明層を形成した。次に、ZnS−SiO2 ターゲット
にRF電力を投入し、半透明層上に厚さ130nmの第
1干渉層を形成した。次に、GeSbTeターゲットに
RF電力を投入し、第1干渉層上に厚さ15nmの記録
層を形成した。再び、ZnS−SiO2 ターゲットにR
F電力を投入して、記録層上に厚さ180nmの第2干
渉層を形成した。最後に、AlTiターゲットにDC電
力を投入して、第2干渉層上に厚さ50nmの反射層を
形成した。成膜終了後に、ダミーのポリカーボネート基
板を貼り合わせた。
【0037】記録時の線速を12m/sとした以外は実
施例1と同様の方法で光ディスクに記録した後、再生特
性を調べた。図9に、再生時の隣接トラックからのクロ
ストークの波長依存性を示す。この図に示されるよう
に、400〜800nmの広い波長領域において、クロ
ストークを18dB以下にすることができる。
【0038】実施例4 図1に示した方法で、ポリカーボネート基板1上にレジ
スト材料からなる高さ150nmのランド部1Lを形成
した。使用したレジスト材料は、Agを15at%含ん
だメタクリル酸メチル−イソブチレン共重合体である。
図10にこのレジスト材料の屈折率nの波長依存性を示
す。測定波長域において、屈折率nは、mλ/6.6t
<n<mλ/5.4tの条件を満足する。
【0039】得られた基板上に、Siからなる半透明
層、ZnS−SiO2 からなる第1干渉層、GeSbT
eからなる記録層、ZnS−SiO2 からなる第2干渉
層、AlTiからなる反射層を形成した。
【0040】この相変化光ディスクは、実施例1と同様
の手順で作製された。基板を多元スパッタ装置内の基板
ホルダーに装着し、装置内を真空排気した後、Arガス
を導入した。基板ホルダーを自公転させながら、スパッ
タリングを行い、順次各層を形成した。まず、Siター
ゲットにDC電力を投入し、基板上に厚さ50nmの半
透明層を形成した。次に、ZnS−SiO2 ターゲット
にRF電力を投入し、半透明層上に厚さ130nmの第
1干渉層を形成した。次に、GeSbTeターゲットに
RF電力を投入し、第1干渉層上に厚さ15nmの記録
層を形成した。再び、ZnS−SiO2 ターゲットにR
F電力を投入して、記録層上に厚さ180nmの第2干
渉層を形成した。最後に、AlTiターゲットにDC電
力を投入して、第2干渉層上に厚さ50nmの反射層を
形成した。成膜終了後に、ダミーのポリカーボネート基
板を貼り合わせた。
【0041】記録時の線速を12m/sとした以外は実
施例1と同様の方法で光ディスクに記録した後、再生特
性を調べた。図11に、再生時の隣接トラックからのク
ロストークの波長依存性を示す。この図に示されるよう
に、400〜800nmの広い波長領域において、クロ
ストークを13dB以下にすることができる。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の相変化光デ
ィスクは、波長依存性屈折率材料からなるランド部を有
するので、広い波長領域においてクロストークの少ない
良好な再生特性を得ることができる。したがって、現状
の光源波長に最適化したランド/グルーブを有する光デ
ィスクでも、将来の光源の短波長化に対応して再生互換
を確保することができる。また、各世代の相変化光ディ
スクにおいて本発明の構成を採用することにより、各世
代のドライブで再生互換を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】型押しによるランド部の形成工程を示す断面
図。
【図2】ドライエッチングによるランド部の形成工程を
示す断面図。
【図3】本発明に係る相変化光ディスクの断面図。
【図4】実施例1におけるレジスト材料の屈折率nの波
長依存性を示す図。
【図5】実施例1の相変化光ディスクのクロストークの
波長依存性を示す図。
【図6】実施例2におけるCuOの屈折率nの波長依存
性を示す図。
【図7】実施例2の相変化光ディスクのクロストークの
波長依存性を示す図。
【図8】実施例3におけるレジスト材料の屈折率nの波
長依存性を示す図。
【図9】実施例4の相変化光ディスクのクロストークの
波長依存性を示す図。
【図10】実施例4におけるレジスト材料の屈折率nの
波長依存性を示す図。
【図11】実施例4の相変化光ディスクのクロストーク
の波長依存性を示す図。
【符号の説明】
1…ディスク基板 1L…ランド部 2…第1干渉層 3…相変化記録層 4…第2干渉層 5…反射層 10…波長依存性屈折率材料 11…ガラス原盤 12…Niスタンパ 21…レジスト 22…マスク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ランド・グルーブを有する基板上に、光照
    射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化記録
    層を具備した相変化光ディスクにおいて、ランド部が下
    記(I)式 mλ/6.6t<n<mλ/5.4t (I) (ここで、λは光源波長、nはランド部の屈折率、tは
    ランドの高さ、mは自然数である。)を満足することを
    特徴とする相変化光ディスク。
JP10071701A 1998-03-20 1998-03-20 相変化光ディスク Pending JPH11273154A (ja)

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