JP4542922B2 - 光学的情報記録媒体とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に形成された薄膜に、レーザー等の高エネルギー光ビームを照射することにより、情報信号を記録・再生することのできる光学的情報記録媒体とその製造方法に関するものである。

基板上に形成したカルコゲン材料等の薄膜にレーザー光を照射して局所的な加熱を行い、照射条件の違いにより光学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）の異なる非晶質相と結晶相との間で相変化させることが可能である。これは既に広く知られており、この現象を応用した、いわゆる相変化方式の光学的情報記録媒体の研究開発・商品化が盛んに行われている。

相変化方式の光学的情報記録媒体においては、記録レベルと消去レベルの少なくとも２つのパワーレベル間で情報信号に応じてレーザー出力を変調し、情報トラック上に照射することにより、既存の信号を消去しつつ、同時に新しい信号を記録することが可能である。

このような光学的情報記録媒体では、記録層以外に、記録層の基板に近い側（下側）及び基板と反対の側（上側）に、耐熱性に優れた誘電体材料等からなる保護層を設けることが一般的である。保護層は、繰り返し記録する際の記録層の蒸発や基板の熱変形を防止し、光学的干渉効果により記録層の光吸収率や光学的変化をエンハンスする等の機能を有する。また、金属・合金材料等からなる反射層を設けることも一般的である。反射層は、入射光を効率良く使い、冷却速度を向上させて非晶質化しやすくさせる等の機能を有する。

さらに、記録層と誘電体層との間に、界面層を設けることが提案されている。界面層は、記録層の結晶化を促進し、消去特性を向上させる機能、記録層と誘電体保護層の間の原子・分子の相互拡散を防止し、繰り返し記録における耐久性を向上させる機能等を有し、さらに、記録層との間に剥離や腐食を生じない環境信頼性も兼ね備えていることが望ましい。

また、上側誘電体層と反射層の間に、材料層を設けることも提案されている。材料層は、記録層が結晶である場合と非晶質である場合との光吸収率の比を調整し、オーバーライト時にマーク形状が歪まないようにすることで消去率を高め、かつ、記録層が結晶である場合と非晶質である場合の反射率の差を大きくし、Ｃ／Ｎ比を大きくする等の機能を有し、さらに、屈折率が高く、適度に光を吸収することが望ましい（例えば、特許文献１参照）。

このような光学的情報記録媒体１枚あたりに蓄積できる情報量を増やすための基本的な手段として、レーザー光の波長を短くする、またはこれを集光する対物レンズの開口数を大きくすることによりレーザー光のスポット径を小さくし、記録面密度を向上させる方法がある。近年の主流は、記録型ＤＶＤに代表されるように、波長６６０ｎｍ・開口数０．６程度の光学系を用いるものである。さらには、実用化の段階に近づきつつある波長４００ｎｍ近傍の青色レーザーダイオードを適用し、さらに開口数を０．８５程度まで高めることも検討されている。このように開口数を高くすると、光ディスクのチルトに対する許容幅が小さくなるため、レーザー光入射側の透明基板の厚さを記録型ＤＶＤの０．６ｍｍから０．１ｍｍ程度に薄くすることも併せて提案されている。

さらに、媒体１枚あたりの扱える情報量を増やすために、情報を記録再生する層を複数積層した多層構造媒体も提案されている。このような多層記録媒体は、レーザー光源に近い側の情報層が光を吸収するため、レーザー光源から遠い側の情報層には減衰したレーザー光で記録・再生を行うことになり、記録時には感度低下が、再生時には反射率・振幅低下が問題となる。したがって、多層記録媒体においては、レーザー光源から近い側の情報層は透過率を高く、レーザー光源から遠い側の情報層は反射率、反射率差及び感度を高くして、限られたレーザーパワーで十分な記録再生特性が得られるようにする必要がある。

光学的情報記録媒体においては、上記のように記録密度を高めることが重要であるが、さらには記録速度を高めることも、大量のデータを短時間で扱うために重要である。高速記録に対応するためには、記録層の結晶化速度を高める必要がある。代表的な記録材料であるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、中でも特にＧｅＴｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃近傍の組成は結晶化速度が高い。
特開２０００−２１５５１６号公報

上述のように、新規に開発される記録再生装置の記録速度はより高速化する傾向にあり、媒体もこれに対応したものが要求される。それと同時に、低速でしか記録できない既存のドライブとの互換性を確保するためには、同じ媒体で低速でも記録できる必要がある。また、媒体のどの半径位置に記録する場合でも媒体を回転させる速度を一定に保つことは、モーターの負荷を軽減する観点から好ましい。その場合、媒体の外周部と内周部とでは異なる線速度で記録を行うことになるため、やはり高速から低速、すなわち一定以上の線速度の範囲で媒体の記録が可能である必要がある。

媒体が高速記録に対応するためには、上述のように結晶化速度の速い記録層を使用する必要がある。一方、この記録層を低速での記録に用いると、結晶化速度が速すぎることになる。すなわち、非晶質が形成されにくく、マークが大きくなりにくいために信号振幅が低下するという問題が生じる。

本発明は、広い線速度範囲において良好な記録再生特性が得られる記録媒体とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板上に少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体であって、前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であることを特徴とする。
これにより、広い線速度範囲に対応可能となり、良好な記録再生特性を持つ記録媒体が得られる。

さらには、本発明の他の光学的情報記録媒体は、透明基板上に少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体であって、前記透明基板上に、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１情報層、分離層、第２情報層を有し、前記第１情報層と前記第２情報層の少なくともいずれか一方が、少なくとも記録層を有し、前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であることを特徴とする。

本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板に近い側から順に、少なくとも記録層と反射層をこの順に有することが好ましい。

また、記録層と反射層との間に、上側誘電体層を有することが好ましい。
記録層と上側誘電体層との間に、さらに上側界面層を有することが好ましい。
上記上側界面層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇａ及びＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含む材料からなることが好ましい。これにより、耐湿性、消去率の優れた層を得られる。

また、上側誘電体層と反射層との間に、さらに光吸収層を有することが好ましい。
光吸収層は、Ｓｉ及びＧｅから選ばれる少なくとも１種の元素を含む材料からなることが好ましい。これにより、十分なＣ／Ｎ比が得られる。
上記本発明の光学的情報記録媒体は、記録層と透明基板との間に、さらに下側誘電体層を有することが好ましい。

また、下側誘電体層と記録層との間に、さらに下側界面層を有することが好ましい。
上記下側界面層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇａ及びＳｉから選ばれる少なくとも１種の酸化物を含む材料からなることが好ましい。これにより、耐湿性、消去率の優れた層を得られる。

本発明の光学的情報記録媒体の製造方法は、透明基板上に、少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体の製造方法であって、前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であるように成膜する工程を含むことを特徴とする。

また、本発明の光学的情報記録媒体の製造方法は、透明基板上に、少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体の製造方法であって、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１情報層、分離層、第２情報層を有し、前記第１情報層と前記第２情報層の少なくともいずれか一方が、少なくとも記録層を有し、前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であるように成膜する工程を含むことを特徴とする。

なお、本発明の記録方法および記録装置は、情報の記録に前後して又は記録と共に情報の再生を行う記録再生方法、情報の記録機構とともに再生機構を備えた記録再生装置を包含する。

以上説明したとおり、本発明によれば、高密度かつ広い線速度範囲において良好な記録再生特性が得られる記録媒体とその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図４は、それぞれ、本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の部分断面図である。
図１に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板１上に、例えば下側誘電体層２、第１相変化膜３−１及び第２相変化膜３−２からなる記録層３、上側誘電体層４、反射層５及び保護基板６がこの順に設けられて構成されている。この光学的情報記録媒体に対し、透明基板１の側からレーザー光７を対物レンズ８で集光し、記録層３に照射して記録再生を行う。

図２に示すように、上側誘電体層４と反射層５の間に光吸収層９を、下側誘電体層２と記録層３との間に下側界面層１０を、記録層３と上側誘電体層４との間に上側界面層１１を、反射層５と保護基板６の間に最上誘電体層１２を適宜設けてもよい。
また、図３及び図４に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板１と保護基板６の間に、分離層１３を介して第１情報層１４及び第２情報層１５、さらには第ｎ情報層１６（但し、ｎは３以上の整数）までを設けてもよい。その際、いずれかの情報層が、図１または図２に示した多層薄膜構造と同じである必要がある。この光学的情報記録媒体の各情報層に対し、透明基板１の側からレーザー光７を対物レンズ８で集光し、照射して記録再生を行う。

透明基板１の材料としては、レーザー光７の波長において略透明であることが好ましく、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、紫外線硬化性樹脂、ガラス、あるいはこれらを適宜組み合わせたもの等を用いることができる。また、透明基板１の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度のものを用いることができる。

下側誘電体層２及び上側誘電体層４の材料としては、例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ等の酸化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等の炭化物、Ｚｎ、Ｃｄ等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌａ等の希土類等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等の単体、あるいはこれらの混合物を用いることができる。中でも特に略透明で熱伝導率の低い材料、例えばＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物が好ましい。下側誘電体層２及び上側誘電体層４は、必要に応じて異なる材料・組成のものを用いてもよいし、同一の材料・組成のものを用いることもできる。ここで、上側誘電体層４の膜厚は２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。上側誘電体層４の膜厚が薄過ぎると記録層３と反射層５の間の距離が近付き過ぎて反射層５の冷却効果が強くなり、記録層３からの熱拡散が大きくなって記録感度が低下し、また、記録層３が結晶化しにくくなってしまう。逆に、上側誘電体層４が厚すぎると記録層３と反射層５の間の距離が離れ過ぎて反射層５の冷却効果が弱くなり、記録層３からの熱拡散が小さくなって記録層３が非晶質化しにくくなってしまうからである。下側誘電体層２の膜厚は特に制限されないが、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。

下側界面層１０及び上側界面層１１の材料としては、下側誘電体層２及び上側誘電体層４の材料として上記に挙げたものの中に、その役割を果たすものが幾つか存在する。例えばＧｅ、Ｓｉ等をベースにした窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇａ及びＳｉ等の酸化物またはこれらの複合酸化物を用いることができ、中でも特にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａ等の酸化物をベースとして、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＧａ等の酸化物を添加したものは耐湿性の面で優れており、さらにＳｉ等の酸化物を添加したものは消去率をより高くすることができる。下側界面層１０及び上側界面層１１の膜厚は特に限定されないが、薄すぎると界面層としての効果が発揮できなくなり、厚すぎると記録感度低下等につながるため、例えば０．２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。下側界面層１０と上側界面層１１は、いずれか片方設けるだけでも上記効果を発揮するが、両方設けることがより好ましく、両方設ける場合は必要に応じて異なる材料・組成のものを用いてもよいし、同一の材料・組成のものを用いてもよい。

記録層３を構成する第１相変化膜３−１及び第２相変化膜３−２の材料は、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを必須の成分として含み、さらにいずれか一方のみがＢｉを含むか、または両方がＢｉを含んでその含有割合が異なる材料組成を用いる。さらにＧｅ含有割合は、２０原子％以上５０原子％以下であってもよい。このような記録層を用いることで、広い線速度範囲においてＣ／Ｎ比も消去率も高く保つことができる。Ｇｅ、Ｔｅ及びＢｉ以外には、結晶化速度、熱伝導率または光学定数等の調整、あるいは繰り返し耐久性、耐熱性または環境信頼性の向上等の目的で、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ等の金属、半金属もしくは半導体元素、またはＯ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等の非金属元素から選ばれる１つまたは複数の元素を、必要に応じて、第１相変化膜３−１全体または第２相変化膜３−２全体の２０原子％以下、好ましくは１０原子％以下、特に好ましくは５原子％以下の範囲で適宜含んでもよい。

記録層３の合計膜厚は、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすれば、十分なＣ／Ｎ比を得ることができる。記録層３が合計２ｎｍ未満の膜厚では十分な反射率及び反射率変化が得られないためＣ／Ｎ比が低く、また、２０ｎｍを超える膜厚では記録層３の薄膜面内の熱拡散が大きいため高密度記録においてＣ／Ｎ比が低くなってしまう。さらに、記録層３の合計膜厚は、４ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることがより好ましい。また、記録層３の合計膜厚のうち第１相変化膜３−１及び第２相変化膜３−２の占める割合は、いずれも５％以上９５％以下、より好ましくは１０％以上９０％以下、さらに好ましくは２０％以上８０％以下であれば所望の効果が得られる。

光吸収層９としては、記録層３が結晶である場合と非晶質である場合との光吸収率の比を調整し、オーバーライト時にマーク形状が歪まないようすることで特に高線速での消去率を高め、かつ、記録層３が結晶である場合と非晶質である場合の反射率の差を大きくし、Ｃ／Ｎ比を大きくする等の目的で、屈折率が高く、適度に光を吸収する、すなわち、例えば屈折率ｎが３以上６以下、消衰係数ｋが１以上４以下、より好ましくはｎが３以上５以下、ｋが１．５以上３以下である材料を用いるとよい。具体的にはＧｅ−Ｃｒ、Ｇｅ−Ｍｏ、Ｓｉ−Ｃｒ、Ｓｉ−Ｍｏ、Ｓｉ−Ｗ等の非晶質であるＧｅ合金及びＳｉ合金、あるいはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＳｎＴｅ、ＰｂＴｅ等の結晶性の金属、半金属及び半導体材料を使用することが好ましい。中でも特にＳｉをベースとした材料はＧｅに比べて融点が高いため耐熱性が良好で、熱伝導率も高いためＣ／Ｎ比が大きくなり、より好ましい。また、光吸収層９の代わりに上側誘電体層４と反射層５の間の反応による混ざり込み・腐食等を防止するために、追加の界面層として、下側誘電体層２及び上側誘電体層４の材料として上記に挙げたものの中から透明に近い材料を用いてもよい。

反射層５の材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒあるいはこれらをベースにした合金材料を用いる。中でも特にＡｇ合金は熱伝導率及び反射率が高く、またＡｌ合金もコストの面から好ましい。また、反射層５は複数の層を組み合わせて用いてもよい。

最上誘電体層１２の材料としては、下側誘電体層２及び上側誘電体層４の材料として上記に挙げたものの中から適当なものを用いる。特に反射層５が例えば２０ｎｍ以下のように薄く半透明であった場合、屈折率ｎが高いＴｉＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃等を用いることで反射率変化あるいは反射率のコントラストを大きくできるため好ましい。

なお、上記の多層薄膜は、オージェ電子分光法、Ｘ線光電子分光法または２次イオン質量分析法等の方法により各層の材料及び組成を調べることが可能である。本願の実施の形態においては各層のターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が略同等であることを確認した。ただし、成膜装置、成膜条件またはターゲットの製造方法等によっては、ターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が異なる場合もある。そのような場合には、あらかじめ組成のずれを補正する補正係数を経験則から求め、所望の組成の薄膜が得られるようにターゲット材料組成を決めることが好ましい。

保護基板６の材料としては、透明基板１の材料として挙げたのと同じものを用いることができるが、透明基板１とは異なる材料としてもよく、レーザー光７の波長において必ずしも透明でなくてもよい。また、保護基板６の厚さは特に限定されないが、０．０１〜３．０ｍｍ程度のものを用いることができる。

分離層１３としては、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。分離層１３の厚さは、第１情報層１４及び第２情報層１５のいずれか一方を再生する際に他方からのクロストークが小さくなるように、少なくとも対物レンズ８の開口数ＮＡとレーザー光７の波長λにより決定される焦点深度以上の厚さであることが望ましく、また、全ての情報層が集光可能な範囲に収まる厚さであることも必要である。例えば、分離層１３の厚さは、λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６の場合は１０μｍ以上１００μｍ以下、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の場合は５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。但し、層間のクロストークを低減できる光学系が開発されれば分離層１３の厚さは上記より薄くできる可能性もある。

第１情報層１４は、３０％以上の透過率を有することが望ましいが、書換型のみならず、追記型または再生専用型のいずれの情報層とすることも可能である。
なお、上記光学的情報記録媒体２枚を、それぞれの保護基板６の側を対向させて貼り合わせ、両面構造とすることにより、媒体１枚あたりに蓄積できる情報量をさらに２倍にすることができる。

上記の各薄膜は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等の気相薄膜堆積法によって形成することができる。
上記の薄膜層や分離層１３は、透明基板１上に順次形成した後に保護基板６を形成または貼り合せしてもよいし、逆に保護基板６上に順次形成した後に透明基板１を形成または貼り合せしてもよい。中でも特に、後者は透明基板１が０．４ｍｍ以下のように薄い場合に適している。その場合、レーザー光案内用の溝であるグルーブやアドレス信号等の凹凸パターンは、保護基板６及び分離層１３の表面上に形成、すなわちスタンパ等のあらかじめ所望の凹凸パターンが形成されたものから転写される必要がある。その際、特に分離層１３のようにその膜厚が薄いため、通常用いられているインジェクション法により作成することが困難な場合は、２Ｐ法（photo-polymerization法）を用いることもできる。

上記光学的記録媒体の記録層３は、一般に、成膜したままの状態では非晶質状態なので、レーザー光等でアニールすることで結晶状態とする初期化処理を施すことで完成ディスクとなり、記録再生を行うことができる。
図５に、本発明の記録装置の一例として、光学的情報記録媒体の記録再生を行う記録再生装置の最小限必要な装置構成の一例の概略図を示す。レーザーダイオード１７を出たレーザー光７は、ハーフミラー１８及び対物レンズ８を通じて、モーター１９によって回転されている光学的情報記録媒体（ディスク）２０上にフォーカシングされる。情報の再生は、光学式情報記録媒体２０からの反射光をフォトディテクター２１に入射させ、信号を検出することにより行われる。制御部２２は、本発明の光学的情報記録媒体２０に情報を記録再生するために、レーザーダイオード１７とモーター１９を制御するよう構成される。制御部２２は、レーザーダイオード１７とモーター１９を制御する制御プログラムを組み込んだマイクロコンピューターを含んでいることが好ましい。また、制御部２２は、従来の入力インターフェース回路、出力インターフェース回路、あるいはＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部、等を含んでいてもよい。

情報信号の記録を行う際には、レーザー光７の強度を複数のパワーレベル間で変調する。レーザー強度を変調するレーザー光強度変調手段としては、半導体レーザーの駆動電流を変調して行う電流変調手段を用いてもよく、電気光学変調器、音響光学変調器等の手段を用いてもよい。記録マークを形成する部分に対しては、ピークパワーＰ１の単一矩形パルスでもよいが、特に長いマークを形成する場合は、過剰な熱を省き、マーク幅を均一にする目的で、図６に示すようにピークパワーＰ１及びボトムパワーＰ３（但し、Ｐ１＞Ｐ３）との間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列を用いる。また、最後尾のパルスの後に冷却パワーＰ４の冷却区間を設けてもよい。マークを形成しない部分に対しては、バイアスパワーＰ２（但し、Ｐ１＞Ｐ２）で一定に保つ。

記録マークを形成するためのレーザーパワー変調パルス波形を、その発光パワーの時間積分を最大発光パワーで割った値が高線速度ほど大きいものとすることで、より広い線速度範囲で良好な記録再生特性を保つことができる。発光パワーの時間積分を最大発光パワーで割った値を大きくするということは、具体的には、例えば図６に示すパルス波形において、ピークパワーＰ１の各パルスの一部または全ての幅を広くするか、あるいは、パワーレベルＰ３を高くすることで実現でき、特に高線速度での消去率向上に効果がある。

ここで、記録するマークの長さ、さらにはその前後のスペースの長さ等の各パターンによってマークエッジ位置に不揃いが生じ、ジッタ増大の原因となることがある。本発明の光学的情報記録媒体の記録方法では、これを防止し、ジッタを改善するために、上記パルス列の各パルスの位置または長さをパターン毎にエッジ位置が揃うように必要に応じて調整し、補償することもできる。

本発明では、情報の記録の際に２以上のモードを適用し、この２以上のモードに応じて異なる２以上の線速度で媒体を回転させ、この２以上の線速度に応じて異なる２以上のレーザーパワー変調パルス波形を用い、かつこの２以上のレーザーパワー変調パルス波形を、上記線速度が高いほど、発光パワーの時間積分を最大発光パワーで割った値が高くなるように設定してもよい。

以下、本発明をさらに具体的に説明するが、本実施例は本発明を限定するものではない。
透明基板として、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍ、グルーブピッチ１．２３μｍ、グルーブ深さ約５５ｎｍの基板を準備した。この透明基板のグルーブが形成された表面上に、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀からなる膜厚１３０ｎｍの下側誘電体層、（ＺｒＯ₂）₂₅（ＳｉＯ₂）₂₅（Ｃｒ₂Ｏ₃）₅₀からなる膜厚５ｎｍの下側界面層、様々な材料組成からなる膜厚４ｎｍの第１相変化膜及び膜厚４ｎｍの第２相変化膜を透明基板に近い側からこの順に積層してなる合計膜厚８ｎｍの記録層、（ＺｒＯ₂）₂₅（ＳｉＯ₂）₂₅（Ｃｒ₂Ｏ₃）₅₀からなる膜厚５ｎｍの上側界面層、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀からなる膜厚３５ｎｍの上側誘電体層、ＣｒＳｉ₂からなる膜厚３０ｎｍの光吸収層、Ａｇ₉₈Ｐｄ₁Ｃｕ₁からなる膜厚８０ｎｍの反射層の各層をスパッタリング法により順次積層した。

記録層の第１相変化膜及び第２相変化膜としては、（表１）に示すとおり、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅのうち一部または全部からなる材料で、それぞれ組成比を変えたものを用いた。

各層の成膜には、記録層についてはＡｒ−Ｎ₂混合ガス（Ｎ₂分圧約３％）を、それ以外についてはＡｒのみをスパッタガスとして流しながら成膜した。
こうして形成された多層薄膜面上に紫外線硬化性樹脂を介してポリカーボネイトからなる保護基板を貼り合せ、紫外線光を照射して硬化させた。このディスクの透明基板側からレーザー光でアニールすることにより記録層全面を初期化した。

これらのディスクを線速度８．２ｍ／ｓ（基準クロックＴ＝１７．１ｎｓ）及び線速度２０．５ｍ／ｓ（基準クロックＴ＝６．９ｎｓ）の２条件で回転させ、波長６６０ｎｍ・ＮＡ０．６の光学系を用いて測定を行った。いずれの線速度においても、グルーブ及びランドに３Ｔ信号と１１Ｔ信号を交互に１１回記録し、３Ｔ信号が記録された状態でこのトラックを再生してそのＣ／Ｎ比をスペクトラムアナライザーで測定した。そして、さらにその上に１１Ｔ信号を１回記録したときの消去率、すなわち３Ｔ信号振幅の減衰比をスペクトラムアナライザーで測定した。

信号を記録する際のレーザー変調波形は、いずれの線速度においても、３Ｔ信号の場合は幅１．５Ｔ（パワーレベルＰ１）の単一矩形パルスとし、１１Ｔ信号の場合は幅１．５Ｔの先頭パルスとこれに続く幅０．５Ｔの８つのサブパルスからなるパルス列（パワーレベルＰ１）とし、各パルス間（パワーレベルＰ３）の幅も０．５Ｔとした。マークを記録しない部分ではパワーレベルＰ２の連続光とした。線速度８．２ｍ／ｓの場合はＰ３＝Ｐ２、線速度２０．５ｍ／ｓの場合はＰ３＝Ｐ２＋１ｍＷとした。各パワーレベルの決め方としては、記録パワーレベルＰ１はＣ／Ｎ比が４５ｄＢを超えるパワーの下限値の１．５倍、パワーレベルＰ２は消去率が２０ｄＢを超えるパワー範囲の中央値、再生パワーレベルＰ５は１．０ｍＷとした。

以上の条件で、各ディスクのＣ／Ｎ比と消去率を測定した結果を（表１）に示す。なお、Ｃ／Ｎ比及び消去率は、各ディスクともグルーブとランドで大きな差はなかったが、（表１）には低い方の値を示している。
ディスク０ａ、０ｂ及び０ｃは、第１相変化膜と第２相変化膜とで組成が異ならない記録層を用いており、本願発明の実施例のディスクに対する比較例である。ディスク０ａは、低速での記録においては高いＣ／Ｎ比と消去率が得られているが、高速では結晶化速度が不十分であるため消去率が低い。逆に、ディスク０ｂは、高速では高いＣ／Ｎ比と消去率が得られているが、低速では結晶化速度が過剰となりＣ／Ｎ比が低い。ディスク０ｃは、低速での記録においては結晶化速度がやや過剰であるため十分なＣ／Ｎ比が得られておらず、逆に高速での記録においては結晶化速度が不十分であるため消去率が不十分である。このように、Ｂｉ含有割合によって結晶化速度を調整することはできるものの、対応できる線速度範囲には限界があることがわかる。

これに対し、本願発明の実施例であるその他のディスクでは、低速でも十分なＣ／Ｎ比が得られており、高速での消去率も高く、低速から高速まで良好な記録特性を示している。その中でもディスク１ｘ及びディスク１ｙよりもディスク２ｘ及び２ｙの方がより優れた記録特性を示しており、第１相変化膜と第２相変化膜との間のＢｉ含有割合の差が大きい方が、より広い線速度範囲に対応可能であることを示している。また、第１相変化膜と第２相変化膜とで、どちらのＢｉ含有割合が多くても、広い線速度範囲に対応できることは同じであるが、ディスク１ｘよりもディスク１ｙ、ディスク２ｘよりもディスク２ｙの方が、よりＣ／Ｎ比は高いが消去率は低くなっており、第１相変化膜の方が結晶化、第２相変化膜の方が非晶質化に対する影響が相対的に大きいことがわかる。また、ディスク２ｘに対してディスク３ｘ、さらにはディスク４ｘと、Ｂｉ含有割合が大きく、かつＧｅ含有割合が小さくなる程、Ｃ／Ｎ比は十分ではあるものの、やや低くなる傾向にある。これは結晶−非晶質間の光学的なコントラストが低下するためであり、熱物性的には対応可能な線速度範囲が狭くなることはないが、光学的な側面からは、Ｂｉ含有割合を大きくし過ぎることは実用上好ましくない。これに対し、ディスク５ｚは、第１相変化膜のＢｉ含有割合はディスク４ｘと同じく大きいのでＣ／Ｎ比が低くなる方向に働くが、第２相変化膜のＧｅ含有割合をディスク２ｘと同じく大きくしているためＣ／Ｎ比が高くなる方向に働き、その結果として低速と高速でＣ／Ｎ比と消去率を両立している。よって、第１相変化膜と前記第２相変化膜との間のＢｉ含有割合の差が２原子％以上であれば、本発明を実施できるが、差は４原子％以上、さらには８原子％以上であることが好ましい。

なお、本実施例では第１相変化膜と第２相変化膜の膜厚を同じに固定しているが、その合計膜厚を変えずに膜厚の比を変えた場合、両者のバランスが変わるため結晶化速度が変化するが、その分のＢｉ量を変えて調整することでバランスをとることができる。
以上の結果から、Ｂｉ含有割合の異なる相変化膜を組み合わせて記録層として用いることで、広い線速度範囲において良好な記録再生特性が得られることがわかった。

本発明の光学的情報記録媒体は、映像、音楽、情報等の電子化できるデータを保存する媒体として有用である。

本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図 本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図 本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図 本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図 本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置の一例の概略図 本発明の光学的情報記録媒体の記録再生に用いる記録パルス波形の一例の概略図

符号の説明

１ 透明基板
２ 下側誘電体層
３ 記録層
３−１ 第１相変化膜
３−２ 第２相変化膜
４ 上側誘電体層
５ 反射層
６ 保護基板
７ レーザー光
８ 対物レンズ
９ 光吸収層
１０ 下側界面層
１１ 上側界面層
１２ 最上誘電体層
１３ 分離層
１４ 第１情報層
１５ 第２情報層
１６ 第ｎ情報層
１７ レーザーダイオード
１８ ハーフミラー
１９ モーター
２０ 光学的情報記録媒体
２１ フォトディテクター
２２ 制御部

Claims (13)

1. 透明基板上に少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体であって、
   前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、
   前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、
   前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であることを特徴とする、
   光学的情報記録媒体。
2. 透明基板上に少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体であって、
   前記透明基板上に、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１情報層、分離層、第２情報層を有し、
   前記第１情報層と前記第２情報層の少なくともいずれか一方が、少なくとも記録層を有し、
   前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、
   前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、
   前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であることを特徴とする、
   光学的情報記録媒体。
3. 前記透明基板に近い側から順に、少なくとも前記記録層と反射層を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
4. 前記記録層と前記反射層との間に、さらに上側誘電体層を有することを特徴とする、請求項３に記載の光学的情報記録媒体。
5. 前記記録層と前記上側誘電体層との間に、さらに上側界面層を有することを特徴とする、請求項４に記載の光学的情報記録媒体。
6. 前記上側界面層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇａ及びＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含む材料からなることを特徴とする、請求項５に記載の光学的情報記録媒体。
7. 前記上側誘電体層と前記反射層との間に、さらに光吸収層を有することを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
8. 前記光吸収層がＳｉ及びＧｅから選ばれる少なくとも１種の元素を含む材料からなることを特徴とする、請求項７に記載の光学的情報記録媒体。
9. 前記記録層と前記透明基板との間に、さらに下側誘電体層を有することを特徴とする、
   請求項１〜８のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
10. 前記下側誘電体層と前記記録層との間に、さらに下側界面層を有することを特徴とする、請求項９に記載の光学的情報記録媒体。
11. 前記下側界面層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇａ及びＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含む材料からなることを特徴とする、請求項１０に記載の光学的情報記録媒体。
12. 透明基板上に、少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体の製造方法であって、
    前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、
    前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、
    前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であるように成膜する工程を含むことを特徴とする、光学的情報記録媒体の製造方法。
13. 透明基板上に、少なくとも記録層を有する光学的情報記録媒体の製造方法であって、
    前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１情報層、分離層、第２情報層を有し、
    前記第１情報層と前記第２情報層の少なくともいずれか一方が、少なくとも記録層を有し、
    前記記録層が、前記透明基板に近い側から順に、少なくとも第１相変化膜及び第２相変化膜からなり、
    前記第１相変化膜及び前記第２相変化膜がいずれも、１０原子％以上５０原子％以下のＧｅ及び４５原子％以上６０原子％以下のＴｅを含み、
    前記第１相変化膜のＢｉ含有割合と前記第２相変化膜のＢｉ含有割合の差が４原子％以上であるように成膜する工程を含むことを特徴とする、光学的情報記録媒体の製造方法。

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