JP2003191638A

JP2003191638A - 光学記録媒体

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Publication number: JP2003191638A
Application number: JP2001395793A
Authority: JP
Inventors: Eiko Suzuki; 栄子鈴木; Yoshiyuki Kageyama; 喜之影山; Masato Harigai; 眞人針谷; Hajime Yuzurihara; 肇譲原; Hiroko Tashiro; 浩子田代; Yuji Miura; 裕司三浦; Miki Mizutani; 未来水谷; Mikiko Abe; 美樹子安部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP3927410B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短波長例えば青色波長を記録波長とし、高密
度記録が可能であるとともに記録再生とＲＯＭ互換性を
両立できる相変化型光情報記録媒体を提供すること。【解決手段】基板２上に、少なくとも第１の保護層
３、相変化記録層４、第２の保護層５、および反射放熱
層６が形成されてなり、第１の保護層３形成面側から波
長λのレーザ光を照射して、相変化記録層４の非晶質相
と結晶相との可逆的な相変化を利用して信号の記録再生
を行う光学記録媒体であって、相変化記録層４の組成
は、下記式で表されるものに特定する。Ｘ_αＹ_βＤy_γ（Ｓｂ_δＴｅ_1-δ）_{１−α−β−γ} （但し、ＸはＩｎ又はＧａ、あるいはＩｎとＧａの混合
物であり、Ｙは（Ｓｂ _δＴｅ_1-δ）の結晶化温度を高く
する１種類以上の元素であり、α、β、γは原子比率を
表し、以下の範囲にあるものとする。０．０１≦α≦０．０７０．０２≦β≦０．１０．０１≦γ≦０．０７０．６５≦δ≦０．８５）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相変化型の光学記
録媒体に係わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ光を照射することにより、
信号の記録、再生および消去をすることが可能な光学記
録媒体には、磁化の反転を行うことにより記録信号の消
去を行う光磁気記録方式と、結晶と非晶質の可逆的相変
化を利用して記録信号の消去を行う相変化記録方式があ
る。特に相変化記録方式においては、いわゆる単一ビー
ムオーバーライトが可能であり、ドライブ側の光学系が
単純であることを特徴としていることから、コンピュー
ター関連や映像音響に関する記録媒体として応用されて
いる。

【０００３】相変化型光学記録媒体は、基板上に形成さ
れた記録層薄膜にレーザ光を照射することにより加熱
し、記録層構造を結晶とアモルファス間で相変化させる
ことにより反射率を変化させ、信号の記録および消去を
行うものである。通常は信号記録状態がアモルファス
相、消去状態が結晶相になっており、記録層、保護層な
どを成膜して形成された媒体は、さらに、大口径レーザ
光照射等により初期結晶化された状態で使用が開始され
る。

【０００４】相変化型光学記録媒体においては、信号を
記録したい領域では、高いパワーのレーザ光を照射して
記録層を形成する材料の融点以上に加熱する。このよう
にして加熱された記録層は、溶融後レーザの通過に伴
い、ある温度プロファイルで冷却される。この冷却速度
を記録層材料の持つ結晶化速度以上に選定することによ
って、記録層をアモルファス化することができ、信号の
記録が行われる。

【０００５】一方、信号の消去を行う場合、信号消去し
たい領域では、中間的なパワーのレーザを照射して記録
層を形成する材料が結晶化できる温度以上に一定時間保
持する。この温度で加熱された記録層はアモルファス状
態からより安定な結晶状態へ相変化し、これによって信
号の消去がなされる。

【０００６】相変化型光学記録媒体の記録層を形成する
材料としては、アモルファス状態を形成しやすく、ま
た、繰り返し記録によっても組成偏析が起きにくいもの
が好適であり、例えば、カルコゲナイドを中心とした材
料を適用することができる。

【０００７】具体的な記録層材料としては、ＧｅＴｅと
Ｓｂ_２Ｔｅ_３の混合物、及び、ＳｂとＴｅのモル比が
７：３であるＳｂ_７Ｔｅ_３近傍の組成にＡｇやＩｎを添
加した系が挙げられる。特にＳｂ_７Ｔｅ_３近傍の組成に
ＡｇやＩｎを添加した系は結晶成長速度が速く、アモル
ファス部分の輪郭が明確であり、高密度、及び高線速記
録に好適な材料である。

【０００８】上述したような相変化型光学記録媒体は、
今後、高密度画像記録への用途が拡大すると予想され、
さらなる高速オーバーライトを実現する必要がある。本
発明者等は、特願平１２−２８９１２８号において、高
線速記録に適し、また、オーバーライト特性、保存特性
に優れた記録層組成を提示した。この記録層を形成する
相変化材料は、元素の組成比を調整することにより結晶
化速度の調整が可能である。高速オーバーライトによっ
ても消去比を向上させるためには、結晶化速度が速い方
が有利である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような相変化型光学記録媒体の記録層を構成する相変
化材料を、結晶化速度が速くなる組成に調整すると、初
期結晶化がしにくく、初期結晶化後の反射率分布が均一
になりにくいという欠点があった。

【００１０】また、結晶化速度の速い相変化材料により
記録層を形成すると、記録した信号のマークが細くなり
やすく、充分な変調度を有する記録を行うことは困難で
あるという問題がある。また、変調度が小さいと一般的
にジッターも悪く、良好な記録が行うことができないと
いう問題がある。

【００１１】この理由としては、結晶化速度が速いため
信号記録時に溶融領域の再結晶化領域が大きくなってし
まい、形成されるアモルファス領域が小さくなってしま
うことが挙げられる。このような再結晶化領域を小さく
するためには、相変化記録層上に形成する保護層の膜厚
を薄くして、相変化記録層材料を急冷する構造とするこ
とが考えられるが、単に相変化記録層上の保護層の膜厚
を薄くしただけでは、急冷によって熱が奪われやすく、
さらには相変化記録層の熱吸収率も低下してしまうた
め、相変化記録層を充分に昇温することができなくな
り、溶融領域が小さくなってしまい、再結晶化領域を小
さくできたとしても、結局は形成されるアモルファス領
域は小さくなり、充分な変調度を有する記録を行うこと
ができないという問題がある。

【００１２】そこで本発明においては、ＤＶＤ（Digita
l Versatile Disc）と同等以上の記録密度を有し、Ｄ
ＶＤの５倍速（１７．５ｍ／ｓ）程度の高線速記録に適
した光学記録媒体を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明にお
いては、基板上に少なくとも第１の保護層、相変化記録
層、第２の保護層および反射放熱層が形成されてなり、
上記第１の保護層形成面側から波長λのレーザ光を照射
して、上記相変化記録層の非晶質相と結晶相との可逆的
な相変化を利用して信号の記録再生を行う光学記録媒体
であって、相変化記録層の組成は、下記［化２］で表さ
れることを特徴とする光学記録媒体を提供する。

【００１４】

【化２】Ｘ_αＹ_βＤy_γ（Ｓｂ_δＴｅ_1-δ）_{１−α−β−γ}

【００１５】（但し、ＸはＩｎ又はＧａ、あるいはＩｎ
とＧａの混合物であり、Ｙは（Ｓｂ _δＴｅ_1-δ）の結晶
化温度を高くする１種類以上の元素であり、α、β、γ
は原子比率を表し、以下の範囲にあるものとする。０．０１≦α≦０．０７０．０２≦β≦０．１０．０１≦γ≦０．０７０．６５≦δ≦０．８５

【００１６】請求項２に係る発明においては、相変化記
録層は、少なくともＧｅを含むものとした相変化型の光
学記録媒体を提供する。

【００１７】請求項３に係る発明においては、上記反射
放熱層は、波長λにおける屈折率（ｎ＋ｉｋ）のｎが１
以下であり、ｋが５以下の金属からなるものとした相変
化型の光学記録媒体を提供する。

【００１８】請求項４に係る発明においては、上記反射
放熱層は、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕの少なくともいずれか一種
類を主成分とするものとした相変化型の光学記録媒体を
提供する。

【００１９】請求項５に係る発明においては、上記反射
放熱層は、Ａｇを主成分とするものとした相変化型の光
学記録媒体を提供する。

【００２０】請求項６に係る発明においては、上記反射
放熱層の膜厚が９０ｎｍ以上であるものとした相変化型
の光学記録媒体を提供する。

【００２１】請求項７に係る発明においては、第２の保
護層は、ＺｎＳとＳｉＯ２との混合物からなるものとし
た相変化型の光学記録媒体を提供する。

【００２２】請求項８に係る発明においては、第２の保
護層の膜厚が、３〜２０ｎｍであるものとした相変化型
の光学記録媒体を提供する。

【００２３】請求項９に係る発明においては、上記反射
放熱層は、Ａｇを主成分とし、上記第２の保護層は、Ｚ
ｎＳとＳｉＯ２との混合物からなり、上記反射放熱層
と、上記第２の保護層との間に、硫化防止界面層が、膜
厚３ｎｍ以上に形成されてなり、上記硫化防止界面層
は、上記反射放熱層を形成する元素の硫化を防止する機
能を有しているものとした相変化型の光学記録媒体を提
供する。

【００２４】請求項１０に係る発明においては、上記硫
化防止界面層は、ＳｉＣ、あるいは、Ｓｉを主成分とす
るものとした相変化型の光学記録媒体を提供する。

【００２５】請求項１１に係る発明においては、上記硫
化防止界面層の主成分が、Ｓｉであるものとした相変化
型の光学記録媒体を提供する。

【００２６】請求項１に係る発明によれば、相変化記録
層の初期結晶化後の反射率分布の均一性に優れた光学記
録媒体が得られる。請求項２に係る発明によれば、アモ
ルファスマークの保存信頼性に優れた光学記録媒体が得
られる。請求項３に係る発明によれば、結晶化速度の速
い相変化記録層を適用した場合においても、充分な変調
度を有する信号記録を可能にするために、相変化記録層
の光吸収率が高い光学記録媒体が得られる。請求項４に
係る発明によれば、相変化記録層の光吸収率が高く、放
熱特性に優れた光学記録媒体が得られる。

【００２７】請求項５に係る発明によれば、酸化に対す
る経時安定性に優れ、しかもコストの低減化を図った光
学記録媒体が得られる。請求項６に係る発明によれば、
レーザ光の利用効率の高い光学記録媒体が得られる。請
求項７に係る発明によれば、記録特性、保存信頼性に優
れた光学記録媒体が得られる。請求項８に係る発明によ
れば、再生光安定性に優れた光学記録媒体が得られる。

【００２８】請求項９に係る発明によれば、結晶化速度
の速い相変化記録層を用いた場合でも、充分な変調度を
有する記録が可能で、コストが安く酸化に対する経時安
定性に優れ、反射放熱層の硫化に対する安定性に優れた
光学記録媒体が得られる。請求項１０に係る発明によれ
ば、結晶化速度の速い相変化記録層を用いた場合でも、
充分な変調度を有する記録が可能で、反射放熱層の硫化
に対する安定性が特に優れ、記録層の光吸収率を高く保
ったまま冷却速度を速くできる光学記録媒体が得られ
る。請求項１１に係る発明によれば、結晶化速度の速い
相変化記録層を使用しても充分な変調度を有する記録が
可能な光学記録媒体が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の光学記録媒体について、
図を参照して以下に説明する。なお、本発明の光学記録
媒体は、以下の例に限定されるものではない。図１に本
発明の相変化型光学記録媒体１０の概略構成図を示す。
この光学記録媒体１０は、所定の案内溝を有する基板２
上に、第１の保護層３、相変化記録層４、第２の保護層
５、反射放熱層６、および樹脂層７が積層形成されてい
る構成を有している。

【００３０】基板２形成用の材料としては、例えばガラ
ス、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共
重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ＡＢＳ樹
脂等、光学記録媒体の基板用材料として従来公知のもの
をいずれも適用することができる。

【００３１】第１の保護層３は、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｚ
ｎＯ、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、
ＭｇＯ、ＺｒＯ_２等の酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、Ｔ
ｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、
ＴａＳ_４等の硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、
ＺｒＣ等の炭化物や、ダイヤモンド状炭素、あるいはこ
れらの混合物を用いて形成することができる。第１の保
護層３は、スパッタリング、イオンプレーティング、真
空蒸着、プラズマＣＶＤ等によって製膜することができ
る。

【００３２】本発明の光学記録媒体において、相変化記
録層４の組成は、下記［化３］で表されるものとする。

【００３３】

【化３】Ｘ_αＹ_βＤy_γ（Ｓｂ_δＴｅ_1-δ）_{１−α−β−γ}

【００３４】（但し、ＸはＩｎ又はＧａ、あるいはＩｎ
とＧａの混合物であり、Ｙは（Ｓｂ _δＴｅ_1-δ）の結晶
化温度を高くする１種類以上の元素であり、α、β、γ
は原子比率を表し、以下の範囲にあるものとする。０．０１≦α≦０．０７０．０２≦β≦０．１０．０１≦γ≦０．０７０．６５≦δ≦０．８５）

【００３５】この相変化記録層４の形成材料について以
下に考察する。ＳｂとＴｅのモル比が、７：３であるＳ
ｂ_７Ｔｅ_３近傍組成の合金は、繰り返し記録特性に優れ
た相変化記録材料である。このＳｂとＴｅの配合比を調
整することにより、結晶化速度を調整することが可能で
あり、Ｓｂの比率を高くすると、結晶化速度を速くする
ことができる。

【００３６】本発明者らの実験によれば、Ｓｂが６５ａ
ｔｏｍ％以上であれば、少なくともＣＤ（Compact Dis
c）の１Ｘの線速（１．２ｍ／ｓ）で信号記録を行うこ
とが可能である。Ｓｂが６５ａｔｏｍ％未満であると、
１．２ｍ／ｓでもオーバーライトによるジッターの上昇
が大きく、良好な記録を行うことができなかった。Ｓｂ
の比率を高くするに従い、結晶化速度も上昇し、より高
線速で良好な記録が可能になった。

【００３７】一方、Ｓｂが８５ａｔｏｍ％を越えると、
結晶化速度の上昇率が急激になり、アモルファスマーク
の形成がほとんどできなくなった。従って、ＳｂとＴｅ
の２元系におけるＳｂの比率は、６５ａｔｏｍ％以上８
５ａｔｏｍ％以下とすることが好ましい（すなわち上記
式において、０．６５≦δ≦０．８５）。

【００３８】しかし、Ｓｂ−Ｔｅの２元系だけでは、ア
モルファス相の安定性が悪く、例えば、７０〜８０℃程
度の高温環境化においては、約５０時間以内にはアモル
ファスマークが結晶化してしまうという問題がある。そ
のため、相変化記録層形成用の材料には、結晶化温度を
高くしてアモルファス相の安定性を高められるような第
３元素を１種類以上添加して用いることが好ましい。た
だし、Ｓｂの比率が高い程、第３元素を添加しても保存
信頼性は劣化してしまう傾向があるため、かかる場合に
はＳｂの含有比率をあまり高くすることはできない。

【００３９】従って、高速オーバーライトに有利な結晶
化速度の速い記録を形成するためには、Ｓｂの比率の比
率をあまり高くせずに結晶化速度を速くする必要があっ
た。このようなことに鑑みて、保存信頼性を向上させる
効果が高く、さらには結晶化速度を速くできる元素とし
て、Ｉｎを添加することとした。しかしながら、このＩ
ｎについても、添加量が多すぎるとオーバーライトによ
るジッター上昇が大きくなってしまう等の弊害を招く。
本発明者等の実験によれば、Ｉｎの添加量を材料の１０
ａｔｏｍ％以下とすると、オーバーライトによるジッタ
ー上昇が低いレベルに抑えられることが確かめられた。

【００４０】さらに本発明者等は、先に出願した特開平
１２−２８９１２８号公報で示したように、ＧａがＩｎ
よりも少量でも結晶化速度を速くする効果が大きい元素
であることを見出した。また、保存信頼性を向上させる
効果においても、ＧａはＩｎと同等以上に優れている。
ただし、この場合も添加量は材料の１０ａｔｏｍ％以下
とした方がオーバーライトによるジッター上昇を低く抑
えることができる。また、これらの添加量が１ａｔｏｍ
％よりも少ないと、相変化記録層の結晶化速度を速くし
たり、保存特性を向上させたりする効果が得られなかっ
た。

【００４１】上述したことから、Ｓｂ_７Ｔｅ_３近傍組成
の合金ＳｂＴｅ系にＧａやＩｎ、あるいはそれらの混合
物を１〜１０％程度添加した系は、結晶化速度が速いと
同時に保存信頼性も高い優れた特性を持つ相変化記録材
料である

【００４２】Ｓｂの比率を高くせずに結晶化速度を速く
するためには、ＧａやＩｎの添加量を増加させることが
効果的である。しかしＧａやＩｎは結晶化温度を上げる
効果が非常に高いため、添加量が多いと相変化記録層４
の結晶化温度が高くなってしまい、初期結晶化がしにく
く、初期結晶化後の反射率分布が不均一になるという欠
点がある。このような初期結晶化の点を考慮すると、Ｇ
ａやＩｎの添加量は、これらの合計で７ａｔｏｍ％以下
（すなわち上記式中、０．０１≦α≦０．０７）、より
好ましくは５ａｔｏｍ％以下とすることが好ましい。し
かしながら、５ａｔｏｍ％以下とすると、結晶化速度に
限界が生じ、ＤＶＤの５倍速（１７．５ｍ／ｓ）程度に
おける消去率が高い相変化記録層を形成することが困難
となる。

【００４３】また、ＧａやＩｎの添加量を減らすと保存
信頼性に支障を来す。そこで、ＧａやＩｎよりも結晶化
温度を上げる効果が低く、Ｓｂ−Ｔｅに添加した場合に
は結晶化温度を高め、しかも保存信頼性を向上させる効
果のある元素を添加することが望ましい。

【００４４】このような効果をもつ元素としては、Ｇｅ
が非常に優れており、少量添加したのみでも保存信頼性
の飛躍的な向上を図ることができる。その際の添加量は
２ａｔｏｍ％以上であれば、結晶化速度の速い相変化記
録層のアモルファス安定性を向上させる効果が出現し、
Ｇｅの添加量が増える程その効果が高くなることが実験
により確認された。

【００４５】しかしながらＧｅの添加量が多すぎると、
記録感度およびオーバーライト特性の低下を招来するの
で、これを１０ａｔｏｍ％以下とすることが必要である
（上記式中、０．０２≦β≦０．１）。しかし、Ｇｅに
は結晶化速度を速くする効果はないため、ＤＶＤの５倍
速（１７．５ｍ／ｓ）程度における消去率が高い相変化
記録層を形成することは困難である。

【００４６】そこで本発明者等が種々の元素を添加して
結晶化温度や記録特性を評価したところ、Ｄｙが結晶化
速度を速くする効果があり、ＧａやＩｎの添加量を増や
して同程度の結晶化速度にした場合よりも結晶化温度が
低いため、初期結晶化後の反射率の均一性にも優れた効
果が得られることがわかった。

【００４７】Ｄｙの添加量は１ａｔｏｍ％より低いと、
結晶化速度を速くする効果が明確に得られないため、１
ａｔｏｍ％以上添加する。一方においてＤｙの添加量が
多すぎると記録感度やオーバーライト特性が低下してし
まうため、７ａｔｏｍ％以下とすることが望ましい（上
記式中、０．０１≦γ≦０．０７）。

【００４８】上述したような材料を用い、さらには各々
の組成比を調整して相変化記録層４を形成することによ
り、オーバーライト特性や保存特性、さらには初期結晶
化の容易性を満足しつつ、高線速記録に好適な結晶化速
度を具備する光学記録媒体１０を得ることができる。

【００４９】次に、反射放熱層６について説明する。従
来の相変化型の光学記録媒体においては、反射放熱層形
成用材料として、Ａｌを主成分とした合金が使用されて
いる。Ａｌは反射率が高く、熱伝導率も高いことに加
え、ディスク化した場合の経時安定性にも優れている材
料である。Ａｌを反射放熱層６形成用材料として用いた
場合には、基板２上に第１の保護層３、相変化記録層
４、第２の保護層５、反射放熱層６を成膜し、樹脂層７
としてトップコート層として従来公知の樹脂をオーバー
コートした簡単な構成で、記録特性、経時安定性に優れ
た光学記録媒体を形成することができる。

【００５０】しかしながら、相変化記録層４を形成した
材料の結晶化速度によっては、反射放熱層６としてＡｌ
を適用した光学記録媒体では、記録マークが細くなりや
すく、充分なモジュレーションを有する記録を行うこと
は困難な場合があった。この理由としては、相変化記録
層４の結晶化速度が速い場合には、信号の記録時に溶融
領域の再結晶化領域が大きくなってしまい、形成される
アモルファス領域が小さくなってしまうことが挙げられ
る。

【００５１】溶融領域における再結晶化領域を小さくす
るためには、第２の保護層５の膜厚を充分に薄くし、い
わゆる急冷構造とすればよいが、単純に第２の保護層５
の膜厚のみを薄くしただけでは、相変化記録層４を充分
に昇温することができなくなってしまい、その結果、溶
融領域が小さくなってしまい、たとえ再結晶化領域を小
さくできたとしても、結局、形成されるアモルファス領
域は小さくなってしまう。

【００５２】上述した点に鑑みて、本発明においては、
反射放熱層６や後述するように第２の保護層の材料や膜
厚を特定することにより、相変化記録層４の充分な昇温
を確保しつつ、より急冷構造を考慮した構成を実現し
た。これにより、結晶化速度の速い相変化記録層材料を
適用しても、充分なモジュレーションを有する記録を行
うことができる光学記録媒体を作製することが可能にな
った。

【００５３】本発明においては、反射放熱層６形成用の
材料として、波長λにおける屈折率（ｎ＋ｉｋ）のｎが
１以下であり、ｋが５以下の金属を適用する。これによ
り、相変化記録層４の光吸収率の向上が図られる。

【００５４】図２は、基板２上に第１の保護層３（７６
ｎｍ）、相変化記録層４（１６ｎｍ）、第２の保護層５
（２０ｎｍ）、反射放熱層６（１４０ｎｍ）を順次積層
形成し、基板側から波長６６０ｎｍのレーザ光を照射し
た場合の、相変化記録層４（結晶相）の吸収率を、反射
放熱層６の屈折率の値を種々の値に変更した場合の光学
シミュレーションにより求めた結果である。

【００５５】従来において、反射放熱層６の形成材料と
して適用されていたＡｌに、１ｗｔ％のＴｉを添加した
合金のスパッタ膜の屈折率は、ｎ＝１．３であり、ｋ＝
６．５であり、この場合の相変化記録層６の、吸収率の
計算値は５９％となる。

【００５６】これに対し、ｎが１以下ｋが５以下であれ
ば、いずれも吸収率は６０％以上であり、Ａｌ合金を用
いた場合よりも吸収率が向上する。なお、相変化記録層
４や第１の保護層３、第２の保護層５として何を用いる
かによりそれらの屈折率も変化するので、ここで示した
吸収率の値も変わってくるが、いずれの相変化記録層や
保護層を用いた場合でも、反射放熱層６として波長λに
おける屈折率（ｎ＋ｉｋ）のｎが１以下、ｋが５以下の
金属を使用することにより、Ａｌ合金を用いた場合より
も相変化記録層の吸収率は向上する。

【００５７】上記の条件を満たす金属としては、Ａｕ，
Ａｇ，Ｃｕおよびそれらを主要元素とした合金が挙げら
れる。これらの純金属の場合の、λ＝６６０ｎｍにおけ
るスパッタ膜の屈折率の実測値、及び、熱伝導率の文献
値（バルク）の値を表１に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記表１に示すように、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ
は同時にいずれもＡｌより熱伝導率が高い。従って、こ
れらを反射放熱層６形成用材料として用いると、相変化
記録層４の光吸収率を向上させ、相変化記録層４の温度
を上昇させて溶融領域を大きくする効果があるのと同時
に、冷却速度も向上させるため、冷却時の再結晶化領域
が小さくなり、Ａｌ合金を用いた場合よりも大きなアモ
ルファス領域を形成することが可能になる。

【００６０】さらには、相変化記録層４が結晶相の場合
とアモルファス相の場合との反射率の光学シミュレーシ
ョンから変調度を求め、反射放熱層のｎと変調度との関
係を、ｋを０〜７としたそれぞれの場合について、図３
に示した。図３に示すように、反射放熱層６としてｎが
１以下、ｋが５以下の材料を用いると、単純に光学的な
変調度もＡｌ合金を用いた場合よりも大きくなることが
わかる。記録マークの変調度は、光学的な変調度とマー
クの大きさによって決まり、光学的な変調度が大きく、
マークが大きい程大きくなる。従って、相変化記録層４
として、結晶化速度が速い材料を用いて、高線速記録を
行う場合でも、上記反射放熱層を用いると吸収率が大き
く冷却速度が速いことから大きな記録マークが形成で
き、また、結晶とアモルファスの反射率差も大きいこと
から変調度の大きい記録が可能になる。

【００６１】上述した３種類の金属、及びそれらを主要
元素とした合金の中でも、特に、Ａｇ及び、Ａｇ合金は
比較的安価であり、また、同様に安価なＣｕおよび、Ｃ
ｕ合金に比べて酸化しにくいため、経時安定性に優れた
光学記録媒体を形成することができ、反射放熱層形成用
材料として好適である。但し、これらは硫化されやすい
ため、特に第２の保護層５の形成用材料としてＳを含有
する場合には、反射放熱層６と第２の保護層５との間
に、硫化を防止する機能を有するいわゆる硫化防止界面
層（図示せず）を形成する必要がある。

【００６２】図４に反射放熱層６としてＡｇを用い、そ
の膜厚を変化させた光学記録媒体における反射率と透過
率の計算値を示した。図４から、反射放熱層６の膜厚
は、９０ｎｍ以上であれば、透過率は１％以下となるた
め、レーザ光を効率的に利用することができることがわ
かる。

【００６３】次に、第２の保護層５について詳細に説明
する。第２の保護層４には、溶融凝固を繰り返す相変化
記録層４が流動等により膜厚が変化したり、あるいは何
らかの反応により膜質が変化したりしてしまわないよう
にするという、相変化記録層４を保護する役割の他、相
変化記録層４が吸収した熱を反射放熱層６へ逃がす時間
を遅らせて、相変化記録層４の温度を高める役割を担
う。

【００６４】従って第２の保護層５は、耐熱性があり、
熱伝導率が低いという性質が求められる。このような性
質をもつ材料としては種々の酸化膜や窒化膜、硫化膜な
どが提案されており、よく知られている材料としては、
モル比が８：２近傍のＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物があ
る。

【００６５】本発明者等は、何種類かの保護層を用いて
光学記録媒体を形成し、記録特性や保存特性を確認し
た。その結果、記録特性においては、ＺｎＳとＳｉＯ_２
の混合物より優れている膜がいくつかあったが、保存特
性においては、ＺｎＳとＳｉＯ _２の混合物が最もアモル
ファスマークの安定性に優れていた。ＺｎＳとＳｉＯ_２
の混合物は、結晶性を示さないため、アモルファスマー
クの安定化に有利に作用するためだと考えられる。従っ
て、第２の保護層５としては、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合
物を適用することが望ましい。

【００６６】第２の保護層５は、膜厚が薄すぎると、相
変化記録層４の昇温が不充分となり、充分な大きさのマ
ークを形成できなくなる。また、厚すぎても冷却速度が
不充分となって、再結晶化領域が大きくなり、充分な大
きさのマークが形成できない。比較的結晶化速度の遅い
相変化記録層を用いた場合は、第２の保護層５を厚めに
すると、初回記録のジッターは良好であり、変調度も大
きい。しかし、温度が上がりすぎるため、オーバーライ
トによる膜劣化が進みやすい。また、再生光によっても
温度上昇が大きくなってしまうため、再生光安定性も悪
い。

【００６７】反射放熱層６として、屈折率（ｎ＋ｉｋ）
のｎが１以下でｋが５以下の材料を用いた場合には、相
変化記録層４の光吸収率が大きくなるために、従来のＡ
ｌ合金を用いた場合と記録パワーや線速が同じ条件で記
録する場合には、第２の保護層５の最適膜厚は、Ａｌ合
金を用いた場合よりは薄くなる。第２の保護層５の膜厚
が薄くなると、冷却速度は速くなるので再結晶化領域を
小さくすることができ、結晶化速度の速い相変化記録層
材料を用いた場合には、一層有利となる。第２の保護層
５の最適膜厚は、記録条件や界面層に使用する材料、膜
厚等によりその最適値が異なるが、波長６６０ｎｍ、
Ｎ．Ａ．０．６のピックアップヘッドで、０．７ｍＷ、
３．５ｍ／ｓで再生する場合の再生光安定性を考慮する
と、反射放熱層６にＡｇを用いた場合には２０ｎｍ以下
とする方が好ましい。

【００６８】ただし、反射放熱層６として、Ａｇあるい
はＡｇ合金を用いると、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物のよ
うに、第２の保護層５にＳが含まれていると、Ａｇが硫
化して欠陥を生じてしまう。そこで、反射放熱層６と第
２の保護層５との間に硫化防止機能を持ついわゆる硫化
防止界面層（図示せず）を設けることが好ましい。硫化
防止界面層は、３ｎｍ以上の厚さがあれば、スパッタに
より形成された膜はほぼ均一になり、硫化防止機能を発
揮する。３ｎｍより薄いと、部分的に欠陥を生じる確率
が急に高くなってしまう。

【００６９】硫化防止界面層の材料に要求される性質と
しては、Ｓを含まないこと、Ｓを透過しないこと等が挙
げられる。本発明者等は、種々の酸化膜や窒化膜等を界
面層として形成し、記録特性や保存信頼性の評価を行っ
たところ、ＳｉＣ及び、Ｓｉが硫化防止界面層として優
れた機能を持つことがわかった。

【００７０】下記表２に、ＳｉＣ、ＳｉおよびＺｎＳ−
ＳｉＯ_２のスパッタ膜の屈折率の実測値と熱伝導率の文
献値（バルク）を示した。ＳｉＣおよびＳｉは、ＺｎＳ
−ＳｉＯ_２よりも１桁以上熱伝導率が高いことがわか
る。

【００７１】

【表２】

【００７２】図５に、上述した硫化防止界面層の膜厚を
変えた場合の相変化記録層４（結晶）の吸収率の変化の
光学シミュレーションの結果を示した。比較のために、
ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を硫化防止界面層と同ように第２の保
護層５上へ成膜したと想定した場合の結果を示した。

【００７３】基板２上に、第１の保護層３（７６ｎ
ｍ）、相変化記録層４（１６ｎｍ）、第２の保護層５
（１０ｎｍ）、硫化防止界面層（２〜２０ｎｍ）、反射
放熱層６（１４０ｎｍ）を順次積層形成し、基板２側か
ら、波長６６０ｎｍのレーザ光を入射した場合の結果で
あるものとする。図５に示すように、ＳｉＣはＺｎＳ−
ＳｉＯ_２とほぼ同様の結果であり、２０ｎｍまでの範囲
では、同じ膜厚であればＳｉの方が吸収率が高い。硫化
防止界面層にＳｉＣやＳｉを用いると、熱伝導率が大き
いため、単に第２の保護層５であるＺｎＳ−ＳｉＯ_２を
同程度の厚さに成膜した場合よりも、相変化記録層４の
吸収率を保ちつつ、急冷構造とすることができ、さらに
は、Ｓｉの方が膜厚が薄くても吸収率が高いため、相変
化記録層４を充分昇温し、かつ、急冷構造とするには有
利である。

【００７４】以下に本発明の光学記録媒体について具体
的な実施例を示して説明する。以下の例においては、い
ずれの場合も、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍ、トラッ
クピッチ０．７４μｍの案内溝付きのポリカーボネート
ディスク基板２上に、第１の保護層３、相変化記録層
４、第２の保護層５、（硫化防止界面層）、反射放熱層
６を、順次スパッタにより成膜し、さらに、反射放熱層
６上にスピンコートにより形成された有機保護膜を介し
て直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネートデ
ィスクを接着したものを大口径レーザ光により初期結晶
化して試料として用いた。記録再生は、基板側から波長
６６０ｎｍのレーザ光を照射して行う。

【００７５】〔実施例１〕第１の保護層３として、（Ｚ
ｎＳ）８０ｍｏｌ％（ＳｉＯ_２）２０ｍｏｌ％を７６ｎ
ｍ、相変化記録層４としてＧａ_３Ｇｅ_５Ｄｙ_３Ｓｂ_７１
Ｔｅ_１８を１６ｎｍ、第２の保護層５として（ＺｎＳ）
８０ｍｏｌ％（ＳｉＯ_２）２０ｍｏｌ％を２０ｎｍ、反
射放熱層６としてＡｌ−１ｗｔ％Ｔｉ合金を１４０ｎｍ
を成膜したディスクを初期結晶化した。

【００７６】初期結晶化は口径1μｍ×１００μｍのレ
ーザを用い、送り３６μｍ、線速３ｍ／ｓの条件で行っ
た場合に、初期結晶化後の反射率が飽和できるパワーを
調べたところ、７８０ｍＷであった。この条件で、反射
率分布はほぼ均一であった。この相変化記録層４は、本
発明者等らが結晶化速度の代用特性として評価している
転移線速の値が照射した連続光のパワーが９ｍＷのと
き、約１８ｍ／ｓと、ＤＶＤ５Ｘ相当の記録に適してい
ると考えられる結晶化速度の速い組成である。転移線速
とは、ディスクの回転速度を変えて、記録用のピックア
ップヘッドを用いてディスクにあるパワーの連続光を照
射して反射率をモニターした場合に、線速が低い場合に
は記録層が一端溶融後全て再結晶化するので反射率は高
く、線速が速い場合には冷却速度も速くなるために溶融
した相変化記録層４は全て再結晶化できず一部アモルフ
ァスが残り反射率は低いので、このときの高反射率と低
反射率の境界の線速のことである。転移線速が速い程、
結晶化速度は速いとみなすことができる。

【００７７】これに、線速１７．５ｍ／ｓ、記録パワー
１７ｍＷ、バイアスパワー０．２ｍＷ、消去パワー８．
５ｍＷで、線密度０．５３μｍ／ｂｉｔで３Ｔシングル
パターンの記録を行い、７０℃８５ＲＨの条件下で１０
００時間保存し、ジッターや変調度の変化を調べたが、
ジッターの上昇は１％程度、モジュレーションの変化も
２％程度と良好な保存特性を示した。

【００７８】〔比較例１〕相変化記録層４に、Ｇａ_６Ｇ
ｅ_５Ｓｂ_７１Ｔｅ_１８を用いた以外は、上記〔実施例
１〕と同じ層構成のディスクを用い、初期結晶化及び保
存特性について調べた。この相変化記録層は、転移線速
がほぼ〔実施例１〕と同じになるようにしたものであ
り、Ｄｙを用いずに、Ｇａ量を増やすことによって結晶
化速度を〔実施例１〕と同様に速くしたものである。送
り、線速を〔実施例１〕と同じにし、反射率が飽和する
パワーを調べたところ、８６０ｍＷであった。このと
き、反射率分布には反射率差にして最大２％程度のばら
つきがあった。これは、レーザの出力が高くなってしま
ったために、ビームプロファイルにばらつきが生じ、こ
れが、反射率分布に反映されてしまったものと考えられ
る。反射率分布にばらつきがあると、ノイズとなり、ジ
ッターが小さくなりにくくなる。従って、反射率分布を
均一にするためには、初期結晶化時のパワーをもっと低
くする必要があり、そのためには線速を遅くするなどの
対策が必要となってくる。線速が遅くなると、初期化に
時間がかかってしまい、製造効率を下げるので好ましく
ない。保存特性については、〔実施例１〕と同様の試験
を行ったが、特に実用上問題はなかった。

【００７９】〔比較例２〕相変化記録層にＧａ_３Ｇｅ_５
Ｓｂ_７９Ｔｅ_１３を用いた以外は、上述した〔実施例
１〕と同様の層構成の光ディスクを用い、初期結晶化及
び保存特性について調べた。この相変化記録層は、転移
線速がほぼ〔実施例１〕と同じになるようにしたもので
あり、Ｄｙを用いずにＳｂ量を増やすことによって、結
晶化速度を〔実施例１〕と同様に速くしたものである。
送り、線速を〔実施例１〕と同じにし、反射率が飽和す
るパワーを調べたところ、７４０ｍＷであり、このとき
の反射率の均一性はほぼ均一で初期化には問題がなかっ
た。しかし、保存特性について、〔実施例１〕と同様の
試験をしたところ、１０００時間保存後には、ジッター
が測定できないほどアモルファス部の結晶化が進んでお
り、実用には問題があることがわかった。

【００８０】〔実施例２〜５〕、〔比較例３〜６〕下記表３に、層構成を変えた〔実施例２〜５〕、〔比較
例３〜６〕の光学記録媒体の条件を示した。これらの例
の全ての場合において、第１の保護層３は、（ＺｎＳ）
８０ｍｏｌ％（ＳｉＯ_２）２０ｍｏｌ％を７６ｎｍ、相
変化記録層はＧａ_３Ｇｅ_５Ｄｙ_３Ｓｂ_７１Ｔｅ_１８を１
６ｎｍであり、第２の保護層材料としては、（ＺｎＳ）
８０ｍｏｌ％（ＳｉＯ_２）２０ｍｏｌ％を用い、反射放
熱層６の膜厚は１４０ｎｍとした。また、これらは反射
率が飽和するような条件で初期結晶化されている。下記
表３に示した項目をパラメータとして記録特性、及び、
保存特性について評価した。記録特性の評価は、波長６
６０ｎｍ、Ｎ．Ａ．０．６５のピックアップヘッドを用
い、線密度０．２６７μｍ／ｂｉｔ、ＥＦＭ＋変調方式
にてランダムパターンの記録を行った。記録は線速１
７．５ｍ／ｓ、記録パワー１８ｍＷ、バイアスパワー
０．２ｍＷ、消去パワー８．５ｍＷで、記録ストラテジ
は各ディスクに合わせて最適化して行なった。再生は全
て線速３．５ｍ／ｓ、パワー０．７ｍＷで実施した。

【００８１】

【表３】

【００８２】図６、図７に上述した〔実施例２〜５〕お
よび〔比較例３〜４〕のオーバーライトによるジッタ
ー、及び、変調度の変化を示した。実施例２〜５につい
てはいずれの場合もオーバーライト１０００回目までの
ジッターは１１％以下、変調度は６０％以上と、良好な
記録特性を示していることがわかる。

【００８３】比較例３は、第２の保護層５にＡｌを用
い、第２の保護層も２０ｎｍと比較的厚い場合の例であ
るが、変調度が小さく、ジッターも１１％以下にするこ
とはできなかった。これは、相変化記録層４に結晶化速
度の速い材料を用いているため、再結晶化領域が大きい
ためである。

【００８４】比較例４は、反射放熱層６にＡｌを用いた
場合に、再結晶化領域を小さくする目的で第２の保護層
５を薄くして急冷構造とした場合である。比較例３より
もさらに変調度が小さく、ジッターも悪くなってしまっ
た。単純に第２の保護層５を薄くして急冷構造とする
と、相変化記録層４の昇温が不充分で溶融領域が小さい
ため、大きなマークを形成することができなかった。

【００８５】保存特性は、７０℃８５％ＲＨ環境下に１
０００時間保存した後のジッターと変調度の変化を調べ
た。実施例２〜５及び、比較例３〜４、いずれの場合も
ジッターの上昇は、保存前に比べて初回記録で１％以
内、オーバーライト１０００回でも２％以内であった。
変調度の変化はいずれの場合も２％以内であり、良好な
保存特性を示した。また、いずれの場合もディスク欠陥
は発生しなかった。

【００８６】比較例５〜６については、硫化防止界面層
の厚さが薄い場合であるが、初期結晶化したディスクの
保存による欠陥の発生状況のみを調べた。どちらの場合
も、７０℃８５％ＲＨ環境下に１０００時間保存後に
は、目視でもわかるような点状の欠陥がディスクの一部
にまとまって現れた。これは、ディスク内の膜厚分布に
より部分的に硫化防止界面層の膜厚が薄いところができ
てしまい、薄くなった部分のＡｇ反射放熱層が硫化して
欠陥となって見えているものと考えられる。

【００８７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、結晶化速
度が速く、初期結晶化後の反射率の均一性に優れた光学
記録媒体が得られた。請求項２に係る発明によれば、結
晶化速度が速く、初期結晶化後の反射率の均一性に優
れ、かつ、アモルファスマークの保存信頼性に優れた光
学記録媒体が得られた。請求項３に係る発明によれば、
相変化記録層の光吸収率が高い光学記録媒体が得られ
た。請求項４に係る発明によれば、放熱特性にも優れる
光学記録媒体が得られた。請求項５に係る発明によれ
ば、光吸収率、放熱特性が高く、コストが安く酸化に対
する経時安定性にも優れた光学記録媒体が得られた。請
求項６に係る発明によれば、光の利用効率の高い光学記
録媒体が得られた。請求項７に係る発明によれば、記録
特性、保存信頼性に優れた光学記録媒体が得られた。請
求項８に係る発明によれば、再生光安定性に優れた光学
記録媒体が得られた。請求項９に係る発明によれば、結
晶化速度の速い相変化記録層を用いた場合でも、充分な
変調度を有する記録が可能で、コストが安く酸化に対す
る経時安定性に優れた光学記録媒体であって、反射放熱
層の硫化に対する安定性に優れた光学記録媒体が得られ
た。請求項１０に係る発明によれば、結晶化速度の速い
相変化記録層を用いた場合でも、充分な変調度を有する
記録が可能で、反射放熱層の硫化に対する安定性が特に
優れ、記録層の光吸収率を高く保ったまま冷却速度を速
くできる光学記録媒体が得られた。請求項１１に係る発
明によれば、相変化記録層の光吸収率を高く保ったまま
冷却速度を速くするにはより一層有利なため、より結晶
化速度の速い相変化記録層を使用しても充分な変調度を
有する記録が可能な光学記録媒体が得られた。提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学記録媒体の一例の概略構成図を示
す。

【図２】反射放熱層の屈折率と相変化記録層の光吸収率
との関係を示す。

【図３】反射放熱層の屈折率と変調度との関係を示す。

【図４】反射放熱層の膜厚と反射率（透過率）との関係
を示す。

【図５】硫化防止界面層の膜厚と相変化記録層の光吸収
率との関係を示す。

【図６】記録回数とジッターとの関係を示す。

【図７】記録回数と変調度との関係を示す。

【符号の説明】

２基板３第１の保護層４相変化記録層５第２の保護層６反射放熱層７樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者譲原肇東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者田代浩子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者三浦裕司東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者水谷未来東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者安部美樹子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H111 EA04 EA12 EA23 FA12 FA14 FA23 FA25 FA27 FA29 FB05 FB09 FB12 FB16 FB21 FB30 5D029 JA01 LA14 LA15 LA17 LB07 MA27 NA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも第１の保護層、相
変化記録層、第２の保護層、および反射放熱層が形成さ
れてなり、上記第１の保護層形成面側から波長λのレーザ光を照射
して、上記相変化記録層の非晶質相と結晶相との可逆的
な相変化を利用して信号の記録再生を行う光学記録媒体
であって、上記相変化記録層の組成は、下記［化１］で表されるこ
とを特徴とする光学記録媒体。【化１】Ｘ_αＹ_βＤy_γ（Ｓｂ_δＴｅ_1-δ）_{１−α−β−γ} （但し、ＸはＩｎ又はＧａ、あるいはＩｎとＧａの混合
物であり、Ｙは（Ｓｂ _δＴｅ_1-δ）の結晶化温度を高く
する１種類以上の元素であり、α、β、γは原子比率を
表し、以下の範囲にあるものとする。０．０１≦α≦０．０７０．０２≦β≦０．１０．０１≦γ≦０．０７０．６５≦δ≦０．８５）
【請求項２】上記相変化記録層は、少なくともＧｅを
含む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】上記反射放熱層は、波長λにおける屈折
率（ｎ＋ｉｋ）のｎが１以下であり、ｋが５以下の金属
から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４】上記反射放熱層は、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕの
少なくともいずれか一種類を主成分とすることを特徴と
する請求項３に記載の光学記録媒体。
【請求項５】上記反射放熱層は、Ａｇを主成分とする
ことを特徴とする請求項３に記載の光学記録媒体。
【請求項６】上記反射放熱層の膜厚が、９０ｎｍ以上
であることを特徴とする請求項３に記載の光学記録媒
体。
【請求項７】上記第２の保護層は、ＺｎＳとＳｉＯ_２
との混合物から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８】上記第２の保護層の膜厚が、３〜２０ｎ
ｍであることを特徴とする請求項３に記載の光学記録媒
体。
【請求項９】上記反射放熱層は、Ａｇを主成分とし、
上記第２の保護層は、ＺｎＳとＳｉＯ_２との混合物からなり、上記反射放熱層
と、上記第２の保護層との間に硫化防止界面層が膜厚３
ｎｍ以上に形成されてなり、上記硫化防止界面層は、上記反射放熱層を形成する元素
の硫化を防止する機能を有していることを特徴とする請
求項３に記載の光学記録媒体。
【請求項１０】上記硫化防止界面層は、ＳｉＣあるい
はＳｉを主成分とするものであることを特徴とする請求
項９に記載の光学記録媒体。
【請求項１１】上記硫化防止界面層の主成分が、Ｓｉ
であることを特徴とする光学記録媒体。