JPH117658A

JPH117658A - 光学記録媒体及び光学ディスク装置

Info

Publication number: JPH117658A
Application number: JP9214856A
Authority: JP
Inventors: Shin Kawakubo; 伸川久保; Toshiyuki Kashiwagi; 俊行柏木; Koichi Yasuda; 宏一保田; Masahiko Kaneko; 正彦金子; Mitsuo Naito; 光男内藤; Motohiro Furuki; 基裕古木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高記録容量化可能な光記録媒体を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂からなり、０．３〜１．２
ｍｍの厚さの支持体と、支持体上に案内溝と、案内溝上
に、順に、少なくとも反射膜と、相変化型記録膜と、３
〜１７７μｍの厚さの光透過層が形成されてなり、光透
過層の、厚さむらをΔｔとしたときに、再生、もしくは
記録再生する光学系のＮ．Ａ．および波長λとの間に、 Δt ≦±５．２６( λ／Ｎ．Ａ．⁴）（μｍ）（Ｎ．
Ａ．は開口数）の関係をみたす光学記録媒体を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、支持体の一主面上
に案内溝と、反射膜、相変化型記録膜を有し、これらか
ら情報の読み出し、あるいは記録を行う光照射を行う光
透過層が形成された構成の光記録媒体に関する。詳しく
は、光透過層の厚さと、その厚さむらの関係を規定する
ことにより、大容量化が可能となされた光学記録媒体及
びこの光学記録媒体の記録または記録再生する光ディス
ク装置に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】次世代の光ディスクメディアとして、片
面にＮＴＳＣ４時間記録再生ができる光ディスクメディ
アが提案されている。これは、家庭用ビデオディスクレ
コーダーとして４時間の記録再生を可能にすることによ
り、現行のＶＴＲ（ＶｉｄｅｏＴａｐｅＲｅｃｏｒｄ
ｅｒ）にかわる新しい記録媒体としての機能を備えるた
めである。

【０００３】また、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）
と同じ形状、サイズを選ぶことによりＣＤの手軽さ、使
い勝手に慣れ親しんだユーザーにとって違和感のない商
品とすることができる。

【０００４】さらに、ディスク形態の最大の特徴として
のアクセスの速さを利用し、小型、簡便な記録機という
だけでなく、瞬時に録画、再生やトリックプレイ、編集
など多彩な機能を盛り込んだ商品を実現できる。

【０００５】上記のような商品を実現化するには、例え
ば記憶容量８ＧＢ以上が必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
ＣＤサイズであって、片面のみに単層の記録層を有する
ものにおいては、記憶容量８ＧＢ以上を実現可能な光学
記録媒体は存在していなかった。

【０００７】既に提案されているＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａ
ｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）においては、記録
領域の範囲内においては、波長λ＝０．６５μm 、Ｎ．
Ａ．＝０．６とした場合には、記憶容量は４．７ＧＢで
ある。ＥＣＣ（Error Collection Code)や変調方式など
の信号フォーマットの変更を行わずに、さらに大容量化
を実現しようとした場合、例えば８ＧＢ以上を実現する
為には、４．７×（０．６５／０．６０×Ｎ．Ａ．／λ）²≧８の関係が成立することが必要である。これより、Ｎ．
Ａ．／λ≧１．２０となる。したがって、波長λを短く
するか、あるいはＮ．Ａ．を大きくするかのどちらかが
必要となる。

【０００８】上記条件を満たすために、例えばＮ．Ａ．
を高くした場合、再生光が照射されてこれが透過する光
学記録媒体の光透過層の厚さを薄くする必要がある。こ
れは、光学ピックアップの光軸に対してディスク面が垂
直からズレる角度（チルト角）の許容量が小さくなるた
めであり、このチルト角が支持体の厚さによる収差の影
響を受け易いためである。

【０００９】また、同様の理由から、光透過層の厚さむ
らも一定の値以下にする必要が生じる。

【００１０】そこで本発明は、特に高いＮ．Ａ．に対応
可能で、例えば８ＧＢ以上の大容量の情報を記録可能な
光記録媒体を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光学記録媒体
は、熱可塑性樹脂からなり、０．３〜１．２ｍｍの厚さ
の支持体と、支持体上に案内溝と、案内溝上に、順に、
少なくとも反射膜と、相変化型記録膜とからなる記録領
域を有し、少なくとも記録領域内において、３〜１７７
μｍの厚さの光透過層が形成され、光透過層の厚さむら
をΔｔとしたときに、再生、もしくは記録再生する光学
系のＮ．Ａ．および波長λとの間に、 Δt ≦±５．２６( λ／Ｎ．Ａ．⁴）（μｍ）（Ｎ．
Ａ．は開口数）の関係をみたすものとする。

【００１２】本発明によれば、大記録容量でかつ信号特
性に優れた光学記録媒体を実現することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、
本実施例においては、光ディスクであって、支持体、例
えば基板上に、案内溝と、この案内溝上に反射膜と相変
化型記録膜とを有し、これらの上に形成された光透過層
にレーザー光を照射して信号の記録、再生を行う構成の
光ディスクに適用した例について説明するが、本発明の
光学記録媒体は、このような構造に限定されるものでは
なく、カード状、シート状等その他各種形状のものにつ
いても適用することができる。

【００１４】一般的にディスクスキューマージンΘと記
録再生光学系の波長λ、Ｎ．Ａ．、光透過層の厚さｔと
は相関関係にあり、実用上十分そのプレイヤビリティが
実証されているコンパクトディスク（ＣＤ）の例を基準
にこれらのパラメータとΘとの関係が、特開平３−２２
５６５０号公報に示されている。これによると、Θ≦±
８４．１１５°（λ／Ｎ．Ａ．³／ｔ）であればよく、
これは本発明の光学記録媒体にも適用することができ
る。

【００１５】ここで、光ディスクを実際に量産する場合
のスキューマージンΘの具体的な限界値を考えると、
０．４°とするのが妥当である。これは、量産を考えた
場合、これより小さくすると歩留まりが低下し、コスト
が上がるからである。既存の記録媒体についても、ＣＤ
では０．６°、ＤＶＤでは０．４°である。

【００１６】従って、Θ＝０．４°としてレーザーの短
波長化、高Ｎ．Ａ．化により光透過層の厚さを、どの程
度に設定すべきかを計算すると、まずλ＝０．６５μｍ
とした場合には、Ｎ．Ａ．はＮ．Ａ／λ≧１．２０か
ら、０．７８以上であることが要求される。また、将来
レーザーの短波長化が進み、λ＝０．４μｍとなった場
合を想定すると、Ｎ．Ａ．≧０．７８の条件を変えない
とすると、光透過層の厚さｔは、ｔ＝１７７μｍにな
る。この場合、基板の厚さが１．２ｍｍであるＣＤ等の
製造設備を流用することを考慮すると、光ディスク全体
の厚さは最大約１．３８ｍｍになることがわかる。

【００１７】一方、光透過層の厚さの下限は、記録膜あ
るいは反射膜を保護する役割も有する光透過層の保護機
能が確保されるかによって決定される。すなわち、光学
記録媒体の信頼性や、後述する２群レンズの光透過層表
面への衝突の影響を考慮すると３μｍ以上であることが
必要である。

【００１８】このように、光学記録媒体の記憶容量を上
げるためには、Ｎ．Ａ．／λを上げることが不可欠であ
る。この場合、例えば記憶容量として８ＧＢを達成させ
るために、少なくともＮ．Ａ．が０．７以上で、レーザ
ー光の波長λが０．６８（μｍ）以下であることが必要
となる。また、上記のように光透過層の厚さとスキュー
との間には上述した関係があるが、現状の赤色レーザー
から将来普及が見込まれる青色レーザーまで対応するこ
とを考慮すると、光透過層の厚さは、３〜１７７μｍに
設定するのが適切である。

【００１９】また、記録容量（８ＧＢ）を達成するため
には、トラックピッチＰ、および線密度ｄを変える必要
がある。その条件としては、（０．７４／Ｐ）×（０．２６７／ｄ）×４．７≧８ｄ≦０．１１６１／Ｐ（μｍ／ｂｉｔ）を満たせばよい。Ｐ＝０．５６μｍのときｄ≦０．２０
６μｍ／ｂｉｔとなるが、これはＤＶＤのＲＯＭ（Ｒｅ
ａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）を基準にしており、記
録再生の信号処理技術の進歩（具体的には、ＰＲＭＬ(P
ertial ResponceMaximam Likelihood) の適用や、ＥＣ
Ｃの冗長度を減らす等）を考慮すると、さらに１５％程
度の線密度の増加が見込まれ、その分Ｐを増やすことが
可能である。このことからＰは最大で０．６４μｍが導
き出される。

【００２０】さらにトラックピッチ変動ΔＰについても
公差が厳しくなる。ＣＤやＤＶＤの記録再生パラメータ
をそのまま転用すると、ＤＶＤでのトラックピッチ０．
７４μｍ、公差±０．０３から、 ΔＰ≦±０．０３Ｐ／０．７４＝±０．０４Ｐとなる。したがって、Ｐ＝０．５６とすると、ΔＰ≦±
０．０２３μｍとなる。

【００２１】さらに光透過層の厚さむらについても、さ
らなる精度の向上が要求される。

【００２２】光透過層の厚さが、再生対物レンズの設計
中心からずれた場合、その厚さむらがスポットに与える
収差量は、Ｎ．Ａ．の４乗、また、波長に比例する。従
って、高Ｎ．Ａ．化、または短波長化によって高記録密
度化を図る場合には、光透過層の厚さむらは、さらに厳
しく制限される。具体的なシステム例としてＣＤの場合
には、Ｎ．Ａ．＝０．４５が実用化されており、光透過
層の厚さむらの規格は±１００μｍである。またＤＶＤ
の場合には、それぞれ、Ｎ．Ａ．＝０．６で±３０μｍ
と規定されている。ＣＤでの許容量±１００μｍを基準
にすると、厚さむらΔｔは、次式のように表わされる。 Δｔ＝±（０．４５／Ｎ．Ａ．）⁴×（λ／０．７８）×１００＝±５．２６×（λ／Ｎ．Ａ．⁴）μｍ（Ｎ．Ａ．は、開口数）

【００２３】ここで、光透過層の厚さ１００μｍ中心に
対し、波長０．６８μｍ、Ｎ．Ａ．＝０．８７５で光透
過層の厚さむらとジッター値との関係について実験を行
った結果を図１に示す。図１より、例えばＤＶＤにおい
て、スキューなどの摂動がない場合のジッター基準であ
る８％になるところを見ると、対応する光透過層の厚さ
むらは、約±７μｍであることがわかる。上式から導き
出される数値は±６μｍであり、この規格を満足するデ
ィスク媒体からは良好な信号が得られることになる。

【００２４】したがって、光学記録媒体の高記録密度化
に従い、光透過層の厚さについて許容される厚さむらΔ
ｔは、±５．２６×（λ／Ｎ．Ａ．⁴）（μｍ）以下で
なければならない。

【００２５】また、上述した光透過層の厚さは、記録再
生用レーザーが照射される光ディスク表面内で、均一で
あることを前提としており、フォーカス点をずらすこと
によって収差補正可能である。ところが、この領域内
（スポット内）で、もし光透過層厚さにむらがあるとフ
ォーカス点の調整では補正できない。そしてこの量は厚
さ中心値に対して±３λ／１００以下に抑える必要があ
る。

【００２６】さらに偏心Ｅに関してもＤＶＤの５０μｍ
に対し、Ｅ≦５０×Ｐ／０．７４＝６７．５７Ｐ（μ
ｍ）となる。

【００２７】以上より、記憶容量８ＧＢの高密度を達成
するための光学記録媒体に必要な条件をまとめると、以
下のようになる。記録再生光学系がλ≦０．６８μｍか
つＮ．Ａ．／λ≧１．２０をみたし、かつ、記録領域内
で光透過層の厚さｔ＝３〜１７７μｍ、光透過層の厚さ
むらは、 Δｔ≦±５．２６( λ／Ｎ．Ａ．⁴）（μｍ）トラックピッチＰ≦０．６４（μｍ）公差ΔＰ≦±０．０４Ｐ（μｍ）線密度ｄ≦０．１１６１／Ｐ（μｍ／ｂｉｔ）ディスクスキュー Θ≦８４．１１５×（λ／Ｎ．Ａ．
³／ｔ）偏心Ｅ≦６７．５７Ｐ（μｍ）表面粗さＲａ≦±３λ／１００（スポット照射領域内）

【００２８】前述した本発明における光学記録媒体に必
要なスペックをみたすピッチおよびピッチむらを実現し
たスタンパーを用い、射出成形法にて支持体、例えば基
板を作成する。このようなピッチむらの少ない高精度の
スタンパーは従来の送りをネジで行う構造では達成が困
難である為、リニアモーターによる送り構造をもった原
盤露光装置で製造する。さらに光学系は空気の揺らぎを
排除する為のカバーで覆ったり、また、露光用レーザー
の冷却水の振動を除去するため、レーザーと露光装置と
の間に防振材を設置したりすることにより作製する。

【００２９】また、本実施例の場合、図２に示すよう
に、支持体、すなわち基板２０１上に案内溝２０２を形
成し、案内溝２０２上に反射膜２０３、相変化型記録膜
２０４、光透過層２０５を成膜してなる。この場合、光
透過層２０５側から記録再生するので、予め成膜による
信号形状の変形を考慮して、基板上に溝（ピット）を形
成しておく。

【００３０】例えば記憶容量が１０ＧＢのＲＯＭの場合
は、基板２０１（支持体）側から見たときの信号ピット
のアシンメトリーが２５％であるとすると、基板２０１
と反対側から見たときのアシンメトリーは１０％であ
る。即ち、本実施例においては基板２０１側とは反対側
の光透過層２０５から信号を読み取ろうとする為、例え
ば光照射側から見てアシンメトリー１０％であるピット
を形成する為には、基板２０１に形成するピット形状を
アシンメトリー２５％にしておく必要がある。

【００３１】なお、本明細書では、図３に、記録型光デ
ィスクの案内溝構造を示すように、マスタリング時にレ
ーザーを露光する部分、すなわち図３において光透過層
側から見て凹部となっている部分をグルーブ１０１と指
称する。また、溝部からテーパ部分すなわち傾斜部分を
除いた平坦な部分の幅をグルーブ幅ＷG と指称する。一
方、図３において光透過層側から見て凸部となっている
部分をランド１０２と指称し、連続したグルーブ１０１
とランド１０２との合計幅をトラックピッチ１０３と指
称する。

【００３２】図４に示すように、グルーブ１０１の深さ
の中心位置における幅をグルーブの半値全幅ＷH と指称
し、（グルーブの半値全幅ＷH ／トラックピッチ１０
３）×１００（％）をグルーブデューティーと指称す
る。

【００３３】上述したＲＯＭディスクのアシンメトリー
と同様に、記録ディスクに形成される案内溝に関して
も、反射膜や相変化記録膜が成膜されると、グルーブデ
ューティーが変化する。すなわち、光透過層側から見
て、相変化記録膜の部分で、案内溝の凹部（グルーブ）
と凸部（ランド）との幅を所望の比にするためには、こ
のグルーブデューティーの変化を予め見越してスタンパ
ーを作製する必要がある。すなわち、グルーブに記録を
行う場合には、反射膜や相変化記録膜の成膜によりグル
ーブ幅が狭くなるので、スタンパーの転写用溝の間隔を
予め広く選定して案内溝を形成することが必要である。

【００３４】ランドとグルーブの双方に信号の記録がな
されている場合に、信号のクロストークは、λ（１＋２
ｍ）／８（但し、ｍは０または自然数）が最小となり、
ランドとグルーブの溝が深い方がクロスイレースの影響
が小さいことが確認されている。したがって、基板の成
形しやすさ等も考慮すると、両特性を満足させるために
は、λ／８もしくは３λ／８が現実的である。例えば相
変化方式でランドとグルーブの双方に信号の記録がなさ
れている場合、相変化記録膜の部分でランドとグルーブ
デューティーを５０％確保するためには、光透過層側か
ら見て基板上にグルーブ（凹部）のデューティーを、グ
ルーブの深さλ／８もしくは３λ／８に応じて、５８〜
６５％もしくは６５〜７５％程度に設定することが必要
である。

【００３５】図５は、本発明を相変化型記録ディスクに
適用した場合の信号特性曲線図である。曲線１１０は、
グルーブに信号の記録がなされた場合のグルーブデュー
ティー（％）と、ジッター値（％）の関係の測定結果を
示す。図５に示すように、グルーブデューティー（％）
が５８以上で、ジッターを小さくできることがわかる。
一方、グルーブデューティー（％）が６５（％）を超え
ると、隣接するトラック上の記録信号の干渉（クロスト
ーク）が増大して信号品質が低下する。そこで、グルー
ブデューティー（％）を５８〜６５（％）とすることが
望まれる。

【００３６】図６は、本発明を相変化型記録ディスクに
適用した場合に、ランドとグルーブの双方に信号の記録
がなされている場合における上記グルーブデューティー
と、信号レベルとの関係の測定曲線図である。図６中曲
線１２０および１２１は、グルーブデューティー（％）
と、それぞれランド部の信号と、グルーブの信号の各信
号レベルとの関係測定結果を示す。

【００３７】図６に示すように、グルーブの深さ（１／
８）λとした場合に、グルーブデューティー（％）が６
０％程度でグルーブとランドの各信号レベルのバランス
がほぼ釣り合うことがわかる。また、図６から、グルー
ブデューティー（％）が５８〜６５（％）の範囲では、
グルーブとランドの信号レベルのバランスがほぼ釣り合
っており、良好な状態であることがわかる。

【００３８】上述した本発明の光ディスクにおいては、
支持体すなわち基板と反対側に形成される光透過層から
情報の読み出しあるいは記録を行うため、以下に示す例
においては、本発明の光ディスクは、図７に示すよう
に、基板２０１上の案内溝２０２上に順に反射膜２０
３、第１の誘電体層３０１、相変化型記録膜２０４、第
２の誘電体層３０２、その上に光透過層２０５が形成さ
れて成るものとする。

【００３９】図７に示すように、光ディスクを構成する
各層において、反射膜２０３は、ＡｌまたはＡｌ合金を
イオンビームスパッタ法により、厚さ５０〜２００ｎｍ
形成し、第１の誘電体層３０１は、例えばＺｎＳとＳｉ
Ｏ₂の混合物を用いて１０〜３０ｎｍの厚さに形成し、
相変化型記録膜２０４は例えばＧｅＳｂＴｅを用いて１
０〜３０ｎｍの厚さに形成し、第２の誘電体層３０２
は、例えばＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物を用いて５０〜２
００ｎｍの厚さに形成することができる。なお、反射膜
２０３は、Ａｕを用いることもでき、この場合、ＤＣ
（直流）スパッタ法により厚さ５０〜１２０ｎｍに形成
する。

【００４０】また、第１および第２の誘電体層３０１お
よび３０２としては、Ａｌ、Ｓｉ等の金属、半金属元素
の窒化物、酸化物、硫化物も適用することができる。例
えば、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｚ
ｎＳ、ＭｇＦ₂等を用いることができる。但し、半導体
レーザー波長領域において吸収のないものであることが
条件となる。

【００４１】従来の相変化型光ディスクにおいては、相
変化型記録膜と基板上の案内溝との間には、高々厚さ１
００ｎｍの誘電体層が形成されているのみであるため、
案内溝の構造が記録膜に忠実に反映される。

【００４２】しかしながら、本発明の光ディスクは、相
変化型記録膜２０４と、基板２０１上の案内溝２０２と
の間には厚さが例えば２００ｎｍ程度の反射膜２０３と
第１の誘電体層３０１があるため、その厚さの影響で、
基板２０１上の案内溝２０２の構造をそのままの形状を
保持したまま相変化型記録膜に反映させることが困難で
ある。特に基板２０１の表面性が反射膜２０３の結晶性
に影響を及ぼしたり、反射膜２０３の組成に依存する粒
径により形成される界面の形状によって、さらにそれが
相変化型記録膜２０４の性質に影響を与えたりすること
が知られている。

【００４３】そこで、本発明の光ディスクを構成する反
射膜２０３は、Ａｌをイオンビームスパッターを用いて
厚さ５０〜２００ｎｍに成膜したり、Ａｕや、０．５重
量％以上１０重量％以下、特に好ましくは３．０重量％
以上１０重量％以下のＴｉを含有するＡｌ合金、あるい
は０．５重量％以上１０重量％以下のＣｒを含有するＡ
ｌ合金をＤＣスパッター法により成膜したりする。これ
により、信号特性に優れた性質を有する光ディスクを作
製することができる。

【００４４】図８にＡｌ反射膜をイオンビームスパッタ
ー法、あるいはＤＣスパッター法を用いて成膜した場合
の信号の書換え回数とジッター値との関係の測定結果を
示す。図８中の曲線６１に、反射膜としてＡｌをイオン
ビームスパッターを用いて１００ｎｍに成膜した場合、
曲線６２に１５０ｎｍの厚さに成膜した場合、曲線６３
にＡｌをＤＣスパッター法により１５０ｎｍの厚さに成
膜したそれぞれの場合の、信号の書換え回数と、ジッタ
ー値（％）との関係の測定結果を示す。図８に示すよう
に、イオンビームスパッター法を用いて反射膜を成膜し
た場合には、書換え回数を１万回程度まで、相変化ディ
スクのオーバーライトジッターを１５％以下に保持する
ことができる。すなわち、これらの光ディスクの書換え
可能回数を１万回程度までは品質を保証することがで
き、相変化ディスクの反射膜をＡｌで成膜する場合にお
いては、ＤＣスパッター法よりイオンビームスパッター
法を用いた方が特性に優れたディスクを作製することが
できる。

【００４５】図９に、反射膜としてＡｕをＤＣスパッタ
ー法で成膜した場合の信号の書換え回数とジッター値と
の関係の測定結果を示す。図９中、曲線７１、７２、７
３は、それぞれＡｕをＤＣスパッター法で６０ｎｍ、９
０ｎｍ、１２０ｎｍの厚さに成膜した場合である。

【００４６】図９に示すように、Ａｕを反射膜として使
用した場合には、書換え回数を１万回程度まで、相変化
ディスクのオーバーライトジッターを１５％以下に保持
することができる。この図９中の曲線７１、７２、７３
で示す結果と、図８中の曲線６３において示したＡｌを
ＤＣスパッター法で成膜した場合の結果と比較すると、
ＡｕはＡｌよりも反射膜として適していることがわか
る。

【００４７】図１０に、反射膜としてＡｌをＤＣスパッ
タ法により成膜した場合（曲線８１）、ＡｌにＴｉを
０．５重量％以上１０重量％以下含有させた合金をＤＣ
スパッタ法により成膜した場合（曲線８２）、Ａｌをイ
オンビームスパッタ法により成膜した場合（曲線８３）
のそれぞれの場合の記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑
音比（Ｃ／Ｎ）との関係を示す。

【００４８】図１０に示すように、曲線８１と曲線８３
を比較すると、イオンビームスパッタ法により反射膜を
成膜した方が、ＤＣスパッタ法により成膜した場合より
も搬送波雑音比（Ｃ／Ｎ）が改善されており、良好な結
果が得られることがわかる。また、曲線８１と曲線８２
を比較すると、Ａｌ単独で反射膜を形成した場合より
も、ＡｌとＴｉの合金で反射膜を形成した場合の方が良
好な結果が得られることがわかる。また、曲線８２と曲
線８３とを比較すると、ＡｌにＴｉを０．５重量％以上
１０重量％以下含有させた合金を用いてＤＣスパッタ法
により反射膜を形成した場合には、Ａｌを用いてイオン
ビームスパッタ法により反射膜を成膜した場合と同様の
優れた結果が得られることがわかる。

【００４９】また、上記Ａｌ合金において、Ｔｉのかわ
りにＣｒを０．５重量％以上１０重量％以下含有させた
合金で反射膜を形成した場合においても、ＡｌとＴｉの
合金で反射膜を形成した場合と同様に良好な結果が得ら
れる。

【００５０】一方、図１１に上記Ａｌ合金のＴｉ濃度
（重量％）と、このＡｌ合金により作製した反射膜の反
射率との関係を示す。図１１によると、Ａｌ合金のＴｉ
濃度（重量％）が１０重量％を越えると、反射膜の反射
率が低下して７２％以下になり、充分な信号を得られな
くなる。これにより、上記Ａｌ合金のＴｉ濃度（重量
％）は、０．５重量％以上１０重量％以下であることが
必要である。

【００５１】また、図７に示す構成の相変化型光ディス
クにおいて、基板２０１としてトラックピッチ０．５５
μｍ、グルーブ幅０．３５μｍ、グルーブ深さ約５３ｎ
ｍの条件でマスタリングされた厚さ１．２ｍｍのポリカ
ーボネート基板上に、以下に示す反射膜２０３を形成
し、この反射膜２０３上に厚さ１８ｎｍのＺｎＳとＳｉ
Ｏ₂の混合物よりなる第１の誘電体層３０１を被着形成
した。さらにこれの上に相変化型記録膜２０４として厚
さ２４ｎｍのＧｅＳｂＴｅ合金を被着形成し、これの上
に厚さ１００ｎｍのＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物よりなる
第２の誘電体層３０２を被着形成した。そして、これの
上にポリカーボネートにより厚さ１００μｍの光透過層
２０５を形成した。

【００５２】上述した光ディスクにおいて、反射膜２０
３としてＡｌを６０ｎｍの厚さにイオンビームスパッタ
法により形成した場合の構成のものを作製した。そし
て、記録レーザーパワー６ｍＷ、消去レーザーパワー
２．７ｍＷ、再生レーザーパワー０．５ｍＷ、線速度
２．８６ｍ／ｓの条件で、グルーブにビット長を変えて
情報信号を記録し、再生を行った。図１２中、曲線２１
０は、上述した条件における記録周波数（ＭＨｚ）と、
搬送波雑音比（Ｃ／Ｎ）との関係を示す。図１２に示す
ように、反射膜としてＡｌをイオンビームスパッタ法に
より形成した場合には、良好な信号特性が得られた。

【００５３】また、上述した光ディスクにおいて、反射
膜２０３としてＡｕを６０ｎｍの厚さにＤＣスパッタ法
により形成した場合の構成のものを作製した。そして、
記録レーザーパワー６ｍＷ、消去レーザーパワー２．７
ｍＷ、再生レーザーパワー０．５ｍＷ、線速度２．８６
ｍ／ｓの条件で、グルーブにビット長を変えて情報信号
を記録し、再生を行った。図１３中、曲線２１１は、上
述した条件における記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑
音比（Ｃ／Ｎ）との関係を示す。図１３に示すように、
反射膜としてＡｕをＤＣスパッタ法により形成した場合
には、良好な信号特性が得られた。

【００５４】また、上述した光ディスクにおいて、反射
膜２０３としてＡｌを９７重量％、Ｔｉを３重量％含有
する合金を６０ｎｍの厚さにＤＣスパッタ法により形成
した構成のものを作製した。そして、記録レーザーパワ
ー６ｍＷ、消去レーザーパワー２．７ｍＷ、再生レーザ
ーパワー０．５ｍＷ、線速度２．８６ｍ／ｓの条件で、
グルーブにビット長を変えて情報信号を記録し、再生を
行った。図１４中、曲線２１２は、上述した条件におけ
る記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ／Ｎ）と
の関係を示す。図１４に示すように、反射膜としてＡｌ
を９７重量％、Ｔｉを３重量％含有する合金をＤＣスパ
ッタ法により形成した場合には、良好な信号特性が得ら
れた。

【００５５】一方、比較例として、上述した光ディスク
において、反射膜２０３としてＡｌ単体を６０ｎｍの厚
さにＤＣスパッタ法により形成した場合の構成のものを
作製した。そして、記録レーザーパワー６ｍＷ、消去レ
ーザーパワー２．７ｍＷ、再生レーザーパワー０．５ｍ
Ｗ、線速度２．８６ｍ／ｓの条件で、グルーブにビット
長を変えて情報信号を記録し、再生を行った。図１５
中、曲線２１３は、上述した条件における記録周波数
（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ／Ｎ）との関係を示
す。図１５に示すように、反射膜としてＡｌをＤＣスパ
ッタ法により形成した場合には、図１０で示したことか
らもわかるようにノイズが増加し、良好な信号特性が得
られなかった。

【００５６】図１２〜図１５からわかるように、本発明
の光ディスクにおいて、反射膜としてＡｌをイオンビー
ムスパッタ法により形成した場合、ＡｕをＤＣスパッタ
法により形成した場合、Ａｌを９７重量％Ｔｉを３重量
％含有する合金をＤＣスパッタ法により形成した場合に
は、良好な信号特性が得られるが、ＡｌをＤＣスパッタ
法により形成した場合には、良好な信号特性が得られな
いことがわかる。また、Ａｕや、ＡｌとＴｉの合金を用
いて、ＤＣスパッタ法により反射膜を形成した場合に
は、イオンビームスパッタ法によるよりも、コストの低
減化を図ることもできる。

【００５７】本発明の光学記録媒体の一例として、光デ
ィスクを作製する場合について図を参照して説明する。
この場合、図１６に示すように、基板１０は、単板でデ
ィスクを構成する場合には、ある程度の剛性が必要であ
るから、厚さ０．６ｍｍ程度以上であることが望まし
い。また、図２２に示すように、基板を２枚貼り合わせ
た構造の光学記録媒体を作製する場合には、その半分で
ある０．３ｍｍ程度であることが好適である。

【００５８】次に、この基板１０の案内溝上に、相変化
型記録膜または反射膜よりなる情報信号部１１を形成す
る。例えばこの光ディスクがＲＯＭの場合は、Ａｌなど
の反射膜を厚さ２０〜６０ｎｍに成膜する。

【００５９】相変化型記録膜としては、カルコゲナイト
すなわちカルコゲン化合物あるいは単体のカルコゲンに
よって形成することができる、例えば、Ｔｅ、Ｓｅの各
単体ｅ、ＧｅＴｅ、Ｓｂ₂Ｔｅ₃、Ｓｂ₂Ｓｅ₃、Ｇｅ
Ｓｂ₂Ｔｅ₄、ＧｅＳｂ₄Ｔｅ₇、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔ
ｅ₅、ＧｅＳｂＴｅＳｅ、ＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂ
Ｔｅ、ＴｅＯ_X、ＩｎＳｅ等のカルコゲナイト系材料を
使用することができ、上記案内溝上に、Ａｌ膜等の反射
膜を成膜したのち、反射膜上に形成する。

【００６０】本発明の光ディスクは、基板１０とは反対
側の面から、記録再生用対物レンズＬを通じて記録再生
光の照射がなされる構成であるため、図１７に示すよう
に、上記相変化記録膜１１上に、紫外線硬化性樹脂によ
り、光透過層１２を形成する。この光透過層１２は、例
えば、上述の基板上の成膜面に、紫外線硬化性樹脂を滴
下回転延伸し、光硬化することにより作成することがで
きる。紫外線硬化性樹脂の粘度としては、３００ｃｐｓ
以上６０００ｃｐｓ以下のものが上記に記述した厚さの
光透過層１２を形成するのに適切である。例えば、２５
℃で５８００ｃｐｓの粘度の紫外線硬化性樹脂を適用し
た場合には、基板上に紫外線硬化性樹脂を滴下した後、
基板を２０００ｒｐｍで１１秒間回転させることによ
り、最終的に１００μｍ程度に光透過層１２を形成する
ことができる。

【００６１】ここで、光透過層１２形成の際、基板１０
の内周部、例えば半径２５ｍｍの位置に紫外線硬化性樹
脂を滴下し、回転延伸させると、遠心力と粘性抵抗との
関係から厚みに内外周差が生じる。この量は３０μｍ以
上にもなり、記述した厚み範囲を満たすことができな
い。

【００６２】これを回避するためには、紫外線硬化性樹
脂滴下の際に、基板１０の中心孔１３を何らかの手段を
用いて埋めた状態で、この基板１０の中心部から紫外線
硬化性樹脂を滴下することが有効である。例えば、厚さ
０．１ｍｍのポリカーボネートのシートを、直径Φ３０
ｍｍの円形に加工し、中心孔１３部に接着し、紫外線硬
化性樹脂を滴下し、回転延伸を行い、紫外線を照射して
紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、中心孔１３を再度打
ち抜く。この方法によれば、内外周差１０μｍ（ｐ−
ｐ）以内の厚さを達成することができる。

【００６３】なお、光透過層１２を形成する際に、光デ
ィスクの最外周からはみ出すことが考えられるので、こ
の光ディスクの径は、ＣＤ等の径（１２０ｍｍ）を基準
とすると、１２０ｍｍ＋５ｍｍを最大値としておくこと
が望ましい。

【００６４】また、図１８に示すように、厚さが例えば
１００μｍのポリカーボネートのシート１４を紫外線硬
化性樹脂１５を介して基板１０上に接着することによっ
ても、光透過層１２を形成することができる。この場合
のシート１４の厚さむらと接着用の紫外線硬化性樹脂１
５によって形成した光透過層１２の厚さむらは、基板１
０と同径に加工したシート１４を接着用の紫外線硬化性
樹脂１５を介して基板１０上に設置し、シート１４を紫
外線硬化性樹脂１５の重しにして回転延伸させることに
より全体として１０μｍにすることができる。

【００６５】なお、本発明は、図１９に示すような基板
１０の射出成形により形成した第１の情報記録層１７上
に中間層１６を介して第２の情報記録層１８が形成され
た多層構造の光ディスクについても適用することができ
る。

【００６６】また、上述した構成の光ディスクにおいて
は、スキューが発生しやすい。このスキューを軽減する
為に、図２０に示すように、基板１０上であって光透過
層１２の反対側の面にスキュー補正部材１９として、紫
外線硬化性樹脂を塗布してもよい。このスキュー補正部
材１９は光透過層１２と同じ材料を用いてもよいし、ま
た、光透過層１２の材料よりも硬化収縮率の高い材料を
用いてもよい。

【００６７】なお、高記録密度の光学記録媒体を記録再
生するためには、後述する高Ｎ．Ａ．の対物レンズを有
したピックアップが必要となる。この場合、対物レンズ
と光透過層表面との間の距離（以下、Ｗ．Ｄ．とい
う。）を従来の距離に対して狭くすることが必要とな
る。しかしながら、この場合、対物レンズが光透過層表
面に衝突して、傷つけてしまうことが予想される。

【００６８】これを防止するために、図２１に示すよう
に、光透過層１２上に、鉛筆硬度Ｈ以上の保護透明層２
０を施した構成とすることが有効である。また光透過層
１２が薄くなると、ごみの影響を受けやすくなり、これ
を回避するため、保護透明層２０に帯電防止の機能を備
えることが有効である。

【００６９】本発明は、単板構造のみならず、図２２に
示すように、最終的に得る基板５０の半分の厚さの２枚
の基板５１、５２を、２枚貼り合わせる構造であっても
よい。

【００７０】また、図２３に示すように、１枚の基板５
０の両面に信号記録層と光透過層１２を有するような構
造であってもよい。

【００７１】なお、本発明の光学記録媒体は、上述した
製法に限定されることなく、以下に示す製造方法によっ
ても製造することができる。図２４Ａに示すように、押
し出し成形、またはキャスト法で作られた厚さ１００μ
ｍのポリカーボネートのシート４０を用意し、ガラス転
移点よりも高い温度に熱せられたスタンパー４１と、ロ
ーラー４２に、例えば２８０Ｋｇｆの圧力をかけて圧着
させる。

【００７２】上述した操作の後、所定の大きさに加工す
ることにより、図２４Ｂに示すように、シート４０にス
タンパー４１のピットあるいは案内溝が転写された薄型
基板４３を作製することができる。

【００７３】続いて、前述した製造方法と同様の工程に
より、上記案内溝上に相変化記録膜または反射膜を成膜
する。

【００７４】そしてその後、別途射出成形にて作成した
例えば厚さ１．１ｍｍのディスク状透明基板５０上に、
紫外線硬化性樹脂を滴下し、薄板基板４３を載置して圧
着し、透明基板５０側から紫外線を照射して接着し、図
２４Ｃ、Ｄ、Ｅにそれぞれ示すように１層、２層、４層
の記録層を有する光学記録媒体を成形することができ
る。

【００７５】次に基板上に形成されるピットまたはグル
ーブの深さについて説明する。以下において、光透過層
の屈折率をＮとする。最も変調度が得られるピットまた
はグルーブの深さは（λ／４）／Ｎであり、ＲＯＭ等は
この深さに設定する。

【００７６】また、グルーブ記録やランド記録におい
て、プッシュプルでトラッキングエラー信号を得ようと
する場合、プッシュプル信号はピットまたはランドの深
さが（λ／８）／Ｎのときに最大となる。

【００７７】さらに、ランドとグルーブの双方に記録を
行った場合、グルーブ深さはサーボ信号の特性ととも
に、クロストークやクロスイレースの特性を考慮すべき
であり、実験的にはクロストークは（λ／６）／Ｎ〜
（λ／３）／Ｎが最小になり、クロスイレースは深い方
が影響が少ないことが確認されている。また、グルーブ
傾き等を考慮し、両特性を満足させようとすると、（３
λ／８）／Ｎが最適となる。本発明の高記録密度の光学
記録媒体は、上記深さの範囲内で適用可能である。

【００７８】次に高Ｎ．Ａ．を実現させる例について説
明する。図２５は高Ｎ．Ａ．を実現させる光ディスク装
置のレンズの構成を示す。なお図２５に示す光ディスク
装置は、波長が６８０ｎｍのレーザー光源を有している
ものとする。

【００７９】この光ディスク装置において、第１のレン
ズ３１とディスク２１との間に第２のレンズ３２を配置
する。このように、２群レンズ構成にすることでＮ．
Ａ．を０．７以上にすることが可能となり、第２のレン
ズ３２の第１面３２ａとディスク２１の表面との間隔
（Ｗ．Ｄ．）を狭くすることができる。また、第１のレ
ンズ３１及び第２のレンズ３２の第１面３１ａ、第２面
３１ｂ、第３面３２ａ、及び第４面３２ｂは夫々非球面
形状にすることが望ましい。この２群レンズを用いるこ
とにより、上述した光学記録媒体の高密度記録再生を行
うことができる。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、記録信号の容量が８Ｇ
Ｂの相変化型の光学記録媒体を得ることができた。

【００８１】また、本発明によれば、反射膜の組成や成
膜方法を調整することにより、優れた特性を有する相変
化型の光学記録媒体を得ることができた。

【００８２】また、本発明によれは、基板上の案内溝の
凹部のデューティーを調整することにより、案内溝上に
相変化膜や反射膜を成膜した場合においても、光透過層
側から見て、相変化記録膜の部分で、案内溝の凹部（グ
ルーブ）と凸部（ランド）との幅が所望の比に形成され
ている光学記録媒体を得るとができた。

【００８３】本発明によれば、簡便な記録再生装置のま
まで従来に比べ高記録容量化を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板の厚さ誤差によるジッター値の変化に関す
る実験データを示す。

【図２】本発明の一例の光ディスクの要部の概略断面図
を示す。

【図３】記録型光ディスクの案内溝構造を示す。

【図４】記録型光ディスクの案内溝構造を示す。

【図５】グルーブデューティーとジッター値の関係を示
す。

【図６】グルーブデューティーと信号レベルの関係を示
す。

【図７】本発明の一例の光ディスクの要部の概略断面図
を示す。

【図８】書換え回数とジッター値の関係を示す。

【図９】書換え回数とジッター値の関係を示す。

【図１０】記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ
／Ｎ）との関係を示す。

【図１１】Ａｌ合金中のＴｉの濃度（重量％）と、反射
膜の反射率との関係を示す。

【図１２】記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ
／Ｎ）との関係を示す。

【図１３】記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ
／Ｎ）との関係を示す。

【図１４】記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ
／Ｎ）との関係を示す。

【図１５】記録周波数（ＭＨｚ）と、搬送波雑音比（Ｃ
／Ｎ）との関係を示す。

【図１６】本発明の光学記録媒体の概略図を示す。

【図１７】本発明の光学記録媒体の概略図を示す。

【図１８】本発明の光学記録媒体の他の一例の概略図を
示す。

【図１９】本発明の光学記録媒体の他の一例の２層構造
の光学記録媒体の概略図を示す。

【図２０】本発明の光学記録媒体の他の一例の概略図を
示す。

【図２１】本発明の光学記録媒体の他の一例の概略図を
示す。

【図２２】本発明の光学記録媒体の他の一例の２層構造
の光学記録媒体の概略図を示す。

【図２３】本発明の光学記録媒体の他の一例の基板の両
面に情報記録層が形成された構造の光学記録媒体の概略
図を示す。

【図２４】Ａ本発明の光学記録媒体の一例の作製工程
図を示す。Ｂ本発明の光学記録媒体の一例の作製工程図を示す。Ｃ本発明の光学記録媒体の一例の作製工程図を示す。Ｄ本発明の光学記録媒体の一例の作製工程図を示す。Ｅ本発明の光学記録媒体の一例の作製工程図を示す。

【図２５】本発明を適用した光ディスクを記録再生する
光学系に用いる２群レンズの概略図を示す。

【符号の説明】

１０，５０，５１，５２，２０１…基板、１１…情報信
号部、１２，２０５…光透過層、１３…．心孔、１４…
シート、１５…紫外線硬化性樹脂、１６…中間層、１７
…第１の情報記録層、１８…第２の情報記録層、１９…
スキュー補正部材、２０…保護透明層、２１…光ディス
ク、３１…第１のレンズ、３２…第２のレンズ、４０…
ポリカーボネートシート、４１…スタンパー、４２…ロ
ーラー、４３…薄板基板、１０１…グルーブ、１０２…
ランド、１０３…トラックピッチ、２０２…案内溝、２
０３…反射膜、２０４…相変化型記録膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子正彦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者内藤光男東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者古木基裕東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂からなり、０．３〜１．２
ｍｍの厚さの支持体と、上記支持体上に案内溝と、該案内溝上に、順に、少なく
とも反射膜と、相変化型記録膜とからなる記録領域を有
し、少なくとも上記記録領域において、３〜１７７μｍの厚
さの光透過層が形成されて成り、上記光透過層の、厚さむらをΔｔとしたときに、再生、
もしくは記録再生する光学系のＮ．Ａ．および波長λと
の間に、 Δt ≦±５．２６( λ／Ｎ．Ａ．⁴）（μｍ）（Ｎ．
Ａ．は開口数）の関係をみたすことを特徴とする光学記録媒体。
【請求項２】上記相変化型記録膜を挟み込んで、第１
および第２の誘電体層が形成されてなることを特徴とす
る請求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項３】上記反射膜は、ＡｌまたはＡｌ合金を、
イオンビームスパッタ法により成膜して成ることを特徴
とする請求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項４】上記反射膜は、Ａｕを、直流スパッタ法
により成膜して成ることを特徴とする請求項１に記載の
光学記録媒体。
【請求項５】上記反射膜は、Ｃｒを０．５重量％以上
１０重量％以下含有したＡｌ合金を、直流スパッタ法に
より成膜して成ることを特徴とする請求項１に記載の光
学記録媒体。
【請求項６】上記反射膜は、Ｔｉを０．５重量％以上
１０重量％以下含有したＡｌ合金を、直流スパッタ法に
より成膜して成ることを特徴とする請求項１に記載の光
学記録媒体。
【請求項７】上記反射膜は、Ｔｉを３．０重量％以上
１０重量％以下含有したＡｌ合金を、直流スパッタ法に
より成膜して成ることを特徴とする請求項１に記載の光
学記録媒体。
【請求項８】上記反射膜は、ＡｌまたはＡｌ合金を、
イオンビームスパッタ法により、５０〜２００ｎｍの厚
さに成膜して成り、上記第１の誘電体層は、ＺｎＳと、ＳｉＯ₂の混合物
を、１０〜３０ｎｍの厚さに成膜されて成り、上記相変化型記録膜は、ＧｅＳｂＴｅを、１０〜３０ｎ
ｍの厚さに成膜されて成り、上記第２の誘電体層は、ＺｎＳと、ＳｉＯ₂の混合物
を、５０〜２００ｎｍの厚さに成膜されて成ることを特
徴とする請求項２に記載の光学記録媒体。
【請求項９】上記反射膜は、Ａｕを、直流スパッタ法
により、５０〜１２０ｎｍの厚さに成膜して成り、上記第１の誘電体層は、ＺｎＳと、ＳｉＯ₂の混合物
を、１０〜３０ｎｍの厚さに成膜されて成り、上記相変化型記録膜は、ＧｅＳｂＴｅを、１０〜３０ｎ
ｍの厚さに成膜されて成り、上記第２の誘電体層は、ＺｎＳと、ＳｉＯ₂の混合物
を、５０〜２００ｎｍの厚さに成膜されて成ることを特
徴とする請求項２に記載の光学記録媒体。
【請求項１０】グルーブのみに信号の記録再生が行わ
れ、上記支持体上に形成された上記案内溝を、上記光透過層
側から見て、凹部のデューティーが、５８〜６５％とし
たことを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項１１】ランドとグルーブの双方に信号の記録
再生が行われ、上記支持体上に形成された上記案内溝を、上記光透過層
側から見て、凹部のデューティーが、５８〜７５％であ
ることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項１２】熱可塑性樹脂からなり、０．３〜１．
２ｍｍの厚さの支持体と、該支持体上に、案内溝と、
該案内溝上に、順に、少なくとも反射膜と、相変化型記
録膜とからなる記録領域と、光透過層とを有し、少なくとも上記記録領域内において、上記光透過層の厚
さが３〜１７７μｍである光学ディスクを記録または記
録再生する光学ディスク装置であって、波長が６８０ｎ
ｍ以下のレーザ光源と、上記光学ディスク信号記録面に
レーザー光を収束させるためのＮ．Ａ．が０．７以上の
レンズとを備えたことを特徴とする光学ディスク装置。