JP2004295968A - 光学的記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】映像の高画質化に伴う、映像信号の高ビットレート化がすすみ、均一幅の記録マークを得るため、従来、行ってきた記録補償方法が、レーザ光源の変調可能な上限に直面し適用できなくなってしまった事態を回避するため、高記録速度下でも、均一幅の記録マークを得ることを可能とする光学的記録媒体を提供する。
【解決手段】記録マークを形成する記録層１０の構成を、レーザ光２０の照射により熱変性し、前記記録マークより小径でかつ微細な記録材１３の集合体として、かつこの記録材１３の境界は前記記録材より低熱伝導率の仕切材１４により仕切られていることを特徴とした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の照射による熱変性層を有する光学的記録媒体と、この媒体を製造する方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光学的記録媒体として、レーザ光を照射し、光エネルギの熱的作用により記録層に穴を形成したり、結晶構造を変化させたり、磁化の向きを変化させたりすることにより記録マークを形成し、情報を記録する光学的記録媒体が知られている。
【０００３】
このなかでも、結晶構造を変化させる方式による相変化記録媒体は、ＣＤ−ＲＷ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ−ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ−ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）などを始めとする各種の情報記録システムにおいて使用されている。この理由は、相変化記録媒体が、強度変調による重ね書き（オーバーライト）が容易で、データ転送速度が速いとの特徴を有すると共に、ＣＤ−ＲＯＭをはじめとする再生専用ディスクとの互換性にも優れていることによる。
【０００４】
相変化記録媒体の記録層として用いられる材料は、カルコゲン系の金属間化合物、例えばＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＩｎＳｂＴｅやそれらにＣｒ、Ｖ、Ｎ等を適宜微量添加したものである。そして、従来の相変化記録媒体の記録層は、前記した材料がディスク面に均一に薄膜成形されたものである。この相変化記録媒体は、記録層上に照射されたレーザ光によって発生した熱により、記録層上の光照射部分が相変化（熱変性）し、それぞれ異なる光学的特性を示す結晶構造と非晶質構造との２つの構造を可逆的に遷移する原理に基づきデータの記録、消去を行う。
【０００５】
そして、この相変化記録媒体は円形や四角形の板状に形成され、その中心軸を相対的に回転させながら、結晶構造をとる記録面のトラックに沿って比較的高出力のレーザスポットを後記する記録補償方式により照射することによって、記録マークの形成が行われる。この記録マークの形成は、レーザスポットの照射強度を記録層の結晶が溶融するレベルとし、レーザ光の照射によりスポット面が溶融し、構造がランダムな非晶質構造とした後、照射オフすることにより行う。このようにレーザ光の照射がオフにされた後、記録層上の溶融面は、室温まで冷却されることとなり非晶質構造を有したまま固体化し、記録マークを形成することとなる。
【０００６】
図３（ａ）（ｂ）を用いて、従来の光学的記録媒体における、レーザスポットの照射方法について説明する。図３（ａ）は、レーザスポットを照射して形成した記録マークの形状を示す図である。単一パルスのスポット照射により形成される記録マークは、図３（ａ）中、実線で示すように、レーザスポットの移動方向に沿って幅広になる末広がり状の形状歪を有する。これは、レーザスポットの昇温中心が記録層表面上を移動しつつ、記録層表面に発生した熱が熱拡散により表面もしくは内部に伝達して記録マークが形成されることに起因する。
【０００７】
図３（ｂ）は、記録補償方式によるレーザスポットの照射方式を説明するための図である。前記したような、記録マークの形状歪が極端に進行すると、記録マークの両端は、レーザスポット移動方向にシフトすることとなり、ジッター値、エラーレートの増加やＣＮ劣化につながる。そこで、記録マーク形状を図３（ａ）中、破線に示すような均一な幅とするため、図３（ｂ）に示すようにレーザ光出力を強度Ｐｗの狭幅のパルスで刻み変調させる記録補償方式がこれまでとられてきた。すなわち、記録マークの始端部分においては、変調パルス幅を広くし、終端部に進むにつれ変調パルス幅を細くし、記録マークの終端部近傍では、バイアスレベルＰｂとして、余熱のみで構造の非晶質化をすすめることとなる。
【０００８】
一方、記録マークの消去は、レーザスポットの照射強度を記録時より低レベル（Ｐｅ）とし、記録層のスポット位置が融点温度未満かつ結晶化温度以上の温度となるように保持し、記録マーク部分を結晶化させることにより行う。ここで、ＧｅＳｂＴｅ、ＩｎＳｂＴｅ系記録層の結晶化時間は、数１０ナノ秒であり、この記録マークを結晶化させるには、結晶化温度以上の温度で保持する時間が、この結晶化保持時間よりも長ければよい。
【０００９】
記録した情報の再生は、記録面に照射するレーザスポットの照射強度を消去パワー（Ｐｅ）レベルより落とし、レーザ光が記録層の表面を反射し、図示しない対物レンズに入射する光量の変化を検出することにより行う。すなわち、記録面上が結晶構造をとるか非晶質構造をとるかによってレーザ光の反射率が相違する性質（一般に非晶質部の反射率は、結晶部の反射率よりも低い）を利用して記録マークの有無を検出するものである（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０６−２０３３８６号公報（段落番号０００８〜０００９、第１９図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、映像の高画質化に伴う、映像信号の高ビットレート化に対応して、要求される変調パルス周波数が、光源用レーザの変調可能な周波数上限をオーバし、記録速度が制限される事態が招来している。すなわち、記録マークを刻むための、基本パルスを幅狭化せざるをえない状況下、この基本パルスを分割して変調することは、レーザ光の立上（立下）時間を考慮すると、変調パルスが矩形波とならず記録補償方式の限界に直面することになる。
【００１２】
現在、もっとも高速とされているレーザ光の立上（立下）時間が１．５ｎｓであることから、レーザ光の変調パルス幅のとりうる最小値は、立上（立下）時間の二倍の３ｎｓであり、この変調パルスに対応するビットレートクロックは１６６ＭＨｚとなる。ここで例えば、１００Ｍｂｐｓの記録速度で記録を行おうとすると、ビットレートクロックは１５０ＭＨｚ（ＲＬＬ（１，７）符号を使用した場合）となるので、１００Ｍｂｐｓ以上で記録補償方式を実施するのは難しいことになる。かかる場合においては記録補償方式が適用できず、記録材の構成材料が均一に薄膜成形された記録層を有する従来の相変化記録媒体においては、図３（ａ）実線に示すようなマーク形状が末広がりとなる事態が避けられない。
【００１３】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであって、高記録速度（１００Ｍｂｐｓ以上）下であってもマーク長さ方向に単一幅を有する記録マークをトラック上に形成することを可能とする光学的記録媒体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、
まず請求項１に記載の光学的記録媒体は、円盤基台上に成膜された記録層を有し、この記録層にレーザスポットを照射することで熱変性させた記録マークの配列に基づきデータを記録・再生する光学的記録媒体において、前記記録層は前記レーザスポットの照射により熱変性する記録材と、この記録材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有し前記記録材の所定領域を仕切る仕切材とを備え、前記記録材は、前記記録層を前記光学的記録媒体の法線方向から見たときに、前記仕切材の面積より大きくなるように設けられ、前記記録材の所定領域の占める面積が前記レーザスポットの照射面積よりも小さく形成されたことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成により、記録層に照射されたレーザ光によって発生した熱は、面方向の伝達のみが仕切材により効果的に阻害され、厚み方向への伝達は阻害されない。これにより、レーザ光の照射により発生した熱の面方向への拡散が抑制され、高記録速度（１００Ｍｂｐｓ）下でもマーク長さ方向に均一な幅の記録マークをトラック上に形成することを可能とする。
【００１６】
請求項２に記載の光学的記録媒体は、請求項１に記載の光学的記録媒体であって、前記記録材は主成分として、Ｇｅ―Ｓｂ―Ｔｅ合金、Ａｇ―Ｉｎ―Ｓｂ―Ｔｅ合金、Ｉｎ―Ｓｂ―Ｔｅ合金で表わされる少なくとも一種の合金から構成されていることとした。
かかる構成により、光学的記録媒体の記録層は、非晶質構造および結晶構造間の転移速度が高いＧｅＳｂＴｅ等のカルコゲン系の金属化合物からなる、微小な記録材の集合体から構成されることとなる。
【００１７】
請求項３に記載の光学的記録媒体は、請求項１または請求項２に記載の光学的記録媒体であって、前記仕切材の構成材料はＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＧｅＮで表わされる少なくとも一種の化合物から構成されていることとした。
かかる構成により、記録材の境界は、酸化物や窒化物等の低熱伝導材質で仕切られることとなり、照射したレーザ光により発生した熱の水平面方向への拡散を有効に抑制することが可能となる。
【００１８】
また、請求項４に記載の光学的記録媒体の製造方法は、円盤基台上に成膜された記録層に照射したレーザスポットにより熱変性した記録マークの配列に基づきデータを記録・再生し、前記記録層が仕切材により前記レーザスポットの照射面積より小さい所定領域に仕切られた記録材からなる光学的記録媒体の製造方法であって、不活性ガスが送り込まれているスパッタリング容器中で前記記録材の構成材料からなる第一ターゲットと、前記記録材よりも熱伝導率の低い仕切材の構成材料からなる第二ターゲットと、を同時にスパッタリングするステップと、前記第一ターゲットおよび第二ターゲットからそれぞれスパッタされた物質を、両ターゲットに対向するように載置した前記円盤基台の表面に付着・積層させ、前記記録層を形成するステップと、を有することを特徴する。
【００１９】
かかる方法によれば、低真空状態に保持された製造装置の内部に円盤基台が中心軸回りに回転可能に固定され、この円盤基台に対面するように、記録材が載置された第一ターゲットと仕切材が載置された第二ターゲットとが、配置することとなる。そして、これらターゲットの表面をスパッタすることにより、それぞれのターゲットの構成材料を円盤基台上に堆積させ、境界が仕切材により仕切られた、記録材の微細な集合体が記録層として、円盤基台上に成膜されることとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１を参照して本発明における光学的記録媒体の実施の形態について説明する。図１（ａ）は、本発明にかかる光学的記録媒体の記録層１０の上面を部分拡大して模式的に示す図である。図１（ｂ）は、本発明にかかる光学的記録媒体の縦断面を部分拡大して模式的に示す図である。図１（ｃ）は、記録層１０の縦断面部分をさらに拡大して模式的に示す図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、記録層１０は所定領域が仕切材１４により仕切られている微細な複数の記録材１３（１３、１３…）の集合体から構成されている。そして、仕切材１４は、図１（ｃ）に示すように、厚み方向においても、複数の隣接する記録材１３同士が境界において互いに接触しないように仕切っている。
【００２２】
この記録材１３は、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅもしくはＩｎＳｂＴｅ等のカルコゲン系の金属間化合物を主要構成材料とし（ここでは、ＧｅＳｂＴｅを代表して図示する）、これらにＣｒ、Ｖ、Ｎ等を適宜微量添加してなる。また、記録材１３の所定領域の平均粒径は記録マーク１２の幅の十分の一以下、具体的には１０ｎｍ以下であることがのぞましい。これは、この記録材１３が記録マーク１２を形成する最小単位となるため、後記するように理論スポット径が記録マーク１２の理論最小径となることに鑑み、記録マーク１２が一定数量以上の記録材１３の集合体から構成されることが望ましいことによる。
【００２３】
この記録材１３の構成材料は、融点Ｔｍ（６００℃程度）以上に加熱後、室温にて急冷すると非晶質構造（アモルファス）を有したまま固体になりやすく、そして、この非晶質構造からガラス転移温度Ｔｇ（４００℃）以上に加熱すると結晶構造を構成するものである。
【００２４】
従って、本発明にかかる、記録材１３の構成材料は、前記した化合物に限定されるものでなく、後記するレーザ光２０の照射により融解し、その後レーザ光２０の照射のオフによる室温急冷で非晶質構造のまま固化する材料であって、レーザ光２０を再照射しガラス転移温度Ｔｇ以上とすることで、非晶質構造が結晶構造へと変化するものであれば適用可能である。
【００２５】
仕切材１４は、記録材１３の所定領域を仕切るように存在している。ここで、図１（ａ）中、仕切材１４は実線で表わされており、所定領域となる面状に形成された記録材１３に対して仕切材１４は、その記録材１３の周囲を囲む線状に形成されている。この線状の仕切材１４の幅は、形成される記録マーク１２が分断されて誤検出されない程度の幅を有しているものとする。なお、この仕切材１４の幅は、記録層１０を光学的記録媒体の法線方向から見て、記録材１３の面積が仕切材１４の面積より十分大きくなる程度の値を有していればよい。
【００２６】
また仕切材１４の構成材料は、記録材１３の構成材料（ＧｅＳｂＴｅ等）より熱伝導率が小さな材質、例えばＳｉＯ_２（二酸化珪素）、Ｔａ_２Ｏ_５（五酸化タンタル）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３（酸化チタン）、ＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）等の酸化物、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化シリコン）、ＧｅＮ（窒化ゲルマニウム）等の窒化物もしくはこれらの組合せを含むものである。この仕切材１４は、隣接する記録材１３間の熱の伝達を有効に防御する作用を奏するので、記録層１０表面に照射されたレーザスポットにより発生した熱は、面方向への拡散が抑制され、厚み方向への伝達は阻害されない。
【００２７】
図１（ｂ）は本発明にかかる、相変化型の光学的記録媒体の縦断面図である。
基板１５は、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の樹脂またはガラスにより構成された基板であって、図中下側の自由端面には、記録マーク１２を形成・消去・読取するためのレーザ光２０が直接照射される。
【００２８】
第一誘電体１６ａおよび第二誘電体１６ｂは、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなり、記録層１０を挟むように位置している。ＺｎＳ−ＳｉＯ_２は、高屈折率（ｎ＝２）材質でレーザ光２０の光学特性を調整することによる記録感度改善をはかる効果を有する。さらに、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２は、記録層１０の酸化防止と基板１５の熱変形防止機能も有するものである。
【００２９】
誘電膜１７は、ＧｅＮ、ＣｒＯ_２もしくはＳｉＣ等からなり、記録材１３の結晶化を促進する作用を有するものである。
反射膜１８は、レーザ光２０が照射されることによって発生した熱を拡散し、冷却する作用を有するものでＡｌ−Ｔｉからなる。また、反射膜１８はＡｌ−Ｔｉと、ＡｇもしくはＡｇＲｕＣｕとを二層化させたものでもよい。
保護膜１９は、光学的記録媒体のレーザ光２０の照射面とは反対面を形成し、ＵＶ硬化樹脂からなる。
【００３０】
図１（ｃ）は、本発明の要部である記録層１０の縦断面を拡大して示す図である。
図示するように、記録材１３と仕切材１４とは、記録層１０を膜厚方向に貫通しており、隣接する記録材１３同士は互いに接触することなく、仕切材１４によって仕切られている。
【００３１】
レーザ光２０は、記録層１０に向けて照射され、照射強度によって記録材１３の構成材料（ＧｅＳｂＴｅ等）を非晶質構造もしくは結晶構造とすることにより、記録マーク１２を形成もしくは消去するものである。レーザ光２０は、図示しない集光レンズにより集光され、基板１５、第一誘電体１６ａを経由して、レーザスポットを記録層１０表面に形成する。
【００３２】
このレーザスポットの理論スポット径ｄは（１）式より求められ、例えば、現ＤＶＤ規格において光源として用いられる赤色光の波長λ_Ｒが６５０ｎｍ、集光レンズの開口数ＮＡ_Ｒが０．６、そして次世代ＤＶＤ規格において光源として用いられる青色光の波長λ_Ｂが４０５ｎｍ集光レンズの開口数ＮＡ_Ｂが０．８５であることから、それぞれの理論スポット径ｄは、ｄ_Ｒ＝６８９ｎｍおよびｄ_Ｂ＝３０３ｎｍと求まる。そしてこの理論スポット径ｄは、記録マーク１２の理論上の最小幅を示すものである。
【００３３】
【数１】

【００３４】
次に、前記した構成を有する光学的記録媒体の記録マーク１２の形成・消去動作について説明する。
光学的記録媒体の記録層１０は、データが記録されていない初期状態において全面が結晶構造を有する。データをこの光学的記録媒体に記録させる場合は、円盤中心軸の軸回りに高速回転している記録層１０上に、図示しない集光レンズによりスポット状に集光されたレーザスポットを照射する。このレーザスポットは、記録層１０の表面温度を記録材１３の構成材料の融点Ｔｍ以上に昇温させるに充分なエネルギを有している。
【００３５】
このレーザスポットが照射された記録層１０の部分は、照射エネルギにより温度が上昇し記録材１３の構成材料の融点Ｔｍ以上となったところで結晶が融解し非晶質構造となる。さらに照射エネルギによる発生熱は、記録層１０の表面から内部へ拡散していくわけであるが、面方向への拡散は、仕切材１４の作用により抑制され、厚み方向に選択的に熱伝達がすすむこととなる。そして、熱伝達の進行とともに、融点Ｔｍ以上となった部位が融解し、融解した部分は非晶質構造（アモルファス）をとる。
【００３６】
次に、レーザ光２０の照射がオフにされると、熱は反射膜１８（図２（ｂ））を経由して散逸し、融解した部分は温度Ｔｍから室温まで急激冷却されることとなる。すなわち、レーザ光２０の照射により融解した部分は、融解後急激に冷却されるため、安定な結晶構造に戻ることなく、非晶質構造（アモルファス）のまま固体化することとなる。
【００３７】
レーザスポットは、回転する光学的記録媒体の表面を図示しないトラックに沿って断続的に照射がオン・オフされることにより、非晶質構造を有する記録マーク１２をトラック上に形成していく。この際、レーザ照射による、記録層１０上のレーザスポットからの熱拡散は、厚み方向に選択的に進行するため、形成される記録マーク１２の形状は、レーザスポットの進行方向に向けて末広がり形状を有することなく、均一幅で形成されることとなる。さらに、基板厚み方向も良好な非晶質構造を得ることを可能となる。
【００３８】
次に、光学的記録媒体に記録したデータを削除するため、形成した記録マーク１２を消去する動作について述べる。今度は、照射するレーザ光２０のエネルギを、記録マーク形成時の際に比較して低下させ、照射面の温度が記録材１３の構成材料のガラス転移温度Ｔｇ以上融点温度Ｔｍ未満となるようにする。温度がＴｇ以上に上昇した記録マーク１２の非晶質構造を有する領域は、構造的に安定な結晶構造に回帰し、記録マーク１２は消滅する。このとき、照射スポットで発生した熱は、面方向に拡散することがないので、近接する記録マーク１２に影響を及ぼすことがない。
【００３９】
以上述べたように、複数の微細な記録材１３から構成され、この記録材１３の領域の境界が低熱伝導率の仕切材で仕切られていることを特徴とする記録層１０を有する光学的記録媒体は、映像の高画質化に伴う映像信号の高ビットレート化により、従来の記録補償方式が適用できない場合であっても、記録マーク１２の形状歪が進行することがない。これにより、再生時におけるジッター値、エラーレートの増加やＣＮ劣化といった諸問題を発生しないといった効果を得る。
【００４０】
なお、以上の説明において、仕切材１４は、記録材１３同士の接触が無い様に記録材１３間を仕切っているとしたが、これは望ましい状態を示したのであって、部分的に記録材１３間の接触があっても前記した効果が大きく低減することはない。さらに仕切材１４は、前記したように記録材１３間を仕切るものでなくとも記録材１３の海の中に、島状に散在する状態であっても、レーザスポットの照射熱が面方向に拡散する現象を抑制する効果は、充分期待できるものである。
【００４１】
また、本発明にかかる光学的記録媒体は、次に記載する効果も合わせ持つこととなる。すなわち、記録マーク１２のマーク径を小さくすることにより光学的記録媒体の記録密度を向上させることが可能となることである。これは、従来においては、レーザ光２０を絞ってスポット径を小さくすることにより、記録マーク１２を小さくし記録密度を向上させる手段が検討されてきたが、実際は、面方向への熱拡散により、形成される記録マーク１２は、レーザスポット径より大きくなることが避けられなかった。
【００４２】
しかし、本発明による光学的記録媒体にあっては、形成される記録マーク１２がレーザスポット径よりそれ程大きくなることがないので、レーザスポット径を小さくすること無しに、記録マーク１２を小さくすることが可能となる。このため、従来の光学系をそのまま用いて、記録マーク１２の間隔短縮やトラックピッチを狭めたとしても、隣接マークとの信号干渉が大きくなる、いわゆるクロスイレーズ発生の問題は発生しない。
【００４３】
＜製造方法＞
次に図２を参照しつつ、本発明における光学的記録媒体の製造方法について説明する。図２は本発明にかかる光学的記録媒体を製造するスパッタリング装置３０の基本構成を示す構成図である。
【００４４】
本発明にかかる光学的記録媒体の製造方法に使用する高周波マグネトロンスパッタリング装置３０は概略、内部を真空可能とするチャンバ２１、円盤基台２５を固定し回転する回転台２６、記録材１３の構成材料（本実施形態ではＧｅＳｂＴｅ）からなるターゲット２２ａおよび仕切材の構成材料（本実施形態ではＳｉＯ_２）からなるターゲット２２ｂからなり、二元同時スパッタリング方式を採用する。
【００４５】
チャンバ２１の側面には、チャンバ２１内を真空排気する排気孔３１を有し、図示しない排気系が接続されており、チャンバ２１内を１．３３×１０^−４Ｐａ（１×１０^−６ｔｏｒｒ）以下の真空度に排気することを可能とするものである。そして、チャンバ２１の他の側面には、スパッタリングガス導入用のガス導入バルブ３２が設置されており、ここでは高純度アルゴンガス（Ａｒ）（９９．９９９％）が導入可能となっている。
【００４６】
円盤基台２５は、図１（ｂ）において基板１５に、第一誘電体１６ａのみが堆積したものである。
回転台２６は、回転面がターゲット２２ａ（２２ｂ）に対向する位置に、軸回転可能にチャンバ２１に取り付けられている。そして、この回転面は、円盤基台２５を固定し、かつ円盤基台２５を５０〜１０００℃の範囲で制御加熱可能とする機能を有している。
記録材１３（図１（ａ））の構成材料からなるターゲット２２ａおよび仕切材１４（図１（ａ））の構成材料からなるターゲット２２ｂは、円盤基台２５に対して互いに対象な位置に配置しており、それぞれ高周波電力供給手段３３ａおよび同３３ｂがそれぞれ接続しているカソード電極２３ａおよび同２３ｂの上に載置されている。そして、カソード電極２３ａおよび同２３ｂの裏面には永久磁石２４ａおよび同２４ｂが配置され、ターゲット２２ａ（２２ｂ）面に平行で、中心から外側に向かう磁場を形成している。
高周波電力供給手段２３ａ（２３ｂ）は、高周波電力をそれぞれカソード電極２３ａ（２３ｂ）に印加する能力を有するものである。
【００４７】
成膜に際し、次の手順で行う。まず、円盤基台２５を回転台２６上に、ターゲット２２ａ（２２ｂ）をカソード電極２３ａ（２３ｂ）に取り付け、排気孔３１から排気してチャンバ２１内を１．３３×１０^−４Ｐａ（１×１０^−６ｔｏｒｒ）以下の真空度にする。次に、アルゴンガス（Ａｒ）をガス導入バルブ３２からチャンバ２１内へ導入し、ガス圧力が０．１〜１０Ｐａの範囲、好ましくは０．７Ｐａとし、流量が７０ｓｃｃｍとなるようにコントロールする。このガス圧力が０．０１Ｐａ以下であると、安定した放電が得られにくく、１０Ｐａ以上であると安定なスパッタリングが困難となる。そして、このガス圧力調整と同時に適宜、円盤基台２５の温度を所定温度に設定する（非加熱であってもよい）。
【００４８】
次に、高周波電力供給手段３３ａおよび同３３ｂに高周波電力をともに、５００Ｗ以下／１４ＭＨｚとして印加しスパッタリングを開始する。すると、ターゲット２２ａ（２２ｂ）と円盤基台２５との間には、平板マグネトロンの作用に基づきプラズマが形成される。すなわち、ターゲット２２ａ（２２ｂ）からたたき出された二次電子が、磁場の作用で向心力を得、ターゲット２２ａ（２２ｂ）の表面上をアルゴンガス（Ａｒ）に出会うまで、トロイダル曲線を描きながら周回するものである。
【００４９】
チャンバ２１内に導入されているアルゴンガス（Ａｒ）が電子に衝突すると、アルゴンはイオン化し、カソード電極２３ａ（２３ｂ）上に載置されている、ターゲット２２ａ（２２ｂ）をスパッタする。そして、ターゲット２２ａでは、ＧｅＳｂＴｅ、ターゲット２２ｂでは、ＳｉＯ_２をはじき飛ばし、これら弾き飛ばされた（スパッタされた）原子が、円盤基台２５上に積層することとなる。
【００５０】
なお適宜、高周波電力供給手段３３ａ（３３ｂ）の電力強度や周波数を調整することにより、プラズマ放電における電流密度の調整が可能であり、円盤基台２５に積層させるスパッタ原子の発生量を調整する事ができる。なお、回転台２６は、スパッタリングによる成膜の最中、円盤基台２５上、膜厚が全体に均一となるよう一定回転している。
【００５１】
このようにスパッタされた、ＧｅＳｂＴｅやＳｉＯ_２は、それぞれターゲット２２ａおよび同２２ｂから高速で円盤基台２５に衝突する。衝突したこれら原子（分子）は、一部は反射される一方、他の多くは円盤基台２５の表面上にとどまり、円盤基台２５の表面上を動き回りながら、他の原子（分子）と原子（分子）団を形成し、円盤基台２５上の一部に固定され核を形成する。
【００５２】
すなわちＧｅＳｂＴｅがなす核は、その後さらにＧｅＳｂＴｅを取り込んでいき、円盤基台２５に島状構造を平面方向に成長させていく。そして、複数のこれら島の周縁部が近接するに従い、島と島との隙間がなす海峡部に仕切材１４（ＳｉＯ_２）が集積されていき、ついには全体として一様な連続面になる。
【００５３】
このようにして、円盤基台２５面がすべてスパッタされた原子（分子）に覆われると、記録材１３の層上には、記録材１３を構成する分子が、仕切材１４の層上には仕切材１４を構成する分子がさらに積層されていく。こうように同種の原子（分子）が連続的に積層していくのは、原子間凝集力や格子定数（結晶の原子と原子との間隔）の関係より、エネルギ的に安定した構造を維持しやすいからである。
【００５４】
かかるプロセスを通じて、円盤基台２５上に生成された記録層１０（図１）が、所望の膜厚に達したら、ガス導入バルブ３２を閉め、一旦チャンバ２１内のガスを排気孔８から排気した後、チャンバ２１内を大気開放し円盤基台２５を取り出す。このようにして、円盤基台２５上に原子（または分子）層が積層していき、最終的に厚みが１〜１００ｎｍ厚（のぞましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ）でかつ記録材１３の平均径が１〜１００ｎｍ（のぞましくは１０ｎｍ以下）である記録層１０（図１）が形成されることとなる。
【００５５】
ところで、円盤基台２５は、あらかじめ基板１５に、第一誘電体１６ａ（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）が、蒸着していることとして前記説明をすすめたが、この第一誘電体１６ａは、高周波電力を２００Ｗ（１９４秒）として、ポリカーネイト製の基板１５上に３１ｎｍの膜厚を得たものである。また、前記説明のようにして記録層１０を成膜した後、さらにその上に再び第一誘電体１６ａ（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）をターゲット（図示せず）へ投入する高周波電力を２００Ｗ（３１秒）として５ｎｍ厚の膜を得る。次に、反射膜１８の成分（ＡｌＴｉ）をターゲット（図示せず）として高周波電力を２００Ｗ（１５００秒）投入して１５０ｎｍ厚の反射膜１８を得る。そして、誘電膜１７の成分（ＧｅＮ）をターゲット（図示せず）として高周波電力を２００Ｗ（１０３秒）投入して２５ｎｍ厚の誘電膜１７を得る。最後に、ＵＶ硬化主樹脂の保護膜１９を形成して、本発明にかかる光学的記録媒体を得る。
【００５６】
前記したように作成された光学的記録媒体は、その後、レーザ初期化装置（図示せず、例えば日立コンピューター機器（株）製ＰＯＰ１２０−ＳＳＳ等）で記録層１０が初期化（結晶化）される。
【００５７】
なお、本実施例においては、スパッタの手法として高周波マグネトロンスパッタ法であることを前提として説明を進めたが、ＤＣマグネトロンスパッタ法など他のスパッタ手法を用いてもよく、前記手法に限るものではない。
【００５８】
また、記録材１３が微細に分散して境界が低熱伝導率の仕切材１４で分割されてなる記録層１０（図１）が被覆された光学的記録媒体を製造することを目的とした本製造方法は、必ずしも所望の記録層を得ることを保証するものでない。すなわち、記録材１３および仕切材１４の構成材料の組合せ、または製造条件等の兼ね合いによって、前記したような二層分離膜としてでなく、均一膜として記録層が得られる場合もあるということである。
【００５９】
＜実験結果＞
次に、前記した条件で作成した光学的記録媒体に形成した記録マーク１２の読取特性ならびに消去特性について実験した結果を示す。表１は、読取特性を調査するため、レーザ光２０のＤＣ出力を変化させ記録マーク１２に照射させたときの反射率を示した表である。
反射率は、結晶面（記録マーク１２が形成されていない面）における反射量を基準に、記録マーク１２（非晶質）の反射量を比率で表わした数値である。従って、反射量は値が小さい程、好適なものである。
【００６０】
【表１】

【００６１】
表２は、記録マーク１２の消去特性を調査するため、レーザ光２０の強度Ｐｅ：４ｍＷとして、レーザ走査速度を可変させたときの消去率を示した表である。レーザ走査速度が高速になるほど消去率が低下する傾向が得られている。
なお、以上述べた実験に用いたマーク１２は、レーザ光２０の照射条件として、パルス周波数：４９．７ＭＨｚ、レーザ走査速度：６ｍ／ｓ、パルス強度Ｐｗ：８ｍＷとして形成を行ったものである。
【００６２】
【表２】

【００６３】
【発明の効果】
以上説明した光学的記録媒体およびその製造方法により以下に示す優れた効果を有する。
請求項１にかかる発明においては、面方向の熱伝達が抑制されるので、１００Ｍｂｐｓ以上の高記録速度下でも記録補償方式を用いることなしに、形成される記録マークの形状は、始端から終端にかけて均一幅のものを得ることができる。これにより、記録マークの形状歪が進行して記録マークの両端がレーザスポット移動方向にシフトすることに伴う、ジッター値、エラーレートの増加もしくはＣＮ劣化等の問題が抑制される。また、従来と同一の光源を用いても、従来より小径の記録マークを形成することが可能となり、記録マークの間隔短縮やトラックピッチを狭めたとしても、隣接マークとの信号干渉が大きくなる、いわゆるクロスイレーズ発生の問題が発生しない。
【００６４】
請求項２に記載の発明においては、光学的記録媒体の記録層は、非晶質構造および結晶構造間の転移速度が高いＧｅＳｂＴｅ等のカルコゲン系の金属化合物からなる、微小領域の記録材の集合体から構成されることとなる。これにより、１００Ｍｂｐｓ以上の高記録速度下でも照射するレーザ光の強度を可変することで、記録層上の照射部分を非晶質構造または結晶構造へと転移させ、記録マークの形成・消去が容易に可能である光学的記録媒体が構成される。
【００６５】
請求項３に記載の発明においては、仕切材は、記録材より低熱伝導率である材料より構成されることとなり、面方向の熱伝導を有効に遮断し、記録マークが照射スポットの形状をこえて大きく広がることを抑制する。
【００６６】
請求項４に記載の発明においては、二元同時スパッタリング方式により、記録材が微細な領域単位で低熱伝導率の仕切材によって分割されているか、もしくは記録材の海の中に仕切材が島状に散在している記録層が被覆された、光学的記録媒体が製造されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明にかかる光学的記録媒体の記録層の上面を部分拡大して模式的に示す図である。
（ｂ）本発明にかかる光学的記録媒体の縦断面を拡大して模式的に示す図である。
（ｃ）本発明の要部である記録層の縦断面を拡大して示す図である。
【図２】本発明にかかる光学的記録媒体を製造するスパッタリング装置の基本構成を示す構成図である。
【図３】（ａ）レーザスポットを照射して形成した記録マークの形状を示す図である。
（ｂ）記録補償方式によるレーザスポットの照射方式を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 記録層
１２ 記録マーク
１３ 記録材
１４ 仕切材
１５ 基板
１６ａ 第一誘電体
１６ｂ 第二誘電体
１７ 誘電膜
１８ 反射膜
１９ 保護膜
２０ レーザ光
２１ チャンバ
２２ａ ターゲット（記録材用）
２２ｂ ターゲット（仕切材用）
２３ａ、２３ｂ カソード電極
２４ａ、２４ｂ 永久磁石
２５ 円盤基台
２６ 回転台
３０ 高周波マグネトロンスパッタリング装置
３１ 排気孔
３２ ガス導入バルブ
３３ａ、３３ｂ 高周波電力供給手段

Claims (4)

1. 円盤基台上に成膜された記録層を有し、この記録層にレーザスポットを照射することで熱変性させた記録マークの配列に基づきデータを記録・再生する光学的記録媒体において、
   前記記録層は前記レーザスポットの照射により熱変性する記録材と、この記録材の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有し前記記録材の所定領域を仕切る仕切材とを備え、
   前記記録材は、前記記録層を前記光学的記録媒体の法線方向から見たときに、前記仕切材の面積より大きくなるように設けられ、前記記録材の所定領域の占める面積が前記レーザスポットの照射面積よりも小さく形成されたことを特徴とする光学的記録媒体。
2. 前記記録材は主成分として、Ｇｅ―Ｓｂ―Ｔｅ合金、Ａｇ―Ｉｎ―Ｓｂ―Ｔｅ合金、Ｉｎ―Ｓｂ―Ｔｅ合金で表わされる少なくとも一種の合金から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学的記録媒体。
3. 前記仕切材の構成材料はＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＧｅＮで表わされる少なくとも一種の化合物から構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学的記録媒体。
4. 円盤基台上に成膜された記録層に照射したレーザスポットにより熱変性した記録マークの配列に基づきデータを記録・再生し、前記記録層は仕切材により前記レーザスポットの照射面積より小さい所定領域に仕切られた記録材からなる光学的記録媒体の製造方法であって、
   不活性ガスが送り込まれているスパッタリング容器中で前記記録材の構成材料からなる第一ターゲットと、前記記録材よりも熱伝導率の低い仕切材の構成材料からなる第二ターゲットと、を同時にスパッタリングするステップと、
   前記第一ターゲットおよび第二ターゲットからそれぞれスパッタされた物質を、両ターゲットに対向するように載置した前記円盤基台の表面に付着・積層させ、前記記録層を形成するステップと、
   を有することを特徴する光学的記録媒体の製造方法。

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