JP2006351080A - 光情報記録媒体、その製造方法およびその記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録型ＤＶＤとの互換が容易なＮＡ０．６５、記録再生波長３８０〜４１０ｎｍの光学系を用いた多値記録システムに用いる光情報記録媒体において、記録パワーマージンの広い実用的な光情報記録媒体、その製造方法およびその記録方法を提供する。
【解決手段】 光照射による結晶とアモルファスの相転移現象を利用する光情報記録媒体であって、同心円または螺旋状の溝形状を有する第１の基板上に、少なくとも反射層、第１保護層、相変化記録層、第２保護層からなる情報記録層をこの順序で有し、さらに接着層を介して第２の基板を有し、該第２の基板側から光照射して記録および再生を行う多値記録方式に用いる光情報記録媒体において、前記第１の基板と前記第２の基板の厚さが各０．６ｍｍ±０．０５ｍｍで、かつ、情報記録面において、前記第２の基板と前記接着層から構成されるカバー層の厚さむらが０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、記録ピットの記録再生信号レベルが２値より多い相変化型多値記録媒体に関する。

現在、実用化されている光情報記録媒体として、結晶状態と非晶質（アモルファス）状態の可逆的相変化を利用した、いわゆる相変化型光情報記録媒体は、記録材料としてＧｅＴｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃擬似２元系組成を有していて、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅などの化合物組成に代表されるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ３元合金材料、およびＳｂ₇₀Ｔｅ₃₀共晶組成近傍を主成分とし、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに代表される、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料がある。前者のＧｅＳｂＴｅ系材料はＤＶＤ−ＲＡＭとして、後者のＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷおよびＤＶＤ＋ＲＷとして広く実用化されている。これらの相変化型光記録媒体は、いずれも螺旋状もしくは同心円状の溝を有するプラスチック基板上に、下部保護層、記録層、上部保護層、反射層などを積層した構造を有し、記録層の結晶とアモルファスにおける光学定数変化および前記積層構造の多重干渉を利用して反射率を制御し、２値情報の記録・再生を行うものである。

一方、近年、デジタル化の進展やブロードバンドの普及に伴って、扱う情報量が増大し、高密度かつ高速でデータを記録・再生できる新たな記録媒体が求められている。このような背景から、上記相変化型光記録媒体においては、記録再生波長の短波長化や開口数ＮＡ（Numerical Aperture）の増大により、集光ビーム径を小さくして、記録されるマークのサイズを小さくし、高密度化および高速化を狙った技術開発が盛んに行われている。例えば、現状の記録型ＤＶＤは、記録再生波長λ＝６５０ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．６５、記録容量４．７ＧＢであるが、記録再生波長をλ＝３８０〜４１０ｎｍと短波長化し、開口数ＮＡ＝０．８５とした記録容量２０ＧＢ以上の光記録システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、このシステムでは高ＮＡ化によってＤＶＤとの互換が難しくなり、加えて指紋などの記録媒体面の汚れに弱いという致命的な問題を抱えている。

これに対し、開口数ＮＡを従来の記録型ＤＶＤシステムの０．６５程度に保ったままで、高密度化および高速化を実現する技術として、多値記録方式が注目されている。例えば、本出願人は、アモルファス記録マークの周辺結晶部に対する占有率の違いで多値情報を記録し、２値記録の場合の１．５倍以上の容量を達成する方法について提案した（非特許文献１参照）。すなわち、ＮＡ０．６５のシステムでは、ワーキングディスタンスが従来のように広く取れるため、ＣＤ−ＲＷや記録型ＤＶＤと同様に専用ケースを必要としないベアディスクが使用できる。また、従来のＤＶＤと同じＮＡの光学系であるので、１つの光学系でＣＤおよびＤＶＤを含めた３世代の互換が取りやすいというメリットもある。

また、従来の２値記録に関する同様な媒体構成に、記録再生波長が青色（３９０〜４４０ｎｍ）になったときの光透過層の厚さむらの許容値について開示しているものがある（例えば特許文献２参照）が、その内容はＤＶＤ（波長６５０ｎｍ、２値記録）の実績から波長依存を考慮したもので、多値記録方式における開示はない。また、光透過層の厚さむらは、量産レベルの基板射出成形の厚さむらから、±０．０１ｍｍが実質的に限界値としている。反射率変化に多段階の信号を割り付ける多値記録方式では、２値記録以上のマーク制御が必要であり、システムに要求されるマージンも厳しくなるため、上記開示だけでは、実用的な記録マージンを有する青色波長対応の多値記録システムは実現できない。

さらに、上記のような多値記録方式においては、以下のように、従来の記録型ＤＶＤの赤色記録再生波長（約６５０ｎｍ）に比べ、青色記録再生波長（約３８０〜４１０ｎｍ）とした場合の方が、信号品質に対するマージンはより厳しくなる。すなわち、多値信号の反射率ばらつきを表す指標としてＳＤＲ値がある。ＳＤＲ値とは、多値階調数をｎとしたときの各多値信号の標準偏差σiの平均値と、多値Ｒｆ信号のダイナミックレンジＤＲ（マーク無の反射率と最大マークとの反射率差）との比＝Σσi／（ｎ×ＤＲ）で表され、２値記録におけるジッターに相当する信号品質である。一般に、多値階調数ｎを一定とすると、多値信号の標準偏差σiが小さいほど、かつ、ダイナミックレンジＤＲが大きいほどＳＤＲ値は小さくなり、多値信号の分別性が良くなってエラー率は低くなる。逆に、多値階調数ｎを大きくすると、ＳＤＲ値は大きくなりエラー率は高くなる。

基本的にダイナミックレンジＤＲは、結晶状態とアモルファス状態の反射率差で与えられるが、記録再生波長が短くなると、一般に記録材料の光学定数、特に吸収係数ｋの差が、これまでの赤色波長に比べて著しく小さくなり、結晶状態とアモルファス状態の反射率差（コントラスト）が得られにくくなる。これに加えて、青色受光素子の量子効率が減少するため、４００ｎｍ付近でのダイナミックレンジＤＲは赤色記録再生系のそれに比べて約半減してしまう。このため、許容される反射率変動のマージンはより狭くなる方向にある。

また、記録容量拡大のための多値記録に関し、相変化記録層を有する情報記録媒体であって、該記録層における溶融状態からの再結晶化が、結晶領域からの結晶成長によって実質的に進行するという多値記録用媒体が提案されており（例えば特許文献３参照）、溝を有する第１の基板上に保護層、記録層、保護層、反射層の順に形成され、記録再生光は溝を有する第１の基板側から入射させているが、記録再生波長を略４００ｎｍと短波長化した際に生じる前述のような問題点については認識されておらず、また、これを解決するための技術的な開示や示唆も見られない。したがって、この提案による開示だけでは、青色波長対応の多値記録システムは実現することはできない。
特開平１０−３２６４３５号公報 特開２０００−１２３４１６号公報 特開２００１−８４５９１号公報 Data Detection using Pattern Recognition，International Symposium on Optical Memory 2001，Technical Digest 2001，Pd-27

本発明は前述したような記録型ＤＶＤとの互換が容易なＮＡ０．６５、記録再生波長３８０〜４１０ｎｍの光学系を用いた多値記録方式に用いる光情報記録媒体において、記録パワーマージンの広い実用的な光情報記録媒体、その製造方法およびその記録方法を提供することを目的とする。

上記課題は、次の（１）ないし（７）の発明（以下、本発明１ないし７という）によって解決される。

（１）光照射による結晶とアモルファスの相転移現象を利用する光情報記録媒体であって、同心円または螺旋状の溝形状を有する第１の基板上に、少なくとも反射層、第１保護層、相変化記録層、第２保護層からなる情報記録層をこの順序で有し、さらに接着層を介して第２の基板を有し、該第２の基板側から光照射して記録および再生を行う多値記録方式に用いる光情報記録媒体において、前記第１の基板と前記第２の基板の厚さが各０．６ｍｍ±０．０５ｍｍで、かつ、前記第２の基板と前記接着層から構成されるカバー層の厚さむらが０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする光情報記録媒体である。

（２）前記第１の基板に、トラックピッチが０．４５〜０．５０μｍ、凸部からなるランド幅が０．２０〜０．３３μｍの溝形状を有することを特徴とする（１）に記載の光情報記録媒体である。

（３）前記反射層がＡｇを主成分として含むことを特徴とする（１）または（２）に記載の光情報記録媒体である。

（４）前記第１保護層が硫黄を含む保護層材料の場合に、前記反射層と前記第１保護層との間にＮｂ酸化物および／またはＴａ酸化物とＳｉ酸化物とからなる実質的に硫黄を含まない硫化防止層を有することを特徴とする（３）に記載の光情報記録媒体である。

（５）前記記録層が下記式（Ｉ）の組成からなる相変化記録材料であることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の光情報記録媒体である。

（式中、Ｘは、Ag、Au、Cu、Ca、Cr、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Sn、Pb、Mg、Mn、N、P、Bi、La、Ce、Cd、Tb、Dyの中から選ばれる少なくとも１種類の元素を表し、α、β、γは、それぞれ、0.01≦α≦0.10、0.001≦β≦0.10、0.65≦γ≦0.85を表す。）

（６）少なくとも前記情報記録層を上にして第１の基板を第１の平面に固定する工程と、該情報記録層表面上の所定の点の第１の平面からの高さＨ１〜Ｈｎを計測する工程と、前記各点の高さＨ１、・・・、Ｈｎとの距離ΔＨ１、…、ΔＨｎの各２乗和が最小となるように仮想平面を計算処理する工程と、第１の基板の情報記録層および／または第２の基板に接着層を塗布する工程と、該接着層が第１の基板と第２の基板との間に形成されるように、第２の基板を第２の平面に固定し、第１の基板に対向させる工程と、第２の平面と前記仮想平面とを実質的に平行な状態に保持しながら、前記接着層を固化する工程とからなることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載の光情報記録媒体の製造方法である。

（７）ＮＡ０．６５±０．０２、記録再生波長３８０〜４１０ｎｍの光学系を用い、媒体上のトラック進行方向に等しい間隔で分割された領域（以後、この分割された仮想的な領域をセルと記す）毎に１つの記録マークを形成し、該セル長を０．２６μｍ以下として、前記非晶質マークとマーク間の結晶領域を含む領域とから反射される反射光強度のレベルによって、６値以上の多値記録を行う（１）ないし（５）のいずれかに記載の光情報記録媒体への記録方法である。

以下、本発明を説明する。

前記した本発明１の光情報記録媒体によれば、光入射側の基板、すなわち、第２の基板と接着層から構成されるカバー層の厚さが略０．６ｍｍ、駆動装置への装着部の厚さが略１．２ｍｍであるので、ＮＡ０．６５の光学系を用いて記録型ＤＶＤとの互換が取りやすい。さらに、カバー層の厚さむらが０．０１ｍｍ以下であるので、収差を小さく抑えることができ、記録マージンの広い光記録媒体が実現できる。カバー層の厚さむらが０．０１ｍｍを超えると、カバー層の複屈折やスキューのマージンが小さくなってしまう。

本発明２は、本発明１の光情報記録媒体の第１の基板に設ける溝形状に関する。すなわち、第１の基板に、トラックピッチが０．４５〜０．５０μｍ、凸部からなるランド幅が０．２０〜０．３３μｍの溝形状を有することを特徴とする。ここで、ランド幅とは、ランド凸部の最も高い部分の幅寸法を表す。

典型的な波長４０５ｎｍのレーザとＮＡ＝０．６５の光学系を用いた場合、レーザビームの収束直径は約０．５μｍである。したがって、トラックピッチは０．５０μｍ以下が望ましい。これよりもトラックピッチが広いと、例えば、デジタルハイビジョン放送の２時間録画に必要な２０数ＧＢの記憶容量を得るために、多値記録のセル密度を上げなくてはならず、符号間干渉が大きくなって、良好な再生信号品質が得られなくなってしまう。逆に、トラックピッチが０．４５μｍ未満になると、隣接トラック間でのクロスイレースやクロストークが顕著になり、同様に信号品質を落としてしまう。また、トラッキングにプッシュプル法を用いる場合、記録に適した溝深さ２０〜３０ｎｍにおいて、プッシュプル信号の信号振幅が小さくなるため、安定したトラッキングサーボが困難になる。このような理由から、トラックピッチは０．４５〜０．５０μｍであることが望ましい。

一方、ランド幅は０．３３μｍ以下であることが望ましい。前記トラックピッチの範囲でこれよりもランド幅が広くなると、溝形状の溝部分が狭くなり過ぎ、プッシュプル信号振幅が小さくなってしまうとともに、十分な振幅のウォブル信号を得るのが困難になってしまう。逆に、ランド幅を０．２０μｍ未満にすると、記録マークが溝部にはみ出しやすくなるので、クロスイレースにより信号品質が劣化してしまう。また、記録に適した溝深さ２０〜３０ｎｍにおいて、反射率およびダイナミックレンジはランド幅が広いほど高くなるため、ＳＤＲを十分に低くするためにも、ランド幅は０．２０μｍ以上であることが望ましい。このような理由から、ランド幅は０．２０〜０．３３μｍであることが望ましい。

上記のような溝形状により、本発明による光情報記録媒体は、記録型ＤＶＤと同じＮＡ＝０．６５の光学系を用いて、波長略４００ｎｍで安定した記録再生が可能となり、デジタルハイビジョン放送の２時間録画に必要な２０数ＧＢの高容量を得ることが可能になる。

本発明３は、本発明１または２の光情報記録媒体における反射層に関する。すなわち、反射層がＡｇを主成分として含むことを特徴とする。この反射層の熱伝導率は２００Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることが好ましい。

この反射層によれば、熱伝導率が十分に高く、大きい冷却能を有するため、記録層への効果的な放熱により、最適な急冷構造が実現できる。これにより、隣接トラックのクロスイレースを抑え、再現性良く微細マークが形成できるため、ＳＤＲを低くすることが可能である。また、合金化により、Ａｇ反射膜の結晶サイズが細くなり、反射膜としての平坦性が改善され、その経時劣化も抑えられる。これにより、反射膜に起因する反射率変動（ノイズ）が低減でき、ＳＤＲ値を低くすることが可能となる。Ａｇに添加される元素としては、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｂｉ等が適している。その総含有量は、Ａｇの良好な熱伝導率を損ねることのないよう、望ましくは２原子％以下、より望ましくは１原子％以下、最も望ましくは０．５原子％以下である。

本発明４は、本発明３の光情報記録媒体における第１保護層の保護層材料に関する。すなわち、第１保護層が硫黄を含む保護層材料の場合、反射層と第１保護層との間にＮｂ酸化物および／またはＴａ酸化物とＳｉ酸化物とからなる実質的に硫黄を含まない硫化防止層を有することを特徴とする。

このような本発明４によれば、硫黄を含まない硫化防止層を有する構成とすることで、Ａｇを主成分とする反射層の保存信頼性を高められる。同酸化物は、一般的な保護層材料ＺｎＳ・ＳｉＯ２混合膜と比較して、青色領域での吸収が小さいことから、ダイナミックレンジを大きく取れ、多値記録の場合には特に有効である。また、ＴａとＮｂとＳｉの比率を変えることにより、熱伝導率および屈折率を調整することができる。例えば、Ｎｂの比率を高くすると屈折率が高くなる。ＴａとＮｂとＳｉ材料の選択および比率を、記録層組成、記録線速度、記録密度、それぞれ場合で最適化することにより記録マージンを拡大することができる。硫化防止層の望ましい膜厚としては、２ｎｍ以上、より好ましくは４ｎｍ以上である。膜厚が２ｎｍより薄いと、耐硫化防止機能が低下する。

本発明５は、本発明１ないし４の光情報記録媒体における記録層に関する。即ち、記録層が上記式（Ｉ）の組成からなる相変化記録材料であることを特徴とする。

本発明５によれば、記録層にＧｅを含むため、アモルファスマークの安定性が高く、実用的な保存信頼性と耐再生光安定性とを満足することができる。さらに、第四元素Ｘの添加により、記録速度や感度、繰り返し特性等の記録特性を最適に調整できる。

本発明６は、本発明１ないし５の光情報記録媒体の製造方法に関する。

本発明６の光情報記録媒体の製造方法によれば、射出成形等による厚さむらを有する第１の基板および第２の基板に対して、光入射表面である第２の基板の表面と、第１の基板の情報記録面との距離ばらつき、すなわち、カバー層の厚さむらを最小にでき、かつ、第２の基板の厚さむらを接着層で吸収しながら貼り合わせを行うため、実質的にカバー層の厚さむらを第１の基板の厚さむらの約１／２にできる。したがって、量産レベルの射出成形基板の厚さむらの許容値が±０．０１〜０．０２ｍｍのままで、カバー層の厚さむらを±０．０１ｍｍ以下にすることができる。

本発明７は、本発明１ないし５の光情報記録媒体への記録方法に関する。

ここで、開口数ＮＡ＝０．６５±０．０２とは、多くの記録型ＤＶＤで採用されているＮＡ＝０．６５と実質的に同一の開口数であることを意味する。この記録方法によれば、記録型ＤＶＤと同じＮＡ＝０．６５の光学系を用いるため、一つの光学系でＤＶＤとの互換を取りやすくなる。また、多値判定技術ＤＤＰＲを用い、トラックピッチ＝０．４６μｍ、セル長＝０．２６μｍ、フォーマット効率＝７７％の８値記録により、デジタルハイビジョン放送の２時間録画に必要な２０数ＧＢの記憶容量を１０Ｅ−５台の訂正可能なエラーレートで実現することができる。

本発明によれば、面積変調方式による相変化型多値記録媒体において、記録型ＤＶＤとの互換が容易な開口数ＮＡが０．６５であり、記録再生波長３８０〜４１０ｎｍの光学系を用い、記録パワーマージンの広い実用的な光記録媒体とその製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明で用いる記録方式である多値記録について説明する。

図１に、マーク占有率とＲｆ信号の関係を示す。記録マークは各セルの略中心に位置している。記録マークが、書換え可能な相変化材料あるいは基板の凹凸形状として記録された位相ピットでも同じ関係となる。記録マークが、基板の凹凸形状として記録された位相ピットの場合は、Ｒｆ信号の信号利得が最大になるように、位相ピットの光学的溝深さがλ／４（λは記録再生レーザの波長）である必要がある。Ｒｆ信号値は、記録再生用の集光ビームがセルの中心に位置する場合の値で与えられ、１つのセルに占める記録マークの占有率の大小によって変化する。一般的に、Ｒｆ信号値は、記録マークが存在しないときに最大となり、記録マークの占有率が最も高いときに最小となる。

このような面積変調方式により、例えば、記録マークパタン数（多値レベル数）＝６で多値記録を行うと、各記録マークパタンからのＲｆ信号値は図２のような分布を示す。Ｒｆ信号値は、その最大値と最小値の幅（ダイナミックレンジＤＲ）を１として正規化された数値で表記されている。記録再生は、λ＝６５０ｎｍ、ＮＡ＝０．６５（集光ビーム径＝約０．８μｍ）の光学系を用いて行い、セルの円周方向長さ（以下、セル長と記す）を約０．６μｍとした。このような多値記録マークは、図３のような記録ストラテジで、Ｐｗ、Ｐｅ、Ｐｂのパワーおよびその開始時間をパラメータとして、レーザ変調することで形成できる。

上述のような多値記録方式においては、記録線密度を上げていく（＝トラック方向のセル長を短くしていく）と、次第に集光ビーム径に対してセル長さの方が短くなり、対象となるセルを再生するとき、集光ビームが対象となる前後のセルにはみ出すようになる。このため、対象となるセルのマーク占有率が同じでも、前後セルのマーク占有率の組合せにより、対象となるセルから再生されるＲｆ信号値が影響を受ける。すなわち、前後のマークとの符号間干渉が起こるようになる。この影響で、図２に示すように、各パタンにおけるＲｆ信号値は偏差を持った分布になる。対象となるセルがどの記録マークのパタンであるかを誤り無く判定するためには、各記録マークから再生されるＲｆ信号値の間隔が、前記偏差以上に離れている必要がある。図２の場合、各記録マークのＲｆ信号値の間隔と偏差はほぼ同等であり、記録マークパタンの判定ができる限界になっている。

この限界を打破する技術として、前述の多値判定技術ＤＤＰＲがある。この技術は、連続する３つのデータセルの組み合わせパタン（８値記録時、８³＝５１２通り）からなる多値信号分布を学習し、そのパタンテーブルを作成するステップと、未知データの再生信号結果から３連続マークパタンを予測した後、前記パタンテーブルを参照して再生対象となる未知信号を多値判定するステップとからなる。これにより、再生時に符号間干渉が生じるような従来のセル密度あるいはＳＤＲ値においても、多値信号判定のエラー率を低くすることが可能になった。ここで、ＳＤＲ値とは、多値階調数をｎとした時の各多値信号の標準偏差σiの平均値と、多値Ｒｆ信号のダイナミックレンジＤＲとの比＝Σσi /（ｎ×ＤＲ）で表され、２値記録におけるジッターに相当する信号品質である。一般に、多値階調数ｎを一定とすると、多値信号の標準偏差σiが小さいほど、かつ、ダイナミックレンジＤＲが大きいほどＳＤＲ値は小さくなり、多値信号の分別性が良くなって、エラー率は低くなる。逆に、多値階調数ｎを大きくすると、ＳＤＲ値は大きくなりエラー率は高くなる。

このような多値判定技術を用いると、例えば、多値階調数を８に増やして、各Ｒｆ信号値の分布が重なり合ってしまう図４のような場合でも、エラーレート１０Ｅ−５台で８値の多値判定が可能となる。

図５に、本発明による相変化型多値記録媒体の構成例を示す。

第１および第２の基板の材料には、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。この場合、媒体の反りを抑えるために、第１の基板と第２の基板は、ほぼ同じ厚さの基板によって構成するのがよい。第１の基板は、転写性、流動性等の成形性や機械的な剛性等に適した不透明基板によって構成することもできる。また、第２の基板は、記録再生波長である４００ｎｍ近傍で透明性が高いこと、複屈折がより小さいことが望ましい。この点で、吸収が小さく、複屈折がない、ガラス基板を用いることもできる。一般には、ＣＤやＤＶＤにおいて実績があり、より安価なポリカーボネート樹脂を用いるのが良い。第１の基板には、グルーブとランドからなる溝形状が形成されており、その深さは２０〜３０ｎｍ程度である。

反射層としては、熱伝導率の高いＡｇを主成分とするのが最も好適である。Ａｇに添加される元素としては、Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｉｎ，Ｂｉ，その他遷移金属元素、希土類元素等が適している。これらの不純物添加によって、Ａｇ膜の高温環境下で凝集や結晶粒成長を抑制できる。本発明に使用可能な反射層の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることが好ましい。このため、不純物元素の総含有量は、望ましくは２原子％以下、より望ましくは１原子％以下、最も望ましくは０．５原子％以下である。

反射膜の膜厚としては、１００〜２００ｎｍが望ましい。膜厚が１００ｎｍ以上であれば、透過光が殆どなくなるため、光を効率的に利用できる。反射膜の膜厚が厚いほど、冷却速度が速くなり結晶化速度の速い記録層が使用できるが、２００ｎｍより厚くしても記録特性や感度には変化がなくなり、成膜に時間がかかるだけなので、２００ｎｍ以下とすることが好ましい。

第１および第２保護層の材料には、金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物等の透明性が高い高融点材料を用いることができる。具体的には、ＳｉＯｘ，ＺｎＯ，ＳｎＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅等の金属酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ，ＴａＳ₄等の硫化物、ＳｉＣ，ＴａＣ，Ｂ₄Ｃ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣ等の炭化物が挙げられ、単体もしくは混合物として用いることができる。同保護層に最適な材料は、屈折率、熱伝導率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定される。中でも、ＺｎＳを６０〜９０ｍｏｌ％含むＳｉＯ₂との混合膜が最も好ましい。

反射層がＡｇを主成分とし、第１保護層が上記のように硫黄を含む材料の場合、両者の境界にＡｇの硫化を防ぐための硫化防止層を設けることが好ましい。この場合、第１保護層の一部を硫黄を含まない誘電体材料で置換する。バリア層としては、ＺｎＯ，ＳｎＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅等の金属酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＺｒＮ等の窒化物、ＳｉＣ，ＴａＣ，Ｂ₄Ｃ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣ等の炭化物、およびこれらの混合物が用いられる。

中でも、Ｎｂ酸化物および／またはＴａ酸化物とＳｉ酸化物とからなる層が望ましい。同酸化物は、一般的な保護層材料ＺｎＳ・ＳｉＯ_２混合膜と比較して、青色領域での吸収が小さいことから、ダイナミックレンジを大きく取れ、多値記録の場合には特に有効である。また、ＴａとＮｂとＳｉの比率を変えることにより、熱伝導率および屈折率を調整することができる。例えば、Ｎｂの比率を高くすると屈折率が高くなる。ＴａとＮｂとＳｉ材料の選択および比率を、記録層組成、記録線速度、記録密度、それぞれ場合で最適化することにより記録マージンを拡大することができる。硫化防止層の望ましい膜厚としては、２ｎｍ以上、より好ましくは４ｎｍ以上である。膜厚が２ｎｍより薄いと、耐硫化防止機能が低下する。

第１保護層の膜厚は、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。膜厚が１０ｎｍより薄いと、機械的強度が低下し、繰り返し記録特性上好ましくない。また、レーザーエネルギーの大部分が反射層に伝熱してしまい、溶融領域が小さくなるに伴って、マーク幅が小さくなってしまうため、ダイナミックレンジＤＲが取れなくなってしまう。また、感度が低く、パワーマージンのない非実用的な媒体になってしまう。逆に、膜厚が２０ｎｍより厚いと放熱効果が薄れ、急冷構造が得られないばかりか、逆に隣接トラック間のクロスイレースや前後マーク間の熱干渉が増大してしまう。特に、膜厚が４０ｎｍ程度以上に厚くなると、アモルファスマークの形成すら困難になってしまう。このため、結晶化速度の遅い記録材料しか使えなくなり、記録線速が上げられなくなる。

硫化防止層を含む構成の場合、硫化防止層の膜厚は、第１保護層の上記膜厚を一部置換して設計される。

記録層は、Ｓｂ₇₀Ｔｅ₃₀共晶組成近傍のＳｂおよびＴｅを主成分とした記録材料であることが好ましい。この材料は、繰り返し記録特性に優れた相変化記録材料であり、ＳｂとＴｅの原子数比を変えることにより、結晶化速度を調整することが可能である。一般に、Ｓｂの比率を高くすると結晶化速度を速くすることができるが、Ｓｂが８５原子％を越えると、結晶化速度が急激に上昇して非晶質マークの形成が困難になり、アモルファスマークの保存安定性も著しく劣化してしまう。逆に、Ｓｂ比が０．６５よりも小さいと、繰り返し記録によるジッターの上昇が大きくなり、かつ、記録線速が遅くなって（１〜２ｍ/ｓ）実用的でなくなる。したがって、記録層のＳｂ比＝Ｓｂ／（Ｓｂ＋Ｔｅ）は、０．６５以上０．８５以下とするのが好ましい。

記録層には、保存安定性改善のためＧｅを含むことが望ましい。Ｓｂ−Ｔｅの二元系だけでは、例えば、７０〜８０℃程度の高温環境下におかれた場合、数１０時間で非晶質マークが消失（結晶化）してしまう。非晶質マークの安定性を確保するために好適なＧｅの含有量は、１０原子％以下、より好ましくは３〜８原子％、さらに好ましくは５〜８原子％である。Ｇｅ量が１０原子％を超えると、繰り返し記録において、相分離が起こりやすくなる。また、Ｇｅは結晶化速度を遅くするため、結晶化速度調整のために、Ｇｅの添加に伴いＳｂ比を高くする必要があるが、Ｓｂ比が高くなると記録感度が低下してしまい好ましくないため、前述のようにＧｅ量は５〜８原子％が最適である。その他、記録層には、結晶化速度や感度、保存安定性等の調整の目的で、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎ，Ｐ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｃｄ，Ｔｂ，Ｄｙ等から選ばれる少なくとも１種類の元素を含むことができる。

記録層の望ましい膜厚は５〜２０ｎｍである。５ｎｍ未満では反射率が低くなり過ぎ、また、膜成長初期の不均一な組成、疎な膜の影響が現れ易いので好ましくない。一方、２０ｎｍよりも厚いと熱容量が大きくなり記録感度が悪くなる。また、結晶成長が３次元的になるため、非晶質マークのエッジが乱れ、ジッタが高くなる傾向にある。

図６〜８に、本発明による光情報記録媒体製造方法の工程を示す。

本発明による光情報記録媒体の製造方法は、まず、該情報記録層を上にして第１の基板を第１の平面に固定する工程と、該情報記録層表面上の所定の点の第１の平面からの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎを計測する工程と、前記各点の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎとの距離ΔＨ１，ΔＨ２，ΔＨ３，…，ΔＨｎの各２乗和が最小となるような仮想平面を計算処理する工程とからなる。ここで、ｎは、２以上の任意の整数を表す。

図６は、第１の基板の一部断面を模式的に示したものである。第１の基板は、反射層、第１保護層、相変化記録層、第２保護層等からなる情報記録層が形成されていない側の面で、真空吸着や静電吸着等の方法で第１の平面に固定されている。なお、図６の情報記録層の形状は、説明上、誇張して曲面を描いている。

次に、情報記録層表面上の所定の点の第１の平面からの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎを計測する。第１の基板の情報記録層面側には、トラッキング用の溝形状が形成されているので、光媒体駆動装置と同様なピッククアップを用いて、そのフォーカスサーボ信号から、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎを計測することができる。あるいは、共焦点顕微鏡、レーザ変位計のような光学的手法、静電容量センサのような電気的手法等でもよい。高さの分解能は、１μｍ程度あればよい。平面分解能はｍｍオーダーでも十分である。Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎを計測する場所は、第１の基板の一部分に偏ることなく、全面に平均的に分布させるのがよい。

次に、最小２乗法の考え方に基づき前記各点の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，…，Ｈｎとの距離ΔＨ１，ΔＨ２，ΔＨ３，…，ΔＨｎの各２乗和が最小となるような仮想平面を算出する。ΔＨ１，ΔＨ２，ΔＨ３，…，ΔＨｎは、第１の基板に厚さむらがあることにより生ずるが、いずれも厚さむらの約１／２以下になる。

次に、図７のように、第１の基板の情報記録層に接着層を塗布し、第２の平面に固定した第２の基板を、第１の基板に対向させる。図７では、接着層を情報記録層側にのみ形成している。接着層は、例えば、第１の基板を第１の平面に固定したままで、ＵＶ硬化型樹脂を従来公知の方法でスピンコートすればよい。あるいは、第２の基板側に図示しない従来公知の方法で接着層をスピンコートしたものを、第２の平面に固定して第１の基板に対向させてもよい。接着層は両方の基板に形成されていても良く、その場合、接着層が第１の基板と第２の基板との間に形成されるように、第１の基板と第２の基板を対向させる。また、接着層はＵＶ硬化型樹脂に限定されず、感圧型、嫌気型等の樹脂やシートでも構わない。

次に、図８のように、第２の平面と前記仮想平面とを実質的に平行な状態に保持しながら、前記接着層を固化する。接着層がＵＶ硬化型樹脂の場合、第１の平面あるいは第２の平面は透光性材料で形成される。また、第２の平面を前記仮想平面に平行に保持するため、第１の平面あるいは第２の平面には、第１の基板あるいは第２の基板を任意の方向に傾斜させる機能を有する。

従来、第２の基板の厚さむらと接着層の厚さむらの合計がカバー層の厚さむらとなるため、カバー層の厚さむらをカバー層側基板（本構成の第２の基板に相当）の厚さむら以下にすることは困難であった。射出成形による基板の厚さむらは、量産レベルで±０．０１〜０．０２ｍｍであるから、カバー層の厚さむらは±０．０１〜０．０２ｍｍ以上であった。本発明によれば、第２の基板の厚さむらを接着層で吸収しながら貼り合わせを行うため、カバー層の厚さむらは第２の基板の厚さむらに依存せず、前述の仮想平面と情報記録面との距離ばらつき、すなわち、ΔＨ１，ΔＨ２，ΔＨ３，…，ΔＨｎとなり、実質的に第１の基板の厚さむらの約１／２になる。したがって、射出成形基板の厚さむらを量産レベルの±０．０１〜０．０２ｍｍに抑えたままで、カバー層の厚さむらを±０．０１ｍｍ以下にすることができる。

次に、本発明による相変化型光情報記録媒体の実施例および比較例を示す。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

実施例および比較例では、トラックピッチ＝０．４６μｍで、溝深さ＝２１ｎｍ、ランド幅溝幅＝０．３０μｍの溝形状が形成された０．６ｍｍ厚、直径１２０ｍｍのポリカーボネート基板を用意し、これに表１〜表２の層構成をスパッタリング法により成膜し、第１の基板とした。

次に、本実施例においては、図６〜８のプロセスに従い、第２の平面側からＵＶ光を照射して０．６ｍｍ厚の第２の基板を貼り合わせ、図５構造の媒体を得た。接着層には、紫外線硬化型接着樹脂（日本化薬株式会社DVD003）を２０〜２５μｍスピン塗布した。得られた媒体のカバー層の厚さ分布を、第１の基板の情報記録面と第２の基板の光入射面の距離差として、共焦点顕微鏡を用いて測ったところ、いずれも０．６００±０．０１ｍｍで、厚さムラ（厚みのばらつき）は±０．０１ｍｍ以下であった。

一方、比較例においては、第１の基板に紫外線硬化型接着樹脂（日本化薬DVD003）を２０〜２５μｍスピン塗布した後、第２の基板を接着樹脂の表面張力にしたがい静的に密着させ、６０００回転で樹脂を振り切った後に、ＵＶ硬化させて図５構造の媒体を得た。実施例同様に、共焦点顕微鏡を用いてカバー層の厚さを測ったところ、いずれも０．６００±０．０１ｍｍを超えており、カバー層の厚さむらは±０．０１ｍｍを超えていた。

これらの記録媒体を波長７８０ｎｍ、ビーム径２００μｍ×１μｍ(半径方向×トラック方向)の大口径ＬＤを用いた初期化装置で記録層を結晶化（初期化）した。媒体はＣＬＶ(constant linear velocity)として、線速３．０ｍ／ｓで媒体を回転させ、一回転させる毎に３６μｍ送りながら行なった。初期化した後、４０５ｎｍの青色レーザと開口数ＮＡ＝０．６５の光学系を用いて、記録線速＝６．０ｍ／ｓ、セル長＝０．２６μｍで８値の多値記録を行った。記録ストラテジーは、Ｐｗ幅＝４．４ｎｓ、Ｐｅ／Ｐｗ＝０．６２として、Ｐｗ開始時間とＰｂ幅を最適化し、記録パワー＝７〜１０ｍＷでの記録パワーマージンを評価した。

媒体の評価は、まず、Ｍ１からＭ７（マルチレベル（多値）信号の１番目から７番目）のマーク及びマークなしのＭ０の８値の情報をランダムに記録した。各レベルの反射信号の変動の揺らぎ、すなわち前記ＳＤＲを測定するために、80sector（１sectorは1221個のセル数）分のデータを取りこむ。このときに１sectorの先頭にＭ０およびＭ７の連続データを３７セル分記録している。再生した信号は、図９のような流れにより、フィルターを通して、トラック１周に存在する数ｋＨｚレベル以下の大きな反射信号の変動を除去した後に、先に記録したＭ０、Ｍ７の連続データを用いてＡＧＣ処理を行なう。このＡＧＣ処理とはＭ０、Ｍ７の振幅を基準に、その後に記録されているランダム信号の振幅変動差をなくし、一定レベルの振幅をもった信号に加工することである。さらにその後、波形等価（ＥＱ）回路を通して、特にＭ１、Ｍ２マークのように振幅の小さな信号を増幅させる。この信号を取りこんで各レベルの反射電位の標準偏差を求め、ＳＤＲ値を求める。なお、図９中のＨＰＦはハイパスフィルター（High Pass Filter）、ＬＰＦはローパスフィルター（Low Pass Filter）を表す。

実施例１および比較例１について、ＳＤＲの記録パワーマージンを図１０に示す。実施例１では、最も低いＳＤＲ（＝ボトムＳＤＲ）が得られる記録パワーＰ０＝８ｍＷに対して、Ｐ０±１０％（０．８ｍＷ）で実用的なＳＤＲ≦３．０％を満足している（表２中、パワーマージン○）。一方、比較例１は、実施例１に比べてボトムＳＤＲが高く、パワーマージンもＰ０±０．５ｍＷ程度と狭かった（表２中「×」で表す）。

同様に、実施例２〜４では、いずれもＰ０±１０％でＳＤＲ≦３．０％を満足していたが、比較例２〜４では実用的なパワーマージンは得られなかった。

マーク占有率とＲｆ信号との関係を示す図である。 記録マークパタン数（＝６）と各記録マークパタンからのＲｆ信号値の分布を示す図である。 記録ストラテジを示す図である。 記録マークパタン数（＝８）と各記録マークパタンからのＲｆ信号値の分布を示す図である。 本発明による光情報記録媒体の構成例を示す図（断面図）である。 本発明による光情報記録媒体の製造方法の工程を説明する図（断面図）である。 本発明による光情報記録媒体の製造方法の工程を説明する図（断面図）である。 本発明による光情報記録媒体の製造方法の工程を説明する図（断面図）である。 ＳＤＲ評価のための手順を示す図である。 ＳＤＲの記録パワーマージンを示す図である。

Claims (7)

1. 光照射による結晶とアモルファスの相転移現象を利用する光情報記録媒体であって、該光情報記録媒体は、同心円または螺旋状の溝形状を有する第１の基板上に、少なくとも反射層、第１保護層、相変化記録層、第２保護層からなる情報記録層をこの順序で有し、さらに接着層を介して第２の基板を有し、該第２の基板側から光照射して記録および再生を行う多値記録方式を用い、前記第１の基板と前記第２の基板の厚さが０．６ｍｍ±０．０５ｍｍであり、かつ、前記第２の基板と前記接着層から構成されるカバー層の厚さムラである厚みのばらつきが０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記第１の基板は、トラックピッチが０．４５〜０．５０μｍ、凸部からなるランド幅が０．２０〜０．３３μｍの溝形状を有することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
3. 前記反射層がＡｇを主として含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録媒体。
4. 前記第１保護層が硫黄を含む保護層材料の場合に、前記反射層と前記第１保護層との間にＳｉ酸化物と、Ｎｂ酸化物および／またはTa酸化物と、からなる実質的に硫黄を含まない硫化防止層を有することを特徴とする請求項３に記載の光情報記録媒体。
5. 前記記録層が下記式（Ｉ）の組成からなる相変化記録材料を用いたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光情報記録媒体。
   

   

   （式中、Ｘは、Ag、Au、Cu、Ca、Cr、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Sn、Pb、Mg、Mn、N、P、Bi、La、Ce、Cd、Tb、Dyの中から選ばれる少なくとも１種類の元素を表し、α、β、γは、それぞれ0.01≦α≦0.10、0.001≦β≦0.10、0.65≦γ≦0.85を表す。）
6. 少なくとも前記情報記録層を上にして第１の基板を第１の平面に固定する工程と、該情報記録層表面上の所定の点の第１の平面からの高さＨ１〜Ｈｎを計測する工程と、前記各点の高さＨ１〜Ｈｎとの距離ΔＨ１、・・・、ΔＨｎの各２乗和が最小となるように仮想平面を計算処理する工程と、第１の基板の情報記録層および／または第２の基板に接着層を塗布する工程と、該接着層が第１の基板と第２の基板との間に形成されるように、第２の基板を第２の平面に固定し、第１の基板に対向させる工程と、第２の平面と前記仮想平面とを実質的に平行な状態に保持しながら、前記接着層を固化する工程とからなることを特徴とする情報記録媒体の製造方法（式中、ｎは２以上の整数を表す）。
7. 開口数ＮＡが０．６５±０．０２、記録再生波長が３８０〜４１０ｎｍの光学系を用い、記録媒体上のトラック進行方向に等しい間隔で分割された領域であるセル毎に１つの記録マークを形成し、該セル長を０．２６μｍ以下とし、非晶質マークとマーク間の結晶領域を含む領域とから反射される反射光強度レベルに基づいて、６値以上の多値記録を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光情報記録媒体を用いた記録方法。

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