JP3764346B2

JP3764346B2 - 光記録媒体及び光記録装置

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Publication number: JP3764346B2
Application number: JP2001090463A
Authority: JP
Inventors: 勝太郎市原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002288901A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体及び光記録装置に係り、特には、片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録膜に光ビームを照射することにより情報の記録や再生を行う光記録媒体は、記録再生装置から取り外し可能である、大容量である、高速アクセスが可能である、及び超寿命であるなどの優れた特徴を有している。そのため、光記録媒体は、音声、画像、及び計算機データなどの様々なデータを保存するのに利用されており、今後、さらに普及することが予想される。
【０００３】
光記録媒体の中でも、相変化記録媒体は、オーバーライトが容易である、繰り返し記録に対する耐性が高い、記録再生装置の光学系を簡単な構成とすることができるため低価格の装置を製造する上で有利である、及び、再生専用型光ディスクとの間の互換性の実現が容易であるなどの特徴を有している。このような特徴により、相変化記録媒体は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、及びＤＶＤ−ＲＷなどとして実用化されている。また、光記録媒体の中で、光磁気記録媒体は、磁界変調オーバーライト記録によって線密度を高め易い、磁性層を多層積層することにより磁気超解像やＭＡＭＭＯＳ再生やＤＷＤＤ再生などのように光磁気に特有の高密度化技術を採用可能であるなどの特徴を有している。
【０００４】
相変化記録媒体への情報の記録は、記録膜に高パワーの光を照射してその光照射部を非晶質とすることによって行われ、記録した情報の消去は、中パワーの光を照射して非晶質部を結晶化することによって行われる。また、記録した情報の再生は、非晶質部の結晶化が生じない程度の低パワーの光を照射することによって行われる。
【０００５】
相変化記録媒体をより高密度化するための技術としては、動作光源である半導体レーザを短波長化すること、焦点レンズの開口数をより高めること、変復調方式を改良すること、記録材料を高性能化すること、及び相変化記録媒体に片面多層構造を採用することなどが考えられている。
【０００６】
片面多層相変化記録媒体は、ＩＳＯＭ２０００テクニカルダイジェストｐｐ．１６〜１７などに開示される技術である。片面多層相変化記録媒体の１つである片面二層相変化記録媒体は、例えば、基板上に、光入射側から第１及び第２の薄膜記録部を中間分離膜を介して順次重ね合わせた構造を有している。なお、第１及び第２の薄膜記録部のそれぞれは、通常、光入射側（或いは、前面側）から、前面透明干渉膜、記録膜、裏面透明干渉膜、及び反射膜を積層した構造を有している。また、中間分離膜は、記録時や再生時に、第１の薄膜記録部の記録膜と第２の薄膜記録部の記録膜との双方に光ビームの焦点が同時に合うのを防止するためのものである。
【０００７】
この片面二層相変化記録媒体によれば、２つの記録膜への情報の記録やそれら記録膜に記録された情報の再生は、同一方向から光を照射し、その焦点位置を調節することによって行うので、１つの記録膜しか有していない相変化記録媒体に比べてほぼ２倍のオンライン容量を実現することができる。なお、１つの記録膜しか有していない相変化記録媒体を背中合わせに２枚貼り合わせることでも、容量を２倍にすることができる。しかしながら、この場合、一方の記録膜への記録・再生動作に続いて他方の記録膜への記録・再生動作を行う際に、媒体を裏返さなければならない。すなわち、この場合、オフライン容量は２倍になるものの、オンライン容量が増加したこととはならない。
【０００８】
ところで、片面二層相変化記録媒体では、前面側に配置される第１の薄膜記録部の透過率が十分に高いこと，例えば、第１の薄膜記録部の透過率を５０％以上とすること，が必要である。これは、裏面側に配置される第２の薄膜記録部に対して記録・再生動作を行う場合、第２の薄膜記録部への光ビーム照射及び第２の薄膜記録部からの反射信号のいずれも第１の薄膜記録部を介して行われるためである。第１の薄膜記録部の透過率を決定しているのは主として記録膜及び反射膜であり、したがって、第１の薄膜記録部の透過率を高めるためには、光吸収性及び光透過性のバランスに優れた記録膜を実現し且つ反射膜を十分に透明化する必要がある。
【０００９】
従来技術では、記録膜及び反射膜を透明化するために、膜厚を薄くするという手法を採用していた。例えば、第１の薄膜記録部の透過率を５０％以上とするために、反射膜の膜厚を１０ｎｍ程度とするか或いは反射膜を削除し且つ記録膜の膜厚を７ｎｍ以下に設定するという提案がなされている。
【００１０】
しかしながら、相変化記録膜の結晶化は核生成と結晶成長とに基づいているため、記録膜の膜厚が核の平均間隔よりも薄くなると、結晶化の際に記録膜中で十分な核生成が生じなくなり、結晶化し難くなる。すなわち、従来技術では、第１の薄膜記録部の透過率を高めた場合、消去特性が著しく低下するという問題があった。このような問題に対しては、例えば、記録膜にＳｎを添加して核の密度を高めることにより或る程度は対処可能であるが、このような手法では、記録膜をさらに薄膜化することは困難である。そのため、片面多層相変化記録媒体としては、片面二層相変化記録媒体が限界であった。
【００１１】
以上説明した片面多層構造を光磁気記録媒体で採用するという提案は未だ為されていないものの、原理的には可能である。しかしながら、片面多層構造を光磁気記録媒体で採用するには、以下に説明する問題が残されている。
【００１２】
光磁気記録媒体では、例えば、希土類−遷移金属合金などからなる垂直磁化膜を記録膜として用い、上向きの磁化と下向きの磁化とを二値情報に対応させている。上向き磁化と下向き磁化との境界領域には磁壁が形成されるが、膜厚を薄くした場合、磁壁に蓄積されるエネルギーが低下する。その結果、反磁界エネルギーが相対的に増加し、それを軽減するために磁化***が生じて磁壁の総面積を増加させる方向に力が働く。そのため、記録膜の光透過率を高めるためにその膜厚を薄くした場合、記録磁化の内部に反転磁区が形成され、ノイズレベルが上昇するという問題を生ずる。
【００１３】
さらに、相変化記録媒体及び光磁気記録媒体に共通することであるが、記録膜の膜厚を著しく薄くしようと試みた場合、記録材料は島状に堆積され、連続膜を形成することができない。そのため、オーバーライト繰り返し耐性などが著しく低下するという問題を生ずる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光入射側の記録膜が十分な膜厚及び光透過率を有する片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、片面三層以上とすることも可能な片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、記録膜を相変化記録膜とした場合に十分に高い消去率を実現可能な片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置を提供することを目的とする。
加えて、本発明は、記録膜を光磁気記録膜とした場合にノイズレベルを十分に低く抑えることが可能な片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、基板と、光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域と前記光に対して透明な透明領域とを含む第１の記録膜を備えた第１の薄膜記録部と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域から実質的になる第２の記録膜を備えた第２の薄膜記録部とを具備し、前記透明領域は前記第１の記録膜の一方の主面から他方の主面にまで延びた形状を有し、前記第１の薄膜記録部と前記第２の薄膜記録部とは前記光の入射側からこの順に前記基板の一方の主面上に設けられたことを特徴とする片面多層型の光記録媒体を提供する。
【００１６】
また、本発明は、情報の記録に焦点レンズで集束させた光を利用する片面多層型の光記録媒体であって、基板と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域と前記光に対して透明な透明領域とを含む第１の記録膜を備えた第１の薄膜記録部と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域から実質的になる第２の記録膜を備えた第２の薄膜記録部とを具備し、前記透明領域は前記第１の記録膜の一方の主面から他方の主面にまで延びた形状を有し、前記第１の薄膜記録部と前記第２の薄膜記録部とは前記光の入射側からこの順に前記基板の一方の主面上に設けられ、前記透明領域の平均サイズｄと前記光の波長λと前記焦点レンズの開口数ＮＡとは、不等式：
ｄ≦λ／（４ＮＡ）
に示す関係を満足することを特徴とする光記録媒体を提供する。
【００１７】
さらに、基板と、光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域と前記光に対して透明な透明領域とを含む第１の記録膜を備えた第１の薄膜記録部と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域から実質的になる第２の記録膜を備えた第２の薄膜記録部とを具備し、前記透明領域は前記第１の記録膜の一方の主面から他方の主面にまで延びた形状を有し、前記第１の薄膜記録部と前記第２の薄膜記録部とは前記光の入射側からこの順に前記基板の一方の主面上に設けられた片面多層型の光記録媒体を搭載した光記録装置であって、前記第１の薄膜記録部側から前記第２の薄膜記録部側に向けて焦点レンズで集束させた光ビームを照射し且つその焦点位置を変化させることにより前記第１及び第２の記録膜のいずれか一方に対して選択的に情報を記録することが可能な記録機構と、前記光記録媒体と前記光ビームの光軸とを相対移動させる駆動機構とを具備し、前記透明領域の平均サイズｄと前記光の波長λと前記焦点レンズの開口数ＮＡとは、不等式：
ｄ≦λ／（４ＮＡ）
に示す関係を満足することを特徴とする光記録装置を提供する。
【００１８】
本発明において、記録領域は、例えば、相変化記録材料や光磁気記録材料などで構成することができる。すなわち、本発明において、光記録媒体は、相変化記録媒体であってもよく、光磁気記録媒体であってもよい。本発明の光記録媒体が相変化記録媒体である場合、記録膜が非晶質状態にあるときに、記録領域の平均サイズが結晶核の平均間隔よりも大きいことが好ましい。
【００１９】
また、本発明において、第１の薄膜記録部と第２の薄膜記録部との間に中間分離膜を設けてもよい。この場合、記録時や再生時に、第１の薄膜記録部の記録膜と第２の薄膜記録部の記録膜との双方に光ビームの焦点が同時に合うのを良好に防止することができる。
【００２０】
本発明において、第１の薄膜記録部は、記録膜に加え、その前面側に配置される前面透明干渉膜、記録膜の裏面側に配置される裏面透明干渉膜、及び記録膜の裏面側に（裏面透明干渉膜がある場合は、その裏面側に）配置される半透明反射膜などをさらに有していてもよい。同様に、第２の薄膜干渉部は、記録膜に加え、その前面側に配置される前面透明干渉膜、記録膜の裏面側に配置される裏面透明干渉膜、及び記録膜の裏面側に（裏面透明干渉膜がある場合は、その裏面側に）配置される反射膜などをさらに有していてもよい。
【００２１】
本発明において、光記録媒体は、第１の薄膜記録部と第２の薄膜記録部との間に１つ以上の薄膜記録部をさらに有していてもよい。この場合、第１の薄膜記録部と第２の薄膜記録部との間に介在させる薄膜記録部のそれぞれは、第１の薄膜記録部の記録膜と同様の構造を有する記録膜を有していることが好ましい。
【００２２】
本発明において、光記録媒体は光記録装置に対して着脱不可能であってもよく或いは着脱可能であってもよい。なお、光記録媒体には様々な規格が存在しており、それゆえ、光記録媒体は光記録装置に対して着脱可能である場合、光記録装置には様々な規格の光記録媒体が装填される可能性がある。そのため、通常、光記録媒体にはそれがいずれの規格に対応するものかを特定するための識別情報が記録されており、光記録装置は、この識別情報から装填された媒体がいずれの規格に基づくものであるのかを識別している。なお、ここで言う「識別情報」は、反射膜や半透明反射膜に設けられたピットのような記録マークの形態で記録されたものに限られず、光記録媒体の反射率、光記録媒体のサイズ、及び光記録媒体の形状的特徴なども包含する。また、光記録媒体が、それを収容し且つ光記録媒体とともに光記録装置に装填されるカセットなどをさらに有している場合は、識別情報は、このカセットなどに記録されていてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る光記録媒体を概略的に示す断面図である。図１に示す光記録媒体１は、基板２の一方の主面上に、第１の薄膜記録部３ａ、中間分離膜４、及び第２の薄膜記録部３ｂを順次積層した構造を有している。より具体的には、この光記録媒体１は、第１の薄膜記録部３ａ及び第２の薄膜記録部３ｂに対する記録・再生動作を基板２側から光ビームを照射することによって行うことが可能な片面二層相変化記録媒体である。
【００２５】
第１の薄膜記録部３ａは、基板２側から、前面透明干渉膜３１ａ、記録膜３２ａ、裏面透明干渉膜３３ａ、及び半透明反射膜３４ａを順次積層した構造を有している。また、第２の薄膜記録部３ｂは、基板２側から、前面透明干渉膜３１ｂ、記録膜３２ｂ、裏面透明干渉膜３３ｂ、及び反射膜３４ｂを順次積層した構造を有している。
【００２６】
図２（ａ）は、図１に示す光記録媒体１の記録膜３２ａを概略的に示す平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す記録膜３２ａのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２７】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係る光記録媒体１の記録膜３２ａは、ネットワーク状の記録領域３２ａ₁とこの記録領域３２ａ₁中に分散された透明領域３２ａ₂とを有している。記録領域３２ａ₁は一般的な記録材料で構成されており、透明領域３２ａ₂は透明材料或いは空孔で構成されている。そのため、本実施形態に係る光記録媒体１によると、例えば、記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂との体積比を適宜変更することなどにより、記録膜３２ａが比較的厚い場合であっても、記録膜３２ａの透過率を十分に高い値，例えば５０％以上，とすることができる。
【００２８】
したがって、Ｓｎのように核生成密度を高めるための添加元素を加えることなく高い消去率を実現することができる。また、透明領域３２ａ₂は核生成サイトとしても機能するため、記録膜３２ａを７ｎｍ以下或いは５ｎｍ以下に薄膜化した場合においても、Ｓｎのような添加元素を加えることなく高い消去率を実現することができる。さらに、記録膜３２ａを薄膜化することができるため、例えば、７０％以上の透過率を得ることができ、それゆえ、片面三層以上の多層化が可能となる。
【００２９】
透明領域３２ａ₂は、図２（ｂ）に示すように、記録膜３２ａの一方の主面から他方の主面にまで及ぶように設ける。すなわち、記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂とを並置した構造とする。
【００３０】
次に、上記の光記録媒体１の各構成要素について説明する。
基板２は、例えば、一方の主面に必要に応じてアドレスピットやトラッキンググルーブが設けられた透明基板である。この透明基板２としては、ポリカーボネート基板が代表的であるが、ポリメチルメタクリレート基板、ポリオレフィン基板、２Ｐグルーブ付きガラス基板、及びＲＩＥグルーブ付きガラス基板なども使用することができる。
【００３１】
透明干渉膜３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂは、必須の構成要素ではないが、一般には、記録膜３２ａ，３２ｂの保護や光学応答を最適化することなどを目的として設けられる。透明干渉膜３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂの材料としては、ＺｎＳ・ＳｉＯ₂が代表的であるが、それ以外にもＳｉＯ、ＺｎＳ、ＴａＯ、ＡｌＮ、ＡｌＯ、及びＳｉＮなどのような透明金属化合物等を使用することが可能である。
【００３２】
記録膜３２ａは上述のように記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂とを含んでおり、記録膜３２ｂは記録領域３２ａ₁を含んでいる。本実施形態において、記録領域３２ａ₁は光照射により非晶質と結晶質との間の相変化を生じる相変化記録材料を主成分としている。
【００３３】
記録膜３２ａ，３２ｂの記録領域３２ａ₁に使用可能な相変化記録材料としては、例えば、ＧｅＳｂＴｅ、ＩｎＳｂＴｅ、ＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、及びＧｅＳｎＳｂＴｅなどのカルコゲン系材料のように相変化光記録媒体で一般に使用されているのと同様の材料を挙げることができる。
【００３４】
記録膜３２ａの透明領域３２ａ₂に使用可能な透明材料としては、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＡｌＯ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＣａＦ、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、及びＴａＯのような透明金属化合物や、メタン、エタン、及びアルコール蒸気等のＣＨ系材料やＣＦ₄及びＣＨＦ₃等のＣＦ系材料をプラズマ重合することにより得られるポリエチレンやポリフルオロエチレンのような透明有機物などを挙げることができる。また、透明領域３２ａ₂は、Ａｒ、Ｎｅ、及びＨｅなどの希ガス、窒素、及び酸素などで満たされた空孔であってもよい。
【００３５】
なお、記録膜３２ａは、例えば、記録領域３２ａ₁の原料を含有するターゲットと透明領域３２ａ₂の原料を含有するターゲットとを用いて同時にスパッタリングすることができる。また、記録領域３２ａ₁の原料及び透明領域３２ａ₂の原料の双方を含有するコンポジットターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成することもできる。さらに、記録領域３２ａ₁の原料を含有するターゲットを用い且つプラズマ重合物質の原料ガスと希ガスとの混合ガス中でスパッタリングすることにより形成することもできる。加えて、希ガス、窒素、及び酸素などのいずれかをスパッタリングガスとして使用し且つスパッタリング条件を調整して空孔を形成することにより形成することもできる。
【００３６】
透明領域３２ａ₂の膜厚方向の透過率Ｔｒ_tは、透明領域３２ａ₂の膜厚方向の平均サイズをｄ_t、透明領域３２ａ₂を構成する透明材料の消衰係数をｋ、及び、吸収係数をαとした場合、等式：Ｔｒ_t＝ｅｘｐ（−αｄ_t）で表すことができる。一方、吸収係数αと消衰係数ｋとは、使用する光の波長をλとした場合、等式：ｋ＝α×λ／４πで表すことができる。
【００３７】
本実施形態において、透過率Ｔｒ_tは概ね８０％以上であれば十分であり、９０％以上であることが好ましい。また、サイズｄ_tの上限値は記録膜３２ａの膜厚に等しい。さらに、後述するように、記録膜３２ａの膜厚の上限値は１０ｎｍ程度である。したがって、サイズｄ_tを１０ｎｍとし且つ波長λを４０５ｎｍとすると、透過率Ｔｒ_t＝８０％を実現する消衰係数ｋの上限値は０．７２となり、透過率Ｔｒ_t＝９０％を実現する消衰係数ｋの上限値は０．３４となる。
【００３８】
消衰係数ｋは、上述した透明材料の組成が化学量論比から金属リッチ側にずれた場合に増加する。したがって、上記の計算結果から、透明領域３２ａ₂を構成する透明材料の組成は化学量論比から金属リッチ側にかなりずれていてもよいことが分かる。
【００３９】
透明領域３２ａ₂の平均サイズは、動作波長をλ、焦点レンズの開口数をＮＡとした場合、λ／（４ＮＡ）以下であることが好ましい。この場合、記録膜３２ａ中に透明領域３２ａ₂が存在していることに基づくノイズの上昇を生ずることがない。なお、透明領域３２ａ₂の膜厚方向のサイズは、記録膜３２ａの膜厚と等しくてもよく、それよりも小さくてもよいことを上述したが、記録膜３２ａの膜厚は、通常、λ／（４ＮＡ）以下である。透明領域３２ａ₂は、略球形状、円柱状、及び円盤状などのように様々な形状を有することができる。但し、いずれの形状であっても、最も大きな径がλ／（４ＮＡ）以下であることが好ましい。
【００４０】
上記光記録媒体１において、半透明反射膜３４ａ及び反射膜３４ｂは、必ずしも設ける必要はないが、一般には、それぞれ、記録膜３２ａ，３２ｂの光入射面に対して裏面側に設けられる。半透明反射膜３４ａ及び反射膜３４ｂの材料としては、例えば、Ａｌ合金、Ａｇ合金、Ａｕ、Ｃｕ、及びＴｉＮなどのように情報の記録、再生、及び消去に利用する光，特にはレーザ光，に対して高い反射率を有する材料が代表的である。半透明反射膜３４ａ及び反射膜３４ｂの透過率は、それらの膜厚を調節することにより所望値とすることができる。
【００４１】
中間分離膜４は、必須の構成要素ではないが、通常、記録時や再生時に、記録膜３２ａと記録膜３２ｂとの双方に光ビームの焦点が同時に合うのを防止するために設けられる。一般に、中間分離膜４の材料としては、紫外線硬化樹脂のような透明樹脂が使用される。また、光ビームの波長λが４０５ｎｍであり且つ焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である場合、その膜厚は、例えば２５〜３５μｍ程度に設定される。
【００４２】
以上、図１に示す光記録媒体１を相変化記録媒体とした場合について説明したが、光記録媒体１を光磁気記録媒体とすることも可能である。すなわち、記録膜３２ａの記録領域３２ａ₁を構成する記録材料として光磁気記録材料を用いればよい。そのような光磁気記録材料としては、例えば、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙなどの希土類元素とＦｅ及びＣｏなどの遷移金属元素との合金である希土類−遷移金属合金のように光磁気記録媒体で一般に使用されているのと同様の材料を挙げることができる。
【００４３】
このような構造によると、相変化記録媒体に関して説明したのと同様に記録膜３２ａの膜厚を比較的厚くした場合においても高い透過率を得ることができる。そのため、磁壁エネルギーを十分に高い値とすることができ、反磁界とのバランスをとることができ、記録磁区中に反転磁区が形成されるのを防止することができる。すなわち、ノイズレベルを上昇させることなく、記録膜３２ａの光透過率を高めることができる。
【００４４】
以上、記録・再生のための光ビーム照射を基板２側から行う場合について説明したが、その光ビーム照射は膜面側から行うこともできる。すなわち、薄膜記録部３ａ，３ｂの積層順を逆にし且つ薄膜記録部３ａ，３ｂのそれぞれにおいて各構成要素の積層順を逆にしてもよい。また、光記録媒体１を２枚貼り合わせて、オフライン容量を２倍とすることもできる。さらに、上記実施形態では、光記録媒体１を片面二層構造とした場合について説明したが、片面三層以上とすることもできる。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、各実施例で行う検討事項等について説明する。
実施例１では記録膜３２ａの形成方法について検討し、実施例２では記録膜３２ａを有する片面単層構造の光記録媒体を作製してその透過率及び消去特性について調べる。さらに、実施例３では片面二層構造の光記録媒体１を作製し、実施例４では片面三層構造の光記録媒体を作製し、実施例５では、それら光記録媒体を搭載した光記録装置について説明する。
【００４６】
［実施例１］
本実施例では、以下に説明するように、記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂とを含む記録膜３２ａを、二元同時スパッタリング法、軽希ガススパッタリング法、及びプラズマ重合スパッタリング法を用いて形成する。
【００４７】
（１）二元同時スパッタリング法
二元同時スパッタリング法による記録膜３２ａの成膜は、記録領域３２ａ₁の原料，すなわち記録材料，を含有するターゲットと透明領域３２ａ₂の原料，すなわち透明材料，を含有するターゲットとを用いて同時にスパッタリングすることによるものである。二元同時スパッタリング法による成膜過程では、記録材料に対する透明材料の濡れ性が低い場合、透明材料と記録材料とは均一に混合されず、透明材料は記録材料中で略球状に凝集する。これは、透明材料が原子または分子として記録材料中に分布するよりも、微粒子状に凝集して記録材料から相分離した構造をとる方がエネルギー的に安定であるためであると考えられる。このように、１つには記録材料及び透明材料を適宜選択することにより、記録領域３２ａ₁中に透明領域３２ａ₂が分散してなる記録膜３２ａを得ることができる。これは、記録材料として、相変化記録材料を用いた場合であっても、光磁気記録材料を用いた場合であっても同様である。
【００４８】
ここでは、以下に説明するように、記録材料に対する濡れ性が低い透明材料を使用して様々な条件下で二元同時スパッタリング法により多数種の記録膜３２ａを成膜し、それぞれの記録膜３２ａについて透明領域３２ａ₂のサイズを調べた。
【００４９】
すなわち、記録膜３２ａ中の透明材料濃度は、それぞれのターゲットにつき単体でのスパッタリングレートと放電入力との関係を予め調べ、二元同時スパッタリング時のそれぞれのターゲットへの放電入力比を調節することにより制御した。なお、ガス圧、成膜速度（放電入力）、及び基板バイアスなども適宜変更した。
【００５０】
透明領域３２ａ₂のサイズは、記録膜３２中の透明材料濃度、成膜時のガス圧、成膜速度、及び、基板にバイアスを印加した場合はバイアス入力などにより制御可能であった。すなわち、透明材料濃度を高くすること、ガス圧を高めること、成膜速度を遅くすること、及び基板にバイアスを印加した場合にはバイアス入力を高めることのいずれかを実行することにより大きくなった。
【００５１】
これは、成膜中に透明材料が凝集する過程を考慮すれば理解することができる。すなわち、透明材料濃度が高い場合、透明材料の原子または分子間の距離が短くなるため凝集が容易に生じる。また、成膜時にガス圧を高めた場合、透明材料原子または分子が記録膜３２ａに衝突する際の運動エネルギーが低下して、透明材料原子または分子が膜の面内方向へ移動し易くなるため凝集が促進される。成膜速度が遅い場合は、透明材料原子または分子が移動可能な時間が長くなるため凝集が促進される。基板にバイアスを印加しつつスパッタリングする場合は、バイアス入力を高めることにより、透明材料原子または分子の表面マイグレーションが助長されるため凝集が促進される。透明領域３２ａ₂の平均サイズは、このようなメカニズムを利用して制御可能である。
【００５２】
なお、透明領域３２ａ₂の平均サイズとは、得られた記録膜３２ａのそれぞれを透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより調べた。すなわち、透明領域３２ａ₂の平均サイズは、ＴＥＭ像を画像処理して透明領域３２ａ₂のサイズ分布を導出し、この分布曲線から求めた。図３に、そのような方法により得られた分布曲線の一例を示す。
【００５３】
図３は、透明領域３２ａ₂のサイズ分布を示すグラフである。図中、横軸は透明領域３２ａ₂のサイズを示し、縦軸は頻度を示している。なお、図３に示すデータは、記録材料として相変化記録材料であるＧｅＳｂＴｅを選択し、透明材料としてＳｉＯ₂を選択して、上述した条件を変化させてスパッタリング法により成膜した多数種の記録膜３２ａの１つに関するものである。より具体的には、図３に示すデータは、透明材料の含有率を２０％（設定値）とし、ガス圧力を５ｍＴｏｒｒ、成膜速度を０．５ｎｍ／秒、基板バイアス入力密度を０．１Ｗ／ｃｍ²としてＡｒバイアススパッタリングにより成膜した場合に得られた記録膜３２ａに関するものである。
【００５４】
図３に一例を示すように、透明領域３２ａ₂のサイズは、スパッタリング条件などにも依存するが、概ね平均サイズに対して±１０ｎｍの範囲内に透明領域３２ａ₂の９０％以上が含まれるという比較的ばらつきの少ない分布を示した。また、透明領域３２ａ₂の形状は図２（ａ），（ｂ）に示すように円柱状であり、その膜厚方向の長さは記録膜３２ａの膜厚とほぼ一致していた。なお、透明領域３２ａ₂の平均間隔は約１００ｎｍであった。
【００５５】
次に、高分解能エネルギー分散性Ｘ線回折（高分解能ＥＤＸ）により、記録膜３２ａを線分析した。その結果、記録材料中への透明材料の混入及び透明材料中への記録材料の混入のいずれも生じておらず、記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂とに相分離していることが確認された。このように、記録材料中への透明子材料の混入が生じていないことは記録材料のその光学定数を変化させる機能が透明材料の存在により全く影響を受けないことを意味し、透明材料中への記録材料の混入が生じていないことは透明領域３２ａ₂が十分な透過率向上効果を有していることを示唆している。なお、この材料系に関しては、成膜条件を調節することにより、透明領域３２ａ₂の平均サイズを５〜３００ｎｍの範囲内で制御することができた。
【００５６】
記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂とを有する記録膜３２ａは、記録材料としてＩｎＳｂＴｅやＡｇＩｎＳｂＴｅなどの相変化記録材料や希土類−遷移金属合金のような光磁気記録材料を使用し、透明材料としてＳｉＮ、ＡｌＯ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＣａＦ、ＴｉＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、及びＴａＯなどの金属化合物を使用した場合においても形成することができた。
【００５７】
（２）軽希ガススパッタリング法
スパッタリング法を用いて成膜すると、得られる薄膜中には不可避的にスパッタリングガスが混入することはよく知られている。特に、原子半径の小さな軽希ガスは薄膜中に取り込まれ易い。ここでは、以下に説明するように薄膜中に積極的にスパッタリングガスを混入させることにより、透明領域３２ａ₂として空孔を有する記録膜３２ａを得た。
【００５８】
すなわち、スパッタリングガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、及びＸｅのそれぞれを使用し、記録材料をスパッタリングすることにより複数種の記録膜３２ａを成膜した。また、それら記録膜３２ａの成膜に際しては、ガス圧力、放電入力、及び基板バイアスなどの成膜条件を変化させた。なお、記録材料としては、二元同時スパッタリング法で使用したのと同様の相変化記録材料及び光磁気記録材料を使用した。このようにして得られた記録膜３２ａに対しては、ラザフォード後方散乱分光（ＲＢＳ）による記録膜３２ａ中のガス量測定、ＴＥＭ観察、及び高分解能ＥＤＸによる線分析を行った。
【００５９】
その結果、スパッタリングガスとしてＫｒやＸｅを用いた場合には、基板に高いバイアスを印加した場合を除いて、記録膜３２ａ中のガス取り込み量はＲＢＳの検出限界（１原子％）未満であった。また、この場合、ＴＥＭ観察によっても、空孔（或いは透明領域３２ａ₂）の存在は認められなかった。
【００６０】
スパッタリングガスに使用する希ガスの原子半径が小さいほど膜中のガス量は増加した。Ｎｅ及びＡｒ，特にはＮｅ，を使用した場合、空孔の形成が容易であった。しかしながら、Ｈｅを使用した場合、拡散によりＨｅが膜中から抜け出してしまうため空孔の形成は困難であった。
【００６１】
膜中へのガス取り込み量は、ガス圧力に対してはピークを呈し、放電入力の増加や基板バイアスの増加に対しては漸増した。空孔として形成された透明領域３２ａ₂のサイズは、ガス取り込み量を高めること、放電入力を低めること、及び基板バイアスを高めることのいずれかを実施することにより増加した。得られた透明領域３２ａ₂のサイズは先に述べた二元同時スパッタリング法を使用した場合に比べると小さかった。
【００６２】
なお、ここではスパッタリングガスとして単一元素からなるガスを使用したが、混合ガスを使用することも可能である。すなわち、ＮｅやＡｒを主成分としていれば、ＫｒやＸｅを混合して使用してもよく、或いは、窒素や酸素などの反応性ガスを混合して使用することもできる。
【００６３】
（３）プラズマ重合スパッタリング法
スパッタリングガス中にプラズマ重合を生じる原料ガスを混合してスパッタリングを行った場合、主としてプラズマ重合物質からなる微粒子を含有する薄膜が得られる。例えば、メタン、エタン、及びアルコール蒸気のようなＣＨ系のプラズマ重合原料ガスや、ＣＦ₄及びＣＨＦ₃のようなＣＦ系のプラズマ重合原料ガスや、それらと水素との混合ガスを必要に応じて希ガスなどとともにスパッタリングガスに混合した場合、プラズマ中で原料ガスは分解・重合反応を起こすため、ポリエチレンやポリフルオロエチレンなどのような重合生成物からなる微粒子を取り込んだ薄膜が得られる。そのような微粒子は透明領域３２ａ₂を構成し得る。なお、透明領域３２ａ₂のサイズは、原料ガスの混合比やスパッタリング条件などにより制御可能である。
【００６４】
ここでは、上記の方法により記録膜３２ａを成膜し、その構造を調べた。なお、記録材料としては、二元同時スパッタリング法で使用したのと同様の相変化記録材料及び光磁気記録材料を使用した。その結果、得られた記録膜３２ａでは、記録材料と重合生成物からなる透明材料とは相分離しており、透明領域３２ａ₂の平均サイズは、（１）の場合と（２）の場合との中間の値を示した。
【００６５】
［実施例２］
図４は、本発明の実施例２に係る片面単層型の光記録媒体を概略的に示す断面図である。なお、図４に示す光記録媒体１は、薄膜記録部３ｂ及び中間分離膜４を除いたこと以外は図１に示す片面二層型の光記録媒体１と同様の構造を有している。
【００６６】
本実施例では、図１に示す片面二層型の光記録媒体１を作製するのに先立ち、その一部を構成する図４に示す片面単層型の光記録媒体１を作製し、その光透過率を調べた。また、記録膜３２ａとして相変化記録膜を用いた片面単層型の光記録媒体１については消去特性を調べ、記録膜３２ａとして光磁気記録膜を用いた片面単層型の光記録媒体１についてはノイズレベルを調べた。
【００６７】
まず、記録膜３２ａとして相変化記録膜を用いた片面単層型の媒体１及びその媒体１に対して行った試験の結果を説明する。
図４に示す相変化記録媒体１を作製するに当たり、まず、基板２として一方の主面にグルーブが設けられたポリカーボネート基板を準備した。次に、基板２のグルーブが設けられた面に、透明干渉膜３１ａとしてＺｎＳ・ＳｉＯ₂膜をスパッタリング法により成膜した。次いで、透明干渉膜３１ａ上に、ＧｅＳｂＴｅターゲット及びＳｉＯ₂ターゲットを用いた二元同時スパッタリング法により記録膜３２ａを成膜した。その後、スパッタリング法により、記録膜３２ａ上に、透明干渉膜３３ａであるＺｎＳ・ＳｉＯ₂膜及び半透明反射膜３４ａである膜厚８ｎｍのＡｇＰｄＣｕ膜を順次成膜した。以上のようにして薄膜記録部３ａを得た。薄膜記録部３ａの完成後、半透明反射膜３４ａ上には図示しない透明基板を貼り合わせ、その後、記録膜３２ａの初期結晶化を行った。
【００６８】
以上の方法で、記録膜３２ａの膜厚と記録膜３２ａ中の透明材料の含有量とを変化させて、複数種の相変化記録媒体１を作製した。また、比較例として、記録膜３２ａが記録材料のみで構成された相変化記録媒体１も作製した。
【００６９】
次いで、以上のようにして作製したそれぞれの相変化記録媒体１について、それぞれ、透過率を調べ、その後、記録／再生試験を行って消去特性を調べた。すなわち、まず、媒体１の透過率を波長４０５ｎｍの光を用いて測定した。その結果を、図５に示す。
【００７０】
図５は、図４に示す片面単層型の相変化記録媒体１について得られた記録膜３２ａの膜厚と媒体１の透過率Ｔｒとの関係を示すグラフである。図中、横軸は記録膜３２ａの膜厚ｔを示し、縦軸は相変化記録媒体１の透過率Ｔｒを示している。また、曲線５１は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２０体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを４５ｎｍとした場合に得られたデータを示し、曲線５２は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を３０体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを６０ｎｍとした場合に得られたデータを示し、曲線５３は記録膜３２ａ中に透明材料を含有させなかった場合に得られた比較例に係るデータを示している。
【００７１】
図５に示すように、記録膜３２ａ中に透明材料を含有させない場合、透過率Ｔｒを５０％以上とするためには、記録膜３２ａの膜厚ｔを６ｎｍ以下にしなければならない。それに対し、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２０体積％とした場合には膜厚ｔが８ｎｍ程度であっても透過率Ｔｒを５０％以上とすることができ、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を３０体積％とした場合には膜厚ｔが９．５ｎｍ程度であっても透過率Ｔｒを５０％以上とすることができた。すなわち、記録膜３２ａ中に透明材料を含有させることにより、透過率Ｔｒを５０％以上とすることが可能な膜厚ｔの上限値をより高い値とすることができた。
【００７２】
また、スパッタリング条件を変更して、透明領域３２ａ₂の平均サイズを５〜３００ｎｍの間で変化させて上記の試験を行ったところ、図５に示したのと同様の傾向が得られた。なお、透過率Ｔｒを５０％以上とすることが可能な膜厚ｔの上限値の透明材料の含有量に対する増加率が、透明材料の含有量を２０％体積％とした場合に比べて、透明材料の含有量を３０％体積％とした場合においてより高いのは、記録領域３２ａ₁と透明領域３２ａ₂との間の光学的相互作用によるものと考えられる。
【００７３】
次に、上記の片面単層型の相変化記録媒体１について、それぞれ、線速度を８ｍ／秒とし、マーク長が０．２５μｍの単一周波数のマーク列を形成して、再生ＣＮＲが４５ｄＢ以上となる条件を調べた。なお、この試験に際しては、波長λが４０５ｎｍであり且つ焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である評価機を使用した。その結果の一部を図６に示す。
【００７４】
図６は、図４に示す片面単層型の相変化記録媒体１について得られた透明領域３２ａ₂の平均サイズｄと０．２５μｍの信号マーク列のＣＮＲとの関係を示すグラフである。図中、横軸は、透明領域３２ａ₂の平均サイズｄを示し、縦軸はＣＮＲを示している。なお、図６に示すデータは、記録膜３２ａの膜厚を８ｎｍとし、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２０〜３０体積％とした場合に得られたものである。
【００７５】
波長λが４０５ｎｍであり且つ開口数ＮＡが０．６５である場合、光学系の分解能λ／（４ＮＡ）は約１６０ｎｍである。図６に示すように、サイズｄが１６０ｎｍ以上の場合、ノイズレベルの増加に伴ってＣＮＲが急激に劣化している。以上から、透明領域３２ａ₂の平均サイズｄは、λ／（４ＮＡ）以下とすることが好ましいことが分かる。
【００７６】
次いで、上記の片面単層型の相変化記録媒体１について、それぞれ、使用する光の波長λが４０５ｎｍであり且つ焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である評価機を用いて有効消去率を調べた。なお、有効消去率の測定に際しては、線速度を８ｍ／秒とし、図６に示す再生ＣＮＲが４５ｄＢ以上となる条件のもとで、マーク列を形成したトラックへの、オーバーライト記録によるマーク長０．９２μｍのマーク列の形成と、オーバーライト記録によるマーク長０．２５μｍのマーク列の形成とを交互に計１０回行った。さらに、オーバーライト記録によりマーク長０．２５μｍのマーク列を形成し、記録されたマーク列（マーク長０．２５μｍ）に対応するキャリアレベルと、消去したマーク列（マーク長０．９２μｍ）に対応するキャリアの消え残りレベルとの差である有効消去率を調べた。
【００７７】
図７は、図４に示す片面単層型の相変化記録媒体１について得られた記録膜３２ａの膜厚ｔと有効消去率との関係を示すグラフである。図中、横軸は記録膜３２ａの膜厚ｔを示し、縦軸は有効消去率を示している。また、曲線５５は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２０体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズｄを４５ｎｍとした相変化記録媒体１について得られたデータを示し、曲線５６は記録膜３２ａを記録材料のみで構成した比較例に係る相変化記録媒体１について得られたデータを示している。
【００７８】
図７に示すように、記録膜３２ａ中に透明材料を含有した媒体１では、記録膜３２ａ中に透明材料を含有していない媒体１に比べ、全ての膜厚範囲にわたって良好な有効消去率が得られている。これは、透明領域３２ａ₂が核生成サイトとして機能したためであると考えられる。なお、このような傾向は、記録膜３２ａ中に透明材料の含有量を変化させた場合や、透明領域３２ａ₂の平均サイズｄを５ｎｍ〜λ／（４ＮＡ）の間で変化させた場合においても同様であった。
【００７９】
図５及び図７に示す結果を併せて考慮すると、記録膜３２ａに透明材料を含有させた場合、透過率Ｔｒが７０％以上となるように記録膜３２ａの膜厚ｔを薄くしたとしても、２４ｄＢ程度以上の高い有効消去率を得ることができることが分かる。このように十分に高い有効消去率と７０％以上の透過率Ｔｒとを同時に得られることは、片面二層構造にとどまらず、片面三層構造をも実現可能であることを示唆するものである。
【００８０】
次に、記録膜３２ａとして光磁気記録膜を用いた片面単層型の媒体１及びその媒体１に対して行った試験の結果を説明する。
片面単層型の光磁気記録媒体１は、先に説明した片面単層型の相変化記録媒体１とほぼ同様の方法で作製した。すなわち、上記相変化記録媒体１に関して説明したのと同様の方法により、基板２の一方の主面に、透明干渉膜３１ａとしてＳｉ₃Ｎ₄膜をスパッタリング法により成膜した。次いで、透明干渉膜３１ａ上に、ＴｂＦｅＣｏターゲット及びＳｉＯ₂ターゲットを用いた二元同時スパッタリング法により記録膜３２ａを成膜した。その後、スパッタリング法により、記録膜３２ａ上に、透明干渉膜３３ａであるＳｉ₃Ｎ₄膜及び半透明反射膜３４ａである膜厚８ｎｍのＡｇＰｄＣｕ膜を順次成膜した。以上のようにして薄膜記録部３ａを得た。薄膜記録部３ａの完成後、半透明反射膜３４ａ上には図示しない透明基板を貼り合わせた。
【００８１】
以上の方法で、記録膜３２ａの膜厚ｔ、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量、及び透明領域３２ａ₂の平均サイズｄが互いに異なる複数種の光磁気記録媒体１を作製した。また、比較例として、記録膜３２ａが記録材料のみで構成された光磁気記録媒体１も作製した。
【００８２】
次いで、以上のようにして作製した片面単層型の光磁気記録媒体１について、それぞれ、透過率を調べ、その後、記録／再生試験を行ってノイズレベルを調べた。すなわち、まず、媒体１の透過率を波長４０５ｎｍの光を用いて測定した。その結果を、図８に示す。
【００８３】
図８は、図４に示す片面単層型の光磁気記録媒体１について得られた記録膜３２ａの膜厚と媒体１の透過率Ｔｒとの関係を示すグラフである。図中、横軸は記録膜３２ａの膜厚ｔを示し、縦軸は光磁気記録媒体１の透過率Ｔｒを示している。また、曲線６１は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２５体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを５０ｎｍとした場合に得られたデータを示し、曲線６２は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を４０体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを７０ｎｍとした場合に得られたデータを示し、曲線６３は記録膜３２ａ中に透明材料を含有させなかった場合に得られた比較例に係るデータを示している。
【００８４】
図８に示すように、記録膜３２ａ中に透明材料を含有させない場合、透過率Ｔｒを５０％以上とするためには、記録膜３２ａの膜厚ｔを４．５ｎｍ以下にしなければならない。それに対し、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２５体積％とした場合には膜厚ｔが６ｎｍ程度であっても透過率Ｔｒを５０％以上とすることができ、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を４０体積％とした場合には膜厚ｔが８ｎｍ程度であっても透過率Ｔｒを５０％以上とすることができた。すなわち、記録膜３２ａ中に透明材料を含有させることにより、透過率Ｔｒを５０％以上とすることが可能な膜厚ｔの上限値をより高い値とすることができた。なお、図５に示すデータと図８に示すデータとを比較すると、記録層３２ａを光磁気記録層とした場合、記録層３２ａを相変化記録層とした場合に比べ、透過率Ｔｒが低い傾向にある。これは、光磁気記録材料は相変化記録材料に比べて消衰係数ｋがより高いことに起因している。
【００８５】
次に、上記の片面単層型の光磁気記録媒体１について、それぞれ、記録膜３２ａの膜厚ｔとノイズとの関係について調べた。すなわち、まず、ノイズ評価時の線速度を８ｍ／秒、記録磁界を２５０Ｏｅとして、記録パワーとして再生信号の二次高調波が最小となるパワーを選択した。その結果、この記録パワーは、記録膜３２ａ中に透明材料を含有していない光磁気記録媒体１では７ｍＷであった。それに対し、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２５体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを５０ｎｍとした光磁気記録媒体１では記録パワーは８ｍＷであり、記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を４０体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを７０ｎｍとした光磁気記録媒体１では記録パワーは９．５ｍＷであった。次に、それぞれの光磁気記録媒体１について、記録膜３２ａに長さが０．９２μｍの記録マークを形成し、記録前後のノイズスペクトルを調べた。その結果を図９に示す。
【００８６】
図９は、図４に示す片面単層型の光磁気記録媒体１について得られた記録膜３２ａの膜厚ｔとノイズ上昇率との関係を示すグラフである。図中、横軸は、記録膜３２ａの膜厚ｔを示し、縦軸は記録前に対する記録後のノイズ上昇率を示している。また、曲線６５は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を２５体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを５０ｎｍとした光磁気記録媒体１について得られたデータを示し、曲線６６は記録膜３２ａ中の透明材料の含有量を４０体積％とし且つ透明領域３２ａ₂の平均サイズを７０ｎｍとした光磁気記録媒体１について得られたデータを示し、曲線６７は記録膜３２ａ中に透明材料を含有していない光磁気記録媒体１について得られたデータを示している。なお、記録後のノイズは主に低域で上昇する傾向を示したので、図９ではマーク長が０．８５μｍに相当する周波数でのノイズレベルの上昇率をプロットしている。
【００８７】
図９に示すように、記録膜３２ａ中に透明材料を含有していない媒体１では、記録膜３２ａの膜厚ｔを１０ｎｍ以下とするとノイズが上昇した。それに対し、記録膜３２ａ中に透明材料を含有している媒体１では、ノイズの上昇を生ずる膜厚ｔが原点側にシフトしていることが分かる。
【００８８】
曲線６７でデータを示した媒体１のうちノイズ上昇が顕著な膜厚ｔが４ｎｍのものについて、スキャニング偏光顕微鏡（画像処理後の最大倍率：×１００００）を用いて磁区の観察を行った。その結果、記録マークとスペースとの間にランダムな再反転磁区が生じていることが分かった。これは、膜厚ｔが過度に薄いと、反磁界エネルギーが相対的に磁壁エネルギーを上回り、過度な反磁界エネルギー上昇分を緩和させるため、マーク以外の反転磁区を形成することによると考えられる。
【００８９】
なお、単純に考えれば、膜厚ｔが等しければ、曲線６５，６６でデータを示した媒体１であっても曲線６７でデータを示した媒体１と同程度のノイズ上昇を生ずるものと思われる。しかしながら、実際には、図９に示すように、記録膜３２ａ中に透明材料を含有した媒体１では、記録膜３２ａ中に透明材料を含有していない媒体１に比べてノイズ上昇が低い。これは、記録膜３２ａが透明材料を含有していることで、反磁界エネルギーが低減化されたこと、及び、透明材料が磁壁のピンニングサイトとして機能するために記録層３２ａ中に磁壁ができ難くなっていることによるものと考えられる。これは、記録膜３２ａ中に透明材料を含有した媒体１では記録膜３２ａ中に透明材料を含有していない媒体１に比べて二次高調波が極小となる記録パワーが高いという事実と一致している。
【００９０】
図８及び図９に示す結果を併せて考慮すると、記録膜３２ａに２５体積％の含有量で透明材料を含有させた場合、透過率Ｔｒが７０％以上となるように記録膜３２ａの膜厚ｔを薄くしたとしても、ノイズ上昇は４ｄＢ程度に抑制されている。また、記録膜３２ａに４０体積％の含有量で透明材料を含有させた場合、透過率Ｔｒが７０％以上となるように記録膜３２ａの膜厚ｔを薄くしたとしても、ノイズ上昇は２ｄＢ程度に抑制されている。このようにノイズ上昇を十分に低く押えつつ透過率Ｔｒを７０％以上とすることができることは、片面二層構造にとどまらず、片面三層構造をも実現可能であることを示唆するものである。
【００９１】
［実施例３］
本実施例では、以下に示す方法で図１に示す光記録媒体１として片面二層構造の相変化記録媒体を作製し、再生ＣＮＲ及び有効消去率を調べた。
【００９２】
すなわち、まず、実施例２で説明したのと同様の方法により図４に示す片面単層構造の相変化記録媒体１を作製した。次に、半透明反射膜３４ａ上に光硬化性或いは熱硬化性樹脂をスピンコートし、その上にトラッキンググルーブに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを押し当て、その状態で上記樹脂を硬化させた。これにより、トラッキンググルーブが設けられた中間分離膜４を得た。次いで、この中間分離膜４上に、実施例２において薄膜記録部３ａに関して説明したのと同様に、透明干渉膜３１ｂ、記録膜３２ｂ、透明干渉膜３３ｂ、及び反射膜３４ｂを順次成膜して薄膜記録部３ｂを形成した。なお、記録膜３２ｂはＧｅＳｂＴｅのみで構成し、反射膜３４ｂとしては膜厚１００ｎｍのＡｇＰｄＣｕ膜を形成した。以上のようにして、図１に示す片面二層構造の相変化記録媒体１を得た。
【００９３】
なお、この相変化記録媒体１は、他の方法で作製することも可能である。例えば、実施例２で説明したのと同様の方法により図４に示す片面単層構造の相変化記録媒体を作製する。また、これとは別に、図１に示す薄膜記録部３ｂをその透明干渉膜３１ｂが露出するように図示しない基板上に形成する。次いで、それらを、半透明反射膜３４ａと透明干渉膜３１ｂとが中間分離膜４を介して隣接するように貼り合わせる。このような方法でも、図１に示す相変化記録媒体１を得ることができる。
【００９４】
以上のようにして得られた相変化記録媒体１について、実施例２で説明したのと同様の方法により、記録再生試験を行った。その結果、薄膜記録部３ａ，３ｂの双方について、４５ｄＢ以上のＣＮＲと２５ｄＢ以上の有効消去率を得ることができた。
【００９５】
［実施例４］
図１０は、本発明の実施例４に係る光記録媒体を概略的に示す断面図である。図１０に示す光記録媒体１は、片面三層構造の媒体であって、中間分離膜４と薄膜記録部３ｂとの間に薄膜記録部３ｃ及び中間分離膜５がさらに設けられていること以外は図１に示す光記録媒体１と同様の構造を有している。なお、薄膜記録部３ｃは、基板２側から、透明干渉膜３１ｃ、記録膜３２ｃ、及び透明干渉膜３３ｃを順次積層した構造を有している。また、記録膜３２ｃは、記録膜３２ａと同様に記録材料で構成された記録領域３２ｃ₁と透明材料で構成された透明領域３２ｃ₂とを含んでいる。
【００９６】
以下に説明するように、本実施例では、まず、図１０に示す片面三層構造の媒体１を相変化記録媒体として作製した。すなわち、実施例２で説明したのと同様の方法により図４に示す片面単層構造の相変化記録媒体１を作製した。次に、半透明反射膜３４ａ上に光硬化性或いは熱硬化性樹脂をスピンコートし、その上にトラッキンググルーブに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを押し当て、その状態で上記樹脂を硬化させた。これにより、トラッキンググルーブが設けられた中間分離膜４を得た。次いで、この中間分離膜４上に、実施例２において薄膜記録部３ａに関して説明したのと同様に、透明干渉膜３１ｃ、記録膜３２ｃ、及び透明干渉膜３３ｃを順次成膜して薄膜記録部３ｃを形成した。なお、記録膜３２ｃは記録膜３２ａと同様の構造とした。また、薄膜記録部３ａ，３ｃの透過率はいずれも７０％に設定した。以上のようにして、基板２上に薄膜記録部３ａ，３ｃを順次積層してなる片面二層構造を得た。
【００９７】
その片面二層型構造を得る一方で、別途準備した基板（図示せず）の一方の主面上に、薄膜記録部３ｂをその透明干渉膜３１ｂが露出するように形成した。なお、この基板の薄膜記録部３ｂを形成する面には、予めトラッキンググルーブを形成しておく。このようにして、片面単層構造を得た。
【００９８】
次いで、上記の方法で得られた片面二層構造と片面単層構造とを、透明干渉膜３３ｃと透明干渉膜３１ｂとが中間分離膜５を介して隣接するように貼り合わせた。以上のようにして、図１０に示す片面三層型の相変化記録媒体１を得た。
【００９９】
以上のようにして得られた相変化記録媒体１について、使用する光の波長λが４０５ｎｍであり且つ焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である評価機で試験した。その結果、薄膜記録部３ａ〜３ｃのいずれについても、フォーカシング及びトラッキングが可能であった。
【０１００】
次に、先に説明したのと同様の方法で、図１０に示す片面三層構造の媒体１を光磁気記録媒体として作製した。なお、ここでは、透明干渉膜３１ａ〜３１ｃ，３３ａ〜３３ｃの材料としてＳｉ₃Ｎ₄を使用し、記録膜３２ａ〜３２ｃの記録領域を構成する記録材料としてＴｂＦｅＣｏを使用した。また、記録膜３２ａ，３２ｃの透明領域を構成する透明材料としてはＳｉＯ₂を使用した。さらに、記録膜３２ａ，３２ｃのそれぞれにおける透明材料の含有量は４０体積％に設定し、透明領域の平均サイズは７０ｎｍとした。記録膜３２ａ，３２ｃのそれぞれの膜厚ｔは、薄膜記録部３ａ，３ｃの透過率をそれぞれ７０％となり且つ記録後の低域ノイズ上昇を２ｄＢ未満となるように適宜設定した。また、記録膜３２ｂの膜厚は１５ｎｍとし、反射膜３４ｂとしては膜厚１００ｎｍのＡｇＰｄＣｕ膜を使用した。
【０１０１】
以上のようにして得られた光磁気記録媒体１について、使用する光の波長λが４０５ｎｍであり且つ焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である評価機で試験した。その結果、薄膜記録部３ａ〜３ｃのいずれについても、フォーカシング及びトラッキングが可能であった。
【０１０２】
［実施例５］
本実施例では、上記の実施例３及び実施例４で作製した光記録媒体１に記録された情報の再生やその光記録媒体１への情報の記録に利用可能な記録再生装置について説明する。
【０１０３】
図１１は、本発明の実施例５に係る記録再生装置を概略的に示す図である。図１１に示す記録再生装置１０１は相変化記録媒体１を着脱可能に或いは着脱不可能に搭載する光ディスク装置であって、相変化記録媒体（光ディスク）１、スピンドルモータ１０２、焦点レンズ１０３、ハーフミラー１０４、レーザ光源１０５、光検出器１０６、プリアンプ１０７、可変利得アンプ１０８、Ａ／Ｄ変換回路１０９、線形等価回路１１０、データ検出回路１１１、デコーダ１１２、ドライブコントローラ１１３、駆動制御系１１４、インターフェース１１５、変調回路１１６、及びレーザドライバ１１７を有している。なお、記録再生装置１０１が光ディスク１を着脱可能に搭載する場合、光ディスク１は図４に示すように片面単層構造を有するものであってもよい。
【０１０４】
図１１に示す光ディスク装置１０１において、光ディスク１は、透明基板２が図中上向きとなるようにスピンドルモータ１０２の回転軸に着脱可能に或いは着脱不可能に支持されている。光ディスク１は、スピンドルモータ１０２の回転数を制御することにより、所定の回転数で回転され得る。
【０１０５】
光ディスク１の上方には、ピックアップ系の一部を構成する焦点レンズ１０３が配置されている。これらピックアップ系及びスピンドルモータ１０２は、駆動制御系１１４を介してドライブコントローラ１１３によって駆動される。このように構成される駆動機構によって、光ディスク１の回転数の制御並びにフォーカシング及びトラッキング制御が可能とされている。
【０１０６】
この光ディスク装置１０１では、光ディスク１の記録膜３２ａ，３２ｃに含まれる透明領域の平均サイズｄと、レーザ光源１０５から出力されるレーザビームの波長λと、焦点レンズ１０３の開口数ＮＡとは、以下の不等式：
ｄ≦λ／（４ＮＡ）
を満足している。
【０１０７】
このように構成される光ディスク装置１０１での情報の記録は、上述のように光ディスク１の回転数の制御並びにフォーカシング及びトラッキング制御を行いつつ以下の方法により行われる。すなわち、情報の記録に際しては、そのような制御のもと、まず、インターフェース１１５を介して取り込んだユーザデータ信号をドライブコントローラ１１３を介して変調回路１１６へと転送する。ユーザデータ信号は変調回路１１６で所定のパルス列へと変換される。レーザドライバ１１７は、そのパルス列を印加電圧パルス列に変換し、レーザ光源１０５から記録光パルスを発振させる。
【０１０８】
記録光は、ハーフミラー１０４を透過して焦点レンズ１０３へと導かれ、光ディスク１上に集光照射される。これにより、光ディスク１の記録膜３２ａ〜３２ｃのいずれかの光照射部に対して選択的に記録マークが形成される。図１１に示す光ディスク装置１０１での情報の記録は、以上のようにして行われる。なお、最短マークピッチを狭めて記録するためには、変調回路１１６の出力信号や駆動制御系１１４の出力信号などを変化させればよい。また、記録膜３２ａ〜３２ｃから記録を行うべきものを選択するには、フォーカスジャンプを掛ければよい。
【０１０９】
また、この光ディスク装置２１での情報の再生は、上述のように光ディスク１の回転数の制御並びにフォーカシング及びトラッキング制御を行いつつ以下の方法により行われる。すなわち、情報の記録に際しては、そのような制御のもと、まず、レーザ光源１０５から再生パワーレベルのレーザビームを再生光として出射する。なお、レーザービームのパワーレベルは、レーザ光源１０５からの出力を周期が一定なパルス光とし、その周期を適宜設定することにより制御可能である。レーザ光源１０５から出射した再生光は、ハーフミラー１０４を透過して焦点レンズ１０３へと導かれ、光ディスク１上に集光照射される。光ディスク１の記録トラックからの反射光は、ハーフミラー１０４で反射されて光検出器１０６へと導かれ、そこで電気信号へと変換される。
【０１１０】
光検出器１０６からの電気信号は、プリアンプ１１７及び可変利得アンプ１０８で増幅され、その後、Ａ／Ｄ変換回路１０９でデジタル信号系列へと変換される。次いで、このデジタル信号は、線形等化回路１１０でフィルタリングされてノイズに起因するジッタ成分を除去される。データ検出回路１１１は、例えば、パーシャルレスポンスで等化した再生信号波形からデータを検出するマキシマムライクリフッド法によって推定する信号処理回路であり、具体的にはビタビデコーダである。デコーダ１１２は、データ検出回路１１１によって検出された符号ビット列を元の記録データへと復元する。このようにして復元された記録データは、ドライブコントローラ１０７及びインターフェース１０６を介して装置外部へと出力される。図１１に示す光ディスク装置１０１での情報の再生は、以上のようにして行われる。
【０１１１】
上記の実施例３及び実施例４で作製した光磁気記録媒体１に記録された情報の再生やその光磁気記録媒体１への情報の記録には、例えば、図１１に示す光ディスク装置の構成を変更したものを利用することができる。すなわち、図１１に示す光ディスク装置に、媒体１に対して磁界を印加するための磁石を付与すればよい。より具体的には、光変調記録の場合には記録時と消去時とで磁界の向きを切り替えるタイプの磁石を、磁界変調オーバーライト記録の場合には空芯コイル等に代表される交流電磁石を、光変調オーバーライト記録の場合には一定のＤＣ磁石をそれぞれ付与すればよい。なお、媒体１が無磁界で光変調オーバーライト可能なように設計されている場合は光ディスク装置１０１に磁石を設ける必要はない。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、片面多層型の光記録媒体の光入射側の記録膜として記録領域と透明領域とを含むものを使用しているので、膜厚が比較的厚い場合であっても、その透過率を十分に高い値とすることができる。そのため、本発明によると、片面二層は勿論のこと、片面三層以上の多層化も可能となる。また、本発明では、光入射側の記録膜は十分な膜厚及び光透過率を有し得るので、記録膜を相変化記録膜とした場合には十分に高い消去率を実現することができ、記録膜を光磁気記録膜とした場合にはノイズレベルを十分に低く抑えることができる。
【０１１３】
すなわち、本発明によると、光入射側の記録膜が十分な膜厚及び光透過率を有する片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置が提供される。また、本発明によると、片面三層以上とすることも可能な片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置が提供される。さらに、本発明によると、記録膜を相変化記録膜とした場合に十分に高い消去率を実現可能な片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置が提供される。加えて、本発明によると、記録膜を光磁気記録膜とした場合にノイズレベルを十分に低く抑えることが可能な片面多層型の光記録媒体及びそのような光記録媒体に情報を記録することが可能な光記録装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光記録媒体を概略的に示す断面図。
【図２】（ａ）は図１に示す光記録媒体の記録膜を概略的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示す記録膜のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】透明領域のサイズ分布を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例２に係る片面単層型の光記録媒体を概略的に示す断面図。
【図５】図４に示す相変化記録媒体について得られた記録膜の膜厚と媒体の透過率Ｔｒとの関係を示すグラフ。
【図６】図４に示す相変化記録媒体について得られた透明領域の平均サイズｄと０．２５μｍの信号マーク列のＣＮＲとの関係を示すグラフ。
【図７】図４に示す相変化記録媒体について得られた記録膜の膜厚ｔと有効消去率との関係を示すグラフ。
【図８】図４に示す光磁気記録媒体について得られた記録膜の膜厚と媒体の透過率Ｔｒとの関係を示すグラフ。
【図９】図４に示す光磁気記録媒体について得られた記録膜の膜厚ｔとノイズ上昇率との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施例４に係る光記録媒体を概略的に示す断面図。
【図１１】本発明の実施例５に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【符号の説明】
１…光記録媒体；２…基板；３ａ〜３ｃ…薄膜記録部；
４，５…中間分離膜；３１ａ〜３１ｃ，３３ａ〜３３ｃ…透明干渉膜；
３２ａ〜３２ｃ…記録膜；３４ａ…半透明反射膜；３４ｂ…反射膜；
３２ａ₁，３２ｃ₁…記録領域；３２ａ₂，３２ｃ₂…透明領域；
５１〜５３，５５，５６，６１〜６３，６５〜６７…曲線；
１０１…記録再生装置；１０２…スピンドルモータ；
１０３…焦点レンズ；１０４…ハーフミラー；１０５…レーザ光源；
１０６…光検出器；１０７…プリアンプ；１０８…可変利得アンプ；
１０９…Ａ／Ｄ変換回路；１１０…線形等価回路；
１１１…データ検出回路；１１２…デコーダ；
１１３…ドライブコントローラ；１１４…駆動制御系；
１１５…インターフェース；１１６…変調回路；
１１７…レーザドライバ

Claims

基板と、光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域と前記光に対して透明な透明領域とを含む第１の記録膜を備えた第１の薄膜記録部と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域から実質的になる第２の記録膜を備えた第２の薄膜記録部とを具備し、前記透明領域は前記第１の記録膜の一方の主面から他方の主面にまで延びた形状を有し、前記第１の薄膜記録部と前記第２の薄膜記録部とは前記光の入射側からこの順に前記基板の一方の主面上に設けられたことを特徴とする片面多層型の光記録媒体（基板上に設けられた構成層中に、光の入射側から順次、第１記録層と第２記録層を備え、前記第１記録層が、Ｓｂ元素とＴｅ元素とを含む組成分とカルコゲナイドガラス組成分との複合組成によりなる１層構成の記録層である相変化型光情報記録媒体を除く）。
情報の記録に焦点レンズで集束させた光を利用する片面多層型の光記録媒体であって、
基板と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域と前記光に対して透明な透明領域とを含む第１の記録膜を備えた第１の薄膜記録部と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域から実質的になる第２の記録膜を備えた第２の薄膜記録部とを具備し、前記透明領域は前記第１の記録膜の一方の主面から他方の主面にまで延びた形状を有し、前記第１の薄膜記録部と前記第２の薄膜記録部とは前記光の入射側からこの順に前記基板の一方の主面上に設けられ、
前記透明領域の平均サイズｄと前記光の波長λと前記焦点レンズの開口数ＮＡとは、不等式：
ｄ≦λ／（４ＮＡ）
に示す関係を満足することを特徴とする光記録媒体（基板上に設けられた構成層中に、光の入射側から順次、第１記録層と第２記録層を備え、前記第１記録層が、Ｓｂ元素とＴｅ元素とを含む組成分とカルコゲナイドガラス組成分との複合組成によりなる１層構成の記録層である相変化型光情報記録媒体を除く）。
前記記録領域は相変化記録材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光記録媒体。
前記記録領域は光磁気記録材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光記録媒体。
基板と、光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域と前記光に対して透明な透明領域とを含む第１の記録膜を備えた第１の薄膜記録部と、前記光を利用して光学定数を可逆的に変化させることが可能な記録領域から実質的になる第２の記録膜を備えた第２の薄膜記録部とを具備し、前記透明領域は前記第１の記録膜の一方の主面から他方の主面にまで延びた形状を有し、前記第１の薄膜記録部と前記第２の薄膜記録部とは前記光の入射側からこの順に前記基板の一方の主面上に設けられた片面多層型の光記録媒体（基板上に設けられた構成層中に、光の入射側から順次、第１記録層と第２記録層を備え、前記第１記録層が、Ｓｂ元素とＴｅ元素とを含む組成分とカルコゲナイドガラス組成分との複合組成によりなる１層構成の記録層である相変化型光情報記録媒体を除く）を搭載した光記録装置であって、
前記第１の薄膜記録部側から前記第２の薄膜記録部側に向けて焦点レンズで集束させた光ビームを照射し且つその焦点位置を変化させることにより前記第１及び第２の記録膜のいずれか一方に対して選択的に情報を記録することが可能な記録機構と、前記光記録媒体と前記光ビームの光軸とを相対移動させる駆動機構とを具備し、
前記透明領域の平均サイズｄと前記光の波長λと前記焦点レンズの開口数ＮＡとは、不等式：
ｄ≦λ／（４ＮＡ）
に示す関係を満足することを特徴とする光記録装置。