JP3784819B2 - 光記録方法 - Google Patents
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Description
研究開発された一つの例として、光磁気ディスクを利用した書き換え可能なコンパクトディスクがあるが、オーバーライトの困難さや、CD−ROM、CD−Rとの互換がとりにくい等といった欠点を有するため、原理的に互換性確保に有利な相変化型光ディスクの実用化開発が活発化してきた。
従って、本発明の目的は、上記従来技術における間題をすべて解消し、従来に比べ、C/N、消去比、記録感度、繰り返し特性の飛躍的向上を達成する光記録媒体への記録方法を提供することにある。
すなわち、本発明によれば
(1)基板上に第1の誘電体層、記録層、第2の誘電体層、金属または合金層の順に積層し、該記録層の構成元素がAg、In、Te、Sbであり、それぞれの組成比α、β、γ、δ(原子%)が
1≦α<6
7≦β≦20
20≦γ≦35
35≦δ≦70
α+β+γ+δ=100
である相変化型記録材料からなり、かつ該基板に形成された案内溝の幅が0.25〜0.65μm、その案内溝の深さが250〜650Åである光記録媒体を、1.2〜5.6m/s回転線速度で回転させ、半導体レーザーを照射光源とする波長が780nmの光を、NA0.5の対物レンズを通し照射して情報記録を行うことを特徴とする光記録方法、
(2)記録方式がPWM(Pulse Width Modulation)方式である前記(1)に記載の光記録方法、
(3)情報記録時の信号変調方式がEFM(Eight to Fourteen Modulation)方式あるいはその改良変調方式を用い、レーザー記録時の信号がマルチパルス化されている前記(1)に記載の光記録方法、
が提供される。
2)請求項2の発明によれば、上記光ディスクを適用する最適な記録方法、特には、大容量化に適した方法を提供できる。
3)請求項3の発明によれば、上記光ディスクを適用する最適な記録方法、特には、コンパクトディスクの書換型あるいはその変形方式に適した記録方法と条件を提供できる。
本発明で用いられる光記録媒体は、円盤状の基板上に第1の誘電体層、記録層、第2の誘電体層、金属または合金層の順に積層してなるが、第1の誘電体層の膜厚は500〜2500Å、記録層の膜厚は100〜1000Å(好適には150〜700Åである)、第2の誘電体層の膜厚は100〜1500Å、金属または合金層の膜厚は300〜2000Åであるのが好ましい。記録層の膜厚が100Åより薄いと光吸収能が著しく低下し、記録層としての役割を果さなくなる。また1000Åより厚いと高速で均一な相変化がおこりにくくなる。
0.5≦α<8
5≦β≦23
17≦γ≦38
32≦δ≦73
α+β+γ+δ=100、但しα≦β
である。
好ましくは、ターゲット中にSbと、カルコパイライト構造及び/又は閃亜鉛鉱型構造を有する化学量論組成及び/又はそれに近い組成のAgInTe2とが存在すること、更に好ましくは、カルコパイライト構造及び/又は閃亜鉛鉱型構造を有する化学量論組成及び/又はそれに近い組成のAgInTe2の形成する結晶子の粒径dが
0<d≦450Å
であるスパッタリング用ターゲットである。
また、スパッタリング用ターゲットのスパッタリング時に、アルゴンガスに窒素ガスを0mol%以上10mol%以下混合したガスを用いて成膜することが好ましく、また、スパッタリングする際の背圧pを3×10−7≦p≦5×l0−6Torrに設定して成膜することが好ましく、更には、スパッタリング時よりも高濃度の窒素を含むガスをスパッタチャンバー内に流入させて成膜することが好ましい。
Ag、In、Te、Sbを含む4元系の相変化型記録材料を主成分として含有する材料は、記録(アモルファス化)感度・速度、消去(結晶化)感度・速度、及び消去比が極めて良好なため、記録層の材料として適している。
記録層中に含まれる物質の観測はX線回折または電子線回折等が適している。すなわち結晶状態の判定として、電子線回折像でスポット状及至デバイリング状のパターンが観測される場合には結晶状態、リング状のパターン及至ハローパターンが観測される場合には非結晶(アモルファス)状態とする。結晶子径はX線回折ピークの半値幅からシェラーの式を用いて求めることができる。
AgInTe2の結晶子の粒径(d)が450Å以上の場合には、薄膜記録層を設置した後、適切な処理を施しても安定な記録消去を行うことのできる混相状態を得ることが困難となる。
その結果、窒素無添加の状態に比べ、膜の秩序性が緩和され、アモルファスから結晶への転移は抑制される方向になる。したがって、アモルファスマークの安定性が増し、保存寿命が向上する。更に窒素添加効果の一つとして、転移線速度の制御法としても有効である。具体的には、窒素の添加により、転移線速度すなわち最適な記録線速度を低線速度側に変化させることができる。これは、同一のターゲットを使っても、記録膜作製時のN2/Arガス混合比の制御のみで、相変化光ディスクの最適記録線速度を調整することができる。
たとえば、FT−IRでは、Te−Nによる吸収帯は500〜600cm-1付近にそのピークをもち、Sb−Te−Nは600〜650cm-1付近にその吸収ピークが出現する。
この基板条件と前述した記録材料とディスク層構成とを組み合わせることにより、互換性に優れた書換可能なコンパクトディスクの提供が可能となる。
具体的には、コンパクトディスクでは、重要な溝信号特性として記録後のプッシュプル信号(PPm;Push Pull magnitude afterrecording)が規定されている(CD規格参照)。そして、その範囲は、PPmが0.04〜0.15、好適には0.04〜0.12、最適には0.04〜0.09となることが要求される。
相変化を利用した書換可能なコンパクトディスクにおいて、主要な記録再生特性をすべて満足し、なおかつこの溝信号特性の規格を満足することは極めて困難なことであったが、本発明により初めて総合実用性能を満足する書換可能なコンパクトディスクを提供できるようになった。
第2の誘電体層(耐熱性保護層)4の膜厚としては100〜1500Å、好適には150〜1000Åとするのがよい。l00Åよりも薄くなると耐熱性保護層としての機能をはたさなくなり、逆に1500Åよりも厚くなると1.2〜5.6m/sの範囲の所謂低線速領域で使用した場合、界面剥離を生じやすくなり、繰り返し記緑性能も低下する。また必要に応じて保護層を多層化することもできる。
反射放熱層5の膜厚としては、300〜2000Å、好適には500〜1500Åとするのがよい。
上記において記録を行なう際には、ディスクの回転線速度は1.2〜5.6m/sの範囲、半導体レーザーの光の波長は780nmであり、対物レンズのNAは0.5の条件下で行なわれる。
表1にカルコパイライト構造及び/又は閃亜鉛鉱型構造を有する化学量論組成及び/又はそれに近い組成のAgInTe2が存在するスパッタリングターゲットの組成、及びそれらを用いた場合のディスク特性、オーバーライト繰り返し可能回数(O/W回数)を示す。幅0.5μm、深さ600Åでトラックピッチ1.6μmのグルーブが形成されているポリカーボネートディスク基板(厚さ1.2mm)にZnO・SiO2からなる第1の誘電体層(厚さ2000Å)、記録層(厚さ250Å)、ZnS・SiO2からなる第2の誘電体層(厚さ300Å)、アルミニウム基合金(Al−Si(Si1.0重量%を含む))からなる反射放熱層(厚さ1000Å)、UV樹脂コート層(環境保護層、厚さ10μm)を設けてディスクを作成した。なお、記録層のスパッタリング方法は背圧を9×10-7torrで、アルゴンガスを入れ、4×10-3torrにしてRFpower40ワットで行なった。
なお、実施例1〜8で用いたターゲットは原材料を溶融急冷し、粉砕した後、ターゲット焼結前に熱処理工程を経て作製したものである。図2は実施例5で得られたディスクの線速5m/s時のオーバーライト特性を表わす。
実施例5のターゲットと同一組成で、ターゲット焼結前の熱処理工程のないものを作製した以外は実施例5同様のディスクを作製した。このディスクの線速5m/s時のオーバーライト特性を図3に示す。比較例11ではディスク特性、感度とも劣っている。
表2に実施例3のターゲットを窒素ガス0、3、6、10、15mol%混合したアルゴンガスを用いてスパッタリングを行なった際の記録膜の組成とオーバーライト級り返し回数を示す。窒素量が適量の場合はO/W繰り返し回数の向上が認められ、l0mol%を越すと繰り返し回数が急激に悪化する。また、窒素を混合したサンプルでは膜中にIn酸化物、In窒化物やTe窒化物等の存在が認められた。中でも、Te−NやSb−Te−Nの結合が記録膜中に存在する場合、O/Wの繰り返し回数の向上により効果の大きいことが確認された。但し、窒化物は特に限定されるものではない。図5は(N2/Ar+N2)が3mol%の記録層を、Siウェハー基板上に1000Å厚に製膜したサンプルをFT−IR透過法にて分析し、0mol%のサンプルに対する同様のデータとの差スペクトルである。
(測定方法)
装置:IFS−113V(Bruker製FT−IR)
光 源:SiC
検知器:MCT(HgCdTe)
ビームスプリッター:Ge/KBr (4000〜600cm-1)
3.5μmマイラーフィルム(700〜100cm-1)
12μmマイラーフィルム(250〜 60cm-1)
(測定条件)
分解能=4cm-1
積算回数=2048回(4000〜600cm-1)
512回(700〜60cm-1)
アポダイゼーション=ボックスカー
ゼロフィリング=2倍(4000〜600cm-1)
4倍(700〜60cm-1)
参照試料=Si
測定方法=透過法
位相補正=Merts法
実施例1〜8のターゲットに含まれるAgInTe2の結晶子の粒径は450Å以下である。実施例2と同一組成ターゲットで結晶子の粒径500Åのものを作製し、実施例2同様のディスクを作製した。この比較例18のディスクの線速2m/s時のオーバーライト特性を図4に示す。比較例12では実施例2に比べてC/N、消去比が劣った。
実施例1〜8のターゲットでは、原材料であるAg、In、Te、Sbのターゲット作製時の材料混合溶融温度は550℃以上850℃以下である。実施例2と同一組成で原材料溶融温度が500℃のもの(比較例13)と900℃のもの(比較例14)を作製し、実施例2同様のディスクを作製した。比較例13のディスクでは良好な記録消去がほとんど行えなかった。また、比較例14は実施例2に比べ特性がやや劣っていた。
案内溝(グルーブ)の幅と深さを変化させた以外は、実施例2とまったく同様の構成のディスクを同様の方法により作製し、その溝信号特性を評価した。その結果を図6に示す。図6より、基板に形成される案内溝の幅が0.25〜0.65μmで案内溝の深さが250〜650Åの時、良好な溝信号特性を示すことがわかる。
各層の膜厚を変化させた以外は、実施例2とまったく同様の構成のディスクを同様の方法により作製し、その記録感度とオーバーライト繰り返し回数を評価した。その結果を表3に示す。表3より、第1の誘電体層の膜厚が500〜2500Å、記録層の膜厚が100〜1000Å、第2の誘電体層の膜厚が100〜1500Å、合金層の膜厚が300〜2000Åである時、高記録感度でかつ優れた書き換え回数を有することがわかる。
2 第1の誘電体層
3 記録層
4 第2の誘電体層
5 金属又は合金層
Claims (3)
- 基板上に第1の誘電体層、記録層、第2の誘電体層、金属または合金層の順に積層し、該記録層の構成元素がAg、In、Te、Sbであり、それぞれの組成比α、β、γ、δ(原子%)が
1≦α<6
7≦β≦20
20≦γ≦35
35≦δ≦70
α+β+γ+δ=100
である相変化型記録材料からなり、かつ該基板に形成された案内溝の幅が0.25〜0.65μm、その案内溝の深さが250〜650Åである光記録媒体を、1.2〜5.6m/s回転線速度で回転させ、半導体レーザーを照射光源とする波長が780nmの光を、NA0.5の対物レンズを通し照射して情報記録を行うことを特徴とする光記録方法。 - 記録方式がPWM(Pulse Width Modulation)方式である請求項1に記載の光記録方法。
- 情報記録時の信号変調方式がEFM(Eight to Fourteen Modulation)方式あるいはその改良変調方式を用い、レーザー記録時の信号がマルチパルス化されている請求項1に記載の光記録方法。
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