JP3639218B2 - 相変化光記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを照射して情報の記録・再生を行う相変化光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは大容量性、高速アクセス性、媒体可般性を兼ね備えた記録媒体として、昨今のパーソナルコンピューター、情報ネットワークの隆盛を支えており、今後ともその大容量化が期待されている。光ディスクの中で、相変化光記録媒体は、オーバーライトが容易なこと、繰り返し記録回数が多いこと、光学系の構成が単純で低価格の装置が製造しやすいこと、再生専用型光ディスクとの互換性が取りやすいこと、などの特長から、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷなどとして実用化されている。
【０００３】
相変化光記録媒体の記録・再生の原理は以下の通りである。記録時には、初期状態が結晶質の記録層に比較的高出力で単パルスのレーザービームを照射して記録部位を融点以上まで加熱した後、急速に冷却して非晶質記録マークを形成する。再生時には記録情報として記録部位の反射率変化を読み取る。消去時には記録層に記録時よりも低出力・長パルスのレーザービームを照射して、結晶化温度以上・融点未満に保持した後、冷却して結晶化させる。
【０００４】
相変化光記録媒体の基本構造は、光が入射される透明基板上に第１透明誘電体層、記録層、第２透明誘電体層および金属反射層を形成したものである。この基本構造の改良の１つとして、記録層の上下に結晶化促進層を形成した構造が知られている。
【０００５】
透明誘電体層および金属反射層は、媒体中での光の多重干渉を利用して非晶質状態と結晶状態の光学コントラストを助長する機能、記録層の酸化を防止する機能、およびオーバーライト繰り返しによる記録層の劣化を防止する機能を担う。また、金属反射層は光学的な反射以外にも、相変化光記録媒体の熱伝導調整において重要な役割を持っている。すなわち、記録層で吸収された熱を急速に放熱することにより非晶質マークの形成を助けている。
【０００６】
相変化記録媒体の記録密度を向上させる技術としては、ランド・グルーブ（Ｌ／Ｇ）記録やマーク長記録などが提案され、光源波長の短波長化も有効であると考えられている。
【０００７】
また、相変化記録媒体の記録容量をさらに高める技術として、１枚のディスクに２層の記録層を設けてそれぞれの記録層に独立に記録する、いわゆる片面２層媒体が提案されている（例えば、２０００年相変化記録研究会シンポジウム講演論文集、ｐｐ．９０−９５、ｐｐ．９６−１０１）。上記論文集のｐｐ．９０−９５に記載されている媒体の構造を説明する。以下においては所望の記録・再生特性を得るために記録層とその上下に設けられる各層を含めて情報層という。
【０００８】
この片面２層媒体は、光入射側の基板上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＧｅＳｂＴｅＳｎ第１記録層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／Ａｇ合金反射層を含む第１情報層、３５μｍのＵＶ硬化樹脂層、ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＧｅＳｂＴｅＳｎ第２記録層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／Ａｇ合金反射層を含む第２情報層を積層した構造を有する。
【０００９】
上記の片面２層媒体では、ＵＶ樹脂の膜厚が厚く、光ピックアップの焦点深度を越えているため、第１記録層および第２記録層に独立にフォーカシングすることができる。したがって、それぞれの記録層に独立に記録・再生が可能である。このため、片面に１層の記録層のみを持つ媒体（片面１層媒体）に比べ、約２倍の記録密度を実現でき、今後の高密度記録方式として期待されている。
【００１０】
こうした片面２層媒体では、第２情報層に焦点を結ぶ光は第１情報層を通過するため、第１情報層は第２情報層への記録に必要とされるエネルギーを有する光を透過する必要があり、第１情報層の透過率は５０％以上に設定される。このため、第１情報層には、上述した一般的な片面１層媒体に用いられている厚さ数十ｎｍ以上の金属反射層を設けることができない。この結果、金属反射層による放熱作用も得られなくなり、クロスイレースが起こりやすくなるため、トラックピッチを詰められないという問題が生じる。
【００１１】
ここで、クロスイレースについてより詳細に説明する。クロスイレースとは、トラックピッチをレーザースポットの全半値幅（ＦＷＨＭ）付近まで狭くした場合に、あるトラックに記録して記録マークを形成した後に隣接トラックに記録することによって、先に記録したトラックの記録マークの一部が消去される現象である。クロスイレースの主な原因の１つは、隣接トラックへの記録の際に過大なパワーが与えられ、先に記録されたトラックにレーザービームの端部が重なり、直接的に加熱されることにある。
【００１２】
次に、クロスイレースを低減するために必要な条件について説明する。図１３は記録時の記録層の溶融・再結晶化の様子を模式的に示す平面図である。この図において、Ｗｍはマーク幅、Ｗｃは溶融幅である。
【００１３】
上述したように記録時には記録層を融点以上に昇温して溶融し、室温まで急冷して、結晶構造がランダムな非晶質マークを形成する。一方、消去時（結晶化時）には、記録層を融点未満・結晶化温度以上に昇温した後、徐冷して、非晶質マークを秩序のある結晶質状態に戻す。このことからわかるように、記録過程においても記録層は冷却時に結晶化可能な温度域を通過するため、溶融再結晶化が起こり得る。溶融再結晶化は、記録層が融点直下付近の温度を通過する際に、結晶部（マーク周縁部）から溶融部（マーク中心部）へ向けて起こる結晶成長である。ここで、良好なＣＮＲ値を得るためには、ある程度の大きさのマーク幅が必要である。これはレーザースポッとのＦＷＨＭ程度の大きさである。融点直下での結晶成長は、どのような記録層材料を用いても完全に除去することはできないので、適切な大きさのマーク幅を得るためにはマーク幅よりも広い領域を溶融させなければならない。したがって、クロスイレースの低減には、図１３のＷｍとＷｃとの差をできるだけ狭めること、すなわち再結晶領域を狭め、良好なＣＮＲを得るために必要な溶融領域を広げないことが重要である。
【００１４】
再び情報層の基本構造に着目すると、記録層を挟んで透明誘電体層を設けることは、光学的に再生信号をエンハンスするためのきわめて有効な手段であるため、実用的な相変化光記録媒体では事実上必須の要件である。透明誘電体層としては、繰り返し記録・消去に対する適性から、ＺｎＳ−ＳｉＯ2混合膜が好ましいが、ある程度以上の膜厚に設定しないと、良好な光学コントラストが得られない。
【００１５】
このように記録層の上下が低熱伝導率の厚い透明誘電体層で挟まれ、しかも厚い金属反射膜を設けることができずに、記録層が断熱的な条件にある場合、記録層の冷却速度が小さくなる。このため、図１３に示した溶融部分Ｗｍのうち再結晶化する部分の占める割合が特に大きくなる。したがって、クロスイレースが著しくなり、トラックピッチを詰められなくなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、相変化光記録層を含む情報層を２層以上有する相変化光記録媒体において、光入射側の情報層に含まれる記録層でのクロスイレースを低減し、トラックピッチを詰めて高密度記録を可能にすることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層、透過型反射層、および透明放熱層の順で積層されたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層、透明放熱層および透過型反射層の順で積層されたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に近い情報層が、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上、消衰係数が０．５以下である透明放熱層を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、光吸収性層、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層および高熱伝導率層の順で積層されたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上（ｎ層、ｎ≧２）積層されている。典型的には、いわゆる片面２層媒体を含む。本明細書において、情報層とは、所望の記録・再生特性を得るために１つの記録層とその上下に設けられる各層を含めて積層体のことをいう。各情報層は光ビームの焦点深度以上の間隔を隔てて積層されており、隣り合う情報層間には厚さ約１０μｍ以上の分離層が設けられる。
【００２２】
記録層の材料としては、光照射により結晶状態と非結晶状態との間を可逆的に遷移し、両状態間で光学特性が異なる材料が用いられる。相変化記録材料としては、例えばＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料などが挙げられる。また、これらの材料に、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｓｎなどから選択される少なくとも１種の元素を微量に添加してもよい。
【００２３】
本発明に係る相変化光記録媒体では、光入射側に配置されている第１情報層全体の透過率が５０％以上と高いことが好ましい。このため、第１情報層に含まれる記録層の膜厚は約５〜１０ｎｍとすることが好ましく、約５〜７ｎｍとすることがより好ましい。また、光入射側から見て、第１情報層から第ｎ情報層までの各情報層に含まれる記録層の膜厚をｔ1、…、ｔnとすると、ｔn≧ｔn-1≧…ｔ2≧ｔ1の関係を満たすことが好ましい。
【００２４】
記録層の上下には透明誘電体層が設けられる。透明誘電体層は相変化光記録層を機械的、化学的に保護するとともに、情報層の光学特性を調整する干渉膜として機能する。透明誘電体層の材料としては、典型的にはＺｎＳ−ＳｉＯ2混合膜が用いられるが、特に限定されない。
【００２５】
なお、記録層の上下にそれぞれ結晶化促進層を挟んで透明誘電体層を設けてもよい。結晶化促進層は、結晶核発生を促進させて、オーバーライト消去特性を向上させる作用を有する。結晶化促進層の材料としては、典型的にはＧｅＮなどが用いられるが、特に限定されない。
【００２６】
図１を参照して、第１の態様に係る相変化光記録媒体の一例を説明する。図１の相変化光記録媒体は、第１の基板１、第１の情報層２、分離層３、第２の情報層、４および第２の基板５が積層された構造を有する。光は第１の基板１側から入射される。第１の情報層２は、光入射側から透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透過型反射層２４、および透明放熱層２５が積層されたものである。第２の情報層４は、光入射側から透明誘電体層４１、第２記録層４２、透明誘電体層４３、および反射層４４が積層されたものである。
【００２７】
図２を参照して、第２の態様に係る相変化光記録媒体の一例を説明する。図２の相変化光記録媒体では、第１の情報層２は光入射側から透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透明放熱層２５および透過型反射層２４が積層されたものである。すなわち、透明放熱層２５と透過型反射層２４との積層順序が図１と逆になっている以外は、図１と同様な構造を有する。
【００２８】
透明放熱層２５は第１記録層２に吸収された熱を効率的に放熱して記録マーク形成を容易にする機能を有する。上記の機能を発揮するために、透明放熱層２５の熱伝導率は１．０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましく、２０Ｗ／ｍＫ以上であることがさらに好ましい。
【００２９】
透明放熱層２５は２層目以降の情報層への透過光量を確保するために、その消衰係数が０．５以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。なお、薄膜の消衰係数は成膜法および成膜条件により著しく異なるため、上記の消衰係数の値はエリプソメーターなどによって測定される実測値である。
【００３０】
透明放熱層２５の材料は、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴａＯ、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＴｉＯ2、ＳｉＣ、およびこれらの複合材料からなる群より選択される。透明放熱層２５の膜厚は情報層を形成する各層の光学設計に依存するが、透過率を考慮すれば膜厚は５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
透過型反射層２４は照射された光ビームを反射して光エネルギーを効率よく利用するために設けられる。透過型反射層２４の材料としてはＡｇ、Ａｇを主成分とする合金が好ましく、このほかにもＡｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ａｕ、Ａｕを主成分とする合金を用いることができる。これらの材料からなる透過型反射層２４の熱伝導率は、通常、透明放熱層２５の熱伝導率よりも高い。
【００３２】
分離層３は２層以上の記録層に独立して記録・消去・再生を行う際、各記録層に光ビームの焦点を合わせるために必要であり、上述したように厚さは約１０μｍ以上に設定される。分離層の材料としては、消衰係数ｋが０．１以下、好ましくは０．０５以下、より好ましくは０．０３以下の透明材料が用いられる。たとえば、紫外線硬化樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材料、またはＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴａＯ、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＣａＯ、ＺｒＯ2、Ｐｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＡｇＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3などの酸化物、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ2、ＣａＦ2などの弗化物が適している。ただし、膜厚１０μｍ以上の分離相を形成するためには、塗布により成膜できる樹脂材料がより好ましい。また、必要に応じて、これらの材料を混合するか、積層して用いてもよい。
【００３３】
本発明の実施形態に係る相変化光記録媒体では透過型反射層２４と透明放熱層２５の配置は図１および図２のいずれでもよいが、第１記録層２２における記録部（非晶質部）と未記録部（結晶質部）との振幅（反射率差）を最大にするためには、以下のような基準で積層構造を決定すればよい。すなわち、透明放熱層２５の屈折率が２．０以下の場合、図１に示すように透明放熱層２５を透過型反射層２４に対して光入射側と反対側に配置することが好ましい。逆に、透明放熱層２５の屈折率が２．０以上の場合、図２に示すように透明放熱層２５を透過型反射層２４に対して光入射側に配置することが好ましい。
【００３４】
次に、図３を参照して、第４の態様に係る相変化光記録媒体の一例を説明する。図３の相変化光記録媒体は、第１の基板１、第１の情報層２、分離層３、第２の情報層、４および第２の基板５が積層された構造を有する。第１の情報層２は、光入射側から光吸収性層２６、透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、および高熱伝導率層２７が積層されたものである。第２の情報層４は、光入射側から透明誘電体層４１、第２記録層４２、透明誘電体層４３、および反射層４４が積層されたものである。
【００３５】
高熱伝導率層２７は第１記録層２２からの熱流を促進して急冷を実現する作用を有する。高熱伝導率層２７は熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、５０Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。高熱伝導率層２７の膜厚は光吸収率が高くなりすぎないように設定される。高熱伝導率層２７の材料としては、Ａｇを主成分とする合金たとえばＡｇＣｕ、ＡｇＰｄ、ＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＴｉ、Ａｌを主成分とする合金たとえばＡｌＴｉ、ＡｌＭｏ、ＡｌＣｒ、およびＡｕ、Ｃｕ、ＡｇＡｕ、ＡｕＣｕなど上述した透過型反射層に相当する材料を用いることができる。また、高熱伝導率層の材料として、上述した透明放熱層に相当する熱伝導率の高い誘電体層たとえばＡｌＮ、Ｃ、ＺｎＯなどを用いることもできる。特に、高熱伝導率の透明誘電体層を用いることは、第１の情報層２全体の透過率と冷却能を高める上で好ましい。
【００３６】
上述したように第２情報層は、第１情報層を介して記録・読み出しを行うため、第２記録層が受ける光は必ず第１情報層による減衰を受ける。このため、第２記録層に記録するための熱源としてのパワーが低下する。また、たとえば第１情報層の透過率が５０％である場合、第２記録層の反射光強度は元の光強度に対して約５０％×５０％＝２５％となり、直接的に記録・読み出しが可能な場合に比べて、信号強度の点でも不利になる。このため、第１記録層および第２記録層の両方における記録および読み出し光強度の有効利用の観点から、第１情報層による減衰を可能な限り減らすことが重要である。したがって、第１情報層による減衰を抑制する観点から、第１記録層の膜厚をできるだけ薄くするとともに、他の光吸収性層も用いないことが有利であると予想されていた。
【００３７】
しかし、本発明者らが光学シミュレーションにより詳細に検討した結果、特定の条件を満たす光吸収性層を設けた場合でも、透過光の減衰にほとんど影響がないだけでなく、記録時の急冷を助けて記録密度に有利な影響を与えることを見出した。
【００３８】
以下、光吸収性層２６の作用について説明する。記録層の上下に設けられる透明誘電体層の膜厚は、入射光の位相を調整して、記録層が非晶質状態であるときの反射率と記録層が結晶状態であるときの反射率との差（反射率差）が最大になるように最適化される。本発明者らは、光吸収性層を設けた場合、光入射側から遠い第１記録層と高熱伝導率層との間の透明誘電体層（もし形成されている場合には結晶化促進層も含む）の膜厚を薄くでき、加熱された第１記録層の急冷に有利になることを見出した。ここで重要なのは、結晶化促進層の有無および材料に拘わらず、第１記録層から高熱伝導率層までの距離である。
【００３９】
すなわち、記録レベルのレーザービームが照射されたとき、記録層ではビーム中心からビームの半値幅程度の範囲が溶融し、引き続き冷却される。このとき、第１記録層から高熱伝導率層への熱流が生じ、高熱伝導率層内で横方向の熱流が生じて冷却能を発揮する。ところが、低熱伝導率の透明誘電体層の膜厚が厚い場合には、透明誘電体層が蓄熱効果を持つため、高熱伝導率層が存在しても溶融後の第１記録層を効率的に冷却することができない。このため、溶融後の第１記録層の急冷が不十分になって再結晶化が著しくなる。この結果、適正なＣＮＲが得られる記録パワーが過大になり、クロスイレースの原因となる。
【００４０】
これに対して、光吸収性層を設けた場合には、第１記録層から高熱伝導率層までの距離を短くできるとともに、第１記録層から光吸収性層への熱流も生じさせることができる。
【００４１】
実験結果から、光源波長が４０５ｎｍ、対物レンズＮＡが０．６５の条件では、第１記録層から高熱伝導率層までの距離が約１０〜２０ｎｍの場合に、第１記録層を効果的に冷却できることがわかっている。第１記録層から高熱伝導率層までの距離をできるだけ短くするためには、光入射側に光吸収性層を設けることが好ましい。光吸収性膜の光学定数として複素屈折率をｎ−ｉｋ（ｉは虚数単位、ｋは消衰係数）で表したとき、ｎが小さいほど好ましく、ｎ≦０．５を満たすことが好ましい。また、ｋ≧１．０を満たすことが好ましい。このような条件を満たす光吸収性層２６の材料としては、Ａｇ、Ａｇを主成分とする合金が好ましいが、Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金などを用いることもできる。
【００４２】
さらに、光吸収性層と、透過型反射層および透明放熱層とを併用した態様も好ましい。たとえば図４に示す相変化光記録媒体では、第１の情報層２が光入射側から光吸収性層２６、透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透過型反射層２４および透明放熱層２５を積層した構造を有する。また、図５に示す相変化光記録媒体では、第１の情報層２が光入射側から光吸収性層２６、透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透明放熱層２５および透過型反射層２４を積層した構造を有する。
【００４３】
なお、特開平１０−１８８３４６号には、トラッキング・フォーカシングの安定性を高めるために、光入射側の基板と透明誘電体層との間に高屈折率または高消衰係数の層を設けることが開示されている。しかし、この公知例は、片面１層媒体に関するものであり、光透過性のない厚い反射層を形成することを前提としている。このため、片面２層型の記録媒体に必要な特性などを考慮した検討がなされていない。
【００４４】
本発明の実施形態に係る相変化光記録媒体に用いられる各層は、一般的に物理蒸着法により形成することができる。具体的には、ＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの成膜法を用いることができる。特に、透明放熱層の熱伝導率と光学定数は、成膜プロセスによってもある程度制御することができる。例えば、窒化物からなる透明放熱層をＲＦスパッタにより成膜する場合、ＲＦ出力、スパッタガス圧、窒素添加量などを適宜変えることにより、熱伝導率および光学特性が異なる膜を得ることができる。また、成膜後に、各層の表面をバイアススパッタして改質すると、ある程度熱伝導率を変化させることができる。
【００４５】
本発明の実施形態に係る２層以上の情報層を有する相変化光記録媒体は例えば以下のような方法により製造することができる。ランド・グルーブ形状を有する第１の樹脂基板上に上述した成膜法のいずれかを用い、透明誘電体層、第１記録層、透明誘電体層、透明放熱層および透過型反射層を成膜する。一方、ランド・グルーブ形状を有する第２の樹脂基板上に上述した成膜法のいずれかを用い、反射層、透明誘電体層、第２記録層および透明誘電体層を成膜する。第１の樹脂基板に形成された透過型反射層上にＵＶ硬化樹脂をスピナーで塗布し、第２の樹脂基板に形成された透明誘電体層と接着する。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１
以下のようにして、図２に示した構造を有する相変化光ディスクを製造した。
【００４７】
成膜装置内に厚さ０．５９ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）からなる第１の基板１を入れ、５×１０-4（Ｐａ）まで排気した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約３０ｎｍの透明誘電体層２１を成膜した。Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5ターゲットに２００ＷのＲＦ電力を印加して厚さ約７ｎｍの第１記録層２２を成膜した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約２５ｎｍの透明誘電体層２３を成膜した。（Ａｒ＋１０％Ｎ2）ガス雰囲気でＡｌＮターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約１０ｎｍの透明放熱層２５を成膜した。Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1ターゲットに１ｋＷのＤＣ電力を印加して厚さ約１０ｎｍの透過型反射層２４を成膜した。以上のようにして第１の基板１上に第１情報層２を形成した。
【００４８】
成膜装置内に厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）からなる第２の基板５を入れ、５×１０-4（Ｐａ）まで排気した。ＡｌＭｏターゲットに１ｋＷのＤＣ電力を印加して厚さ約１００ｎｍの反射層４４を成膜した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに５００ＷのＲＦ電力を印加して厚さ約３０ｎｍの透明誘電体層４３を成膜した。Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5ターゲットに２００ＷのＲＦ電力を印加して厚さ約１５ｎｍの第２記録層４２を成膜した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約９０ｎｍの透明誘電体層４１を成膜した。以上のようにして第２の基板５上に第２情報層４を形成した。
【００４９】
第１情報層２の透過型反射層２４上にＵＶ硬化樹脂を約２０μｍの厚さになるように調整してスピナーで塗布した後、第２情報層４の透明誘電体層４１と接着した。このＵＶ硬化樹脂が分離層３となる。得られた光ディスクをディスクＡと呼ぶ。
【００５０】
比較例１として、図６に示すように透明放熱層２５を設けていない以外は図２と同様な構造を有する光ディスクを製造した。具体的な層構成は、光が入射する第１の基板１側から、ＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（７ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（２５ｎｍ）／Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1（１０ｎｍ）／ＵＶ硬化樹脂（２０μｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（９０ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（１５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／ＡｌＭｏ（１００ｎｍ）とした。得られた光ディスクをディスクＢと呼ぶ。
【００５１】
これらのディスクＡおよびＢに対して下記表１に示す評価条件でディスク特性を調べた。
【００５２】
【表１】
【００５３】
これらのディスクに対して連続した５トラックにランダムパターンをオーバーライトしたときのジッター特性を調べた。
【００５４】
図７にディスクＡおよびＢの第１記録層のランドまたはグルーブにおけるランダムジッターの消去パワー（Ｐｅ）依存性を示す。実施例１のディスクＡは、２．０ｍＷから３．５ｍＷの範囲で９％以下の良好なジッター特性を示している。これに対して、比較例１のディスクＢは１５％以上のジッターを示している。ディスクＢの第１情報層では、第１記録層からの放熱が不十分であるため、記録マークがうまく形成されなかったと考えられる。
【００５５】
図８にディスクＡおよびＢのオーバーライト特性を示す。ディスクＡでは、第１記録層および第２記録層ともに、１０5回までジッターがほとんど変化しなかった。これに対して、ディスクＢでは、１０5回以上で第１記録層のジッター増加が観測された。
【００５６】
このように実施例１の相変化光ディスクは、クロスイレースが少なく、良好なオーバーライトジッター特性を示すことが明らかになった。
【００５７】
実施例２
透明放熱層として種々の膜厚を有するＡｌ2Ｏ3を用い、実施例１とほぼ同様な方法で図１と類似の構造を有する相変化光ディスクを製造した。厚さ０．５８ｍｍの第１のＰＣ基板上に、第１情報層としてＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／ＧｅＮ結晶化促進層（５ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（８ｎｍ）／ＧｅＮ結晶化促進層（５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（２０ｎｍ）／Ａｇ99Ｐｄ1（１２ｎｍ）／Ａｌ2Ｏ3を成膜した。厚さ０．６ｍｍの第２のＰＣ基板上に、第２情報層としてＡｕ（３０ｎｍ）／ＧｅＮ結晶化促進層（４０ｎｍ）／Ｇｅ40Ｓｂ10Ｔｅ50（２５ｎｍ）／ＴｉＯ2（６０ｎｍ）／ＳｉＯ2（１００ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（７０ｎｍ）を成膜した。これらの基板どうしを厚さ約４０μｍのＵＶ硬化樹脂を介して膜面で貼り合わせ、光ディスクを製造した。
【００５８】
実施例１と同じ条件で、ジッター特性を調べた。図９に、第１情報層のＡｌ2Ｏ3透明放熱層の膜厚に対する５トラックランダムジッターの変化を示す。Ａｌ2Ｏ3膜厚が５〜１５ｎｍの範囲では約８％のジッターが得られている。Ａｌ2Ｏ3膜厚が５ｎｍ未満では適切な放熱が行われず、マーク形成が不完全なため、ジッターが増加したと考えられる。Ａｌ2Ｏ3膜厚が１５ｎｍを超えると光学的なコントラストが不十分なため、ジッターが増加したと考えられる。
【００５９】
このように本実施例の相変化光ディスクは、良好なジッター特性を示し、設計マージンが広いことも明らかになった。
【００６０】
実施例３
透明放熱層としてＳｉＣを用い、実施例１とほぼ同様な方法で図１と類似の構造を有する相変化光ディスクを製造した。厚さ０．１ｍｍの第１のＰＣ基板上に、第１情報層としてＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／ＧｅＮ（５ｎｍ）／Ｇｅ5Ｓｂ76Ｔｅ19（６ｎｍ）／ＧｅＮ（５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（３５ｎｍ）／Ａｕ（８ｎｍ）／ＳｉＣ（１０ｎｍ）を成膜した。厚さ１．１ｍｍの第２のＰＣ基板上に、第２情報層としてＡｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1（１００ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（７０ｎｍ）／ＧｅＳｉＮ（５ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（１８ｎｍ）／ＧｅＳｉＮ（５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（７０ｎｍ）を成膜した。これらの基板どうしを厚さ約２０μｍのＵＶ硬化樹脂を介して膜面で貼り合わせ、光ディスクを製造した。
【００６１】
下記表２に示すように、対物レンズＮＡを０．８５とした評価条件で、さらに高密度の記録を試みた。
【００６２】
【表２】
【００６３】
図１０にランダムジッターのビット長依存性を示す。ビット長０．１１μｍ以上で１０％以下のジッターが得られており、高い線記録密度を示した。
【００６４】
このように本実施例の相変化光ディスクは、高い線密度でも良好なジッター特性を示すことが明らかになった。
【００６５】
実施例４
光吸収性層として厚さ８ｎｍのＡｇ膜を設けた場合と設けない場合とで光学計算を行った結果を説明する。
【００６６】
ＰＣ基板上に、Ａｇ（８ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2／ＧｅＮ（５ｎｍ）／ＧｅＳｂＴｅ（６ｎｍ）／ＧｅＮ（６ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2／ＡｇＰｄＣｕ（８ｎｍ）を成膜した。
【００６７】
比較例２として、ＰＣ基板上に、Ａｇ光吸収性層を除いて、上記と同じ層を成膜した。
【００６８】
これらの光ディスクについて、記録層の上下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をパラメータとして結晶質部と非晶質部との反射率差を求めた。ここで、記録層について結晶質部の反射率をＲｃ、非晶質部の反射率をＲａとする。このとき、現実に観測される相変化光記録媒体としての反射率は、記録層の上下に設けられる透明誘電体層の膜厚調整により、Ｒｃ＞Ｒａとすることもできるし、Ｒａ＞Ｒｃとすることもできる。ただし、Ｒａ＞Ｒｃになるようにすれば、結晶質部の光吸収率（Ａｃ）が非晶質部の光吸収率（Ａａ）を上回る（Ａｃ／Ａａ＞１）ようにすることが容易になり、非晶質部と結晶質部との溶融潜熱の差を補って均一な温度分布を実現できるため好ましい。
【００６９】
記録層の上および下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をそれぞれ縦軸および横軸として、結晶質部と非晶質部との反射率差を求めて等高線を作成した。図１１は実施例４の結果、図１２は比較例２の結果である。
【００７０】
上述したＲａ＞Ｒｃとなる好ましい条件での結果は以下の通りである。実施例４の光ディスク（図１１）では、６％以上の反射率差（Ｒａ−Ｒｃ）が得られる記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚範囲（図中矢印で表示）は６〜４５ｎｍであった。一方、比較例２の光ディスク（図１２）では、対応する膜厚範囲は２５〜３５ｎｍであった。このように、実施例４の光ディスクでは第１記録層から高熱伝導率層までの距離が短い急冷構成をとり得ることが明らかとなった。
【００７１】
なお、Ｒｃ＞Ｒａとなる条件では、それぞれの図中の二重矢印で示すように、比較例２のように光吸収性層がない場合（図１２）でも第１記録層から高熱伝導率層までの距離が短い急冷構成をとり得る。ただし、実施例４のように光吸収性層を設けた場合（図１１）の方が、反射率差のマージンが広いことは明らかである。このことから、Ｒｃ＞Ｒａの場合でも、透明誘電体層の膜厚の微調整により感度の調整が可能になるという効果が得られることがわかる。
【００７２】
実施例５
表３に示す積層構成を有する相変化光ディスクを以下のようにして作製した。０．３５μｍピッチのランド・グルーブ（幅１：１）形状を有する厚さ０．６ｍｍのＰＣ基板上に、スパッタリングにより、Ａｇ（８ｎｍ）光吸収性層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＧｅＮ（５ｎｍ）結晶化促進層／ＧｅＳｂＴｅ（５ｎｍ）記録層／ＧｅＮ（５ｎｍ）結晶化促進層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＡｇＰｄ（６ｎｍ）高熱伝導率層を成膜した。この積層構成は図３の第１情報層に相当する。本実施例では片面２層媒体の第１情報層のみ評価するために、第２情報層は形成せずに、薄いＡｌ層を成膜して基板単独の反射率をミラー面で２０％とした第２のＰＣ基板を貼り合わせた。
【００７３】
ＡｇＰｄの熱伝導率を真空理工（株）製ＰＩＴ−１により光交流法で測定したところ、２４０Ｗ／ｍＫであった。
【００７４】
作製した光ディスクのミラー面の反射率を、初期化前後で測定し、反射率差を調べた。媒体設計にあたり、反射率差に基づいて記録層を上下から挟む２つのＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を最適化した。その結果、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１５ｎｍと薄くすることができ、第１記録層から高熱伝導率層までの距離（ＧｅＮ結晶化促進層とＺｎＳ−ＳｉＯ2層との合計）を２０μｍと短くすることができた。また、非晶質部と結晶質部との反射率差を９．３％と高くすることができた。設計上のＡｃ／Ａａの値も１．４と十分高くすることができた。
【００７５】
上記の光ディスクについて、波長４０５ｎｍのレーザーダイオード、ＮＡ＝０．６５の対物レンズを備えたディスク評価装置を用い、線速７．４ｍ／ｓ、１Ｔ相当のクロック周波数を７０４ＭＨｚとして、記録消去特性を調べた。まず、消去パワーを２．５ｍＷ一定とし、３Ｔマーク列を形成した後、１４Ｔマーク列をオーバーライトし、両者のＣＮＲと３Ｔ信号の消去率を測定した。
【００７６】
１４ＴＣＮＲが飽和レベルに達していることと、３Ｔ信号の消去率が極大に近いことを条件として最適記録パワーを求めた。次に、上記と別のトラックに３Ｔ信号を書き込んだ後、両側の隣接トラックに最疎パターンを１０回オーバーライトした。このときのキャリアレベルの低下量をクロスイレースとして測定した。
【００７７】
記録消去特性評価の結果、最適記録パワーは６ｍＷであった。また、高い反射率差を反映してＣＮＲは５３．９ｄＢと高かった。クロスイレースが低いのは、最適記録パワーが低いことを反映して溶融部が狭いことによると考えられる。透過電子顕微鏡によるマーク観察では、溶融部のほとんどが非晶質マークになっていることが確認された。このことから、上記のように低いパワーにおいても高いＣＮＲが得られたのは、溶融再結晶化部の占める割合が小さいためであると考えられる。
【００７８】
なお、本実施例においてはＧｅＮ結晶化促進層を設けているが、この層は５ｎｍと薄く、かつ誘電体であるので全体の反射率にはほとんど寄与しない。したがって、結晶化促進層の有無は本発明の効果にとって本質的な影響をもたない。
【００７９】
実施例６
表３に示すように、光吸収性層をＡｇＴｉ（８ｎｍ）、高熱伝導率層をＡｌＴｉ（６ｎｍ）とした以外は実施例５と同様にして相変化光ディスクを製造した。ＡｌＴｉの熱伝導率は９５Ｗ／ｍＫであった。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１０ｎｍと薄くすることができた。
【００８０】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは６．５ｍＷであった。このパワーでＣＮＲ、クロスイレースを評価したところ、ＣＮＲが５２．５、クロスイレースが−０．６ｄＢであった。
【００８１】
実施例７
表３に示すように、高熱伝導率層をＡｌＮ（１００ｎｍ）とした以外は実施例５と同様にして相変化光ディスクを製造した。光吸収性層はＡｒ＋Ｎ2混合ガス中でＡｌＮターゲットをスパッタリングすることにより成膜した。ＡｌＮの熱伝導率は２５Ｗ／ｍＫであった。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１０ｎｍと薄くすることができた。
【００８２】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは５．５ｍＷであった。このパワーでクロスイレースを評価したところ、−０．１ｄＢと特に低く優れた値を示した。
【００８３】
【表３】
【００８４】
実施例８
表４に示すように、高熱伝導率層としてＡｇＰｄ透過型反射層（６ｎｍ）およびＡｌＮ透明放熱層（１００ｎｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして図４に示す構造を有する相変化光ディスクを製造した。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１５ｎｍと薄くすることができた。また、非晶質部と結晶質部との反射率差を９．２％と高くすることができた。
【００８５】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは５．８ｍＷであった。このパワーでＣＮＲ、クロスイレースを評価したところ、ＣＮＲが５４．４と高く、クロスイレースが０ｄＢと非常に優れた値を示した。
【００８６】
実施例９
表４に示すように、高熱伝導率層としてＡｌＮ透明放熱層（１００ｎｍ）およびＡｇＰｄ透過型反射層（６ｎｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして図５に示す構造を有する相変化光ディスクを製造した。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１０ｎｍと薄くすることができた。
【００８７】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは５．３ｍＷであった。このパワーでクロスイレースを評価したところ、クロスイレースが０ｄＢと非常に優れた値を示した。
【００８８】
比較例３
表４に示すように、光吸収性層を設けず、高熱伝導率層（透過型反射層）としてＡｇＰｄＣｕ（１０ｎｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして相変化光ディスクを製造した。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を３０ｎｍにしなければならず薄くすることができなかった。
【００８９】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは８．５ｍＷであった。透過電子顕微鏡観察から、冷却時に溶融部の外延部から再結晶化が発生し、最終的に残る非晶質部の面積の割合が小さくなっており、これが最適記録パワーを高くしている理由である。このパワーでクロスイレースを評価したところ、−２．４ｄＢと悪い結果を示した。これは上記の記録パワーでは溶融部が隣接トラックにかかるためであると思われる。８．５ｍＷより低い記録パワーを用いた場合、ＣＮＲが低く、データを記録したときのエラーレートが大幅に増大するため、実用することができない。なお、高熱伝導率層の膜厚を１０ｎｍより薄くしても反射率差を高めることはできなかった。
【００９０】
【表４】
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、相変化光記録層を含む情報層を２層以上有する相変化光記録媒体において、光入射側の情報層に含まれる記録層でのクロスイレースを低減し、トラックピッチを詰めて高密度記録を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図２】本発明の第２の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図３】本発明の第４の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図４】本発明の他の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図５】本発明のさらに他の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図６】比較例の相変化光記録媒体の断面図。
【図７】実施例１および比較例１の相変化光ディスクについて、第１記録層のランダムジッターの消去パワー依存性を示す図。
【図８】実施例１および比較例１の相変化光ディスクについて、オーバーライト特性を示す図。
【図９】実施例２の相変化光ディスクについて、第１情報層の透明放熱層膜厚に対するランダムジッターの変化を示す図。
【図１０】実施例３の相変化光ディスクについて、ランダムジッターのビット長依存性を示す図。
【図１１】実施例４の相変化光ディスクについて、記録層の上および下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をそれぞれ縦軸および横軸とする、結晶質部と非晶質部との反射率差の等高線を示す図。
【図１２】比較例２の相変化光ディスクについて、記録層の上および下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をそれぞれ縦軸および横軸とする、結晶質部と非晶質部との反射率差の等高線を示す図。
【図１３】記録時の記録層の溶融・再結晶化の様子を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
１…第１の基板
２…第１の情報層
２１…透明誘電体層
２２…第１記録層
２３…透明誘電体層
２４…透過型反射層
２５…透明放熱層
２６…光反射性層
２７…高熱伝導率層
３…分離層
４…第２の情報層
４１…透明誘電体層
４２…第２記録層
４３…透明誘電体層
４４…反射層
５…第２の基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを照射して情報の記録・再生を行う相変化光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは大容量性、高速アクセス性、媒体可般性を兼ね備えた記録媒体として、昨今のパーソナルコンピューター、情報ネットワークの隆盛を支えており、今後ともその大容量化が期待されている。光ディスクの中で、相変化光記録媒体は、オーバーライトが容易なこと、繰り返し記録回数が多いこと、光学系の構成が単純で低価格の装置が製造しやすいこと、再生専用型光ディスクとの互換性が取りやすいこと、などの特長から、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷなどとして実用化されている。
【０００３】
相変化光記録媒体の記録・再生の原理は以下の通りである。記録時には、初期状態が結晶質の記録層に比較的高出力で単パルスのレーザービームを照射して記録部位を融点以上まで加熱した後、急速に冷却して非晶質記録マークを形成する。再生時には記録情報として記録部位の反射率変化を読み取る。消去時には記録層に記録時よりも低出力・長パルスのレーザービームを照射して、結晶化温度以上・融点未満に保持した後、冷却して結晶化させる。
【０００４】
相変化光記録媒体の基本構造は、光が入射される透明基板上に第１透明誘電体層、記録層、第２透明誘電体層および金属反射層を形成したものである。この基本構造の改良の１つとして、記録層の上下に結晶化促進層を形成した構造が知られている。
【０００５】
透明誘電体層および金属反射層は、媒体中での光の多重干渉を利用して非晶質状態と結晶状態の光学コントラストを助長する機能、記録層の酸化を防止する機能、およびオーバーライト繰り返しによる記録層の劣化を防止する機能を担う。また、金属反射層は光学的な反射以外にも、相変化光記録媒体の熱伝導調整において重要な役割を持っている。すなわち、記録層で吸収された熱を急速に放熱することにより非晶質マークの形成を助けている。
【０００６】
相変化記録媒体の記録密度を向上させる技術としては、ランド・グルーブ（Ｌ／Ｇ）記録やマーク長記録などが提案され、光源波長の短波長化も有効であると考えられている。
【０００７】
また、相変化記録媒体の記録容量をさらに高める技術として、１枚のディスクに２層の記録層を設けてそれぞれの記録層に独立に記録する、いわゆる片面２層媒体が提案されている（例えば、２０００年相変化記録研究会シンポジウム講演論文集、ｐｐ．９０−９５、ｐｐ．９６−１０１）。上記論文集のｐｐ．９０−９５に記載されている媒体の構造を説明する。以下においては所望の記録・再生特性を得るために記録層とその上下に設けられる各層を含めて情報層という。
【０００８】
この片面２層媒体は、光入射側の基板上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＧｅＳｂＴｅＳｎ第１記録層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／Ａｇ合金反射層を含む第１情報層、３５μｍのＵＶ硬化樹脂層、ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＧｅＳｂＴｅＳｎ第２記録層／ＧｅＮ結晶化促進層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／Ａｇ合金反射層を含む第２情報層を積層した構造を有する。
【０００９】
上記の片面２層媒体では、ＵＶ樹脂の膜厚が厚く、光ピックアップの焦点深度を越えているため、第１記録層および第２記録層に独立にフォーカシングすることができる。したがって、それぞれの記録層に独立に記録・再生が可能である。このため、片面に１層の記録層のみを持つ媒体（片面１層媒体）に比べ、約２倍の記録密度を実現でき、今後の高密度記録方式として期待されている。
【００１０】
こうした片面２層媒体では、第２情報層に焦点を結ぶ光は第１情報層を通過するため、第１情報層は第２情報層への記録に必要とされるエネルギーを有する光を透過する必要があり、第１情報層の透過率は５０％以上に設定される。このため、第１情報層には、上述した一般的な片面１層媒体に用いられている厚さ数十ｎｍ以上の金属反射層を設けることができない。この結果、金属反射層による放熱作用も得られなくなり、クロスイレースが起こりやすくなるため、トラックピッチを詰められないという問題が生じる。
【００１１】
ここで、クロスイレースについてより詳細に説明する。クロスイレースとは、トラックピッチをレーザースポットの全半値幅（ＦＷＨＭ）付近まで狭くした場合に、あるトラックに記録して記録マークを形成した後に隣接トラックに記録することによって、先に記録したトラックの記録マークの一部が消去される現象である。クロスイレースの主な原因の１つは、隣接トラックへの記録の際に過大なパワーが与えられ、先に記録されたトラックにレーザービームの端部が重なり、直接的に加熱されることにある。
【００１２】
次に、クロスイレースを低減するために必要な条件について説明する。図１３は記録時の記録層の溶融・再結晶化の様子を模式的に示す平面図である。この図において、Ｗｍはマーク幅、Ｗｃは溶融幅である。
【００１３】
上述したように記録時には記録層を融点以上に昇温して溶融し、室温まで急冷して、結晶構造がランダムな非晶質マークを形成する。一方、消去時（結晶化時）には、記録層を融点未満・結晶化温度以上に昇温した後、徐冷して、非晶質マークを秩序のある結晶質状態に戻す。このことからわかるように、記録過程においても記録層は冷却時に結晶化可能な温度域を通過するため、溶融再結晶化が起こり得る。溶融再結晶化は、記録層が融点直下付近の温度を通過する際に、結晶部（マーク周縁部）から溶融部（マーク中心部）へ向けて起こる結晶成長である。ここで、良好なＣＮＲ値を得るためには、ある程度の大きさのマーク幅が必要である。これはレーザースポッとのＦＷＨＭ程度の大きさである。融点直下での結晶成長は、どのような記録層材料を用いても完全に除去することはできないので、適切な大きさのマーク幅を得るためにはマーク幅よりも広い領域を溶融させなければならない。したがって、クロスイレースの低減には、図１３のＷｍとＷｃとの差をできるだけ狭めること、すなわち再結晶領域を狭め、良好なＣＮＲを得るために必要な溶融領域を広げないことが重要である。
【００１４】
再び情報層の基本構造に着目すると、記録層を挟んで透明誘電体層を設けることは、光学的に再生信号をエンハンスするためのきわめて有効な手段であるため、実用的な相変化光記録媒体では事実上必須の要件である。透明誘電体層としては、繰り返し記録・消去に対する適性から、ＺｎＳ−ＳｉＯ2混合膜が好ましいが、ある程度以上の膜厚に設定しないと、良好な光学コントラストが得られない。
【００１５】
このように記録層の上下が低熱伝導率の厚い透明誘電体層で挟まれ、しかも厚い金属反射膜を設けることができずに、記録層が断熱的な条件にある場合、記録層の冷却速度が小さくなる。このため、図１３に示した溶融部分Ｗｍのうち再結晶化する部分の占める割合が特に大きくなる。したがって、クロスイレースが著しくなり、トラックピッチを詰められなくなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、相変化光記録層を含む情報層を２層以上有する相変化光記録媒体において、光入射側の情報層に含まれる記録層でのクロスイレースを低減し、トラックピッチを詰めて高密度記録を可能にすることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層、透過型反射層、および透明放熱層の順で積層されたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層、透明放熱層および透過型反射層の順で積層されたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に近い情報層が、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上、消衰係数が０．５以下である透明放熱層を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、光吸収性層、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層および高熱伝導率層の順で積層されたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係る相変化光記録媒体は、光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上（ｎ層、ｎ≧２）積層されている。典型的には、いわゆる片面２層媒体を含む。本明細書において、情報層とは、所望の記録・再生特性を得るために１つの記録層とその上下に設けられる各層を含めて積層体のことをいう。各情報層は光ビームの焦点深度以上の間隔を隔てて積層されており、隣り合う情報層間には厚さ約１０μｍ以上の分離層が設けられる。
【００２２】
記録層の材料としては、光照射により結晶状態と非結晶状態との間を可逆的に遷移し、両状態間で光学特性が異なる材料が用いられる。相変化記録材料としては、例えばＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料などが挙げられる。また、これらの材料に、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂｉ、Ｓｎなどから選択される少なくとも１種の元素を微量に添加してもよい。
【００２３】
本発明に係る相変化光記録媒体では、光入射側に配置されている第１情報層全体の透過率が５０％以上と高いことが好ましい。このため、第１情報層に含まれる記録層の膜厚は約５〜１０ｎｍとすることが好ましく、約５〜７ｎｍとすることがより好ましい。また、光入射側から見て、第１情報層から第ｎ情報層までの各情報層に含まれる記録層の膜厚をｔ1、…、ｔnとすると、ｔn≧ｔn-1≧…ｔ2≧ｔ1の関係を満たすことが好ましい。
【００２４】
記録層の上下には透明誘電体層が設けられる。透明誘電体層は相変化光記録層を機械的、化学的に保護するとともに、情報層の光学特性を調整する干渉膜として機能する。透明誘電体層の材料としては、典型的にはＺｎＳ−ＳｉＯ2混合膜が用いられるが、特に限定されない。
【００２５】
なお、記録層の上下にそれぞれ結晶化促進層を挟んで透明誘電体層を設けてもよい。結晶化促進層は、結晶核発生を促進させて、オーバーライト消去特性を向上させる作用を有する。結晶化促進層の材料としては、典型的にはＧｅＮなどが用いられるが、特に限定されない。
【００２６】
図１を参照して、第１の態様に係る相変化光記録媒体の一例を説明する。図１の相変化光記録媒体は、第１の基板１、第１の情報層２、分離層３、第２の情報層、４および第２の基板５が積層された構造を有する。光は第１の基板１側から入射される。第１の情報層２は、光入射側から透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透過型反射層２４、および透明放熱層２５が積層されたものである。第２の情報層４は、光入射側から透明誘電体層４１、第２記録層４２、透明誘電体層４３、および反射層４４が積層されたものである。
【００２７】
図２を参照して、第２の態様に係る相変化光記録媒体の一例を説明する。図２の相変化光記録媒体では、第１の情報層２は光入射側から透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透明放熱層２５および透過型反射層２４が積層されたものである。すなわち、透明放熱層２５と透過型反射層２４との積層順序が図１と逆になっている以外は、図１と同様な構造を有する。
【００２８】
透明放熱層２５は第１記録層２に吸収された熱を効率的に放熱して記録マーク形成を容易にする機能を有する。上記の機能を発揮するために、透明放熱層２５の熱伝導率は１．０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましく、２０Ｗ／ｍＫ以上であることがさらに好ましい。
【００２９】
透明放熱層２５は２層目以降の情報層への透過光量を確保するために、その消衰係数が０．５以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。なお、薄膜の消衰係数は成膜法および成膜条件により著しく異なるため、上記の消衰係数の値はエリプソメーターなどによって測定される実測値である。
【００３０】
透明放熱層２５の材料は、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴａＯ、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＴｉＯ2、ＳｉＣ、およびこれらの複合材料からなる群より選択される。透明放熱層２５の膜厚は情報層を形成する各層の光学設計に依存するが、透過率を考慮すれば膜厚は５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
透過型反射層２４は照射された光ビームを反射して光エネルギーを効率よく利用するために設けられる。透過型反射層２４の材料としてはＡｇ、Ａｇを主成分とする合金が好ましく、このほかにもＡｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ａｕ、Ａｕを主成分とする合金を用いることができる。これらの材料からなる透過型反射層２４の熱伝導率は、通常、透明放熱層２５の熱伝導率よりも高い。
【００３２】
分離層３は２層以上の記録層に独立して記録・消去・再生を行う際、各記録層に光ビームの焦点を合わせるために必要であり、上述したように厚さは約１０μｍ以上に設定される。分離層の材料としては、消衰係数ｋが０．１以下、好ましくは０．０５以下、より好ましくは０．０３以下の透明材料が用いられる。たとえば、紫外線硬化樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材料、またはＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴａＯ、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＣａＯ、ＺｒＯ2、Ｐｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＡｇＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3などの酸化物、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ2、ＣａＦ2などの弗化物が適している。ただし、膜厚１０μｍ以上の分離相を形成するためには、塗布により成膜できる樹脂材料がより好ましい。また、必要に応じて、これらの材料を混合するか、積層して用いてもよい。
【００３３】
本発明の実施形態に係る相変化光記録媒体では透過型反射層２４と透明放熱層２５の配置は図１および図２のいずれでもよいが、第１記録層２２における記録部（非晶質部）と未記録部（結晶質部）との振幅（反射率差）を最大にするためには、以下のような基準で積層構造を決定すればよい。すなわち、透明放熱層２５の屈折率が２．０以下の場合、図１に示すように透明放熱層２５を透過型反射層２４に対して光入射側と反対側に配置することが好ましい。逆に、透明放熱層２５の屈折率が２．０以上の場合、図２に示すように透明放熱層２５を透過型反射層２４に対して光入射側に配置することが好ましい。
【００３４】
次に、図３を参照して、第４の態様に係る相変化光記録媒体の一例を説明する。図３の相変化光記録媒体は、第１の基板１、第１の情報層２、分離層３、第２の情報層、４および第２の基板５が積層された構造を有する。第１の情報層２は、光入射側から光吸収性層２６、透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、および高熱伝導率層２７が積層されたものである。第２の情報層４は、光入射側から透明誘電体層４１、第２記録層４２、透明誘電体層４３、および反射層４４が積層されたものである。
【００３５】
高熱伝導率層２７は第１記録層２２からの熱流を促進して急冷を実現する作用を有する。高熱伝導率層２７は熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、５０Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。高熱伝導率層２７の膜厚は光吸収率が高くなりすぎないように設定される。高熱伝導率層２７の材料としては、Ａｇを主成分とする合金たとえばＡｇＣｕ、ＡｇＰｄ、ＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＴｉ、Ａｌを主成分とする合金たとえばＡｌＴｉ、ＡｌＭｏ、ＡｌＣｒ、およびＡｕ、Ｃｕ、ＡｇＡｕ、ＡｕＣｕなど上述した透過型反射層に相当する材料を用いることができる。また、高熱伝導率層の材料として、上述した透明放熱層に相当する熱伝導率の高い誘電体層たとえばＡｌＮ、Ｃ、ＺｎＯなどを用いることもできる。特に、高熱伝導率の透明誘電体層を用いることは、第１の情報層２全体の透過率と冷却能を高める上で好ましい。
【００３６】
上述したように第２情報層は、第１情報層を介して記録・読み出しを行うため、第２記録層が受ける光は必ず第１情報層による減衰を受ける。このため、第２記録層に記録するための熱源としてのパワーが低下する。また、たとえば第１情報層の透過率が５０％である場合、第２記録層の反射光強度は元の光強度に対して約５０％×５０％＝２５％となり、直接的に記録・読み出しが可能な場合に比べて、信号強度の点でも不利になる。このため、第１記録層および第２記録層の両方における記録および読み出し光強度の有効利用の観点から、第１情報層による減衰を可能な限り減らすことが重要である。したがって、第１情報層による減衰を抑制する観点から、第１記録層の膜厚をできるだけ薄くするとともに、他の光吸収性層も用いないことが有利であると予想されていた。
【００３７】
しかし、本発明者らが光学シミュレーションにより詳細に検討した結果、特定の条件を満たす光吸収性層を設けた場合でも、透過光の減衰にほとんど影響がないだけでなく、記録時の急冷を助けて記録密度に有利な影響を与えることを見出した。
【００３８】
以下、光吸収性層２６の作用について説明する。記録層の上下に設けられる透明誘電体層の膜厚は、入射光の位相を調整して、記録層が非晶質状態であるときの反射率と記録層が結晶状態であるときの反射率との差（反射率差）が最大になるように最適化される。本発明者らは、光吸収性層を設けた場合、光入射側から遠い第１記録層と高熱伝導率層との間の透明誘電体層（もし形成されている場合には結晶化促進層も含む）の膜厚を薄くでき、加熱された第１記録層の急冷に有利になることを見出した。ここで重要なのは、結晶化促進層の有無および材料に拘わらず、第１記録層から高熱伝導率層までの距離である。
【００３９】
すなわち、記録レベルのレーザービームが照射されたとき、記録層ではビーム中心からビームの半値幅程度の範囲が溶融し、引き続き冷却される。このとき、第１記録層から高熱伝導率層への熱流が生じ、高熱伝導率層内で横方向の熱流が生じて冷却能を発揮する。ところが、低熱伝導率の透明誘電体層の膜厚が厚い場合には、透明誘電体層が蓄熱効果を持つため、高熱伝導率層が存在しても溶融後の第１記録層を効率的に冷却することができない。このため、溶融後の第１記録層の急冷が不十分になって再結晶化が著しくなる。この結果、適正なＣＮＲが得られる記録パワーが過大になり、クロスイレースの原因となる。
【００４０】
これに対して、光吸収性層を設けた場合には、第１記録層から高熱伝導率層までの距離を短くできるとともに、第１記録層から光吸収性層への熱流も生じさせることができる。
【００４１】
実験結果から、光源波長が４０５ｎｍ、対物レンズＮＡが０．６５の条件では、第１記録層から高熱伝導率層までの距離が約１０〜２０ｎｍの場合に、第１記録層を効果的に冷却できることがわかっている。第１記録層から高熱伝導率層までの距離をできるだけ短くするためには、光入射側に光吸収性層を設けることが好ましい。光吸収性膜の光学定数として複素屈折率をｎ−ｉｋ（ｉは虚数単位、ｋは消衰係数）で表したとき、ｎが小さいほど好ましく、ｎ≦０．５を満たすことが好ましい。また、ｋ≧１．０を満たすことが好ましい。このような条件を満たす光吸収性層２６の材料としては、Ａｇ、Ａｇを主成分とする合金が好ましいが、Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金などを用いることもできる。
【００４２】
さらに、光吸収性層と、透過型反射層および透明放熱層とを併用した態様も好ましい。たとえば図４に示す相変化光記録媒体では、第１の情報層２が光入射側から光吸収性層２６、透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透過型反射層２４および透明放熱層２５を積層した構造を有する。また、図５に示す相変化光記録媒体では、第１の情報層２が光入射側から光吸収性層２６、透明誘電体層２１、第１記録層２２、透明誘電体層２３、透明放熱層２５および透過型反射層２４を積層した構造を有する。
【００４３】
なお、特開平１０−１８８３４６号には、トラッキング・フォーカシングの安定性を高めるために、光入射側の基板と透明誘電体層との間に高屈折率または高消衰係数の層を設けることが開示されている。しかし、この公知例は、片面１層媒体に関するものであり、光透過性のない厚い反射層を形成することを前提としている。このため、片面２層型の記録媒体に必要な特性などを考慮した検討がなされていない。
【００４４】
本発明の実施形態に係る相変化光記録媒体に用いられる各層は、一般的に物理蒸着法により形成することができる。具体的には、ＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの成膜法を用いることができる。特に、透明放熱層の熱伝導率と光学定数は、成膜プロセスによってもある程度制御することができる。例えば、窒化物からなる透明放熱層をＲＦスパッタにより成膜する場合、ＲＦ出力、スパッタガス圧、窒素添加量などを適宜変えることにより、熱伝導率および光学特性が異なる膜を得ることができる。また、成膜後に、各層の表面をバイアススパッタして改質すると、ある程度熱伝導率を変化させることができる。
【００４５】
本発明の実施形態に係る２層以上の情報層を有する相変化光記録媒体は例えば以下のような方法により製造することができる。ランド・グルーブ形状を有する第１の樹脂基板上に上述した成膜法のいずれかを用い、透明誘電体層、第１記録層、透明誘電体層、透明放熱層および透過型反射層を成膜する。一方、ランド・グルーブ形状を有する第２の樹脂基板上に上述した成膜法のいずれかを用い、反射層、透明誘電体層、第２記録層および透明誘電体層を成膜する。第１の樹脂基板に形成された透過型反射層上にＵＶ硬化樹脂をスピナーで塗布し、第２の樹脂基板に形成された透明誘電体層と接着する。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１
以下のようにして、図２に示した構造を有する相変化光ディスクを製造した。
【００４７】
成膜装置内に厚さ０．５９ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）からなる第１の基板１を入れ、５×１０-4（Ｐａ）まで排気した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約３０ｎｍの透明誘電体層２１を成膜した。Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5ターゲットに２００ＷのＲＦ電力を印加して厚さ約７ｎｍの第１記録層２２を成膜した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約２５ｎｍの透明誘電体層２３を成膜した。（Ａｒ＋１０％Ｎ2）ガス雰囲気でＡｌＮターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約１０ｎｍの透明放熱層２５を成膜した。Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1ターゲットに１ｋＷのＤＣ電力を印加して厚さ約１０ｎｍの透過型反射層２４を成膜した。以上のようにして第１の基板１上に第１情報層２を形成した。
【００４８】
成膜装置内に厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）からなる第２の基板５を入れ、５×１０-4（Ｐａ）まで排気した。ＡｌＭｏターゲットに１ｋＷのＤＣ電力を印加して厚さ約１００ｎｍの反射層４４を成膜した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに５００ＷのＲＦ電力を印加して厚さ約３０ｎｍの透明誘電体層４３を成膜した。Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5ターゲットに２００ＷのＲＦ電力を印加して厚さ約１５ｎｍの第２記録層４２を成膜した。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ2（２０）ターゲットに１ｋＷのＲＦ電力を印加して厚さ約９０ｎｍの透明誘電体層４１を成膜した。以上のようにして第２の基板５上に第２情報層４を形成した。
【００４９】
第１情報層２の透過型反射層２４上にＵＶ硬化樹脂を約２０μｍの厚さになるように調整してスピナーで塗布した後、第２情報層４の透明誘電体層４１と接着した。このＵＶ硬化樹脂が分離層３となる。得られた光ディスクをディスクＡと呼ぶ。
【００５０】
比較例１として、図６に示すように透明放熱層２５を設けていない以外は図２と同様な構造を有する光ディスクを製造した。具体的な層構成は、光が入射する第１の基板１側から、ＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（７ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（２５ｎｍ）／Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1（１０ｎｍ）／ＵＶ硬化樹脂（２０μｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（９０ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（１５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／ＡｌＭｏ（１００ｎｍ）とした。得られた光ディスクをディスクＢと呼ぶ。
【００５１】
これらのディスクＡおよびＢに対して下記表１に示す評価条件でディスク特性を調べた。
【００５２】
【表１】
これらのディスクに対して連続した５トラックにランダムパターンをオーバーライトしたときのジッター特性を調べた。
【００５４】
図７にディスクＡおよびＢの第１記録層のランドまたはグルーブにおけるランダムジッターの消去パワー（Ｐｅ）依存性を示す。実施例１のディスクＡは、２．０ｍＷから３．５ｍＷの範囲で９％以下の良好なジッター特性を示している。これに対して、比較例１のディスクＢは１５％以上のジッターを示している。ディスクＢの第１情報層では、第１記録層からの放熱が不十分であるため、記録マークがうまく形成されなかったと考えられる。
【００５５】
図８にディスクＡおよびＢのオーバーライト特性を示す。ディスクＡでは、第１記録層および第２記録層ともに、１０5回までジッターがほとんど変化しなかった。これに対して、ディスクＢでは、１０5回以上で第１記録層のジッター増加が観測された。
【００５６】
このように実施例１の相変化光ディスクは、クロスイレースが少なく、良好なオーバーライトジッター特性を示すことが明らかになった。
【００５７】
実施例２
透明放熱層として種々の膜厚を有するＡｌ2Ｏ3を用い、実施例１とほぼ同様な方法で図１と類似の構造を有する相変化光ディスクを製造した。厚さ０．５８ｍｍの第１のＰＣ基板上に、第１情報層としてＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／ＧｅＮ結晶化促進層（５ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（８ｎｍ）／ＧｅＮ結晶化促進層（５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（２０ｎｍ）／Ａｇ99Ｐｄ1（１２ｎｍ）／Ａｌ2Ｏ3を成膜した。厚さ０．６ｍｍの第２のＰＣ基板上に、第２情報層としてＡｕ（３０ｎｍ）／ＧｅＮ結晶化促進層（４０ｎｍ）／Ｇｅ40Ｓｂ10Ｔｅ50（２５ｎｍ）／ＴｉＯ2（６０ｎｍ）／ＳｉＯ2（１００ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（７０ｎｍ）を成膜した。これらの基板どうしを厚さ約４０μｍのＵＶ硬化樹脂を介して膜面で貼り合わせ、光ディスクを製造した。
【００５８】
実施例１と同じ条件で、ジッター特性を調べた。図９に、第１情報層のＡｌ2Ｏ3透明放熱層の膜厚に対する５トラックランダムジッターの変化を示す。Ａｌ2Ｏ3膜厚が５〜１５ｎｍの範囲では約８％のジッターが得られている。Ａｌ2Ｏ3膜厚が５ｎｍ未満では適切な放熱が行われず、マーク形成が不完全なため、ジッターが増加したと考えられる。Ａｌ2Ｏ3膜厚が１５ｎｍを超えると光学的なコントラストが不十分なため、ジッターが増加したと考えられる。
【００５９】
このように本実施例の相変化光ディスクは、良好なジッター特性を示し、設計マージンが広いことも明らかになった。
【００６０】
実施例３
透明放熱層としてＳｉＣを用い、実施例１とほぼ同様な方法で図１と類似の構造を有する相変化光ディスクを製造した。厚さ０．１ｍｍの第１のＰＣ基板上に、第１情報層としてＺｎＳ−ＳｉＯ2（３０ｎｍ）／ＧｅＮ（５ｎｍ）／Ｇｅ5Ｓｂ76Ｔｅ19（６ｎｍ）／ＧｅＮ（５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（３５ｎｍ）／Ａｕ（８ｎｍ）／ＳｉＣ（１０ｎｍ）を成膜した。厚さ１．１ｍｍの第２のＰＣ基板上に、第２情報層としてＡｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1（１００ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（７０ｎｍ）／ＧｅＳｉＮ（５ｎｍ）／Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（１８ｎｍ）／ＧｅＳｉＮ（５ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2（７０ｎｍ）を成膜した。これらの基板どうしを厚さ約２０μｍのＵＶ硬化樹脂を介して膜面で貼り合わせ、光ディスクを製造した。
【００６１】
下記表２に示すように、対物レンズＮＡを０．８５とした評価条件で、さらに高密度の記録を試みた。
【００６２】
【表２】
図１０にランダムジッターのビット長依存性を示す。ビット長０．１１μｍ以上で１０％以下のジッターが得られており、高い線記録密度を示した。
【００６４】
このように本実施例の相変化光ディスクは、高い線密度でも良好なジッター特性を示すことが明らかになった。
【００６５】
実施例４
光吸収性層として厚さ８ｎｍのＡｇ膜を設けた場合と設けない場合とで光学計算を行った結果を説明する。
【００６６】
ＰＣ基板上に、Ａｇ（８ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2／ＧｅＮ（５ｎｍ）／ＧｅＳｂＴｅ（６ｎｍ）／ＧｅＮ（６ｎｍ）／ＺｎＳ−ＳｉＯ2／ＡｇＰｄＣｕ（８ｎｍ）を成膜した。
【００６７】
比較例２として、ＰＣ基板上に、Ａｇ光吸収性層を除いて、上記と同じ層を成膜した。
【００６８】
これらの光ディスクについて、記録層の上下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をパラメータとして結晶質部と非晶質部との反射率差を求めた。ここで、記録層について結晶質部の反射率をＲｃ、非晶質部の反射率をＲａとする。このとき、現実に観測される相変化光記録媒体としての反射率は、記録層の上下に設けられる透明誘電体層の膜厚調整により、Ｒｃ＞Ｒａとすることもできるし、Ｒａ＞Ｒｃとすることもできる。ただし、Ｒａ＞Ｒｃになるようにすれば、結晶質部の光吸収率（Ａｃ）が非晶質部の光吸収率（Ａａ）を上回る（Ａｃ／Ａａ＞１）ようにすることが容易になり、非晶質部と結晶質部との溶融潜熱の差を補って均一な温度分布を実現できるため好ましい。
【００６９】
記録層の上および下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をそれぞれ縦軸および横軸として、結晶質部と非晶質部との反射率差を求めて等高線を作成した。図１１は実施例４の結果、図１２は比較例２の結果である。
【００７０】
上述したＲａ＞Ｒｃとなる好ましい条件での結果は以下の通りである。実施例４の光ディスク（図１１）では、６％以上の反射率差（Ｒａ−Ｒｃ）が得られる記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚範囲（図中矢印で表示）は６〜４５ｎｍであった。一方、比較例２の光ディスク（図１２）では、対応する膜厚範囲は２５〜３５ｎｍであった。このように、実施例４の光ディスクでは第１記録層から高熱伝導率層までの距離が短い急冷構成をとり得ることが明らかとなった。
【００７１】
なお、Ｒｃ＞Ｒａとなる条件では、それぞれの図中の二重矢印で示すように、比較例２のように光吸収性層がない場合（図１２）でも第１記録層から高熱伝導率層までの距離が短い急冷構成をとり得る。ただし、実施例４のように光吸収性層を設けた場合（図１１）の方が、反射率差のマージンが広いことは明らかである。このことから、Ｒｃ＞Ｒａの場合でも、透明誘電体層の膜厚の微調整により感度の調整が可能になるという効果が得られることがわかる。
【００７２】
実施例５
表３に示す積層構成を有する相変化光ディスクを以下のようにして作製した。０．３５μｍピッチのランド・グルーブ（幅１：１）形状を有する厚さ０．６ｍｍのＰＣ基板上に、スパッタリングにより、Ａｇ（８ｎｍ）光吸収性層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＧｅＮ（５ｎｍ）結晶化促進層／ＧｅＳｂＴｅ（５ｎｍ）記録層／ＧｅＮ（５ｎｍ）結晶化促進層／ＺｎＳ−ＳｉＯ2透明誘電体層／ＡｇＰｄ（６ｎｍ）高熱伝導率層を成膜した。この積層構成は図３の第１情報層に相当する。本実施例では片面２層媒体の第１情報層のみ評価するために、第２情報層は形成せずに、薄いＡｌ層を成膜して基板単独の反射率をミラー面で２０％とした第２のＰＣ基板を貼り合わせた。
【００７３】
ＡｇＰｄの熱伝導率を真空理工（株）製ＰＩＴ−１により光交流法で測定したところ、２４０Ｗ／ｍＫであった。
【００７４】
作製した光ディスクのミラー面の反射率を、初期化前後で測定し、反射率差を調べた。媒体設計にあたり、反射率差に基づいて記録層を上下から挟む２つのＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を最適化した。その結果、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１５ｎｍと薄くすることができ、第１記録層から高熱伝導率層までの距離（ＧｅＮ結晶化促進層とＺｎＳ−ＳｉＯ2層との合計）を２０μｍと短くすることができた。また、非晶質部と結晶質部との反射率差を９．３％と高くすることができた。設計上のＡｃ／Ａａの値も１．４と十分高くすることができた。
【００７５】
上記の光ディスクについて、波長４０５ｎｍのレーザーダイオード、ＮＡ＝０．６５の対物レンズを備えたディスク評価装置を用い、線速７．４ｍ／ｓ、１Ｔ相当のクロック周波数を７０４ＭＨｚとして、記録消去特性を調べた。まず、消去パワーを２．５ｍＷ一定とし、３Ｔマーク列を形成した後、１４Ｔマーク列をオーバーライトし、両者のＣＮＲと３Ｔ信号の消去率を測定した。
【００７６】
１４ＴＣＮＲが飽和レベルに達していることと、３Ｔ信号の消去率が極大に近いことを条件として最適記録パワーを求めた。次に、上記と別のトラックに３Ｔ信号を書き込んだ後、両側の隣接トラックに最疎パターンを１０回オーバーライトした。このときのキャリアレベルの低下量をクロスイレースとして測定した。
【００７７】
記録消去特性評価の結果、最適記録パワーは６ｍＷであった。また、高い反射率差を反映してＣＮＲは５３．９ｄＢと高かった。クロスイレースが低いのは、最適記録パワーが低いことを反映して溶融部が狭いことによると考えられる。透過電子顕微鏡によるマーク観察では、溶融部のほとんどが非晶質マークになっていることが確認された。このことから、上記のように低いパワーにおいても高いＣＮＲが得られたのは、溶融再結晶化部の占める割合が小さいためであると考えられる。
【００７８】
なお、本実施例においてはＧｅＮ結晶化促進層を設けているが、この層は５ｎｍと薄く、かつ誘電体であるので全体の反射率にはほとんど寄与しない。したがって、結晶化促進層の有無は本発明の効果にとって本質的な影響をもたない。
【００７９】
実施例６
表３に示すように、光吸収性層をＡｇＴｉ（８ｎｍ）、高熱伝導率層をＡｌＴｉ（６ｎｍ）とした以外は実施例５と同様にして相変化光ディスクを製造した。ＡｌＴｉの熱伝導率は９５Ｗ／ｍＫであった。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１０ｎｍと薄くすることができた。
【００８０】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは６．５ｍＷであった。このパワーでＣＮＲ、クロスイレースを評価したところ、ＣＮＲが５２．５、クロスイレースが−０．６ｄＢであった。
【００８１】
実施例７
表３に示すように、高熱伝導率層をＡｌＮ（１００ｎｍ）とした以外は実施例５と同様にして相変化光ディスクを製造した。光吸収性層はＡｒ＋Ｎ2混合ガス中でＡｌＮターゲットをスパッタリングすることにより成膜した。ＡｌＮの熱伝導率は２５Ｗ／ｍＫであった。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１０ｎｍと薄くすることができた。
【００８２】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは５．５ｍＷであった。このパワーでクロスイレースを評価したところ、−０．１ｄＢと特に低く優れた値を示した。
【００８３】
【表３】
実施例８
表４に示すように、高熱伝導率層としてＡｇＰｄ透過型反射層（６ｎｍ）およびＡｌＮ透明放熱層（１００ｎｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして図４に示す構造を有する相変化光ディスクを製造した。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１５ｎｍと薄くすることができた。また、非晶質部と結晶質部との反射率差を９．２％と高くすることができた。
【００８５】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは５．８ｍＷであった。このパワーでＣＮＲ、クロスイレースを評価したところ、ＣＮＲが５４．４と高く、クロスイレースが０ｄＢと非常に優れた値を示した。
【００８６】
実施例９
表４に示すように、高熱伝導率層としてＡｌＮ透明放熱層（１００ｎｍ）およびＡｇＰｄ透過型反射層（６ｎｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして図５に示す構造を有する相変化光ディスクを製造した。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を１０ｎｍと薄くすることができた。
【００８７】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは５．３ｍＷであった。このパワーでクロスイレースを評価したところ、クロスイレースが０ｄＢと非常に優れた値を示した。
【００８８】
比較例３
表４に示すように、光吸収性層を設けず、高熱伝導率層（透過型反射層）としてＡｇＰｄＣｕ（１０ｎｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして相変化光ディスクを製造した。この場合、記録層上のＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚を３０ｎｍにしなければならず薄くすることができなかった。
【００８９】
実施例５と同様に評価を行った。最適記録パワーは８．５ｍＷであった。透過電子顕微鏡観察から、冷却時に溶融部の外延部から再結晶化が発生し、最終的に残る非晶質部の面積の割合が小さくなっており、これが最適記録パワーを高くしている理由である。このパワーでクロスイレースを評価したところ、−２．４ｄＢと悪い結果を示した。これは上記の記録パワーでは溶融部が隣接トラックにかかるためであると思われる。８．５ｍＷより低い記録パワーを用いた場合、ＣＮＲが低く、データを記録したときのエラーレートが大幅に増大するため、実用することができない。なお、高熱伝導率層の膜厚を１０ｎｍより薄くしても反射率差を高めることはできなかった。
【００９０】
【表４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、相変化光記録層を含む情報層を２層以上有する相変化光記録媒体において、光入射側の情報層に含まれる記録層でのクロスイレースを低減し、トラックピッチを詰めて高密度記録を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図２】本発明の第２の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図３】本発明の第４の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図４】本発明の他の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図５】本発明のさらに他の態様に係る相変化光記録媒体の断面図。
【図６】比較例の相変化光記録媒体の断面図。
【図７】実施例１および比較例１の相変化光ディスクについて、第１記録層のランダムジッターの消去パワー依存性を示す図。
【図８】実施例１および比較例１の相変化光ディスクについて、オーバーライト特性を示す図。
【図９】実施例２の相変化光ディスクについて、第１情報層の透明放熱層膜厚に対するランダムジッターの変化を示す図。
【図１０】実施例３の相変化光ディスクについて、ランダムジッターのビット長依存性を示す図。
【図１１】実施例４の相変化光ディスクについて、記録層の上および下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をそれぞれ縦軸および横軸とする、結晶質部と非晶質部との反射率差の等高線を示す図。
【図１２】比較例２の相変化光ディスクについて、記録層の上および下に設けたＺｎＳ−ＳｉＯ2の膜厚をそれぞれ縦軸および横軸とする、結晶質部と非晶質部との反射率差の等高線を示す図。
【図１３】記録時の記録層の溶融・再結晶化の様子を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
１…第１の基板
２…第１の情報層
２１…透明誘電体層
２２…第１記録層
２３…透明誘電体層
２４…透過型反射層
２５…透明放熱層
２６…光反射性層
２７…高熱伝導率層
３…分離層
４…第２の情報層
４１…透明誘電体層
４２…第２記録層
４３…透明誘電体層
４４…反射層
５…第２の基板
Claims (4)
- 光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層、透過型反射層、および透明放熱層の順で積層されたことを特徴とする相変化光記録媒体。
- 光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層、透明放熱層および透過型反射層の順で積層されたことを特徴とする相変化光記録媒体。
- 光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に近い情報層が、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上、消衰係数が０．５以下である透明放熱層を含むことを特徴とする相変化光記録媒体。
- 光照射により結晶状態と非結晶状態との間で可逆的な相変化を起こす記録層を含む情報層が２層以上積層され、光入射側に配置されている情報層が、光吸収性層、透明誘電体層、記録層、透明誘電体層および高熱伝導率層の順で積層されたことを特徴とする相変化光記録媒体。
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