JP2005276402A - 光学的情報記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面粗さが改善され、かつ高冷却能である金属膜を有する光学的情報記録媒体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、案内溝を有する基板の上に、少なくとも第１の金属層、バリア層、第２の金属層をこの順に並ぶ積層する金属多層膜を有し、あるいは、少なくとも金属層と記録層をこの順に積層する金属単層膜を有し、第２の金属層、および金属単層膜の金属層がＡｌと金属元素（添加物）を主成分とする材料から成る構成であることを満たす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光線照射等の光学的手法によって、高密度、高速度での情報の記録、再生、消去、書き換えが可能な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。

相変化型の光学的情報記録媒体は、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変態を起こす記録層を利用して、情報の記録、消去および書き換えを行う。この記録層に高パワーのレーザビームを照射した後に急冷すると、照射された部分が非晶質相となる。また、記録層の非晶質部分に低パワーのレーザビームを照射した後に徐冷すると、照射された部分が結晶相となる。したがって、相変化型の光学的情報記録媒体では、高パワーレベルと低パワーレベルとの間でパワーを変調させたレーザビームを記録層に照射することによって、記録層を非晶質相または結晶相に自由に変化させることができる。この光学的情報記録媒体では、非晶質相における反射率と結晶相における反射率との差を利用して情報の記録を行う。

このような光学的情報記録媒体の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、レーザ光の波長を短くしたり、レーザ光を集光する対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることによりレーザ光のスポット径を小さくしたりすることにより、光学的情報記録媒体の記録面密度を向上させるという方法がある。近年では、波長４００ｎｍ近傍の青色レーザが実用化されつつある。この青色レーザを光学的情報記録媒体の記録再生を行う光学系に適用し、さらに光学系の対物レンズの開口数ＮＡを高く（例えばＤＶＤ−ＲＡＭ等で用いられている０．６０から０．８５程度に）することで、レーザスポット径を小さくして記録面密度を向上させることが提案されている。この高記録密度化、すなわち１ビットあたりの記録面積が縮小することによって、膜の表面粗さがディスク特性に大きな影響を与えるようになってきている。

相変化型の光学的情報記録媒体の構成は、例えば図１に示すような多層膜構成のものが代表的である（なお、図１は本発明の一実施形態を表す図であるが、ここでは従来技術の説明に用いる）。すなわち、光学的情報記録媒体は、ポリカーボネイトやポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の樹脂或いはガラス等で形成される基板１上に金属多層膜５、上側誘電体層６、上側界面層７、記録層８、下側界面層９、下側誘電体層１０を順次スパッタリングや蒸着等の方法で積層する構成からなっている。

上側誘電体層６と下側誘電体層１０としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂が代表的に用いられている。これらの誘電体層は、光の干渉効果によりディスクの反射率、吸収率などを調整する働きと記録層の蒸発や基板の熱損傷を防ぐ働きを併せ持つ。
上側界面層７および下側界面層９は、記録層８の結晶化を促進して消去特性を向上させ、さらに記録層８と、それぞれ上側誘電体層６および下側誘電体層１０との間の原子相互拡散を防いで繰り返し耐久性を向上させるという役割を果たす。

金属多層膜５は熱伝導率の高い材料からなり、レーザ光を反射して光の利用効率を高めるだけでなく、記録層８で発生した熱を速やかに放散する熱拡散層の役目も果たしている。金属多層膜５の材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ等の熱伝導率の高い単体金属材料、或いはこれらのうちの１つまたは複数の元素を含み、耐湿性の向上あるいは熱伝導率の調整あるいは光反射率・光吸収率・光透過率の調整のために、１つまたは複数の元素を添加した材料が用いられている。具体的には、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉなどの合金材料が用いられている。このように、それぞれ層の中でも金属多層膜５が最も結晶性の強い材料を用いているため、上述した膜の表面粗さは金属多層膜５の表面粗さに依存している。

金属多層膜５としてＡｇを主成分とする材料を適用した場合には、Ａｌを主成分とする材料に比べて、熱伝導率が高いため冷却能が優れているという利点を持っている。しかし、上述したように、上側誘電体層６としてはＺｎＳ−ＳｉＯ₂が代表的に用いられており、金属多層膜５のＡｇを主成分とする材料と上側誘電体層６のＺｎＳ−ＳｉＯ₂とが接すると、ＡｇとＳの反応に起因した腐食が発生することから、Ａｇを主成分とする材料では耐食性の低さが問題となっている。

この耐食性と膜の表面粗さを解決するために、これを防止するため、上側誘電体層６と金属層２との間にバリア層を新たに挿入する構成などが考えられている（例えば、特許文献１参照）。また、金属多層膜５として、Ａｇからなる金属膜（３０ｎｍ）、Ｂｅからなる高熱伝導率膜（５ｎｍ）、Ａｌからなる金属膜（３０ｎｍ）を順次積層した構成などが考えられている（特許文献２参照）。この場合、Ａｇからなる金属膜とＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる上側誘電体層の間に腐食に対するバリア層としてＢｅからなる高熱伝導率膜とＡｌからなる金属膜が挿入されている。そのため、Ａｇからなる金属膜はＺｎＳ−ＳｉＯ₂に接することがないので、腐食を防ぐことができる。また、この構成では、Ａｌからなる金属膜の前に、Ａｌを主成分とする材料よりも結晶粒径が小となる金属材料を成膜しているため、Ａｌの結晶粒形を微細化させることができる。
特開２００３−３３８０８３号公報 特開２００２−２３７０９８号公報（第５−７頁、図３）

Ａｌの結晶粒形をさらに微細化させる方法としては、第２元素の添加がある。これは、添加された第２元素が、Ａｌの結晶成長を抑制するために微細化される。しかしながら、前記従来の構成のＡｌからなる金属膜中に、第２元素を添加した場合、通常では表面粗さは改善するが熱伝導率が悪化するため、表面粗さの改善と高冷却能を両立することができないという課題を有する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、表面粗さが改善され、かつ高冷却能である金属多層膜、あるいは金属単層膜を有する光学的情報記録媒体を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の第１の光学的情報記録媒体およびその製造方法は、レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、案内溝を有する基板の上に、少なくとも第１の金属層、バリア層、第２の金属層、記録層をこの順に有し、第２の金属層がAｌと金属元素（添加物）を主成分とすることを特徴とする。

Ａｌ合金は、添加する元素の種類と添加量によって結晶粒径の大きさと熱伝導率が変化する。添加材料が多すぎる場合は、熱伝導率が低下するためC／N比が悪化し、また、少なすぎる場合においても、ノイズが増加することでC／N比が悪化する。以上を考慮した結果、Ａｌに添加する金属元素は、０．１原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、もしくはＺｎ、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または、０．１原子％以上７．５原子％未満のＴａ、Ｃｒ若しくはＴｉから選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ましい。特に、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、０．１原子％以上７．５原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または０．１原子％以上５．０原子％未満のＴａ、ＣｒもしくはＴｉから選ばれる少なくとも一つの元素を添加することが好ましい。

第２の金属層の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることが好ましい。第２の金属層の膜厚が１０ｎｍより薄い場合には熱伝導率が低下し、C／N比が低下する。また、１００ｎｍ以上の場合には結晶粒径が粗大化し、金属層の表面あれに起因するノイズが増加してC／N比が低下するため、ディスク特性に悪影響を及ぼす。さらに好ましくは、膜厚が、１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満の場合である。

バリア層は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＷおよびＴａから選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする材料、あるいは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＣｒおよびＳｉから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物もしくはこれらの窒化物を主成分とする材料からなることが好ましい。

バリア層の膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ未満であることが好ましい。この範囲以外の膜厚では、冷却能が低下するためC／N比が低下し、ディスク特性に悪影響を及ぼす。
第１の金属層は、Ａｇを主成分とする材料からなることが好ましい。第２の金属層の主成分となる材料がＡｌの場合、Ａｇを主成分とする材料に比べて熱伝導率が小さいが、基板と第２の金属層の間に熱伝導率が大きいＡｇを主成分とする第１の金属層を設けることにより、金属多層膜としての冷却能を向上させることができる。また、室温で保持していても徐々に第１の金属層のＡｇ元素が第２の金属層のＡｌ中に拡散するため、第２の金属層の反射率が低下することが考えられるが、両者の間にバリア層を設けることにより、反射率低下を防止している。

第１の金属層の膜厚は、２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満であることが好ましい。第１の金属層の膜厚が２０ｎｍより薄い場合には熱伝導率が低下し、C／N比が低下する。また、３００ｎｍより厚い場合には、生産性が悪くなるためである。
さらに、本発明による第１の光学的情報記録媒体は、第２の金属層と記録層との間に上側誘電体層を、記録層の上側誘電体層側と反対側に下側誘電体層をさらに有する構造をとることを特徴とする。

上側誘電体層はＳを含有していることが好ましい。例えば上側誘電体層はＺｎＳからなる。特に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂は、非晶質材料で、屈折率が高く、成膜速度が速く、機械特性および耐湿性が良好である。
第１の金属層の主成分はＡｇ、バリア層の主成分はＮｉ、第２の金属層の主成分はＡｌ、上側誘電体層の主成分はＺｎＳまたは酸化物、記録層の主成分はＧｅとＳｂとＴｅ、下側誘電体層の主成分はＺｎＳまたは酸化物であることが好ましい。

また、各層の膜厚は、第１の金属層の膜厚が２０ｎｍ以上２００ｎｍ未満、バリア層の膜厚が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満、第２の金属層の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満、上側誘電体層の膜厚が１５ｎｍ以上４０ｎｍ未満、記録層の膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ未満、下側誘電体層の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることが好ましい。

本発明の第２の光学的情報記録媒体およびその製造方法は、レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、案内溝を有する基板の上に、少なくとも金属層と記録層をこの順に有し、金属層が、Ａｌと金属元素（添加物）を主成分とする材料からなることを特徴とする。

すでに述べたように、添加材料が多すぎる場合は、熱伝導率が低下し、C／N比が悪化する。また、少なすぎる場合も、ノイズが増加することでC／N比が悪化する。これらを考慮した結果、Ａｌに添加する金属元素は、１．０原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、または、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ましい。特に、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、もしくは、１．０原子％以上５．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ましい。

金属層の膜厚は、２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満であることが好ましい。膜厚が薄すぎる場合には熱伝導率が低下し、C／N比が悪化する。また、厚すぎる場合には生産性が悪くなる。
さらに、本発明による第２の光学的情報記録媒体は、金属層と記録層の間に配置された上側誘電体層と、記録層の上側誘電体層側と反対側に配置された下側誘電体層とをさらに有する構造をとることを特徴とする。

上側誘電体層はＳを含有していることが好ましい。例えば上側誘電体層はＺｎＳからなる。特に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂は、非晶質材料で、屈折率が高く、成膜速度が速く、機械特性および耐湿性が良好である。
前記上側誘電体層の主成分がＺｎＳまたは酸化物、記録層の主成分がＧｅとＳｂとＴｅ又はＧｅとＢｉとＴｅ、下側誘電体層の主成分がＺｎＳまたは酸化物であることが好ましい。

また、各層の膜厚は、金属層の膜厚が２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満、上側誘電体層の膜厚が１５ｎｍ以上４０ｎｍ未満、記録層の膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ未満、下側誘電体層の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることが好ましい。

以上説明したように、本発明の光学的情報記録媒体およびその製造方法によれば、レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、案内溝を有する基板の上に、少なくとも第１の金属層、バリア層、第２の金属層をこの順に積層する金属多層膜を有し、あるいは、少なくとも金属層と記録層をこの順に積層する金属単層膜を有し、前記第２の金属層、あるいは前記金属単層膜の金属層がＡｌと金属元素（添加物）を主成分とする材料から成る構成をとることにより、金属多層膜または金属単層膜の表面粗さの改善と高冷却能の両立という効果を有する。

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。なお、以下の実施の形態は一例であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、以下の実施形態では、同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１における光学的情報記録媒体の積層構成の概略を示す半径方向の断面図である。図１に示すように、光学的情報記録媒体１３において、基板１、第１の金属層２、バリア層３、第２の金属層４、上側誘電体層６、上側界面層７、記録層８、下側界面層９、下側誘電体層１０およびカバー層１１が順次積層される。第１の金属層２、バリア層３、第２の金属層４、上側誘電体層６、上側界面層７、記録層８、下側界面層９、下側誘電体層１０などの各層の形成方法としては、通常、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、レーザスパッタリング法などが適用される。

また、図２に示すように、本発明の光学的情報記録媒体１７は、基板上に第２の情報層１４、分離層１５、第１の情報層１６、カバー層１１がこの順に設けられて構成されている。図２は情報層が２つの場合であるが、さらに追加の情報層を、分離層を介して設けてもよい。ここで、少なくとも基板から最も近い情報層は、図１に示した層構成と同じように、基板に近い側から、少なくとも第１の金属層、バリア層、第２の金属層、上側誘電体層、上側界面層、記録層、下側界面層、下側誘電体層がこの順に設けられて構成されている。また、基板から最も近い情報層以外の情報層についても、図１に示した層構成と同じように、基板に近い側から、少なくとも第２の金属層、上側誘電体層、記録層、下側誘電体層がこの順に設けられて構成されてもよい。ただし、その際には、十分な透過率が得られるように第２の金属層を例えば膜厚を２０ｎｍ以下のように薄くするか、省略するか、あるいは透過率を向上させるために屈折率が２．２以上のように高い光学干渉層を第２の金属層の基板側に設ける等の必要がある。これら光学的情報記録媒体の各情報層に対し、カバー層の側からレーザ光を照射して記録再生を行う。第２の情報層１４の記録再生は第１の情報層１６を透過したレーザ光１２によって行う。

なお、第１の情報層１６か第２の情報層１４のいずれかを、再生専用タイプの情報層（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいは１回のみ書き込み可能な追記型の情報層（ＷＯ（Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ））としてもよい。
レーザ光１２の波長λは、レーザ光１２を集光した際のスポット径が波長λによって決まってしまう（波長λが短いほど、より小さなスポット径に集光可能）ため、高密度記録の場合、特に４５０ｎｍ以下であることが好ましく、また、３５０ｎｍ未満では分離層１５に用いる樹脂やカバー層１１などによる光吸収が大きくなってしまうため、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。

以下に、光学情報記録媒体の各構成部分について説明する。
基板１の材料としては、透明な円盤状の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。基板１の表面には、必要に応じてレーザ光を導くための案内溝が形成されていてもよい。基板１の第１の金属層２側と反対側の表面は、平滑であることが好ましい。なお、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。また、カバー層の厚さが０．１ｍｍ程度（ＮＡ＝０．８５で良好な記録再生が可能）の場合、１．０５ｍｍ〜１．１５ｍｍの範囲内であることが好ましい。

カバー層１１の材料としては、使用するレーザ光１２の波長に対して光吸収が小さく、短波長域において光学的に複屈折率が小さいことが好ましく、透明な円盤状の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、カバー層１１の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度のもの好ましく、対物レンズの開口数が０．８５の場合、チルトに対する許容幅を小さくするため、０．０２ｍｍ以下であることがより好ましい。

分離層１５の材料としては、カバー層と同様に透明な円盤状の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。分離層１５の厚さは、第１の情報層１６および第２の情報層１４のいずれか一方を再生する際に他方から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１８の開口数NＡとレーザ光１２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必要であり、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、λ＝４０５ｎｍ、NＡ＝０．８５の場合は、分離層１５の厚さは少なくとも５μｍ以上５０μｍ以下であることが必要である。光学分離層１５において、レーザ光１２の入射側の表面には、必要に応じてレーザ光を導くための案内溝が形成されていてもよい。

上側誘電体層６は、記録層８の酸化、腐食、変形を防止する働きと、光学距離を調整して記録層８の光吸収効率を高める働き、および記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きとを有する。上側誘電体層６には、例えばＳｉＯ_x（ｘは、０．５〜２．５）、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、ＺｎＯ、Ｔｅ−Ｏなどの酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎなどの窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣなどの炭化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。例えば、ＺｎＳとＳｉＯ₂との混合物であるＺｎＳ−ＳｉＯ₂は、上側誘電体層６の材料として特に優れている。ＺｎＳ−ＳｉＯ₂は、非晶質材料で、屈折率が高く、成膜速度が速く、機械特性および耐湿性が良好である。

上側誘電体層６の膜厚は、マトリクス法（例えば久保田広著「波動光学」岩波書店、１９７１年、第３章を参照）に基づく計算により、記録層８の結晶相である場合とそれが非晶質相である場合の反射光量の変化が大きい条件を満足するように厳密に決定することができる。上側誘電体層６の好ましい膜厚は１５ｎｍ以上４０ｎｍ未満である。上側誘電体層６の膜厚が薄くなるほど記録層における光吸収率は低下する。このため膜厚が１５ｎｍよりも薄いと記録感度の悪化が顕著となる。一方、上側誘電体層６の膜厚が厚くなるほど、記録層が結晶状態における光学情報記録媒体の光反射率が低下する。このため、膜厚が４０ｎｍ以上であると反射率の不足が顕著となる。

下側誘電体層１０は、光学距離を調整して記録層８の光吸収率を高める働き、および記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きとを有する。下側誘電体層１０には、例えばＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、ＺｎＯなどの酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎなどの窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣなどの炭化物、およびＣを用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。また、ＺｎＳとＳｉＯ₂との混合物であるＺｎＳ−ＳｉＯ₂は、非晶質材料で、屈折率が高く、成膜速度が速く、機械特性および耐湿性が良好であるため、下側誘電体層１０として優れた材料である。

下側誘電体層１０の膜厚は、上側誘電体層６と同様に、マトリクス法に基づく計算により、記録層８の結晶相である場合とそれが非晶質相である場合の反射光量の変化が大きい条件を満足するように厳密に決定することができる。下側誘電体層１０の好ましい膜厚は３０ｎｍ以上１００ｎｍ未満である。下側誘電体層１０の膜厚が薄くなり、記録層と基板１の間隔が狭くなると、基板１は、記録のためのレーザ照射により記録層の温度上昇の影響を受けて基板上の案内溝が変形し、記録消去の繰り返し特性が大幅に劣化する。このため膜厚が３０ｎｍよりも薄いと記録消去の繰り返し特性の悪化が顕著となる。一方、下側誘電体層１０の膜厚が厚くなるほど、記録層が結晶状態における光学情報記録媒体の光反射率が低下する。このため、膜厚が１００ｎｍ以上であると反射率の不足が顕著となる。

上側界面層７は、繰り返し記録によって上側誘電体層６と記録層８との間で生じる物質移動を防止する働きがある。上側界面層７には、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＳｉ等の酸化物またはこれらの複合酸化物、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎなどの窒化物、もしくはこれらの系を含む窒化酸化物、炭素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＳｉ等の炭化物を用いることができる。上側界面層７の膜厚は、高い再生光耐久性および大きな反射率変化による良好な信号品質を得るために１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲内であることが望ましく、２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲内にあることがより好ましい。

記録層８と下側誘電体層１０との間に下側界面層９を配置してもよい。この場合、下側界面層９には、上側界面層７について説明した材料を用いることができる。下側界面層９が厚いと、反射率や吸収率が大きく変化して記録・消去性能に影響を与える。従って、下側界面層９の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲内であることが望ましく、２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲内にあることがより好ましい。

本発明の光学的情報記録媒体１３では、記録層８は結晶状態と非晶質状態との間で構造変化をおこす物質であればよく、例えばＴｅ、ＩｎまたはＳｅなどを主成分とする相変化材料である。よく知られた相変化材料の主成分としては、Ｔｅ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｔｅ−Ｇｅ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ、Ｉｎ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ｔｅ−ＴｅＯ₂、Ｔｅ−ＴｅＯ₂−Ａｕ、Ｔｅ−ＴｅＯ₂−Ｐｄなどがあげられる。なかでも記録消去の繰り返し特性が良好な材料およびその材料組成を実験によって調べたところ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３元素系を主成分とした構成が好ましいことがわかった。それぞれの元素の原子量比をＧｅ_xＳｂ_yＴｅ_zと表すと、０．１≦ｘ≦０．６、ｙ≦０．５、０．４≦ｚ≦０．６５（ここにｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される組成が特に優れている。

記録層８の膜厚は、５ｎｍ以上１５ｎｍ未満とすれば、十分なＣ／Ｎ比を得ることができる。記録層８が５ｎｍ未満の膜厚では十分な反射率および反射率変化が得られないためＣ／Ｎ比が低く、また、１５ｎｍ以上の膜厚では記録層８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。

また、記録層８には、熱伝導率・光学定数等の調整、あるいは耐熱性・環境信頼性の向上等の目的でＯ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂから選ばれる１つまたは複数の元素を必要に応じて記録層８全体の１０原子％以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。
本発明の金属多層膜５は、記録層８に吸収される光量を増大させるという光学的な機能を有する。また、金属多層膜５は記録層８で生じた熱を速やかに拡散させ、記録層８を非晶質化しやすくするという熱的な機能も有する。さらに、金属多層膜５は使用する環境から多層膜を保護するという機能も有する。

金属多層膜５は３層から成り、基板側から第１の金属層２、バリア層３、第２の金属層４の順に並ぶ積層構成である。
第２の金属層４は記録層８に吸収される光量を増大させるという光学的な役割を果たす。Ａｌを主成分とする材料の特徴は以下のようである。

（１）熱伝導率がＡｇを主成分とする材料に比べて熱伝導率が小さい。
（２）Ａｇを主成分とする層に隣接して設けた場合、室温で保持していても徐々にＡｇがＡｌ層中に拡散するため、反射率が低下する。
（３）Ａｌが柱状構造になりやすい材料であるため、表面粗さが課題となる。

上記の特徴（１）に対しては、基板１と第２の金属層４の間に熱伝導率が大きいＡｇを主成分とする第１の金属層２を設けることにより、金属多層膜５としての冷却能を向上させることができる。
特徴（２）に対しては、第２の金属層４とＡｇを主成分とする第１の金属層２の間にバリア層３を設けることにより、反射率低下を防止することができる。

特徴（３）に対しては、第２の金属層４として、Ａｌに、０．１原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または、０．１原子％以上７．５原子％未満のＴａ、Ｃｒ若しくはＴｉを添加、さらに好ましくは、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、０．１原子％以上７．５原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または、０．１原子％以上５．０原子％未満のＴａ、ＣｒもしくはＴｉを添加した合金を適用することにより、熱伝導率を低下させたりノイズの増加によって、Ｃ／Ｎ比を悪化させたりすることなく、結晶粒径を微細化することができる。また、バリア層として、Ａｌと金属元素を主成分とする材料よりも結晶粒径が小となる材料、或いは成膜後にアモルファスとなる材料を用いることも効果的である。第２の金属層４としては、熱伝導率と表面平坦性の観点から、Ａｌに４原子％のＣｕもしくは４原子％のＮｉを添加した合金が特に好ましい。

第２の金属層４の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の範囲内であることが好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満の範囲内にあることがより好ましい。第２の金属層４の膜厚が１０ｎｍより薄い場合には熱伝導率が低下するため好ましくない。また、第２の金属層４が１００ｎｍ以上の場合には結晶粒径が粗大化し、ノイズが大きくなりＣ／Ｎ比が悪化し、ディスク特性に悪影響を及ぼすため好ましくない。

バリア層３は前述したように以下の機能を有する。
（１）第１の金属層２の主成分であるＡｇと第２の金属層４の主成分であるＡｌの反応をバリアする。
（２）第２の金属層４の下地になるため、Ａｌと金属元素を主成分とする材料よりも結晶粒径が小となる材料、或いはアモルファス構造をとる材料を用いることにより、Ａｌと金属元素を主成分とする材料の結晶粒径を微細化することができる。

これらの機能を果たすために、バリア層３の材料としてＣ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＷおよびＴａから選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする材料を適用することができる。また、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＣｒおよびＳｉから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物もしくはこれらの窒化物を主成分とする材料も適用することができる。バリア層３としては、ＡｇとＡｌの反応におけるバリア能と熱伝導率の観点から、ＮｉもしくはＣｒが特に好ましい。

バリア層３の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ未満の範囲内であることが好ましく、３ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲内にあることがより好ましい。バリア層３の膜厚が１ｎｍより薄い場合にはＡｇとＡｌの反応を抑制するというバリア層としての役割を果たせないため好ましくない。また、バリア層３が２０ｎｍ以上の場合には金属多層膜５としての冷却能を低下させるため好ましくない。

第１の金属層２の材料には、熱伝導率の高い単体金属Ａｇを用いることができる。また、Ａｇを主成分とし、耐湿性の向上または熱伝導率の調整等のために１つまたは複数の他の元素を添加した合金を用いることができる。具体的には、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｒｕ−Ａｕ、Ａｇ−Ｎｄ−Ａｕ或いはＡｇ−Ｎｄ−Ｃｕといった合金を用いることができ、耐食性の観点からＡｇ−Ｎｄ−Ａｕが特に好ましい。特にＡｇ合金は、熱伝導率が大きく、耐湿性に優れているため、第１の金属層２の材料として好ましい。

第１の金属層２の膜厚は２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲内であることが好ましく、５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の範囲内であることがより好ましい。第１の金属層２の膜厚が２０ｎｍより薄い場合には冷却能が不十分となるため好ましくない。また、第１の金属層２が２００ｎｍより厚い場合には、反射率が飽和するため、第１の金属層２の膜厚がこれ以上厚くなっても反射率が向上しない。このため、第１の金属層２を２００ｎｍ以上積層することは、生産性の観点から材料のコストを考えると好ましくない。

第２の金属層４として、主成分をＡｌとし、添加物として１．０原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎまたは、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔ、さらに好ましくは、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、または、１．０原子％以上５．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素を添加した合金を用いても良い。

〈実施の形態２〉
図４は、本発明の実施の形態２における光学的情報記録媒体の積層構成の概略を示す半径方向の断面図である。図４に示すように、光学的情報記録媒体２４において、基板１、金属層４、上側誘電体層６、上側界面層７、記録層８、下側界面層９、下側誘電体層１０およびカバー層１１が順次積層される。金属層４、上側誘電体層６、上側界面層７、記録層８、下側界面層９、下側誘電体層１０などの各層の形成方法としては、実施の形態１と同様、通常は、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、レーザスパッタリング法などが適用される。

また、媒体１３の時と同様、図２に示すように、本発明の光学的情報記録媒体２４も、基板上に第２の情報層１４、分離層１５、第１の情報層１６、カバー層１１がこの順に設けられて構成されている。図２は情報層が２つの場合であるが、さらに追加の情報層を、分離層を介して設けてもよい。ここで、少なくとも基板から最も近い情報層は、図４に示した層構成と同じように、基板に近い側から、少なくとも金属層、上側誘電体層、上側界面層、記録層、下側界面層、下側誘電体層がこの順に設けられて構成されている。また、基板から最も近い情報層以外の情報層についても、図４に示した層構成と同じように、基板に近い側から、少なくとも金属層、上側誘電体層、記録層、下側誘電体層がこの順に設けられて構成されてもよい。ただし、その際には、十分な透過率が得られるように金属層を例えば膜厚を２０ｎｍ以下のように薄くするか、省略するか、あるいは透過率を向上させるために屈折率が２．２以上のように高い光学干渉層を金属層の基板側に設ける等の必要がある。これら光学的情報記録媒体の各情報層に対し、カバー層の側からレーザ光を照射して記録再生を行う。第２の情報層１４の記録再生は第１の情報層１６を透過したレーザ光１２によって行う。

なお、第１の情報層１６か第２の情報層１４のいずれかを、再生専用タイプの情報層（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいは１回のみ書き込み可能な追記型の情報層（ＷＯ（Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ））としてもよい。
レーザ光１２の波長λは、実施の形態１と同様に決定する。

次に、光学情報記録媒体の各構成部分について説明する。なお、基板１、カバー層１１、分離層１５、上側誘電体層６、下側誘電体層１０、かつ上側界面層７の構成は実施の形態１と同様である。
本発明において、記録層８の膜厚は、５ｎｍ以上１５ｎｍ未満とすれば、十分なＣ／Ｎ比を得ることができる。５ｎｍ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、１５ｎｍ以上の膜厚では記録層８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。

また、記録層８には、熱伝導率・光学定数等の調整、あるいは耐熱性・環境信頼性の向上等の目的でＯ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂから選ばれる一つまたは複数の元素を必要に応じて記録層５全体の１０原子％以内である組成割合の範囲で適宜添加してもよい。
本発明の金属層４は、記録層８に吸収される光量を増大させるという光学的な機能（反射層としての機能）と、記録層８で生じた熱を速やかに拡散させ、記録層８を非晶質化しやすくするという熱的な機能（放射層としての機能）とを有する。さらに、金属層４は、使用する環境から多層膜を保護するという機能も有する。この金属層４には、実施の形態１と同様、Ａｌ合金が用いられている。Ａｌ合金の利点としては、上側誘電体層３にＺｎＳまたはＺｎＳ−ＳｉＯ₂を用いた場合でも、Ａｇとは異なり、腐食が生じにくい点がある。その結果、バリア層を設ける必要がなく、層数を減らすことができコストを低く抑えることができる。しかし、Ａｌ合金を反射層として用いる場合には、以下の２つの問題が生じる。

（１）Ａｌが柱状構造になりやすい材料であるため、表面が凹凸になりやすい。
（２）熱伝導率がＡｇ合金に比べて小さいため、記録時のマーク間干渉が大きい。
これらを解決するために、Ａｌに添加物元素を加えていくと、柱状構造を抑制でき、表面凹凸を減少させることができる。しかし、従来Ａｌ合金に第２成分を加えた場合、熱伝導率の大幅な低下が見られ、その場合に記録時のマーク間干渉が大きくなるという課題が生じていた。そこで、Ａｌ合金に添加しても熱伝導率が低下しない第２成分を検討した。

本発明においては、金属層４として、主成分をＡｌとし、添加物として１．０原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎまたは、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔ、さらに好ましくは、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、または、１．０原子％以上５．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素を添加した合金を適用することにより、表面凹凸を減少しさらに高熱伝導率を維持できることから、上記２つの課題を両立させることができた。なお、Ａｕ、Ｐｔ、Ｇａはコスト面の問題、Ｃｄ、Ｐｂは環境面の問題を有しているための、他の元素に比べて優位ではない。

金属層４の膜厚は、後述するように２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の範囲内であることが好ましい。膜厚が２０ｎｍより薄い場合には結晶部の熱伝導率が低下し、好ましくない。また、膜厚が３００ｎｍより厚い場合には、これ以上厚くなっても冷却能が向上しない。このため、金属層４を３００ｎｍ以上積層することは、生産性の観点から材料のコストを考えると好ましくない。金属層４の組成としては、熱伝導率と表面平坦性の観点から、主成分をＡｌとし第２成分として４原子％のＣｕ、又は２原子％未満のＳｉ若しくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素を添加した合金が特に好ましい。

なお、実施の形態１および２に記載の上記のような多層薄膜は、オージェ電子分光法、Ｘ線光電子分光法および２次イオン質量分析法等の方法（例えば応用物理学会／薄膜・表面物理分科学会編「薄膜作成ハンドブック」共立出版株式会社、１９９１年等）により各層の材料および組成を調べることが可能である。

〈実施の形態３〉
実施の形態１の光学的情報記録媒体１３、実施の形態２の光学的情報記録媒体２４は、以下に説明する方法によって製造できる。
本発明の媒体の製造方法について、金属多層膜を有する媒体１３を例として説明する。金属単層膜を有する媒体２４の製造方法についても、第１の金属層、バリア層部分を除き、同様である。予めレーザ光１２を導くための案内溝が形成された基板１（例えば、厚さ１．１ｍｍ）を成膜装置に配置する。成膜装置には、本発明の第１の金属層２を成膜する工程（工程１）、バリア層３を成膜する工程（工程２）、第２の金属層４を成膜する工程（工程３）、上側誘電体層６を成膜する工程（工程４）、上側界面層７を成膜する工程（工程５）、記録層８を成膜する工程（工程６）、下側界面層９を成膜する工程（工程７）、下側誘電体層１０を成膜する工程（工程８）が備えられており、この順に各層を形成する。

最初に、本発明の工程１にて基板１上（案内溝が形成された側）に第１の金属層２を成膜する。工程１では、直流電源または高周波電源を用いて、Ａｇを主成分とする材料よりなるスパッタリングターゲットをＡｒガスを導入してスパッタリングする。
次に、工程２において第１の金属層２上にバリア層３を成膜する。工程２では、直流電源または高周波電源を用いて、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａなどの単体材料、これらの混合材料、或いは誘電体材料よりなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスを導入することによりスパッタリングする。

次に、工程３においてバリア層３上に第２の金属層４を成膜する。工程３では、直流電源または高周波電源を用いて、Ａｌ−Ｍ（Ｍ＝Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲットをＡｒガスを導入することによりスパッタリングする。
次に、工程４において第２の金属層４上に上側誘電体層６を成膜する。工程４では、高周波電源を用いて、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂よりなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスを導入するかもしくはＡｒガスとＮ₂ガスの混合ガスもしくはＡｒガスとＯ₂ガスの混合ガスを導入することによりスパッタリングする。

次に、工程５において上側誘電体層６上に上側界面層７を成膜する。工程５では、直流電源または高周波電源を用いて、例えばＣなどのスパッタリングターゲットをＡｒガスもしくはＡｒガスとＮ₂ガスの混合ガスを導入することによりスパッタリングする。
次に、工程６において上側界面層７上に記録層８を成膜する。工程６では、直流電源を用いて、Ｇｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＧｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−ＴｅまたはＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−ＴｅまたはＳｂ−Ｔｅのうち、何れか一つを含むスパッタリングターゲットを、ＡｒガスもしくはＡｒガスとＮ₂ガスの混合ガスを導入することによりスパッタリングする。成膜後の記録層５は非晶質状態である。

次に、工程７において記録層８上に下側界面層９を成膜する。工程７では、高周波電源を用いて、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣｒおよびＳｉより選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物を含む材料よりなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスを導入することによりスパッタリングする。また、さらにＳｉの酸化物を含む材料よりなるスパッタリングターゲットを用いることもできる。また、ＺｒＯ₂−ＳｉＯ₂−Ｃｒ₂Ｏ₃を主成分とする材料よりなるスパッタリングターゲットを用いることもできる。

最後に、工程８において下側界面層９上に下側誘電体層１０を成膜する。工程８では、高周波電源を用いて、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂よりなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスを導入するかもしくはＡｒガスとＮ₂ガスの混合ガスもしくはＡｒガスとＯ₂ガスの混合ガスを導入することによりスパッタリングする。

下側誘電体層１０の成膜後は、成膜装置から下側誘電体層１０まで成膜した基板１を取り出す。貼り合わせ工程に下側誘電体層１０まで成膜した基板１を配置し、下側誘電体層１０上に紫外線硬化性樹脂を例えばスピンコート法にて塗布する。そして塗布面に例えばポリカーボネイトシートを密着させて、紫外線をポリカーボネイトシート側から照射して樹脂を硬化させる。

貼り合わせ工程終了後は、必要に応じて初期化工程を実施する。初期化工程は、非晶質状態である記録層８を、例えば半導体レーザにより、結晶化温度以上に昇温して結晶化させる工程である。初期化工程は貼り合わせ工程の事前に実施してもよい。以上のようにして光学的情報記録媒体１３を製造できる。

〈実施の形態４〉
実施の形態１で説明した本発明の光学的情報記録媒体１３、１７、または２４の記録再生方法について説明する。本発明の記録再生方法に用いられる記録再生装置について説明する。本発明の記録再生方法に用いられる記録再生装置２３の一部の構成を図３に模式的に示す。図３を参照して、記録再生装置２３は、光学的情報記録媒体２２を回転させるためのスピンドルモータ２１と、半導体レーザ１９を備える光学ヘッド２０と、半導体レーザ１９から出射されるレーザ光１２を集光する対物レンズ１８とを備える。

光学的情報記録媒体１３、１７、または２４への情報の記録、消去、および上書き記録は、レーザ光１２のパワーを、高パワーのピークパワー（Ｐｐ（ｍＷ））と低パワーのバイアスパワー（Ｐｂ（ｍＷ））とに変調させることによって行う。ピークパワーのレーザ光１２を照射することによって、記録層８の局所的な一部分に非晶質相が形成され、その非晶質相が記録マークとなる。記録マーク間では、バイアスパワーのパワーのレーザ光１２が照射され、結晶相（消去部分）が形成される。なお、ピークパワーのレーザ光１２を照射する場合には、パルスの列で形成する、いわゆるマルチパルスとするのが一般的である。なお、マルチパルスはピークパワー、バイアスパワーのパワーレベルだけで変調されてもよいし、０ｍＷ〜ピークパワーの範囲のパワーレベルによって変調されてもよい。

また、ピークパワー、バイアスパワーのいずれのパワーレベルよりも低く、そのパワーレベルでのレーザ光１２の照射によって記録マークの光学的な状態が影響を受けず、且つ光学的情報記録媒体１３、１７、または２４から記録マーク再生のための十分な反射光量が得られるパワーを再生パワー（Ｐｒ（ｍＷ））とし、再生パワーのレーザ光１２を照射することによって得られる光学的情報記録媒体１３、１７、または２４からの信号を検出器で読み取ることにより、情報信号の再生が行われる。

対物レンズ１８の開口数ＮＡは、レーザビームのスポット径を０．４μｍ〜０．７μｍの範囲内に調整するため、０．５〜１．１の範囲内（より好ましくは、０．６〜１．０の範囲内）であることが好ましい。レーザ光１２の波長は、４５０ｎｍ以下（より好ましくは、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内）であることが好ましい。情報を記録する際の光学的情報記録媒体１３、１７、または２４の線速度は、再生光による結晶化が起こりにくく、且つ十分な消去率が得られる３ｍ／秒〜２０ｍ／秒の範囲内（より好ましくは、４ｍ／秒〜１５ｍ／秒の範囲内）であることが好ましい。

光学的情報記録媒体１７の場合、第１の情報層１６に対して記録を行う際には、レーザ光１２の焦点を第１の情報層の記録層に合わせ、カバー層１１を透過したレーザ光１２によって情報を記録する。再生は、第１の情報層の記録層によって反射され、カバー層１１を透過してきたレーザ光１２を用いて行う。第２の情報層１４に対して記録を行う際には、レーザ光１２の焦点を第２の情報層の記録層に合わせ、カバー層１１、第１の情報層１６、および分離層１５を透過したレーザ光１２によって情報を記録する。再生は、第２の情報層の記録層によって反射され、分離層１５、第１の情報層１６、およびカバー層１１を透過してきたレーザ光１２を用いて行う。

なお、基板１、分離層１５にレーザ光１２を導くための案内溝が形成されている場合、情報はレーザ光１２の入射側から近い方の溝面（グルーブ）に記録してもよいし、遠い方の溝面（ランド）に記録してもよい。グルーブとランドの両方に情報を記録してもよい。
記録性能は、（８−１５）変調方式で２Ｔ長さのマークを記録し、このＣ／Ｎ比（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＣＮＲ）をスペクトラムアナライザーで測定した。消去性能は、（８−１５）変調方式で２Ｔ長さのマークを記録して振幅をスペクトラムアナライザーで測定し、その上から９Ｔ長さのマークをオーバーライトして再度２Ｔ信号の振幅を測定し、２Ｔ信号の減衰率を計算することによって評価した。以下、この２Ｔ信号の減衰率を消去率という。

以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
本実施例は、本発明の光学的情報記録媒体１３、および２４の記録再生特性、中でも特にＡｌを含む金属層材料および前記金属層膜厚とＣ／Ｎ比の依存性を示すものである。
（実施例１−１）
まず、金属多層膜を有する光学的情報記録媒体１３の場合について述べる。

第２の金属層４の材料が異なる媒体１３を作製し、カバー層１１を形成したサンプルを作製した。形成したサンプルについてＣ／Ｎ比を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板としてポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ１１００μｍ、屈折率１.６２）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に第１の金属層２としてＡｇＰｄＣｕ層（厚さ：８０ｎｍ）、バリア層３としてＮｉ層（厚さ：５ｎｍ）、第２の金属層４、上側誘電体層６としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂層（厚さ：３０ｎｍ）、上側界面層７としてＣ層（厚さ：２ｎｍ）、記録層８としてＧｅＳｂＴｅ層（厚さ：９ｎｍ）、下側界面層９としてＺｒ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｏ層（厚さ：５ｎｍ）、下側誘電体層１０としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂層（厚さ：６０ｎｍ）を順次スパッタリング法によって積層した。第２の金属層４としては、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−Ｃｒをそれぞれ用いた。最後に、紫外線硬化樹脂を下側誘電体層１０上に塗布し、ポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ９０μｍ）を下側誘電体層１０に密着させてスピンコートした後、紫外線を照射して樹脂を硬化させることによって、光学的情報記録媒体１３を形成した。以上のようにして、第２の金属層４の材料と膜厚が異なる複数のサンプルを製造した。このようにして得られたディスクについて、最初に記録層８を結晶化させる初期化工程を行った。実際に作成したディスクの第２の金属層材料と膜厚の組み合わせを（表１）に示す。

上記ディスクのグルーブ、即ちレーザ光入射側から見て凸になっている部分に対し、波長４０５ｎｍ・レンズ開口数０．８５の光学系を用い、線速４．５ｍ／ｓで回転させながら、１２．２ＭＨｚおよび３．３ＭＨｚの単一信号を交互に記録した。記録に用いたパルス波形はピークパワーＰ１およびバイアスパワーＰ２の間で変調された矩形パルスである。

この条件で、未記録のトラックに１２．２ＭＨｚおよび３．３ＭＨｚの信号を交互に合計１０回記録を行い、その上に１２．２ＭＨｚの信号を記録した場合のＣ／Ｎ比をスペクトラムアナライザーで測定した。以上のようにして求めた各ディスクのＣ／Ｎ比を（表１）にあわせて示す。なお、Ｃ／Ｎ比が５５ｄＢ以上であれば◎、５４ｄＢ以上であれば○、５４ｄＢ未満であれば×と判定した。

（表１）によると、第２の金属層４の材料がＡｌ−Ｃｕ（膜厚：２０ｎｍ）においては、Ｃｕ量が１５．０原子％未満のディスク１、２、３、８、９でＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であることがわかった。特に、１０．０原子％未満の場合、Ｃ／Ｎ比は５５ｄＢ以上を示している。また、Ｃｕ量が５．０原子％のディスク４、７では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。なお、Ｃｕ量が５原子％のディスク３〜７を比較すると、反射層膜厚が５ｎｍのディスク４と１２０ｎｍのディスク７のＣ／Ｎ比が不十分であることがわかった。これより、反射層膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満が好ましいことがわかった。さらには、１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満の範囲が特に好ましい。

また、第２の金属層４の材料がＡｌ−Ｎｉ（膜厚：２０ｎｍ）においては、Ｎｉ量が１０．０原子％未満のディスク１１〜１５でＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上、特に、７．５原子％未満のディスク１１〜１４でＣ／Ｎ比が５５．０ｄＢ以上であることがわかった。Ｎｉ量が１５．０原子％のディスク１６では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。

さらに、第２の金属層４の材料がＡｌ−Ｃｒ（膜厚：２０ｎｍ）においては、Ｃｒ量が７．５原子％未満のディスク１７〜２１でＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上、特に、５．０原子％未満のディスク１７〜２０でＣ／Ｎ比が５５．０ｄＢ以上であることがわかった。Ｃｒ量が１０．０原子％のディスク２２では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。

以上の結果から、Ｃ／Ｎ比が少なくとも５４．０ｄＢ以上であるためには、第２の金属層としてＡｌと本実施例より０．１原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＮｉ、又は０．１原子％以上７．５原子％未満のＣｒから選ばれる少なくとも一つの金属元素を適用することが好ましい。
（実施例１−２）
次に、金属単層膜を有する光学的情報記録媒体２４の場合について述べる。

金属層４の材料が異なる媒体２４を作製し、カバー層１１を形成したサンプルを作製した。形成したサンプルについて（実施例１−１）と同様にＣ／Ｎ比を測定した。サンプルの作成方法は、第１の金属層２とバリア層３を除き、（実施例１−１）と同様である。実際に作成したディスクの金属層材料とＣ／Ｎ比との組み合わせを（表２）に示す。

（表２）によると、金属層４の材料がＡｌ−Ｃｕ（膜厚：２０ｎｍ）においては、Ｃｕ量が１５．０原子％未満のディスク１、２、７、８でＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であることがわかった。特に、１０．０原子％未満の場合、Ｃ／Ｎ比は５５ｄＢ以上を示している。また、Ｃｕ量が２０．０原子％のディスク９では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。

また、金属層４の材料がＡｌ−Ｓｉ（膜厚：２０ｎｍ）においては、Ｓｉ量が１０．０原子％未満のディスク１０〜１３でＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上、特に、５．０原子％未満のディスク１０、１１でＣ／Ｎ比が５５．０ｄＢ以上であることがわかった。Ｓｉ量が１５．０原子％のディスク１４では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。

以上の結果から、Ｃ／Ｎ比が少なくとも５４．０ｄＢ以上であるためには、金属層としてＡｌと本実施例１．０原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＳｉから選ばれる少なくとも一つの金属元素を適用することが好ましい。

本実施例は、本発明の光学的情報記録媒体１３の記録再生特性、中でも特にＣ／Ｎ比と加速試験後の反射率低下の、バリア層３の膜厚に対する依存性を示すものである。具体的には、バリア層３の材料がＮｉであり膜厚が異なる光学的情報記録媒体１３からなるサンプルを実施例１と同様の方法で作製した。実際に作成したディスクのバリア層材料と膜厚の組み合わせを（表３）に示す。

上記サンプルのＣ／Ｎ比を実施例１と同様の方法で測定した。以上のようにして求めた各ディスクのＣ／Ｎ比を（表３）にあわせて示す。なお、Ｃ／Ｎ比が５４ｄＢ以上であれば○、５４ｄＢ未満であれば×と判定した。また、前述したようにバリア層３が無い場合には、室温で保持していてもＡｇ元素がＡｌ層中に拡散して反射率が低下する。そこでＡｇ元素の拡散性に対するバリア層３の膜厚依存性を評価するために、加速試験後の反射率の評価を行った。加速試験後の反射率が低下している場合は、バリア層３がＡｇの拡散を防止できていないため、好ましくない。

以下に、反射率低下の評価条件について説明する。
初期化工程が終了した、バリア層材料の膜厚が異なる光学的情報記録媒体１３を温度９０℃で相対湿度２０％の恒温層に５０時間放置した。放置後、反射率が低下していないか、記録再生装置２３を使って反射率を測定した。以上のようにして求めた各ディスクの加速試験後の反射率低下を（表３）にあわせて示す。なお、加速試験後の反射率低下が２％未満であれば○、２％以上であれば×と判定した。

（表３）によると、バリア層３の膜厚が０．５ｎｍのディスク２０では加速試験後の反射率低下が２％以上であり、膜厚が２０ｎｍ未満のディスク２１〜２３ではＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であった。また、膜厚が２０ｎｍのディスク２４では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。以上の結果から、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であるためには、バリア層として１ｎｍ以上２０ｎｍ未満のＮｉを適用することが好ましい。

本実施例は、本発明の光学的情報記録媒体１３の記録再生特性、中でも特にＣ／Ｎ比の第１の金属層２の膜厚に対する依存性を示すものである。具体的には、第１の金属層２の材料がＡｌ−Ｐｄ−Ｃｕであり、膜厚が異なる光学的情報記録媒体１３からなるサンプルを実施例１と同様の方法で作製した。実際に作成したディスクの第１の金属層と膜厚の組み合わせを（表４）に示す。

上記サンプルのＣ／Ｎ比を実施例１と同様の方法で測定した。以上のようにして求めた各ディスクのＣ／Ｎ比を（表４）にあわせて示す。なお、Ｃ／Ｎ比が５４ｄＢ以上であれば○、５４ｄＢ未満であれば×と判定した。
（表４）によると、第１の金属層２（Ａｌ−Ｐｄ−Ｃｕ）の膜厚において、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下のディスク２６〜２９でＣ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であった。さらに、膜厚が３００ｎｍのディスクでは、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であったものの、２００ｎｍの場合と比べてＣ／Ｎ比は飽和しており、生産性の観点から材料のコストを考えると好ましくない。また、膜厚が１０ｎｍのディスク２５では、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ未満であり、ディスク特性としては不十分であることがわかった。

以上の結果から、Ｃ／Ｎ比が５４．０ｄＢ以上であるためには、第１の金属層として２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下のＡｌ−Ｐｄ−Ｃｕを適用することが好ましい。

本実施例は、光学的情報記録媒体２４の金属層４の膜厚に対する（記録層８の）結晶部と非晶質部の反射率依存性を示すものである。具体的には、金属層４の材料がＡｌ−Ｃｕであり膜厚が異なる媒体２４からなるサンプルを実施例１と同様の方法で作製した。そして、このようにして得られたサンプルについて、記録層８を結晶化させる初期化工程を行い、結晶部と非晶質部の反射率を測定した。反射率の測定には、図３の記録再生装置２３を用いた。具体的には、スピンドルモータ２１でサンプルを回転させ、波長４０５ｎｍのレーザ光１２をサンプルに集光して照射し、反射率を測定した。

測定結果を（表５）に示す。なお、結晶部の反射率が１８．０％以上であり且つ非晶質部の反射率が２．０％未満であれば○、いずれか一方が範囲外であれば×と判定した。

この結果、反射層の膜厚が２０〜４００ｎｍであるサンプル２−ｂ、２−ｃ、２−ｄ、２−ｅ、２−ｆにおいて結晶部の反射率が１８．０％以上であり且つ、非晶質部の反射率が２．０％以下であり、十分なコントラストが得られることがわかった。
また、膜厚が１０ｎｍのサンプル２−ａにおいては、結晶部の反射率が１８．０％未満であり且つ、非晶質部の反射率が２．０％以上であるため、コントラストが不十分であることがわかった。さらに、膜厚が４００ｎｍのサンプル２−ｆでは、結晶部の反射率は飽和していることが分かった。このため、生産性の観点から材料のコストを考えると好ましくない。

以上の結果から、十分なコントラストが得られ、かつ生産性も好ましい金属層４の膜厚は２０ｎｍ〜３００ｎｍであることが明らかとなった。

本発明にかかる光学的情報記録媒体は、レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体であって、ディスク特性に関わる膜の信頼性と記録特性の向上に有用である。

本発明の光学的情報記録媒体における金属多層膜を含む一構成例の断面図 本発明の光学的情報記録媒体における多層の情報層を含む一構成例の断面図 本発明の光学的情報記録媒体の記録再生に用いられる記録再生装置について構成の一部を模式的に示す図 本発明の光学的情報記録媒体における金属単層膜を含む一構成例の断面図

符号の説明

１ 基板
２ 第１の金属層
３ バリア層
４ 第２の金属層
５ 金属多層膜
６ 上側誘電体層
７ 上側界面層
８ 記録層
９ 下側界面層
１０ 下側誘電体層
１１ カバー層
１２ レーザ光
１３、１７、２２、２４ 光学的情報記録媒体
１４ 第２の情報層
１５ 分離層
１６ 第１の情報層
１８ 対物レンズ
１９ 半導体レーザ
２０ 光学ヘッド
２１ スピンドルモータ
２３ 記録再生装置

Claims (22)

1. レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、
   案内溝を有する基板の上に、少なくとも第１の金属層、バリア層、第２の金属層および記録層をこの順に有し、
   前記第２の金属層が、Ａｌと添加物としての金属元素を主成分とする材料からなり、
   前記金属元素が０．１原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または、０．１原子％以上７．５原子％未満のＴａ、ＣｒもしくはＴｉから選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料からなることを特徴とする光学的情報記録媒体。
2. 前記金属元素が０．１原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、０．１原子％以上７．５原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または、０．１原子％以上５．０原子％未満のＴａ、ＣｒもしくはＴｉから選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
3. 前記第２の金属層の膜厚が、１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的情報記録媒体。
4. 前記第２の金属層の膜厚が、１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的情報記録媒体。
5. 前記バリア層が、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＷおよびＴａから選ばれる少なくとも一つの元素を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
6. 前記バリア層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＣｒおよびＳｉから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物もしくはこれらの窒化物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
7. 前記バリア層の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
8. 前記第１の金属層が、Ａｇを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
9. 前記第１の金属層の膜厚が、２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満であ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. 前記第２の金属層と前記記録層との間に上側誘電体層を、前記記録層の前記上側誘電体層側と反対側に下側誘電体層をさらに有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
11. 前記上側誘電体層が、Ｓを含有してい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. 前記第１の金属層の主成分がＡｇ、前記バリア層の主成分がＮｉ、前記第２の金属層の主成分がＡｌ、前記上側誘電体層の主成分がＺｎＳまたは酸化物、記録層の主成分がＧｅとＳｂとＴｅ、前記下側誘電体層の主成分がＺｎＳまたは酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載の光学情報記録媒体。
13. 前記第１の金属層の膜厚が２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満、前記バリア層の膜厚が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満、前記第２の金属層の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満、前記上側誘電体層の膜厚が１５ｎｍ以上４０ｎｍ未満、前記記録層の膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ未満、前記下側誘電体層の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１０に記載の光学情報記録媒体。
14. レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、
    案内溝を有する基板の上に、少なくとも第１の金属層、バリア層、第２の金属層、上側誘電体層、記録層、および下側誘電体層、をこの順に形成し、
    前記第２の金属層が、Ａｌと添加物としての金属元素を主成分とする材料からなり、
    前記金属元素が０．１原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、０．１原子％以上１０．０原子％未満のＮｉ、ＳｉもしくはＰｔ、または、０．１原子％以上７．５原子％未満のＴａ、ＣｒもしくはＴｉから選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料からなることを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
15. レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、
    案内溝を有する基板の上に、少なくとも金属層と記録層をこの順に有し、
    前記金属層が、Ａｌと添加物としての金属元素を主成分とする材料からなり、
    前記金属元素が、１．０原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、または１．０原子％以上１０．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料からなることを特徴とする光学的情報記録媒体。
16. 前記金属元素が、１．０原子％以上１０．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、または、１．０原子％以上５．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料からなることを特徴とする請求項１５に記載の光学的情報記録媒体。
17. 前記金属層の膜厚が、２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の光学的情報記録媒体。
18. 前記金属層と前記記録層の間に配置された上側誘電体層と、前記記録層の前記上側誘電体層側と反対側に配置された下側誘電体層とをさらに有することを特徴とする請求項１５、１６、または１７に記載の光学的情報記録媒体。
19. 前記上側誘電体層は、Ｓを含有していることを特徴とする請求項１８に記載の光学的情報記録媒体。
20. 前記上側誘電体層の主成分がＺｎＳまたは酸化物、前記記録層の主成分がＧｅとＳｂとＴｅ又はＧｅとＢｉとＴｅ、前記下側誘電体層の主成分がＺｎＳまたは酸化物であることを特徴とする請求項１８に記載の光学的情報記録媒体。
21. 前記金属層の膜厚が２０ｎｍ以上３００ｎｍ未満、前記上側誘電体層の膜厚が１５ｎｍ以上４０ｎｍ未満、前記記録層の膜厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ未満、前記下側誘電体層の膜厚が３０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１５に記載の光学情報記録媒体。
22. レーザ光を用いて情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体において、
    案内溝を有する基板の上に、少なくとも金属層、上側誘電体層、記録層、下側誘電体層をこの順に形成し、
    前記金属層が、Ａｌと添加物としての金属元素を主成分とする材料からなり、
    前記金属元素が、１．０原子％以上１５．０原子％未満のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐｂ、ＳｎもしくはＺｎ、または１．０原子％以上１０．０原子％未満のＳｉもしくはＰｔから選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料からなる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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