JP2007141455A - Information recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エネルギービームの照射により情報の記録が行われる情報記録媒体、また、上記情報記録媒体に係り、特に、相変化光ディスク、あるいは光磁気ディスクなどの書き換え可能型光ディスクに関する。また、上記情報記録媒体の再生又は記録を良好に行なう情報記録装置に関する。 The present invention relates to an information recording medium on which information is recorded by irradiation with an energy beam, and more particularly to a rewritable optical disk such as a phase change optical disk or a magneto-optical disk. Further, the present invention relates to an information recording apparatus that satisfactorily reproduces or records the information recording medium.
なお、本発明の説明では上記情報記録媒体を相変化光ディスク、光磁気ディスク、あるいは単に光ディスクと表現することがある。また、本発明はエネルギービームの照射により熱が発生し、この熱により原子配列、あるいは磁気モーメントに変化を生じさせることにより情報の記録が行われる情報記録媒体に対してならば適用可能であるので、特に情報記録媒体の形状によらず、光カード等の円盤状情報記録媒体以外の情報記録媒体にも効果がある。 In the description of the present invention, the information recording medium may be expressed as a phase change optical disk, a magneto-optical disk, or simply an optical disk. In addition, the present invention is applicable to an information recording medium in which information is recorded by generating heat by irradiation of an energy beam and changing the atomic arrangement or magnetic moment by this heat. In particular, the present invention is also effective for an information recording medium other than a disk-shaped information recording medium such as an optical card, regardless of the shape of the information recording medium.
また、上記したエネルギービームをレーザービーム、あるいは単にレーザー光と表現することがあるが、上記したように本発明は情報記録媒体上に熱を発生させることが可能なエネルギービームであれば、電子線ビーム、イオンビーム等の一般的に光とは見なさないエネルギービームにより記録される情報記録媒体に対しても適応可能である。 In addition, the energy beam described above may be expressed as a laser beam or simply a laser beam. As described above, the present invention is an electron beam as long as it is an energy beam capable of generating heat on an information recording medium. The present invention can also be applied to an information recording medium that is recorded by an energy beam that is not generally regarded as light, such as a beam or an ion beam.
書換型光ディスクではプラスチック基板上にレーザービームのトラッキング用に、凹凸形状（溝形状）の段差が設けられており、凹部、あるいは凸部に情報を記録する方法が一般的であった。しかしながら、記録密度向上（狭トラックピッチ化）を目的とし、近年、上記凹凸形状を利用して、凹部と凸部のそれぞれに情報を記録する方法が開発された。ここで、上記凹凸形状の凸部をランドと呼び、上記凹凸形状の凹部をグルーブと定義する。一般的に、情報記録媒体のトラックピッチをレーザービームスポットの８０％程度に狭トラックピッチ化し、ランドとグルーブの両方に情報を記録した場合、隣接情報記録トラック（ランドに対するグルーブ、あるいはグルーブに対するランド）から再生信号のもれ込みが発生する。たとえばランドに記録された情報を再生する際にグルーブに記録された情報からの再生信号がもれ込み、ランドに記録された情報を正確に再生できない等の問題が発生する。この隣接情報記録トラックに記録された情報からの再生信号のもれ込みをクロストークと呼ぶ。 In a rewritable optical disk, a step having an uneven shape (groove shape) is provided on a plastic substrate for tracking a laser beam, and a method of recording information in a concave portion or a convex portion is generally used. However, for the purpose of improving the recording density (narrow track pitch), in recent years, a method of recording information on each of the concave and convex portions using the above-described concave and convex shape has been developed. Here, the concavo-convex convex portion is called a land, and the concavo-convex concave portion is defined as a groove. Generally, when the track pitch of the information recording medium is narrowed to about 80% of the laser beam spot and information is recorded on both the land and the groove, the adjacent information recording track (the groove for the land or the land for the groove) From the playback signal. For example, when information recorded on the land is reproduced, a reproduction signal from the information recorded on the groove leaks, and there is a problem that the information recorded on the land cannot be reproduced accurately. This leakage of the reproduction signal from the information recorded on the adjacent information recording track is called crosstalk.
これを解決するため記録層として複数の磁性層を設け、レーザービームを照射した際の記録層の温度分布を利用し、高温部のみの情報を再生する方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。これらの方法によれば、隣接情報記録トラックの記録層の温度は、中心トラックの記録層の温度と比較して低温になるため、隣接情報記録トラックに記録された情報からの再生信号のもれ込みが発生しない。しかしながら、この記録方式では隣接情報記録トラック（ランド記録時の隣接グルーブ、あるいはグルーブ記録時の隣接ランド）に記録されている情報（記録マーク）を消去する現象（いわゆるクロスイレーズ）を抑制する方法については十分に考慮されていない。たとえば、特許文献１では磁性層のレーザービーム入射側とは反対側に高熱伝導率の熱拡散層を設けているが、上記磁性層と熱拡散層との間の距離が２０ｎｍ以下と小さいため、熱拡散層を介して隣接情報記録トラックに熱が拡散しやすくなる。また、特許文献２では磁性層と熱拡散層の距離が８０ｎｍと比較的厚いが、記録層として金属の磁性層（本発明では、レーザービームの照射により、原子配列変化、あるいは電子状態変化する機能性薄膜を記録層と呼ぶ。）が３層設けられており、この３層の総膜厚が１４５ｎｍと極めて厚い。このため、記録層内を熱が拡散し、隣接情報記録トラックに記録されている情報を消去してしまうことが判明した。したがって、クロスイレーズを低減させる技術を開発することが大きな課題となっている。
In order to solve this problem, a method is known in which a plurality of magnetic layers are provided as recording layers, and the temperature distribution of the recording layer when irradiated with a laser beam is used to reproduce information only in the high temperature part (
ところで、上記凹凸形状の凹部の中心と凸部の中心の間の段差（溝深さ）は、通常、レーザービームを形成するレーザーの波長をλとした場合、λ／８に設定される。溝深さがλ／８の場合に最も大きなトラッキング誤差信号が得られるからである。しかしながら、近年、ランドグルーブ記録方式が考案されたため、上記溝深さをλ／７以上λ／５以下にする場合がある（特許文献３）。この方式の特徴はトラックピッチをレーザービームスポットの６割程度に狭くした場合においても、隣接情報記録トラックからのクロストーク（隣接情報記録トラックからの信号のもれ込み）をキャンセルできることである。しかしながら、この記録方式では隣接情報記録トラック（ランド記録時の隣接グルーブ、あるいはグルーブ記録時の隣接ランド）に記録されている記録マークを消去する現象（いわゆるクロスイレーズ）を抑制する方法については十分に考慮されていない。たとえば、特許文献３では記録層として金属と比較して低熱伝導率のＧｅＳｂＴｅ系相変化記録材料を使用しており、さらに、上記記録層の膜厚が５〜５０ｎｍであるが、記録層と熱拡散層（反射層）との間の距離が１８０ｍと小さいため、情報記録時に熱拡散層を介して隣接情報記録トラックに熱が拡散し、クロスイレーズが発生しやすくなるという問題が発生することがわかった。
たとえば、２．６ＧＢ／面のＤＶＤ−ＲＡＭの規格では、レーザー波長（λ）が６４５〜６６０ｎｍのレーザーをレンズ開口数（ＮＡ）が０．６のレンズにより絞り込んでいるため、およそ、０．９７〜０．９９μｍ（０．９λ／ＮＡ）のレーザービームスポットを用いて記録再生を行うことができる。このため、０．７μｍ以下のトラックピッチとした場合においても、クロストークをキャンセルできる。これに対して、２．６ＧＢ／面のＤＶＤ−ＲＡＭ規格ではトラックピッチを０．７４μｍとしている。これは、これ以上トラックピッチを狭くした場合、クロスイレーズが発生してしまうからに他ならない。したがって、クロスイレーズを低減させる技術を開発することが大きな課題となっている。
By the way, the level difference (groove depth) between the center of the concave portion and the convex portion is usually set to λ / 8 where λ is the wavelength of the laser that forms the laser beam. This is because the largest tracking error signal is obtained when the groove depth is λ / 8. However, in recent years, since the land groove recording method has been devised, the groove depth may be set to λ / 7 or more and λ / 5 or less (Patent Document 3). The feature of this method is that even when the track pitch is narrowed to about 60% of the laser beam spot, the crosstalk from the adjacent information recording track (the leakage of the signal from the adjacent information recording track) can be canceled. However, in this recording method, a method for suppressing the phenomenon of erasing a recording mark (so-called cross erase) recorded on an adjacent information recording track (adjacent groove during land recording or adjacent land during groove recording) is sufficiently provided. Not considered. For example, in
For example, in the standard of 2.6 GB / surface DVD-RAM, a laser having a laser wavelength (λ) of 645 to 660 nm is narrowed down by a lens having a lens numerical aperture (NA) of 0.6, and therefore approximately 0.97. Recording and reproduction can be performed using a laser beam spot of ˜0.99 μm (0.9λ / NA). For this reason, crosstalk can be canceled even when the track pitch is 0.7 μm or less. On the other hand, the track pitch is 0.74 μm in the 2.6 GB / plane DVD-RAM standard. This is because cross erase occurs if the track pitch is further narrowed. Therefore, it is a big problem to develop a technique for reducing cross erase.
また、書換可能型光ディスクの膜構造は上記プラスチック製の透明基板上にＳｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等の誘電体保護層（以下、下部保護層と呼ぶ）、ＴｂＦｅＣｏ系磁性膜、あるいは、ＧｅＳｂＴｅ等のカルコゲナイド系相変化膜等に代表される記録層、上記下部保護層と同様の誘電体保護層（以下、熱拡散制御層と呼ぶ）を順次積層し、さらにＡｌ合金、Ａｕ合金等の金属反射膜（以下熱拡散層と呼ぶ）を設けた多重干渉構造である。この構造の特徴は、下部保護層、記録層、熱拡散制御層、および熱拡散層の屈折率、さらに膜厚を適当な値に設定することにより、記録層の光学的物性値の変化を強調して光を反射させることにより、大きな搬送波対雑音比が得られるようにしていることである。 The film structure of the rewritable optical disc is such that a dielectric protective layer such as Si 3 N 4 or ZnS—SiO 2 (hereinafter referred to as a lower protective layer), a TbFeCo magnetic film, or a GeSbTe film is formed on the plastic transparent substrate. A recording layer typified by a chalcogenide phase change film, etc., and a dielectric protective layer similar to the lower protective layer (hereinafter referred to as a thermal diffusion control layer) are sequentially laminated, and a metal such as an Al alloy or an Au alloy. This is a multiple interference structure provided with a reflective film (hereinafter referred to as a heat diffusion layer). The feature of this structure is to emphasize the change in the optical properties of the recording layer by setting the refractive index and thickness of the lower protective layer, recording layer, thermal diffusion control layer, and thermal diffusion layer to appropriate values. Thus, by reflecting the light, a large carrier-to-noise ratio is obtained.
熱拡散層の役割は下部保護層、記録層、熱拡散制御層を透過した光を反射させ光入射側に戻すことである。したがって、光学的には反射率が高いことが要求される。しかしながら、一般的にＡｌ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ等の高反射率金属の熱伝導率は極めて大きいため、以下の問題が発生する。 The role of the thermal diffusion layer is to reflect the light transmitted through the lower protective layer, the recording layer, and the thermal diffusion control layer and return it to the light incident side. Therefore, optically, a high reflectance is required. However, since the heat conductivity of high reflectivity metals such as Al, Au, Pd, Pt, Cu, and Ag is generally very large, the following problems occur.
熱拡散層を高熱伝導率とした場合、記録層において発生した熱が、熱拡散層に拡散しやすくなることを意味しているため、記録層の温度が上昇しにくくなり記録に要するレーザーパワーが上昇する（記録感度が低下する）という問題がある（記録感度の問題）。 When the thermal diffusion layer has a high thermal conductivity, it means that the heat generated in the recording layer is easily diffused into the thermal diffusion layer, so that the temperature of the recording layer is difficult to rise and the laser power required for recording is reduced. There is a problem that it increases (recording sensitivity decreases) (recording sensitivity problem).
以上のような、問題を解決するため、上記熱拡散層を２層設け、記録層に近いほうの熱拡散層の熱伝導率を低熱伝導率とし、熱拡散層の記録層側とは反対側に相対的に熱伝導率が大きい熱拡散層を設ける方法が知られている（特許文献４）。 In order to solve the above problems, two thermal diffusion layers are provided, the thermal conductivity of the thermal diffusion layer closer to the recording layer is set to a low thermal conductivity, and the side opposite to the recording layer side of the thermal diffusion layer A method of providing a thermal diffusion layer having a relatively high thermal conductivity is known (Patent Document 4).
しかしながら、上記熱的な条件を満足する低熱伝導率金属の反射率は６０％以下と低いため、低熱伝導率金属膜では上記したような反射膜としての光学的な特性を十分満足させることができないため、再生信号の信号変調度、ＣＮＲ（搬送波対雑音比）、上記多重干渉構造の全体の反射率等を充分大きな値にすることが困難であった（低ＣＮＲ化問題）。 However, since the reflectance of the low thermal conductivity metal satisfying the above thermal condition is as low as 60% or less, the low thermal conductivity metal film cannot sufficiently satisfy the optical characteristics as the reflective film as described above. Therefore, it has been difficult to make the signal modulation degree, CNR (carrier-to-noise ratio) of the reproduced signal, the overall reflectivity of the multiple interference structure, etc. sufficiently large (low CNR problem).
また、熱拡散層が高熱伝導率である場合、熱が熱拡散層平面方向に広がりやすくなり、この熱の影響により隣接情報記録トラックに記録された情報を消去してしまうという現象（クロスイレーズ）が起こる（クロスイレーズの問題）。 In addition, when the thermal diffusion layer has high thermal conductivity, heat tends to spread in the plane direction of the thermal diffusion layer, and the information recorded on the adjacent information recording track is erased due to the influence of this heat (cross erase). Happens (cross erase problem).
また、上記書換え型光ディスクの記録膜が相変化記録材料である場合、通常、これら情報記録媒体は基板上に保護層、ＧｅＳｂＴｅ系等の記録膜、保護層、反射層という構成からなり、反射率は結晶状態の方が非晶質状態より高い。これにより、記録膜における吸収率は非晶質状態の方が大きくなる。この状態でオーバーライトを行うと、非晶質状態の記録マーク部は結晶状態部よりも光を吸収しやすいため昇温しやすいので、新しく記録したマークが正常な大きさよりも大きくなってしまい、再生信号に歪みが生じる。 In addition, when the recording film of the rewritable optical disc is a phase change recording material, these information recording media usually have a configuration of a protective layer, a GeSbTe-based recording film, a protective layer, and a reflective layer on a substrate. Is higher in the crystalline state than in the amorphous state. Thereby, the absorptance in the recording film becomes larger in the amorphous state. When overwriting in this state, the recorded mark part in the amorphous state is more likely to absorb light than the crystalline state part, so it is easy to raise the temperature, so the newly recorded mark becomes larger than the normal size, The playback signal is distorted.
これを防ぐために、記録膜における結晶状態の吸収率を非晶質状態の吸収率より大きくする試みがなされてきた。例えば、１０ｎｍの非常に薄いＡｕ反射層を設けることにより結晶状態の吸収率と非晶質状態の吸収率の関係を逆転させている例（非特許文献１）、あるいは反射層に６５ｎｍのＳｉを用いることにより結晶状態の吸収率と非晶質状態の吸収率の関係を逆転させている例（非特許文献２）などがある。 In order to prevent this, attempts have been made to make the absorption rate of the crystalline state in the recording film larger than that of the amorphous state. For example, by providing a very thin Au reflection layer of 10 nm, the relationship between the absorption rate in the crystalline state and the absorption rate in the amorphous state is reversed (Non-patent Document 1), or 65 nm Si is used in the reflection layer. There are examples in which the relationship between the absorption rate in the crystalline state and the absorption rate in the amorphous state is reversed (Non-Patent Document 2).
しかしいずれの方法の場合も充分厚い熱拡散層を有していないため、記録膜溶融後に記録膜をすばやく冷却させることができない。このため、多数回書換後に記録膜が劣化してしまうという問題が発生する（多数回書換時の記録膜劣化問題）。 However, since neither method has a sufficiently thick heat diffusion layer, the recording film cannot be quickly cooled after the recording film is melted. For this reason, there arises a problem that the recording film deteriorates after rewriting many times (recording film deterioration problem at the time of rewriting many times).
また、この問題を解決するため、記録膜のレーザービーム入射側とは反対側に反射層を２層設け、記録膜に近い方の反射層をＳｉとし、もう一方の反射層（熱拡散層）をＡｌ合金とすることにより、結晶状態の吸収率と非晶質状態の吸収率の関係を逆転させる方法がある（非特許文献３）。この方法は優れた方法ではあるが、上記吸収率の逆転を十分に行うことができないこと、光学的に良好な多重干渉構造とするためには、Ｓｉ薄膜の厚さを５０ｎｍ〜１００ｎｍに限定しなければならないため、熱設計をする際に設計の自由度が小さくなってしまうこと、また、十分に厚い熱拡散制御層（記録層とＳｉ薄膜の間に存在する保護層）を有していないため、熱伝導率が高いＳｉ薄膜、及び熱拡散層（Ａｌ合金）を介して隣接情報記録トラックに熱が拡散しクロスイレーズを発生させてしまうという問題が発生する。また、Ｓｉ等の半導体薄膜は通常製膜レートが小さくいため、生産性が良いとは言えず量産上問題がある。 In order to solve this problem, two reflective layers are provided on the side opposite to the laser beam incident side of the recording film, the reflective layer closer to the recording film is Si, and the other reflective layer (thermal diffusion layer) There is a method of reversing the relationship between the absorptivity in the crystalline state and the absorptivity in the amorphous state by using Al as an alloy (Non-patent Document 3). Although this method is an excellent method, the thickness of the Si thin film is limited to 50 nm to 100 nm in order to make the inversion of the absorptance sufficient and to obtain an optically good multiple interference structure. Therefore, the degree of freedom in design is reduced when performing thermal design, and there is no sufficiently thick thermal diffusion control layer (a protective layer existing between the recording layer and the Si thin film). Therefore, there arises a problem that heat is diffused to the adjacent information recording track through the Si thin film having a high thermal conductivity and the thermal diffusion layer (Al alloy) to cause cross erase. In addition, since a semiconductor thin film such as Si usually has a low film formation rate, it cannot be said that productivity is good and there is a problem in mass production.
以上詳細に説明したように高密度記録を行う場合、様々な課題が発生する。特に、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録を行なう際、クロスイレーズを劇的に低減させる技術が必要不可欠である。 As described in detail above, various problems occur when performing high density recording. In particular, when performing high-density recording such that the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter, a technique for dramatically reducing cross erase is indispensable.
上記方法はいずれも優れた方法であるが、いずれもトラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録を十分に想定していないため、いずれの方法においても、十分にクロスイレーズを低減させることができなかった。また、言うまでもなく、クロスイレーズが発生しやすい構造とはランドからグルーブへ、あるいはグルーブからランドへの熱の流れが大きい構造である。また、このようにランドグルーブ間の熱の流れが大きい場合、後述するように、ランドとグルーブの両方に情報を記録する際に、記録に要するレーザーパワーがランドに記録する場合とグルーブに記録する場合とでは異なるという問題が発生する。 All of the above methods are excellent methods, but none of the above methods sufficiently assumes high-density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. The erase could not be reduced. Needless to say, the structure in which cross erase is likely to occur is a structure in which a heat flow from the land to the groove or from the groove to the land is large. In addition, when the flow of heat between the land and groove is large in this way, as described later, when information is recorded on both the land and the groove, the laser power required for recording is recorded on the land and on the groove. The problem that it is different from the case occurs.
本発明の目的はトラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度が低下せず、しかも、クロスイレーズが発生しない情報記録媒体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an information recording medium in which CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity are not deteriorated even in high-density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter, and no cross erase occurs. It is to provide.
さらに、本発明の目的は、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかも、廉価な半導体レーザーを用いた情報記録再生装置に対応した高記録密度の情報記録媒体を実現することにある。 Furthermore, the object of the present invention is to realize a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics and recording sensitivity even in high density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. Moreover, it is to realize an information recording medium having a high recording density corresponding to an information recording / reproducing apparatus using an inexpensive semiconductor laser.
さらに、本発明の目的は、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、特に、記録マーク長がエネルギービームスポット径の半分以下になるような高密度記録においても良好なオーバーライト特性が実現される情報記録媒体を提供することである。 Further, an object of the present invention is to realize a narrow track pitch without reducing the CNR and recording sensitivity even in high density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. An object of the present invention is to provide an information recording medium capable of realizing good overwrite characteristics even in high-density recording in which the length is half or less of the energy beam spot diameter.
さらに、本発明の目的は、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかも１０万回程度の多数回書換後にも再生信号が劣化しない情報記録媒体を提供することである。 Furthermore, the object of the present invention is to realize a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics and recording sensitivity even in high density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. Moreover, it is an object to provide an information recording medium in which a reproduction signal does not deteriorate after rewriting many times about 100,000 times.
さらに、本発明の目的は、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかもランドに情報を記録する場合と、グルーブに情報を記録する場合の記録感度の相違が発生しない情報記録媒体を提供することである。 Furthermore, the object of the present invention is to realize a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics and recording sensitivity even in high density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. Moreover, it is an object to provide an information recording medium in which a difference in recording sensitivity does not occur when information is recorded on a land and when information is recorded on a groove.
上述した従来技術における問題点を解決して本発明の目的を達成するためには、以下の情報記録媒体を用いれば良い。
（１）相対的に移動するエネルギービームの照射により原子配列変化、あるいは／および電子状態変化によって情報（記録マーク）の記録が行われる情報記録媒体において、上記相対的に移動する方向に平行して、複数の情報記録トラックを備え、上記情報記録トラック間に段差を備え、１種類以上の情報記録用薄膜を記録層として備え、記録層のエネルギービーム入射側とは反対側に１種類以上の熱拡散制御層と熱拡散制御層とは組成の異なる熱拡散層を備え、上記１種類以上の記録層の膜厚の和が情報記録トラック間の段差以下であり、上記１種類以上の熱拡散制御層の膜厚の和が上記情報記録トラック間の段差以上であることを特徴とした情報記録媒体により、記録感度を低下させることなく、クロスイレーズ低減、高ＣＮＲ化、多数回書換劣化に対する耐久性の向上を実現することができ、しかも、ランドとグルーブの両方に情報を記録する場合においても、ランドとグルーブから得られる再生信号の品質が大きく異なることがない情報記録媒体が実現する。また、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかもランドに情報を記録する場合と、グルーブに情報を記録する場合の記録感度の相違が発生しない情報記録媒体が実現する。特に、上記１種類以上の記録層の膜厚の和が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の場合、レーザー光が記録層を透過しやすいため熱拡散層と記録層の間の光学干渉効果を有効に活用できるため高ＣＮＲの情報記録媒体が得られる。また、上記１種類以上の熱拡散制御層の膜厚の和が、情報記録トラック間の段差以上であり、かつ３００ｎｍ以下である場合、さらに望ましくは、７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の場合、上記効果に加え、生産性が向上する。さらに、
（２）（１）に記載の情報記録媒体であって、上記情報記録トラック間の段差が凹凸形状（溝形状）の段差であり、隣接した凹部（グルーブ部）と凸部（ランド部）にそれぞれ情報記録トラックを備えることを特徴とした情報記録媒体により、クロスイレーズを増大させることなく、情報記録トラックの狭トラックピッチ化を実現することができる。さらに、
（３）（１）（２）のいずれかに記載の情報記録媒体であって、上記情報記録トラックがある一定のトラックピッチ（上記情報記録トラックの中心線間の距離）で配置され、上記トラックピッチが、上記エネルギービームスポット径の５０％以上７０％以下であることを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および、
（４）（３）に記載の情報記録媒体であって、エネルギービームがレーザービームであり、上記レーザービームに用いられるレーザー波長をλ、上記レーザービームを形成するためのレンズ開口数をＮＡとした場合、トラックピッチが０．５λ／ＮＡ以上、０．６λ／ＮＡ以下であることを特徴とした情報記録媒体において本発明の効果が最も大きくあらわれる。また、
（５）（４）に記載の情報記録媒体であって、上記情報記録媒体がエネルギービーム入射側に透明な基板を備え、上記エネルギービームがレーザービームであり、上記レーザービームのレーザー波長をλ、波長λにおける上記透明基板の屈折率をｎとした場合、上記凹凸形状の凹部の中心と凸部の中心の間の段差（溝深さ）がλ／（７ｎ）以上、λ／（６．２ｎ）以下であることを特徴とした情報記録媒体により、クロストークを低減できるばかりか、記録感度、ＣＮＲ、多数回書換耐性を低下させることなくクロスイレーズを低減させることができる。また、
（６）（４）（５）のうちのいずれかに記載の情報記録媒体であって、上記情報記録媒体はエネルギービーム入射側に透明な基板を備え、上記エネルギービームがレーザービームであり、上記レーザービームのレーザー波長が６３０〜６６０ｎｍ、上記レーザービームを形成するためのレンズ開口数が０．５７〜０．６４３であり、上記波長範囲における上記透明基板の屈折率が１．４５〜１．６５である透明基板を備え、トラックピッチが０．６１５±０．０３μｍ、上記溝深さが５９〜６７ｎｍであることを特徴とした情報記録媒体により、廉価な半導体レーザーを用いた情報記録再生装置に対応した、例えば４．７ＧＢの記録容量を有するＤＶＤ−ＲＡＭの様な高記録密度の情報記録媒体を実現することができる。さらに
（７）（１）（２）のいずれかに記載の情報記録媒体であって、上記１種類以上の熱拡散制御層が金属の酸化物、炭化物、窒化物、硫化物、セレン化物を含有することを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および
（８）（７）に記載の情報記録媒体であって、１種類以上の熱拡散制御層のうち、少なくとも１種類の熱拡散制御層にＳ元素が含有されていることを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および
（９）（８）に記載の情報記録媒体であって、Ｓ元素の含有量が５％以上５０％以下であることを特徴とした情報記録媒体により、熱拡散制御層の熱伝導率を１Ｗ／ｍ．Ｋ低下させることができるため熱拡散層から記録層への熱の逆流現象を低減でき、記録感度、ＣＮＲ、多数回書換耐性を低下させることなくクロスイレーズを低減させることができる。また、
（１０）（１）（２）のいずれかに記載の情報記録媒体であって、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄの総含有量が９０％以上である上記熱拡散層を備えることを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および、
（１１）（１０）に記載の情報記録媒体であって、Ａｌ元素の含有量が９７％以上である上記熱拡散層を備えることを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および
（１２）（１０）に記載の情報記録媒体であって、上記熱拡散層の膜厚が３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であることを特徴とした情報記録媒体により、記録層がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ａｇ等を主成分とする相変化記録層ばかりではなく、たとえば、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｄｙ、Ｇｄ等を主成分とする光磁気記録層に対する記録においても、記録感度、ＣＮＲ、多数回書換耐性を低下させることなくクロスイレーズを低減させることができる。
さらに、
（１３）（１）〜（１２）のうちのいずれかに記載の情報記録媒体であって、上記原子配列変化に伴ない、結晶からアモルファスへ、あるいは／および、アモルファスから結晶への変化により情報（記録マーク）の記録が行われることを特徴とした情報記録媒体を用いることにより、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかも、例えばＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒの様に、再生専用光ディスク（例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭ）との互換性に優れた情報記録媒体を得ることができる。
（１４）（１３）に記載の情報記録媒体であって、Ｓ元素の含有率が、熱拡散制御層のうち少なくとも１種類の熱拡散制御層に存在するＳ元素の含有率よりも小さく、しかも上記熱拡散制御層と上記熱拡散層との間に存在する熱緩衝層を備えることを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および、
（１５）（１４）に記載の情報記録媒体であって、上記熱緩衝層が金属と金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、金属炭化物との混合物であることを特徴とした情報記録媒体、あるいは／および、
（１６）（１４）に記載の情報記録媒体であって、上記熱拡散制御層の膜厚の和が、上記熱緩衝層の膜厚以上であることを特徴とした情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、特に、記録マーク長がエネルギービームスポット径の半分以下になるような高密度記録においても良好なオーバーライト特性を実現することができる。特に、
（１７）（１４）に記載の情報記録媒体であって、複数の長さの記録マークが記録されることにより情報の記録が行われ、上記複数の長さの記録マークのうち最も短い記録マークの長さがエネルギービームスポット径の４０％以上５０％以下であることを特徴とした情報記録媒体において本発明の効果が顕著にあらわれる。また、
（１８）（１３）に記載の情報記録媒体であって、少なくとも、複数の熱拡散制御層を備え、Ｓ元素の含有率が、他の熱拡散制御層のうち少なくとも１種類の熱拡散制御層に存在するＳ元素の含有率よりも小さく、しかも上記記録層と接して存在する界面層を備えることを特徴とした情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかも１０万回程度の多数回書換後にも再生信号が劣化しない情報記録媒体を得ることができる。
In order to solve the above-described problems in the prior art and achieve the object of the present invention, the following information recording medium may be used.
(1) In an information recording medium on which information (recording marks) is recorded by irradiation of a relatively moving energy beam to change atomic arrangement or / and electronic state, parallel to the relatively moving direction. A plurality of information recording tracks, a step between the information recording tracks, one or more types of information recording thin film as a recording layer, and one or more types of heat on the side opposite to the energy beam incident side of the recording layer. The diffusion control layer and the thermal diffusion control layer include thermal diffusion layers having different compositions, and the sum of the film thicknesses of the one or more recording layers is equal to or less than a step between the information recording tracks. An information recording medium characterized in that the sum of the layer thicknesses is equal to or greater than the level difference between the information recording tracks. Reduces cross erase, increases CNR, and increases without reducing recording sensitivity. There is an information recording medium that can improve durability against rewriting deterioration and that does not greatly differ in the quality of a reproduction signal obtained from the land and the groove even when information is recorded on both the land and the groove. Realize. Even in high-density recording where the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter, narrow track pitch can be achieved without degrading CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity, and information can be recorded on the land. Thus, an information recording medium that does not cause a difference in recording sensitivity between recording information and a groove when recording information is realized. In particular, when the sum of the film thicknesses of the one or more recording layers is 5 nm or more and 20 nm or less, the laser light can easily pass through the recording layer, so that the optical interference effect between the thermal diffusion layer and the recording layer can be effectively utilized. An information recording medium having a high CNR can be obtained. In addition to the above effect, the sum of the film thicknesses of the one or more types of thermal diffusion control layers is not less than the step between the information recording tracks and not more than 300 nm, more preferably not less than 70 nm and not more than 150 nm. , Improve productivity. further,
(2) The information recording medium according to (1), wherein the step between the information recording tracks is a step having a concavo-convex shape (groove shape), and is adjacent to a concave portion (groove portion) and a convex portion (land portion). An information recording medium characterized by each having an information recording track can realize a narrow track pitch of the information recording track without increasing cross erase. further,
(3) The information recording medium according to any one of (1) and (2), wherein the information recording track is arranged at a certain track pitch (a distance between center lines of the information recording track), and the track An information recording medium, wherein the pitch is 50% to 70% of the energy beam spot diameter, and / or
(4) The information recording medium according to (3), wherein the energy beam is a laser beam, the laser wavelength used for the laser beam is λ, and the lens numerical aperture for forming the laser beam is NA. In this case, the effect of the present invention is most apparent in the information recording medium characterized in that the track pitch is 0.5λ / NA or more and 0.6λ / NA or less. Also,
(5) The information recording medium according to (4), wherein the information recording medium includes a transparent substrate on an energy beam incident side, the energy beam is a laser beam, and the laser wavelength of the laser beam is λ, When the refractive index of the transparent substrate at the wavelength λ is n, the step (groove depth) between the center of the concave portion and the convex portion is not less than λ / (7n) and λ / (6.2n). ) With the information recording medium characterized by the following, not only can crosstalk be reduced, but also cross erase can be reduced without lowering recording sensitivity, CNR, and resistance to multiple rewrites. Also,
(6) The information recording medium according to any one of (4) and (5), wherein the information recording medium includes a transparent substrate on an energy beam incident side, the energy beam is a laser beam, The laser wavelength of the laser beam is 630 to 660 nm, the lens numerical aperture for forming the laser beam is 0.57 to 0.643, and the refractive index of the transparent substrate in the wavelength range is 1.45 to 1.65. An information recording / reproducing apparatus using an inexpensive semiconductor laser by an information recording medium comprising a transparent substrate having a track pitch of 0.615 ± 0.03 μm and a groove depth of 59 to 67 nm. A corresponding information recording medium having a high recording density such as a DVD-RAM having a recording capacity of 4.7 GB can be realized. (7) The information recording medium according to any one of (1) and (2), wherein the one or more types of thermal diffusion control layers contain a metal oxide, carbide, nitride, sulfide, or selenide. And / or the information recording medium according to (8) and (7), wherein at least one of the one or more types of thermal diffusion control layers is provided with S. An information recording medium characterized by containing an element or / and an information recording medium according to (9) and (8), wherein the content of S element is 5% or more and 50% or less. With the characteristic information recording medium, the thermal conductivity of the thermal diffusion control layer is 1 W / m. Since K can be lowered, the phenomenon of heat backflow from the thermal diffusion layer to the recording layer can be reduced, and the cross erase can be reduced without lowering the recording sensitivity, CNR, and resistance to multiple rewrites. Also,
(10) The information recording medium according to any one of (1) and (2), wherein the thermal diffusion layer has a total content of Al, Cu, Ag, Au, Pt, and Pd of 90% or more. An information recording medium characterized by
(11) The information recording medium according to (10), comprising the above thermal diffusion layer having an Al element content of 97% or more, and / or (12) (10 ), Wherein the thermal diffusion layer has a thickness of 30 nm or more and 300 nm or less, and the recording layer is made of Ge, Sb, Te, In, Ag, or the like. Not only the phase change recording layer containing the main component but also, for example, the recording sensitivity, CNR, and the multiple rewriting resistance are reduced in the recording on the magneto-optical recording layer containing Tb, Fe, Co, Dy, Gd, etc. as the main component. Cross erase can be reduced without this.
further,
(13) The information recording medium according to any one of (1) to (12), wherein the information is changed from a crystal to an amorphous state and / or from an amorphous state to a crystal according to the change in the atomic arrangement. By using an information recording medium characterized by recording (record mark), CNR, overwrite characteristics, recording even in high-density recording where the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. Narrow track pitch can be realized without lowering the sensitivity, and information excellent in compatibility with read-only optical discs (eg, DVD-ROM) such as DVD-RAM, DVD-RW, and DVD-R. A recording medium can be obtained.
(14) The information recording medium according to (13), wherein the content of S element is smaller than the content of S element present in at least one kind of thermal diffusion control layer among the thermal diffusion control layers, An information recording medium comprising a thermal buffer layer present between the thermal diffusion control layer and the thermal diffusion layer, or / and
(15) The information recording medium according to (14), wherein the thermal buffer layer is a mixture of a metal and a metal oxide, a metal sulfide, a metal nitride, or a metal carbide. Or / and
(16) The information recording medium according to (14), wherein the sum of the thicknesses of the thermal diffusion control layers is equal to or greater than the thickness of the thermal buffer layer, and the track pitch is obtained. Even in high-density recording where the laser beam spot diameter is 70% or less of the laser beam spot diameter, a narrow track pitch can be realized without lowering the CNR and recording sensitivity. In particular, the recording mark length is less than half the energy beam spot diameter. Even in such high-density recording, good overwrite characteristics can be realized. In particular,
(17) The information recording medium according to (14), wherein information is recorded by recording a plurality of length recording marks, and the shortest recording mark among the plurality of length recording marks. The effect of the present invention is remarkably exhibited in an information recording medium characterized in that the length of the recording medium is 40% or more and 50% or less of the energy beam spot diameter. Also,
(18) The information recording medium according to (13), comprising at least a plurality of thermal diffusion control layers, wherein the S element content is at least one thermal diffusion control layer among the other thermal diffusion control layers. The track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter by the information recording medium characterized in that the information recording medium is provided with an interface layer that is smaller than the content of S element present in the recording medium and in contact with the recording layer. Even in high-density recording, it is possible to achieve a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity, and to obtain an information recording medium in which a reproduction signal does not deteriorate after rewriting many times such as 100,000 times. it can.
なお、本発明では複数の薄膜を積層し、各薄膜の特性を生かした構造としているが、必ずしも各層が厳密に分かれている必要はなく、たとえば、５ｎｍ以下程度であれば、眉間の境界付近での組成比が連続的に変化していても本発明の効果は失われない。また、本発明では各膜の組成は原子％で示してある。 In the present invention, a plurality of thin films are laminated and the structure of each thin film is utilized. However, each layer does not necessarily have to be strictly separated. For example, if it is about 5 nm or less, it is near the boundary between the eyebrows. The effect of the present invention is not lost even if the composition ratio of the is continuously changed. In the present invention, the composition of each film is shown in atomic%.
なお、本発明におけるエネルギービームスポット径とは、その強度がビームスポットの中心強度の１／ｅ２以上になる領域の直径を示している。また、本発明は情報記録トラックと平行方向に記録密度を向上させる効果（エネルギービーム径の５０％以下の記録マークを記録する際にも良好なオーバーライト特性が実現する効果）と、情報記録トラックの垂直方向に対して記録密度を向上させる効果（トラックピッチをエネルギービーム径の７０％以下にした場合においても、クロスイレーズ、クコストークを抑制する効果）がある。本発明における、エネルギービームスポット径とは、たとえばビームスポット形状が楕円形のように円形以外の場合には、各効果が発現する方向において、その強度がビームスポットの中心強度の１／ｅ２以上なる領域の幅を示している。 The energy beam spot diameter in the present invention indicates a diameter of a region where the intensity is 1 / e 2 or more of the center intensity of the beam spot. The present invention also has the effect of improving the recording density in the direction parallel to the information recording track (the effect of realizing good overwrite characteristics when recording a recording mark having a diameter of 50% or less of the energy beam diameter), and the information recording track. There is an effect of improving the recording density with respect to the vertical direction (an effect of suppressing cross erase and quartoque even when the track pitch is 70% or less of the energy beam diameter). In the present invention, the energy beam spot diameter is, for example, when the beam spot shape is other than a circle such as an ellipse, the intensity is 1 / e 2 or more of the center intensity of the beam spot in the direction in which each effect appears. Indicates the width of the region.
なお、本発明における界面層、熱拡散制御層、熱緩衝層、熱拡散層の定義を以下にまとめる。界面層とは記録層と熱拡散制御層の間に存在し、記録層の界面を安定化させる層であり、少なくともＳ元素の含有量が、熱拡散制御層のうち１種類の層の含有量よりも小さく、しかも、膜厚が２〜１０ｎｍの層である。たとえば、記録層の表面を何らかの処理により変化させたような場合（窒化、酸化等）の記録層、あるいは熱拡散制御層と明らかに組成が異なればこれを界面層と呼ぶ。 The definitions of the interface layer, the thermal diffusion control layer, the thermal buffer layer, and the thermal diffusion layer in the present invention are summarized below. The interface layer is a layer that exists between the recording layer and the thermal diffusion control layer and stabilizes the interface of the recording layer, and the content of at least one element of the thermal diffusion control layer is at least S element content. And a film thickness of 2 to 10 nm. For example, if the composition is clearly different from the recording layer or the thermal diffusion control layer when the surface of the recording layer is changed by some treatment (nitriding, oxidation, etc.), this is called an interface layer.
また、熱拡散制御層とは少なくとも膜厚が１０ｎｍより大きく、記録層と熱拡散層の間に存在し、エネルギービームを透過させる酸化物、炭化物、窒化物、硫化物、セレン化物を主成分とする層であり、少なくとも上記エネルギービームの波長における複素屈折率ｎ、ｋのうちｋが−０．１以上のものを指す。 The thermal diffusion control layer has at least a film thickness of more than 10 nm, exists between the recording layer and the thermal diffusion layer, and contains an oxide, carbide, nitride, sulfide, selenide that transmits an energy beam as a main component. It is a layer in which k is at least −0.1 among the complex refractive indexes n and k at the wavelength of the energy beam.
また、熱緩衝層とは少なくとも熱拡散制御層と熱拡散層の間に存在し、複素屈折率ｎ、ｋのうちｋが−０．１より小さく、膜厚が１００ｎｍ以下のものを指す。 The thermal buffer layer is present at least between the thermal diffusion control layer and the thermal diffusion layer, and refers to a complex refractive index n, k in which k is less than −0.1 and the film thickness is 100 nm or less.
本発明によれば、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度が低下せず、しかも、クロスイレーズが発生しない情報記録媒体を提供することができる。 According to the present invention, even in high density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter, the information recording medium in which CNR, overwrite characteristics and recording sensitivity do not deteriorate and cross erase does not occur. Can be provided.
本発明を以下の実施例によって説明する。まず、本発明のクロスイレーズに対する優位性を説明する。クロスイレーズは、記録マークを記録するため記録層にレーザービームを照射した際に発生した熱が積層された薄膜内を伝わって隣接情報記録トラックに記録された情報を消去してしまう現象であり、高密度記録の最も大きな障害の一つである。 The invention is illustrated by the following examples. First, the superiority of the present invention over cross erase will be described. Cross erase is a phenomenon in which the information recorded on the adjacent information recording track is erased by the heat generated when the recording layer is irradiated with a laser beam to record the recording mark, and is transmitted through the laminated thin film. It is one of the biggest obstacles in high density recording.
本発明のクロスイレーズを低減させる効果について図１〜図８を用いて説明する。図１に本発明の情報記録媒体の基本構造を示す。第１の情報記録部材は溝深さがｄｇの溝形状の情報記録トラックが設けられた基板１上に下部保護層２、記録層３、熱拡散制御層４、熱拡散層５が順次積層された構造である。また、基板１′、下部保護層２′、記録層３′、熱拡散制御層４′熱拡散層５′を有する同様の構造の情報記録部材を接着剤６を介して貼り合せている。
The effect of reducing the cross erase of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the basic structure of the information recording medium of the present invention. First information recording member is lower
図２、図３は上記基板１側からレーザービームを照射し、記録層３を発熱させた場合の断面方向の熱拡散の様子を模式的に示したものである。図２は熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも薄い場合（構造Ａ：従来例に相当）、図３は熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも厚い場合（構造Ｂ：本発明）について示している。ここで、簡単のため、各層の熱伝導率の関係は熱拡散層の熱伝導率＞記録層の熱伝導率＞熱拡散制御層の熱伝導率＝下部保護層の熱伝導率となっているとする。
2 and 3 schematically show the state of thermal diffusion in the cross-sectional direction when a laser beam is irradiated from the
先に記述したように図２では熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも薄くなっている。対物レンズ７により記録層３に照射されたエネルギービームは記録層３において発熱する。また、記録層３の発熱部９において発生した熱は熱拡散層５を通じて拡散する。隣接情報記録トラックとの境界部１０では熱拡散層５と隣接情報記録トラックの記録部１１の最短距離ｄｒｈが小さく、しかも隣接情報記録トラックの記録部１１を囲む様にして熱拡散層が存在しているため、熱拡散層５を拡散する熱の影響によりクロスイレーズが発生しやすくなる。
As described above, in FIG. 2, the thickness d hc of the thermal
これに対して図３の場合、熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも厚くなっているため、隣接情報記録トラックの記録部１１は熱拡散層５を拡散している熱の影響を受けにくい。隣接情報記録トラックとの境界部１０において熱拡散層５と、隣接情報記録トラックの記録部１１の最短距離ｄｒｈが図２の場合と比較して大きく、しかも図２の場合の様に熱拡散層５は隣接情報記録トラックの記録部１１を囲む様にして存在していないからである。
In contrast, in the case of FIG. 3, since the thickness d hc of the thermal
このように、熱拡散制御層４の膜厚ｄｈｃにより隣接情報記録トラックの記録部１１に与える熱の影響が異なる。この事はクロスイレーズを抑制する上で、きわめて重要となる。隣接情報記録トラックの記録部１１に与える熱の影響を抑えることにより、クロスイレーズを抑制することが可能となるからである。
As described above, the influence of heat on the
図４は隣接情報記録トラックの記録部１１と熱拡散層５の最短距離ｄｒｈと熱拡散制御層４の膜厚ｄｈｃの関係の計算例である。熱拡散制御層４の膜厚ｄｈｃが溝深さｄｇ以上の場合、熱拡散層５と隣接情報記録トラックの記録部１１の最短距離ｄｒｈが急激に大きくなっている。
FIG. 4 is a calculation example of the relationship between the shortest distance drh between the recording
以上の例では、グルーブの記録層に情報を記録する場合について説明したが、ランドに記録する際にも、ランドの記録部と熱拡散層との最短距離が熱拡散制御層の膜厚に対して同様の変化を示す。また、図５に示したように、熱拡散制御層４の膜厚ｄｈｃが溝深さｄｇ以下の場合、記録層３の発熱部９を囲むようにして熱拡散層５が存在するため、発熱部９において発生した熱は隣接情報記録トラックの方向に拡散しやすくなる。この結果、隣接情報記録トラックにおいてクロスイレーズが発生しやすくなる。
In the above example, the case where information is recorded on the recording layer of the groove has been described. However, when recording on the land, the shortest distance between the recording portion of the land and the thermal diffusion layer is smaller than the film thickness of the thermal diffusion control layer. Show similar changes. Further, as shown in FIG. 5, when the film thickness d hc of the thermal
これに対して図６の場合、熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも厚くなっているため、隣接情報記録トラックの記録部１１は熱拡散層５を拡散している熱の影響を受けにくい。図５の場合の様に熱拡散層５は隣接情報記録トラックの記録部１１を囲む様にして存在していないからである。このように、ランドにおいて発生した熱のグルーブの記録部に対する影響は、グルーブに記録する場合と同様に説明することができ、本発明により、ランドからグルーブへの熱の流れ、あるいはグルーブからランドへの熱の流れを抑制することができる。このように、熱拡散制御層の膜厚が溝深さ以上であればクロスイレーズを低減させることができるが、特にランドグルーブ記録方式を採用しランドとグルーブの両方に情報を記録する際にも、クロスイレーズを低減する効果があらわれる。
On the other hand, in the case of FIG. 6, since the thickness d hc of the thermal
図７は記録層３の膜厚ｄｒが溝深さｄｇよりも厚い場合にグルーブにレーザービームを照射した際の熱拡散の様子を模式的に示した図である。この場合、図２、図３と比較してグルーブの記録層３の発熱部９と隣接情報記録トラックの記録部１１との間の距離が小さくなり、しかも、比較的高熱伝導率の記録層内を拡散する熱量が大きくなるためクロスイレーズが発生しやすくなる。
Figure 7 is a diagram schematically showing a state of thermal diffusion when the film thickness d r of the
図８は記録層３の膜厚ｄｒが溝深さｄｇよりも厚い場合にランドにレーザービームを照射した際の熱拡散の様子を模式的に示した図である。この場合も図５、図６と比較してランドの記録層３の発熱部９と隣接情報記録トラックの記録部１１との間の距離が小さくなり、しかも、比較的高熱伝導率の記録層内を拡散する熱量が大きくなるためクロスイレーズが発生しやすくなる。
Figure 8 is a diagram schematically showing a state of thermal diffusion when the film thickness d r of the
また、図５に示したように、熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも薄く、ランドにレーザービームを照射する場合、図２に示したように、熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも薄く、グルーブにレーザービームを照射する場合と比較して、記録感度が低下する。図２の場合、記録層３の発熱部９の側面には比較的熱伝導率が小さい下部保護層２と基板１が存在しているのに対して、図５の場合、記録層３の発熱部９の側面には比較的熱伝導率が大きい熱拡散層が存在しているからである。このことがランドとグルーブの記録感度の相違を引き起こし、情報記録再生装置の設計上大きな問題となる。
As shown in FIG. 5, when the thickness d hc of the thermal
また、この問題を解決するため、ランドに情報を記録する際には、グルーブに情報を記録する場合よりも、大きなパワーのレーザービームを照射するという方法が考えられるが、この場合、隣接グルーブにおいてクロスイレーズが発生しやすくなるという新たな問題が発生するため好ましくない。 In order to solve this problem, when recording information on the land, a method of irradiating a laser beam with a larger power than when recording information on the groove is conceivable. This is not preferable because a new problem that cross erasure easily occurs.
本発明の情報記録媒体によれば、上記ランドとグルーブ記録感度差も低減することができる。図３、図６のように熱拡散制御層４の厚さｄｈｃが溝深さｄｇよりも厚い場合、グルーブに記録する場合、ランドに記録する場合ともに、記録層３の発熱部９は側面に比較的低熱伝導率の下部保護層、あるいは熱拡散制御層が存在するからである。
According to the information recording medium of the present invention, the land and groove recording sensitivity difference can be reduced. When the thickness d hc of the thermal
発明者等は上記現象を考慮し、記録層、熱拡散制御層、及び熱拡散層の熱伝導率、膜厚とクロスイレーズの関係を調べるとともに、各層に最適な熱伝導率、膜厚が存在することを発見した。また、上記熱伝導率を実現するための各層の組成を求めた。以下に実験例を示す。 Considering the above phenomenon, the inventors examined the thermal conductivity of the recording layer, the thermal diffusion control layer, and the thermal diffusion layer, the relationship between the film thickness and the cross erase, and the optimum thermal conductivity and film thickness exist for each layer. I found it to be. Moreover, the composition of each layer for realizing the thermal conductivity was determined. Experimental examples are shown below.
トラックピッチ０．４〜０．７５μｍ、溝深さ６２ｎｍであり、ランドとグルーブの両方に情報を記録するためのアドレス情報が各セクタの先頭部に設けられた厚さ０．６ｍｍのランド／グルーブ記録用ポリカーボネート製の基板１上に、図９に示した構造の各薄膜（下部保護層２：（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（１００ｎｍ）、下部界面層１２：Ｃｒ２Ｏ３（５ｎｍ）、記録層３：Ａｇ６Ｇｅ１６Ｓｂ２２Ｔｅ５５相変化記録層（１０ｎｍ）、上部界面層１３（５ｎｍ）、熱拡散制御層４：（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（１４０ｎｍ）、熱緩衝層１４：Ｃｒ４０（Ｃｒ２Ｏ３）６０（３５ｎｍ）、熱拡散層５：Ａｌ（８０ｎｍ）を順次スパッタリングプロセスにより製膜した。
A land / groove having a track pitch of 0.4 to 0.75 μm and a groove depth of 62 nm, and address information for recording information on both the land and the groove is 0.6 mm thick provided at the head of each sector. Each thin film (lower protective layer 2: (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 (100 nm), lower interface layer 12: Cr 2 O 3 (5 nm) having the structure shown in FIG. 9 is formed on a
また、同様の基板１′、下部保護層２′、下部界面層１２′、記録層３′、上部界面層１３′、熱拡散制御層４′、熱緩衝層１４′、熱拡散層５′を有する同様の構造の情報記録部材を接着剤６を介して貼り合せた。以上の構成の情報記録媒体を光ディスク１５と呼ぶ。なお、上記ポリカーボネート基板の屈折率は１．５８であった。（なお、光ディスク１５を構成している各薄膜の適正な膜厚、組成の範囲は後述した。）
このディスクの半径方向にはユーザ記録用のゾーンが３６個あり、ゾーン内一周内には２５〜６０個のセクタが存在している。また、ゾーン毎にトラックピッチを０．４〜０．７５μｍの間で変化させており、クロスイレーズのトラックピッチ依存性を測定できるようにしている。
Further, a similar substrate 1 ', lower protective layer 2', lower interface layer 12 ', recording layer 3', upper interface layer 13 ', thermal diffusion control layer 4', thermal buffer layer 14 ', and thermal diffusion layer 5' are provided. The information recording member having the same structure as above was bonded through the adhesive 6. The information recording medium having the above configuration is called an optical disc 15. The refractive index of the polycarbonate substrate was 1.58. (Note that the proper film thickness and composition range of each thin film constituting the optical disk 15 are described later.)
There are 36 user recording zones in the radial direction of the disk, and there are 25 to 60 sectors within one zone. In addition, the track pitch is changed between 0.4 and 0.75 μm for each zone so that the track pitch dependency of cross erase can be measured.
上記光ディスク１５（図１０中では便宜的に１０−１と呼ぶ）に対して図１０に示した情報記録再生装置により、情報の記録再生を行なった。以下に本情報記録再生装置の動作を説明する。なお、記録再生を行なう際のモーター制御方法としては、記録再生を行なうゾーン毎にディスクの回転数を変化させるＺＣＬＶ（Ｚｏｎｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式を採用している。ディスク線速度は約８．３ｍ／ｓである。 Information was recorded / reproduced on the optical disk 15 (referred to as 10-1 for convenience in FIG. 10) by the information recording / reproducing apparatus shown in FIG. The operation of the information recording / reproducing apparatus will be described below. As a motor control method for recording / reproducing, a ZCLV (Zone Constant Linear Velocity) method is employed in which the rotational speed of the disk is changed for each zone where recording / reproducing is performed. The disk linear velocity is about 8.3 m / s.
記録装置外部からの情報は８ビットを１単位として、８−１６変調器に伝送される。ディスク１上に情報を記録する際には、情報８ビットを１６ビットに変換する変調方式、いわゆる８−１６変調方式を用い記録が行われた。この変調方式では媒体上に、８ビットの情報に対応させた３Ｔ〜１４Ｔのマーク長の情報の記録を行なっている。図中の８−１６変調器１０−８はこの変調を行なっている。なお、ここでＴとは情報記録時のクロックの周期を表しており、ここでは１７．１ｎｓとした。
Information from the outside of the recording apparatus is transmitted to an 8-16 modulator in units of 8 bits. When recording information on the
８−１６変調器１０−８により変換された３Ｔ〜１４Ｔのデジタル信号は記録波形発生回路１０−６に転送され、高パワーパルスの幅を約Ｔ／２とし、高パワーレベルのレーザー照射間に幅が約Ｔ／２の低パワーレベルのレーザー照射を行い、上記一連の高パワーパルス間に中間パワーレベルのレーザー照射が行われるマルチパルス記録波形が生成される。この際、記録マークを形成するための、高パワーレベルを１１．０ｍＷ、記録マークの消去が可能な中間パワーレベルを４．０ｍＷ、中間パワーレベルより低い低パワーレベルを３．０ｍＷとした。また、上記記録波形発生回路６内において、３Ｔ〜１４Ｔの信号を時系列的に交互に「０」と「１」に対応させ、「０」の場合には中間パワーレベルのレーザーパワーを照射し、「１」の場合には高パワーレベルのパルスを含む一連の高パワーパルス列を照射するようにしている。この際、光ディスク１上の中間パワーレベルのレーザービームが照射された部位は結晶となり（スペース部）、高パワーレベルのパルスを含む一連の高パワーパルス列のレーザービームが照射された部位は非晶質（マーク部）に変化する。また、上記記録波形発生回路１０−６内は、マーク部を形成するための高パワーレベルを含む一連の高パワーパルス列を形成する際に、マーク部の前後のスペース部の長さに応じて、マルチパルス波形の先頭パルス幅と最後尾のパルス幅を変化させる方式（適応型記録波形制御）に対応したマルチパルス波形テーブルを有しており、これによりマーク間に発生するマーク間熱干渉の影響を極力排除できるマルチパルス記録波形を発生している。
The digital signal of 3T to 14T converted by the 8-16 modulator 10-8 is transferred to the recording waveform generation circuit 10-6, the width of the high power pulse is set to about T / 2, and the laser power is irradiated between the high power levels. Laser irradiation at a low power level with a width of about T / 2 is performed, and a multi-pulse recording waveform is generated in which laser irradiation at an intermediate power level is performed between the series of high power pulses. At this time, the high power level for forming the recording mark was 11.0 mW, the intermediate power level capable of erasing the recording mark was 4.0 mW, and the low power level lower than the intermediate power level was 3.0 mW. In the recording waveform generation circuit 6, the signals of 3T to 14T are made to correspond to “0” and “1” alternately in time series, and in the case of “0”, laser power of an intermediate power level is irradiated. In the case of “1”, a series of high power pulse trains including high power level pulses are irradiated. At this time, the portion irradiated with the intermediate power level laser beam on the
記録波形発生回路１０−６により生成された記録波形は、レーザー駆動回路１０−７に転送され、レーザー１駆動回路１０−７はこの記録波形をもとに、光ヘッド１０−３内の半導体ルーザを発光させる。
The recording waveform generated by the recording waveform generation circuit 10-6 is transferred to the laser driving circuit 10-7. The
本記録装置に搭載された光ヘッド１０−３には、情報記録用のエネルギービームとして光波長６５５ｎｍの半導体レーザーが使用されている。また、このレーザー光をレンズＮＡ０．６の対物レンズにより上記光ディスク１２の記録層上に絞り込み、上記記録波形に対応したエネルギーのレーザービームを照射することにより、情報の記録を行なった。 In the optical head 10-3 mounted on the recording apparatus, a semiconductor laser having an optical wavelength of 655 nm is used as an energy beam for information recording. Information was recorded by squeezing the laser beam onto the recording layer of the optical disk 12 with an objective lens having a lens NA of 0.6 and irradiating a laser beam having an energy corresponding to the recording waveform.
一般的に、レーザー波長λのレーザー光をレンズ開口数ＮＡのレンズにより集光した場合、レーザービームのスポット径はおよそ０．９×λ／ＮＡとなる。したがって、上記条件の場合、レーザービームのスポット径は約０．９８ミクロンである。この時、レーザービームの偏光を円偏光とした。 In general, when laser light having a laser wavelength λ is condensed by a lens having a lens numerical aperture NA, the spot diameter of the laser beam is approximately 0.9 × λ / NA. Therefore, in the case of the above conditions, the spot diameter of the laser beam is about 0.98 microns. At this time, the polarization of the laser beam was circularly polarized.
また、本記録装置はグルーブとランド（グルーブ間の領域）の両方に情報を記録する方式（いわゆるランドグルーブ記録方式）に対応している。本記録装置ではＬ／Ｇサーボ回路１０−９により、ランドとグルーブに対するトラッキングを任意に選択することができる。 The recording apparatus is compatible with a system (so-called land / groove recording system) for recording information on both the groove and the land (area between the grooves). In this recording apparatus, tracking for the land and the groove can be arbitrarily selected by the L / G servo circuit 10-9.
記録された情報の再生も上記光ヘッド１０−３を用いて行なった。レーザービームを記録されたマーク上に照射し、マークとマーク以外の部分からの反射光を検出することにより、再生信号を得る。この再生信号の振幅をプリアンプ回路１０−４により増大させ、８−１６復調器１０−１０に転送する。８−１６復調器１０−１０では１６ビット毎に８ビットの情報に変換する。以上の動作により、記録されたマークの再生が完了する。 The recorded information was also reproduced using the optical head 10-3. A reproduction signal is obtained by irradiating a laser beam onto a recorded mark and detecting reflected light from the mark and a portion other than the mark. The amplitude of the reproduction signal is increased by the preamplifier circuit 10-4 and transferred to the 8-16 demodulator 10-10. The 8-16 demodulator 10-10 converts the information into 8-bit information every 16 bits. With the above operation, the reproduction of the recorded mark is completed.
以上の条件で上記光ディスク１５に記録を行った場合、最短マークである３Ｔマークのマーク長はおよそ０．４２μｍ、最長マークである１４Ｔマークのマーク長は約１．９６μｍとなる。 When recording is performed on the optical disc 15 under the above conditions, the mark length of the 3T mark, which is the shortest mark, is approximately 0.42 μm, and the mark length of the 14T mark, which is the longest mark, is approximately 1.96 μm.
以上の条件において、グルーブに情報を記録した後、隣接情報トラック（ランド）に情報を記録し、グルーブの再生信号のクロスイレーズによるジッター上昇量を測定し、図１１に示した。 Under the above conditions, after information was recorded in the groove, information was recorded in the adjacent information track (land), and the amount of increase in jitter due to cross erase of the reproduction signal of the groove was measured and is shown in FIG.
また、熱拡散制御層の膜厚が１５ｎｍである以外は光ディスク１５と同様の構造である光ディスク１６を作成し、グルーブの再生信号のクロスイレーズによるジッター上昇量を測定し、第１１図に示した。この際、光ディスク１６は記録に要するパワーが、光ディスク１５の場合と比較して、１．３倍程度に上昇していた。なお、光ディスク１５のトラックピッチ０．７μｍにおけるジッターはランド８．０％、グルーブ８．２％、光ディスク１６のトラックピッチ０．７μｍにおけるジッターはランド８．５％、グルーブ８．７％であった。
Further, an
熱拡散制御層の膜厚が溝深さより薄い光ディスク１６の場合、トラックピッチが０．７μｍ以下の場合、クロスイレーズによるジッター上昇が発生したが、熱拡散制御層の膜厚が溝深さより厚い光ディスク１５の場合、クロスイレーズによるジッター上昇は０．５５μｍより狭いトラックピッチにおいて発生し、トラックピッチが０．５５μｍ以上では、クロスイレーズによるジッター上昇は皆無であった。したがって、本発明の効果がトラックピッチ０．５５μｍから０．６５μｍの間の場合において発現していることが明らかとなった。
In the case of the
また、以上の実験と同様に、ランドに情報を記録した後に、隣接情報トラック（グルーブ）に情報を記録し、ランドの再生信号のクロスイレーズによるジッター上昇量を測定したところ、光ディスク１５において、トラックピッチ０．５５μｍから０．７μｍの間の場合に、本発明のクロスイレーズ低減効果が発現した。 Similarly to the above experiment, after information was recorded on the land, information was recorded on the adjacent information track (groove), and the amount of jitter increase due to cross erase of the reproduction signal of the land was measured. When the pitch was between 0.55 μm and 0.7 μm, the cross erase reduction effect of the present invention was manifested.
なお、以下の実施例においても図１０に示した情報記録再生装置により情報の記録再生を行った。また、本発明と溝深さの関係を明らかにするため以下の実験を行った。トラックピッチ０．６１５μｍ、ランドとグルーブの両方に情報を記録するためのアドレス情報が各セクタの先頭部に設けられ、厚さ０．６ｍｍ、溝深さを５０〜８０ｎｍの間において変化させた数種類のランド／グルーブ記録用ポリカーボネート製の基板１上に、図９に示した構造の各薄膜を順次スパッタリングプロセスにより製膜した。さらに、同様の構造の情報記録部材を接着剤を介して貼り合せた。なお、上記ポリカーボネート基板の屈折率は１．５８であった。上記光ディスクを図１０に示した情報記録再生装置により、情報の記録再生を行った。実施例の光ディスク１５と同条件により情報の記録再生を行なった。
In the following examples, information was recorded / reproduced by the information recording / reproducing apparatus shown in FIG. The following experiment was conducted to clarify the relationship between the present invention and the groove depth. Several types with a track pitch of 0.615 μm, address information for recording information on both lands and grooves provided at the head of each sector, thickness 0.6 mm, and groove depth varied between 50 and 80 nm Each thin film having the structure shown in FIG. 9 was sequentially formed on the land / groove
以上の条件により記録を行った場合、最短マークである３Ｔマークのマーク長はおよそ０．４２μｍ、最長マークである１４Ｔマークのマーク長は約１．９６μｍとなる。 When recording is performed under the above conditions, the mark length of the 3T mark which is the shortest mark is about 0.42 μm, and the mark length of the 14T mark which is the longest mark is about 1.96 μm.
溝深さを変化させた数種類の光ディスクのグルーブに情報を記録したのちに、隣接情報トラック（ランド）に情報を記録し、グルーブの再生信号のクロストークによるジッター上昇量の溝深さ依存性を測定し図１２に示した。 After recording information on the groove of several types of optical discs with different groove depths, information is recorded on the adjacent information track (land), and the groove depth dependence of the jitter rise due to crosstalk of the reproduction signal of the groove Measurements are shown in FIG.
溝深さが５９ｎｍから６７ｎｍの場合、クロストークによるジッター上昇は発生しなかったが、溝深さが５９ｎｍより小さい場合、あるいは６７ｎｍより大きい場合には、クロスイレーズ、クロストークによるジッター上昇が発生した。このように溝深さが５９ｎｍ以上６７ｎｍ以下の場合、本発明の効果が発現していることが明らかとなった。また、クロストークの低減効果は、レーザービームのレーザー波長と溝深さの関係により決まり、レーザービームのレーザー波長をλ、波長λにおける基板の屈折率をｎとした場合、溝深さがλ／（７ｎ）以上、λ／（６．２ｎ）以下であれば良い。
また、溝深さが５９ｎｍ以上６７ｎｍ以下の光ディスクに対して、それぞれランドとグルーブに１０万回オーバーライトを行ったところジッター上昇は１％以下であり、多数回書換特性がきわめて良好であることがわかった。
When the groove depth was 59 nm to 67 nm, no increase in jitter due to crosstalk occurred. However, when the groove depth was less than 59 nm or larger than 67 nm, jitter increase due to cross erase or crosstalk occurred. . As described above, when the groove depth is 59 nm or more and 67 nm or less, the effect of the present invention is revealed. The effect of reducing crosstalk is determined by the relationship between the laser wavelength of the laser beam and the groove depth. When the laser wavelength of the laser beam is λ and the refractive index of the substrate at the wavelength λ is n, the groove depth is λ / It may be (7n) or more and λ / (6.2n) or less.
Further, when the land and groove were overwritten 100,000 times on the optical disc having a groove depth of 59 nm or more and 67 nm or less, the increase in jitter was 1% or less, and the rewriting characteristics for many times were very good. all right.
なお、本発明の効果が発現する熱拡散制御層は光学的には屈折率が１．４〜３．０の間であり、光を吸収しない材料であり、特に金属の酸化物、炭化物、窒化物、硫化物、セレン化物を含有することが望ましい。また、組成の異なる複数の熱拡散制御層を組み合せてもよい。熱拡散制御層のうち、少なくとも１種類の熱拡散制御層にＺｎとＳが含有されている場合、クロスイレーズ低減効果が特に顕著に発現するが、特に、熱拡散制御が（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（モル比率）あるいはＺｎＳとＳｉＯ２の混合比を換えたもの（ＳｉＯ２が５〜５０モル％）、ＺｎＳと下記酸化物５〜４０モル％の混合組成に近い組成の材料の場合熱伝導率が低下するため熱拡散制御が容易になる。混合する酸化物はＳｉＯ２，ＳｉＯ，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＣｅＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３，ＧｅＯ，ＧｅＯ２，ＰｂＯ，ＳｎＯ，ＳｎＯ２，Ｂｉ２Ｏ３，ＴｅＯ２，ＷＯ２，ＷＯ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＺｒＯ２が好ましい。この他にＳｉ−Ｏ−Ｎ系材料，Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系材料、Ｃｒ２Ｏ３，などのＣｒ−Ｏ系材料、ＣＯ２Ｏ３，ＣｏＯなどのＣｏ−Ｏ系材料などの酸化物、ＴａＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４などのＳｉ−Ｎ系材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ系材料（例えばＡｌＳｉＮ２）、Ｇｅ−Ｎ系材料などの窒化物、ＺｎＳ，Ｓｂ２Ｓ３，ＣｄＳ，Ｉｎ２Ｓ３，Ｇａ２Ｓ３，ＧｅＳ，ＳｎＳ２，ＰｂＳ，Ｂｉ２Ｓ３，などの硫化物、ＳｎＳｅ３，Ｓｂ２Ｓ３，ＣｄＳｅ，ＺｎＳｅ，Ｉｎ２Ｓｅ３，Ｇａ２Ｓｅ３，ＧｅＳｅ，ＧｅＳｅ２，ＳｎＳｅ，ＰｂＳｅ，Ｂｉ２Ｓｅ３などのセレン化物、ＣｅＦ３，ＭｇＦ２，ＣａＦ２などの弗化物、または、上記の材料に近い組成のものを用いた熱拡散制御層を用いてもよい。また、これらの混合材料の層でもよい。また、本実施例のようにＺｎＳと酸化物より成る熱拡散制御層と、それ以外の上記の材料の層を重ねた、多重層の熱拡散制御層としても良い。この場合、上記のＺｎＳと酸化物より成る材料以外の材料のうちでは、酸化物、窒化物、弗化物のうちのいずれかが、より好ましい。特に、熱拡散制御層の膜厚の和が、情報記録トラック間の段差以上であり、かつ３００ｎｍ以下である場合、記録感度を低下させることなく、クロスイレーズ低減、高ＣＮＲ化、多数回書換劣化に対する耐久性の向上を実現することができ、しかも、ランドとグルーブの両方に情報を記録する場合においても、ランドとグルーブから得られる再生信号の品質が大きく異なることがない情報記録媒体が実現する。さらに望ましくは、熱拡散制御層の膜厚が１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の場合、上記効果に加え、生産性が向上する。
The thermal diffusion control layer that exhibits the effects of the present invention is a material that has an optical refractive index between 1.4 and 3.0 and does not absorb light, and is particularly a metal oxide, carbide, or nitride. It is desirable to contain a product, sulfide, or selenide. A plurality of thermal diffusion control layers having different compositions may be combined. When Zn and S are contained in at least one kind of thermal diffusion control layer among the thermal diffusion control layers, the cross erase reduction effect is particularly prominent. In particular, the thermal diffusion control is (ZnS) 80 (SiO 2 2) 20 (mol ratio) or ZnS to that changing the mixing ratio of SiO 2 (
また、熱拡散層としては高反射率、高熱伝導率の金属あるいは合金が良く、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄの総含有量が９０％以上であることが望ましい。特にＡｌを９５％以上含有する熱拡散層とした場合、廉価であり、高ＣＮＲ、高記録感度、多数回書換耐性に優れ、しかもクロスイレーズ低減効果が極めて大きい情報記録媒体を得ることができた。特に、上記熱拡散層の組成がＡｌを９５％以上含有する場合、廉価でしかも耐食性に優れた情報記録媒体を実現することができる。Ａｌに対する添加元素としてはＣｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｂ、ＢおよびＣが耐食性の点において優れているが、添加元素がＣｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕの場合、特に耐食性向上に大きな効果がある。また、上記熱拡散層の膜厚は、３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であることが良い。熱拡散層の膜厚が３００ｍより小さい場合、記録層において発生した熱が拡散しにくくなるため、特に１０万回程度書換えた際に、記録膜が劣化しやすくなり、また、クロスイレーズが発生しやすくなる場合がある。また、光を透過してしまうため反射層として使用することが困難になり再生信号振幅が低下する場合がある。 The heat diffusion layer is preferably a metal or alloy having high reflectivity and high thermal conductivity, and the total content of Al, Cu, Ag, Au, Pt, and Pd is desirably 90% or more. In particular, when a thermal diffusion layer containing 95% or more of Al is used, an information recording medium that is inexpensive, excellent in high CNR, high recording sensitivity, excellent in multiple rewritability, and extremely effective in reducing cross erase can be obtained. . In particular, when the composition of the heat diffusion layer contains 95% or more of Al, an inexpensive information recording medium with excellent corrosion resistance can be realized. As additive elements for Al, Co, Ti, Cr, Ni, Mg, Si, V, Ca, Fe, Zn, Zr, Nb, Mo, Rh, Sn, Sb, Te, Ta, W, Ir, Pb, B and C is excellent in terms of corrosion resistance, but when the additive element is Co, Cr, Ti, Ni, Fe, or Cu, there is a great effect in improving corrosion resistance. The film thickness of the thermal diffusion layer is preferably 30 nm or more and 300 nm or less. When the film thickness of the thermal diffusion layer is smaller than 300 m, the heat generated in the recording layer is difficult to diffuse. Therefore, the recording film is likely to deteriorate especially when rewritten about 100,000 times, and cross erase occurs. It may be easier. Further, since light is transmitted, it is difficult to use as a reflective layer, and the reproduction signal amplitude may be reduced.
熱拡散層の膜厚が３００ｎｍ以上の場合、生産性が悪く、熱拡散層の内部応力により、基板のそり等が発生し、情報の記録再生を正確に行なうことができなくなる場合がある。また、熱拡散層の膜厚は、７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であれば、耐食性、生産性の点で優れておりさらに望ましい。 When the thickness of the thermal diffusion layer is 300 nm or more, the productivity is poor, and internal warping of the thermal diffusion layer may cause warping of the substrate, and information recording / reproduction may not be performed accurately. Moreover, if the film thickness of the thermal diffusion layer is 70 nm or more and 150 nm or less, it is more desirable in terms of corrosion resistance and productivity.
なお、本実施例では光ディスクとしてＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ａｇ等を主成分とする相変化記録層に対して記録を行っているが、本発明の基本はエネルギービームにより熱が発生し、この熱により記録マークの記録を行う光ディスクの光学特性（反射率、変調度）とともに、熱特性（温度分布、冷却速度分布）を制御することにあるので、特に相変化光ディスクに限定されるものではなく、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｄｙ、Ｇｄ等を主成分とする光磁気記録層に対する記録においても効果を発揮する。また、書換可能型情報記録媒体に限定されるものではない。また、基板や記録層の形状を変化させて記録を行う有機色素記録の場合、高パワーのレーザービームを照射した場合のみ、変化が起こり、この変化が非可逆的であるが、上述したように、本発明の基本はエネルギービームにより熱が発生し、この熱により記録マークの記録を行なう光ディスクの光学特性（反射率、変調度）とともに、熱特性（温度分布、冷却速度分布）を制御することにあるので、特に書換型光ディスクに限定されるものではなく、追記型光ディスクに適応することもできる。 In this embodiment, recording is performed on a phase change recording layer mainly composed of Ge, Sb, Te, In, Ag or the like as an optical disk. However, the basis of the present invention is that heat is generated by an energy beam, This is to control the thermal characteristics (temperature distribution, cooling rate distribution) as well as the optical characteristics (reflectance, modulation degree) of the optical disk on which the recording mark is recorded by this heat. In addition, the present invention is also effective in recording on a magneto-optical recording layer mainly composed of Tb, Fe, Co, Dy, Gd and the like. Further, the present invention is not limited to a rewritable information recording medium. Further, in the case of organic dye recording in which recording is performed by changing the shape of the substrate or the recording layer, the change occurs only when a high power laser beam is irradiated, and this change is irreversible. The basis of the present invention is to control heat characteristics (temperature distribution, cooling rate distribution) as well as optical characteristics (reflectance, modulation degree) of an optical disc on which recording marks are recorded by the heat generated by the energy beam. Therefore, the present invention is not limited to a rewritable optical disc, and can be applied to a write-once optical disc.
また、本発明に使用される記録膜としては、特に相変化記録材料が適しており、上記実施例において用いたＡｇ６Ｇｅ１６Ｓｂ２２Ｔｅ５５の代わりの記録膜の材料としては、Ａｇ５Ｇｅ２０Ｓｂ２０Ｔｅ５５、Ａｇ１Ｇｅ２１Ｓｂ２３Ｔｅ５５、等Ａｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系で組成比の異なる材料が書換可能回数の低下が生じにくい。Ａｇ量が多くなると記録感度が良くなるが、消え残りが多くなる。また、Ａｇ量が少なくなると消去特性は良くなるが、記録感度が低下する。Ａｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系では、Ａｇが１〜５原子％、Ｇｅが１７〜２３原子％、Ｓｂが１９〜２５原子％、Ｔｅが５３〜５９原子％の範囲にある組成が特に書換可能回数の低下が生じにくいことがわかった。また、ＡｇＳｂＴｅ２またはこれに近い材料が２〜２０％、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５またはこれに近い材料が残部を占める組成は、結晶と非晶質状態の反射率差が大きく、再生信号が大きくなるため好ましいことがわかった。 Further, as the recording film used in the present invention, a phase change recording material is particularly suitable. As a material of the recording film in place of Ag 6 Ge 16 Sb 22 Te 55 used in the above examples, Ag 5 Ge 20 Sb 20 Te 55 , Ag 1 Ge 21 Sb 23 Te 55 , and other materials having different composition ratios such as Ag—Ge—Sb—Te are less likely to be rewritten. When the Ag amount is increased, the recording sensitivity is improved, but the remaining unerased is increased. Further, when the Ag amount is reduced, the erasing characteristics are improved, but the recording sensitivity is lowered. In the Ag-Ge-Sb-Te system, a composition in which Ag is 1 to 5 atomic%, Ge is 17 to 23 atomic%, Sb is 19 to 25 atomic%, and Te is in the range of 53 to 59 atomic% is particularly rewritable. It was found that the decrease in the number of times hardly occurred. In addition, the composition in which the material of AgSbTe 2 or a material close thereto is 2 to 20% and the remaining material is the material of Ge 2 Sb 2 Te 5 or a material close thereto has a large difference in reflectance between the crystalline state and the amorphous state, and the reproduction signal is large. It turned out to be preferable.
次いで、（（Ｃｒ４Ｔｅ５）１０（Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５）９０）等Ｃｒ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系記録膜、でも書換え３万回以上のジッターが高くなるが、それ以外の多くの特性では同様の良い結果が得られた。Ｗ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系では、Ｗが１〜５原子％、Ｇｅが１７〜２３原子％、Ｓｂが１９〜２５原子％、Ｔｅが５３〜５９原子％の範囲にある組成が特に書き換え時の消え残りが少なくなることがわかった。 Next, ((Cr 4 Te 5 ) 10 (Ge 2 Sb 2 Te 5 ) 90 ) and other Cr—Ge—Sb—Te-based recording films, but the jitter of rewritable more than 30,000 times increases, but many other than that Similar good results were obtained in the characteristics. In the W-Ge-Sb-Te system, a composition in which W is in the range of 1 to 5 atomic%, Ge is in the range of 17 to 23 atomic%, Sb is in the range of 19 to 25 atomic%, and Te is in the range of 53 to 59 atomic% is particularly rewritten. It turns out that the remaining disappearance of.
一般的に、このような記録膜はＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅを主成分とする相変化成分と、より融点の高い高融点成分を添加した記録膜である。相変化成分の全原子数の９５％以上がＧｅＴｅとＳｂ２Ｔｅ３との組合せよりなり、高融点成分は全原子数の９５％以上がＣｒ−Ｔｅ、Ｃｒ−Ｓｂ、Ｃｒ−Ｇｅ、Ｃｒ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｃｒ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｃｒ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｃｏ−Ｔｅ、Ｃｏ−Ｓｂ、Ｃｏ−Ｇｅ、Ｃｏ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｃｏ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｃｏ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｃｕ−Ｔｅ、Ｃｕ−Ｓｂ、Ｃｕ−Ｇｅ、Ｃｕ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｃｕ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｃｕ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｍｎ−Ｔｅ、Ｍｎ−Ｓｂ、Ｍｎ−Ｇｅ、Ｍｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｍｎ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｍｎ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｖ−Ｔｅ、Ｖ−Ｓｂ、Ｖ−Ｇｅ、Ｖ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｖ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｖ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｎｉ−Ｔｅ、Ｎｉ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｇｅ、Ｎｉ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｎｉ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｎｉ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｍｏ−Ｔｅ、Ｍｏ−Ｓｂ、Ｍｏ−Ｇｅ、Ｍｏ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｍｏ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｍｏ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ｗ−Ｔｅ、Ｗ−Ｓｂ、Ｗ−Ｇｅ、Ｗ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｗ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｗ−Ｇｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｓｂ、Ａｇ−Ｇｅ、Ａｇ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ａｇ−Ｇｅ−Ｔｅ、の少なくとも１つ、またはこれに近い組成であると、より書換可能回数の低下が生じにくい。Ｃｒ４Ｔｅ５、Ｃｒ２Ｔｅ３、Ｃｒ５Ｔｅ８、等、Ｃｒ−Ｔｅ、は、書換え１０〜１万回のジッターが特に低いことがわかった。Ｗ−Ｔｅ、Ｗ−Ｓｂ、Ｗ−Ｇｅ、Ｗ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｗ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｗ−Ｇｅ−Ｔｅは書換え時の消え残りが特に少なくなることがわかった。また、Ａｇ２Ｔｅ、ＡｇＳｂＴｅ２等は光源波長が短くなっても信号強度が大きく、Ａｇ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｓｂ−Ｔｅが特に良いことがわかった。 In general, such a recording film is a recording film to which a phase change component mainly composed of Ge—Sb—Te and a high melting point component having a higher melting point are added. 95% or more of the total number of atoms of the phase change component is a combination of GeTe and Sb 2 Te 3, and the high melting point component of 95% or more of the total number of atoms is Cr—Te, Cr—Sb, Cr—Ge, Cr— Sb—Te, Cr—Sb—Ge, Cr—Ge—Te, Co—Te, Co—Sb, Co—Ge, Co—Sb—Te, Co—Sb—Ge, Co—Ge—Te, Cu—Te, Cu—Sb, Cu—Ge, Cu—Sb—Te, Cu—Sb—Ge, Cu—Ge—Te, Mn—Te, Mn—Sb, Mn—Ge, Mn—Sb—Te, Mn—Sb—Ge, Mn-Ge-Te, V-Te, V-Sb, V-Ge, V-Sb-Te, V-Sb-Ge, V-Ge-Te, Ni-Te, Ni-Sb, Ni-Ge, Ni- Sb-Te, Ni-Sb-Ge, Ni-Ge-Te, Mo-Te, Mo-Sb, M -Ge, Mo-Sb-Te, Mo-Sb-Ge, Mo-Ge-Te, W-Te, W-Sb, W-Ge, W-Sb-Te, W-Sb-Ge, W-Ge-Te , Ag-Te, Ag-Sb, Ag-Ge, Ag-Sb-Te, Ag-Sb-Ge, Ag-Ge-Te, or a composition close to this, more rewritable times Decline is unlikely. It has been found that Cr-Te, such as Cr 4 Te 5 , Cr 2 Te 3 , Cr 5 Te 8 , etc., has a particularly low jitter of 10 to 10,000 rewrites. W-Te, W-Sb, W-Ge, W-Sb-Te, W-Sb-Ge, and W-Ge-Te were found to be particularly less lost during rewriting. Further, it was found that Ag 2 Te, AgSbTe 2 and the like have high signal intensity even when the light source wavelength is shortened, and Ag-Te and Ag-Sb-Te are particularly good.
相変化成分の全原子数の９５％以上の組成がＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５である場合、記録膜全原子数の中の高融点成分原子の占める割合は、５原子％以上、２０原子％以下が書換特性が良い。５原子％以上、１５原子％以下は消去特性が良いため書換特性がより良い。 When the composition of 95% or more of the total number of atoms of the phase change component is Ge 2 Sb 2 Te 5 , the proportion of the high melting point component atoms in the total number of atoms of the recording film is 5 atomic% or more and 20 atomic% or less. Has good rewriting characteristics. Since the erasing characteristics are good, the rewriting characteristics are better at 5 atomic% or more and 15 atomic% or less.
さらに、上記以外のＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４、ＧｅＳｂ４Ｔｅ７、Ｉｎ３ＳｂＴｅ２、Ｉｎ３５Ｓｂ３２Ｔｅ３３、Ｉｎ３１Ｓｂ２６Ｔｅ４３、ＧｅＴｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｃｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｖ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｎｉ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｐｔ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｉ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｃｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｍｏ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｍｎ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｆｅ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｔｉ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｗ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅおよびこれらに近い組成のうちの少なくとも一つで置き換えても、Ｇｅの一部をＩｎに置き換えても、これに近い特性が得られる。 Further, Ge 2 Sb 2 Te 5 , GeSb 2 Te 4 , GeSb 4 Te 7 , In 3 SbTe 2 , In 35 Sb 32 Te 33 , In 31 Sb 26 Te 43 , GeTe, Ag-In-Sb-Te other than the above. , Co—Ge—Sb—Te, V—Ge—Sb—Te, Ni—Ge—Sb—Te, Pt—Ge—Sb—Te, Si—Ge—Sb—Te, Au—Ge—Sb—Te, Cu -Ge-Sb-Te, Mo-Ge-Sb-Te, Mn-Ge-Sb-Te, Fe-Ge-Sb-Te, Ti-Ge-Sb-Te, Bi-Ge-Sb-Te, W-Ge Even if it is replaced with at least one of -Sb-Te and a composition close thereto, even if a part of Ge is replaced with In, characteristics close to this can be obtained.
上記の各記録膜組成に窒素を１５原子％以下含んだものは再生信号出力が少し減少するが、多数回書換時の記録膜流動が抑制されるという長所がある。また、記録膜中の不純物元素すなわちこれまでに述べていない元素は記録膜成分の１０原子％以下が書換特性の劣化を少なく出来、好ましい。５原子％以下であるとさらに好ましかった。 When each recording film composition contains 15 atomic% or less of nitrogen, the reproduction signal output is slightly reduced, but there is an advantage in that the recording film flow at the time of many rewrites is suppressed. Further, an impurity element in the recording film, that is, an element not described so far, is preferably 10 atomic percent or less of the recording film component because deterioration in rewriting characteristics can be reduced. It was more preferable that it be 5 atomic% or less.
記録膜膜厚は少なくともランドとグルーブの段差（溝深さ）以下の場合、クロスイレーズ低減効果が大きい。また、５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が変調度が大きく、流動が起こりにくく好ましい。１５ｎｍ以下であれば、さらに好ましい。 When the recording film thickness is at least the level difference (groove depth) between the land and the groove, the cross erase reduction effect is large. Moreover, 5 nm or more and 20 nm or less are preferable because the degree of modulation is large and the flow hardly occurs. If it is 15 nm or less, it is more preferable.
本発明における記録膜は原子配列変化によって記録が行われるが、原子配列変化とは相変化などの膜の外形変化をほとんど伴わない原子配列変化を指す。 The recording film in the present invention is recorded by an atomic arrangement change. The atomic arrangement change refers to an atomic arrangement change that hardly accompanies a change in the outer shape of the film such as a phase change.
熱緩衝層は複素屈折率ｎ、ｋが１．４＜ｎ＜４．５、−２．５＜ｋ＜−０．５の範囲が良く、特に２＜ｎ＜３、−１．５＜ｋ＜−０．５の材料が望ましい。熱緩衝層では光を吸収するため、熱的に安定な材料が好ましく、望ましくは融点が１０００°Ｃ以上であることが要求される。 The heat buffer layer preferably has a complex refractive index n and k in the range of 1.4 <n <4.5 and −2.5 <k <−0.5, particularly 2 <n <3 and −1.5 <k. A material of <-0.5 is desirable. In order to absorb light in the thermal buffer layer, a thermally stable material is preferable, and it is desirable that the melting point is desirably 1000 ° C. or higher.
また、熱拡散制御層に硫化物を添加した場合、特に大きなクロスイレーズ低減効果があったが、熱緩衝層の場合、ＺｎＳ等の硫化物の含有量が少なくとも熱拡散制御層に添加される上記硫化物の含有量よりも少ないことが望ましい。融点低下、熱伝導率低下、吸収率低下等の悪影響が現れる場合があるからである。 Further, when sulfide is added to the thermal diffusion control layer, there was a particularly large cross erase reduction effect. However, in the case of a thermal buffer layer, the content of sulfide such as ZnS is added to at least the thermal diffusion control layer. Desirably less than the sulfide content. This is because adverse effects such as a decrease in melting point, a decrease in thermal conductivity, and a decrease in absorption rate may appear.
上記熱緩衝層の組成として、金属と金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、金属炭化物との混合物であることが望ましく、ＣｒとＣｒ２Ｏ３の混合物が特に良好なオーバーライト特性向上効果を示した。具体的には上記金属としてはＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｂ混合物が望ましく、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、金属炭化物としてはＳｉＯ２，ＳｉＯ，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＣｅＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３，ＧｅＯ，ＧｅＯ２，ＰｂＯ，ＳｎＯ，ＳｎＯ２，Ｂｉ２Ｏ３，ＴｅＯ２，ＷＯ２，ＷＯ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＺｒＯ２が好ましい。この他にＳｉ−Ｏ−Ｎ系材料，Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系材料、Ｃｒ２Ｏ３，などのＣｒ−Ｏ系材料、Ｃｏ２Ｏ３，ＣｏＯなどのＣｏ−Ｏ系材料などの酸化物、ＴａＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４などのＳｉ−Ｎ系材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ系材料（例えばＡｌＳｉＮ２）、Ｇｅ−Ｎ系材料などの窒化物、ＺｎＳ，Ｓｂ２Ｓ３，ＣｄＳ，Ｉｎ２Ｓ３，Ｇａ２Ｓ３，ＧｅＳ，ＳｎＳ２，ＰｂＳ，Ｂｉ２Ｓ３，などの硫化物、ＳｎＳｅ３，Ｓｂ２Ｓ３，ＣｄＳｅ，ＺｎＳｅ，Ｉｎ２Ｓｅ３，Ｇａ２Ｓｅ３，ＧｅＳｅ，ＧｅＳｅ２，ＳｎＳｅ，ＰｂＳｅ，Ｂｉ２Ｓｅ３などのセレン化物、ＣｅＦ３，ＭｇＦ２，ＣａＦ２などの弗化物、または、上記の材料に近い組成のものを用いた熱緩衝層を用いてもよい。
The composition of the thermal buffer layer is preferably a mixture of metal and metal oxide, metal sulfide, metal nitride, or metal carbide, and the mixture of Cr and Cr2O3 showed particularly good overwriting characteristics improvement effect. . Specifically, the metals include Al, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Co, Ti, Cr, Ni, Mg, Si, V, Ca, Fe, Zn, Zr, Nb, Mo, Rh, Sn, A mixture of Sb, Te, Ta, W, Ir, and Pb is desirable. Examples of the metal oxide, metal sulfide, metal nitride, and metal carbide include SiO 2 , SiO, TiO 2 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , and CeO. , La 2 O 3 , In 2 O 3 , GeO, GeO 2 , PbO, SnO, SnO 2 , Bi 2 O 3 , TeO 2 , WO 2 , WO 3 , Sc 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 preferable. In addition to Si-O-N-based materials, oxidized, such as CoO-based material such as Si-Al-O-N-based material, Cr-O-based material such as Cr 2 O 3,, Co 2
また、熱緩衝層の膜厚としては１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましく、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の場合、特に良好なオーバーライト特性向上効果が現れる。 Further, the film thickness of the thermal buffer layer is preferably 10 nm or more and 100 nm or less. When the film thickness is 20 nm or more and 50 nm or less, a particularly excellent overwrite characteristic improvement effect appears.
先に説明したように熱緩衝層は光を吸収する性質を有している。このため、記録層が光を吸収して発熱するように熱緩衝層も光を吸収して発熱する。また、熱緩衝層における吸収率は記録層が非晶質状態の場合に、記録層が結晶状態の場合よりも大きくすることが重要である。このように、光学設計することにより、記録層が非晶質状態における記録層での吸収率Ａａを、記録層が結晶状態における記録層での吸収率Ａｃよりも小さくする効果が発現する。この効果によりオーバーライト特性を大幅に向上することができる。以上の特性を得るためには熱緩衝層での吸収率を３０〜４０％程度に高める必要がある。また、熱緩衝層における発熱量は、記録層の状態が結晶状態であるか、非晶質状態であるかにより異なる。この結果、記録層から熱拡散層への熱の流れが、記録層の状態により変化することになり、この現象によりオーバーライトによるジッター上昇を抑制することができる。 As described above, the thermal buffer layer has a property of absorbing light. For this reason, the thermal buffer layer also absorbs light and generates heat, as the recording layer absorbs light and generates heat. Further, it is important that the absorptance in the thermal buffer layer is larger when the recording layer is in the amorphous state than when the recording layer is in the crystalline state. Thus, by optical design, the effect of reducing the absorption rate Aa in the recording layer when the recording layer is in an amorphous state is smaller than the absorption rate Ac in the recording layer when the recording layer is in a crystalline state. This effect can greatly improve the overwrite characteristics. In order to obtain the above characteristics, it is necessary to increase the absorption rate in the thermal buffer layer to about 30 to 40%. The amount of heat generated in the thermal buffer layer varies depending on whether the recording layer is in a crystalline state or an amorphous state. As a result, the flow of heat from the recording layer to the thermal diffusion layer changes depending on the state of the recording layer, and this phenomenon can suppress an increase in jitter due to overwriting.
以上の効果は、熱緩衝層における温度が上昇することにより、記録層から熱拡散層への熱の流れを遮断する効果により発現する。この効果を有効に生かすためには、熱拡散制御層と熱緩衝層の膜厚の関係が重要となる。発明者等は鋭意研究の結果、熱拡散制御層の膜厚の和が、熱緩衝層の膜厚以上である場合に、ＣＮＲ、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、特に、記録マーク長がエネルギービームスポット径の半分以下になるような高密度記録においても良好なオーバーライト特性を実現することができることを明らかにした。特に、最短記録マークの長さがエネルギービームスポット径の４０％以上５０％以下である場合、本発明の効果が最も顕著に現れた。 The above effects are manifested by the effect of blocking the flow of heat from the recording layer to the thermal diffusion layer when the temperature in the thermal buffer layer rises. In order to make effective use of this effect, the relationship between the film thickness of the thermal diffusion control layer and the thermal buffer layer is important. As a result of diligent research, the inventors have achieved a narrow track pitch without lowering the CNR and recording sensitivity when the sum of the thicknesses of the thermal diffusion control layers is greater than or equal to the thickness of the thermal buffer layer. It was clarified that good overwrite characteristics can be realized even in high-density recording in which the recording mark length is less than half of the energy beam spot diameter. In particular, when the length of the shortest recording mark is 40% or more and 50% or less of the energy beam spot diameter, the effect of the present invention is most noticeable.
また、特に上記のように相変化記録材料を記録層として使用した場合、１０万回程度の多数回書換えを行なうと結晶の反射率が低下するという現象が現れる場合がある。これは、高パワーレベルのレーザービームにより記録層を溶融させた際、熱拡散制御層中のＳ元素が記録層内に溶け込んだため、記録層の屈折率が変化することにより発生する現象である。この現象を抑制するためには、熱拡散制御層と記録層の間にＳ元素の含有量が少なくとも熱拡散制御層よりも小さな界面層を設けるのが良い。このようにすることにより、長期間保存寿命をも改善することができる。 In particular, when the phase change recording material is used as the recording layer as described above, there may be a phenomenon that the reflectance of the crystal decreases when rewriting is performed many times about 100,000 times. This is a phenomenon that occurs when the refractive index of the recording layer changes because the S element in the thermal diffusion control layer has melted into the recording layer when the recording layer is melted by a laser beam of high power level. . In order to suppress this phenomenon, it is preferable to provide an interface layer having an S element content at least smaller than that of the thermal diffusion control layer between the thermal diffusion control layer and the recording layer. By doing so, the long-term storage life can be improved.
上記界面層の材料としては、ＳｉＯ２，ＳｉＯ，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＣｅＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３，ＧｅＯ，ＧｅＯ２，ＰｂＯ，ＳｎＯ，ＳｎＯ２，Ｂｉ２Ｏ３，ＴｅＯ２，ＷＯ２，ＷＯ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＺｒＯ２が好ましい。この他にＳｉ−Ｏ−Ｎ系材料，Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系材料、Ｃｒ２Ｏ３，などのＣｒ−Ｏ系材料、Ｃｏ２Ｏ３，ＣｏＯなどのＣｏ−Ｏ系材料などの酸化物、ＴａＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４などのＳｉ−Ｎ系材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ系材料（例えばＡｌＳｉＮ２）、Ｇｅ−Ｎ系材料などの窒化物、ＣｅＦ３，ＭｇＦ２，ＣａＦ２などの弗化物、または、上記の材料に近い組成のものを用いた界面層を用いてもよい。また、これらの混合材料の層でもよい。また、上記界面層をＺｎＳと上記酸化物、窒化物、弗化物の混合材料とした場合、記録感度が向上するという点において優れている。
Examples of the material for the interface layer include SiO 2 , SiO, TiO 2 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , CeO, La 2 O 3 , In 2 O 3 , GeO, GeO 2 , PbO, SnO, SnO 2 , Bi 2 O 3 , TeO 2 , WO 2 , WO 3 , Sc 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 are preferred. In addition to Si-O-N-based materials, oxidized, such as CoO-based material such as Si-Al-O-N-based material, Cr-O-based material such as Cr 2 O 3,, Co 2
次に、熱拡散制御層、熱拡散層の最適な膜厚、熱伝導率を求めるため、以下に示したような熱シミュレーションを行った。
例えば４．７ＧＢＤＶＤ−ＲＡＭのようなランド−グルーブ記録方式の高密度情報記録媒体におけるマークと溝のレイアウトはほぼ図１３のようになっている。すなわち、ランド、グルーブの幅は各約０．６μｍ、マーク幅（溶融部の幅）は、およそ０．４μｍである。また、記録膜の融点は約６００°Ｃである。したがって、０．４μｍのマーク幅を実現するためにはトラック中心１９から０．２μｍ離れた点を６００°Ｃに加熱する必要がある。また、このようなレイアウトでは隣接情報記録トラックの記録マーク１７は中心トラック１８のトラック中心１９から０．４μｍ離れた位置に存在していることになる。この隣接情報記録トラックの記録マーク１７が結晶化される現象がクロスイレーズである。クロスイレーズが１０万回記録後においても発生しない条件は、中心トラック１８にレーザービーム２０が照射された際の隣接情報記録トラックの記録マーク１７における温度と時間の関数により決定される。
Next, in order to obtain the optimum film thickness and thermal conductivity of the thermal diffusion control layer and the thermal diffusion layer, the following thermal simulation was performed.
For example, the layout of marks and grooves in a high-density information recording medium of a land-groove recording system such as 4.7 GB DVD-RAM is almost as shown in FIG. That is, the width of each land and groove is about 0.6 μm, and the mark width (width of the melted portion) is about 0.4 μm. The melting point of the recording film is about 600 ° C. Therefore, in order to realize a mark width of 0.4 μm, it is necessary to heat a point 0.2 μm away from the track center 19 to 600 ° C. In such a layout, the recording mark 17 of the adjacent information recording track exists at a position 0.4 μm away from the track center 19 of the center track 18. A phenomenon in which the recording mark 17 of the adjacent information recording track is crystallized is cross erase. The condition that the cross erase does not occur even after recording 100,000 times is determined by a function of the temperature and time at the recording mark 17 of the adjacent information recording track when the center track 18 is irradiated with the laser beam 20.
４．７ＧＢＤＶＤ−ＲＡＭのような高密度情報記録媒体に使用されるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系相変化記録材料の結晶化時間は非晶質状態と結晶状態の間に活性化エネルギーが存在することから温度の関数となる。媒体上のある点をレーザービームスポットが通過する時間は、４．７ＧＢＤＶＤ−ＲＡＭ条件（８．２ｍ／ｓ）では、約１００ｎｓである。この程度の時間における結晶化温度は３００〜５００°Ｃ程度と推測される。また、隣接情報記録トラックに１０万回レーザービームが照射された場合、隣接情報記録トラックが照射される時間の積算値は約１０秒程度である。したがって、１０秒程度保持した場合における結晶化温度がクロスイレーズが発生する温度である。この程度の時間における結晶化温度、およそ２００°Ｃ程度である。したがって、熱シミュレーションにより、６００°Ｃ以上に加熱される部分の幅を０．４μｍとした場合における隣接情報記録トラックの記録マーク１７のマークの端（クロスイレーズ観測点２１）の温度変化から、２００°Ｃ以上に保持される時間（クロスイレーズ温度保持時間）を計算することにより、クロスイレーズが発生するかどうかを判定することができる。 The crystallization time of a Ge-Sb-Te phase change recording material used for a high-density information recording medium such as 4.7 GB DVD-RAM is that activation energy exists between the amorphous state and the crystalline state. It is a function of temperature. The time for the laser beam spot to pass through a certain point on the medium is about 100 ns under the 4.7 GB DVD-RAM condition (8.2 m / s). The crystallization temperature in this time is estimated to be about 300 to 500 ° C. When the adjacent information recording track is irradiated with the laser beam 100,000 times, the integrated value of the time for which the adjacent information recording track is irradiated is about 10 seconds. Therefore, the crystallization temperature in the case of holding for about 10 seconds is a temperature at which cross erase occurs. The crystallization temperature in this time is about 200 ° C. Therefore, from the temperature change at the end of the recording mark 17 of the adjacent information recording track (cross erase observation point 21) when the width of the portion heated to 600 ° C. or more is 0.4 μm by thermal simulation, It is possible to determine whether or not cross erase occurs by calculating a time (cross erase temperature holding time) that is held at or above ° C.
まず、図１に示した構造（下部保護層２：（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（１００ｎｍ）、記録層３：Ａｇ６Ｇｅ１６Ｓｂ２２Ｔｅ５５相変化記録層（１０ｎｍ）、熱拡散制御層４：（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（１４０ｎｍ）、熱拡散層５：Ａｌ（８０ｎｍ））において、熱拡散制御層の熱伝導率が変化した場合の、熱拡散制御層の熱伝導率とクロスイレーズ観測点２１におけるクロスイレーズ温度保持時間の関係を計算し図１４に示した。クロスイレーズ温度保持時間が最短になる熱伝導率が存在し、およそ０．６Ｗ／ｍＫである事が分かった。また、目標の１００ｎｓ以下のクロスイレーズ温度保持時間を満足するためには、熱伝導率が０．１〜２．３Ｗ／ｍＫの範囲であれば良いことがわかった。この熱伝導率は（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０などのＳ元素を含有する誘電体膜により達成され、Ｓ元素の含有量が５％以上５０％以下の場合に相当する。 First, the structure shown in FIG. 1 (lower protective layer 2: (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 (100 nm), recording layer 3: Ag 6 Ge 16 Sb 22 Te 55 phase change recording layer (10 nm), thermal diffusion control Layer 4: (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 (140 nm), thermal diffusion layer 5: Al (80 nm)), the thermal conductivity of the thermal diffusion control layer when the thermal conductivity of the thermal diffusion control layer changes And the relationship between the cross erase temperature holding time at the cross erase observation point 21 was calculated and shown in FIG. It was found that there is a thermal conductivity that minimizes the cross-erase temperature holding time and is approximately 0.6 W / mK. Moreover, in order to satisfy the target cross erase temperature holding time of 100 ns or less, it was found that the thermal conductivity should be in the range of 0.1 to 2.3 W / mK. This thermal conductivity is achieved by a dielectric film containing an S element such as (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 and corresponds to a case where the content of the S element is 5% or more and 50% or less.
次に、熱拡散層膜厚と隣接情報記録トラック観測点におけるクロスイレーズ温度保持時間の関係を計算し図１５に結果を示した。熱拡散層（Ａｌ）が３０ｎｍ以下の薄い領域ではクロスイレーズ温度保持時間が１００ｎｍ以上となるが、これに対して、熱拡散層の膜厚が３０ｎｍ以上では１００ｎｓ以下のクロスイレーズ温度保持時間に留まっている。 Next, the relationship between the thermal diffusion layer thickness and the cross erase temperature holding time at the adjacent information recording track observation point was calculated, and the result is shown in FIG. In the thin region where the thermal diffusion layer (Al) is 30 nm or less, the cross erase temperature holding time is 100 nm or more. On the other hand, when the thermal diffusion layer thickness is 30 nm or more, the cross erase temperature holding time is 100 ns or less. ing.
次に、熱拡散層膜厚が８０ｎｍの場合について、熱拡散層の熱伝導率とクロスイレーズ観測点におけるクロスイレーズ温度保持時間の関係を計算し、結果を図１６に示した。図のように熱拡散層の熱伝導率が大きいほどクロスイレーズ温度保持時間が短くなることがわかった。特に、クロスイレーズ温度保持時間を目標の１００ｎｓ以下にするためには、熱拡散層の熱伝導率を１０Ｗ／ｍＫ以上にすればよいことがわかった。熱伝導率が大きい物質はＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ等の高反射率金属か、ダイヤモンド等の高硬度材料である。特に、上記高反射率金属の含有量を９０％以上とした場合、反射率が高く熱伝導率が大きな熱拡散層として採用することができる。特に、生産性、コスト、耐食性、屈折率等を考慮するとＡｌもしくはＡｌにＴｉ，Ｃｒ等の金属を添加した金属がベストである。特に、Ａｌを９７％以上含有した熱拡散層は実用性に優れている。 Next, in the case where the film thickness of the thermal diffusion layer is 80 nm, the relationship between the thermal conductivity of the thermal diffusion layer and the cross erase temperature holding time at the cross erase observation point is calculated, and the result is shown in FIG. As shown in the figure, it was found that the longer the thermal conductivity of the thermal diffusion layer, the shorter the cross erase temperature holding time. In particular, it was found that the thermal conductivity of the thermal diffusion layer should be 10 W / mK or higher in order to set the cross erase temperature holding time to 100 ns or less. The substance having a high thermal conductivity is a highly reflective metal such as Au, Al, Cu, Ag, Pd, or Pt, or a high hardness material such as diamond. In particular, when the content of the high reflectance metal is 90% or more, it can be employed as a thermal diffusion layer having a high reflectance and a high thermal conductivity. In particular, considering productivity, cost, corrosion resistance, refractive index, and the like, Al or a metal obtained by adding a metal such as Ti or Cr to Al is the best. In particular, a thermal diffusion layer containing 97% or more of Al is excellent in practicality.
上記詳細に説明したように、本発明の情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度が低下せず、しかも、クロスイレーズが発生しない情報記録媒体を実現することができる。 As described in detail above, the information recording medium of the present invention does not reduce CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity even in high-density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter, In addition, an information recording medium that does not cause cross erase can be realized.
さらに、本発明の情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかも、廉価な半導体レーザーを用いた情報記録再生装置に対応した高記録密度の情報記録媒体を実現することができる。 In addition, the information recording medium of the present invention realizes a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity even in high-density recording where the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. In addition, an information recording medium having a high recording density corresponding to an information recording / reproducing apparatus using an inexpensive semiconductor laser can be realized.
さらに、本発明の情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、特に、記録マーク長がエネルギービームスポット径の半分以下になるような高密度記録においても良好なオーバーライト特性を示す情報記録媒体を実現することができる。 Furthermore, the information recording medium of the present invention can achieve a narrow track pitch without reducing the CNR and recording sensitivity even in high-density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. It is possible to realize an information recording medium that exhibits good overwrite characteristics even in high-density recording in which the recording mark length is less than half of the energy beam spot diameter.
さらに、本発明の情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかも１０万回程度の多数回書換え後にも再生信号が劣化しない情報記録媒体を実現することができる。 In addition, the information recording medium of the present invention realizes a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity even in high-density recording where the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. In addition, it is possible to realize an information recording medium in which the reproduction signal does not deteriorate even after rewriting many times about 100,000 times.
さらに、本発明の情報記録媒体により、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録においても、ＣＮＲ、オーバーライト特性、記録感度を低下させずに狭トラックピッチ化を実現でき、しかもランドに情報を記録する場合と、グルーブに情報を記録する場合の記録感度の相違が発生しない情報記録媒体を実現することができる。 In addition, the information recording medium of the present invention realizes a narrow track pitch without degrading CNR, overwrite characteristics, and recording sensitivity even in high-density recording where the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter. In addition, it is possible to realize an information recording medium that does not cause a difference in recording sensitivity between when information is recorded on a land and when information is recorded on a groove.
以上のように、本発明は、トラックピッチがレーザービームスポット径の７０％以下となるような高密度記録に用いられる情報記録媒体として有用である。 As described above, the present invention is useful as an information recording medium used for high-density recording in which the track pitch is 70% or less of the laser beam spot diameter.
１、１′：基板、
２、２′：下部保護層、
３、３′：記録層、
４、４′：熱拡散制御層、
５、５′：熱拡散層、
６：接着剤、
ｄｇ：溝深さ、
７：対物レンズ、
８：エネルギービーム、
９：発熱部、
１０：隣接情報記録トラックとの境界部、
１１：隣接情報記録トラックの記録部、
ｄｈｃ：熱拡散制御層の膜厚、
ｄｒｈ：隣接情報記録トラックの記録部と熱拡散層の最短距離、
ｄｒ：記録層の膜厚、
１２、１２：下部界面層、
１３、１３：上部界面層、
１４、１４：熱緩衝層、
１０−１：光ディスク、
１０−２：モーター、
１０−３：光ヘッド、
１０−４：プリアンプ回路、
１０−６：記録波形発生回路、
１０−７：レーザー駆動回路、
１０−８：８−１６変調器、
１０−９：Ｌ／Ｇサーボ回路、
１０−１０：８−１６復調器、
１５：光ディスク、
１６：光ディスク、
１７：隣接情報記録トラックの記録マーク、
１８：中心トラック、
１９：トラック中心、
２０：レーザービーム、
２１：クロスイレーズ観測点。
1, 1 ′: substrate
2, 2 ': lower protective layer,
3, 3 ′: recording layer,
4, 4 ': thermal diffusion control layer,
5, 5 ': thermal diffusion layer,
6: Adhesive,
d g : groove depth,
7: Objective lens,
8: Energy beam
9: heating part,
10: border with adjacent information recording track,
11: Recording section of adjacent information recording track,
d hc : film thickness of the thermal diffusion control layer,
drh : the shortest distance between the recording portion of the adjacent information recording track and the thermal diffusion layer,
d r : film thickness of the recording layer,
12, 12: Lower interface layer,
13, 13: upper interface layer,
14, 14: thermal buffer layer,
10-1: Optical disc,
10-2: Motor,
10-3: Optical head,
10-4: Preamplifier circuit,
10-6: Recording waveform generation circuit,
10-7: Laser drive circuit,
10-8: 8-16 modulator,
10-9: L / G servo circuit,
10-10: 8-16 demodulator,
15: Optical disc,
16: Optical disc,
17: Recording mark of adjacent information recording track,
18: Central track,
19: Track center,
20: Laser beam,
21: Cross erase observation point.
Claims (3)
情報記録層と、
前記情報記録層の前記エネルギービーム入射側とは反対側に、熱拡散制御層と、ＣｒとＣｒ２Ｏ３との混合物からなる熱緩衝層と、熱拡散層とを有することを特徴とする情報記録媒体。 In an information recording medium in which information is recorded by atomic arrangement change or / and electronic state change by irradiation of energy beam,
An information recording layer;
The information recording layer includes a thermal diffusion control layer, a thermal buffer layer made of a mixture of Cr and Cr 2 O 3, and a thermal diffusion layer on the side opposite to the energy beam incident side of the information recording layer. recoding media.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2007052800A JP2007141455A (en) | 1998-10-07 | 2007-03-02 | Information recording medium |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28500898 | 1998-10-07 | ||
| JP2007052800A JP2007141455A (en) | 1998-10-07 | 2007-03-02 | Information recording medium |
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| JP2007141455A true JP2007141455A (en) | 2007-06-07 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2007052800A Pending JP2007141455A (en) | 1998-10-07 | 2007-03-02 | Information recording medium |
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2007
- 2007-03-02 JP JP2007052800A patent/JP2007141455A/en active Pending
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