JP2005190661A - 光記録媒体および光記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度記録媒体において、高転送レートを実現できる光記録方法を提供する。
【解決手段】光記録媒体に記録を行う方法であって、記録に用いる光ビームを変調するための記録波形が、記録パルス列を有し、最後尾の記録パルスの後ろに、記録パルス間のパワーレベルＰｂよりも高く消去パワーＰｅよりも低いパワーレベルＰｃをもつ下向きパルスであるクーリングパルスを有する。この構成により、良好な記録再生特性を実現することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、相変化型の光記録媒体と、これに記録する方法とに関する。

近年、高密度記録が可能で、記録情報を書き換えることの可能な光記録媒体が注目されている。書き換えの可能な光記録媒体のうち相変化型光記録媒体は、レーザー光を照射して記録層の結晶状態を変化させて記録を行ない、状態変化にともなう記録層の反射率変化を検出することにより再生を行なうものである。

相変化型光記録媒体は、単一の光ビームの強度変調によりオーバーライトが可能であり、駆動装置の光学系が単純であるために注目されている。

相変化型光記録媒体において情報を記録する際には、記録層がその融点以上まで昇温されるパワー（記録パワー）のレーザー光を照射する。記録パワーが加えられた部分では記録層が溶融した後、急冷され、非晶質の記録マークが形成される。記録マークを消去する際には、記録層がその結晶化温度以上融点未満の温度まで昇温されるパワー（消去パワー）のレーザー光を照射する。消去パワーが加えられた記録マークは、結晶化温度以上まで加熱された後、徐冷されるため、結晶質に戻る。このように、単一のレーザービームの強度を変調することにより、オーバーライトが可能となる。

近年、相変化型記録膜を用いた書き換え可能なデジタルビデオディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）が注目されている。ＤＶＤ−ＲＡＭ Ver.1.0では、直径１２０mmのディスクに片面当たり２．６GBのデータを記録する。このときの記録波長は０．６５μｍ、光ピックアップの開口数ＮＡは０．６０、トラックピッチは０．７４μｍ、記録方式はランド・グルーブ記録、変調方式は８−１６変調、最短マーク長は０．６２μｍである。また、光ピックアップに対するディスクの相対線速度を６ｍ／ｓとすることで、データ転送レート１１．０６Mbpsを達成している。

また、Jpn.J.Appl.Phys.vol.37(1998)pp.2104-2110には、ＤＶＤ−ＲＡＭ仕様を意識した膜構造として、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（１００nm）／Interface layer （５nm）／Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅（２０nm）／ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（２０nm）／Ａｌ−Alloy （１５０nm）が記載されている。なお、括弧内は厚さである。

ところで、相変化型光記録媒体において、より高い記録密度、より速い線速度での記録を実現する手段としては、記録用レーザー光の波長の短縮化や光ピックアップのＮＡの増大など、媒体駆動装置に関する手段と、狭トラックピッチ化や最短マーク長の短縮など、媒体に関する手段とがある。媒体に関する手段のうち狭トラックピッチ化は、隣接トラックの記録マークを消してしまうクロスイレーズの悪化、隣接トラックの記録マークを読み出してしまうクロストークの悪化、Ｃ／Ｎ低下の原因となる。また、最短マーク長の短縮は、Ｃ／Ｎ低下の原因となるほか、隣接マーク間での熱干渉、波形干渉を大きくしてマーク長にばらつきを生じさせ、ジッターの増大を招く。

そこで、本発明者らは、上記Jpn.J.Appl.Phys.vol.37(1998)pp.2104-2110に記載された膜構造を用いて、ＤＶＤ−ＲＡＭと同様に記録波長０．６５μｍ、ＮＡ０．６０、８−１６変調方式、ランド・グルーブ記録の条件下で、ＤＶＤ−ＲＡＭよりも最短マーク長を短く（０．４２μｍ）、トラックピッチを狭く（０．６０μｍ）して記録を行ったところ、良好なジッター特性が得られなかった。

特開平５−２２５６０３号公報には、高密度記録のための膜構造が記載されている。この膜構造は、透明基板／アンダーコート層／記録層／オーバーコート層／金属反射層からなるものであり、記録層は、厚さ１５〜３０nmまたは３０〜４５nmまたは７０〜１１０nmのＧｅＳｂＴｅ合金膜であり、アンダーコート層およびオーバーコート層は、屈折率１．９〜２．２の透明誘電体膜であり、アンダーコート層の厚さは１６０〜２２０nm、オーバーコート層の厚さは８０〜１６０nmまたは２００〜２８０nmである。この膜構造は、波長４５０〜６７０nmでの光記録に用いられるものであり、同公報には、この膜構造によりレーザー光の吸収率が高くなり、かつ、結晶状態と非晶質状態との間のコントラストが大きくなり、良好な記録再生消去が得られる旨が記載されている。同公報に記載された実施例では、記録波長４５７．９nmにおいて記録密度の限界マーク長が０．７μｍとなっており、同公報にはこれより短い記録マークの記録再生特性に関する記載はない。

そこで本発明者らは、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（１６０nm）／Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅（１６nm）／ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（８０nm）／Ａｌ合金の膜構造を用いて実験を行いＤＶＤ−ＲＡＭと同様に記録波長０．６５μｍ、ＮＡ０．６０、８−１６変調方式、ランド・グルーブ記録の条件下で、ＤＶＤ−ＲＡＭよりも最短マーク長を短く（０．４２μｍ）、トラックピッチを狭く（０．６０μｍ）して記録を行ったところ、良好なジッター特性が得られなかった。

ところで、ＤＶＤ−ＲＡＭのように相変化型記録膜を用いてマークエッジ方式で記録および再生を行なう光ディスク装置では、マーク形状の歪みや記録マークの消え残りを防ぐことが重要である。そのためには、記録マークを形成する際に、記録膜を融解させた領域の外縁部のどこにおいても、到達温度および冷却速度がほぼ同一であるようにする必要がある。

また、デジタル信号処理の高速化に伴い、情報記録装置の記録再生高速化に対する要求が高まっている。この要求に応えるため、光ビームに対する情報記録媒体の相対速度を上げて、データ転送レートを向上させることが求められている。そこで、相対速度を速くした場合にも、上記したマーク形状の歪みや記録マークの消え残りを防ぐことができる情報記録方法が必要となる。
Jpn.J.Appl.Phys.vol.37(1998)pp.2104-2110 特開平５−２２５６０３号公報

本発明の目的は、高密度記録時、特に最短マーク長が０．６μｍ以下であり、トラックピッチが０．７μｍ以下である場合に、良好な記録再生特性が得られる相変化型光記録媒体を提供することである。また、本発明の他の目的は、このような高密度記録媒体において、高転送レートを実現できる光記録方法を提供することである。

上記目的は、下記（１）〜（１４）のいずれかにより達成される。
（１） 基体上に、第１誘電体層、相変化型の記録層、第２誘電体層および反射層をこの順で有する光記録媒体であって、
記録層の厚さをｄ_rとしたとき
ｄ_r＝１０〜１８nm
であり、
第１誘電体層がｍ（ｍは１以上の整数）層の単位誘電体層から構成され、基体側からｉ番目の単位誘電体層において、厚さをｄ_i、記録再生光の波長λにおける屈折率をｎ_iとし、記録層において、波長λにおける結晶状態での屈折率をｎ_rとしたとき、

であり、
第２誘電体層の厚さをＤとしたとき
Ｄ＝１０〜５０nm
である光記録媒体。
（２） 記録トラックピッチが０．７μｍ以下である上記（１）の光記録媒体。
（３） 最短マーク長が０．６μｍ以下である上記（１）または（２）の光記録媒体。
（４） 第１誘電体層が少なくとも２層の単位誘電体層から構成され、第１誘電体層において、記録層に接する単位誘電体層の熱伝導率が、この単位誘電体層に隣接する単位誘電体層の熱伝導率よりも高い上記（１）〜（３）のいずれかの光記録媒体。
（５） 第２誘電体層が少なくとも２層の単位誘電体層から構成され、第２誘電体層において、記録層に接する単位誘電体層の熱伝導率が、この単位誘電体層に隣接する単位誘電体層の熱伝導率よりも高い上記（１）〜（４）のいずれかの光記録媒体。
（６） 前記記録層がＧｅ、ＳｂおよびＴｅを主成分とする上記（１）〜（５）のいずれかの光記録媒体。
（７） 第１誘電体層を構成する単位誘電体層の少なくとも１つが、硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物を主成分とする上記（１）〜（６）のいずれかの光記録媒体。
（８） 第１誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層および／または第２誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層が、窒化物または酸化物を主成分とする上記（１）〜（７）のいずれかの光記録媒体。
（９） 第１誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層および／または第２誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層が、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウムまたは酸化クロムを主成分とする上記（８）の光記録媒体。
（１０） 上記（１）〜（９）のいずれかの光記録媒体に記録を行う方法であって、
記録に用いる光ビームを変調するための記録波形が、記録パルス列を有し、最後尾の記録パルスの後ろに、記録パルス間のパワーレベルよりも高く消去パワーよりも低いパワーレベルをもつ下向きパルスであるクーリングパルスを有する光記録方法。
（１１） 前記クーリングパルスの幅をＴｃとし、チャンネルクロックをＴとしたとき、
０．８Ｔ≦Ｔｃ≦２．２Ｔ
である上記（１０）の光記録方法。
（１２） ＴｃがＴ／２の整数倍である上記（１１）の光記録方法。
（１３） 前記光記録媒体は、基板上にグルーブを有し、グルーブと、グルーブ間の領域（ランド）とに情報が記録されるものである上記（１０）〜（１２）のいずれかの光記録方法。
（１４） 光ビームに対する光記録媒体の相対速度が６．８ｍ／ｓ以上である上記（１０）〜（１３）のいずれかの光記録方法。

本発明によれば、最短記録マークが短く、トラックピッチの狭い高密度光記録媒体において、良好な記録再生特性を実現することができる。

光記録媒体
本発明の光記録媒体は、図１に示されるように、基体２上に、第１誘電体層３１、相変化型の記録層４、第２誘電体層３２および反射層５をこの順で有し、反射層５上に保護層６を有する。この構造は、前記したＤＶＤ−ＲＡＭ用ディスクと同様である。

この膜構造をもつ光記録媒体において、第１誘電体層の厚さをｄ₁、記録再生光の波長をλ、波長λにおける第１誘電体層の屈折率をｎ₁としたとき、光記録媒体の反射率は、一般にｄ₁の増大または減少に伴いλ／（２ｎ₁）を一周期として変化する。すなわち、光路長ｎ₁ｄ₁の増減に伴いλ／２を一周期として変化する。したがって、反射率の最大値と最小値とが、光路長がλ／４増減するごとに繰り返し現れることになる。そのため、光記録媒体において反射率を制御する場合、通常、第１誘電体層における光路長ｎ₁ｄ₁をｎ₁ｄ₁＜λ／４の範囲、λ／４≦ｎ₁ｄ₁＜λ／２の範囲、λ／２≦ｎ₁ｄ₁＜３λ／４の範囲または３λ／４≦ｎ₁ｄ₁＜λの範囲で調整することになる。ただし、一般的にｎ₁ｄ₁＜λ／４の範囲内であると、記録時に記録層からの熱を遮ることがほとんどできなくなり、熱ダメージにより基板に損傷、変形が生じてしまう。一方、誘電体を必要以上に厚くすることはコストアップを招く。そのため、λ／４≦ｎ₁ｄ₁＜λ／２の範囲内に設定されることが一般的であった。

実際、片面記録容量２．６GBのＤＶＤ−ＲＡＭ用ディスクでは、記録層の厚さを２０nm以上とし、かつ、第１誘電体層の光路長ｎ₁ｄ₁をλ／４≦ｎ₁ｄ₁＜λ／２の範囲内に設定することにより、良好な記録再生特性を得ている。しかし、本発明者らの実験によれば、さらに高密度記録を行った場合、すなわち、最短マーク長を０．６μｍ以下とし、トラックピッチを０．７μｍ以下とした場合には、ＤＶＤ−ＲＡＭ用ディスクの膜構造では良好な記録再生特性が得られないことがわかった。

そこで本発明では、記録層の厚さをｄ_r、第１誘電体層の厚さをｄ₁、第２誘電体層の厚さをＤ、記録再生光の波長をλ、波長λにおける記録層の結晶状態での屈折率をｎ_r、波長λにおける第１誘電体層の屈折率をｎ₁としたとき、
ｄ_r＝１０〜１８nm、
ｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４、
Ｄ＝１０〜５０nm
とすることにより、高密度記録時、具体的には最短マーク長を０．６μｍ以下、特に０．５５μｍ以下、トラックピッチを０．７μｍ以下とした場合でも、良好な記録再生特性を得ることを可能とした。なお、最短マーク長およびトラックピッチの下限は特になく、これらが光学的な再生限界となるまで本発明を適用できる。

記録層を厚さ１０〜１８nmと薄くすることにより、トラックピッチを狭めた場合に生じるクロスイレーズを抑制でき、かつ記録マーク長が小さくトラックピッチが狭いことによるＣ／Ｎおよび変調度の低下を抑えることができる。このクロスイレーズ抑制効果は、記録マークとそれ以外の領域との光吸収率の差が小さくなることによると考えられる。そこで、記録層が厚い場合と薄い場合との記録層の吸収率の違いを、シミュレーション計算により求めた。なお、以下において、第１誘電体層および第２誘電体層はＺｎＳ−ＳｉＯ₂、記録層はＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅合金、反射層はＡｌＣｒ合金である。各層の波長６５０nmにおける屈折率ｎおよび消衰係数ｋを、表１に示す。また、各層を表２に示す厚さとした場合について、記録層の結晶質部および非結晶質部における反射率、吸収率を求めた。結果を表２に示す。

また、記録層について組成は変更せずに形成条件を変更することにより光学特性を変えた場合についても、同様にシミュレーション計算を行った。記録層の光学特性を表３に、記録層の反射率および吸収率を表４に、それぞれ示す。

表２および表４に示されるように、結晶質部と非結晶質部との反射率差は、記録層が厚い構造（ａ）と記録層が薄い構造（ｂ）とで同等であるが、吸収率の差は、記録層が薄い構造（ｂ）のほうが小さくなることがわかる。これは、同じパワーの光を照射したときに、構造（ｂ）のほうが記録マーク（非結晶質部）における吸収率が小さく、隣接する記録マークが消去されにくく、結果としてクロスイレーズが小さくなることを意味する。

相変化型光記録システムでは、記録マーク（一般に非結晶質）と記録マーク以外の領域（一般に結晶質）との間の反射率差を検出して再生を行う。この反射率差が大きくなればＣ／Ｎが高くなる。この反射率差は、多層膜界面の多重反射の影響を大きく受ける。本発明では、上述したように記録層の厚さｄ_rを１０〜１８nmとする必要があるため、この条件下で上記反射率差を大きくすることが必要である。本発明者らは、ｄ_r＝１０〜１８nmとしたときに、
ｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４とし、かつ
Ｄ＝１０〜５０nm
とすれば、高Ｃ／Ｎが得られることを見いだした。なお、前述したように光記録媒体の反射率は、ｎ₁ｄ₁の増減に伴いλ／２を一周期として変化するのが一般的であるが、本発明では記録層の厚さを１０〜１８nmと薄くするので、記録層と第２誘電体層との界面からの反射光量が無視できなくなり、ｎ₁ｄ₁の増減ではなくｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_rの増減に伴って反射率が周期的に変化することになる。そのときの一周期は、ｎ₁ｄ₁の場合と同様にλ／２である。したがって、従来の光記録媒体における上述した設計思想を適用すれば、基板の熱ダメージを防ぎ、かつコストアップを招かないようにするために
λ／４≦ｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_r＜λ／２
とするのが妥当である。しかし、本発明者らは、記録層を１０〜１８nmと薄くした場合には、
λ／４≦ｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_r＜λ／２
であると高Ｃ／Ｎが得られないことを見いだし、上記したように
ｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４
とすることにより、Ｃ／Ｎ低下を抑えることを可能とした。

なお、本発明は広い記録再生波長範囲において効果を発揮するが、記録再生波長が３５０〜７００nmであるときに特に有効である。

本発明では、図２に示すように、第１誘電体層３１を、単位誘電体層３１１および３１２からなる２層構造とし、記録層４に接する単位誘電体層３１２の熱伝導率を、記録層４から遠い単位誘電体層３１１の熱伝導率よりも高く設定することが好ましい。また、第２誘電体層３２を、単位誘電体層３２１および３２２からなる２層構造とし、記録層４に接する単位誘電体層３２１の熱伝導率を、記録層４から遠い単位誘電体層３２２の熱伝導率よりも高く設定することが好ましい。このような相対的に熱伝導率の高い単位誘電体層は、第１誘電体層３１および第２誘電体層３２のいずれか一方だけに設けてもよく、両者に設けてもよい。熱伝導率の高い単位誘電体層を記録層に接して設けることにより、高密度記録における記録再生特性がさらに向上する。その理由を以下に説明する。

高密度記録を行うために最短マーク長を短くすると、記録マークの検出感度が低下してくる。この低下を抑制するためには、隣接トラックに対し干渉しない範囲で記録マークをトラック幅方向にできるだけ広げることが好ましい。記録マークを広げるためには、記録光により昇温する領域を記録層面内方向（特にトラック幅方向）に広げる必要があり、このためには記録層面内方向への熱の拡散が良好である必要がある。しかし、記録層は一般的に熱導電率が比較的低い。そこで、熱伝導率の高い単位誘電体層を記録層に接して設ければ、記録層面内方向への熱の拡散が良好となり、記録マーク拡大による記録マーク検出感度の向上が可能となる。ただし、記録マークが、マーク長に影響を与えるほどトラック長さ方向に広がってしまうと正確な読み取りが不可能となるので、注意が必要である。トラック長さ方向への記録マーク拡大を抑えてトラック幅方向に記録マークを拡大することは、記録光の照射パターンを制御することにより実現できる。

記録層に接して設ける熱伝導率の高い単位誘電体層は、窒化物または酸化物を主成分とすることが好ましい。具体的には、窒化ゲルマニウム、窒化ケイ素または酸化クロムを主成分とすることが好ましい。熱伝導率の高い単位誘電体層が厚すぎると記録感度が悪くなり、また、クロスイレーズが悪化することから、熱伝導率の高い単位誘電体層の厚さは３０nmを超えないことが好ましい。ただし、熱伝導率の高い単位誘電体層の効果を十分に発揮させるためには、厚さを１nm以上とすることが好ましい。

第１誘電体層および第２誘電体層において、上記した熱伝導率の高い単位誘電体層に隣接する単位誘電体層の構成材料は特に限定されないが、硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物を主成分とする誘電体、すなわち、一般にＺｎＳ−ＳｉＯ₂と表されるものを用いることが好ましい。ただし、第２誘電体層は、上記した熱伝導率の高い単位誘電体層だけからなる単層構造としてもよい。

第１誘電体層および第２誘電体層は、一般に１層または２層の単位誘電体層から構成するが、必要に応じ３層以上の単位誘電体層から構成してもよい。複数の単位誘電体層を積層するのは、上述した熱伝導率の異なる単位誘電体層を形成する場合のほか、例えば、記録マークとそれ以外の領域との間での反射率差を増強しようとする場合である。その場合には、通常、隣接する単位誘電体層の屈折率に差を設ける。例えば各単位誘電体層を硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物から構成する場合には、各層において硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合比を異なるものとすることにより、屈折率に差を設けることができる。なお、第１誘電体層において上記した機能を複合的に実現しようとする場合でも、第１誘電体層における単位誘電体層の積層数ｍは、一般に４以上とする必要はない。

なお、第１誘電体層の光路長に関する上記式ｎ₁ｄ₁＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４は、第１誘電体層が単層構造の場合に適用される。そこで、この式を以下のように拡張する。すなわち、第１誘電体層がｍ（ｍは１以上の整数）層の単位誘電体層から構成され、基体側からｉ番目の単位誘電体層において、記録再生光の波長λにおける屈折率をｎ_i、厚さをｄ_iとしたとき、本発明では

が成立すればよい。

記録層は、相変化型材料から構成される。記録層の組成は特に限定されないが、記録層の組成を、以下に説明するＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系組成とした場合に、本発明は特に有効である。

Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系組成の記録層では、構成元素の原子比を
式Ｉ Ｇｅ_a Ｓｂ_b Ｔｅ_1-a-b
で表わしたとき、好ましくは
０．０８≦ａ≦０．３０、
０．１６≦ｂ≦０．４０
であり、より好ましくは
０．０８≦ａ≦０．２５、
０．２０≦ｂ≦０．４０
である。

式Ｉにおいてａが小さすぎると、記録マークが結晶化しにくくなり、消去率が低くなってしまう。ａが大きすぎると、多量のＴｅがＧｅと結合することになり、その結果、Ｓｂが析出して記録マークが形成しにくくなる。

式Ｉにおいてｂが小さすぎると、Ｔｅが多くなりすぎるために高温での保存時に記録マークが結晶化しやすくなって、信頼性が低くなってしまう。ｂが大きすぎると、Ｓｂが析出して記録マークが形成しにくくなる。

光記録方法
次に、本発明の光記録方法について説明する。この光記録方法は、高密度記録が可能な本発明の光記録媒体を高線速度、特に線速度６．８ｍ／ｓ以上で使用する場合に適した方法である。すなわち、この光記録方法を利用することにより、転送レートを極めて高くすることが可能となる。なお、線速度の上限は特にないが、一般に１５ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。

通常、線速度が遅い場合には、記録マークが涙滴型になりやすい。この場合、記録マーク後部の冷却速度を遅くすれば記録マーク後部の幅を狭めることができるので、涙滴型となることを防ぐことができる。また、線速度が速い場合には、記録マークが逆涙滴型になりやすい。この場合、記録マーク後部の冷却速度を速くすれば記録マーク後部の幅を拡げることができるので、逆涙滴型となることを防ぐことができる。

そこで、本発明では、一つの記録マークを形成するための記録波形をパルス列から構成し、このパルス列の後ろに、所定の下向きパルスを設ける。本発明で用いる記録波形の例を図３に示す。同図に示す記録パルス列は、記録パワーＰｗをもつ上向きパルスである記録パルスの列を有する。記録パルス間に存在する下向きパルスは、消去パワーＰｅよりも低いバイアスパワーＰｂをもつ。最後尾の記録パルスの後ろには、バイアスパワーＰｂよりも高く消去パワーＰｅよりも低いクーリングパワーＰｃをもつ下向きパルスが存在する。この下向きパルスを、本発明ではクーリングパルスと呼ぶ。図中において信号幅の基準となっているＴは、チャンネルクロックである。チャンネルクロックとは、変調器（ＥＦＭ変調器、８−１６変調器等）を通過した直後の電気信号の基本クロックに相当するクロックである。図示例では、記録パワーＰｗ持続時間およびバイアスパワーＰｂ持続時間を、先頭の記録パルスを除きいずれも０．５Ｔとしてある。

このようなクーリングパルスを設けることにより、記録マーク後端部における冷却速度を速くでき、線速度が速い場合に記録マークが逆涙滴型となることを防ぐことができる。また、その記録マークによりオーバーライトされる記録マークをほぼ完全に消去することができるので、ジッターを小さくできる。最後尾の記録パルスの後ろに単に下向きパルスを設けるだけでも逆涙滴化を防ぐことはできるが、クーリングパワーＰｃがバイアスパワーＰｂと同じかそれ以下であると、以前の記録マークの影響が残り、ジッターが大きくなってしまう。

本発明においてクーリングパルスは、１つの記録マークを形成するための記録パルス列と、後続の記録マークを形成するための記録パルス列との間に存在すればよい。すなわち、記録パルス列直後のパワーレベルを消去パワーＰｅとし、その後、クーリングパワーＰｃまで下げ、再び消去パワーＰｅに戻す構成としてもよい。ただし、図３に示すように記録パルス列の最後尾のパルスの直後にクーリングパルスを付加すれば、最も良好な効果が得られる。なお、クーリングパワーＰｃは、記録層の組成、媒体の熱的構造、線速度等の各種条件に応じて、具体的に決定すればよい。

また、この光記録方法を用いることにより、トラックピッチが記録用光ビーム径以下となるような狭トラックピッチの光記録媒体、特にグルーブ部、ランド部の両方に情報を記録するような光記録媒体においても、隣接トラックの情報を消去することなく、正確な記録が可能となる。

ところで、特開平１０−３６６４号公報には、情報記録媒体に対し、記録用エネルギービームを、少なくとも高パワーレベルと、高パワーレベルよりも低い中間パワーレベルとでパワー変調して照射することにより、情報の記録を行う情報記録方法において、連続した高パワーパルス列の後に、中間パワーレベルよりも低いパワーレベルの下向きパルスを有する記録波形により記録を行い、上記下向きパルスの幅を、エネルギービームと情報記録媒体の相対速度に応じて変化させる情報記録方法が記載されている。同公報では、この情報記録方法を用いることにより、相対速度が変化した場合においても高密度記録が可能であるとしている。同公報における上記下向きパルスは、パルス列最後尾のパルスの後ろに存在する点で本発明におけるクーリングパルスと同じであるが、上記下向きパルスは、パルス列中の他の下向きパルスより低いパワーである。すなわち同公報には、本発明におけるクーリングパルスに相当するものは記載されていない。同公報において、チャンネルクロックＴは、情報記録ディスクの線速度が６ｍ／ｓの場合には３６．７ns、９ｍ／ｓの場合には２４．４ns、１２ｍ／ｓの場合には１８．３nsとしている。これらのＴの値からＥＦＭ記録の場合の最短マーク長を計算すると、どの線速においても０．６６μｍとなる。そこで、本発明者らが同公報記載の記録方法の追試評価を行い、最短マーク長を０．６μｍ以下まで短くしたところ、ジッターが大きくなってしまった。

また、記録パルス列の最後尾のパルスの後ろに下向きパルスを設けることは、このほかにも例えば特開平７−３７２５１号公報に記載されている。しかし、いずれの場合でも、最後尾の下向きパルスのパワー（本発明におけるＰｃ）を、記録パルス列中の他の下向きパルスのパワー（本発明におけるＰｂ）よりも大きくした例は記載されていない。

なお、最短記録マークなどの短い記録マークを形成する際には、記録パルス列とせずに単一の記録パルスを設ける構成としてもよい。この場合には、この単一のパルスの後ろに、クーリングパルスを設ける。単一の記録パルスにはバイアスパワーレベルの下向きパルスは存在しないが、より長い記録マークに対応する記録パルス列におけるバイアスパワーに基づいて、クーリングパワーを決定すればよい。

また、クーリングパルスの照射時間と、光ビームに対する光記録媒体の相対速度との積が、光ビームスポット径（光ビームの中心強度のｅｘｐ（−２）以上になる領域の記録トラック方向の距離）の３分の１以下であれば再生信号の歪みは特に小さくなるため、高密度記録に最適である。クーリングパルスの照射時間と光ビームに対する光記録媒体の相対速度との積が、前記光ビームスポット径の３分の１を超える場合、消去パワーを与えるタイミングが遅くなるので信号特性が悪化してしまう。

さらに、
０．８Ｔ≦Ｔｃ≦２．２Ｔ
としたとき、良好なジッター値が得られ、様々な冷却速度の光記録媒体に対して高密度記録を達成することができる。Ｔｃが０．８Ｔ未満になると消去率が悪くなってジッターが大きくなり、２．２Ｔより大きくなってもジッターが大きくなってしまう。

クーリングパルス幅および記録パルス幅をチャンネルクロックＴの１／２倍の整数倍とすれば記録波形発生手段の回路規模を小さくすることができるので、好ましい。これらのパルス幅をチャンネルクロックＴの整数倍とした場合でも本発明の効果は実現するが、チャンネルクロックの幅以下の記録パルスを発生させることが好ましいことを考慮すると、チャンネルクロックの幅以下の分割パルスが必要となり、記録波形発生手段の回路規模の小型化には寄与しない。一方、これらのパルス幅をＴ／３の整数倍またはＴ／４の整数倍と分割数を多くした場合、パルス幅をより精度良く最適化できるため好ましいが、回路規模が大きくなってしまう。

本発明では、非晶質の記録マークの周辺に、初期化直後の結晶粒よりも大きな結晶粒が形成されるような記録層を用いることが好ましい。このような記録層としては、前記したＧｅ、ＳｂおよびＴｅを主成分とするものが挙げられる。この場合、再結晶化領域の幅を到達温度および冷却速度により容易に制御することが可能となるため、記録マークが涙滴型、あるいは逆涙滴型になりにくく、記録マークの大きさの変動を抑えることができる。したがって記録波形に忠実な再生信号が得られる。また、本発明は全体が大きな結晶粒で占められる記録媒体等、他の特性の記録媒体にも適用できる。

［実施例］
実施例１
射出成形によりグルーブ（幅０．６０μｍ、深さ６５nm、ピッチ１．２０μｍ）を同時形成した直径１２０mm、厚さ０．６mmのランド・グルーブダブルスパイラルディスク状ポリカーボネート基体２の表面に、２層構造の第１誘電体層３１、記録層４、２層構造の第２誘電体層３２、反射層５および保護層６を以下に示す手順で形成し、図２に示す構造の光記録ディスクサンプルとした。

第１誘電体層３１において、記録層４から遠い単位誘電体層３１１は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットには、ＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ₂（２０モル％）を用いた。単位誘電体層３１１の厚さｄ₁は１７０nmとした。屈折率ｎ₁（波長６３４nmでの値）は２．２であった。

第１誘電体層３１において、記録層４に接する単位誘電体層３１２は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットにはＣｒ₂Ｏ₃を用いた。単位誘電体層３１２の厚さｄ₂は２nmとした。屈折率ｎ₂（波長６３４nmでの値）は２．４であった。

記録層４は、スパッタ法により形成した。ターゲットにはＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を用いた。結晶状態における記録層の屈折率ｎ_r（波長６３４nmでの値）は、３．５５であった。各サンプルの記録層の厚さｄ_rは、図５、図６にそれぞれプロットしてある。なお、本実施例では、図５、図６にプロットしてあるすべてのｄ_rについて
ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４、
が成立することになる。

第２誘電体層３２において、記録層４に接する単位誘電体層３２１は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットにはＣｒ₂Ｏ₃を用いた。単位誘電体層３２１の厚さは２nmとした。

第２誘電体層３２において、記録層４から遠い単位誘電体層３２２は、ターゲットにＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ₂（２０モル％）を用いて、Ａｒ雰囲気中でスパッタ法により形成した。単位誘電体層３２２の厚さは２０nmとした。したがって第２誘電体層３２の厚さＤは、２２nmである。

反射層５は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットにはＡｌ−１．７原子％Ｃｒを用いた。反射層の厚さは２００nmとした。

保護層６は、紫外線硬化型樹脂をスピンコート法により塗布後、紫外線照射により硬化して形成した。硬化後の保護層厚さは５μｍであった。

このようにして作製した各サンプルをバルクイレーザーにより初期化した後、光記録媒体評価装置を用い、下記条件で特性評価を行った。なお、記録マークはランドおよびグルーブの両方に形成した。

レーザー光波長：６３４nm、
開口数：０．６、
相対線速度：８．２ｍ／ｓ、
変調方式：８−１６変調、
記録波形（図４に例示するパターン）
記録パワーＰｗ：各サンプルでの最適値、
消去パワーＰｅ：各サンプルでの最適値

上記条件で記録した場合、最短マーク長は０．４２μｍとなる。各サンプルにおける３Ｔ信号のＣ／Ｎ（３Ｔ Ｃ／Ｎ）および変調度（Ｍｏｄ）を、図５に示す。図５から、３Ｔ信号のＣ／Ｎおよび変調度は、記録層の厚さｄ_rが１０nmを下回ると急激に減少することがわかる。

また、各サンプルにおけるクロスイレーズ（ＸＥ）を図６に示す。クロスイレーズは、３Ｔ信号を記録したトラックに隣接するトラックに１１Ｔ信号を記録し、その記録前後の３Ｔ再生信号のキャリアの減少量により評価した。図６から、記録層が薄くなるに伴いクロスイレーズが減少し、記録層厚さｄ_rが１８nm以下であればクロスイレーズは実質的に問題ないことがわかる。

したがって、図５および図６から、最短マーク長の短縮およびトラックピッチ減少によるＣ／Ｎおよび変調度の低下とクロスイレーズ増大とを抑制するためには、記録層の厚さｄ_rを１０〜１８nmの範囲内に設定すればよいことがわかる。

実施例２
実施例１で用いた基体の表面に、２層構造の第１誘電体層、記録層、単層構造の第２誘電体層、反射層および保護層を以下に示す手順で形成し、光記録ディスクサンプルとした。

第１誘電体層において、記録層から遠い単位誘電体層は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットには、ＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ₂（２０モル％）を用いた。この単位誘電体層の屈折率ｎ₁（波長６３８nmでの値）は２．２であった。

第１誘電体層において、記録層に接する単位誘電体層は、Ｇｅ₃Ｎ₄からなるものであり、Ｇｅターゲットを用いて、窒素を含有するＡｒ雰囲気中において反応性スパッタ法により形成した。この単位誘電体層の屈折率ｎ₂（波長６３８nmでの値）は２．１であった。

各サンプルにおける第１誘電体層の厚さ、すなわち単位誘電体層３１１の厚さｄ₁と単位誘電体層３１２の厚さｄ₂との和は、図７、図８、図９のグラフにそれぞれ付記してある。本実施例ではｄ₂を２０nmに固定し、ｄ₁の変更により第１誘電体層の厚さを変更した。

記録層は、スパッタ法により形成した。ターゲットにはＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を用いた。結晶状態における記録層の屈折率ｎ_r（波長６３８nmでの値）は、３．５５であった。各サンプルの記録層の厚さｄ_rは、図７、図８、図９にそれぞれプロットしてある。

第２誘電体層は、ターゲットにＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ₂（２０モル％）を用いて、Ａｒ＋Ｎ₂雰囲気中でスパッタ法により形成した。第２誘電体層の厚さＤは２０nmとした。

反射層５および保護層６は、実施例１と同様にして形成した。

このようにして作製した各サンプルをバルクイレーザーにより初期化した後、光記録媒体評価装置を用い、レーザー光波長を６３８nmとしたほかは実施例１と同様な条件で特性評価を行った。

上記条件で記録した場合、最短マーク長は０．４２μｍとなる。各サンプルにおける３Ｔ信号のＣ／Ｎ（３Ｔ Ｃ／Ｎ）および変調度（Ｍｏｄ）を、図７、図８、図９に示す。

これら各図から、記録層の厚さが本発明範囲を超える（ｄ_r＝２４nm）場合には、第１誘電体層の厚さ（ｄ₁＋ｄ₂）が１２０nmと薄い（図７）ほうが特性が良好であるのに対し、記録層の厚さが本発明範囲内にある（ｄ_r＝１６nm）場合には、ｄ₁＋ｄ₂が１７０nmと厚い（図９）ほうが特性が良好であることがわかる。なお、ｄ_r＝１６nmのとき、図７では
ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４、
が成立せず、図９では
ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４、
が成立する。また、図８（ｄ₁＋ｄ₂＝１５０nm）においてもｄ_r＝１６nmのとき
ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４、
が成立し、そのとき十分に高いＣ／Ｎが得られている。

さらに、記録層厚さｄ_rが２４nmで第１誘電体層厚さが１２０nmのサンプルと、記録層厚さｄ_rが１６nmで第１誘電体層厚さが１７０nmのサンプルとについて、クロスイレーズ特性を測定した。その結果、ｄ_rが２４nmであるサンプルではクロスイレーズが−２dBであったのに対し、ｄ_rが１６nmであるサンプルではクロスイレーズが観測されなかった。

実施例３
実施例２で用いた基体の表面に、２層構造の第１誘電体層、記録層、単層構造の第２誘電体層、反射層および保護層を以下に示す手順で形成し、光記録ディスクサンプルとした。

第１誘電体層において、記録層から遠い単位誘電体層は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットには、ＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ₂（２０モル％）を用いた。この単位誘電体層の屈折率ｎ₁（波長６３４nmでの値）は２．２であった。

第１誘電体層において、記録層に接する単位誘電体層は、Ｇｅ₃Ｎ₄からなるものであり、Ｇｅターゲットを用いて、窒素を含有するＡｒ雰囲気中において反応性スパッタ法により形成した。この単位誘電体層の厚さｄ₂は１０nmとした。この単位誘電体層の屈折率ｎ₂（波長６３４nmでの値）は２．１であった。

記録層は、スパッタ法により形成した。ターゲットにはＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を用いた。結晶状態における記録層の屈折率ｎ_r（波長６３４nmでの値）は、３．５５であった。記録層の厚さｄ_rは１３nmとした。

第２誘電体層は、ターゲットにＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ₂（２０モル％）を用いて、Ａｒ＋Ｎ₂雰囲気中でスパッタ法により形成した。第２誘電体層の厚さＤは図１０に示す値とした。

反射層は、Ａｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。ターゲットにはＡｇ−Ｐｄ（１重量％）−Ｃｕ（１重量％）を用いた。反射層の厚さは２００nmとした。

保護層は、実施例１と同様にして形成した。

なお、各サンプルの第１誘電体層において、記録層から遠い単位誘電体層の厚さｄ₁は、波長６３４nmにおける反射率（初期化後）が１５％となるように設定した。本実施例では、λ＝６３４nmのとき、すべてのｄ₁について
ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ_rｄ_r＝λ／２〜３λ／４、
が成立した。

このようにして作製した各サンプルをバルクイレーザーにより初期化した後、光記録媒体評価装置を用い、実施例１と同様な条件で特性評価を行った。

上記条件で記録した場合、最短マーク長は０．４２μｍとなる。各サンプルにおける３Ｔ信号のＣ／Ｎ（３Ｔ Ｃ／Ｎ）を、図１０に示す。

図１０から、第２誘電体層の厚さＤが本発明範囲を外れると、Ｃ／Ｎが臨界的に低くなることがわかる。Ｄが小さすぎる場合のＣ／Ｎ低下は、記録感度が低くなったためであり、Ｄが大きすぎる場合のＣ／Ｎ低下は、非晶質の記録マークと記録マーク間（結晶質）との間で反射率差が小さくなってしまったためである。

実施例４
実施例１で作製したサンプルのうち、記録層の厚さｄ_rが１６nmであるものに対し、図３に示す記録波形を用いて８−１６変調信号を記録した。この際、光ビームとして、波長６３４μｍのレーザービームを用いた。光ピックアップの対物レンズには開口数０．６のものを用い、記録層におけるレーザービーム径は約０．８９μｍとした。また、サンプルの線速度は８．２ｍ／ｓ、チャンネルクロックＴは１７．１nsとした。記録に際しては、
Ｐｗ＝１１．５mW、
Ｐｂ＝ １．０mW、
Ｐｅ＝ ４．９mW
に固定し、クーリングパワーＰｃを変化させたときのジッター特性を測定した。結果を図１１に示す。なお、この記録においても、最短マーク長は０．４２μｍとなる。

図１１からＰｃが１．５〜４mWの範囲、すなわち、Ｐｂ＜Ｐｃ＜Ｐｅのとき、ジッターが小さくなることがわかる。

実施例５
記録に際して、
Ｐｗ＝１１．５mW、
Ｐｂ＝ １．０mW、
Ｐｃ＝ ２．０mW、
Ｐｅ＝ ４．９mW
とし、クーリングパルス幅ＴｃをＴ／２刻みに０〜２．５Ｔまで変化させたほかは実施例４と同様にして、ジッター特性を測定した。Ｔｃとジッターとの関係を図１２に示す。

図１２から、０．８Ｔ≦Ｔｃ≦２．２Ｔのときジッターが十分に低くなり、また、Ｔｃが１．５Ｔのときジッター値が最低となることがわかる。

本発明の光記録媒体の断面図である。 本発明の光記録媒体の断面図である。 本発明における記録波形の模式図である。 記録波形の模式図である。 記録層の厚さと、３Ｔ信号のＣ／Ｎおよび変調度との関係を示すグラフである。 記録層の厚さとクロスイレーズとの関係を示すグラフである。 記録層の厚さと、３Ｔ信号のＣ／Ｎおよび変調度との関係を示すグラフである。 記録層の厚さと、３Ｔ信号のＣ／Ｎおよび変調度との関係を示すグラフである。 記録層の厚さと、３Ｔ信号のＣ／Ｎおよび変調度との関係を示すグラフである。 第２誘電体層の厚さと３Ｔ信号のＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。 クーリングパワーとジッターとの関係を示すグラフである。 クーリングパルス幅とジッターとの関係を示すグラフである。

符号の説明

２ 基体
３１ 第１誘電体層
３１１、３１２ 単位誘電体層
３２ 第２誘電体層
３２１、３２２ 単位誘電体層
４ 記録層
５ 反射層
６ 保護層

Claims (14)

1. 基体上に、第１誘電体層、相変化型の記録層、第２誘電体層および反射層をこの順で有する光記録媒体であって、
   記録層の厚さをｄ_rとしたとき
   ｄ_r＝１０〜１８nm
   であり、
   第１誘電体層がｍ（ｍは１以上の整数）層の単位誘電体層から構成され、基体側からｉ番目の単位誘電体層において、厚さをｄ_i、記録再生光の波長λにおける屈折率をｎ_iとし、記録層において、波長λにおける結晶状態での屈折率をｎ_rとしたとき、
   

   

   であり、
   第２誘電体層の厚さをＤとしたとき
   Ｄ＝１０〜５０nm
   である光記録媒体。
2. 記録トラックピッチが０．７μｍ以下である請求項１の光記録媒体。
3. 最短マーク長が０．６μｍ以下である請求項１または２の光記録媒体。
4. 第１誘電体層が少なくとも２層の単位誘電体層から構成され、第１誘電体層において、記録層に接する単位誘電体層の熱伝導率が、この単位誘電体層に隣接する単位誘電体層の熱伝導率よりも高い請求項１〜３のいずれかの光記録媒体。
5. 第２誘電体層が少なくとも２層の単位誘電体層から構成され、第２誘電体層において、記録層に接する単位誘電体層の熱伝導率が、この単位誘電体層に隣接する単位誘電体層の熱伝導率よりも高い請求項１〜４のいずれかの光記録媒体。
6. 前記記録層がＧｅ、ＳｂおよびＴｅを主成分とする請求項１〜５のいずれかの光記録媒体。
7. 第１誘電体層を構成する単位誘電体層の少なくとも１つが、硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物を主成分とする請求項１〜６のいずれかの光記録媒体。
8. 第１誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層および／または第２誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層が、窒化物または酸化物を主成分とする請求項１〜７のいずれかの光記録媒体。
9. 第１誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層および／または第２誘電体層に含まれ記録層に接する単位誘電体層が、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウムまたは酸化クロムを主成分とする請求項８の光記録媒体。
10. 請求項１〜９のいずれかの光記録媒体に記録を行う方法であって、
    記録に用いる光ビームを変調するための記録波形が、記録パルス列を有し、最後尾の記録パルスの後ろに、記録パルス間のパワーレベルよりも高く消去パワーよりも低いパワーレベルをもつ下向きパルスであるクーリングパルスを有する光記録方法。
11. 前記クーリングパルスの幅をＴｃとし、チャンネルクロックをＴとしたとき、
    ０．８Ｔ≦Ｔｃ≦２．２Ｔ
    である請求項１０の光記録方法。
12. ＴｃがＴ／２の整数倍である請求項１１の光記録方法。
13. 前記光記録媒体は、基板上にグルーブを有し、グルーブと、グルーブ間の領域（ランド）とに情報が記録されるものである請求項１０〜１２のいずれかの光記録方法。
14. 光ビームに対する光記録媒体の相対速度が６．８ｍ／ｓ以上である請求項１０〜１３のいずれかの光記録方法。

Images