JP2005044450A - 光記録媒体及びその製造方法、並びに、光記録媒体に対するデータ記録方法及びデータ再生方法 - Google Patents

光記録媒体及びその製造方法、並びに、光記録媒体に対するデータ記録方法及びデータ再生方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 化学的に安定なガスの発生により記録マークを形成することが可能な光記録媒体を提供する。
【解決手段】 本発明の光記録媒体１０は、支持基板１１と、光透過層１２と、光透過層１２と支持基板１１との間に配置された第１の誘電体層３１、貴金属窒化物層２３、第２の誘電体層３２、光吸収層２２、第３の誘電体層３３及び反射層２１とを備える。本発明による光記録媒体では、光入射面１２ａ側からレーザビーム４０を照射することにより、貴金属窒化物層２３を局所的に分解させ、生じる気泡によって記録マークを形成することができる。この場合、記録マークとなる気泡に充填されるガスは化学的に安定な窒素ガス（Ｎ２）であることから、これが他の層を酸化あるいは腐食させる可能性は非常に少なく、高い保存信頼性を得ることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は光記録媒体及びその製造方法に関し、特に、ガスの発生により記録マークが形成されるタイプの光記録媒体及びその製造方法に関する。また、本発明は、光記録媒体に対するデータ記録方法及びデータ再生方法に関し、ガスの発生により記録マークが形成されるタイプの光記録媒体に対するデータ記録方法及びデータ再生方法に関する。
近年、大容量のデジタルデータを記録するための記録媒体として、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に代表される光記録媒体が広く用いられている。
ＣＤのうち、データの追記や書き換えができないタイプ（ＣＤ−ＲＯＭ）のものは、厚さ約１．２ｍｍの光透過性基板上に反射層と保護層が積層された構造を有しており、波長約７８０ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から反射層に照射することによってデータの再生を行うことができる。一方、ＣＤのうち、データの追記が可能なタイプ（ＣＤ−Ｒ）やデータの書き換えが可能なタイプ（ＣＤ−ＲＷ）のものは、光透過性基板と反射層との間に記録層が追加された構造を有しており、波長約７８０ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から記録層に照射することによってデータの記録及び再生を行うことができる。
ＣＤでは、レーザビームの集束に開口数が約０．４５の対物レンズが用いられ、これにより反射層又は記録層上におけるレーザビームのビームスポット径は約１．６μｍまで絞られる。これにより、ＣＤでは約７００ＭＢの記録容量と、基準線速度（約１．２ｍ／ｓｅｃ）において約１Ｍｂｐｓのデータ転送レートが実現されている。
また、ＤＶＤのうち、データの追記や書き換えができないタイプ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）のものは、厚さ約０．６ｍｍの光透過性基板上に反射層及び保護層が積層された積層体と、厚さ約０．６ｍｍのダミー基板とが接着層を介して貼り合わされた構造を有しており、波長約６３５ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から反射層に照射することによってデータの再生を行うことができる。一方、ＤＶＤのうち、データの追記が可能なタイプ（ＤＶＤ−Ｒ等）やデータの書き換えが可能なタイプ（ＤＶＤ−ＲＷ等）のものは、光透過性基板と反射層との間に記録層が追加された構造を有しており、波長約６３５ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から記録層に照射することによってデータの記録及び再生を行うことができる。
ＤＶＤでは、レーザビームの集束に開口数が約０．６の対物レンズが用いられ、これにより反射層又は記録層上におけるレーザビームのビームスポット径は約０．９３μｍまで絞られる。このように、ＤＶＤに対する記録及び再生においては、ＣＤよりも波長の短いレーザビームが用いられるとともに、開口数が大きい対物レンズが用いられていることから、ＣＤに比べてより小さいビームスポット径が実現されている。これにより、ＤＶＤでは、約４．７ＧＢ／面の記録容量と、基準線速度（約３．５ｍ／ｓｅｃ）において約１１Ｍｂｐｓのデータ転送レートが実現されている。
近年、ＤＶＤを超えるデータの記録容量を有し、且つ、ＤＶＤを越えるデータ転送レートを実現可能な光記録媒体が提案されている。このような次世代型の光記録媒体においては、大容量・高データ転送レートを実現するため、波長約４０５ｎｍのレーザビームが用いられるとともに、開口数が約０．８５の対物レンズが用いられる。これによりレーザビームのビームスポット径は約０．４３μｍまで絞られ、約２５ＧＢ／面の記録容量と、基準線速度（約４．９ｍ／ｓｅｃ）において約３６Ｍｂｐｓのデータ転送レートを実現することができる。
このように、次世代型の光記録媒体では開口数が非常に高い対物レンズが用いられることから、チルトマージンを十分に確保するとともにコマ収差の発生を抑えるため、レーザビームの光路となる光透過層の厚さが約１００μｍと非常に薄く設定される。このため、次世代型の光記録媒体においては、ＣＤやＤＶＤ等、現行型の光記録媒体のように光透過性基板上に記録層等の各種機能層を形成することは困難であり、支持基板上に反射層や記録層を成膜した後、この上にスピンコート法等により薄い樹脂層を形成しこれを光透過層として用いる方法が検討されている。つまり、次世代型の光記録媒体の作製においては、光入射面側から順次成膜が行われる現行の光記録媒体とは異なり、光入射面とは反対側から順次成膜が行われることになる。
以上説明したとおり、光記録媒体の大容量化と高データ転送レート化は、主としてレーザビームのビームスポット径の縮小によって達成されている。したがって、これ以上の大容量化と高データ転送レート化を達成するためにはビームスポット径をさらに縮小する必要がある。しかしながら、レーザビームの波長をこれ以上短くすると光透過層におけるレーザビームの吸収が急激に増大したり、光透過層の経年劣化が大きくなることからこれ以上の短波長化は困難であり、また、レンズ設計の困難性やチルトマージンの確保等を考慮すれば、対物レンズの開口数をこれ以上高めることもまた困難である。つまり、レーザビームのビームスポット径をこれ以上縮小することは非常に困難であるといえる。
このような事情から、大容量化と高データ転送レート化を達成する別の試みとして、近年、超解像型の光記録媒体が提案されている。超解像型の光記録媒体とは、再生限界を超える微小な記録マークの形成及びこのような記録マークからのデータ再生が可能な光記録媒体を指し、このような光記録媒体を用いれば、ビームスポット径を縮小することなく大容量化と高データ転送レート化を実現することが可能となる。
より具体的に説明すると、レーザビームの波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとした場合、回折限界ｄ１は
ｄ１＝λ／２ＮＡ
で与えられる。したがって、ＣＤやＤＶＤのようにデータが記録マーク及びブランク領域の長さ、すなわちエッジ間の距離によって表現されるタイプの光記録媒体では、単一信号の再生限界ｄ２は、
ｄ２＝λ／４ＮＡ
で与えられる。つまり、超解像型ではない通常の光記録媒体においては、最短記録マークや最短ブランク領域の長さが再生限界未満であると記録マークとブランク領域の判別ができなくなってしまう。これに対し、超解像型の光記録媒体では、長さが再生限界未満である記録マークやブランク領域を利用することができるので、ビームスポット径を縮小することなく大容量化と高データ転送レート化を実現することが可能となるのである。
超解像型の光記録媒体としては、従来より「散乱型スーパレンズ」と呼ばれる超解像型の光記録媒体が提案されている（非特許文献１参照）。この光記録媒体には、相変化材料層と金属酸化物からなる再生層が用いられ、レーザビームを照射するとビームスポット中心の高エネルギー部分において再生層を構成する金属酸化物が分解し、これにより生じる金属微粒子によってレーザビームが散乱し接場光が発生するものと考えられている。その結果、相変化材料層には局所的に近接場光が照射されることになるので、その相変化を利用して超解像記録及び超解像再生を行うことが可能になると説明されている。そして、レーザビームが遠ざかると、再生層の分解により生じた金属と酸素が再び結合して元の金属酸化物に戻るため、繰り返しの書き換えが可能であるとされている。
しかしながら、本発明者らの研究によれば、「散乱型スーパレンズ」と呼ばれる超解像型の光記録媒体では、相変化材料層の相変化が信号となって現れることはほとんどなく、しかも再生層の分解は不可逆的であることが明らかとなった。つまり、「散乱型スーパレンズ」と呼ばれる超解像型の光記録媒体は、可逆的な記録マークを相変化材料層に形成可能な書き換え型の光記録媒体としてではなく、不可逆的な記録マークを再生層（貴金属酸化物層）に形成可能な追記型の光記録媒体として実現可能であることが明らかとなった（非特許文献２参照）。
ここで、再生限界未満の微小な記録マークを貴金属酸化物層に形成することが可能である理由は、ビームスポット中心の高エネルギー部分において貴金属酸化物層が局所的に分解し、生じる気泡によって当該領域が塑性変形するためである。塑性変形した部分は記録マークとして用いられ、塑性変形していない部分はブランク領域として用いられる。一方、このようにして形成された微小な記録マークからデータ再生が可能である理由は現在のところ明らかとなっていない。
"A near-field recording and readout technology using a matellic probe in an optical disk", Jap. J. Appl. Phys., 日本応用物理学会編, 2000年, Volume 39, p.980-981 "Rigid bubble pit formation and huge signal enhancement in super-resolution near-field structure disk with platinum-oxide layer", Applied Physics Letters, American Institute of Physics, December 16, 2002, Volume 81, Number 25, p.4697-4699
このように、現在提案されている超解像型の光記録媒体では、貴金属酸化物層の分解により生じる酸素ガス（Ｏ２）によって当該領域を局所的に塑性変形させ、これを記録マークとして利用している。したがって、発生させるガスとしては化学的により安定であることが望ましいと考えられ、この点は、超解像型の光記録媒体ではない光記録媒体についても同様に当てはまる。
他方、光記録媒体に超解像技術を応用するのは、いっそうの大容量化と高データ転送レート化を達成することが目的であることから、より波長の短いレーザビーム及びより開口数の大きい対物レンズを用いてデータの記録や再生を行うことが望ましいと考えられる。
したがって、本発明の目的は、化学的に安定なガスの発生により記録マークを形成することが可能な光記録媒体、特に、超解像型の光記録媒体及びその製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、化学的に安定なガスの発生により記録マークが形成されるタイプの光記録媒体に対し、より波長の短いレーザビーム及びより開口数の大きい対物レンズを用いてデータを記録する方法及びデータを再生する方法を提供することである。
本発明による光記録媒体は、基板と、前記基板上に設けられた貴金属窒化物層とを備えることを特徴とする。本発明による光記録媒体では、光入射面側からレーザビームを照射することにより、貴金属窒化物層を局所的に分解させ、生じる気泡によって記録マークを形成することが可能となる。この場合、記録マークとなる気泡に充填されるガスは化学的に安定な窒素ガス（Ｎ２）であることから、これが他の層を酸化あるいは腐食させる可能性は非常に少なく、高い保存信頼性を得ることが可能となる。
ここで、貴金属窒化物層から見て光入射面側に設けられた第１の誘電体層と、貴金属窒化物層から見て光入射面とは反対側に設けられた第２の誘電体層とをさらに備えることが好ましい。このようにして、貴金属窒化物層を第１及び第２の誘電体層よって狭持すれば、貴金属窒化物層の分解により生じる窒素ガス（Ｎ２）を長期間に亘って安定的に封入することができるので、より高い保存信頼性を得ることが可能となる。
ここで、第２の誘電体層から見て光入射面とは反対側に、第２の誘電体層から見てこの順に配置された光吸収層及び第３の誘電体層をさらに備えることが好ましい。このような構造とすれば、記録時に照射されるレーザビームのエネルギーが効率よく熱に変換されることから、良好な記録特性を得ることが可能となる。
また、第３の誘電体層から見て光入射面とは反対側に設けられた反射層をさらに備えることが好ましい。このような反射層を設ければ、再生信号のレベルが高められるとともに再生耐久性が大幅に向上する。ここで「再生耐久性」とは、再生劣化現象、つまり、再生時に照射されるレーザビームのエネルギーによって貴金属窒化物層の状態が変化し、これによりノイズの増加やキャリアの減少が生じてＣＮＲが低下する現象に対する耐性をいう。反射層の厚さとしては、５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることがより好ましい。反射層の厚さをこのように設定することにより、生産性を大きく低下させることなく、十分な再生耐久性向上効果を得ることが可能となる。
また、貴金属窒化物層には窒化白金（ＰｔＮｘ）が含まれていることが好ましい。この場合、貴金属窒化物層の実質的に全てが窒化白金（ＰｔＮｘ）により構成されていることが最も好ましいが、他の材料や不可避的に混入する不純物が含まれていても構わない。貴金属窒化物層の材料として窒化白金（ＰｔＮｘ）を用いれば、良好な信号特性及び十分な耐久性を得ることが可能となる。
また、第１の誘電体層から見て基板とは反対側に設けられ、前記光入射面を有する光透過層をさらに備えることが好ましい。この場合、基板の厚さが０．６ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であり、光透過層の厚さが１０μｍ以上、２００μｍ以下であり、貴金属窒化物層の厚さが２ｎｍ以上、７５ｎｍ以下であり、第２の誘電体層の厚さが５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、光吸収層の厚さが５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、第３の誘電体層の厚さが１０ｎｍ以上、１４０ｎｍ以下であることが好ましい。これによれば、波長（λ）が約６３５ｎｍ未満のレーザビーム及び開口数（ＮＡ）が約０．６超の対物レンズを用いることにより、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して超解像記録及び超解像再生を行うことができ、特に、次世代型の光記録媒体において用いられる波長が約４０５ｎｍのレーザビーム及び開口数が約０．８５の対物レンズを用いた超解像記録及び超解像再生において、良好な特性を得ることが可能となる。
本発明による光記録媒体の製造方法は、支持基板上に、反射層、第３の誘電体層、光吸収層、第２の誘電体層、貴金属窒化物層及び第１の誘電体層をこの順に形成する第１の工程と、前記第１の誘電体層上に光透過層を形成する第２の工程とを備えることを特徴とする。本発明によれば、波長が約６３５ｎｍ未満のレーザビーム及び開口数が約０．６超の対物レンズを用いることにより、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して超解像記録及び超解像再生を行うことが可能な光記録媒体を製造することが可能となる。しかも、このようにして製造された光記録媒体では、化学的に安定な窒素ガス（Ｎ２）による気泡が記録マークとなることから、高い保存信頼性を得ることが可能となる。前記第１の工程は気相成長法により行い、前記第２の工程はスピンコート法により行うことが好ましい。
本発明によるデータ記録方法は、上述した光記録媒体に対し、前記光入射面側からレーザビームを照射することによってデータを記録するデータ記録方法であって、前記レーザビームの波長をλ、前記レーザビームを集束するための対物レンズの開口数をＮＡとした場合、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して、長さがλ／４ＮＡ以下の記録マークを含む記録マーク列を記録することを特徴とする。また、本発明によるデータ再生方法は、上述した光記録媒体に対し、前記光入射面側からレーザビームを照射することによってデータを再生するデータ再生方法であって、前記レーザビームの波長をλ、前記レーザビームを集束するための対物レンズの開口数をＮＡとした場合、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して、長さがλ／４ＮＡ以下の記録マークを含む記録マーク列からのデータ再生を行うことを特徴とする。いずれの場合も、レーザビームの波長を約４０５ｎｍに設定し、対物レンズの開口数を約０．８５に設定することが最も好ましく、これによれば、次世代型の光記録媒体用の記録再生装置と同様の記録再生装置を用いることができるので、記録再生装置の開発コスト・製造コストを抑制することが可能となる。
このように、本発明による光記録媒体は、基板上に設けられた貴金属窒化物層を備え、その分解により生じる気泡を記録マークとして利用していることから、記録マークとなる気泡に充填されるガスは化学的に安定な窒素ガス（Ｎ２）となる。したがって、気泡に充填された窒素ガス（Ｎ２）が基板等の他の層を酸化あるいは腐食させる可能性が非常に少なく、これにより高い保存信頼性を得ることが可能となる。
しかも、本発明による光記録媒体は、波長が約６３５ｎｍ未満のレーザビーム及び開口数が約０．６超の対物レンズを用いることにより、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して超解像記録及び超解像再生を行うことができ、特に、次世代型の光記録媒体において用いられる波長が約４０５ｎｍのレーザビーム及び開口数が約０．８５の対物レンズを用いた超解像記録及び超解像再生において、良好な特性を得ることが可能となる。したがって、次世代型の光記録媒体用の記録再生装置と同様の記録再生装置を用いることができるので、記録再生装置の開発コスト・製造コストを抑制することが可能となる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の好ましい実施形態による光記録媒体１０の外観を示す切り欠き斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ部を拡大した部分断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態による光記録媒体１０は円盤状であり、図１（ｂ）に示すように、支持基板１１と、光透過層１２と、支持基板１１と光透過層１２との間にこの順に設けられた反射層２１、光吸収層２２及び貴金属窒化物層２３と、反射層２１と光吸収層２２との間、光吸収層２２と貴金属窒化物層２３との間及び貴金属窒化物層２３と光透過層１２との間にそれぞれ設けられた誘電体層３３、３２及び３１とを備えて構成されている。データの記録及び再生は、光記録媒体１０を回転させながらレーザビーム４０を光入射面１２ａ側から照射することによって行うことができる。レーザビーム４０の波長は、６３５ｎｍ未満に設定することが可能であり、特に、次世代型の光記録媒体に対して用いられる４０５ｎｍ程度の波長に設定することが最も好ましい。また、レーザビーム４０を集束するための対物レンズの開口数としては０．６超に設定することが可能であり、特に、次世代型の光記録媒体に対して用いられる０．８５程度の開口数に設定することが可能である。
支持基板１１は、光記録媒体１０に求められる機械的強度を確保するために用いられる円盤状の基板であり、その一方の面には、その中心部近傍から外縁部に向けて又は外縁部から中心部近傍に向けて、レーザビーム４０をガイドするためのグルーブ１１ａ及びランド１１ｂが螺旋状に形成されている。支持基板１１の材料や厚さは、機械的強度の確保が可能である限り特に限定されない。例えば支持基板１１の材料としては、ガラス、セラミックス、樹脂等を用いることができ、成形の容易性を考慮すれば樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としてはポリカーボネート樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。中でも、加工性などの点からポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂を用いることが特に好ましい。但し、支持基板１１はレーザビーム４０の光路とはならないことから、当該波長領域における光透過性の高い材料を選択する必要はない。
一方、支持基板１１の厚さについては、機械的強度の確保に必要且つ十分である厚さ、例えば、０．６ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下に設定することが好ましく、現行の光記録媒体や次世代型の光記録媒体との互換性を考慮すれば、１．０ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下、特に、１．１ｍｍ程度に設定することが好ましい。支持基板１１の直径についても特に限定されないが、現行の光記録媒体や次世代型の光記録媒体との互換性を考慮すれば、１２０ｍｍ程度に設定することが好ましい。
光透過層１２は、記録時及び再生時に照射されるレーザビーム４０の光路となる層である。その材料としては、使用されるレーザビーム４０の波長領域において光透過率が十分に高い材料である限り特に限定されず、例えば光透過性樹脂等を用いることができる。本実施形態による光記録媒体１０では、光透過層１２の厚さは１０μｍ以上、２００μｍ以下に設定される。これは、光透過層１２の厚さが１０μｍ未満であると光入射面１２ａ上におけるビーム径が非常に小さくなることから、光入射面１２ａの傷やゴミが記録や再生に与える影響が大きくなりすぎるためであり、２００μｍ超であるとチルトマージンの確保やコマ収差の抑制が困難となるからである。また、次世代型の光記録媒体との互換性を考慮すれば、５０μｍ以上、１５０μｍ以下に設定することが好ましく、７０μｍ以上、１２０μｍ以下に設定することが特に好ましい。
反射層２１は、再生信号のレベルを高めるとともに再生耐久性を向上させる役割を果たす層である。反射層２１の材料としては、金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），白金（Ｐｔ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ），マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ），ゲルマニウム（Ｇｅ）等の単体の金属又は合金を用いることができる。反射層２１の厚さは特に限定されないが、５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下に設定することが好ましく、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。これは、反射層２１の厚さが５ｎｍ未満であると再生耐久性を向上させる効果が十分に得られないからであり、また、反射層２１の厚さが２００ｎｍを超えると成膜に時間がかかり生産性が低下する一方で、これ以上の再生耐久性向上効果がほとんど得られないからである。これに対し、反射層２１の厚さを１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下に設定すれば、生産性を大きく低下させることなく、十分な再生耐久性向上効果を得ることが可能となる。尚、本発明において、光記録媒体に反射層２１を設けることは必須でないが、これを設けることにより上記の効果を得ることが可能となる。
光吸収層２２は、主として、レーザビーム４０のエネルギーを吸収しこれを熱に変換する役割を果たし、その材料としては、使用するレーザビーム４０の波長領域における吸収が大きく、且つ、記録時において貴金属窒化物層２３の変形を妨げないよう比較的硬度の低い材料を用いることが好ましい。波長が６３５ｎｍ未満のレーザビーム４０についてこのような条件を満たす材料としては、書き換え型の光記録媒体において記録層の材料として用いられる相変化材料が挙げられる。相変化材料としては、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）の合金又はこれに添加物が加えられた材料を用いることが好ましい。
具体的には、光吸収層２２を構成する相変化材料の原子比を
（ＳｂａＴｅ１−ａ）１−ｂＭＡｂ
又は、
｛（ＧｅＴｅ）ｃ（Ｓｂ２Ｔｅ３）１−ｃ｝ｄＭＢ１−ｄ
（但し、ＭＡはアンチモン（Ｓｂ）及びテルル（Ｔｅ）除く元素であり、ＭＢはアンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）を除く元素である）
で表したとき、
０≦ａ≦１、且つ
０≦ｂ≦０．２５
又は、
１／３≦ｃ≦２／３、且つ
０．９≦ｄ
に設定することが好ましい。
特に、ｂの値が０．２５を超えると光の吸収係数が光吸収層２２に要求される値よりも低くなるおそれがあり、また、熱伝導性が光吸収層２２に要求される値よりも低くなるおそれがあるため、好ましくない。
元素ＭＡの種類は特に限定されないが、ゲルマニウム(Ｇｅ)，インジウム（Ｉｎ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ビスマス（Ｂｉ），セレン（Ｓｅ），アルミニウム（Ａｌ），リン（Ｐ），水素（Ｈ），シリコン（Ｓｉ），炭素（Ｃ），バナジウム（Ｖ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），亜鉛（Ｚｎ），マンガン（Ｍｎ），チタン（Ｔｉ），錫（Ｓｎ），パラジウム（Ｐｄ），鉛（Ｐｂ），窒素（Ｎ），酸素（Ｏ）及び希土類元素（スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド）からなる群より選ばれた１又は２以上の元素を選択することが好ましい。特に、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍのレーザビームを用いる場合には、元素ＭＡとして銀（Ａｇ），ゲルマニウム(Ｇｅ)，インジウム（Ｉｎ）及び希土類元素からなる群より１又は２以上の元素を選択することが好ましい。これにより、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍのレーザビーム、特に４０５ｎｍ程度のレーザビームを用いた場合において良好な信号特性を得ることが可能となる。
元素ＭＢの種類についても特に限定されないが、インジウム（Ｉｎ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ビスマス（Ｂｉ），セレン（Ｓｅ），アルミニウム（Ａｌ），リン（Ｐ），水素（Ｈ），シリコン（Ｓｉ），炭素（Ｃ），バナジウム（Ｖ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），亜鉛（Ｚｎ），マンガン（Ｍｎ），チタン（Ｔｉ），錫（Ｓｎ），パラジウム（Ｐｄ），鉛（Ｐｂ），窒素（Ｎ），酸素（Ｏ）及び希土類元素（スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド）からなる群より選ばれた１又は２以上の元素を選択することが好ましい。特に、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍのレーザビームを用いる場合には、元素ＭＢとして銀（Ａｇ），インジウム（Ｉｎ）及び希土類元素からなる群より１又は２以上の元素を選択することが好ましい。これにより、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍのレーザビーム、特に４０５ｎｍ程度のレーザビームを用いた場合において良好な信号特性を得ることが可能となる。
但し、光吸収層２２の材料として相変化材料を用いた場合であっても、記録による相変化が信号となって現れることはほとんどない。光吸収層２２の材料として相変化材料を用いることが必須でないのはこのためである。しかしながら、現在のところ光吸収層２２の材料として相変化材料、特に上述した組成を有する相変化材料を用いた場合に最も良い信号特性が得られることが発明者により確認されている。
光吸収層２２の厚さとしては、その材料として相変化材料を用いた場合、５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下に設定することが好ましく、１０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下に設定することがより好ましく、１０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下に設定することが特に好ましい。これは、光吸収層２２の厚さが５ｎｍ未満であるとレーザビームのエネルギーを十分に吸収することができないおそれがあるからであり、１００ｎｍを超えると成膜に時間がかかり生産性が低下するからである。これに対し、光吸収層２２の厚さを１０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下、特に１０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下に設定すれば、高い生産性を確保しつつレーザビーム４０のエネルギーを十分に吸収することが可能となる。
尚、本発明において、光記録媒体に光吸収層２２を設けることは必須でないが、上述の通り、これを設けることによってレーザビーム４０のエネルギーを効率よく熱に変換することが可能となる。
貴金属窒化物層２３は、レーザビーム４０の照射により記録マークが形成される層であり、貴金属の窒化物を主成分とする。貴金属の種類としては特に限定されないが、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）及びパラジウム（Ｐｄ）の少なくとも１種が好ましく、白金（Ｐｔ）が特に好ましい。つまり、貴金属窒化物層２３の材料としては、窒化白金（ＰｔＮｘ）を選択することが特に好ましい。貴金属窒化物層２３の材料として窒化白金（ＰｔＮｘ）を用いれば、良好な信号特性及び十分な耐久性を得ることが可能となる。貴金属窒化物層２３の材料として窒化白金（ＰｔＮｘ）用いる場合、ｘの値としては、使用するレーザビーム４０の波長領域において消衰係数（ｋ）が３未満（ｋ＜３）となるように設定することが好ましい。
貴金属窒化物層２３の厚さは信号特性に大きな影響を与える。良好な信号特性を得るためには、その厚さを２ｎｍ以上、７５ｎｍ以下に設定することが好ましく、２ｎｍ以上、５０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。特に、回折限界以下の信号について良好な信号特性を得るためには、その厚さを２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下に設定することが好ましい。貴金属窒化物層２３の厚さが２ｎｍ未満又は７５ｎｍ超であると、レーザビーム４０を照射しても良好な形状を持った記録マークが形成されず、十分なキャリア／ノイズ比（ＣＮＲ）が得られないおそれがあるからである。これに対し、貴金属窒化物層２３の厚さを２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下に設定すれば、回折限界以上の信号のみならず、回折限界以下の信号についても良好なＣＮＲを得ることができる。
誘電体層３１、３２及び３３は、主として、これらに隣接する各層を物理的及び化学的に保護するとともに、光学特性を調整する役割を果たす。本明細書及び特許請求の範囲においては、誘電体層３１、３２及び３３をそれぞれ第１、第２及び第３の誘電体層と呼ぶことがある。誘電体層３１、３２及び３３の材料としては、酸化物、硫化物、窒化物又はこれらの組み合わせを主成分として用いることができる。具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＧｅＮ、ＧｅＣｒＮ、ＣｅＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、Ｌａ２Ｏ３、ＴａＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＡｌＯＮ（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４及びＡｌＮの混合物）及びＬａＳｉＯＮ（Ｌａ２Ｏ３，ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４の混合物）等、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、セリウム（Ｃｅ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）等の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物あるいはそれらの混合物を用いることが好ましく、特に、ＺｎＳとＳｉＯ２との混合物を用いることがより好ましい。この場合、ＺｎＳの割合を７０モル％以上、９０モル％以下に設定し、ＳｉＯ２の割合を１０モル％以上、３０モル％以下に設定することが好ましく、ＺｎＳとＳｉＯ２のモル比を８０：２０程度に設定することが最も好ましい。
誘電体層３１、３２及び３３は、互いに同じ材料で構成されてもよいし、その一部又は全部が異なる材料で構成されてもよい。さらに、誘電体層３１、３２及び３３の少なくとも一つが複数層からなる多層構造であっても構わない。
誘電体層３３の厚さは、１０ｎｍ以上、１４０ｎｍ以下に設定することが好ましく、２０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。これは、誘電体層３３の厚さが１０ｎｍ未満であると光吸収層２２を十分に保護できないおそれがあるからであり、誘電体層３３の厚さが１４０ｎｍを超えると成膜に時間がかかり生産性が低下するからである。これに対し、誘電体層３３の厚さを２０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下に設定すれば、高い生産性を確保しつつ光吸収層２２を効果的に保護することが可能となる。但し、光記録媒体に光吸収層２２を設けない場合には、誘電体層３３を省略することが可能である。
誘電体層３２の厚さは、５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下に設定することが好ましく、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下に設定することがより好ましい。これは、誘電体層３２の厚さが５ｎｍ未満であると貴金属窒化物層２３の分解時に破壊され、貴金属窒化物層２３を保護できなくなるおそれがあるからであり、誘電体層３２の厚さが１００ｎｍを超えると記録時において貴金属窒化物層２３が十分に変形できなくなるおそれがあるからである。これに対し、誘電体層３２の厚さを２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下に設定すれば、貴金属窒化物層２３を十分に保護しつつ、記録時における変形を過度に阻害することがない。また、誘電体層３２の厚さはデータ再生時における信号特性にも影響を与え、その厚さを５０ｎｍ以上、７０ｎｍ以下、特に６０ｎｍ程度に設定することにより、高いＣＮＲを得ることが可能となる。
誘電体層３１の厚さは、貴金属窒化物層２３を十分に保護できる限りにおいて、求められる反射率に応じて定めれば良く、例えば、３０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下に設定することが好ましく、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下に設定することがより好ましく、７０ｎｍ程度に設定することが特に好ましい。これは、誘電体層３１の厚さが３０ｎｍ未満であると貴金属窒化物層２３を十分に保護できないおそれがあるからであり、誘電体層３１の厚さが１２０ｎｍを超えると成膜に時間がかかり生産性が低下するからである。これに対し、誘電体層３１の厚さを５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下、特に７０ｎｍ程度に設定すれば、高い生産性を確保しつつ貴金属窒化物層２３を十分に保護することが可能となる。
以上が光記録媒体１０の構造である。
このような構造を有する光記録媒体１０の製造においては、まず支持基板１１を用意し、グルーブ１１ａ及びランド１１ｂが形成されている側の表面に反射層２１、誘電体層３３、光吸収層２２、誘電体層３２、貴金属窒化物層２３、誘電体層３１及び光透過層１２を順次形成することにより作製することができる。つまり、光記録媒体１０の作製においては、次世代型の光記録媒体と同様、光入射面１２ａとは反対側から順次成膜が行われることになる。
反射層２１、誘電体層３３、光吸収層２２、誘電体層３２、貴金属窒化物層２３、誘電体層３１の形成は、これらの構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法を用いることができ、中でも、スパッタリング法を用いることが好ましい。一方、光透過層１２の形成については、粘度調整された例えばアクリル系又はエポキシ系の紫外線硬化性樹脂をスピンコート法により皮膜させ、窒素雰囲気中で紫外線を照射して硬化する等の方法により形成することができる。但し、スピンコート法ではなく、光透過性樹脂を主成分とする光透過性シートと各種接着剤や粘着剤を用いて光透過層１２を形成しても構わない。
尚、光透過層１２の表面にハードコート層を設け、これによって光透過層１２の表面を保護しても構わない。この場合、ハードコート層の表面が光入射面１２ａを構成する。ハードコート層の材料としては、例えば、エポキシアクリレートオリゴマー（２官能オリゴマー）、多官能アクリルモノマー、単官能アクリルモノマー及び光重合開始剤を含む紫外線硬化性樹脂や、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、セリウム（Ｃｅ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）等の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物あるいはそれらの混合物を用いることができる。ハードコート層の材料として紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、スピンコート法によってこれを光透過層１２上に形成することが好ましく、上記酸化物、窒化物、硫化物、炭化物あるいはそれらの混合物を用いる場合には、これらの構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法を用いることができ、中でも、スパッタリング法を用いることが好ましい。
また、ハードコート層は、光入射面１２ａに傷が生じるのを防止する役割を果たすものであることから、硬いだけでなく、潤滑性を有していることが好ましい。ハードコート層に潤滑性を与えるためには、ハードコート層の母体となる材料（例えば、ＳｉＯ２）に潤滑剤を含有させることが有効であり、潤滑剤としては、シリコーン系潤滑剤やフッ素系潤滑剤、脂肪酸エステル系潤滑剤を選択することが好ましく、その含有量としては、０．１質量％以上、５．０質量％以下とすることが好ましい。
次に、本実施形態による光記録媒体１０に対するデータの記録方法及び記録原理について説明する。
光記録媒体１０へのデータ記録は、光記録媒体１０を回転させながら、波長が６３５ｎｍ未満、特に、次世代型の光記録媒体に対して用いられる４０５ｎｍ程度の波長を有するレーザビーム４０を光入射面１２ａ側から貴金属窒化物層２３に照射することにより行う。この場合、レーザビーム４０を集束するための対物レンズとしては、開口数が０．６超、特に、次世代型の光記録媒体に対して用いられる０．８５程度の開口数を有する対物レンズを用いることができる。つまり、次世代型の光記録媒体に対して用いられる光学系と同様の光学系を用いてデータの記録を行うことができる。
図２は、光記録媒体１０に対してレーザビーム４０を照射した状態を模式的に示す略断面図である。尚、図２に示す光記録媒体１０の断面は、グルーブ１１ａ又はランド１１ｂに沿った断面である。
図２に示すように、上記波長を有するレーザビーム４０を上記開口数を有する対物レンズ５０で集束して光記録媒体１０に照射すると、ビームスポットの中心部分において貴金属窒化物層２３が分解し、窒素ガス（Ｎ２）が充填された気泡２３ａが形成される。気泡２３ａの内部には、原料金属の微粒子２３ｂが分散した状態となる。このとき、気泡２３ａの周囲に存在する各層はその圧力により塑性変形するため、この気泡２３ａを不可逆的な記録マークとして用いることができる。例えば、貴金属窒化物層２３の材料が窒化白金（ＰｔＮｘ）である場合、ビームスポットの中心部分において窒化白金（ＰｔＮｘ）が白金（Ｐｔ）と窒素ガス（Ｎ２）に分解し、気泡２３ａ中に白金（Ｐｔ）の微粒子が分散した状態となる。貴金属窒化物層２３のうち、気泡２３ａが形成されていない部分はブランク領域である。分解により生じた窒素ガス（Ｎ２）は化学的に非常に安定なガスであることから、これが他の層を酸化あるいは腐食させる可能性は非常に少なく、このため高い保存信頼性を得ることが可能となる。
貴金属窒化物層２３の分解は、ビームスポットの全体において生じるのではなく、上述の通り、ビームスポットの中心部分においてのみ生じる。したがって、形成される気泡２３ａ（記録マーク）はビームスポット径に比べて小さく、これにより超解像記録が実現される。このような超解像記録を行うことができる理由は次の通りである。
図３（ａ）は貴金属窒化物層２３上におけるレーザビーム４０のビームスポットを示す平面図であり、図３（ｂ）はその強度分布を示す図である。
図３（ａ）に示すように、ビームスポット４１の平面形状はほぼ円形であるが、ビームスポット４１内におけるレーザビーム４０の強度分布は一様ではなく、図３（ｂ）に示すようにガウシアン分布を持っている。つまり、ビームスポット４１内は中心部ほど高エネルギーとなる。したがって、最大強度の１／ｅ２を十分に超える所定のしきい値Ａを設定すれば、しきい値Ａ以上の強度となる領域４２の径Ｗ２は、ビームスポット４１の径Ｗ１よりも十分に小さくなる。このことは、しきい値Ａ以上の強度を持つレーザビーム４０が照射された場合に分解するという特性を貴金属窒化物層２３が有していれば、レーザビーム４０が照射された領域のうち、ビームスポット４１内の領域４２に相当する部分にのみ気泡２３ａ（記録マーク）が選択的に形成されることを意味する。
これにより、図４に示すように、貴金属窒化物層２３にはビームスポットの径Ｗ１よりも十分に小さい気泡２３ａ（記録マーク）を形成することができ、その径はほぼＷ２となる。つまり、見かけ上のビームスポット径Ｗ２と実際のビームスポット径Ｗ１との関係が
Ｗ１＞Ｗ２
となり、超解像記録が実現される。
したがって、光記録媒体１０を回転させながら強度変調されたレーザビーム４０をグルーブ１１ａ及び／又はランド１１ｂに沿って照射すれば、貴金属窒化物層２３の所望の部分に再生限界未満の微細な記録マークを形成することが可能となる。
図５は、記録時におけるレーザビーム４０の強度変調パターンの一例を示す波形図である。図５に示すように、記録時におけるレーザビーム４０の強度４０ａとしては、記録マークＭ１、Ｍ２、Ｍ３・・・を形成すべき領域において記録パワー（＝Ｐｗ）に設定し、記録マークを形成すべきでない領域（ブランク領域）において基底パワー（＝Ｐｂ）に設定すればよい。これにより、貴金属窒化物層２３のうち、記録パワーＰｗをもつレーザビーム４０が照射された領域において分解により気泡２３ａが形成されるので、所望の長さをもつ記録マークＭ１、Ｍ２、Ｍ３・・・を形成することが可能となる。但し、記録時におけるレーザビーム４０の強度変調パターンは図５に示すパターンに限られず、例えば図６に示すように、分割されたパルス列を用いて記録マークＭ１、Ｍ２、Ｍ３・・・を形成しても構わない。
図７は、レーザビーム４０の記録パワーとその後の再生により得られる再生信号のＣＮＲとの関係を模式的に示すグラフである。
図７に示すように、光記録媒体１０では、レーザビーム４０の記録パワーがＰｗ１未満であると、その後再生しても有効な再生信号は得られない。これは、レーザビーム４０の記録パワーがＰｗ１未満であると、貴金属窒化物層２３が実質的に分解しないためであると考えられる。また、レーザビーム４０の記録パワーがＰｗ１以上、Ｐｗ２（＞Ｐｗ１）未満の領域では、記録パワーが高いほどその後の再生で高いＣＮＲが得られる。これは、レーザビーム４０の記録パワーがＰｗ１以上、Ｐｗ２未満の領域では、貴金属窒化物層２３の分解が部分的に生じており、このため記録パワーが高いほど分解量が多くなるためであると考えられる。そして、レーザビーム４０の記録パワーがＰｗ２以上の領域では、これ以上記録パワーを高めてもその後の再生で得られるＣＮＲはほとんど変化しない。これは、レーザビーム４０の記録パワーがＰｗ２以上であると貴金属窒化物層２３がほぼ完全に分解するためであると考えられる。以上を考慮すれば、レーザビーム４０の記録パワーとしてはＰｗ２以上に設定することが好ましいと言える。
Ｐｗ２の値は光記録媒体１０の構成（各層の材料や各層の厚さ等）や記録条件（記録線速度やレーザビーム４０の波長等）によって異なるが、記録線速度が６．０ｍ／ｓ程度、レーザビーム４０の波長が４０５ｎｍ程度、対物レンズ５０の開口数が約０．８５程度である場合、
７．０ｍＷ≦Ｐｗ２≦１１．０ｍＷ
であり、Ｐｗ１との関係においては、
Ｐｗ１×１．４≦Ｐｗ２≦Ｐｗ１×２．０
である。
実際の記録パワーの設定においては、光記録媒体１０の製造ばらつきやレーザビーム４０のパワー変動等を考慮して、Ｐｗ２よりも０．３ｍＷ以上高く設定することが好ましい。これは、実際の記録パワーがＰｗ２に比べて高すぎる分には大きな実害がないことから、Ｐｗ２に対して十分なマージンを確保すべきだからである。但し、必要以上に高い記録パワーは無駄であることから、Ｐｗ２よりも２．０ｍＷ以上高く設定する必要はない。以上より、実際の記録パワーは、７．３ｍＷ（＝７．０ｍＷ＋０．３ｍＷ）以上、１３．０ｍＷ（＝１１．０ｍＷ＋２．０ｍＷ）以下に設定すればよいと言える。
以上が光記録媒体１０に対するデータの記録方法及び記録原理である。
このようにして記録されたデータを再生する場合、光記録媒体１０を回転させながら、所定の強度（再生パワー＝Ｐｒ）に固定したレーザビーム４０をグルーブ１１ａ及び／又はランド１１ｂに沿って照射すればよい。そして、得られる反射光を光電変換すれば、記録マーク列に応じた電気信号を得ることが可能となる。このような超解像再生が可能である理由は必ずしも明らかではないが、再生パワーに設定されたレーザビーム４０を照射すると、レーザビーム４０と気泡２３ａ内に存在する金属微粒子２３ｂとが何らかの相互作用を起こし、これが超解像再生を可能としているものと推察される。
図８は、レーザビーム４０の再生パワーとＣＮＲとの関係を模式的に示すグラフである。
図８に示すように、レーザビーム４０の再生パワーがＰｒ１未満であると有効な再生信号がほとんど得られないが、再生パワーをＰｒ１以上に設定するとＣＮＲは急速に高まり、再生パワーをＰｒ２（＞Ｐｒ１）まで高めるとＣＮＲは飽和する。このような現象が生じる理由は必ずしも明らかではないが、Ｐｒ１以上に設定されたレーザビーム４０の照射により金属微粒子２３ｂと光の相互作用が発生或いは顕著となるためであると推察される。したがって、レーザビーム４０の再生パワーとしてはＰｒ１以上に設定する必要があり、Ｐｒ２以上に設定することが好ましい。
しかしながら、再生パワーを高く設定しすぎるとブランク領域において貴金属窒化物層２３の分解が生じるおそれがあり、このような分解が生じると大幅な再生劣化をもたらしたり、場合によってはデータが消失してしまう。この点を考慮すれば、レーザビーム４０の再生パワーとしてはＰｒ２以上、Ｐｗ１未満に設定することが好ましい。
Ｐｒ２の値は光記録媒体１０の構成（各層の材料や各層の厚さ等）や再生条件（再生線速度やレーザビーム４０の波長等）によって異なるが、再生線速度が６．０ｍ／ｓ程度、レーザビーム４０の波長が４０５ｎｍ程度、対物レンズ５０の開口数が約０．８５程度である場合、
１．０ｍＷ≦Ｐｒ２≦３．０ｍＷ
であり、Ｐｒ１との関係においては、
Ｐｒ１×１．０５≦Ｐｒ２≦Ｐｒ１×１．６
である。
実際の再生パワーの設定においては、Ｐｒ２よりも０．１ｍＷ以上、０．３ｍＷ以下高く設定することが好ましい。これは、再生パワーがＰｒ２を超えると、それ以上再生パワーを高く設定してもＣＮＲの改善が見られなくなる一方で、再生劣化が生じやすくなることから、再生劣化を抑制するためには実際の再生パワーをＰｒ２よりも若干高いレベルに設定すべきだからである。通常、出力が１ｍＷ〜３ｍＷの領域におけるレーザビーム４０のパワー変動は０．１ｍＷ未満であることから、光記録媒体１０の製造ばらつき等を考慮しても、Ｐｒ２よりも０．１ｍＷ以上、０．３ｍＷ以下高く設定すれば十分であると考えられる。以上より、実際の再生パワーは、１．１ｍＷ（＝１．０ｍＷ＋０．１ｍＷ）以上、３．３ｍＷ（＝３．０ｍＷ＋０．３ｍＷ）以下に設定すればよいと言える。
従来の光記録媒体における再生パワーは、通常０．１ｍＷ〜０．５ｍＷ程度であり、片面に２層の記録面を持つ次世代型の光記録媒体においても約０．８ｍＷを超える再生パワーに設定されることはほとんど無いことを考えると、本実施形態における再生パワーのレベルが従来の光記録媒体に比べて相当高いことが分かる。
また、実際の再生パワーは、実際の記録パワーとの関係で言えば、
Ｐｗ×０．１≦Ｐｒ≦Ｐｗ×０．５
に設定することが好ましく、
Ｐｗ×０．１≦Ｐｒ≦Ｐｗ×０．４
に設定することがより好ましい。ここからも、本実施形態における再生パワーのレベルが従来の光記録媒体に比べて相当高いことが分かる。
実際に記録パワーや再生パワーとして設定すべき値に関しては、「設定情報」として当該光記録媒体１０内に保存しておくことが好ましい。このような設定情報を光記録媒体１０内に保存しておけば、ユーザが実際にデータの記録や再生を行う際に、光記録再生装置によって設定情報が読み出され、これに基づいて記録パワーや再生パワーを決定することが可能となる。
設定情報としては、記録パワーや再生パワーのみならず、光記録媒体１０に対してデータの記録や再生を行う場合に必要な各種条件（線速度等）を特定するために必要な情報を含んでいることがより好ましい。設定情報は、ウォブルやプレピットとして記録されたものでもよく、貴金属窒化物層２３にデータとして記録されたものでもよい。また、データの記録や再生に必要な各種条件を直接的に示すもののみならず、光記録再生装置内にあらかじめ格納されている各種条件のいずれかを指定することにより記録パワーや再生パワー等の特定を間接的に行うものであっても構わない。
以上説明したように、本実施形態による光記録媒体は、貴金属窒化物層２３及びこれを挟んで設けられた誘電体層３１，３２を備えていることから、波長が約６３５ｎｍ未満のレーザビーム及び開口数が約０．６超の対物レンズを用いることにより、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して超解像記録及び超解像再生を行うことができ、特に、次世代型の光記録媒体において用いられる波長が約４０５ｎｍのレーザビーム及び開口数が約０．８５の対物レンズを用いた超解像記録及び超解像再生において、良好な特性を得ることが可能となる。したがって、次世代型の光記録媒体用の記録再生装置と同様の記録再生装置を用いることができるので、記録再生装置の開発コスト・製造コストを抑制することが可能となる。しかも、記録マークとなる気泡２３ａに充填されるガスは化学的に安定な窒素ガス（Ｎ２）であることから、これが他の層を酸化あるいは腐食させる可能性は非常に少なく、これにより高い保存信頼性を得ることも可能となる。
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、図１に示した光記録媒体１０の構造は、あくまで本発明による光記録媒体の好ましい構造であり、本発明による光記録媒体の構造がこれに限定されるものではない。例えば、光吸収層２２から見て支持基板１１側にもう一つの貴金属窒化物層を追加しても構わないし、貴金属窒化物層２３から見て光透過層１２側にもう一つの光吸収層を追加しても構わない。また、図１に示した光記録媒体１０は、いわゆる次世代型の光記録媒体との互換性が高い構造を有しているが、いわゆるＤＶＤ型の光記録媒体やＣＤ型の光記録媒体との互換性が高い構造とすることも可能である。
さらに、支持基板１１の両面に光吸収層２２や貴金属窒化物層２３等の各種機能層をそれぞれ設けることにより、両面に記録面を持つ構造とすることも可能であるし、支持基板１１の一方の面に透明中間層を介して各種機能層を２層以上積層することによって片面に２層以上の記録面を持つ構造とすることも可能である。
さらにまた、上記実施形態においては、波長が約６３５ｎｍ未満のレーザビーム及び開口数が約０．６超の対物レンズを用いることによって超解像記録及び超解像再生を行っているが、本発明による光記録媒体に対する記録及び再生においてこのようなレーザビーム及び対物レンズを用いることは必須でなく、波長が約６３５ｎｍ以上のレーザビーム及び／又は開口数が約０．６以下の対物レンズを用いて記録及び再生を行っても構わない。但し、波長が約６３５ｎｍ未満のレーザビーム及び開口数が約０．６超の対物レンズを用いた方が、より微細な記録マークを形成することができることから好ましい。さらに、本発明において、再生限界未満の記録マークやブランク領域を利用することは必須でなく、再生限界以上の記録マークやブランク領域のみを用いてデータの記録及び再生を行っても構わない。つまり、超解像記録や超解像再生を行うことは必須でない。但し、本発明による光記録媒体は本質的に超解像記録や超解像再生が可能であることから、再生限界未満の記録マークやブランク領域を利用することによって、いっそうの大容量化と高データ転送レート化を達成することが好ましい。
さらに、上記実施形態においては、貴金属窒化物層２３を誘電体層３１，３２によって狭持しているが、貴金属窒化物層２３の分解により形成されるマーク部分の過度の変形を抑制できる場合、誘電体層３１及び誘電体層３２の一方又は両方を省略することが可能である。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
［サンプルの作製］
実施例１
以下の方法により、図１に示す光記録媒体１０と同じ構造を有する光記録媒体サンプルを作製した。
まず、射出成型法により、厚さ約１．１ｍｍ、直径約１２０ｍｍであり、表面にグルーブ１１ａ及びランド１１ｂが形成されたポリカーボネートからなるディスク状の支持基板１１を作製した。
次に、この支持基板１１をスパッタリング装置にセットし、グルーブ１１ａ及びランド１１ｂが形成されている側の表面に実質的に白金（Ｐｔ）からなる厚さ約２０ｎｍの反射層２１、実質的にＺｎＳとＳｉＯ２の混合物（モル比＝約８０：２０）からなる厚さ約８０ｎｍの誘電体層３３、実質的にＡｇａＩｎｂＳｂｃＴｅｄ（ａ＝５．９、ｂ＝４．４、ｃ＝６１．１、ｄ＝２８．６）からなる厚さ約６０ｎｍの光吸収層２２、実質的にＺｎＳとＳｉＯ２の混合物（モル比＝約８０：２０）からなる厚さ約６０ｎｍの誘電体層３２、実質的に窒化白金（ＰｔＮｘ）からなる厚さ約２ｎｍの貴金属窒化物層２３、実質的にＺｎＳとＳｉＯ２の混合物（モル比＝約８０：２０）からなる厚さ約７０ｎｍの誘電体層３１を順次スパッタ法により形成した。
ここで、貴金属窒化物層２３の形成においては、ターゲットとして白金（Ｐｔ）、スパッタガスとして窒素ガス（Ｎ２）及びアルゴンガス（Ａｒ）を用い（流量比＝１：１）、チャンバー内の圧力を０．７２Ｐａ、スパッタパワーを１００Ｗに設定した。これにより、形成された窒化白金（ＰｔＮｘ）の波長約４０５ｎｍの光に対する消衰係数（ｋ）は約１．７４となった。
そして、誘電体層３１上に、アクリル系紫外線硬化性樹脂をスピンコート法によりコーティングし、これに紫外線を照射して厚さ約１００μｍの光透過層１２を形成した。これにより、実施例１による光記録媒体サンプルが完成した。
実施例２
誘電体層３３の厚さを約１００ｎｍに設定し、貴金属窒化物層２３の厚さを約４ｎｍに設定した他は、実施例１による光記録媒体サンプルと同様にして実施例２による光記録媒体サンプルを作製した。
［特性の評価１］
まず、実施例１及び実施例２の光記録媒体サンプルを光ディスク評価装置（パルステック社製ＤＤＵ１０００）にセットし、約６．０ｍ／ｓの線速度で回転させながら、開口数が約０．８５である対物レンズを介して波長が約４０５ｎｍであるレーザビームを光入射面１２ａから貴金属窒化物層２３に照射し、所定の記録マーク長及びブランク長からなる単一信号を記録した。記録マーク長及びブランク長については、３７．５ｎｍから３２０ｎｍの範囲で種々に設定した。尚、上記光学系を用いた場合、
ｄ２＝λ／４ＮＡ
で与えられる再生限界は約１２０ｎｍである。
記録時におけるレーザビーム４０のパワーについては、いずれの光記録媒体サンプルについても記録パワー（Ｐｗ）を最も高いＣＮＲが得られるレベル（最適記録パワー）に設定し、基底パワー（Ｐｂ）をほぼ０ｍＷに設定した。また、レーザビーム４０のパルスパターンとしては、図５に示すパターンを用いた。
そして、記録した単一信号を再生しそのＣＮＲを測定した。レーザビーム４０の再生パワー（Ｐｒ）については、各光記録媒体サンプルにおいて最も高いＣＮＲが得られるレベル（最適再生パワー）に設定した。最適記録パワー及び最適再生パワーは、光記録媒体サンプル１についてはそれぞれ８．５ｍＷ及び２．４ｍＷであり、光記録媒体サンプル２についてはそれぞれ１０．０ｍＷ及び２．４ｍＷであった。
ＣＮＲの測定結果を図９に示す。
図９に示すように、実施例１及び実施例２の光記録媒体サンプルのいずれにおいても、記録マーク長及びブランク長が再生限界（約１２０ｎｍ）未満であっても高いＣＮＲが得られていることが確認できる。例えば、記録マーク長及びブランク長が８０ｎｍである場合においても、実施例１の光記録媒体サンプルでは約４１ｄＢ、実施例２の光記録媒体サンプルでは約４０ｄＢのＣＮＲが得られている。これにより、実施例１及び実施例２の光記録媒体サンプルを用いれば、超解像記録及び超解像再生が可能であることが確認された。
［特性の評価２］
次に、実施例１及び実施例２の光記録媒体サンプルを上述した光ディスク評価装置にセットし、上述した「特性の評価１」と同じ条件のもと、記録マーク長及びブランク長が８０ｎｍである単一信号を記録した。記録時におけるレーザビーム４０の記録パワー（Ｐｗ）については、６．０ｍＷから１０．５ｍＷまでの範囲において種々の値に設定し、基底パワー（Ｐｂ）についてはほぼ０ｍＷに設定した。また、レーザビーム４０のパルスパターンとしては、図５に示すパターンを用いた。
そして、記録した単一信号を再生しそのＣＮＲを測定した。レーザビーム４０の再生パワー（Ｐｒ）については、２．４ｍＷに設定した。測定の結果を図１０に示す。
図１０に示すように、実施例１の光記録媒体サンプルでは、記録パワーが８．５ｍＷ未満の領域においては、記録パワーに連動してＣＮＲも高くなっているが、記録パワーが８．５ｍＷ以上の領域ではＣＮＲは飽和し、それ以上の改善は見られなかった。つまり、実施例１の光記録媒体サンプルでは、
Ｐｗ２＝８．５ｍＷ
であった。
また、実施例２の光記録媒体サンプルでは、記録パワーが１０．０ｍＷ未満の領域においては、記録パワーに連動してＣＮＲも高くなっているが、記録パワーが１０．０ｍＷ以上の領域ではＣＮＲは飽和し、それ以上の改善は見られなかった。つまり、実施例２の光記録媒体サンプルでは、
Ｐｗ２＝１０．０ｍＷ
であった。
［特性の評価３］
次に、「特性の評価２」において記録した単一信号のうち、実施例１の光記録媒体サンプルについては記録パワーを８．５ｍＷに設定して記録した単一信号、実施例２の光記録媒体サンプルについては記録パワーを１０．０ｍＷに設定して記録した単一信号をそれぞれ種々の再生パワーを用いて再生し、そのＣＮＲを測定した。測定の結果を図１１に示す。
図１１に示すように、いずれの光記録媒体サンプルについても、再生パワーが２．０ｍＷ未満の領域においてはＣＮＲが１０ｄＢ未満であったが、再生パワーが２．０ｍＷ以上になるとＣＮＲが急激に高くなった。つまり、実施例１及び実施例２の光記録媒体サンプルは、いずれも
Ｐｒ２＝２．０ｍＷ
であった。
（ａ）は、本発明の好ましい実施形態による光記録媒体１０の外観を示す切り欠き斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ部を拡大した部分断面図である。 光記録媒体１０に対してレーザビーム４０を照射した状態を模式的に示す図である。 （ａ）は貴金属窒化物層２３上におけるレーザビーム４０のビームスポットを示す平面図であり、（ｂ）はその強度分布を示す図である。 気泡２３ａ（記録マーク）のサイズを説明するための図である。 記録時におけるレーザビーム４０の強度変調パターンの一例を示す波形図である。 記録時におけるレーザビーム４０の強度変調パターンの他の例を示す波形図である。 レーザビーム４０の記録パワーとその後の再生により得られる再生信号のＣＮＲとの関係を模式的に示すグラフである。 レーザビーム４０の再生パワーとＣＮＲとの関係を模式的に示すグラフである。 特性の評価１における測定結果を示すグラフである。 特性の評価２における測定結果を示すグラフである。 特性の評価３における測定結果を示すグラフである。
符号の説明
１０ 光記録媒体
１１ 支持基板
１１ａ グルーブ
１１ｂ ランド
１２ 光透過層
１２ａ 光入射面
２１ 反射層
２２ 光吸収層
２３ 貴金属窒化物層
２３ａ 気泡
２３ｂ 金属微粒子
３１〜３３ 誘電体層
４０ レーザビーム
４０ａ レーザビームの強度
４１ ビームスポット
４２ しきい値Ａ以上の強度となる領域
５０ 対物レンズ

Claims (11)

  1. 基板と、前記基板上に設けられた貴金属窒化物層とを備えることを特徴とする光記録媒体。
  2. 前記貴金属窒化物層から見て光入射面側に設けられた第１の誘電体層と、前記貴金属窒化物層から見て前記光入射面とは反対側に設けられた第２の誘電体層とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
  3. 前記第２の誘電体層から見て前記光入射面とは反対側に、前記第２の誘電体層から見てこの順に配置された光吸収層及び第３の誘電体層をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光記録媒体。
  4. 前記第３の誘電体層から見て前記光入射面とは反対側に設けられた反射層をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の光記録媒体。
  5. 前記貴金属窒化物層に窒化白金（ＰｔＮｘ）が含まれていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光記録媒体。
  6. 前記第１の誘電体層から見て前記基板とは反対側に設けられ、前記光入射面を有する光透過層をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光記録媒体。
  7. 前記基板の厚さが０．６ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であり、前記光透過層の厚さが１０μｍ以上、２００μｍ以下であり、前記貴金属窒化物層の厚さが２ｎｍ以上、７５ｎｍ以下であり、前記第２の誘電体層の厚さが５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、前記光吸収層の厚さが５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、前記第３の誘電体層の厚さが１０ｎｍ以上、１４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の光記録媒体。
  8. 支持基板上に、反射層、第３の誘電体層、光吸収層、第２の誘電体層、貴金属窒化物層及び第１の誘電体層をこの順に形成する第１の工程と、前記第１の誘電体層上に光透過層を形成する第２の工程とを備えることを特徴とする光記録媒体の製造方法。
  9. 前記第１の工程を気相成長法により行い、前記第２の工程をスピンコート法により行うことを特徴とする請求項８に記載の光記録媒体の製造方法。
  10. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光記録媒体に対し、前記光入射面側からレーザビームを照射することによってデータを記録するデータ記録方法であって、前記レーザビームの波長をλ、前記レーザビームを集束するための対物レンズの開口数をＮＡとした場合、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して、長さがλ／４ＮＡ以下の記録マークを含む記録マーク列を記録することを特徴とするデータ記録方法。
  11. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光記録媒体に対し、前記光入射面側からレーザビームを照射することによってデータを再生するデータ再生方法であって、前記レーザビームの波長をλ、前記レーザビームを集束するための対物レンズの開口数をＮＡとした場合、λ／ＮＡを６４０ｎｍ以下に設定して、長さがλ／４ＮＡ以下の記録マークを含む記録マーク列からのデータ再生を行うことを特徴とするデータ再生方法。
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