JP2008112556A - 光学的情報記録媒体とその記録再生方法及び記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体と、その光学的情報記録媒体の記録再生方法及び記録再生装置を提供する。
【解決手段】本発明の光学的情報記録媒体では、透明基板１上に設けられた少なくとも１つの情報層が、透明基板１側から順に配置された保護層２及び追記形の記録層３を含んでいる。記録層３は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む。保護層２は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む。保護層２に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、保護層２におけるＣｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅの原子数割合の合計は、７０原子％以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成された薄膜に、レーザー光等の高エネルギー光ビームを照射することにより、信号品質の高い情報信号を記録・再生することのできる光学的情報記録媒体と、記録再生方法及び記録再生装置とに関するものである。

透明基板上に薄膜を形成し、この薄膜に微小なスポットに絞り込んだレーザー光を照射して情報信号を記録再生する記録媒体について研究開発が盛んに行われている。追記可能なタイプの記録媒体としては、基板上に、酸化物を母材として金属元素等を分散させた材料、例えばＴｅとＴｅＯ₂の混合物であるＴｅＯ_x（０＜ｘ＜２）記録薄膜を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この記録媒体からは、再生用光ビームの照射によって大きな反射率変化を得ることができる。

ＴｅＯ_x記録薄膜は、レーザーアニール等の初期化処理を施すことなく、成膜後の非晶質状態のままで、レーザー光を照射して結晶の記録マークを形成することができる。これは非可逆過程であって上書きによる修正や消去ができないため、この記録薄膜を用いた媒体は、追記のみ可能な記録媒体として利用できる。ＴｅＯ_x記録薄膜では、記録後信号が飽和するまで、すなわち記録薄膜中のレーザー光照射による結晶化が十分進行するまでに若干の時間を要する。このため、この記録薄膜を用いた媒体は、そのままでは、例えばデータをディスクに記録して一回転後にそのデータを検証するコンピュータ用データファイルのように、高速応答性が要求される媒体としては不適当である。この欠点を補うために、ＴｅＯ_xに第３の元素としてＰｄ、Ａｕ等を添加することが提案されている（例えば、特許文献２、３及び４参照）。Ｐｄ及びＡｕは、ＴｅＯ_x記録薄膜中において、レーザー光照射時にＴｅの結晶成長を促進する機能を有すると考えられ、これによって、ＴｅとＴｅ−Ｐｄ合金又はＴｅ−Ａｕ合金との結晶粒が高速で生成する。Ｐｄ及びＡｕは、耐酸化性が高く、ＴｅＯ_x記録薄膜の高い耐湿性を損なうことがない。

また、一媒体あたりが扱える情報量を増やすための基本的な手段として、レーザー光の波長を短くする、またはレーザー光を集光する対物レンズの開口数を大きくすることによって、レーザー光のスポット径を小さくして記録面密度を向上させるという方法が、一般的に用いられている。さらに複数の情報層を積層した多層構造媒体も近年実用化されている。このような高密度記録や多層記録に対応するため、ＴｅＯ_xにＰｄ、Ａｕ等を添加した記録材料の組成及び膜厚を改良した記録媒体も提案されている（例えば、特許文献５参照）。そしてさらには、反射層を追加することによって得られる光学的エンハンス効果及び冷却によるマーク間熱干渉を抑える効果によって、記録密度を高めている（例えば、特許文献６参照）。
特開昭５０−４６３１７号公報 特開昭６０−２０３４９０号公報 特開昭６１−６８２９６号公報 特開昭６２−８８１５２号公報 国際公開第９８／０９８２３号パンフレット（第２０−２３頁、第４図） 特開２００２−２５１７７８号公報

上述のような高密度記録、特に青紫色レーザーを用いた記録を行う場合、記録層（記録薄膜）が高密度記録に適さない可能性がある。レーザー加熱による熱負荷のために、場合によっては記録層が損傷を受けて、ノイズの上昇等により記録信号の品質が悪化する可能性があるためである。これを防ぐためには、誘電体等の材料で作製された保護層を設けるのが有効である。保護層の性能としては、（１）耐熱性が高く、記録層を熱的損傷から保護すること、（２）記録層等の隣接する材料との密着性が良く、高温・高湿条件でも剥離、腐食及び拡散等を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録層の光学変化をエンハンスすること、（４）それ自身熱的に安定で、高温高湿においても粒径や組成分布が変動しないこと、等が要求される。特に追記型の記録媒体においては、高密度記録できることもさることながら、保存信頼性が高いことが非常に重要である。たとえ記録した時点では十分な信号品質が得られていたとしても、例えば高温または高湿環境下に放置した場合等に、記録直後には影響していなかった熱的損傷の影響が顕在化し、ノイズが上昇するといったことも起こり得る。

また、上述のような、記録層がレーザー加熱による熱負荷のために損傷を受けて、ノイズの上昇等により記録信号の品質が悪化することを防ぐために、誘電体等の材料で作製された保護層を設ける以外の手段として、金属等の放熱性の高い層を設けることもまた有効である。同層に適当な光学定数を有する材料を用いて反射機能を持たせ、すなわち反射層とすることによって、光学的干渉効果を利用して記録層の光吸収率を高めて記録感度を向上させ、さらには記録層の光学変化をエンハンスするのが一般的である。反射層にもまた、耐熱性が高いことや隣接する層との密着性、さらには保存信頼性が高いことが要求される。

本発明は、高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体を提供することを目的とするものである。また、本発明は、そのような光学的情報記録媒体の記録再生方法及び記録再生装置を提供することも目的とする。

本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板上に設けられた少なくとも１つの情報層が、前記透明基板側から順に配置された保護層及び追記形の記録層を含んでおり、前記記録層は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含み、前記保護層は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含んでいる。前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層におけるＣｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅの原子数割合の合計が７０原子％以上である。

本発明の光学的情報記録媒体の記録再生方法は、上記の本発明の光学的情報記録媒体に対し、波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して情報の記録再生を行う方法である。

本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置は、上記の本発明の光学的情報記録媒体に対して波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して情報の記録再生を行う記録再生部と、前記光学的情報記録媒体からの反射光を検出する検出部と、を少なくとも備えている。

本発明によれば、高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体と、その記録再生方法及び記録再生装置とを提供することができる。

本発明の光学的情報記録媒体では、透明基板上に少なくとも１つの情報層が設けられている。この情報層は、保護層及び追記形の記録層を含んでいる。この情報層において、保護層及び記録層は、透明基板側からこの順に配置されている。なお、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板側からレーザー光等の光ビームが入射する構成である。記録層は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含んでいる。保護層は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含んでいる。保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、保護層におけるＣｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅの原子数割合の合計は、７０原子％以上である。

なお、本明細書において、「元素−Ｏ」で表される材料とは、その元素と酸素（Ｏ）とを成分として含む材料のことであり、その元素と酸素（Ｏ）を含有する化合物、その元素の酸化物、その元素の酸化物において酸素が欠損したもの等を含む。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の説明は本発明の一例であり、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜３は、本発明の光学的情報記録媒体の各構成例の部分断面図である。なお、同様の機能を有する構成には同じ符号を付して、その説明を省略する場合がある。

図１に示す光学的情報記録媒体には、透明基板１上に、少なくとも保護層２、記録層３、中間層４及び反射層５がこの順に配置されている。この例では、透明基板１側から順に配置された保護層２、記録層３、中間層４及び反射層５によって情報層が構成されているが、保護層２及び記録層３のみから情報層が構成されていてもよい。また、記録層３に対して保護層２と反対側に配置される中間層４及び反射層５は、両方が設けられていてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。この光学的情報記録媒体に対し、透明基板１の側から、レーザー光６を対物レンズ７で集光し、照射して情報の記録再生を行う。

また、図２に示す光学的情報記録媒体のように、保護層２と記録層３との間に緩衝層８を、反射層５に対して中間層４と反対側に保護基板９を、反射層５と保護基板９との間に上部保護層１０を設けることもできる。なお、緩衝層８、保護基板９及び上部保護層１０は、それぞれ必要に応じて設けることができる。

また、図３に示す光学的情報記録媒体のように、透明基板１と保護基板９との間に、分離層１１を介して、第１情報層１２〜第ｎ情報層１３（但し、ｎは２以上の整数）のｎ個の情報層を設けてもよい。その際、ｎ個の情報層のうち少なくともいずれか１つの情報層が、透明基板１に近い側から順に、図１または図２に示した情報層の膜構成と同様の構成（多層薄膜構造）を有している。この光学的情報記録媒体の各情報層に対し、透明基板１の側から、所定の情報層にレーザー光６を対物レンズ７で集光し、照射して、情報の記録再生を行う。なお、本発明の光学的情報記録媒体がｎ個の情報層を含む場合、上述したように、ｎ個の情報層のうち少なくともいずれか１つの情報層が、透明基板１の側（レーザー光入射側）から順に配置された保護層２及び記録層３を含む構成であればよく、他の情報層の構成については限定されない。したがって、他の情報層として、書き換え可能な情報層や再生専用の情報層を用いることもできる。この場合、１回のみ記録し消去したくない情報と、書き換えたい情報や再生専用の情報とを、１枚の媒体に共存させることができるため、利便性が高く、種々のアプリケーションへの応用が可能な光学的情報記録媒体を提供することができる。

記録層３は、追記形の記録材料で形成されており、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を母材として含んでいる。記録層３には、これらの母材に加えて、昇温により高速で結晶化して光学変化を生じさせる目的で、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｇ及びＣｕのいずれか１つまたは複数の元素を添加することができる。また、母材として例えばＴｅ−Ｏを用いる場合には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉから選ばれる１つまたは複数の元素を添加することができる。特に、母材としてＴｅ−Ｏを用いる場合は、Ｐｄ及びＡｕから選ばれる少なくともいずれか１種が添加元素として好適である。

さらに、記録層３には、上記成分以外に、結晶化速度、熱伝導率または光学定数等の調整、あるいは耐熱性または耐湿性の向上等の目的で、さらに他の成分（元素）が含まれていてもよい。記録層３に含まれる他の元素としては、例えばＮ、Ｆ、Ｃ、Ｓ及びＢ等の非金属元素から選ばれる１つまたは複数の元素が挙げられる。これらの元素は、必要に応じて記録層３に適宜添加することができるが、その原子数割合は、記録層３に含まれる全ての原子の合計を１００原子％とした場合に２０原子％以下が好ましく、１０原子％以下がより好ましい。

記録層３の膜厚は、２ｎｍ以上７０ｎｍ以下とするのが好ましく、さらには４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とするのがより好ましい。記録層３の膜厚が上記より薄いと、十分な反射率及び反射率変化が得られないためＣ／Ｎ比が低くなってしまう場合がある。また、記録層３の膜厚が上記より厚いと、記録層３の薄膜面内の熱拡散が相対的に大きくなるため記録マークの輪郭が不鮮明となり、高密度記録においてＣ／Ｎ比が低くなってしまう場合がある。

保護層２は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含んでいる。保護層２に含まれる上記各成分は、いずれも化合物組成である必要はなく、例えば酸素（Ｏ）が欠損した組成であってもよい。記録層３との密着性を向上させるために、積極的に酸素が欠損した組成を用いることもできる。保護層２に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合、保護層２におけるＣｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅの原子数割合の合計は、７０原子％以上（好ましくは９０原子％以上、より好ましくは１００原子％）である。なお、保護層２は、上記以外の材料成分（例えばＮ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等）を、本来の機能を損なわない程度であれば含むことが可能である。

この保護層２は、上記の記録層３との組合せにおいて、前述の（１）耐熱性が高く、記録層３を熱的損傷から保護すること、（２）記録層３等の隣接する材料との密着性が良く、高温・高湿条件でも剥離、腐食及び拡散等を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録層３の光学変化をエンハンスすること、（４）それ自身熱的に安定で、高温高湿においても粒径や組成分布が変動しない、といった条件を全て満たすものである。

上記の保護層２の材料の中でも、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−Ｏ及びＳｎ−Ｏが好適に用いられる。したがって、保護層２がＺｎ−Ｏ、Ｔｅ−Ｏ及びＳｎ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含み、保護層２に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、保護層２におけるＺｎ、Ｔｅ及びＳｎの原子数割合の合計が３０原子％以上を占めることが好ましい。

また、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−Ｏ及びＳｎ−Ｏからなる群を第１成分群とし、Ｃｒ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ及びＧａ−Ｏからなる群を第２成分群とした場合、保護層２が、第１成分群から選ばれる少なくともいずれか１種と、第２成分群から選ばれる少なくともいずれか１種とを含んでいることが好ましい。このとき、保護層２に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、保護層２において、Ｚｎ、Ｔｅ及びＳｎの原子数割合の合計が３３原子％以上９６原子％以下であり、かつ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｉｎ及びＧａの原子数割合の合計が４原子％以上６７原子％以下であることが好ましい。その中でも特に、第１成分群から選ばれる１種としてＺｎ−Ｏが含まれ、第２成分群から選ばれる１種としてＣｒ−Ｏが含まれることがさらに好ましい。この場合、Ｚｎの原子数割合は３３原子％以上９６原子％以下か好ましく、Ｃｒの原子数割合は４原子％以上６７原子％以下（好ましくは５０原子％未満、より好ましくは３４原子％未満）が好ましい。

また、保護層２は、硫黄（Ｓ）を成分として含んでもよい。Ｓを含む保護層２を記録層３と隣接させることに関しては、密着性も高く特に問題ないが、樹脂材料からなる透明基板１と隣接させることで剥離、腐食及び拡散等を生じる場合がある。このため、保護層２に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、保護層２におけるＳの原子数割合は２原子％以下であることが望ましい。

また、保護層２は必ずしも記録層３と接している必要はなく、両層の膜応力や加熱または加湿時における膨張収縮の不均衡から生じる剥離等を防止するために、必要に応じて緩衝層８（図２参照）を介在させることも可能である。例えば各種誘電体材料、中でも特に硫化物、炭化物等を用いて形成された緩衝層８を設けることで、より密着性を高めることができる。例えば、ＺｎＳまたはＺｎＳをベースとしてＳｉＯ₂等を混合した材料を用いて形成された緩衝層８を、保護層２と記録層３との間に挿入することが好ましい。

反射層５の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属またはそれらをベースとした合金を用いることができるが、中でも特に反射率の高いＡｇ合金が好ましい。Ａｇへの添加元素としては、特に限定されないが、例えば、少量で凝集防止及び粒径微細化の効果が高いＰｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｏ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等が適しており、中でも、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇａがより効果が高く、これらのうちの１つまたは複数の元素を用いることができる。このような効果を発揮しつつもＡｇの高い熱伝導率や反射率を損なわせないために、添加元素の原子数割合は、反射層５全体に対して（反射層５に含まれる全原子の合計を１００原子％とした場合）、０．０１原子％以上１０原子％以下であることが好ましく、さらには０．０５原子％以上５原子％以下であることがより好ましい。

中間層４の材料としては、例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅ等の酸化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ及びＰｂ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＳｉ等の炭化物、Ｚｎ及びＣｄ等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、Ｍｇ、Ｃａ及びＬａ等の希土類等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ及びＧｅ等の単体、あるいはこれらの混合物を用いることができる。ただし、反射層５がＡｇまたはＡｇ合金を含む場合は、中間層４に硫化物を用いると腐食を生じる可能性があるため、硫化物を含まない材料を用いることが好ましい。また、中間層４に保護層２と同じ材料を用いることも可能である。中間層４の膜厚は２ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。

上部保護層１０の材料としては、中間層４の材料として挙げたものを用いることができるが、中間層４と同じ材料である必要はなく、例えば反射層５がＡｇまたはＡｇ合金を含む場合は、硫化物を含まない材料を用いることが好ましい。また、上部保護層１０は、保護層２または中間層４と同じ材料で形成されていてもよい。上部保護層１０の膜厚は、２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。

上記の各薄膜は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等の気相薄膜堆積法によって形成することができる。なお、上記の各薄膜は、オージェ電子分光法、Ｘ線光電子分光法または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「薄膜作製ハンドブック」共立出版株式会社、１９９１年等）により、各層の材料及び組成を調べることが可能である。なお、本実施の形態においては、各層のターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が略同等であることを確認した。ただし、成膜装置、成膜条件またはターゲットの製造方法等によっては、ターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が異なる場合もある。そのような場合には、あらかじめ組成のずれを補正する補正係数を経験則から求め、所望の組成の薄膜が得られるようにターゲット材料組成を決めることが好ましい。

本発明の光学的情報記録媒体には、透明基板側からレーザー光が入射する。したがって、透明基板１の材料は、レーザー光６の波長において略透明であることが好ましく、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が使用できる。また、透明基板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、例えば対物レンズ５の開口数ＮＡが０．６〜０．７程度の場合には厚さ０．３〜０．８ｍｍ程度、開口数ＮＡが０．８〜０．９程度の場合には厚さ０．０３〜０．２ｍｍ程度とすることが好ましい。透明基板１が例えば０．３ｍｍ以下のように薄い場合は、情報層の上に、シート状の上記各樹脂を貼り付けるか、紫外線硬化性樹脂をスピンコートにより塗布して紫外線照射により硬化させることによって、透明基板１を作製できる。

保護基板９は、媒体においてレーザー光入射側と反対側に配置される基板である。保護基板９の材料としては、透明基板１の材料として挙げたのと同じものを用いることができるが、透明基板１とは異なる材料としてもよく、レーザー光６の波長において必ずしも透明でなくともよい。また、保護基板９の厚さは特に限定されないが、０．０１〜３．０ｍｍ程度のものを用いることができる。

分離層１１としては、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。分離層１１の厚さは、第１情報層１２〜第ｎ情報層１３までのいずれか一層を再生する際に他層からの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７の開口数ＮＡとレーザー光６の波長λとから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、分離層１１の厚さは、λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６の場合は１０μｍ以上１００μｍ以下、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の場合は５μｍ以上５０μｍ以下であることが、少なくとも必要である。但し、層間のクロストークを低減できる光学系や技術が開発されれば、分離層１１の厚さは上記より薄くできる可能性もある。

また、図２や図３に示すような光学的情報記録媒体２枚を、それぞれの保護基板９の側を対向させて貼り合わせ、両面構造とすることにより、媒体１枚あたりに蓄積できる情報量をさらに２倍にすることができる。

本実施の形態の光学的情報記録媒体を製造する際には、透明基板１上に上記の各薄膜や分離層１１を順次形成した後に保護基板９を形成または貼り合わせてもよいし、逆に保護基板９上に各薄膜等を順次形成した後に透明基板１を形成または貼り合わせてもよい。特に後者は、例えば対物レンズ７の開口数ＮＡが０．８以上と大きく、透明基板１が０．２ｍｍ以下のように薄い場合に適している。その場合、レーザー光６案内用の溝であるグルーブやアドレス信号等の凹凸パターンは、保護基板９及び分離層１１の表面上に形成、すなわちスタンパ等のあらかじめ所望の凹凸パターンが形成されたものから転写されて形成される。その際、特に分離層１１のようにその層厚が薄く、通常用いられているインジェクション法が困難な場合は、２Ｐ法（ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）を用いることができる。

図４に、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生を行う記録再生装置について、最小限必要な装置構成の一例の概略図を示す。この装置には、少なくとも、光学的情報記録媒体１７に対して波長４５０ｎｍ以下のレーザー光６を照射して情報の記録再生を行う記録再生部と、光学的情報記録媒体１７からの反射光を検出するフォトディテクター（検出部）１８とを備えている。本実施の形態では、記録再生部は、波長４５０ｎｍ以下のレーザー光６を出射するレーザーダイオード１４と、ハーフミラー１５と、対物レンズ７とを含んでいる。レーザーダイオード１４から出射されたレーザー光６は、ハーフミラー１５及び対物レンズ７を通じて、モーター１６によって回転されている光学的情報記録媒体１７上にフォーカシングされる。情報の再生は、光学的情報記録媒体１７からの反射光をフォトディテクター１８に入射させ、信号を検出することによって行われる。なお、光学的情報記録媒体１７は、図１〜図３に示した本実施の形態の媒体である。

情報信号の記録を行う際には、レーザー光６の強度を複数のパワーレベル間で変調する。レーザー光６の強度を変調するには、半導体レーザーの駆動電流を変調して行うのが良く、あるいは電気光学変調器、音響光学変調器等の手段を用いることも可能である。マークを形成する部分に対しては、ピークパワーＰ１の単一矩形パルスでもよいが、特に長いマークを形成する場合は、過剰な熱を省き、マーク幅を均一にする目的で、図５に示すようにピークパワーＰ１及びボトムパワーＰ３（但し、Ｐ１＞Ｐ３）との間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列を用いる場合もある。また、最後尾のパルスの後に冷却パワーＰ４の冷却区間を設けても良い。マークを形成しない部分に対しては、バイアスパワーＰ２（但し、Ｐ１＞Ｐ２）で一定に保つ。

ここで、記録するマークの長さ、さらにはその前後のスペースの長さ等の各パターンによってマークエッジ位置に不揃いが生じ、ジッタ増大の原因となることがある。本発明の光学的情報記録媒体の記録再生方法では、これを防止し、ジッタを改善するために、上記パルス列の各パルスの位置または長さを、パターン毎にエッジ位置が揃うように必要に応じて調整し、補償することもできる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。

（実施例１）
本実施例では、２個の情報層（第１情報層及び第２情報層）が設けられた光学的情報記録媒体を作製した。本実施例では、透明基板側に配置される第１情報層が、本発明の光学的情報記録媒体における情報層に該当する。

保護基板としては、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径約１２ｃｍ、厚さ約１．１ｍｍ、溝ピッチ０．３２μｍ、溝深さ約２０ｎｍのものを用いた。この保護基板の溝が形成された表面上に、第２情報層として、Ａｇ₉₈Ｐｄ₁Ｃｕ₁からなる膜厚６０ｎｍの反射層、（ＺｎＯ）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₅（Ｉｎ₂Ｏ₃）₁₅からなる膜厚１０ｎｍの中間層、Ｔｅ₃₆Ｏ₅₄Ｐｄ₁₀からなる膜厚２４ｎｍの記録層、（ＺｎＯ）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₂₀からなる膜厚２０ｎｍの保護層の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。この第２情報層の表面上に、紫外線硬化性樹脂を用いて２Ｐ法により保護基板と同じ溝パターンを転写し、厚さ約２５μｍの分離層を形成した。この分離層の表面上に、第１情報層として、Ａｇ₉₈Ｐｄ₁Ｃｕ₁からなる膜厚１０ｎｍの反射膜、（ＺｎＯ）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₅（Ｉｎ₂Ｏ₃）₁₅からなる膜厚１０ｎｍの中間層、Ｔｅ₃₆Ｏ₅₄Ｐｄ₁₀からなる膜厚１２ｎｍの記録層、様々な材料からなる膜厚１５ｎｍの保護層の各薄膜を、スパッタリング法によりこの順に積層した。この第１情報層の表面上に、紫外線硬化樹脂を用いて厚さ７５μｍの透明基板を形成した。

本発明の実施例として、第１情報層の保護層にＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＴｅＯ₂、（ＺｎＯ）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₂₀、（ＺｎＯ）₈₀（Ｓｂ₂Ｏ₃）₂₀、（ＺｎＯ）₈₀（Ｂｉ₂Ｏ₃）₂₀、（ＳｎＯ₂）₇₀（Ｉｎ₂Ｏ₃）₃₀、（ＳｎＯ₂）₇₀（Ｇａ₂Ｏ₃）₃₀、（ＴｅＯ₂）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₂₀、（ＺｎＯ）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₅（Ｉｎ₂Ｏ₃）₁₅、（ＺｎＯ）₅₀（ＴｅＯ₂）₅₀及び（ＳｎＯ₂）₅₀（ＴｅＯ₂）₅₀をそれぞれ用いたディスク１〜１２を作製し、比較例として第１情報層の保護層に（ＺｎＯ）₅₀（ＳｉＯ₂）₅₀、（ＴｉＯ₂）₅₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₅₀、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、（ＺｎＳ）₅₀（ＳｉＯ₂）₅₀、（ＺｎＳ）₈₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₂₀をそれぞれ用いたディスク１３〜１８を作製した。

上記各ディスクのグルーブ、すなわち溝及び溝間のうちレーザー光入射側から見て手前に凸になっている部分に対し、波長４０５ｎｍでレンズ開口数０．８５の光学系を用いて、線速４．９ｍ／ｓで回転させながら、レーザー光を照射して周波数１６．５ＭＨｚの単一信号を記録した。

信号を記録する際にはパワーレベルＰ１・幅６ｎｓの単一パルスを用い、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及び再生パワーは全て０．７ｍＷとした。

この条件で、未記録のトラックに信号を１回記録し、単一信号のＣ／Ｎ比をスペクトラムアナライザーで測定した。Ｐ１を任意に変化させて測定し、振幅が最大値より３ｄＢ低くなるパワーの１．２５倍の値を設定パワーとした。各ディスクの設定パワーにおけるＣ／Ｎ比（加速前Ｃ／Ｎ比）を測定した後に、保存信頼性を確認するために、各ディスクを温度９０℃相対湿度８０％の条件で１００時間保持した後に、再度Ｃ／Ｎ比（加速後Ｃ／Ｎ比）を測定した。その第１情報層の結果を表１に示す。また、表１には、保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合の、保護層におけるＣｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅの原子数割合の合計（原子％）も示す。

表１によると、本発明の実施例であるディスク１〜１２はいずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示している。一方、比較例のディスク１３〜１８は、本発明とは材料組成が異なるものであるが、いずれも加速後の低下が大きく保存信頼性が不十分という結果であった。

なお、同様に保護層材料を比較する実験を、第２情報層の場合、第１情報層及び中間層を有さず透明基板の厚さを１００μｍとした第２情報層のみの単一情報層の場合、あるいは記録層の材料をＣｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−ＯまたはＢｉ−Ｏとした場合等についても行ったが、やはり上記各保護層の材料・組成の間における保存信頼性の優劣は変わらなかった。

以上のように、本発明の光学的情報記録媒体は、高密度記録における信号品質が良好であって、さらに保存信頼性も高いので、映像、音楽、情報等の電子化できるデータを保存する媒体として有用である。

本発明の光学的情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。 本発明の光学的情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。 本発明の光学的情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置の一例を示す概略図である。 本発明の光学的情報記録媒体の記録再生に用いる記録パルス波形である。

符号の説明

１ 透明基板
２ 保護層
３ 記録層
４ 中間層
５ 反射層
６ レーザー光
７ 対物レンズ
８ 緩衝層
９ 保護基板
１０ 上部保護層
１１ 分離層
１２ 第１情報層
１３ 第ｎ情報層
１４ レーザーダイオード
１５ ハーフミラー
１６ モーター
１７ 光学的情報記録媒体
１８ フォトディテクター（検出部）

Claims (16)

1. 透明基板上に設けられた少なくとも１つの情報層が、前記透明基板側から順に配置された保護層及び追記形の記録層を含んでおり、
   前記記録層は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含み、
   前記保護層は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＴｅ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含み、前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層におけるＣｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＴｅの原子数割合の合計が７０原子％以上である、光学的情報記録媒体。
2. 前記保護層が、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−Ｏ及びＳｎ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含み、前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層におけるＺｎ、Ｔｅ及びＳｎの原子数割合の合計が３０原子％以上である、請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
3. 前記保護層が、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−Ｏ及びＳｎ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種と、Ｃｒ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ及びＧａ−Ｏから選ばれる少なくともいずれか１種とを含み、前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層において、Ｚｎ、Ｔｅ及びＳｎの原子数割合の合計が３３原子％以上９６原子％以下であり、かつ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｉｎ及びＧａの原子数割合の合計が４原子％以上６７原子％以下である、請求項２に記載の光学的情報記録媒体。
4. 前記保護層がＺｎ−Ｏ及びＣｒ−Ｏを含み、前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層において、Ｚｎの原子数割合が３３原子％以上９６原子％以下であり、かつ、Ｃｒの原子数割合が４原子％以上６７原子％以下である、請求項３に記載の光学的情報記録媒体。
5. 前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層において、Ｚｎの原子数割合が３３原子％以上９６原子％以下であり、かつ、Ｃｒの原子数割合が４原子％以上５０原子％未満である、請求項４に記載の光学的情報記録媒体。
6. 前記保護層がさらにＳを含み、前記保護層に含まれる酸素原子以外の全原子の合計を１００原子％とした場合に、前記保護層におけるＳの原子数割合が２原子％以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
7. 前記情報層は、前記保護層と前記記録層との間に配置された緩衝層をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
8. 前記記録層がＴｅ−Ｏを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
9. 前記記録層が、Ｐｄ及びＡｕから選ばれる少なくともいずれか１種をさらに含む、請求項８に記載の光学的情報記録媒体。
10. 前記情報層に対して前記透明基板と反対側に配置された保護基板をさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
11. 前記情報層に溝が設けられており、前記溝のピッチが１μｍ以下である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
12. 前記透明基板上に第１情報層〜第ｎ情報層（但し、ｎは２以上の整数）のｎ個の情報層を備え、前記第１情報層〜第ｎ情報層のうちの少なくとも１つの情報層が、前記透明基板側から順に配置された前記保護層及び前記記録層を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
13. 前記情報層は、前記記録層に対して前記保護層と反対側に配置された反射層をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
14. 前記情報層は、前記記録層に対して前記保護層と反対側に配置された中間層をさらに含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体に対し、波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して情報の記録再生を行う、光学的情報記録媒体の記録再生方法。
16. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体に対して波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して情報の記録再生を行う記録再生部と、前記光学的情報記録媒体からの反射光を検出する検出部と、を少なくとも備えた光学的情報記録媒体の記録再生装置。

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