JP2005510002A - マルチスタック光データ記憶媒体及びそのような媒体の使用 - Google Patents

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ヨハンネス シー エヌ レイペルス
グオ−フ ゾウ
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Abstract

集束レーザ光ビーム３０による書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体２０であり、サイドに、相変化型記録層６を有する第１の記録スタック部２と、相変化型記録層１２を有する少なくとも１つの他の記録スタック部３と、各他の記録スタック部近傍の透明スペーサ層９とが堆積された基板１を有するマルチスタック光データ記憶媒体２０が説明される。第１の記録スタック部２における読み出し及び記録のための適切な感度を確実にするために、他の記録スタック部３は十分に透過的である。この目的のため、記録スタック部の少なくとも１つ３に、ＨｆＮｘ（１．１≦ｘ≦１．６）よりなる少なくとも１つのヒートシンク層１０が存在する。このヒートシンク層１０はさらに、他の記録スタック部３の十分な記録特性を得るために、他の記録スタック部３の記録層１２の適切な冷却挙動を確実にする。

Description

本発明は、集束レーザ光ビームによる書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体であり、サイドに、相変化型記録層を有し、集束レーザ光ビームに対して最も遠くに存在する第１の記録スタック部と、相変化型記録層を有する少なくとも１つの他の記録スタック部と、記録スタック部間の、集束レーザ光ビームの焦点深度よりも大きな厚さを有する透明スペーサ層とが堆積された基板を有するマルチスタック光データ記憶媒体に関する。
本発明は、また、高データレートの記録アプリケーションのためのそのようなマルチスタック光データ記憶媒体の使用に関する。
冒頭の段落において述べたタイプの光データ記憶媒体の一実施例は、出願人によって出願された米国特許第６，１９０，７５０号公報から知られている。
相変化の原理に基づく光データ記憶媒体は、読み出し専用の光データ記憶システムとの容易な互換性を伴う高い記憶密度とダイレクトオーバーライト（ＤＯＷ）の可能性とを兼ね備えているために魅力的である。これに関して、データ記憶とは、デジタルビデオ、デジタルオーディオ及びソフトウェアデータの記憶を含んでいる。相変化光記録は、相対的に高いパワーの集束レーザ光ビームを用いる結晶の記録層におけるサブミクロンサイズの非晶質の記録マークの形成を伴っている。情報の記録中、媒体は、記録されるべき情報に従って変調される集束レーザ光ビームに対して移動する。高出力のレーザ光ビームが結晶の記録層を溶解するとマークが形成される。レーザ光ビームがスイッチオフされる及び／又はその後に記録層に対して相対的に移動すると、記録層において溶解されたマークのクエンチングが起こり、非露光領域においては結晶のままである記録層の露光領域に非晶質の情報マークを残す。書き込まれた非晶質のマークの消去は、低出力レベルにおける同じレーザを用いた加熱による再結晶化によって記録層を溶解することなく実現される。非晶質のマークはデータビットを表し、これは相対的に低出力の集束レーザ光ビームにより例えば基板を介して読み出され得る。結晶の記録層に対する非晶質のマークの反射の差が変調レーザ光ビームを引き起こし、この変調レーザ光ビームは後に記録された情報に従って検出器により変調光電流に変換される。
相変化光記録における最も重要な要求の１つは高いデータレートであり、これはデータが少なくとも３０メガビット／秒のユーザデータレートで媒体に書き込み及び再書き込みされ得ることを意味する。このような高いデータレートは、記録層がＤＯＷの間に高い結晶化速度すなわち短い結晶化時間を持つことを必要とする。ＤＯＷの間に以前に記録された非晶質のマークが再結晶化され得ることを確実にするため、記録層はレーザ光ビームに対して媒体の速度を合わせる（match）ように適切な結晶化速度を持たなければならない。結晶化速度が十分に高くない場合、古いデータを表す以前の記録からの非晶質のマークがＤＯＷの間に完全には消去（再結晶化を意味する。）されない。このことは高いノイズレベルの原因となる。高い結晶化速度は、それぞれ既知のCompact Disk、新世代の高密度Digital Versatile(又はVideo) Disk+RW及び-RAM(RW及びRAMはそのようなディスクが書き換え可能であることを指す。)、Digital Video Recording光記憶ディスク（Red及びBlueは用いられるレーザの波長を指す。）の省略形であるディスク形状のCD-RW High Speed、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、DVR-Red及びBlueのような高密度記録及び高データレート光記録媒体において特に必要とされる。これらのディスクに関して、完全消去時間（ＣＥＴ）は30ナノ秒以下である必要がある。ＣＥＴは、結晶環境における書き込まれた非晶質のマークの完全な結晶化のための消去パルスの最小持続時間として定義される。このＣＥＴは、スタティックテスタを用いて測定される。１２０ｍｍのディスク当たり４．７ＧＢの記録密度を有するDVD+RWに関しては２６メガビット／秒のユーザデータビットレートが必要とされ、DVR- Blueに関しては上記レートは３５メガビット／秒である。DVD+RW及びDVR- Blueの高速タイプに関しては、５０メガビット／秒のデータレート及びより高いデータレートが要求される。オーディオ／ビデオ（ＡＶ）のアプリケーションに関するデータレートはＡＶ情報ストリームにより決定されるが、コンピュータデータのアプリケーションに関しては、データレートの制限は適用されない。すなわち大きければ大きいほどより良い。これらのデータビットレートのそれぞれは、いくつかのパラメータ、例えば記録スタック部の熱的設計や用いられる記録層の材料により影響を及ぼされる最大のＣＥＴに変換され得る。
他の重要な要求は、片面ディスクに関して、DVD-Rewritable及びDVR（Digital Video Recorder）のような光記録媒体の記憶容量を増大させることである。レーザ光のスポットサイズは（λ／ＮＡ）２に比例するので、上述したことはレーザ光の波長λを小さくすること及び／又は記録レンズの開口数（ＮＡ）を増加させることにより実現され得る。より小さいレーザ光のスポットサイズのために、記録されるマークはより小さくなる。従って、ディスクの単位面積当たりより多くのマークが納まるので、ディスクの記憶容量は増大する。代替の選択は、複数の記録スタック部の適用であり、これらは同じレーザ光ビームを用いて光ディスクの同じサイドから光学的にアクセスされる。光ディスクの同じサイドに２つ以上の記録スタック部が用いられると、マルチスタック記録（multi-stack
recording）と呼ばれる。上記マルチスタックが２つの記録スタック部を有する場合、この特徴はデュアル又はダブルスタック記録とも呼ばれる。
デュアル又はダブルスタック記録に関して、第１の記録スタック部の適切な読み出し／書き込み特性を確実にするために、レーザ光ビームが最初に入射する第２の記録スタック部は十分に透過的でなければならない。上記米国特許第６，１９０，７５０号公報の既知の媒体は、書き換え可能な相変化記録のためにlＩＰ２ＩＭ２Ｉ＋lＳlＩＰ１ＩＭ１l構造を有しており、この構造は２つの金属反射層Ｍ１及びＭ２を有し、これらは、それぞれ、高い光反射の相対的に厚い層と相対的に高い光透過率である相対的に薄い層とである。Ｉは誘電体層を表し、Ｉ＋は他の誘電体層を表している。Ｐ１及びＰ２は相変化記録層を表し、Ｓは透明スペーサ層を表している。この構造では、レーザ光ビームは、最初にＰ２を含んでいるスタック部を通って入射する。上記各金属層は、反射層として役割を果たすだけではなく、書き込み中の非晶質相のクエンチングのための急冷を確実にするためにヒートシンクとしての役割も果たしている。上記Ｐ１層は記録中にＰ１層の実質的な冷却を引き起こす相対的に厚い金属ミラー層Ｍ１の近傍に存在し、上記Ｐ２層は制限されたヒートシンク特性を有する相対的に薄い金属層Ｍ２の近傍に存在している。記録層の冷却の挙動は、記録中における非晶質のマークの正しい形成を大いに決定する。記録中における適切な非晶質のマークの形成を確実にするために十分なヒートシンクの作用が必要とされる。
上記既知の媒体では、金属層Ｍ２が必然的にレーザ光のかなりの部分を遮断し、Ｐ１層における記録パワーの減少を招いてしまう。Ｍ２層の透過率を高めるために、層Ｍ２と組み合わせて他の誘電体層Ｉ＋が用いられている。金属層Ｍ２は十分なヒートシンクの作用のために必要とされている。上記他の誘電体層のみの熱伝導率はやはりあまりにも低すぎるようであり、従って、該他の誘電体層の、記録層の温度を急速に低下させる能力は不十分である。レーザ光の部分的な遮断のため、Ｐ１記録層のためにかなり高いレーザ光の白色の出力が必要とされる。これは、光データ記憶媒体にデータを守備よく書き込み又は再書き込みするためにはかなり大量のレーザ光パワーが必要とされ、特に、レーザ光ビームに対してより大きな媒体の速度を要する高いデータレートにおいて必要とされることを意味する。書き込み速度及び再書き込み速度が大きいほど、より大きいレーザ光パワーが必要とされる。ほとんどの場合、レーザ光ビームを生成するために半導体レーザが用いられる。特により短いレーザ光の波長、例えば７００ｎｍ以下では、半導体レーザの最大レーザパワーが制限され、高い記録パワーに対して障害となる。さらに、第１の記録スタック部の記録層に集束されるレーザ光ビームによって第１の記録スタック部近傍の他の記録スタック部が望ましくなく加熱される可能性があるので、大きなレーザ光パワーは避けられることが好ましい。金属層Ｍ２が用いられない場合、層Ｐ２の冷却の挙動が層Ｐ１の冷却の挙動とかなり異なる。この違いのために、層Ｐ２の与えられたデータレートにおける書き込みのやり方（way）は層Ｐ１とはかなり異なってしまう。書き込みと称して、例えばパルス又は書き込み方法（strategy）が意味される。高い十分なデータレートにおけるかなり遅い冷却挙動では、層に首尾よく書き込むことは不可能でさえあるかもしれない。言い換えれば、実質的な再結晶化を可能にする上記Ｐ層の冷却速度が遅いために非晶質のマークの形成が大いに妨げられる。
本発明の目的は、冒頭の段落において述べた種類のマルチスタック光データ記憶媒体であって、記録スタック部の記録層における適切な非晶質のマークの形成を確実にするために、記録スタック部又は他の記録スタック部が、十分なヒートシンク作用を持った実質的にレーザ光に対して透明な層を有するマルチスタック光データ記憶媒体を提供することにある。
この目的は、記録スタック部の少なくとも１つに、式ＨｆＮｘ（式中、ｘはＨｆ原子当たりのＮ原子の数であり、１．１≦ｘ≦１．６）により表される化合物を有する少なくとも１つのヒートシンク層が存在するという点において達成される。
本発明は、ＩＰＩＴスタック部の透過率は、もっぱらＰ層の透過率によりほとんど決定されるという見識に基づいている。Ｔはヒートシンク層を表し、Ｉ及びＰはそれぞれ誘電体層及び相変化記録層を表している。レーザ光の一部を必然的に遮断する金属層は存在しない。上記ヒートシンク層の存在により、記録スタック部において十分なヒートシンク作用が存在する。上記ヒートシンクのための材料として１．１≦ｘ≦１．６であるＨｆＮｘが用いられると、透明層は驚くほど高い熱伝導率を伴って得られることが見出された。ｘの値が１．１よりも小さくなると、レーザ光に対する上記材料の吸収が高くなりすぎ、ＨｆＮｘ層のあまりにも低い透過率を招いてしまう。ｘの値が１．６よりも大きくなると、上記層の応力量（stress content）が容認できないほど高くなり、ヒートシンク層の割れ及び基板の反りが生じる可能性がある。本発明の結果として、下方の記録スタック部における書き込みのためのレーザ光パワーがかなり低減され、例えば約５０％の量まで低減される。
出願人によって出願された未公開の欧州特許出願nr.01202089.7（出願人整理番号PHNL010374）では、例えば（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなる標準的な透明誘電体層と比較してかなり高い熱伝導率を有する透明なヒートシンクの材料として酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）が説明されている。本発明によるＨｆＮｘ化合物は、ＩＴＯと比較して非常に改善された熱伝導率を持つことが見出された。
本発明による光データ記憶媒体の一例では、上記ヒートシンク層が、上記他の記録スタック部の上記記録層の、上記透明スペーサ層近傍の上記第１の記録スタック部に最も近いサイドにおいて、上記他の記録スタック部の少なくとも１つに存在する。模式的に、以下の構造がこの例を表し得る。
lＩＰｎＩＴｎlＳｎlＩＰｎ−１ＩＴｎ−１lＳｎ−１l・・・lＩＰ１Ｉl
レーザ光は最初にｎ番目のスタック部を通って入射する。上記ＩＰ１Ｉスタック部は一番目のスタック部であり、Ｓｎは透明スペーサ層であり、ＩＰｎＩＴｎはｎ番目の記録スタック部であり、式中Ｉ、Ｐ及びＴは既に述べた意味を有している。マルチスタックのデザインの順序（order）の多くの表記が可能であることが述べられるべきである。マルチスタックのデザインは、Ｌｎ（ｎは０又は正の整数を表す。）により表されることもある。レーザ光が入射する第１のスタック部はＬ０と呼ばれ、より奥に存在する各スタック部はＬ１・・・Ｌｎにより表される。上記「より奥に存在する」とは、入射レーザ光ビームの方向の観点から理解されたい。本明細書では、最も奥に存在するスタック部が添え字の１により示される他の表記法を用いる。
他の例では、上記ヒートシンク層を含んでいる上記他の記録スタック部に、式ＨｆＮｘ（式中、ｘはＨｆ原子当たりのＮ原子の数であり、１．１≦ｘ≦１．６）により表される化合物を有する他のヒートシンク層が存在し、この他のヒートシンク層は、上記他の記録スタック部の記録層の、上記ヒートシンク層のサイドとは反対のサイドに存在する。他のヒートシンク層の化合物ＨｆＮｘにおけるｘの値は上記ヒートシンク層の化合物ＨｆＮｘにおけるｘの値とは異なっていてもよいことに注意されたい。模式的に、この例は以下の構造により表され得る。
lＴｎＩＰｎＩＴｎlＳｎlＴｎ−１ＩＰｎ−１ＩＴｎ−１lＳｎ−１l・・・lＩＰ１Ｉl
このような態様では、記録層の両方のサイドにヒートシンク層を有して対称形のスタック部が形成され得る。これは、冷却の挙動がより対称的に分散され、記録層における非晶質のマークのより最適な書き込み及び消去をもたらすという利点を有している。特に、１．２≦ｘ≦１．３である化合物ＨｆＮｘが好ましい。この範囲内では、ヒートシンク層の材料の低い吸収（すなわち、屈折率の虚数部が０．２以下である）が堆積後のヒートシンク層の低い機械的な応力量と組み合わせられる。本発明によるヒートシンク層の応力量は１．３よりも大きいｘの値において増大する傾向があることが見出された。ｘの値が１．６よりも大きいと、層の応力量が容認できないほど高くなり、ヒートシンク層の割れ及び基板の反りが生じる可能性がある。
好ましい例では、上記第１の記録スタック部の記録層の、上記他の記録スタック部に最も近いサイドにおいて、上記第１の記録スタック部に他のヒートシンク層が存在し、上記第１の記録スタック部の記録層の、上記他の記録スタック部から最も遠いサイドにおいて、上記第１の記録スタック部にヒートシンク層が存在する。上記Ｐ層が十分な反射率を有すると、第１の記録スタック部は通常用いられる金属層がない状態で設けられ得る。ヒートシンク層が同じ構成で存在することが可能であり、第１の記録スタック部の冷却の挙動が、他の記録スタック部の冷却の挙動とほぼ等しくなる。この態様では、第１の記録スタック部及び他の記録スタック部の書き込み及び消去の特性がほぼ等しく、有利である。第１の記録スタック部に関して、他の方策を適用する必要がない。
他の例においては、Ｐ１層が十分な反射作用を有していない可能性があり、光データ記憶媒体の全反射を高めるために、上記第１の記録スタック部の記録層の、上記他の記録スタック部から最も遠いサイドにおいて、上記第１の記録スタック部に金属反射層が存在する。第１の記録スタック部はレーザ光が到達する最後のスタック部であるので、上記金属反射層は非透明であってもよい。また、上記金属層は第１の記録スタック部のための非常に優れたヒートシンクとして機能を果たす。上記第１の記録スタック部の金属反射層に関して、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＣｒのような金属並びにこれらの金属の合金が用いられ得る。好適な合金の例は、ＡｉＴｉ、ＡｌＣｒ及びＡｌＴａである。銀（Ａｇ）はその高い熱伝導率のために好ましい。この金属反射層の厚さは重要ではないが、最大の反射を得るために透過率がゼロであることが好ましい。実用上の理由のために、この厚さは通常約１００ｎｍよりも大きくはない。
上記ヒートシンク層は５ないし２００ｎｍの範囲から選択された値の厚さを有することが好ましい。あまりにも薄い層は十分なヒートシンク作用を示さず、あまりにも厚い層は、記録スタック部の光透過率を低下させ、割れを発生させたり基板の反りを生じさせたりする可能性がある。また、厚い層は堆積するためにより多くの費用がかかってしまう。
有利な例では、上記記録層は、それぞれの非化学量論組成を含むＡｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＭｇＯ、ＺｎＯ及びＡｌＮよりなる群から選択された化合物を有する少なくとも１つの追加の層と接しており、上記追加の層は最大１０ｎｍの厚さを有している。これら追加の層は、ＤＯＷの間における非晶質のマークの結晶化速度を高め、それに比例してより高い可能なデータレートをもたらす。これらの層と記録層との界面は、非晶質のマークの結晶化のための核形成源として機能を果たす。上記追加の層は、かなり小さい厚さを有する。従って、該追加の層は、記録層のヒートシンク層への熱の移動能力（capability）に関してかなり小さい影響しか及ぼさない。言い換えれば、この追加の層によりヒートシンク作用はほとんど変化しない。
上記記録層はＧｅ元素及びＴｅ元素を有することが好ましい。上記記録層は相変化型のものである。相変化材料は、結晶−非晶質の相遷移を示す。また、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｔｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ又はＧｅ−Ｔｅの化合物が有用である。特に、ともに出願人により出願された国際特許出願ＷＯ０１／１３３７０及びＷＯ９７／５００８４に記載されている化合物が有用である。ＷＯ９７／５００８４における化合物は、式Ｇｅ５０ｘＳｂ４０−４０ｘＴｅ６０−１０ｘ（０．１６６≦ｘ≦０．４４４）により原子百分率において規定された組成を有している。これらの組成は、三角形のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ組成図の化合物ＧｅＴｅとＳｂ２Ｔｅ３とをつなぐライン上に位置し、化学量論的な化合物Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５（ｘ＝０．４４４）、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４（ｘ＝０．２８６）及びＧｅＳｂ４Ｔｅ７（ｘ＝０．１６６）を含んでいる。これらの化合物は、短い結晶化（消去）時間を示す。
ＷＯ０１／１３３７０における化合物は、式ＱａＩｎｂＳｂｃＴｅｄ（原子百分率）により原子百分率において規定された組成を有しており、式中、ＱはＡｇ及びＧｅよりなる群から選択され、２＜ａ＜８，０＜ｂ＜６，５５＜ｃ＜８０，１５＜ｄ＜３０，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。
上記他の記録スタック部の記録層は、３ｎｍと２５ｎｍとの間の厚さを有することが好ましい。より厚い層はあまりにも低い透過率を招いてしまう。上記第１の記録スタック部の記録層はより厚くてもよく、例えば３ｎｍと５０ｎｍとの間であってもよい。
全ての記録スタック部において、基板から遠い相変化記録層のサイドの誘電体層は、一般的には有機体のスペーサ層の影響から記録層を保護し、光のコントラストを最適化する。この光のコントラストを考慮して、この層の厚さは（７０＋λ／２ｎ）ｎｍに限定されることが好ましく、ここで、λはレーザ光ビームの波長であり、ｎは誘電体層の屈折率である。
上記第１の記録スタック部では、記録層と好ましくは金属の反射層との間の誘電体層は１０ｎｍと５０ｎｍとの間であり、好ましくは２０ｎｍと４０ｎｍとの間である。この層が薄すぎると、記録層と金属反射層との熱絶縁性が悪影響を及ぼされる。従って、記録層の冷却速度が大きくなってしまい、不良な結晶化プロセスにつながるとともに、劣ったサイクラビリティにつながる可能性もある。誘電体層の厚さを大きくすることにより、冷却速度は低下する。第１の記録スタック部の記録層の感度を高めるために、比較的厚い誘電体層が好ましい。
上記誘電体層Ｉは、ＺｎＳとＳｉＯ２との混合物、例えば（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０からなることが好ましい。この層はまた、それぞれの非化学量論組成を含むＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｎＳからなっていてもよい。
上記第１の記録スタック部と他の記録スタック部との間の透明スペーサ層は、レーザ光ビームの焦点深度よりも大きな厚さ、例えば１０μｍを有している。この厚さは、第１及び第２のスタック部が光学的に分離されることを確実にする。すなわち、第１の記録スタック部の記録層に集束されるレーザ光ビームが、他の記録スタック部から情報を読み込んだり、他の記録スタック部に書き込んだりしないこと、及びその逆をしないことを確実にする。この点で、単層のデータ記憶媒体に関して記憶容量が増大する。スペーサ層の材料は、例えば複製プロセスによりサーボトラックが提供され得る紫外線硬化性のアクリレート接着剤である。
データ記憶媒体の基板は、レーザの波長に対して透明であり、例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、非晶質ポリオレフィン又はガラスよりなっている。レーザ光ビームが基板の入射面を介して記録スタック部に入射する場合、基板の透明性が専ら必要とされる。典型的な例では、基板はディスク形状であり、１２０ｍｍの直径、０．６又は１．２ｍｍの厚さを有している。レーザ光ビームが基板のサイドとは反対のサイドを介してスタック部に入射する場合には、基板は不透明であってもよい。
記録スタック部のサイドのディスク形状の基板の表面は、光学的に走査され得るサーボトラックを備えていることが好ましい。このサーボトラックは、らせん形状の溝により構成されていることが多く、射出成形又は加圧成形中に型（mould）を用いて基板に形成される。代替として、これらの溝は、スペーサ層の合成樹脂、例えば紫外光により硬化可能なアクリレートに複製プロセスで形成され得る。
光学的に、上記スタック部の最も外側の層は、例えば０．１ｍｍの紫外線硬化ポリ（メタ）アクリレート（ＤＶＲ）又は０．６ｍｍのポリカーボネートディスク（ＤＶＤ）よりなる保護層により周囲の環境から遮蔽されている。レーザ光が保護層を介して記録スタック部に入射する場合、この保護層は、良好な光学特性、すなわち、光収差がほとんどなく、ほぼ均一な厚みのものでなければならない。この場合には、明らかに保護層はレーザ光に対して透明である。
記録スタック部の記録層におけるデータの記録及び消去は、短波長レーザ、例えば６７０ｎｍ（赤）ないし４０５ｎｍ（青）又は更に短い波長を用いることにより実現され得る。
金属反射層及び誘電体層は両方ともに、真空蒸着により設けられ得る。
本発明によるヒートシンク層は、スパッタリングチャンバ内における調節可能な窒素流入を利用したＡｒ／Ｎ２放電中のＨｆターゲットからの反応性スパッタリングにより設けられ得る。ヒートシンク層を設けるための他の好適な方法は排除されない。
上記相変化記録層は、真空蒸着により基板に設けられ得る。既知の真空蒸着のプロセスは、蒸着（るつぼからの耐熱蒸着、電子ビーム蒸着）、スパッタリング、低圧化学気相成長（ＣＶＤ）、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着、プラズマＣＶＤである。通常の熱ＣＶＤプロセスは、あまりにも高い反応温度のために適用可能ではない。
本発明は、添付の図面を参照し、具体的な実施例によってより詳細に説明されるであろう。
図１には、集束レーザ光ビーム３０による書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体２０の一実施例が示されている。この媒体は、サイドに、相変化型記録層６を有し、集束レーザ光ビーム３０に対して最も遠い第１の記録スタック部２と、
相変化型記録層１２を有する第２の記録スタック部３と、記録スタック部２と記録スタック部３との間の、集束レーザ光ビーム３０の焦点深度よりも大きい３０μｍの厚さを有する透明スペーサ層９とが堆積されたポリカーボネート（ＰＣ）よりなる基板１を有している。
上記第１の記録スタック部の記録層６は、原子組成Ｇｅ５．０Ｉｎ５．５Ｓｂ６５．０Ｔｅ２４．５の化合物を含んでおり、１０ｎｍの厚さを有している。第１の記録スタック部２の記録層の、他の記録スタック部３から最も遠いサイドにおいて、第１の記録スタック部２には金属反射層４が存在している。この金属反射層４は、金属銀（Ａｇ）を含んでおり、１００ｎｍの厚さを有している。記録層６と金属反射層４との間には、２５ｎｍの厚さを有する誘電体層５が存在している。この誘電体層５は、化合物（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなっている。第２の記録スタック部３に最も近いサイドにおいて、上記第１の記録スタック部には、ＨｆＮ１．２よりなり、１３０ｎｍの厚さを有するヒートシンク層８が存在している。
第２の記録スタック部３の記録層１２は、原子組成Ｇｅ５．０Ｉｎ５．５Ｓｂ６５．０Ｔｅ２４．５の化合物を含んでおり、６ｎｍの厚さを有している。透明スペーサ層９の近傍の第１の記録スタック部２に最も近いサイドにおいて、第２の記録スタック部３には、ＨｆＮ１．２よりなり、８０ｎｍの厚さを有するヒートシンク層１０が存在している。第２の記録スタック部３の記録層１２の、ヒートシンク層１０の上述した面と反対のサイドにおいて、第２の記録スタック部３には、ＨｆＮ１．２よりなり、１００ｎｍの厚さを有する他のヒートシンク層１４が存在している。第２の記録スタック部３の記録層１２と接して２つの誘電体層１１，１３が存在しており、これらはともに２０ｎｍの厚さを有し、化合物（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなっている。
上記他のヒートシンク層１４の近傍に、１００μｍの厚さを有する例えばレーザ光に対して透明な紫外線硬化樹脂よりなる保護層１５が存在している。スピンコート及びその後の紫外線硬化が層１５を提供し得る。この保護層１５は、また、感圧接着剤（ＰＳＡ）の層を用いて例えばポリカーボネート（ＰＣ）のシートを塗布することによっても提供され得る。
上記第１の記録スタック部２の光の反射は、６７０ｎｍの波長において記録層６が非晶質相にある場合にＲａとして規定され、１．４％の値を有している。記録スタック部２の光の反射は、６７０ｎｍの波長において記録層６が結晶相にある場合にＲｃとして規定され、２８．７％の値を有している。光のコントラストは、９５．２％である。この光のコントラストは、lＲｃ−Ｒａl／Ｒｍａｘ（式中、ＲｍａｘはＲｃ及びＲａのうちの最大値）として規定される。第２の記録スタック部３に関して、これらの値はＲａ＝３．１％、Ｒｃ＝１４．４％、光のコントラスト７８．６％である。６７０ｎｍの波長における第２の記録スタック部３の透過率は、記録層１２が非晶質相にある場合には５２．２％（Ｔａ）であり、記録層１２が結晶相にある場合には３９．０％（Ｔｃ）である。
図２には、集束レーザ光ビーム３０による書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体２０の他の実施例が示されている。図２の参照符号は、ここでは説明しないが図１の参照符号と同一であり、図１において既に説明されている。第２の記録スタック部３に最も近いサイドにおいて、第１の記録スタック部２には１３０ｎｍの厚さを有する他の誘電体層７が存在している。この誘電体層７は、化合物（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなっている。透明スペーサ層９の近傍の第１の記録スタック部２に最も近いサイドにおいて、第２の記録スタック部３には、ＨｆＮ１．２よりなり、１００ｎｍの厚さを有するヒートシンク層１０が存在している。第１の記録スタック部２の透過率は、６７０ｎｍの波長において記録層６が非晶質相にある場合にＲａとして規定され、２．０％の値を有している。記録スタック部２の光の反射は、６７０ｎｍの波長において記録層６が結晶相にある場合にＲｃとして規定され、３０．８％の値を有している。光のコントラストは、９３．５％である。この光のコントラストは、上述したように規定されている。第２の記録スタック部３については、各値は、Ｒａ＝４．８％、Ｒｃ＝１６．９％、光のコントラスト７２．０％である。６７０ｎｍの波長における第２の記録スタック部３の透過率は、記録層１２が非晶質相にある場合には５１．０％（Ｔａ）であり、記録層１２が結晶相にある場合には３７．５％（Ｔｃ）である。
図３には、集束レーザ光ビーム３０による書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体２０の更に他の実施例が示されている。記録層６及び記録層１２はともに、ＳｉＣよりなる追加の層５´，７´，１１´，１３´と接している。これら追加の層５´，７´，１１´，１３´は全て５ｎｍの厚さを有している。図３における他の層は、誘電体層５，７，１１，１３のそれぞれの厚さが５ｎｍに低減されたことを除き、図２の実施例の対応する各層と同一である。これは、図２で説明した光反射率及び透過率と同じ光反射率及び透過率を有するマルチスタック光データ記録媒体２０をもたらす。記録層６，１２と接するＳｉＣ層５´，７´，１１´，１３´の存在は、記録層６，１２の結晶化速度を高くする。
図４には、式ＨｆＮｘにおけるｘの値が、Ａｒ／Ｎ２放電中のＨｆターゲットからの反応性スパッタリングの間の窒素（Ｎ２）流入量ＱＮ２（単位はｓｃｃｍ）の関数としてプロットされている。直線４１は、各データポイントを通って適合（fit）されている。
図５には、λ＝６７０ｎｍの波長に関して、堆積されたＨｆＮｘ層の屈折率
Figure 2005510002
 の虚数部である吸収ｋは、３．０ｓｃｃｍよりも大きい窒素流入量の値Ｑの場合に急速に０．１の値よりも小さくなることが示されている。これは、曲線５１に示されている。λ＝４０５ｎｍについては、吸収はわずかに高く、ｋ＝０．２のレベルのままであり、これは曲線５２に示されている。完全を期すために、これら２つの異なる波長λ＝６７０ｎｍ，λ＝４０５ｎｍにおける屈折率
Figure 2005510002
 の実数部であるｎの値が、曲線５３及び曲線５４にそれぞれ示されている。ｎ及びｋの値は、選択された波長における測定された反射及び透過率から計算されている。
曲線５５はＨｆＮｘ層の電気伝導率ρ（単位はΩ・ｍ）を表しており、これは、ＨｆＮｘが光学的に透明になる、すなわちｋ＜０．２になるとすぐにかなり大きくなっている。しかしながら、驚くべきことに、熱伝導率はあまり大きくないようである。従って、本発明による材料ＨｆＮｘは、マルチスタック相変化光記録媒体２０に用いるための透明なヒートシンクとして極めて適している。
図６には、ガラスよりなる基板６１、１００ｎｍのＡｌ層６２、厚さが変化するヒートシンク層６３、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなる１０ｎｍの誘電体層６４、Ｇｅ１Ｓｂ２Ｔｅ４よりなる４０ｎｍの相変化記録層６５及び（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなる９０ｎｍの誘電体層６６によって構成された実験的なスタック部６０が示されている。記録層６５の溶解閾値パワーＰｔ（単位はｍＷ）は、レーザ光パワーの関数としてスタック部（Ｐ層は結晶）の反射を測定することにより決定されている。（非晶質化のために）反射が低下し始めるパワーがＰｔとして規定される。Ｐｔの値は、近傍の層６２，６３，６４，６６の冷却パワー又はヒートシンク能力により影響を及ぼされる。Ａｌ層６２と記録層６５との間の層の熱抵抗は、記録層６５によってＡｌ層６２の存在がどの程度感知されるかを決定する。このように、記録層６５のＰｔを決定することにより、間接的に、層６３，６４の熱抵抗の測定が得られる。層６４の厚さ及び組成が一定のままであるので、種々の材料よりなるヒートシンク層に関するＰｔの値を測定し、それらの値を熱抵抗に変換することが可能である。
図７において、曲線７１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０よりなるヒートシンク層６３の厚さｔｈｓの関数としての記録層６５のＰｔである。曲線７２では、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）よりなるヒートシンク層６３を用いて同様の依存性が示されている。曲線７３及び曲線７４は、それぞれＨｆＮ１．１及びＨｆＮ１．２よりなるヒートシンク層６３を用いた結果を示している。最後に、曲線７５はＡｌよりなるヒートシンク層６３に関する結果を示している。明らかであるように、材料ＨｆＮ１．１及びＨｆＮ１．２は、純粋なＡｌの値に大方近づいたＰｔの値を示している一方で、ＩＴＯに関する値は、純粋なＡｌの値から大きく低くなっている。これは、本発明によれば、これらの材料ＨｆＮ１．１及びＨｆＮ１．２がＡｌの熱伝導率に近い熱伝導率を有し、従って、光学的な透明性という利点と併せて、非常に優れた冷却挙動又はヒートシンク作用が得られることを意味している。
上述した実施例及び実験データは例証であり、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、後に付す特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施例を設計することが可能であることに注意されたい。特許請求の範囲において、括弧内に配された全ての参照符号は請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。「有する」という語は、特許請求の範囲に列挙されている構成要素又は工程以外の他の構成要素又は工程の存在を排除するものではない。構成要素の前に付されている単語「ａ」又は「ａｎ」は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものではない。互いに異なる従属請求項においてある手段が述べられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。
本発明によれば、集束レーザ光ビームによる書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体が提供される。この媒体は、相変化型記録層を有する少なくとも２つの記録スタック部を備えている。レーザ光ビームに最後に出会う記録スタック部以外の記録スタック部は、上記スタック部の記録層の良好な冷却挙動とともにレーザ光ビームに対して高い透明性を有する。これは、少なくとも１つの記録スタック部にＨｆＮｘ（１．１≦ｘ≦１．６）よりなる少なくとも１つのヒートシンク層が存在することで実現される。
本発明によるマルチスタック光データ記憶媒体の一実施例の模式的な断面図である。 本発明によるマルチスタック光データ記憶媒体の他の実施例の模式的な断面図である。 本発明によるマルチスタック光データ記憶媒体の更に他の実施例の模式的な断面図である。 ＨｆＮｘ層のスパッタリング工程中に用いられるＮ２の流入量ＱＮ２（単位はｓｃｃｍ）の関数としての、式ＨｆＮｘにおけるｘの値のグラフを示すものである。 ２つの異なる波長λ＝４５０ｎｍ，λ＝６７０ｎｍにおけるＨｆＮｘ層のスパッタリング工程中に用いられるＮ２の流入量ＱＮ２（単位はｓｃｃｍ）の関数として、堆積されたＨｆＮｘ層の複素屈折率
Figure 2005510002
 の実数部ｎ及び虚数部ｋのグラフを示すものである。
Ｇｅ１Ｓｂ２Ｔｅ４記録層とアルミニウム層との間のヒートシンク層の熱伝導率特性を決定するための実験的なスタック部の設計を表すものである。 種々のタイプのヒートシンク層の厚さｔｈｓ（ｎｍ）の関数として、図６の記録層の溶解閾値パワーＰｔ（単位はｍＷ）のグラフを示すものである。

Claims (10)

  1. 集束レーザ光ビームによる書き換え可能な記録のためのマルチスタック光データ記憶媒体であり、サイドに、
    相変化型記録層を有し、前記集束レーザ光ビームに対して最も遠くに存在する第１の記録スタック部と、
    相変化型記録層を有する少なくとも１つの他の記録スタック部と、
    前記記録スタック部間の、前記集束レーザ光ビームの焦点深度よりも大きな厚さを有する透明スペーサ層と
    が堆積された基板を有するマルチスタック光データ記憶媒体であって、
    前記記録スタック部の少なくとも１つに、式ＨｆＮｘ（式中、ｘはＨｆ原子当たりのＮ原子の数であり、１．１≦ｘ≦１．６）により表される化合物を有する少なくとも１つのヒートシンク層が存在することを特徴とするマルチスタック光データ記憶媒体。
  2. 前記ヒートシンク層は、前記他の記録スタック部の前記記録層の、前記透明スペーサ層近傍の前記第１の記録スタック部に最も近いサイドにおいて、前記他の記録スタック部の少なくとも１つに存在する請求項１記載の光データ記憶媒体。
  3. 前記ヒートシンク層を含んでいる前記他の記録スタック部に、式ＨｆＮｘ（式中、ｘはＨｆ原子当たりのＮ原子の数であり、１．１≦ｘ≦１．６）により表される化合物を有する他のヒートシンク層が存在し、この他のヒートシンク層は、前記他の記録スタック部の前記記録層の、前記ヒートシンク層の前記サイドとは反対のサイドに存在する請求項１又は２記載の光データ記憶媒体。
  4. １．２≦ｘ≦１．３である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光データ記憶媒体。
  5. 前記第１の記録スタック部の前記記録層の、前記他の記録スタック部に最も近いサイドにおいて、前記第１の記録スタック部に、他のヒートシンク層が存在するとともに、ヒートシンク層が、前記第１の記録スタック部の前記記録層の、前記他の記録スタック部から最も遠いサイドにおいて、前記第１の記録スタック部に存在する請求項３又は４記載の光データ記憶媒体。
  6. 前記第１の記録スタック部の前記記録層の、前記他の記録スタック部から最も遠いサイドにおいて、前記第１の記録スタック部に金属反射層が存在する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光データ記憶媒体。
  7. 前記ヒートシンク層及び前記他のヒートシンク層はそれぞれ５ないし２００ｎｍの範囲から選択された値の厚さを有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光データ記憶媒体。
  8. 前記記録層が、それぞれの非化学量論組成を含むＡｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＭｇＯ、ＺｎＯ及びＡｌＮよりなる群から選択された化合物を有する少なくとも１つの追加の層と接しており、前記追加の層は最大１０ｎｍの厚さを有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光データ記憶媒体。
  9. 前記記録層がＧｅ元素及びＴｅ元素を有する請求項８記載の光データ記憶媒体。
  10. マルチスタック及び高データレートの記録のための請求項１ないし９のいずれか１項に従った光データ記憶媒体の使用。
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