JP2001351271A

JP2001351271A - 光記録媒体

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Publication number: JP2001351271A
Application number: JP2000174217A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ono; 秀樹大野; Kensho Oshima; 憲昭大島; Keiichiro Nishizawa; 恵一郎西澤
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な記録再生信号を得られ、媒体と光
学ヘッドとのクラッシュが起きにくい信頼性の高い光記
録媒体を提供する。【解決手段】ヘッダーとランド／グルーブとを設けた
基板に、反射層及び記録層をこの順に積層し、浮上式光
学ヘッドにより記録再生を行う光記録媒体であって、使
用する光学ヘッドの有効開口数をＮＡ、使用するレーザ
ーの波長をλとし、記録再生領域における半径上の任意
長において、媒体表面最大高さからヘッダーの中心線ま
での深さをＲｐｈ、同最大高さからランド／グルーブの
中心線までの深さをＲｐｄとしたとき、複数の位置で測
定された各Ｒｐｈ及び各Ｒｐｄの値において、例えば、
｜Ｒｐｄ（最大値）ーＲｐｈ（最小値）｜≦λ／１６Ｎ
Ａなる関係を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は書き換えが可能な光
記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体は、大容量・高密度記録が可
能な可搬型記録媒体であり、近年のマルチメディア化に
伴なうコンピュータの大容量保存ファイルとして動画等
を記録する書き換え型メディアとして需要が急増しつつ
ある。

【０００３】従来の書き換え型光記録媒体は、一般に射
出成形により得られたプラスチックの円盤状基板に記録
層を含む多層膜を形成し、プラスチック基板側からレー
ザーを照射して記録、再生、消去を行っていた。

【０００４】近年、記録膜に光学ヘッドを近づけて記録
再生する、表面記録再生方式が高記録化の手段として注
目されている。この表面記録再生方法では、光学ヘッド
を記録媒体に近付ける必要があるために、従来の光記録
媒体のように基板を通して記録膜にレーザービームを照
射するのではなく、基板を通さずに直接記録膜にレーザ
ービームを照射する方法を用いる。

【０００５】すなわち、記録膜の構成が従来の光記録媒
体では基板／第１保護膜／記録膜／第２保護膜／反射膜
としているのが一般的であるのに対して、表面記録媒体
では例えば、基板／反射膜／記録膜／保護膜という逆構
成の膜構造として保護膜表面側からレーザービームを照
射し、記録再生を行なう（表面記録再生）。

【０００６】この際、記録膜と光学ヘッドとを近づける
ために、浮上式のスライダーヘッドを利用することが提
案されている。

【０００７】この表面記録再生方式においては、浮上式
光学ヘッドと光記録媒体との距離が非常に近くなってお
り、ヘッドの記録媒体からの浮上高さが僅かに変動して
も、記録再生信号強度がばらつき記録再生に支障をきた
したり、さらにはヘッドと光記録媒体とが接触すること
により、ヘッドおよび記録媒体が破損することも考えら
れる。

【０００８】光記録媒体には、一般にフォーマット情報
を有するヘッダー部とデータを記録再生するランド／グ
ルーブ部とが存在するが、このヘッダー部上を浮上する
ときのヘッド浮上高さとランド／グルーブ部上を浮上す
るときのヘッド浮上高さとが異なっているため、記録再
生時のヘッド浮上高さが変動してしまう。

【０００９】従来、浮上式スライダーヘッドを使用した
表面記録再生方式による光記録媒体では、記録再生領域
の全域においてヘッドの浮上高さを一定に保つことが難
しく、均一な記録再生信号を得ることは困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、光記録媒体上を浮上するヘッドの浮上高さ
を記録再生領域の全域で一定に保つことにより、均一な
記録再生信号を得られ、ヘッドとのクラッシュが起きに
くい信頼性の高い光記録媒体を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上述のよう
な現状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成す
るに至った。

【００１２】すなわち、ヘッダーと、データ記録再生を
行うランドおよびグルーブとを設けた基板に、少なくと
も反射層および記録層をこの順に積層し、浮上式光学ヘ
ッドにより情報の記録再生を行う光記録媒体であって、
使用する光学ヘッドの有効開口数をＮＡ、使用するレー
ザーの波長をλとし、光記録媒体の情報を記録再生する
領域における半径上の任意長において、記録媒体表面の
最大高さからヘッダーの中心線までの深さをＲｐｈ、記
録媒体表面の最大高さからランドおよびグルーブの中心
線までの深さをＲｐｄとすると、複数の位置で測定され
た各Ｒｐｈおよび各Ｒｐｄの値において、Ｒｐｈの最大
値からＲｐｄの最小値を引いた値の絶対値、またはＲｐ
ｄの最大値からＲｐｈの最小値を引いた値の絶対値のど
ちらか大きい方をΔＲｐとしたとき、ΔＲｐ≦λ／１６
ＮＡなる関係を満足する表面形状を有することを特徴と
する光記録媒体に関する。

【００１３】以下に、本発明を詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の光記録媒体の一例を示す
断面図である。基板１１の上に反射層１２、記録層１
３、誘電体層１４をこの順にて積層してある。

【００１５】基板１１としては、樹脂、ガラスまたは平
坦な金属板を例示することができる。基板材料として樹
脂を使用する場合、樹脂としては、機械特性、転写性等
の光ディスク基板の特性を満たす熱可塑性樹脂であれ
ば、特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリ
メチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン等
の透明プラスチックから、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン等のいわゆるスーパーエンジニアリン
グプラスチックを使用することができる。これらの樹脂
を型（スタンパ）を用いて射出成形することにより、ラ
ンドおよびグルーブ構造を有する光記録媒体用の基板を
製造することができる。

【００１６】また、基板材料としてガラスあるいは平坦
な金属板を使用する場合、これらの基材上にフォトポリ
マー等によりランド／グルーブ構造を製造する、いわい
る２Ｐ法により、ランドおよびグルーブ構造を有する光
記録媒体用の基板を製造することができる。

【００１７】反射層１２としては、反射率の高い金属で
あれば特に限定されず、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃ
ｕ等の単体金属あるいはそれらを各々主成分とする合金
等を用いることができる。

【００１８】なお、ヘッダー部は、光記録媒体の半径方
向にほぼ一直線に並んでいることが好ましい。

【００１９】記録層１３としては、光記録層として用い
ることができる材料であれば特に限定されず、例えば、
ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、Ｎｄ
ＤｙＦｅＣｏ等の光磁気記録膜、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩ
ｎＳｂＴｅ等の相変化記録膜を用いることができ、ま
た、記録層は単層であっても良いし、機能や組成の異な
る膜を積層した積層膜であっても良い。

【００２０】誘電体層１４としては、ＳｉＮ、ＡｌＮ、
ＳｉＡｌＯＮ、Ｔａ₂Ｏ₅などの透明な誘電体で構成され
る。また、誘電体層の上にカーボンに水素や窒素を添加
させたダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の固体
潤滑層を積層しても良い。

【００２１】本発明の光記録媒体においては、更に媒体
の最表面に潤滑層を形成することが好ましい。

【００２２】潤滑層としては、シリコーンオイル、ある
いはフルオロポリエーテル系のフッ素オイル等、潤滑性
を示すものであれば使用できるが、特にパーフルオロポ
リエーテル及びパーフルオロポリエーテル誘導体が望ま
しい。

【００２３】パーフルオロポリエーテル誘導体として
は、アルコール変性パーフルオロポリエーテル、エステ
ル変性パーフルオロポリエーテル、イソシアネート変性
パーフルオロポリエーテル、カルボキシル基変性パーフ
ルオロポリエーテル、ピペロニル変性パーフルオロポリ
エーテル等が挙げられる。

【００２４】潤滑層を設ける場合の膜厚としては、０．
３〜４．０ｎｍが好ましい。０．３ｎｍ未満では潤滑層
の保護性能が足りなくなり薄膜に傷がはいりやすくなる
場合があり、４．０ｎｍをこえると、スライダーヘッド
がディスクに張り付いてクラッシュする場合がある。

【００２５】図２は、本発明の光記録媒体に用いる基板
の一例を示す断面図である。基板の記録再生面には、レ
ーザートラッキング用としてスパイラル状にグルーブ２
１が形成されている。このグルーブ間には凸状のランド
２２が形成されている。また、基板の記録再生面には、
図示されていないが、フォーマット情報を有するヘッダ
ーが形成されている。但し、図２は、光学ヘッド、ラン
ドおよびグルーブ等の相対的な大きさ／高さを正確に示
すものではない。

【００２６】光記録再生の方式には、グルーブ上にデー
タを書き込むグルーブ記録方式とランド上にデータを書
き込むランド記録方式がある。それぞれの記録方式とも
データを書き込む面を基点としたヘッド２４の浮上高さ
２５が一定となることが記録再生上重要である。この記
録媒体上をヘッドが浮上する場合、記録媒体表面の形状
がヘッドの浮上高さに大きく影響を与える。すなわち、
記録媒体の最大高さからランドおよびグルーブの中心線
までの深さＲｐ２６に依存してヘッドの浮上高さが変動
する。

【００２７】本発明でいうランドおよびグルーブの中心
線とは、光記録媒体の情報を記録再生する領域における
半径上の任意長において、任意長の範囲にあるランドお
よびグルーブの粗さ曲線に対して１本の直線を引いたと
きに、この直線と粗さ曲線で囲まれる面積がこの直線の
両側で等しくなるような直線のことをいう。

【００２８】また、ランドおよびグルーブの中心線やラ
ンドの最大高さは、光記録媒体の情報を記録再生する領
域における半径上の任意長において決定する。この任意
長は、グルーブのトラックピッチによっても異なるが、
トラックピッチの２〜１００倍、好ましくは、１０〜５
０倍に相当する長さとすることにより、光記録媒体のラ
ンドおよびグルーブの状態がＲｐ等に反映される。ま
た、この任意長は、光記録媒体の記録再生領域の半径上
であれば任意の場所に設定してよい。

【００２９】ランドおよびグルーブの中心線やランドの
最大高さは、光記録媒体の断面形状の任意長部分を２０
００〜４０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により
測定したり、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定する
ことができる。

【００３０】そして、本発明においては、使用する光学
ヘッドの有効開口数をＮＡ、使用するレーザーの波長を
λとし、光記録媒体の情報を記録再生する領域における
半径上の任意長において、記録媒体表面の最大高さから
ヘッダーの中心線までの深さをＲｐｈ、記録媒体表面の
最大高さからランドおよびグルーブの中心線までの深さ
をＲｐｄとすると、複数の位置で測定されたＲｐｈおよ
びＲｐｄの値において、Ｒｐｈの最大値からＲｐｄの最
小値を引いた値の絶対値、またはＲｐｄの最大値からＲ
ｐｈの最小値を引いた値の絶対値のどちらか大きい方を
ΔＲｐとしたとき、ΔＲｐ≦λ／１６ＮＡ、さらにばら
つきの小さい、均一な記録再生信号強度を得るために、
ΔＲｐ≦λ／２０ＮＡとなる関係を満足する表面形状を
有することが好ましい。

【００３１】特に、記録媒体のヘッダー部は、ランド／
グルーブ部の表面形状と異なっているため、浮上したヘ
ッドがヘッダー部に差し掛かった際に浮上高さが変動し
ないように、ヘッダー部とランド／グルーブ部のＲｐの
差を小さくすることが重要である。ヘッドの浮上高さ変
動は、ヘッドと記録媒体が接触してクラッシュを生じる
ことの無い程度に抑える必要がある。

【００３２】ΔＲｐを小さくする方法としては、基板の
ヘッダー部に凸状および、または凹状のピットを形成
し、媒体表面の最大高さからヘッダー部の中心線への深
さＲｐｈと、媒体表面の最大高さからランド／グルーブ
部の中心線への深さＲｐｄを｜Ｒｐｈ−Ｒｐｄ｜≦λ／
１６ＮＡなる関係とすることが好ましい。さらにばらつ
きの小さい、均一な記録再生信号強度を得るために、｜
Ｒｐｈ−Ｒｐｄ｜≦λ／２０ＮＡとすることが好まし
い。

【００３３】また、ヘッダー部のＲｐｈは、ピットの面
積、深さ、高さを変えることで調整できる。また、ヘッ
ダー部に溝を形成し、｜Ｒｐｈ−Ｒｐｄ｜≦λ／１６Ｎ
Ａなる関係とすることが好ましい。さらにばらつきの小
さい、均一な記録再生信号強度を得るために、｜Ｒｐｈ
−Ｒｐｄ｜≦λ／２０ＮＡとすることが好ましい。溝の
形状は、記録媒体の中心に対して周方向、径方向の何れ
か一方向、または両方向でも構わない。Ｒｐｈは溝の深
さ、幅を変えることで調整できる。また、光学ヘッドを
記録膜に近付けて記録再生する近接場光記録でも、浮上
式ヘッドを用いることから有効な方法である。

【００３４】このような条件を満足することにより、記
録再生領域全域においてヘッドの浮上高さが一定とな
り、均一な記録再生信号を得られ、ヘッドとのクラッシ
ュが起きにくい信頼性の高い光記録媒体が得られる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。

【００３６】実施例１表裏両面にトラックピッチ０．４３μｍのスパイラル状
のランド／グルーブ部とヘッダー部を有する、ポリカー
ボネート製の直径１３０ｍｍの円形基板を射出成形法で
製造した。この際用いたスタンパにより、半径２０〜６
０ｍｍのヘッダーを除く領域において、基板のグルーブ
深さは９０ｎｍとし、また、ヘッダー部には深さ９０ｎ
ｍの凹状ピットを配列した。

【００３７】この基板上の表裏両面ともに反射層、記録
層、誘電体層および固体潤滑層をこの順で積層した。反
射層として膜厚５０ｎｍのＡｌＣｒ合金をＤＣスパッタ
法で積層した。さらに記録層として膜厚２０ｎｍのＴｂ
ＦｅＣｏをＤＣスパッタ法で積層した。この上に誘電体
層として、ＡｒとＮ₂の混合雰囲気中でＳｉターゲット
を使用した反応性ＤＣスパッタ法で膜厚５０ｎｍのＳｉ
Ｎを積層した。さらにこの上に、固体潤滑層としてＡｒ
とＣＨ₄の混合雰囲気中でＣターゲットを使用した反応
性ＲＦスパッタ法で膜厚２０ｎｍのダイヤモンドライク
カーボン（ＤＬＣ）を積層し、両面記録再生可能な光磁
気記録媒体を製造した。

【００３８】実施例２表裏両面にトラックピッチ０．４３μｍのスパイラル状
のランド／グルーブ部とヘッダー部を有する、ポリカー
ボネート製の直径１３０ｍｍの円形基板を射出成形法で
製造した。この際用いたスタンパにより、半径２０〜６
０ｍｍのヘッダーを除く領域において、基板のグルーブ
深さは９０ｎｍとし、また、ヘッダー部には深さ９０ｎ
ｍの溝を円弧状に配列した。

【００３９】この基板上の表裏両面ともに反射層、記録
層、誘電体層、固体潤滑層をこの順で積層した。反射層
として膜厚５０ｎｍのＡｌＣｒ合金をＤＣスパッタ法で
積層した。さらに記録層として膜厚２０ｎｍのＴｂＦｅ
ＣｏをＤＣスパッタ法で積層した。この上に誘電体層と
して、ＡｒとＮ₂の混合雰囲気中でＳｉターゲットを使
用した反応性ＤＣスパッタ法で膜厚５０ｎｍのＳｉＮを
積層した。さらにこの上に、固体潤滑層としてＡｒとＣ
Ｈ₄の混合雰囲気中でＣターゲットを使用した反応性Ｒ
Ｆスパッタ法で膜厚２０ｎｍのダイヤモンドライクカー
ボン（ＤＬＣ）を積層し、両面記録再生可能な光磁気記
録媒体を製造した。

【００４０】比較例１基板の表裏両面ともにヘッダー部の高さがランドと等し
くなるようにし、かつヘッダー部にピットも溝も形成し
ない表面形状とした以外は実施例１と同様の方法で両面
記録再生可能な光磁気記録媒体を製造した。

【００４１】実施例１、２及び比較例１の方法で製造し
た近接場光磁気記録媒体の一方向面について、以下の評
価を行った。最初に記録媒体の半径位置２０、３０、４
０、５０、６０ｍｍの５ヶ所について、トラックピッチ
の５０倍に相当する、半径方向２１．５μｍの範囲にお
ける、各々ヘッダー部とランド／グルーブ部の表面形状
を走査型電子顕微鏡で測定し、その形状結果から最大高
さから中心線までの深さＲｐを算出した。

【００４２】続いてこの記録媒体の浮上特性を評価し
た。まず、記録媒体をグライドテスター（日立電子エン
ジニアリング社製）のスピンドル上に設置した。続いて
ピエゾ素子の付いた７０％スライダー、６．０ｇ荷重の
グライドヘッド（グライドライト社製）の記録媒体から
の浮上高さが５０ｎｍ一定となるように、記録媒体を線
速度７ｍ／秒で回転した。記録媒体の半径位置２０、３
０、４０、５０、６０ｍｍの５ケ所について、ピエゾ素
子から出力された信号の実効電圧値を測定した。続いて
ＳＮＲの測定を行った。記録媒体を毎分２４００回転で
回転させて、薄膜面上にレーザー波長６８０ｎｍ、有効
開口数１．２のスライダーを有する浮上式光学ヘッド
（λ／１６ＮＡ：３５．４ｎｍ、λ／２０ＮＡ：２８．
３ｎｍ）をダイナミックロードにより記録媒体上５０ｎ
ｍの高さに浮上させ、レーザーをパルス的に照射して記
録層をキュリー温度以上に暖めながら、ＳＩＬヘッド上
のコイル磁界を１０ＭＨｚで変調させながら記録し、１
０ＭＨｚで記録したときのＳＮＲを記録媒体の半径位置
２０、３０、４０、５０、６０ｍｍの５ケ所について測
定した。なお、このＳＮＲの値は、各媒体で再生パワー
を調整してＳＮＲが最大になる条件で測定して得られた
ものである。各評価結果を表１にまとめる。

【００４３】

【表１】

【００４４】実施例１および２では、同一半径位置にお
けるヘッダー部とランド／グルーブ部のＲｐの差が小さ
く、そのため半径２０〜６０ｍｍの範囲でΔＲｐが各々
２３．４ｎｍ（３９．９−１６．５ｎｍ）、１３．８ｎ
ｍ（３９．７−２５．９ｎｍ）と小さい。また、半径方
向２０〜６０ｍｍの各点における何れの値も浮上高さ５
０ｎｍに対して、｜Ｒｐｈ−Ｒｐｄ｜≦λ／１６ＮＡの
関係を満足していた。

【００４５】比較例１では、ヘッダー部にピットも溝も
無いため、ランド／グルーブ部と比較してＲｐが小さく
なった。そのため、ΔＲｐは半径２０〜６０ｍｍで３
９．２ｎｍ（４０．３−１．１ｎｍ）とΔＲｐ≦λ／１
６ＮＡの関係を満足しなかった。

【００４６】また、ピエゾ素子からの出力信号は実施例
１および２では半径２０〜６０ｍｍの範囲で１６０ｍＶ
以下と良好な値となっており、ヘッドの浮上高さ変動が
小さく、安定した浮上特性であることを示している。一
方比較例１では、電圧値は３４０〜３８０ｍＶと２倍以
上の強度を示し、ヘッダー部とランド／グルーブ部のＲ
ｐが大きく異なるため、ヘッドの浮上高さ変動が大きい
ことを示している。ＳＮＲの評価では、実施例１および
２では半径２０〜６０ｍｍで２５〜２７ｄＢと良好な結
果を示したが、比較例１ではヘッド浮上高さが変動した
ことによりノイズが大きくなり、ＳＮＲは２０ｄＢ以下
と低い値を示した。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、記録媒体上を浮上する
ヘッドの浮上高さを記録再生領域の全域で一定に保つこ
とにより、均一な記録再生信号を得られ、ヘッドとのク
ラッシュが起きにくい信頼性の高い光記録媒体が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録媒体の一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の光記録媒体に用いる基板の一例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１１：基板１２：反射層１３：記録層１４：誘電体層２１：グルーブ２２：ランド２４：ヘッド２５：ヘッド浮上高さ２６：中心線深さＲｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘッダーと、データ記録再生を行うラン
ドおよびグルーブとを設けた基板に、少なくとも反射層
および記録層をこの順に積層し、浮上式光学ヘッドによ
り情報の記録再生を行う光記録媒体であって、使用する
光学ヘッドの有効開口数をＮＡ、使用するレーザーの波
長をλとし、光記録媒体の情報を記録再生する領域にお
ける半径上の任意長において、記録媒体表面の最大高さ
からヘッダーの中心線までの深さをＲｐｈ、記録媒体表
面の最大高さからランドおよびグルーブの中心線までの
深さをＲｐｄとすると、複数の位置で測定されたＲｐｈ
およびＲｐｄの値において、Ｒｐｈの最大値からＲｐｄ
の最小値を引いた値の絶対値、またはＲｐｄの最大値か
らＲｐｈの最小値を引いた値の絶対値のどちらか大きい
方をΔＲｐとしたとき、ΔＲｐ≦λ／１６ＮＡなる関係
を満足する表面形状を有することを特徴とする光記録媒
体。
【請求項２】ヘッダーに、凸状または凹状のピットに
よりフォーマット情報が記録されている請求項１記載の
光記録媒体。
【請求項３】複数の位置で測定された各Ｒｐｈおよび
各Ｒｐｄの値において、｜Ｒｐｈ−Ｒｐｄ｜≦λ／１６
ＮＡなる関係を満足するよう、ヘッダーに凸状または凹
状のピットを形成することを特徴とする請求項２記載の
光記録媒体。
【請求項４】複数の位置で測定された各Ｒｐｈおよび
各Ｒｐｄの値において、｜Ｒｐｈ−Ｒｐｄ｜≦λ／１６
ＮＡなる関係を満足するよう、ヘッダーに溝を形成する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
光記録媒体。
【請求項５】記録方法が近接場光記録方式であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光記
録媒体。