JPH07105569A

JPH07105569A - 光学的情報記録部材

Info

Publication number: JPH07105569A
Application number: JP5252855A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nishiuchi; 健一西内; Eiji Ono; 鋭二大野; Noboru Yamada; 昇山田; Nobuo Akahira; 信夫赤平
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ガイド溝のランド部とグルーブの双方におい
て同等の品質をもつ再生信号を得る。【構成】基板表面に設けたガイド溝のグルーブ部の幅
Ｇｗｓを、光学変化を生じる記録層と基板の間に設けた
誘電体層の膜厚に応じて、ランド部の巾Ｌｗｓよりも大
きくする。以上の構成とすることで、基板上に形成する
薄膜により生じる記録薄膜層のランド巾の減少を抑制す
ることが可能となる。この結果、ランド部から得られる
再生信号とグルーブ部から得られる再生信号の信号品質
を同等とすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを用いて情報
を記録、再生することが可能な光学的情報記録部材に関
し、中でもガイド溝の凹部と凸部に信号を記録する記録
部材およびその記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、光記録部材として実用化されてい
るものには、光ディスクあるいは光カードがあり、これ
らは光ビームを微小に絞り込むことにより薄膜上に情報
を記録、あるいは記録された信号を再生することができ
る。この中で記録可能な光ディスクは、表面に凹凸から
なるガイド溝をスパイラル状あるいは同心円状に備えた
円形基板の上に記録薄膜を形成し、その溝に沿ってレー
ザビームを走行させることにより、情報の記録あるいは
再生を行う。

【０００３】光学的に情報を蓄積できる記録薄膜には、
種々記録方式が提案されている。代表的な記録薄膜とし
ては、光を吸収することにより薄膜が変形する変形記
録、薄膜の状態が変化する相変化記録、あるいは記録層
が２つの薄膜を積層した構造からなり光照射により相互
に拡散する相変化記録もある。また、一旦記録した信号
を書換えることが可能な記録媒体としては、記録薄膜の
磁化方向の差をカー効果を利用して信号を再生する光磁
気記録、あるいは前述の物質の状態変化が可逆性を持つ
相変化記録などがある。

【０００４】これら光記録媒体は、半導体メモリ、フロ
ッピーディスク、磁気ディスクなどの情報記録媒体に比
べ、情報記録容量が大きいという特徴がある。今後は、
さらに記録密度を高めることにより、より多くの用途に
利用しようとする取り組みがなされている。その中の１
つの記録密度を高める方法として、トラッキング用に用
いているガイド溝の凹部凸部のいずれかに記録する従来
の光ディスクに対し、ランドとグルーブの双方に記録す
ることが提案されている。例えば特公昭６３ー５７８５
９号公報においては、ガイド溝と案内溝の巾を略等しく
することにより双方に信号を記録することが提案されて
いる。

【０００５】また、ランドとグルーブの双方に信号を記
録した際のクロストークを低減する方法として、例えば
「”Ｈｉｇｈｔｒａｃｋｄｅｎｓｉｔｙｍａｇｎ
ｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇｕｓｉ
ｎｇａｃｒｏｓｓｔａｌｋｃａｎｃｅｌｅｒ”Ｓ
ＰＩＥＶｏｌ．１３１６ＯｐｔｉｃａｌＤａｔａ
Ｓｔｏｒａｇｅ（１９９０）Ｐ．３５」では、光ディ
スク再生装置に特別な光学系とクロストークキャンセル
回路を設ける方法が提案されている。これらの方式によ
ると、従来の記録方式に比べ、約２倍のトラック密度を
実現することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ランドとグルーブ
の双方に信号を記録する方式では、ランドとグルーブそ
れぞれに記録した場合の信号品質が同等であることが再
生装置等を複雑化させないという点からも望ましい。こ
のため、ガイド溝による光の回折効果が双方で同等にな
るように、基板の表面はグルーブとランドの幅が同等に
なる形状とし、その基板上に薄膜を形成することにより
信号記録が行われていた。

【０００７】しかしながら、溝幅が同等である基板上に
記録薄膜を形成した光ディスクに、信号の記録を行うと
ランドとグルーブの振幅が異なる場合があるという問題
が生じた。例えば信号再生において、グルーブからの再
生信号のエラーは非常に少ないが、ランド部のエラーが
大きいという現象が生じた。またその傾向は、記録薄膜
構成によっても大きく変わった。

【０００８】上記問題点に鑑み本発明の目的は、ランド
とグルーブの双方に信号を記録する媒体に対し、双方の
記録部から同等の品質もつ信号を再生可能な光記録部材
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光学的情報記録部材は、スパイラル状ある
いは直線状のガイド溝を表面に備えた基板上に光の照射
によって光学的に検知し得る変化を生じる記録薄膜層を
備えた記録部材であって、前記積層記録薄膜層は少なく
とも２層以上の薄膜層から構成され、前記基板に接する
薄膜層は、光学的に透明な誘電体層であり、前記誘電体
層に接して光学的な性質の変化する記録層から構成さ
れ、前記ガイド溝に準じて形成される前記記録層の凹部
平面および凸部平面の双方が情報記録領域であり、前記
ガイド溝の凹部の溝巾が凸部の溝巾よりも大きい構成と
する。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成によって、記録マークを
形成する層である記録薄膜層のランド部とグルーブ部の
幅を同等とすることが可能となり、得られる記録マーク
の大きさが同等となり、従って再生信号品質を同等とす
ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例の光学的情報記録再生
方法および装置について、図面を参照しながら説明す
る。

【００１２】図１は本発明の光学的情報記録部材の断面
形状を示す。情報記録を行う積層記録薄膜層１は、トラ
ッキング用のガイド溝を備えた基板２上に、光学的に透
明な第１の誘電体層３、記録層４、第２の誘電体層５、
反射層６の４層から構成する。また、必要に応じて保護
板７を設ける場合もある。ガイド溝の表面が凹部平面を
グルーブ部８、凸部平面をランド部９と呼ぶ。また、ガ
イド溝のトラックの垂直方向でのグルーブ幅Ｇｗｓをラ
ンド幅Ｌｗｓよりも大きく設定する。後で詳述するがこ
の結果、ランド部及びグルーブ部のいずれの領域に記録
した信号からも同等の信号振幅を得ることが可能とな
る。

【００１３】基板を形成する材料としては、ポリカーボ
ネート、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）等の
樹脂材料およびガラス等、光学的に透明な材料が適用で
きる。ここでは基板２に、ポリカーボネートを用いた例
で説明する。基板は、Ａｒレーザ光源を用いた露光装置
を用いたマスタリング工程により原盤を作成し、射出成
形により上記構成の基板を形成する。基板の表面は、従
来例で示した光の照射により薄膜の光学特性の変化する
記録方式、例えば変形記録、相変化記録、光磁気記録、
フォトンモード記録等に対応する薄膜層を設ける。ここ
では、薄膜の状態変化を利用して情報信号を記録し、状
態変化にともなう光学定数の変化を、照射した光の反射
率変化として検出することで信号再生する相変化薄膜を
記録層として設けた例を中心に説明する。

【００１４】なお、ガイド溝の深さｄは、再生に用いる
光ビーム１０の波長をλとした場合にトラッキング信号
が最大となるようにλ／８の光路長の深さとするのが一
般的である。ランドとグルーブの双方に信号を記録する
場合は、双方に記録した記録マークから再生信号に、隣
接するトラックに形成された記録マークの変化が影響
（クロストークとも呼ぶ）が最小になるような値に設定
することが望ましい。しかしながら、相変化光ディスク
のように未記録部と記録部からの反射光量に大きな差が
ある場合は、このクロストークの量が溝深さにより変化
し、λ／８とλ／４の中間のλ／５近傍で、記録信号が
大きくかつクロストーク量が小さくなる傾向が見られ
た。しかしながら、溝深さがλ／８からλ／４に近づく
にしたがって、光ディスク装置に用いるサーボ信号が小
さくなることから、装置設計の許容する範囲も考慮した
上で適切な溝深さが決定される。

【００１５】ここで、本発明に到った基板の表面形状
と、基板上に設けた積層記録薄膜層の断面形状を観察し
た結果について説明する。はじめに、従来から提案され
ているグルーブ部とランド部の幅を同等値に設定した基
板を用いた場合の再生信号、および溝形状を測定した結
果について説明する。具体的な形状を積層記録薄膜層を
含めて図２に示す。基板２の表面に、トラックピッチｐ
は１．６μm、グルーブ幅Ｇｗｓ２＝０．８μm、ランド
幅Ｌｗｓ２＝０．８μm、深さｄ＝８０ｎｍのガイド溝
を備えたものを用いた。なおグルーブ巾、ランド巾は共
に、図に示すようにガイド溝の斜面の中心間の距離とし
た。積層記録薄膜層１を構成する各層は、スパッタリン
グ法により成膜した。第１の誘電体層３はＺｎＳ−Ｓｉ
Ｏ₂からなる薄膜を１１０ｎｍ、記録層４としてＧｅ−
Ｓｂ−Ｔｅ系の記録材料を２５ｎｍ、第２の誘電体層５
としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を１８ｎｍ、反射層６としてＡ
ｌ合金を１５０ｎｍから構成した光ディスクを、それぞ
れの組成に対応した材料ターゲットを備えたスパッタリ
ング装置により各層を成膜した。なお、第１の誘電体層
の厚さをｔ１とする。

【００１６】このディスクを、線速度２．６ｍ／ｓで回
転させながら、波長７８０ｎｍの半導体レーザと、開口
数０．５５の対物レンズを用いた光学ヘッドにより記録
再生実験を行い、グルーブ部およびランド部からの再生
信号を比較した。なお信号の記録は、相変化光ディスク
で用いられている３値のパワー変調方式を用い、対物レ
ンズから出射する光のピークパワーを１０ｍＷ、バイア
スパワーを４ｍＷとし、ディスク上に形成される記録マ
ークのピッチが１．８μmとなるような周波数で変調し
た光を照射した。再生時のパワーは１ｍＷとした。ここ
に示したピークパワーおよびバイアスパワーの値は、上
記記録媒体の対し充分な信号記録が行われるように予め
パワー依存性を測定し、１０％のパワー変動に対し、振
幅差が５％以内の値を選択した。ランドとグルーブ双方
に記録した信号からの再生信号を測定した結果、ランド
部の振幅がグルーブ部の振幅に対し２０％大きな値とな
っていた。基板の形状がランドとグルーブで対称である
のにもかかわらず振幅差を生じるという結果となった。

【００１７】次に、記録媒体の形状の詳細を知るため
に、透過電子顕微鏡によりガイド溝を含めた記録部材の
断面を観測した。この結果は図２に示すように積層記録
薄膜層１が、基板の表面の形状に比べ、各層を成膜して
行くに従って、基板表面の凹凸の幅が変化していること
が分かった。即ち、スパッタリングのような真空中での
薄膜成形法により成膜する層は、基板に向かって垂直方
向だけに堆積されるのではなく、ガイド溝の斜面部にも
同程度の割合で形成される。従って、基板２の表面のガ
イド溝のエッジ位置に比べ、薄膜を積層していくと徐々
に斜面の位置が変化し、例えば記録層４のグルーブ部巾
Ｇｗｒ２は、基板の巾Ｇｗｓ２よりも大きくなってい
る。

【００１８】このため本発明においては、上記構成の積
層記録薄膜層１全体から得られる再生信号の振幅を、ラ
ンドとグルーブで同じにするためには、記録層４におけ
るランド巾Ｌｗｒとグルーブ巾Ｇｗｒを同等にすること
を試みた。即ち図１に示すように、薄膜を形成したこと
によるグルーブ幅の減少を含めた基板の設計を行う。即
ち、図２で示した記録層のグルーブ巾とランド巾の差を
ΔＷｒ２とすると、ΔＷｒ２＝Ｌｗｒ２−Ｇｗｒ２に相
当する巾だけグルーブ部の溝巾を広く設定することで、
記録層の双方の溝巾を同じにすることが可能となる。

【００１９】具体的には図２に示した基板においては、
当初基板のランド巾Ｌｗｓとグルーブ巾がＧｗｓが０．
８μmであったのに対し、記録層のランド巾Ｌｗｒは
０．９２μm、グルーブ巾は０．６８μmであった。この
結果、前記ΔＷｒ２は０．２４μmでありランド部の片
側の斜面が誘電体層３を１１０ｎｍ形成する間に０．１
２μmランド巾が狭くなったことになる。この場合は、
図１に示すように、予め基板のランド巾Ｌｗｓを０．６
８μm、グルーブ巾Ｇｗｓを０．９２μmとすることで記
録層の双方の溝巾を同じ値の０．８μmとすることが可
能となる。これを検証するため、上記値の基板を形成し
信号の記録実験を行った。得られた基板のグルーブ巾が
０．９μmであったが、前述と同様の仮定で信号記録を
行った結果、ランド部とグルーブ部の信号振幅差は５％
以内と信号再生の上では、問題とならない値となった。
以上の結果から、本発明による基板のガイド溝の巾を変
化させ、記録層のランド部とグルーブ部の巾を同等とす
ることで、記録部材の双方の領域から得られる信号振幅
を同等とすることが可能となった。

【００２０】なお上記の記録媒体はトラックピッチ１．
６μmの場合であり、０．１２μmの溝巾により、振幅差
が２０％程度であったが、さらにトラックピッチが小さ
い、例えば１．４μmにおいてはさらに振幅差が増大
し、本発明による溝巾補正による信号振幅の調整効果が
大きくなる。それと共に溝巾の補正精度を高める必要も
生じる。

【００２１】これまでは、１つのディスク構造を例にと
って説明したが、本発明の基板の溝巾の変化によるラン
ドとグルーブの振幅補正効果を、第１の誘電体層の厚さ
ｔ１に対する基板のグルーブ幅Ｇｗｓと記録薄膜層４の
グルーブ幅Ｇｗｒの差の関係を示したのが図３である。
ここに示した成膜法により形成した場合は、第２の誘電
体層の厚さと記録薄膜層の幅の変化ΔＷｒがほぼ比例関
係にあることが分かる。この場合は第１の誘電体層の厚
さがに応じて、ΔＷｒを推定することにより所定の溝条
件を得ることができる。

【００２２】また、ここに示した関係は、同一の成膜方
法において成立し、スパッタリングの際の真空度、パワ
ーなどのスパッタリングの条件、あるいは成膜法を真空
蒸着法、あるいはイオンビーム法するとこのカーブの傾
きが変化する。これらの成膜法により、同様のカーブの
傾き、即ち誘電体層の厚さをｔ１とした場合のΔＷｒ／
ｔ１は、少なくとも第１の誘電体層の厚さの０．４倍〜
１．８倍の範囲となった。一般的に、成膜の際の基板に
到達する薄膜のエネルギーレベルが高いほどこのカーブ
の傾きが小さくなる。

【００２３】このように成膜法が特定されない場合、あ
るいは断面構造が観察しにくい薄膜の場合は、予め基板
のグルーブ幅を上記の設計する誘電体層の膜厚に応じ
て、変化させた基板を設けるとよい。ここでガイド溝の
ピッチをｐ、誘電体層の膜厚をｔ１とした場合に、前記
ガイド溝の凹部の巾グルーブ幅Ｇｗｓの値が、ｐ／２＞Ｇｗｓ＞ｐ／２＋２×ｔ１（式１）の範囲にある基板を準備するとよい。また、上記の結果
から得られている誘電体層の厚さの３０％〜９０％の関
係を適応するとＧｗｓは、ｐ／２＋０．４×ｄ＞Ｇｗｓ＞ｐ／２＋１．８×ｔ１（式２）の範囲であってもよい。この基板上に積層記録薄膜を成
膜し、次に示す工程で最適な溝幅を得ることができる。
１）光記録装置を用いて記録媒体に対し、充分な記録状
態を得るパワーで信号を、ランドとグルーブの双方に記
録する。２）双方に記録した信号の振幅を比較する。以
上の結果から信号振幅が同等となる溝幅を特定すること
ができる。

【００２４】光記録媒体の構成として、これまで述べて
きた基板側から光ビーム１０を入射するのでなく図４に
示すように基板１２の反対側から入射して信号を記録再
生する場合もある。この場合は図のように積層記録薄膜
層１を逆の層から形成し、基板１２上に反射層６、第２
の誘電体層５、記録層４、第１の誘電体層３の順に形成
する。これに適用する基板１２の形状は、これまで述べ
てきた第２の誘電体の厚さｔ１にの代わりに記録層の基
板側に形成された層の厚さｔ３を代入することにより基
板１１のグルーブ幅を設定することにより、ランド部と
グルーブからの信号振幅を同等とすることができる。

【００２５】また本実施例は、積層記録薄膜層が４層の
場合で示したが、本発明による効果は、少なくとも基板
上に光学的に透明な誘電体層を設けた構成であれば全て
に適用することができる。例えば基板上に誘電体層と記
録層を設けた２層構造、基板上に誘電体層、記録層、誘
電体層を設けた３層構造に適応できる。さらに基板上に
第１の誘電体層、第１の記録層と第２の誘電体を交互に
複数層形成した構造であってもよい。

【００２６】これまで記録媒体としては相変化媒体を中
心に説明してきたが、光磁気記録媒体あるいはフォトン
モード記録媒体など同様に基板上に誘電体層あるいは反
射層を設けた後に記録層を積層した構造をとる記録媒体
であれば本発明を同様に適用することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、ガイド溝に接し
た誘電体層の厚さに応じて、ガイド溝の巾を調整するこ
とにより、ランド部とグルーブに於て恒等の信号振幅を
示す記録媒体を得ることが可能となる。この結果、ラン
ド・グルーブ記録を適用することによりトラック密度を
高い記録媒体を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光学情報記録部材の部
分断面図

【図２】本発明の実施例の比較に用いた光学情報記録部
材の部分断面図

【図３】本発明の実施例における第１の誘電体層の膜厚
依存性を示す特性図

【図４】本発明の実施例における光学情報記録部材の部
分断面図

【符号の説明】

１積層記録薄膜層２基板３第１誘電体層４記録層５第２誘電体層６反射層８グルーブ部９ランド部１０光ビームｐトラックピッチｄ溝深さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤平信夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパイラル状あるいは直線状のガイド溝を
表面に備えた基板上に光の照射によって光学的に検知し
得る変化を生じる積層記録薄膜層を備えた記録部材であ
って、前記積層記録薄膜層は少なくとも２層以上の薄膜層から
構成され、前記基板に接する薄膜層は、光学的に透明な誘電体層で
あり、前記誘電体層に接して光学的な性質の変化する記録層か
ら構成され、前記ガイド溝に準じて形成される前記記録層の凹部平面
および凸部平面の双方が情報記録領域であり、前記ガイド溝の凹部の溝巾が凸部の溝巾よりも大きいこ
とを特徴とする光学的情報記録部材。
【請求項２】ガイド溝のピッチをｐ、誘電体層の膜厚を
ｔ、とした場合に、前記ガイド溝の凹部の巾Ｗの値が、ｐ／２＞Ｗ＞ｐ／２＋２×ｔの関係にあることを特徴とする請求項１記載の光学的情
報記録部材。
【請求項３】スパイラル状あるいは直線状のガイド溝を
表面に備えた基板上に光の照射によって光学的に検知し
得る変化を生じる積層記録薄膜層を備えた記録部材であ
って、前記積層記録薄膜層は、少なくとも２層以上の薄膜層か
ら構成され、前記基板に接する薄膜層は、光学的に透明な誘電体層で
あり、前記誘電体層に接して光学的な性質が変化する記録層か
ら構成され、前記ガイド溝に準じて形成される前記記録層の凹部平面
および凸部平面の双方が情報記録領域であり、かつ前記
凹部と凸部の溝巾が略等しい構成とすることを特徴とす
る光学的情報記録部材。
【請求項４】光の照射によって光学的に検知し得る変化
を生じる積層記録薄膜層を形成するためにスパイラル状
あるいは直線状のガイド溝を表面に備えた基板であっ
て、前記積層記録薄膜層は、少なくとも２層以上の薄膜層か
ら構成され、前記基板に接する薄膜層は、光学的に透明な誘電体層で
あり、前記誘電体層に接して光学的な性質の変化する記録層か
ら構成され、前記ガイド溝に準じて形成される前記記録層の凹部平面
および凸部平面の双方が情報記録領域であり、前記ガイド溝の凹部の溝巾が凸部の溝巾よりも大きいこ
とを特徴とする光学的情報記録部材用基板。
【請求項５】誘電体層の膜厚をｔ、ガイド溝のピッチを
Ｐとした場合に、前記ガイド溝の凹部の巾Ｗの値が、Ｐ／２＞Ｗ＞Ｐ／２＋２×ｔの関係にあることを特徴とする請求項４記載の光学的情
報記録部材用基板。
【請求項６】スパイラル状あるいは直線状のガイド溝を
表面に備えた基板上に光の照射によって光学的に検知し
得る変化を生じる積層記録薄膜層を備えた記録部材であ
って、前記積層記録薄膜層の形成されたガイド溝の凹部、凸部
の双方が情報記録可能であり、前記積層記録薄膜層は、少なくとも２層以上の薄膜層か
ら構成され、前記基板に接する薄膜層は、光学的に透明な誘電体層で
あり、前記誘電体層に接して光学的な性質が変化する記録層か
ら構成され、前記ガイド溝の凹部の溝巾が凸部の溝巾よりも大きく、かつ前記録部材上に凹部に集光した光ビームを照射する
事により得られる光量変化と、前記記録部材に凸部に光
照射した場合に得られる光量変化が同等となるような溝
巾を備えていることを特徴とする光学的情報記録部材。
【請求項７】積層記録薄膜層が基板に接した光学的に透
明な誘電体層、記録層と第２の誘電体層を設けた少なく
とも３層からなることを特徴とする請求項１、３または
６記載の光学的情報記録部材。
【請求項８】積層記録薄膜層を構成する記録層が光の照
射条件により状態変化を生じ、かつ前記状態変化により
前記記録薄膜層の複素反射率が変化することを特徴とす
る請求項１、３または６記載の光学的情報記録部材。