JP3575274B2 - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書き換え可能な相変化媒体に関する。特に、コンパクトディスク及び高密度コンパクトディスクあるいはディジタルビデオディスクとの互換性を有する相変化媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報量の増大に伴い高密度でかつ高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒体が求められているが、光ディスクはまさにこうした用途に応えるものとして期待されている。書換型の光ディスクとして、光磁気効果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変化に伴う反射率変化を利用した相変化媒体がある。
【０００３】
相変化媒体は外部磁界を必要とせず、レーザー光のパワーを変調するだけで記録・消去が可能であり、記録・再生装置を小型化できるという利点を有する。さらに、特に記録層等の材料を変更することなく短波長光源による高密度化が可能であるといった利点もある。
このような、相変化の記録層材料としては、カルコゲン系合金薄膜を用いることが多い。例えば、ＧｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｎＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系合金があげられる。
【０００４】
現在、実用化されている書換可能な相変化媒体では、結晶状態を未記録・消去状態とし、非晶質のマークを形成する。非晶質マークは記録層を融点より高い温度まで加熱し、急冷することによって形成される。このような記録層の加熱による蒸発・変形を防ぐため、通常は記録層の上下を耐熱性でかつ化学的にも安定な誘電体保護層で挟む。
【０００５】
記録過程においては、この保護層は記録層からの熱拡散を促し過冷却状態を実現して非晶質マークの形成にも寄与している。
さらに、上記サンドイッチ構造の上部に金属反射層を設けた４層構造とすることで、熱拡散をさらに促し、非晶質マークを安定に形成することができる。
消去（結晶化）は、記録層の結晶化温度よりは高く、融点よりは低い温度までもしくは融点直上まで記録層を加熱して行う。この場合、誘電体保護層は、記録層を固相結晶化に十分な高温に保つ蓄熱層として働く。
【０００６】
近年、書換可能コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ 、ＣＤ−ＲＷ）が提唱されている。ＣＤ−ＲＷは、反射率の低さを除けばＣＤやＣＤ−ＲＯＭとの再生互換性を有している。また最近、ＣＤを高密度化したＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ ＤｉｓｃもしくはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃの略とされる）の書き換え可能型も提案されている。
【０００７】
ＣＤ−ＲＷには、蛇行（Ｗｏｂｂｌｅ）した溝が設けられ溝内に記録する。
蛇行の周波数は搬送波周波数２２．０５ｋＨｚをアドレス情報により周波数（ＦＭ）変調したものである。これはＡＴＩＰ信号と呼ばれる。
ＡＴＩＰ信号を用いることで未記録ディスクの回転数制御が可能になり、ＣＤ線速（１．２〜１．４ｍ／ｓ）の１倍速、２倍速、さらには４倍、６倍速での記録ができる。
この際、安価な半導体レーザーを用いるためには記録パワーは約１５ｍＷ以下でなければならず、また、記録時の線速が異なっても単純に線速に反比例して基準クロック周波数Ｔを変えるだけで、所望のマーク長が記録できなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相変化媒体においては、記録時の線速の変化は非晶質マーク形成過程と再結晶化による消去過程に影響を及ぼし、最大線速と最小線速の比が２倍程度から大きいと、いずれかの線速で正常な記録ができなくなることが多い。通常、記録可能光ディスクでは、線速が早くなると記録層を同じ温度まで昇温させるのに高めの照射パワーを要する。
【０００９】
しかし、照射パワーを調整して記録層の到達温度を同じにしても、線速が異なれば、必ずしも同じ熱履歴が達成されるわけではない。
非晶質マークの形成は、一旦記録パワーで溶融せしめた記録層を、臨界冷却速度以上の速さで冷却することによって行われる。この冷却速度は同一層構成を用いた場合線速に依存する。つまり、高線速では冷却速度が速くなり、低線速では冷却速度は遅くなる。
【００１０】
一方、非晶質マークを消去するには、記録層を結晶化温度以上融点近傍以下に一定時間保温する必要がある。
この保温時間は逆に、高線速では短く、低線速では長くなる傾向がある。
従って、線速の比較的速い記録条件では光ビームを照射した際に、その照射された部分の記録層の熱分布が時間的、空間的に比較的急峻になるため消去時の消し残りが懸念される。
【００１１】
かかる記録条件に対応するためには比較的短時間で結晶化すなわち消去が行えるように、記録層には結晶化速度の比較的速い組成の化合物を用いたり、熱の逃げにくい層構成にしたりする。
逆に、線速が比較的遅い記録条件では、前述のように冷却速度が遅くなるために、記録時の再結晶化が懸念される。
記録マーク形成時の再結晶化を防ぐ方法として、記録層には結晶化速度の比較的遅い組成の化合物を用いたり、熱の逃げやすい層構成にしたりする。
【００１２】
しかしながら、例えばＣＤ−ＲＷにおいてＣＤの２倍速および４倍速で記録するのに別種のディスクを用意するのは好ましくない。
線速に応じてパルスストラテジー（良好なピット形状を得るために照射ビームをパルス分割し、コントロールする方式）を変化させることにより、ＣＤの１倍もしくは２倍速から１０ｍ／ｓ程度の線速範囲において良好なオーバーライト特性を得る方法については、本発明者らも含めいくつか報告がある。しかし、一般的には、パルスストラテジーを可変とすることはパルス発生回路等を複雑化させドライブの製造コストを高くするので、同一パルスストラテジーで基準クロック周期を変更するだけで広い線速範囲をカバーできることが望ましい。
本発明においては、記録線速および記録パワーに対するマージンを大幅に改善した相変化媒体を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、該相変化記録層が、Ｍ w （ＳｂzＴｅ1-z）1-w（０≦ｗ≦０．２、０．５≦ｚ≦０．９、ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜からなり、該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
本発明の別の要旨は、基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、該反射層がＴａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎのうちの少なくとも一種を０．２原子％以上２原子％以下含むＡｌ合金であるか、又は該反射層がＴｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、またはＭｎのうちの少なくとも一種を０．２原子％以上５原子％以下含むＡｇ合金であり、該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
本発明の更に別の要旨は、基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、該反射層が多層からなり、全反射層膜厚の５０％以上が体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の１層以上の金属薄膜であり、該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明におけるディスクの層構成は図１に模式的に示すように、基板１上に少なくとも下部保護層２、相変化型記録層３、上部保護層４、反射層５を設けてなる。保護層２、４、記録層３、反射層５はスパッタリング法などによって形成される。記録層用ターゲット、保護層用ターゲット、必要な場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー内または連続した真空チャンバー内に設置したインライン装置で層形成を行うことが各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からもすぐれている。
【００１５】
反射層５上に、傷防止、繰返しオーバーライトによる変形防止、耐腐食性向上のために、紫外線もしくは熱硬化性樹脂からなる保護コート層６を設けることが望ましい。保護コート層は通常スピンコート法により塗布され、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みとすることが望ましい。
本発明における記録媒体の基板１としては、ガラス、プラスチック、ガラス上に光硬化性樹脂を設けたもの等のいずれであってもよいが、コストを含む生産性の面ではプラスチックが好ましく、特にポリカーボネート樹脂が好ましい。
【００１６】
記録時の高温による変形を防止するため、基板表面には下部保護層２が、記録層３上には上部保護層４が設けられる。
保護層２及び４の材料としては、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。一般的には透明性が高く高融点である金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ等のフッ化物を用いることができる。
【００１７】
これらの酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、混合して用いることも有効である。
繰返しオーバーライト特性を考慮すると誘電体混合物がよい。より具体的にはＺｎＳや希土類硫化物と酸化物、窒化物、炭化物等の耐熱化合物の混合物が挙げられる。これらの保護層の膜密度はバルク状態の８０％以上であることが機械的強度の面から望ましい。混合物誘電体薄膜を用いる場合には、バルク密度として下式の理論密度を用いる。
ρ＝Σｍｉ ρｉ （１）
ｍｉ ：各成分ｉのモル濃度
ρｉ ：単独のバルク密度
【００１８】
下部保護層２の膜厚は、繰返しオーバーライト時の熱ダメージによる基板変形を抑制し繰返しオーバーライト耐久性を上げるためには、厚いほうが好ましい。下部保護層膜厚が薄いと繰返しオーバーライトの初期にジッタが悪化しやすいからである。
【００１９】
本発明者等の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による観察によれば、この初期劣化は基板表面が２〜３ｎｍ程度へこむ変形によるものであることがわかった。
基板変形を抑制するために、記録層の発熱を伝えないために熱絶縁効果があり、かつ、機械的に変形を押さえ込むような保護層膜厚が好ましいのである。例えば、ＣＤ−ＲＷで繰返しオーバーライト１０００回を達成するためには、好ましくは厚さ７０ｎｍ以上、より好ましくは８０ｎｍ以上がよい。
上部保護層４は記録層３と反射層５の相互拡散を防止する。
【００２０】
本発明の媒体の記録層３は相変化の記録層であり、その厚みは１０ｎｍから３０ｎｍの範囲が好ましい。
記録層３の厚みが１０ｎｍより薄いと十分なコントラストが得られにくい。また１５ｎｍ未満では結晶化速度が遅くなる傾向があり、特に１０ｎｍ未満では短時間での記録消去が困難となりやすい。
一方３０ｎｍを越すとやはり光学的なコントラストが得にくくなり、また、熱容量が大きくなるために記録感度が悪くなるので好ましくない。さらにまた、相変化に伴う記録層の体積変化は記録層が厚くなるほど大きくなり、繰返しオーバーライト時に保護層及び基板表面等に微視的な変形が蓄積され、ノイズの上昇につながる。
【００２１】
また、３０ｎｍより厚いと繰返しオーバーライトによる劣化が著しくなるので好ましくない。特に繰返しオーバーライト耐久性の観点からは２５ｎｍ以下とすることがより望ましい。
記録層３としては本発明においては、特に、結晶・非晶質いずれの状態も安定でかつ、両状態間の高速の相転移が可能である、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶点近傍のＳｂＴｅ合金を主成分とする、ＭＳｂＴｅ（ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜が好ましい。
【００２２】
前述の様に本発明の媒体の線速依存性は、第１次的には、Ｓｂ70Ｔｅ30共晶点組成を基本として、Ｓｂ／Ｔｅ比により左右される。
そのために、上記記録層の組成はＭ w （ＳｂzＴｅ1-z）1-w（０≦ｗ≦０．２、０．５≦ｚ≦０．９、ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜が好適に用いられる。
【００２３】
高線速に対応させるには、Ｓｂ量を増やせばよいが、あまり増やすと非晶質マークの安定性が損なわれるので、Ｓｂ量を０．５≦ｚ≦０．９とするのが好ましく、０．６≦ｚ≦０．８がより好ましい。
結晶化速度及び結晶化温度を微調整するために、Ｓｂの一部をＢｉに置換しても良い。
Ｉｎ、Ｇａ及びＧｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｐｂは結晶化温度を上昇させて経時安定性を高める効果ある。また、Ｉｎ、Ｇａはスムースな非晶質マークと結晶領域との境界を形成し、マーク長記録、すなわち、マーク端検出におけるノイズを小さくできる。
【００２４】
Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素はそれ自身もしくはそれらとＳｂもしくはＴｅとの化合物が高融点であるため、微細な分散したクラスターとして析出して結晶核となり、高速結晶化に寄与する。しかし、多すぎるとかえって非晶質マークの安定性を損なう。
Ｏ、Ｓ、ＳｅはＴｅと同族であり、Ｔｅの鎖状ネットワークに入り込んで、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶合金の結晶化温度、屈折率、粘度を微調整するのに利用できる。
【００２５】
いずれの添加元素も２０原子％を超えると、偏析・相分離を生じ易い。特に、繰返しオーバーライトにより偏析を生じ易く、安定な記録ができなくなるので好ましくない。
繰返しオーバーライト耐久性の観点からはいずれの原子も単独では１０原子％以下とすることが望ましい。また、特にＯ、Ｓ、Ｎ、Ｓｅは５原子％を超えると結晶化速度が遅くなりすぎる傾向があるので、５原子％以下とすることがより好ましい。
【００２６】
より具体的で好ましい例として、ＭａαＩｎβＳｂγＴｅη（ただし、ＭａはＡｇもしくはＺｎ、０．０３≦α≦０．１、０．０３≦β≦０．０８、０．５５≦γ≦０．６５、０．２５≦η≦０．３５、０．０６≦α＋β≦０．１３、α＋β＋γ＋η＝１である）なる記録層があげられる。
Ｉｎは結晶化温度を上昇させて経時安定性を高める効果があり、室温での保存安定性を確保するためには少なくとも３原子％は必要である。また、スムースな非晶質マークと結晶領域との境界を形成し、マーク長記録、すなわち、マーク端検出におけるノイズを小さくできる。
【００２７】
８原子％以上含まれると相分離が生じ易く、繰りしオーバーライトにより偏析が起きるため好ましくない。より好ましくは、Ｉｎ量を５原子％以上８原子％以下とする。
Ａｇ又はＺｎは成膜直後の非晶質膜の初期化を容易にするために用いられる。初期化方法にもよるが１０原子％以下の添加で十分であり、多すぎるとかえって経時安定性を損ねたり、上記マーク端検出におけるジッタが悪化するので好ましくない。
【００２８】
また、Ａｇ又はＺｎとＩｎをあわせて１３原子％以上とすることは繰返しオーバーライト時に偏析を生じ易いので好ましくない。もう一種の好適な記録層の例としてＭｂｖ Ｍｃｙ （Ｓｂｘ Ｔｅ１−ｘ ）１−ｙ−ｖ （ただし、ＭｂはＡｇ又はＺｎの少なくとも１種、ＭｃはＧｅもしくはＳｎの一種であり、０．６≦ｘ≦０．８、０．０１≦ｙ≦０．１５、０．０１≦ｖ≦０．１５、０．０２≦ｙ＋ｖ≦０．２である）なる組成を有する合金があげられる。
【００２９】
ＩｎのかわりにＧｅを用いることで、上記のＭａＩｎＳｂＴｅ合金における低融点金属ＩｎおよびＩｎ化合金の析出のしやすさを改善することができる。一方で、ＧｅもしくはＳｎの添加とともに、急激に初期化（ａｓ−ｄｅｐｏ．膜の結晶化）に時間を要するようになる。
Ｉｎの析出しやすさとＧｅによる初期化のしにくさを克服するために、Ｍｄａ Ｉｎｂ Ｇｅｃ Ｓｂｄ Ｔｅｅ （ただし、ＭｄはＡｇもしくはＺｎの少なくとも１種であり、０．０１≦ａ≦０．１、０．００１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．５≦ｄ≦０．７、０．２５≦ｅ≦０．４、０．０３≦ｂ＋ｃ≦０．１５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１．０である）なる組成を有する５元記録層を用いても良い。
【００３０】
記録層及び保護層の厚みは、上記機械的強度、信頼性の面からの制限の他に、多層構成に伴う光学干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が良く、記録信号の振幅、すなわち記録状態と未記録状態のコントラストが大きくなるように選ばれる。
本発明の要点は、とりわけ低体積抵抗率の反射層５を用いることによって、線速マージンや記録パワーマージンを改善したことにある。
特に、上部保護層４を３０ｎｍ以上と比較的厚くした場合に顕著な効果が得られる。
【００３１】
上部保護層４は、従来、厚くなりすぎると記録層３の熱が反射層５に到達する時間が長くなり、反射層５による放熱効果が有効に作用しないとされていた。
上部保護層４を厚くした例はあるものの、具体的な応用例がピット位置記録法に限定されており、反射層への熱の拡散をむしろ抑制し、おおむね１０ｍ／ｓ以上の高線速における記録において高感度化することを主眼としていた（ＵＳＰ５６６５５２０、５６７４６４９等）。
【００３２】
しかし、本発明者らの検討によれば、マーク長記録に適用した場合には、単に上部保護層を厚くすると、記録時に溶融された記録層の冷却速度が小さくなりすぎ、良好な非晶質マークの形成が阻害されジッタが悪化するという問題点が生じる。すなわち、再凝固時の再結晶化が促進されて、非晶質マークの周辺に粗大なグレインの帯が形成されるため、マーク位置検出ならばともかく、マークエッジを検出するマーク長記録では著しくジッタが悪化するのである。
また、上部保護層４の内部に繰返しオーバーライト時のヒートサイクルによる塑性変形が蓄積され、オーバーライト回数に伴い劣化が進みやすいという問題が生じる。これも、マーク長が短いものだけで構成されるマーク位置記録よりも、長いマークが混じるマーク長記録の場合に顕著になる。
【００３３】
以上で述べた問題点は、記録時の線速が１０ｍ／ｓ以下、特に５ｍ／ｓ以下の低線速である場合に顕著となる。これは、記録層の冷却速度が記録に用いる集束光ビームと記録媒体との相対的な移動速度に依存し、低線速ほど冷却速度が低下するためである。冷却速度の低下は、非晶質マークの形成阻害、記録時の熱ダメージの増大という上記の問題点をより過酷なものとする。
【００３４】
上記先願では、使用形態として少なくとも５ｍ／ｓ以上であり、特に１０ｍ／ｓ以上における記録感度改善を想定しており、このような低線速における問題点については言及していない。
本発明によれば、低線速での記録再生において、厚く設けた上部保護層４に極めて低体積抵抗率の反射層５を組み合わせることにより、相変化による位相差δを有利に利用でき、なおかつ、上部保護層の薄い従来の急冷構造よりも記録感度および線速依存性を改善できるという効果をも得られる。
【００３５】
従って、上部保護層膜厚は好ましくは３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。
位相差の効果δを積極的に利用しない場合でも、比較的厚い上部保護層と極めて低体積抵抗率の反射層５を用いることの利点はここにある。
これは、図１４を用いて以下のように説明される。
記録のためにまず記録層温度を融点以上に昇温する必要があるが、熱伝導には有限の時間が必要であるから、昇温過程（初期の数十ナノ秒以下）では、平面方向の熱伝導は顕著ではなく、膜厚方向の熱伝導のみでほとんど温度分布が決まる（図１４（ａ））。
【００３６】
従って、まず記録マークの先端部分を所定の温度まで昇温するときには、この膜厚方向の熱伝導が効いてくる。
一方、昇温開始後数十ｎｓｅｃ以降になると図１４（ｂ）に示すように横方向の熱伝導による温度分布の平面的変化が重要になる。
なぜなら、膜厚方向は熱拡散距離の有効範囲が高々０．１μｍであるのに対して、平面方向は熱拡散距離の有効範囲が１μｍのオーダーだからである。
【００３７】
特に非晶質化過程を支配する記録層の冷却速度はこの平面分布に依存し、前述の冷却速度の線速依存性はまさにこの平面分布で支配されている。
低線速では光ビームの走査速度が遅いため、同一照射時間でも周辺部まで加熱しながら進むことになり、平面方向の熱伝導の影響が大きい。
また比較的長時間連続して記録光ビームが照射される長マークの後端部分でも、平面方向の熱伝導の影響が大きい。
【００３８】
従って、マーク長記録を記録時の最大線速と最小線速比が２倍以上になる様な広線速範囲で良好に行うためには、単に膜厚方向の温度分布や時間変化のみならず、平面方向の分布や時間変化を正確に制御する必要がある。
図１４（ｂ）において、上部保護層の熱伝導率を低くし、適度な厚みを持たせた方が反射層への熱の流れに一定の遅延効果をもたらすことができ、平面方向の温度分布を制御しやすくなるのである。
【００３９】
従来のいわゆる「急冷構造」は、再結晶化による粗大グレインのない非晶質マーク形成には有効であったが、上部保護層膜厚が３０ｎｍ以下であり、この熱伝導の遅延効果に十分な留意を払っていなかったため、記録感度の低下をもたらしていた。
本発明において問題としている反射率の熱伝導率は、あくまで、実際に上部保護層上に形成された薄膜状態での熱伝導率である。一般には薄膜の熱伝導率はバルク状態の熱伝導率と大きく異なり、小さくなっているのが普通である。
【００４０】
特に４０ｎｍ以下の薄膜では成長初期の島状構造の影響で熱伝導率が１桁以上小さくなる場合があり好ましくない。
さらに、成膜条件によって結晶性や不純物量が異なり、これが同じ組成でも熱伝導率が異なる要因になる。
本発明において良好な特性を示す反射層５を規定するために、反射層の熱伝導率は直接測定することも可能であるが、その熱伝導の良否を電気抵抗を利用して見積もることができる。
【００４１】
金属膜のように電子が熱もしくは電気伝導を主として司る材料においては熱伝導率と電気伝導率は良好な比例関係があるためである。
薄膜の電気抵抗はその膜厚や測定領域の面積で規格化された抵抗率値で表す。体積抵抗率と面積抵抗率は通常の４探針法で測定でき、ＪＩＳＫ７１９４によって規定されている。
【００４２】
薄膜の熱伝導率そのものを実測するよりもはるかに簡便かつ再現性の良いデータが得られる。
本発明において好ましい反射層は体積抵抗率でいうと２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下、好ましくは２０ｎΩ・ｍ以上１００ｎΩ・ｍ以下である。
体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以下の材料は薄膜状態では実質的に得にくい。
体積抵抗率１５０ｎΩ・ｍより体積抵抗率が大きい場合でも、たとえば３００ｎｍ以上の厚膜とすれば面積抵抗率を下げることはできるが、本発明者らの検討によれば、このような高体積抵抗率材料で面積抵抗率のみ下げても、十分な放熱効果は得られなかった。
【００４３】
厚膜では単位面積当たりの熱容量が増大してしまうため、反射層自体の放熱がかえって遅くなってしまうからと考えられる。
また、このような厚膜では成膜に時間がかかり、材料費も増えるため製造コストの観点から好ましくない。
膜厚３００ｎｍ以下で面積抵抗率０．２以上０．９Ω／□以下が得られるような、低体積抵抗率材料を用いるのが特に好ましい。
上記のような低体積抵抗率を得るためには、不純物含有量２原子％以下のＡｌ合金（純Ａｌを含む）または不純物含有量５原子％以下のＡｕ又はＡｇ合金（純Ａｕ、Ａｇを含む）膜とするのがよい。
【００４４】
本発明に適したＡｌ金属材料をより具体的に述べると、Ｓｉを０．３重量％以上０．８重量％以下、Ｍｇを０．３重量％以上１．２重量％以下含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金であることが好ましい。
この他、ＡｌにＴａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎを０．２原子％以上２原子％以下含むＡｌ合金は、添加元素濃度に比例して体積抵抗率が増加し、また、耐ヒロック性が改善されることが知られているので、耐久性、体積抵抗率、成膜速度等考慮して用いることができる。
【００４５】
Ａｌ合金に関しては、添加不純物量０．２原子％以下では、成膜条件にもよるが、耐ヒロック性は不十分であることが多い。また、２原子％より多いと上記の低抵抗率が得られない。
経時安定性をより重視する場合には添加成分としてはＴａが好ましい。
一方、上記反射層がＡｇ合金薄膜である場合にはＴｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎを０．２原子％以上５原子％以下含むものが望ましい。
経時安定性をより重視する場合には添加成分としてはＴｉ、Ｍｇが好ましい。
【００４６】
本発明者らは上記、Ａｌへの添加元素、Ａｇへの添加元素は、その添加元素濃度に比例して、体積抵抗率が増加することを確認している。
不純物の添加は一般的に結晶粒径を小さくし、粒界の電子散乱を増加させて熱伝導率を低下させると考えられる。
添加不純物量を調節することは、結晶粒径を大きくすることで材料本来の高熱伝導率を得るために必要である。
【００４７】
高熱伝導率を得るためには、上記のように、不純物量を少なくするのが望ましいが、一方で、ＡｌやＡｇの純金属は耐食性や耐ヒロック性に劣る傾向があるため、両者のバランスを考慮して最適組成が決まる。
なお、反射層は通常スパッタ法や真空蒸着法で形成されるが、ターゲットや蒸着材料そのものの不純物量もさることながら、成膜時に混入する水分や酸素量も含めて全不純物量を下げる必要がある。全不純物量を２原子％以下とするためには、プロセスチャンバの到達真空度は１×１０−３Ｐａ以下とすることが望ましい。
【００４８】
また、１×１０−４Ｐａより悪い到達真空度で成膜するなら、成膜レートを１ｎｍ／秒以上、好ましくは１０ｎｍ／秒以上として予期しない不純物が取り込まれるのを防ぐことが望ましい。
あるいは、意図的な添加元素を１原子％より多く含む場合は、成膜レートを１０ｎｍ／秒以上として予期しない不純物混入を極力防ぐことが望ましい。
【００４９】
膜中の不純物組成あるいは結晶性は、スパッタに用いる合金ターゲットの製法やスパッタガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等）にも依存する。
上記のように薄膜状態の体積抵抗率は金属材料、組成のみによっては決まらないから、たとえばＡｌ合金反射層材料を規定した先願（特開平３−１３３８、平１−１６９５７１、平１−２０８７４４、平２−１２８３３２等）もあるが本願の層構成を示唆するものではない。
【００５０】
また、先に延べたごとく、本願は実際にディスク上に成膜された薄膜状態での熱伝導率に注目し、反射層の放熱効果を確実にするために、簡便かつ精度の高い測定が容易にできる、体積抵抗率によって反射層の高熱伝導率を担保している。単に合金組成や、バルクの熱伝導率を参照した先願にくらべ、産業上の利益ははかりしれない。また、薄膜状態の熱伝導率がバルク値とは大きくことなり、組成のみならず成膜条件にも依存することから、熱伝導率の最適範囲の単なるパラメータのおきかえでないことも明らかである。
【００５１】
さらなる高熱伝導と高信頼性を得るために反射層を多層化することも有効である。
反射層の多層化は、高体積抵抗率材料と低体積抵抗率材料を組み合わせて所望の膜厚で所望の面積抵抗率を得るためにも有効である。
反射層を複数の金属膜からなる多層反射層とし、全膜厚を４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、多層反射層の厚さの５０％以上が体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の金属薄膜層（多層であっても良い）とするのが好ましい。
【００５２】
本発明においては、特に３０〜６０ｎｍという厚めの上部保護層による熱伝導の遅延効果を十分発揮させるために上部保護層４の材料としては、熱伝導が低い方が望ましい。
具体的にはＺｎＳ、ＺｎＯ、ＴａＳ２ もしくは希土類硫化物を単独もしくは混合物として２０モル％以上９０モル％以下含み、他方融点もしくは分解温度が１０００℃以上の耐熱性化合物からなる複合誘電体が望ましい。
より具体的にはＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ等の希土類の硫化物を５０モル％以上９０モル％以下含む複合誘電体が望ましい。
あるいは、ＺｎＳ、ＺｎＯもしくは希土類硫化物の組成の範囲を７０〜９０モル％とすることが望ましい。
【００５３】
これらと混合されるべき融点もしくは分解点が１０００℃以上の耐熱化合物材料としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ等の酸化物、窒化物、炭化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ等のフッ化物を用いることができる。
特にＺｎＯと混合されるべき材料としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等希土類の硫化物あるいは硫化物と酸化物の混合物が望ましい。
【００５４】
従来、知られている保護層材料で、ＳｉＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＡｌＮ、ＳｉＮ等を主成分とする薄膜は、それ自身の熱伝導率が高く好ましくない。なお、ＺｎＳ：ＳｉＯ２ からなる上部保護層の厚みを３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とし、反射層に０．５原子％以上５原子％以下の不純物を含むＡｌ合金を用いることが記載されている例があるが（特開平７−２６２６１３）。
しかしこの出願はむしろ、高感度化のために反射層膜厚を１００ｎｍ以下とすることが好ましいなど反射層への放熱を制限して高感度化を図ったものであり、本願における、冷却速度を高速に保つために薄膜状態の反射層の熱伝導率をとりわけ高いものに制限するという思想は全く見られない。
【００５５】
従って、反射層組成として似た例示があったとしても、低体積抵抗率の反射層については全く示唆していない。
少なくとも、本願では、該先願において対応不十分な１０ｍ／ｓ以下における低線速域での、記録感度改善とマーク長記録における非晶質マークの良好な形成（再結晶化の抑制）を確実にするという点で、高密度マーク長記録における特性を飛躍的に改善できる。また、そのために、実際の薄膜状態での熱伝導率の重要性に注目し、簡便にかつ高精度に実測可能な体積抵抗率に注目している。
【００５６】
これは、生産管理を容易にし、量産工程において本発明の効果を確実にするために重要なことである。さらにまた、凹凸ピットを利用した再生専用光記録媒体との互換性に留意した溝形状、位相差についても、上記先願は全く触れていない。
次に、本発明のより好ましい設計例について説明する。すなわち、光学設計の最適化によりコントラストを高くとりつつ、安定なトラッキングサーボ特性を得る。
【００５７】
特に、凹凸ピットにおける位相差を利用してコントラストおよびトラッキングサーボ信号を得るＣＤやＤＶＤと互換性を取り易い媒体を提供することである。
本発明においてはこのコントラストを変調度によって定義する。
変調度（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下ではＭｏｄと略す）は、マーク長変調記録においてすべてのマーク長が含まれるランダムパターンを記録した際、再生信号をＤＣカップリング状態で観測した際のエンベロープ再生信号の振幅とその上端のレベルの比
Ｍｏｄ＝（エンベロープ再生信号の振幅）／（エンベロープ上端レベル）（２）
によって定義される。高ＳＮ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ）比を達成するためには、この変調度を高くすることが必要である。
【００５８】
より具体的な例としては、ＣＤ−ＲＷあるいは書き換え可能なＤＶＤとしてＣＤもしくはＤＶＤとの互換性を確保するためには、ＣＤもしくはＤＶＤ規格で定められる変調度を高くとらねばならない。
ＣＤもしくはＤＶＤにおける変調度とは、図２に示すようにランダム信号を記録したときのＤＣ再生信号（直流成分を含む再生信号）において、最長マーク（ＣＤでは１１Ｔ、ＤＶＤでは１４Ｔ）のトップの信号強度Ｉｔｏｐ と、信号振幅Ｉ１１との比Ｉ１１／Ｉｔｏｐ （もしくはＩ１４とＩｔｏｐ の比、Ｉ１４／Ｉｔｏｐ ）として定義される。
【００５９】
信号振幅Ｉ１１（もしくはＩ１４）が上記定義のエンベロープ再生信号の振幅に相当し、Ｉｔｏｐ がその上端レベルに相当する。書換型ＣＤ、ＤＶＤでは変調度に対する規定は、再生専用そのものより若干緩和されており、おおむねＭｏｄ＞０．５であることが望ましい。
Ｉｔｏｐ は実際上、マーク間（結晶状態）の溝内での反射率に相当する。
一方、幅１μｍ程度より狭い溝内に記録した非晶質マークを、同程度の径の集束光ビームで読み出した場合には平面波の干渉を考慮しなければならない。
【００６０】
再生信号振幅Ｉ１１（もしくはＩ１４）は相変化媒体の結晶部分と非晶質部分から反射光の強度差Ｉｒｅｆ 及び位相差による反射率差Ｉｐｈａｓｅ の両方が問題となる。すなわち、非晶質マークと結晶状態の反射光の間の位相差δを考慮する必要がある。結晶部と非晶質マークにおける位相の差が、ちょうどそこに深さの異なるピットが存在するのと同じ効果をもたらすからである。
この場合の信号振幅は近似的には反射率差による振幅Ｉｒｅｆ と位相差による振幅Ｉｐｈａｓｅ と上記の和として
Ｉ１１＝Ｉｒｅｆ ＋Ｉｐｈａｓｅ （３）
としてあらわされる。
【００６１】
図３に示すように、位相差δは、前述の多層構成を有する記録媒体を、基板裏面側から再生光ビームを入射して反射光を読み取る場合の、
によって定義される。
δが負の場合は見かけ上非晶質マーク部で溝深さが深くなるのと同じ効果を有し、δが正の場合は見かけ上非晶質マーク部で溝深さが浅くなるのと同じ効果を有する。ただし、位相は２πの周期で既約化できるので、−π＜（位相差）＜０の場合は、π＜（位相差）＜２πの範囲の値に置き換えても同等である（逆の置き換えも可）。
【００６２】
一方、溝記録を行う場合、下式で表される溝深さによる位相差が存在する。
Φ＝（ ランド部からの反射波の位相） −（ 溝部からの反射波の位相） （５）
ここで、基板の屈折率をｎ、ｄを溝深さとすると具体的には
Φ＝−４πｎｄ／λ （６）
である。
この定義では、基板面入射光から見て、溝部のほうが近くにあるからΦ＜０である。通常は、ｄは｜Φ｜＜πとなるように選ばれる。すなわち、−π＜Φ＜０である。前述のように２πを加えても同じ結果が得られるから、π＜Φ＜２πとも記述できる。
【００６３】
光ビーム内で局所的な平面波の干渉は、この溝深さによる位相差Φと相変化による位相差δの和Δ、
Δ＝δ＋Φ＝δ−４πｎｄ／λ （７）
を考慮する必要がある。
従って、局所的に形成された非晶質マークは、見かけ上溝内に位相差δを有する凹凸ピットが存在する形になり、単なる結晶状態と非晶質状態の反射率差以上にコントラストすなわち変調度がとれる場合がある。すなわちＩｐｈａｓｅ がＩ１１を増大させる方向に寄与する場合がある。
【００６４】
このための条件、すなわち溝内記録においてＩｐｈａｓｅ ＞０とするためには、Δが±π近傍となることが望ましい。これは、凹凸ピットの位相差のみを利用したコンパクトディスクで最も変調度がとれる条件と同じである。
（７）式より、Δが−πに近づくためには、位相差δは見かけ上非晶質部で溝が深くなるように変化することが望ましい。すなわち、
−π＜δ＜０ （８）
が好ましい。
さて、相変化方式の書き換え型光ディスクを再生専用のＣＤやＤＶＤプレーヤーやＲＯＭドライブとでそのまま再生できるためには、記録信号品質のみならずサーボ信号にも留意する必要がある。
【００６５】
すなわち、これら再生専用装置は、トラッキングサーボや所定トラックへのシークのために、凹凸ピットから発生するサーボ信号を利用しているおり、必ずしも溝から発生するプッシュプル信号を効率的に検出できず、記録されたマークの位相差δを主として利用している場合がある。このため、サーボ信号にも留意して相変化による位相差δを最適化する必要がある。
ここで、問題となるサーボ信号としてはプッシュプル信号とラジアルコントラストがあげられる。
【００６６】
ここでラジアル・コントラストＲＣは以下のように定義される。
ＲＣ＝２｛（ＩＬ −ＩＧ ）／（ＩＬ ＋ＩＧ ）｝ （９）
ここで、ＩＬ 、ＩＧ はそれぞれランド部、溝部にの反射光強度である。
ラジアルコントラストは、特定トラックへのアクセスにおいて、目的トラック近傍において所定の本数のトラックを正確に移動する精密制御において用いられる。
【００６７】
反射光強度は図４に示すように、トラック中心に対して左右に配置された４分割の光検出器の和信号Ｉ１ ＋Ｉ２ ＝（Ａ＋Ｃ）＋（Ｂ＋Ｄ）ある。ここでＩ１ ＝Ａ＋Ｃ、Ｉ２ ＝Ｂ＋Ｄと定義した。
実際はフォーカスサーボのみをかけて得られるトラック横断信号の溝部とランド部強度を測定する。
記録前後で定義されるが、記録後のラジアル・コントラストは記録による反射率低下部の信号強度を低域通過フィルタによって平均化した強度ＩＬａ、ＩＧａを用いる。
【００６８】
記録前の溝によるプッシュプル信号ＰＰｂは
ＰＰｂ＝｜Ｉ１ −Ｉ２ ｜ （１０）
で定義される。
記録後のプッシュプル信号ＰＰａは、やはり、差信号の平均値（低周波フィルタ通過後の値）を用いる。いずれも一般的な定義である。
ただし、ＣＤの規格ではＰＰｂをＩＧ で、ＰＰａをＩｔｏｐ で規格化した値を用いる。Ｉｔｏｐ に替わって記録後の溝の平均反射率ＩＧａや（ＩＧａ＋ＩＬａ）／２を用いて規格化する場合もある。
【００６９】
また、実際のサーボ回路で、プッシュプル信号をこれらの反射率値で割る割り算回路を付加して、記録に伴うサーボ信号の変動を小さくする工夫もある（ＤＰＰ、Ｄｅｖｉｄｅｄ Ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ ）。
本発明では、プッシュプル信号の振幅そのものをＰＰｂもしくはＰＰｂで表すこととする。
さらに、ＣＤにおいては、トラック中心から０．１μｍオフセットした状態の｜Ｉ１ −Ｉ２ ｜値を用いているが、本発明ではＰＰａの絶対値自体の精度を問題にしているわけではないので、特にこの点は区別して考えない。
【００７０】
図４においてピックアップが複数の溝を横断するときに発生する信号の模式図を図５に示す。
すなわち、フォーカスサーボのみをかけ、トラッキングサーボをはずしたときに光検出器からえられる出力である。図５において｜Ｉ１ −Ｉ２ ｜ａ信号は、記録後のＩ１ 、Ｉ２ 信号の低周波通過フィルタ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ 、ＬＰＦ）通過後の信号、すなわち平均値である。
Ｉ１ 、Ｉ２ はトラック横断時のゆっくりした変動に加えて、いずれのチャネルの信号も記録後には高周波成分である記録信号により図のような変動が重畳される。また、絶対値は異なるものの、和信号Ｉ＝Ｉ１ ＋Ｉ２ も同様のパターンの信号となるから、近似的にはＩ１ 、Ｉ２ の高周波成分の変調度はＲＦ信号の変調度と同じとみなせる。
【００７１】
特に、溝深さによる位相Φと結晶と非晶質の位相差δの和Δが±πとなる近傍では、プッシュプル信号が得にくくなるので好ましくない。逆にΔがπ／２付近でプッシュプル信号は最大となる。この位相差とプッシュプル強度についての関係は、やはり、ピットの位相差のみを利用したＣＤでのプッシュプル信号強度と同じである。
ピット位相差を利用する再生専用ドライブとの互換性を確保するためには、変調度とサーボ信号のバランスを考慮して、位相差が−π／２と−πの間（もしくはπ３／２と２πの間）であることが望ましい。すなわち再生専用ドライブとの互換性の観点からは
−π＜Δ＜−π／２＋π／８ （１１）
の範囲に設定することが望ましい。
＋π／８の項は、厳密な−π／２からπ／８程度のぶれは許容範囲とみなせるからである。ただし、−πを越えることはプッシュプル信号の極性が反転するので好ましくない。従って−πを越えてのずれは好ましくない。
【００７２】
一方、記録装置内部においては、記録前後においてプッシュプル信号やラジアルコントラスト値が急激に変化することは、トラッキングサーボやシーク性能を不安定にさせるので好ましくない。すなわち、あまりδの影響が大きいと記録と同時に溝形状（特に深さ）が変化するのと同等の効果が生じ、サーボ信号が記録前後で大きく変化するのでサーボが不安定になり易いという問題点が生じる。
さて、上記の説明では、非晶質状態の反射率低下を考慮しなかった。凹ピットと異なり、記録マークでは位相差のみならず、マーク内の反射率も低下するが、図３の説明において、マーク部分の反射率そのものが低下すれば、その部分からの光線の寄与は少なくなるので、干渉効果そのものは相殺される。
【００７３】
非晶質マークを記録する場合、マーク反射率は数％未満になるので、実際は、干渉効果は上記説明で期待するほど顕著に表れない。したがって、プッシュプル信号の発生に必要な干渉効果が弱まり、位相差に関わらず、記録後のＰＰａは減少する（ＰＰａ＜ＰＰｂ）のが普通である。
この場合、記録後のプッシュプル信号ＰＰａがあまりにも小さくなりすぎてトラッキングサーボが不安定にならにようにするためには、なおさら位相差Δがプッシュプル信号を強める方向でなければいならない。すなわち、
−π／２−π／８＜ Δ ＜−π／２＋π／８ （１２）
になるのが望ましい。
【００７４】
一方、記録後の反射率低下を補うためにサーボ回路側で補償する方法として、前述のように、ＤＰＰを使用する場合には、例えば、書き換え型ＣＤの規格では、反射率で規格化したプッシュプル信号ＰＰｂ／ＩＧ 、ＰＰａ／ＩＧａを用いて、記録前後のプッシュプル変化ＮＰＰＲ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ Ｒａｔｉｏ）を規定している。
【００７５】
この（１３）式において、位相差δ及びΔにかかわる項は、ＰＰａとＭｏｄである。
いずれも大きくなればＮＰＰＲを小さく、すなわち記録前後での変化量を少なくできる。ＣＤ−ＲＷにおいてはＮＰＰＲは概ね１．０程度より小さいことが好ましいとされる。Ｍｏｄ及びＰＰａの双方を大きくする観点からは（１１）式、ＰＰａを優先して大きくする観点からは（１２）式が成立することが望ましい。
【００７６】
なお、後に詳述するＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式では、ＰＰａの減少分を反射率ＩＧａ、（ＩＬａ＋ＩＧａ）／２等で規格化するので、これらの減少効果でかえってＤＰＰ信号が記録後に大きくなりすぎることがあるので（１１）式の範囲でより−πに近い方向で最適化することが望ましい場合もある。
また、意図的にＰＰｂを予め小さめに設定する場合には、
−π／２＜Φ＜−π／８ （１４ａ）
となるように溝形状を浅めに設定する。より好ましくは、
−π／４−π／８＜Φ＜−π／８ （１４ｂ）
とする。
【００７７】
なお、記録前後における反射率変化を少なくし、むしろ位相差変化のみによって、つまり、Ｉｐｈａｓｅ 成分を主体に変調度を得る場合も相変化媒体にはありうる。
この場合、記録による位相差変化δによる記録前後のＲＣ及びプッシュプル信号の変化を小さくするためには、記録後の非晶質マークにおける全位相差Δが記録前の溝のみの位相差Φと−π／２に対して対称な量、すなわちΔ＝−π−Φになっていれば、記録前後での位相差の影響はほとんど同じになる。
【００７８】
さらにまた、−π／２を超えて−πに近づいていれば、位相差による変調度も十分期待できる。実際には、やはり±π／８程度のぶれは許容されるので、
（−π−Φ）−π／８＜ Δ ＜（−π−Φ）＋π／８ （１５）
の範囲であることが望ましい。
なお、本発明をＣＤ−ＲＷ（記録再生波長７８０ｎｍ）に応用する場合、ＣＤとの互換性の観点からは、記録前後の溝信号、例えば記録前後それぞれのプッシュプル信号やラジアルコントラスト、またその比などに配慮して溝形状等を決める必要がある。
【００７９】
例えば特開平８−２１２５５０では、溝深さ５０〜６０ｎｍ、溝幅０．３〜０．６μｍが好ましいとしている。
しかし、本発明者らの検討によれば、上述したような層構成においては、溝深さは２０ｎｍ以上４５ｎｍ以下が好ましい。これより深いと記録後のプッシュプル信号が０．１より過剰に大きくなりやすく、また、記録後のラジアルコントラスト値が０．６以上と記録前の値０．１〜０．２に比べて過剰に大きくなり、サーボの安定性に問題が生じることがわかった。
【００８０】
繰返しオーバーライト耐久性及び溝信号の溝深さ依存性を考慮すれば、より好ましくは３０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。４０ｎｍより深くすると、溝内反射率が低くなりすぎ規格の下限値である１５％を満たしにくくなる。また、記録後のプッシュプルの振幅ＰＰａが大きくなり過ぎ、既存の凹凸ピット再生回路ではプッシュプル検出回路のゲインが飽和してしまう。
溝深さを浅くしすぎるとスタンパ製造や射出成形による溝形状形成が困難になり、あるいはラジアル・コントラストやプッシュプルの下限規格を下回る。また、溝壁による記録層閉じ込め効果が薄れ、繰返しオーバーライトによる劣化が促進される点でも好ましくない。従って、好ましくは２０ｎｍより深くし、より好ましくは３０ｎｍより深くする。
【００８１】
この場合、溝深さが２０〜４５ｎｍの範囲での溝による位相差Φは、−０．１６πから−０．３６πであるから、溝内記録において最も振幅を大きくするために（７）式のΔを−π近傍とするためには、δを−０．８４πから−０．６４πとなるよう層構成を調整すればよい。
またΔを−π／２近傍とするためには、δを−０．３４πから−０．１４πとすればよい。
【００８２】
なお、記録後のラジアル・コントラストの絶対値が０．６以下であるという規格値から溝幅は０．３μｍ以上が望ましく、ウォブルと溝形状に関したオーバーライト耐久性の観点から、特に相変化タイプの書換え可能なＣＤやＤＶＤに応用する場合、０．６μｍ以下であることが望ましい。
ウオブルの存在による劣化促進のメカニズムは必ずしも明らかではないが、記録用光ビームの一部が溝の側壁に照射されやすくなるためではないかと考えられる。
【００８３】
すなわち、トラッキングサーボがかかった集束光ビームはウオブルの蛇行には追従せず溝中心部を直進して行く。
溝壁の蛇行があれば、光ビームが、わずかではあるが溝壁に照射されやすくなる。
薄膜の密着性が悪い溝壁部や溝角部で応力集中が起きやすい等により繰返しオーバーライト時の熱ダメージによる劣化が起きやすいと考えられるので、ここに光ビームの一部でも照射されれば、劣化は促進されると考えられる。
【００８４】
相変化媒体の溝内記録では深溝、細溝であるほど耐久性が良いという傾向があるが、ウオブルが存在する場合、溝幅が狭すぎるとかえって上述の溝壁部の劣化現象が顕著になるため劣化が著しい。
すなわち、繰返しオーバーライト耐久性の面から溝幅に制限があり、０．６μｍより広いと相変化媒体一般の現象として、また、０．４μｍより狭いとウォブルの存在によるオーバーライト耐久性による劣化が著しくなるので好ましくない。ＣＤ−ＲＷにおいてはより好ましくは０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下である。
【００８５】
このように、記録された非晶質マークにおける位相差の制御は、今後重要になると思われるディジタル・ビデオ・ディスク（いわゆるＤＶＤ）の書換え可能媒体（相変化媒体）でも有効であることは言うまでもない。
例えば、波長６３０〜６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６〜０．６５で記録再生を行う相変化ＤＶＤも提案されているが、再生専用ＤＶＤと互換性を取るためには、まず、変調度がＣＤと同様に少なくとも５０％はあることが必要である。
【００８６】
一般的に、ＤＶＤのように最短マーク長が０．４μｍといった高密度記録では、十分な再生信号振幅とそれによる良好なジッタが選られるように、プッシュプル信号振幅を小さくしてでも、Ｉｐｈａｓｅ 成分を有効に使用しなければならくなっている。
つまり、凹凸ピットの位相差をＣＤよりさらに±πに近づけるよう、深めのピットを採用せざるを得なくなっている。実際のピット深さは再生波長が６５０ｎｍまで短くなるので、現行ＣＤとほぼ同じであり、１００ｎｍ前後である。
【００８７】
このように、プッシュプルの小さい再生専用ドライブでトラッキングサーボが安定にかかるためには、ＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式でのトラッキングサーボ信号を十分得る必要があり、やはり非晶質マークでの位相差δは式（８）に示された範囲にあることが望ましい。
ここで、ＤＰＤ方式とは、図４に示すように、ビーム進行方向（ピット配列方向）にそって、４分割に配列された光検出器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの出力を用いて（Ｂ＋Ｃ）信号の位相と、（Ａ＋Ｄ）信号の位相の位相差として定義される。
あるいは、ＴａｎｇｅｎｔｉａｌＰｕｓｈＰｕｌｌと呼ばれる量が問題となる。これは、（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ）信号として定義される。
【００８８】
このような再生系との互換性を確保するためには、非晶質マークにおいても、凹凸ピット同様（７）式のΔを−πに近づけ、Ｉｐｈａｓｅ 成分を有効に活用すべきである。この場合は、
−π＜Δ＜−３／４π （ １６）
の範囲であることが望ましい。
ＤＶＤと再生互換性を確保するためには、溝内記録であることが望ましいが、上記のように溝自体のプッシュプル信号を小さ目にする必要があり、そのためにＣＤ−ＲＷと同様に溝深さを浅くして溝深さによる位相差を小さくする必要がある。記録再生波長がＣＤ−ＲＷの７８０ｎｍに対して、６３０〜６６０ｎｍ程度となるからやや狙い目は浅めになるが、やはり２５から４０ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００８９】
以下、記録前後の反射率差及び位相差を、実際の多層構成においてどのように制御できるかを具体的構成例をもって説明する。
（層構成設計例１）
第一の好ましい層構成は、波長６００以上８００ｎｍ以下の光ビームで記録・再生・消去を行うものであって、下部保護層の膜厚が７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、相変化記録層の膜厚が１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、反射層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下である。
【００９０】
図６〜１０に基板上に下部保護層、記録層、上部保護層、反射層を設けた種々の４層構成における反射率及び結晶と非晶質の位相差δの計算例を示した。各層の屈折率は７８０ｎｍにおける実測値を用いている。
以下の図においては、−π≦δ≦０なるδは、２πを加えて、π≦δ≦２πとなるように表示している。（８）、（１１）、（１２）、（１４）、（１５）、（１６）式において、すべてこのような置き換えをすればすべての条件式がそのまま成立する。
【００９１】
図６〜１０では例として、基板の屈折率ｎｓｕｂ ＝１．５、上下部保護層は屈折率２．１０の（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０、記録層は結晶、非晶質状態の屈折率がそれぞれｎｃ ＝３．７−４．３ｉ、ｎａ ＝４．２−２．１ｉのＡｇ５ Ｉｎ６ Ｓｂ６０Ｔｅ２９、反射層は屈折率２．１−６．０ｉのＡｌ９９Ｔａ１ の場合をあげている。
本発明で特に好ましいとしている、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶点近傍組成に２０原子％程度までの添加元素を加えた記録層では、図６〜１０とほぼ類似の光学特性が発揮される。
【００９２】
ただし、特定の軽元素、すなわちＮ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅを添加すると光学的影響が大きいので、これらの元素は単独では１０原子％以上添加するのは好ましくない。
また、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを主成分とする反射層である限り、反射率の絶対値は多少変化するものの、反射層組成にもほとんど依存しない。
例えば、Ａｇ５ Ｇｅ５ Ｓｂ７０Ｔｅ２０ではｎｃ ＝２．６１−４．４３ｉ、ｎａ ＝３．６３−２．７０ｉであり、Ｇｅ６ Ｓｂ６９Ｔｅ２５ではｎｃ ＝２．３４−４．０６ｉ、ｎａ ＝３．５４−２．５６ｉである。
【００９３】
まず図６〜９は、反射層は１００ｎｍで一定とし、記録層は１６、１８、２０ｎｍ、上部保護層は３０、４０、５０、６０ｎｍとした場合の、下部保護層膜厚依存性とを計算している。光学計算においては、Ａｌ合金反射層の厚みは６０ｎｍ程度より厚ければ、実質的にすべての光を反射してしまうので、１００ｎｍで一定としても問題ない。
下部保護層依存性を見る限り、通常は振幅の反射率成分Ｉｒｅｆ 変化は小さく、変調度は分母であるＩｔｏｐ 、すなわち結晶状態の反射率に強く依存する。
【００９４】
また、Ｉｒｅｆ を少しでも大きくとるためには、非晶質の反射率を小さくとることが望ましい。通常、結晶状態の反射率の極小点より、厚めの膜厚で非晶質状態の反射率の極小点がくる。
従って、Ｉｒｅｆ は結晶状態の反射率の極小点をとる膜厚より、厚めの膜厚が望ましい。なお、結晶状態反射率に対しては、通常、規格もしくはドライブ側の制限で決まる許容下限が存在するので、あまり低すぎることは好ましくない。通常は、最低でも１０〜１５％は必要とされる。
【００９５】
図６〜９の計算例では第１の結晶状態反射率の極小値はｄ１ ＝６０〜８０ｎｍ、第２の極小値はｄ２ ＝２５０〜２７０ｎｍで達成される。それ以上の膜厚では下部保護層膜厚に対して周期的に変化する。
結晶状態の反射率が極小となる下部保護層膜厚は反射率が高い記録層であれば実質上、保護層の屈折率のみで決まる。
ｄ１ 、ｄ２ に２．１／ｎ（ｎは屈折率）を掛ければ、各屈折率における極小点膜厚がほぼ得られるが、通常ｎ＝２．０〜２．３であるから、ｄ１ はせいぜい８５ｎｍ程度である。
【００９６】
下部保護層屈折率が２．０よりも小さいと極小点における反射率が増加して変調度が著しく低下し、０．５以下となるのでＣＤやＤＶＤと再生互換を確保するためには好ましくない。
逆に、２．３より大とすると、極小点の反射率が低くなりすぎ１０％を達成できず、フォーカスやトラッキングサーボが困難になるので好ましくない。
さて、以下では第一の反射率極小点付近における位相差δの下部保護層膜厚依存性に注目する。
【００９７】
図６や図７では、下部保護層膜厚が０から厚くなるにつれ、位相差２π（＝０）から単調に減少し、反射率の極小点近傍で、すべての位相差がπを横切って溝有利の位相差からランド有利の位相差に急激に変化している。
図１０に下部保護層９５ｎｍ、上部保護層４０ｎｍの場合の記録層膜厚依存性を示した。記録層１０〜２０ｎｍの付近で急激に位相差δが変化しており、（８）式の条件（ここではπ＜δ＜２π）を成立させるには記録層膜厚が概ね１７ｎｍ以上でなければならないことがわかる。
【００９８】
この急激な変化のポイントは、記録層膜厚が薄いほど薄い下部保護層膜厚にシフトし、上部保護層膜厚が３０ｎｍ以下では、記録層膜厚２５ｎｍ以下の範囲で、Ｉｒｅｆ が大きくなるｄ１ より厚めの膜厚範囲では、（８）式を満たすことは困難である。
さらにまた、上部保護層膜厚３０ｎｍ以下では、記録層膜厚２０〜２５ｎｍ程度においては、Ｉｒｅｆ の最適範囲において、このような急激なδ変化がありうるが、製造ばらつきによって、ディスクごとの変調度や記録後のプッシュプル信号にばらつきを生じるので、製造マージンの観点から望ましくない。
【００９９】
少なくとも、目標とする下部保護層膜厚の±５％以内、より好ましくは±１０％以内の範囲で、δが安定して溝有利を維持する、すなわちπ＜δ＜２πであることが望ましい。
以上の観点から、結晶状態反射率Ｒｔｏｐ の下部保護層Ｄ１ 依存性において、
∂Ｒｔｏｐ ／∂Ｄ１ ＞０ （１７）
なる部分を用いることが好ましいことがわかる。
なお、生産性の観点からは下部保護層膜厚は１５０ｎｍ以下にとどめるのが望ましい。なぜなら、現在、誘電体保護層のスパッタ法による成膜速度は高々１５ｎｍ／秒であり、その成膜に１０秒以上かけることはコストを上昇させるからである。
【０１００】
また、膜厚変動の許容値が厳しくなるので生産上好ましくない。即ち、図８からわかるように、反射率は所望の膜厚ｄ０ からΔｄずれると、第１の極小値ｄ１ 近傍であろうが、第２の極小値ｄ２ 近傍であろうがおなじだけ変動する。
一方、製造上膜厚分布はｄ０ に対して何％かで決まり、通常はｄ０ ±２〜３％が均一性の限度である。従って、ｄ０ が薄いほど膜厚の変動幅Δｄは小さくなり、ディスク面内あるいはディスク間の反射率変動を抑制出来るので有利である。
【０１０１】
基板自公転機構を有しない安価な静止対向タイプのスパッタ装置では、結果として大量生産可能な第１の極小値ｄ１ 近傍の膜厚を採用せざるを得ない。
下部保護層膜厚を１５０ｎｍをこえて厚くしないとすることのもう一つの効果は、スパッタ成膜時における発熱の抑制である。
ＤＶＤのように厚さ０．６ｍｍのプラスチック（特にポリカーボネート）基板上に、相変化媒体を形成しようとする場合、スパッタ成膜時の発熱による基板の変形が問題となる。
【０１０２】
１５０ｎｍという膜厚は、ちょうど反射率が極大となる膜厚付近であり、これを越えて厚い下部保護層を採用することは、反射率的にも、生産性の観点からもメリットはない。
また、１５０ｎｍという膜厚は、特に屈折率２．０〜２．３の下部保護層を用いた場合、ちょうど１波長相当の膜厚であり、膜厚０と光学的に同等になる点でもある。光学的に同等ならば、不必要に厚膜をつけて、製造上の問題を大きくする必要はないわけである。
【０１０３】
図１０の記録層依存性は上部保護層６０ｎｍまでの範囲では、若干薄い記録層側にシフトする。位相差の変動が少なく、かつ、溝有利であるという面からは、記録層膜厚は２０ｎｍ以上が望ましいが、本発明者らの検討によれば、記録層膜厚が２０ｎｍを越すと繰返しオーバーライト耐久性が悪化する。
ＣＤ−ＲＷとして使用する場合、線速２．４ｍ／ｓのオーバーライトでは３０ｎｍより記録層膜厚が厚いと、ＣＤ−ＲＷとしての規格上１０００回の耐久性が満足されず不適当であった。このため、可能な限り２５ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下の記録層膜厚で、位相差δを有利になるようにしたい。
【０１０４】
図６〜９の順に、上部保護層膜厚が厚くなった場合を想定しているが、上部保護層膜厚が厚いほど、πを横切る急激な位相差変化のポイントが厚い下部保護層膜厚に移動しており、上部保護層膜厚４０ｎｍでは、記録層２０ｎｍにおいて常に溝有利なままである。
上部保護層膜厚が厚くなるほど、この傾向は顕著であり、６０ｎｍでは１６ｎｍ以上の記録層膜厚では、すべての下部保護層膜厚で、溝有利の位相差をとることがわかる。このように、本発明の一つの要件である、３０ｎｍ以上と厚い上部保護層は、位相差δを有効に使用するために必要な要件であることがわかる。
【０１０５】
一方、上部保護層膜厚が６０ｎｍより厚いと、繰返しオーバーライト耐久性は悪化しやすい。上部保護層が厚くなると、保護層自体の熱膨張による体積変形量が大きくなったり、それ自体の熱容量が大きくなって、冷却速度が遅くなり、非晶質マーク形成が阻害されたり、蓄熱による熱ダメージが増大するためであると考えられる。
また、上部保護層膜厚が６０ｎｍより厚いと、本発明の低体積抵抗率の反射層を用いても放熱効果が小さい。
【０１０６】
本発明においては、金属で最も体積抵抗率の低いＡｇ系反射層も検討したが、記録層膜厚を１０〜１５ｎｍと薄くしないと効果は得られにくかった。
１５ｎｍ以下の記録層膜厚については、成膜初期の均一性等にも留意が必要で、できれば１５ｎｍ以上の膜厚で最適化することが望ましい。
さて、繰返しオーバーライト耐久性を考慮した場合、記録層膜厚Ｄ２ 及び上部保護層膜厚Ｄ３ は薄い方が好ましい。しかし、ただ、Ｄ２ 、Ｄ３ を薄くするのでは位相差δが（８）式の範囲に入らない。
【０１０７】
そこで、Ｄ３ を厚くしたときにはＤ２ を薄くすれば、繰返しオーバーライト耐久性を悪化させることなく、δを一定の値に維持した層構成設計ができることが図６〜９の計算例よりわかる。
より具体的には、すでに述べた、７０≦Ｄ１ ≦１５０ｎｍ、１５≦Ｄ２ ≦２０ｎｍ、３０≦Ｄ３ ≦６０ｎｍ、及び（１７）式の制限のもとで（Ｄ３ 、Ｄ２ ）の組み合わせが、
−５Ｄ２ ＋１２０≦ Ｄ３ ≦−５Ｄ２ ＋１４０ （１８）
の関係を満たすことが望ましい。
【０１０８】
そして、７０≦Ｄ１ ≦１５０ｎｍの範囲でδが少なくとも（８）式を満たすように選べば良い。
本層構成はとりわけ、未記録すなわち結晶状態の反射率を１５〜２０％に設定するＣＤ−ＲＷのような記録媒体において有用である。
特に、（８）、（１１）、（１２）、（１５）式のいずれの条件で位相差を制御するかは、個々の商品設計の範囲であるが、相変化による位相差δを積極的に活用するためには、本発明要件の一つである、記録層膜厚１０〜３０ｎｍに対しては、上部保護層膜厚を３０ｎｍ以上、より好ましくは６０ｎｍすることが望ましいことがわかる。
【０１０９】
この範囲の膜厚を用いれば、Ｉｒｅｆ が最大となる非晶質及び結晶状態の反射率極小点付近で、δがπ＜δ＜２πの領域から０＜δ＜πの領域に急激に位相変化することを回避でき、製造時における膜厚マージンが確保できる上に、繰返しオーバーライト耐久性にも問題ない層構成設計が可能である。なお、記録層膜厚、及び上部保護層膜厚の上限値と繰返しオーバーライト耐久性との関係については、実施例においてより具体的に述べる。
【０１１０】
（層構成設計例２）
図１１、１２は、設計例１と同様の材料を用いた場合の、波長６５０ｎｍにおける計算例である。各層の屈折率は波長６５０ｎｍにおける実測値を用いている。記録層は１８ｎｍ、反射層は１００ｎｍで一定とした。
図１１、１２はそれぞれ上部保護層２０ｎｍ及び４０ｎｍの場合である。６５０ｎｍというＤＶＤに対応した波長においてもやはり、上部保護層が厚い場合にはδが（８）式を満足しうることがわかる。
なお、６５０ｎｍにおける計算例で用いた光学定数は、Ａｌ合金反射層１．６９−５．３４ｉ、ＺｎＳ：ＳｉＯ２ 保護層２．１２−０ｉ、記録層（結晶状態）ｎｃ ＝２．８−４．１ｉ、記録層（非晶質状態）ｎａ ＝３．７−２．４ｉ、基板ｎｓｕｂ ＝１．５６−０ｉで実測値である。
【０１１１】
（層構成設計例３）
設計例１においては、繰返しオーバーライト耐久性、生産性、及び位相差δの観点から、下部保護層膜厚として（１７）式の領域を用いることが望ましいとした。ここでは、上部保護層が概ね４０ｎｍ以上であれば記録層膜厚が２０ｎｍより薄い場合Ｒｔｏｐ の極小点より厚い下部保護層を用いている。
しかし、上部保護層が概ね４０ｎｍより厚い場合には、どんな下部保護層膜厚であっても位相差δが（８）式を満たすような記録層膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲に存在する。
【０１１２】
またこの場合、図７〜９でわかるように、結晶反射率の極小点以下である程度の位相差δ（π＜δ＜２π）が安定的に選られるため、生産における膜厚変動でδがばらつくのを防ぐ上で好ましい状況となる。しかし、前述のようにそのように薄い下部保護層膜厚では、繰返しオーバーライトによる基板変形が著しいために、このままでは用いられない。
【０１１３】
第３の好ましい層構成は、波長６００以上８００ｎｍ以下の光ビームで記録・再生・消去を行うものであって、下部保護層が２層からなり、第１下部保護層の膜厚が２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下で屈折率が基板の屈折率ｎｓｕｂ に対してｎｓｕｂ ±０．１の範囲にあり、第２下部保護層の膜厚が７０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下であり、相変化記録層の膜厚が１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、反射層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下である。
【０１１４】
すなわち、
∂Ｒｔｏｐ ／∂Ｄ１２＜０ （１９）
なる領域を有効活用するために、図１３に示すように第１下部保護層２ａ（厚さＤ１１）、第２下部保護層２ｂ（厚さＤ１２）と下部保護層を２層化する。
ここで第１下部保護層２ａは、基板とほぼ同じ屈折率を有し、単に基板の熱変形を抑制する機械的・熱的保護層として機能し、光学的には基板そのものとみなせる。
【０１１５】
基板屈折率をｎｓｕｂ とするとき、第１保護層の屈折率はｎｓｕｂ の±０．１以内であること望ましく、より好ましくは±０．０５以内である。
第２保護層２ｂは光学的な保護層とみなされ、図６〜９及び図１１、１２における下部保護層膜厚依存性においては、第２保護層膜厚Ｄ１２のみを考慮すればよい。Ｄ１２は（１９）式の範囲で光学特性、すなわち反射率と位相差δを主に注目して選定すればよい。
【０１１６】
上部保護層膜厚Ｄ３ 及び記録層膜厚Ｄ２ についてはやはり、（１８）式を満たすことが繰返しオーバーライト耐久性を維持する上で好ましい。
また、２層の下部保護層全体の膜厚はやはり７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすることが、繰返しオーバーライト耐久性、生産性の観点から好ましい。
このような下部保護層２層化は、（１７）及び（１８）式の条件下での層構成設計で、基板変形をさらに抑制したい場合に用いることができる。
通常用いられるガラスやプラスチック基板の屈折率は１．４〜１．６程度である。基板とほぼ同等の屈折率を有し、かつ機械的強度にすぐれる保護層材料としては、具体的にはＳｉＣ−ＳｉＯ２ 、ＳｉＣ−ＳｉＯ２ −ＭｇＦ２ 、ＺｎＳ−ＳｉＯ２ −ＭｇＦ２ 混合膜である。
【０１１７】
ここで、低屈折率化のために用いるＭｇＦ２ はＣａＦ２ 、ＬｉＦ２ 等で置換することも可能である。また、ＺｎＳはＺｎＳｅや希土類の硫化物やセレン化物に置換可能である。
より具体的に、ポリカーボネート樹脂基板と同等の屈折率（１．５５）を与えるものとして、（ＳｉＣ）３８（ＳｉＯ２ ）５７（Ｙ２ Ｏ３ ）５ （屈折率ｎ＝１．５７）や（ＳｉＣ）１９（ＳｉＯ２ ）５ （ＭｇＦ２ ）７６（ｎ＝１．４９）が挙げられる（いずれもモル％）。
【０１１８】
これらの材料は、混合比を調整することで、屈折率のさらなる微調整が可能である。
なお相変化による位相差δは、上記のように層構成（各層厚み）と各層の屈折率から計算によって推定できる。また、平面において結晶状態と非晶質状態の２つが明確な境界を有して接していれば、位相差光学顕微鏡で見積もることもできる。
【０１１９】
次に、本発明の媒体に用いる好ましい記録法について説明する。
以下の記録方法を併せ用いることで、記録層の再凝固時の冷却速度を正確に制御し、より一層広い線速範囲および記録パワーで正確なマーク長記録を行うことができる。
本発明の相変化媒体はこれまでＧｅＴｅ−Ｓｂ２ Ｔｅ３ 擬似２元合金系で用いられてきた記録パワーＰｗと消去パワーＰｅの２値で変調する場合よりも、オフパルス区間を設けることが望ましい。
【０１２０】
２値変調のオーバーライトも可能ではあるが、本発明においては図１５に示すような３値変調方式を用いることで、パワーマージン、記録時線速マージンを広げることができる。
長さｎＴ（Ｔは基準クロック周期、ｎは自然数）のマークを形成する際には、時間ｎＴを、以下のようにｎ−ｋ個にパルス分割し、
α１ Ｔ、β１ Ｔ、α２ Ｔ、β２ Ｔ、・・・・、αｍ Ｔ、βｍ Ｔ、
（但しｎ−ｊ＝α１ ＋β１ ＋・・・・・＋αｍ ＋βｍ （０≦ｊ≦２）、
ｍ＝ｎ−ｋ（ｋ＝０、１、２）かつｎｍｉｎ −ｋ≧１）
αｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間に記録層を溶融させるに足る記録パワーＰｗ（＞Ｐｅ）を照射し、βｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間には、０＜Ｐｂ≦０．５Ｐｅ（ただし、βｍ Ｔにおいては、０＜Ｐｂ≦Ｐｅとなりうる）なるバイアスパワーＰｂを照射してオーバーライトする。
【０１２１】
図１６に（ａ）Ｐｂ＝Ｐｅとした場合と、（ｂ）Ｐｂ＝０（極端な場合）とした場合の記録層の温度変化を模式的に示した。
３個に分割された分割パルスの、１番目のパルスＰ１と２番目のパルスＰ２が照射される間の位置を想定している。
図１６（ａ）では後続の記録パルスによる加熱の影響が前方に及ぶために、１番目の記録パルス照射後の冷却速度が遅く、かつオフパルス区間でもＰｅが照射されるため、オフパルス区間での温度降下で到達する最低温度ＴＬが融点近傍に留まっている。
【０１２２】
一方、図１６（ｂ）では、オフパルス区間のＰｂがほとんど０のため、ＴＬは融点から十分下がった点まで下がり、かつ、途中の冷却速度も大きい。
非晶質マークは１番目のパルス照射時に溶解し、その後のオフパルス時の急冷によって形成される。
上記のｍ、ｊ、αｉ 、βｉ で規定されるパルスストラテジーを線速によって変更することなく、クロック周期Ｔのみをおおむね線速に反比例させて記録密度を一定に保てることが望ましい。
【０１２３】
このパルスストラテジーを一定にして、少なくとも記録可能な線速の最低値と最大値が２倍以上は確保するできるのが本発明の付加的な効果である。
Ｐｗ、Ｐｅ、Ｐｂを線速に応じて変化させることは、パルスストラテジーとは別の問題であり、適宜行われる。
なぜなら、パワーの変更は分割パルス発生回路とは無関係に行われるからである。
【０１２４】
特に、本発明の具体的な応用例としてのＣＤ−ＲＷにおいては、図１７に示すように、ｎＴマーク（ｎ＝３〜１１の整数）の記録に際して、ｎ−１個の記録パルスに分割し、１番目の記録パルスを１．０Ｔとし、後続の記録パルスをすべて０．５Ｔとする。
またバイアスパワーＰｂを照射する時間（オフパルス時間）はすべて０．５Ｔとする。
【０１２５】
特に、本発明記録層に対してはオフパルス時のバイアスＰｂを０＜Ｐｂ≦０．５Ｐｅなるように十分低くとることが必要である。
少なくとも線速２．４ｍ／ｓから５．６ｍ／ｓの範囲（コンパクトディスクにおける２倍速程度の速度）においてＥＦＭ変調された非晶質マークを形成する際に、マーク間では非晶質マークを再結晶化しうる消去パワーＰｅを照射し、長さｎＴ（ｎは３〜１１までの整数）のマークを形成する際には、上記パルスストラテジーにおいて、ｍ＝ｎ−１、α１ ＝０．１〜１．５、αｉ ＝０．１〜０．６（２≦ｉ≦ｍ）、βｉ ＝０．４〜０．９（１≦ｉ≦ｍ）とし、αｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間には記録層を溶融させるにたる記録パワーＰｗ（＞Ｐｅ）を照射し、βｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間には０＜Ｐｂ≦０．５ＰｅなるバイアスパワーＰｂを照射するのがよい（ただし、ｉ＝ｍにおいては０＜Ｐｂ≦Ｐｅもしくは０≦βｍ ＜０．５となりうる）。
【０１２６】
なお、このパルスストラテジーは後述の実施例に示されているように、本発明層構成を用いることにより、２〜４倍速でもオーバーライト可能な互換性の高いＣＤ−ＲＷ媒体が得られる。
すなわち、同じパルスストラテジーで２および４倍速記録ができる。
特に、４倍速においては、上記パルスストラテジーを用いた場合、各ｎＴマーク間のマーク長をより厳密に調整するため、最後のオフパルス区間βｍ Ｔの長さのみを、各マーク長もしくは後続マーク間長または後続マーク長の組み合わせによって、微調整することも有効である。
これは図１５においてｎ−ｊを前後のマーク長やマーク間長に応じて微調整することを意味する。
極端なケースとして最後のβｍ ＝０とする場合もある。
【０１２７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例において、溝形状は、光学回折法を用い、Ｕ溝近似により求めた。もちろん、走査型電子顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡で溝形状を実測しても良い。この場合、溝幅は、溝深さの半分の位置における溝幅とする。
各層組成は蛍光Ｘ線分析、原子吸光分析、Ｘ線励起光電子分光法等を組み合わせて確認した。膜厚は、蛍光Ｘ線強度を、触針計で測定した膜厚で校正して求めた。
【０１２８】
保護層の膜密度は、基板上に数百ｎｍ程度に厚く設けた場合の重量変化から求めた。
反射層の面積抵抗率は４探針法抵抗計｛Ｌｏｒｅｓｔａ ＦＰ（商品名）、三菱油化（現ダイアインスツルメント）社製｝で測定した。
反射層の抵抗率は、ディスク基板に下部保護層、記録層、上部保護層、反射層を形成したのち測定した。あるいは、ガラスもしくはポリカーボネート製ディスク基板に反射層を成膜して測定した。ガラス、ポリカーボネートや誘電体保護層は絶縁物であるため、抵抗率測定に影響はない。また、ディスク基板は直径１２０ｍｍで、本測定においては実質的に無限大の面積とみなせる。
抵抗値Ｒから、下記式に基づいて面積抵抗率ρＳ及び体積抵抗率ρＶを計算した。
ρＳ＝Ｆ・Ｒ （２０）
ρＶ＝ρＳ・ｔ （２１）
【０１２９】
ここで、ｔは膜厚、Ｆは測定する薄膜領域の形状で決まる補正係数であり、４．３〜４．５の値をとる。ここでは、４．４とした。
成膜直後の記録層は非晶質であり、バルクレーザーで初期化を行った。すなわち、長軸約７０μｍ、短軸約１．３μｍに集光した波長８３０ｎｍのレーザービームをパワー５００〜６００ｍＷ、線速３．５ｍ／ｓで照射して全面結晶化させ初期状態（未記録状態）とした。このパワーでは、記録層はいったん溶融して再凝固する再に結晶化していると考えられる。
【０１３０】
記録再生の評価にはパルステック製ＤＤＵ１０００評価機を用いた。光ヘッドの波長は７８０ｎｍ、ＮＡは０．５５である。記録線速は１．２〜４．８ｍ／ｓとし、再生速度は２．４ｍ／ｓとした。なお、１倍速、２倍速、３倍速、４倍速とはそれぞれ１．２ｍ／ｓ、２．４ｍ／ｓ、３．６ｍ／ｓ、４．８ｍ／ｓを指す。
【０１３１】
記録には図１７に示したパルスストラテジーを用いた。ただし、線速２．８ｍ／ｓ以上では、マーク最後端のオフパルス区間βｍ ＴにおいてＰｂ＝Ｐｅとした場合がある。Ｐｂはすべての線速において０．８ｍＷで一定とした。
２倍速でのクロック周期は１１５ｎｓｅｃであり、線速切り替え時にはクロック周期Ｔを線速に反比例させた。
再生速度は２倍速であり、ジッタの許容値はＣＤ規格で定められた１７．５ｎｓｅｃとした。
オーバーライト耐久性の評価は、２倍速で繰返しオーバーライトしたときに３Ｔマークのジッタが１７．５ｎｓｅｃ以下に保たれる回数を目安とした。
【０１３２】
（実施例１）
基板上に、下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１００ｎｍ、記録層Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５を１８ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を５０ｎｍ、反射層Ａｌ９９Ｔａ１ 合金を２００ｎｍ設けた。
すべての膜はスパッタ法で真空を解除せずに作成した。基板は厚さ１．２ｍｍのポリカーボネート基板で、特に断らない限り、射出成形により１．６μｍピッチで幅０．５３μｍ、深さ３２ｎｍの溝が形成されている。記録はこの溝内に行った。
【０１３３】
反射層は、到達真空度２×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧０．５４Ｐａ、成膜レート１．３ｎｍ／秒で成膜した。体積抵抗率は９２ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．４６Ω／□であった。酸素、窒素等の不純物はＸ線励起光電子分光での検出感度以下であった。全部あわせてもほぼ１原子％以下であると見なせる。
保護層の膜密度は３．５０ｇ／ｃｍ３ で理論的バルク密度３．７２ｇ／ｃｍ３ の９４％であった。
【０１３４】
本媒体に対し、記録線速マージンおよび記録パワーマージンを評価した。
Ｐｅ／Ｐｗ＝０．５で一定とし、Ｐｗと線速を変化させて３Ｔマークジッタを測定した。なお、記録は図１７に示すパルスストラテジーを用いたが、線速２．８ｍ／ｓ以上ではβｍ ＴにおいてＰｂ＝Ｐｅとしている。
また、媒体はあらかじめＥＦＭランダム信号を１０回オーバーライトしたのち、本測定に用いた。
【０１３５】
結果を図１８に示した（以後このような図を等高線図と呼ぶ）。低ジッタの領域が広いほど、線速マージンと記録パワーマージンが広いことを意味する。
図１８において、線速２．４ｍ／ｓ、記録パワー１２ｍＷを中心に線速４．８ｍ／ｓまで広いマージンが確保できているのがわかる。
なお、線速１．２ｍ／ｓで急激にジッタが悪化したが、パルスストラテジーにおいて記録パルス幅が１Ｔ、０．５Ｔ、０．５Ｔ、…（先頭パルスのみ１Ｔで２番目以降のパルス０．５Ｔ）となっているのを、１Ｔ、０．２Ｔ、０．２Ｔ、…（ただし、各記録パルスの先頭位置は同じ）と変更することで、良好なジッタが得られた。
【０１３６】
次に、２倍速、４倍速における変調度と３Ｔマークジッタの記録パワー依存性を評価した。この評価では、図１７に示すパルスストラテジーを厳密に用いて記録し、２倍速で再生し測定を行った。
また、媒体はあらかじめ所定の条件で１０回オーバーライトしたのち、本測定に用いた。
【０１３７】
２倍速においてＰｅ／Ｐｗ＝０．５とした場合の測定結果を図１９に、４倍速においてＰｅ＝８ｍＷで一定とした場合の測定結果を図２０に示す。
４倍速においてＰｅ／Ｐｗ＝０．５とし、βｍ ＝０とした場合の測定結果を図２１に示す。
２倍速、４倍速において、変調度、３Ｔマークジッタともに広い記録パワーマージンを有することがわかる。
なお、４倍速でのジッタが高めであるが、これは、本発明者らが使用したＥＦＭ信号発生信号源の高周波数での特性が悪いためで、それを差し引くとさらに、３〜５ｎｓｅｃ良好なジッタが得られることがわかっている。
【０１３８】
（実施例２）
実施例１の基板及び層構成において、記録層組成をＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１Ｔｅ２９、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６２Ｔｅ２８の３種類とし、反射層を厚さ８０ｎｍの純Ａｌ（純度９９．９９％）として同様にディスクを作成した。
反射層は、到達真空度２×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧０．５４Ｐａ、成膜レート１．４ｎｍ／秒でスパッタ成膜した。体積抵抗率は４６ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．５８Ω／□であった。
バルクイレーザで初期化を行った。
【０１３９】
本媒体に対し、記録線速マージンおよび記録パワーマージンを評価した。
図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ記録層組成Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１Ｔｅ２９、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６２Ｔｅ２８の３Ｔマークジッタの等高線図を示す。
Ｓｂ／Ｔｅ比が大きくなるにつれて最小のジッタが得られる最適線速は高線速側にシフトするものの、広線速範囲、広記録パワー範囲において良好なジッタが得られている。
Ｓｂ／Ｔｅ比をさらに増やして１０ｍ／ｓ程度の高線速記録に対応させてもこの傾向は同じで、最高線速／最低線速の比２倍以上のジッタマージンが得られる。
【０１４０】
（実施例３）
反射層を厚さ８０ｎｍの純Ａｇとした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。
反射層は、到達真空度３×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧１．０Ｐａ、成膜レート２０ｎｍ／秒でスパッタ成膜した。体積抵抗率は３２ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．４Ω／□であった。
【０１４１】
バルクイレーザで初期化を行った。
本媒体に対し、記録線速マージンおよび記録パワーマージンを評価した。
図２３に３Ｔマークジッタの等高線図を示した。
ジッタマージンの中心そのものは低線速側に移ったが、１倍速から３倍速にかけて広範なマージンを有することがわかる。
【０１４２】
（実施例４）
実施例１の基板及び層構成において、反射層をＡｌ９９Ｔａ１ とＡｇの２層とし、記録層膜厚、上部保護層膜厚を種々組み合わせて、以下の４種の層構成を用意した。ＡｌＴａ及びＡｇ反射層の成膜条件はそれぞれ、実施例１及び実施例３と同じである。
（ａ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１１０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１６ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を５０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ９０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
【０１４３】
（ｂ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１２０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１４ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を６０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ１１０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
（ｃ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１１０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１８ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を５０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ９０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
（ｄ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を９０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１８ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を４０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ５０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
【０１４４】
図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ実施例４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の３Ｔマークジッタの等高線図を示す。
いずれにおいても、２〜４倍速で広範な線速マージン及び記録パワーマージンが得られた。
なお、Ａｇ単層反射層では繰返しオーバーライト耐久性が１０００回程度であったのが、この２層構成反射層を用いると５０００回程度まで改善された。
【０１４５】
（実施例５）
反射層を厚さ１８０ｎｍの、Ｓｉを０．６６％（重量％）、Ｃｕを０．３４％、Ｍｇを０．９％、Ｃｒを０．０８％含有するＡｌ合金とした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。
反射層は、到達真空度４×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧１．０Ｐａ、成膜レート２０ｎｍ／秒でスパッタ成膜した。体積抵抗率は８８ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．４８Ω／□であった。
バルクイレーザで初期化を行った。
本媒体においても、実施例１と同様の線速・記録パワーマージンが確保できた。
【０１４６】
（比較例１、２、３）
反射層をＡｌ９８Ｔａ２ とし膜厚４００ｎｍとした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。（比較例１）
この組成ではほとんどの成膜条件において１５０ｎΩ・ｍ以上の高い体積抵抗率であった。
特に、成膜レート２ｎｍ／秒以下では、非晶質成分が多く含まれ、体積抵抗率が増加し１７０〜２２０ｎΩ・ｍとなった。
体積抵抗率１９０ｎΩ・ｍであった。
面積抵抗率は０．４８Ω／□で、平面方向の放熱効果は十分であると考えられるが、記録感度が１〜２ｍＷ悪くなった。単位面積当たりの反射層の熱容量が大きくなりすぎ、その加熱に余分なエネルギーが消費されるためと考えられる。
【０１４７】
また、厚い反射層が冷却されるのに時間がかかるため、線速約３ｍ／ｓ以下での冷却が不十分で再結晶化が著しく、良好な非晶質マークが形成できず信号振幅も小さくなってしまった。
また、線速４．８ｍ／ｓでもジッタは改善されなかった。
同じ反射層で膜厚１６０ｎｍ（比較例２）としたところ、同等の記録感度が得られ、また、４．８ｍ／ｓではジッタが改善された。しかし、今度は面積抵抗率が大きく、平面方向の放熱が不十分で２．４ｍ／ｓにおける再結晶化が著しく、非晶質マークの形成が不十分であった。
【０１４８】
膜厚をさらに薄くしても２．４ｍ／ｓでの再結晶化は抑制できなかった。
なお、図２５（ａ）、（ｂ）に反射層膜厚が４００ｎｍ（比較例１）と１６０ｎｍ（比較例２）の場合の３Ｔジッタ等高線図を示した。
いずれの場合も２倍速でのボトムジッタが実施例１に比較して２〜４ｎｓｅｃ高めである。
この理由は、上述のように、特に、低線速において、十分な記録層冷却速度が得られておらず、非晶質マークの一部が再結晶化されるため、信号振幅が低下したり、歪んだりしているためである。
【０１４９】
次に、線速２．４ｍ／ｓで非晶質マークが得られるよう、比較例１において記録層組成をＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ５９．５Ｔｅ３０．５とＳｂ／Ｔｅ比を低くし結晶化速度を落とした媒体（比較例３）を用意した。
反射層膜厚２００ｎｍにおいて線速２．４ｍ／ｓでは記録パワー１０〜１６ｍＷにおいて良好なジッタが得られた。
しかし、今度は線速４．８ｍ／ｓでの消去が不十分で、１０回オーバーライト後にはほとんどの記録パワーでジッタが１７．５ｎｓｅｃ以上あった。
【０１５０】
（比較例４、５）
実施例１の層構成において下部保護層膜厚を８０ｎｍ、記録層を２０ｎｍのＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ５９．５Ｔｅ３０．５、上部保護層膜厚を３０ｎｍ、反射層を１６０ｎｍのＡｌ９８Ｔａ２ とし（比較例４）、線速マージン及び記録パワーマージンを評価した。
上部保護層を薄くしたことによる反射率増加を相殺し、光学的に同等の干渉構造を得るために、下部保護層膜厚を若干薄めにした。この程度の下部保護層膜厚の差は熱的にはなんら変化をもたらさず、実質的に上部保護層膜厚の差が熱拡散を支配している。
【０１５１】
図２６に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。４倍速では全くマージンがないことがわかる。
また、比較例４において記録層組成をＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５として４倍速での消去特性を改善した媒体を作製した（比較例５）が、再結晶化のため２倍速での非晶質マーク形成が不十分であった。
【０１５２】
（実施例６）
実施例１の層構成において下部保護層膜厚を１００ｎｍ、記録層を１８ｎｍのＡｇ９ Ｇｅ６ Ｓｂ６７Ｔｅ１８、上部保護層膜厚を４０ｎｍ、反射層を２５０ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とし、ディスクを作成した。各層の成膜条件は実施例１と同様である。
図２７に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。実施例１とほぼ同様の広い線速及び記録パワーマージンが得られた。
【０１５３】
（実施例７）
記録層を厚さ１８ｎｍのＡｇ５ Ｓｎ６ Ｓｂ６６Ｔｅ２３、反射層をＡｌ９９．５Ｔａ０．５ とした以外は、実施例６と全く同様の層構成でディスクを作成した。反射層の体積抵抗率は５５ｎΩ・ｍであった。
図２８に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。１〜４倍速にかけて幅広い線速・記録パワーマージンが得られた。
【０１５４】
（実施例８）
（ａ）実施例１の層構成において下部保護層膜厚を１００ｎｍ、記録層を２０ｎｍのＡｇ５ Ｉｎ３ Ｇｅ２ Ｓｂ６８Ｔｅ２８、上部保護層膜厚を３０ｎｍ、反射層を１６０ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とし、ディスクを作成した。各層の成膜条件は実施例１と同様である。
（ｂ）実施例１の層構成において下部保護層膜厚を１０３ｎｍ、記録層を１６ｎｍのＡｇ５ Ｉｎ３ Ｇｅ２ Ｓｂ６４Ｔｅ２６、上部保護層膜厚を４２ｎｍ、反射層を２００ｎｍのＡｌ９９．５Ｔａ０．５ とし、ディスクを作成した。各層の成膜条件は実施例１と同様である。
図２９（ａ）、（ｂ）に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。１〜４倍速にかけて幅広い線速・記録パワーマージンが得られた。
上部保護層膜厚が厚い（ｂ）のほうが（ａ）より広い線速マージンが得られた。
【０１５５】
（実施例９）
表−１に示す層構成を有するディスクを作製した。基板は実施例１と同じものを用いた。反射層はＡｌ９９Ｔａ１ で膜厚１６０ｎｍとした。参考として上部保護層３８ｎｍの場合も記載した。
【０１５６】
【表１】
【０１５７】
実施例１と同様に図１７の記録パルスストラテジーで２．４ｍ／ｓにおいて記録を行った。
変調度は記録パワーに対してあるパワー以上でほぼ一定になる（ｅｘ．図１９）。そこで、記録パワー依存性において変調度がほぼ一定になり、ジッタが最小となる記録パワー（最適記録パワー）での変調度を比較した。
変調度、Ｉｔｏｐ 、ＰＰｂ／ＰＰａ、ＮＰＰＲ、及び計算上の位相差δを同表中にまとめた。また、表−１において、２．４ｍ／ｓにおける最適記録パワーでの繰返しオーバーライト耐久性を測定した。
【０１５８】
ＣＤ規格に基づいて、１０００回後のジッタが１５ｎｓｅｃ以下の場合を○、１５〜１８ｎｓｅｃを△、１８ｎｓｅｃ以上を▲、特に５００回以下で２０ｎｓｅｃ以上となるような場合を×で表した。
上部保護層３０ｎｍの場合には繰返しオーバーライト耐久性に有利な８０ｎｍ以上の下部保護層膜厚で、記録によるプッシュプルの変化が大きく、ＰＰｂ／ＰＰａ＞１．６あるいは、ＮＰＰＲ＞１．０となり、記録後のサーボ特性が不安定であった。
【０１５９】
図６に示すように、下部保護層膜厚が７５ｎｍから９５ｎｍに増加するに伴い、δが急激に変化し０＜δ＜πの領域に入るためである。
上部保護層が３８ｎｍの時には、特に記録層膜厚が２５ｎｍより厚いと繰返しオーバーライト特性の劣化が比較的早く、記録層膜厚３５ｎｍでは５００回以下で著しく劣化した。
【０１６０】
（実施例１０）
本発明の媒体にＣＤとの互換性を持たせるためには、トラックピッチ１．６μｍ程度、溝幅０．４〜０．５μｍ、溝間幅１．２〜１．１μｍとし、この溝内に記録を行う。
この場合、溝間における非晶質マークの幅が若干広めになり、見かけ上反射率起因の変調度が大きくなりうる。この非対称性を打ち消して、なおかつ溝内記録の変調度が溝間記録の変調度より大きくなるほど、非晶質マークが溝内記録に有利な位相差δを有することになる。
【０１６１】
すなわち、再生信号の変調度を（２）式のように規定し、ＭｏｄＧ およびＭｏｄＬ をそれぞれ溝記録及び溝間記録における変調度とするとき、
ＭｏｄＧ −ＭｏｄＬ ＞０ （２２ａ）
ＭｏｄＧ ＞０．５ （２２ｂ）
であれば、δは（８）式を満足していると考えられる。
ここで変調度は実施例６のように、記録パワーに対して飽和してほぼ一定となり、ジッタが最小となる記録パワー（最適記録パワー）での測定値を用いた。
溝内と溝間での最適記録パワーの差は極めて小さく、同一の記録パワーにて比較を行う。
【０１６２】
なお、トラックピッチにかかわらず、おおむね溝幅≦溝間幅なる溝形状を有する場合に、溝内記録の変調度＞溝間記録の変調度であれば、位相差δが溝幅記録に有利であると判定できる。
さらに、変調度の絶対値そのものは振幅の反射率差成分Ｉｒｅｆ 及び再生系に依存するが、変調度の差
ＭｏｄＲ ＝（ＭｏｄＧ −ＭｏｄＬ ）／（ＭｏｄＧ ＋ＭｏｄＬ ） （２３）
に注目して規格化すれば再生系及び反射率差に依存せず、位相差の影響を把握できる。
【０１６３】
以下では、本発明の媒体において各層厚みを表−２のように種々変化させて図６〜９で計算されるような範囲で、位相差δを変化させる実験を行った。
溝幅０．５μｍ、溝深さ３５ｎｍとした。溝による位相差Φ＝０．２８πである。
【０１６４】
【表２】
【０１６５】
記録再生にはパルステック社製ＤＤＵ１０００のＮＡ＝０．５、波長７８０ｎｍのシステムを用いた。図１７のパルスストラテジーで、線速２．４ｍ／ｓでＰｗ／Ｐｅ＝１３ｍＷ／６．５ｍＷとし、ＥＦＭランダムパターンの記録を行った。
本実施例において上下の保護層は（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０、記録層はＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６０Ｔｅ３０であり、反射層はＡｌ９９Ｔａ１ （４０ｎｍ）／純Ａｇ（６０ｎｍ）の２層構成を用いた。各層成膜条件は実施例４と同じである。
【０１６６】
熱的には実施例４とほとんど同等であり、いずれの場合も図１８に相当する広い線速、記録パワーマージンが得られた。
下部保護層（Ｄ１ ）、記録層（Ｄ２ ）、及び上部保護層（Ｄ３ ）膜厚だけを種々変化させたので、その膜厚だけを表−２に示した。
本実施例においては、非晶質状態の反射率が最も低くなる付近を利用して、（３）式のＩｒｅｆ 成分を有効に活用できる層構成を利用している。したがって、層構成設計例１において∂Ｒｔｏｐ ／∂Ｄ２ ＞０の領域を利用することになる。
【０１６７】
さらにまた、非晶質マークからの反射光による寄与が少ないことから、記録後のサーボ信号を考慮して、特に、Δを±π／２近傍としてプッシュプル信号が大きく取れる層構成設計を意図している。
図３０に計算上のδ（図６〜１０の計算例の範囲）とＭｏｄＲ の規格化変調度の差の相関を示した。δがπ付近から大きくなるにつれ（図中“ａ”から“ｂ”点への矢印）、ＭｏｄＲ が大きくなり３π／２近傍で最大値をとり、さらにδが大きくなる（図中“ｂ”から“ｃ”点への矢印）とＭｏｄＲ は再び小さくなる。厳密に言うと、ＭｏｄＲ が０である、すなわち、δ＝πもしくは２πとなる点（図中でそれぞれ“ａ”、“ｃ”で表示）、及びＭｏｄＲ が最大となる、すなわちδ＝３π／２となる点（図中で“ｂ”で表示）は若干すれている。
【０１６８】
しかし、計算と実測値の差、すなわち、（計算例）における計算は、平面波近似であり、集束光での測定値ではある程度のずれが生じること、膜厚測定値のばらつきが記録層で２ｎｍ程度、保護層で３〜５ｎｍ程度あることを考慮すればおおむね良好な対応がとれていると考えられる。
同表には、記録前後のプッシュプル比ＰＰｂ／ＰＰａや規格化されたプッシュプル比ＮＰＰＲも合わせて掲載している。概ねＰＰｂ／ＰＰａ≦１．６、もしくはＮＰＰＲ≦１．０であれば、記録前後で安定したサーボ信号を得ることができる。すなわち、ＰＰｂ／ＰＰａ＞１．６もしくはＮＰＰＲ＞１．０となって、記録によりサーボが不安定になる傾向がある。
【０１６９】
図３１には、（１３）式からわかるように位相差δ及び位相差δ（したがってΔ）に最も影響されるＮＰＰＲ値｛図３１（ａ）｝や、ＰＰｂ／ＰＰａ｛図３１（ｂ）｝、さらにＰＰａ／Ｉｔｏｐ 値｛図３１（ｃ）｝とＭｏｄＲ の関係を示した。ＮＰＰＲやＰＰａといった位相差δに強く依存する量がＭｏｄＲ と極めて良い正または負の相関を示すことがわかる。記録前後のサーボ信号の変化が少ないという点で記録システムにとって都合がよく、かつ記録後のプッシュプル信号ＰＰａ／Ｉｔｏｐ が大きいという点で再生専用システムにとっても都合が良いのはＭｏｄＲ が大きい場合、すなわちδ＝π・３／２である。
【０１７０】
このように、ＭｏｄＲ は直接測定困難な位相差Δもしくはδに替わって実験的に位相差を有効に活用できる層構成を検討する上で有効な指標であり、同一の溝形状であれば、ＭｏｄＲ ＞０であることはもちろんのこと、０．０３以上の大きな値を取るように選択することが望ましい。
一方、表−２には、線速２．４ｍ／ｓにおいて最適記録パワーにおける繰返しオーバーライトテストを行い、ＣＤ規格に照らして、１０００回後のジッタが１５ｎｓｅｃ以下の場合を○、１５〜１８ｎｓｅｃを△、１８ｎｓｅｃ以上を▲で表した。特に、５００回以下で２０ｎｓｅｃ以上となるような場合を×とした。○、もしくは△の耐久性を達成するためには、上部保護層を５０ｎｍと厚くした場合、記録層を薄くする必要があり、（１８）式の範囲であれば良いことがわかる。
【０１７１】
より詳細に考察すれば、同じ変調度０．７１〜０．７２が得られる１０５／１５／５０の層構成（ＭｏｄＲ ＊１００＝−１．０９）場合と、１０５／１８／５０の層構成（ＭｏｄＲ ＊１００＝６．７７）を比較した場合、ＭｏｄＲ が大きく、位相差の寄与が大きいと考えられる１０５／１８／５０の場合のほうが、Ｉｔｏｐ が高いわりには変調度が高く、かつ、記録前後のサーボ信号の変化（ＰＰｂ／ＰＰａもしくはＮＰＰＲ）が小さく、記録後のプッシュプル信号も大きい。初期特性という面からは１０５／１８／５０の方が好ましい。
【０１７２】
しかし、繰返しオーバーライト耐久性の面からは１０５／１５／５０の方が好ましい。どちらを優先するかは当業者の選択の範囲であるが、例えば、両者のバランスを考慮すれば、１０５／１７／５０（ＭｏｄＲ ＊１００＝３．６０）といった層構成が選ばれる。
【０１７３】
（実施例１１）
比較例４において、反射層を２００ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とした。
２倍速での低パワー側の再結晶化は改善が見られたが、高パワー側の再結晶化は改善されなかった。また、記録感度が１〜２ｍＷ悪化した。
【０１７４】
（実施例１２）
上部保護層膜厚を６５ｎｍ、反射層を２００ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。
２倍速における初期特性は、実施例１とほとんど同じであった。しかし、２倍速において繰返しオーバーライトしたところ、記録パワー１０〜１５ｍＷにおいて、１０００回後の３Ｔジッタが２０〜２５ｎｓｅｃにまで増加した。ジッタが１７．５ｎｓｅｃ以下なのは繰返しオーバーライト５００回以下であった。
なお、繰返しオーバーライト耐久性は、上部保護層が６０ｎｍより厚くなると悪化する傾向があった。
【０１７５】
【発明の効果】
本発明は、相変化媒体において、反射層の体積抵抗率を特定の範囲とすることで、記録層の冷却速度をコントロールし、記録線速および記録パワーに対するマージンを大幅に改善することができる。特に、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶点近傍組成をベースとする記録層に対して効果的である。
さらに、相変化による位相差変化を適当な値とすることにより、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等と再生互換性の高い相変化媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学的情報記録用媒体における層構成の模式図
【図２】信号の変調度の説明図
【図３】反射光の位相差の説明図
【図４】光検出系の説明図
【図５】再生信号の説明図
【図６】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図７】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図８】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図９】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１０】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１１】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１２】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１３】本発明の光学的情報記録用媒体における層構成の模式図
【図１４】本発明の光学的情報記録用媒体の記録層の熱拡散の状態を説明する説明図
【図１５】本発明の光学的情報記録用媒体への光記録時のレーザーパワーの照射パターンの一例を示す説明図
【図１６】記録層の温度プロファイルの説明図
【図１７】記録パルスの説明図
【図１８】実施例１の３Ｔマークジッタの等高線図
【図１９】実施例１の２倍速での変調度、記録パワー依存性を示すグラフ
【図２０】実施例１の４倍速での変調度、記録パワー依存性を示すグラフ
【図２１】実施例１の４倍速での変調度、記録パワー依存性を示すグラフ
【図２２】実施例２の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２３】実施例３の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２４】実施例４の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２５】比較例１、２の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２６】比較例４の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２７】実施例６の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２８】実施例７の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２９】実施例８の３Ｔマークジッタの等高線図
【図３０】実施例１０の層構成におけるＭｏｄＲ の実測値と計算上のΔとの相関
【図３１】実施例１０の層構成におけるＮＰＰＲ、ＰＰｂ／ＰＰａ、及びＰＰａ／Ｉｔｏｐ とＭｏｄＲ の相関
【符号の説明】
１ 基板
２ 下部保護層
２ａ 第１下部保護層
２ｂ 第２下部保護層
３ 相変化型記録層
４ 上部保護層
５ 反射層
６ 保護コート層
【発明の属する技術分野】
本発明は、書き換え可能な相変化媒体に関する。特に、コンパクトディスク及び高密度コンパクトディスクあるいはディジタルビデオディスクとの互換性を有する相変化媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報量の増大に伴い高密度でかつ高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒体が求められているが、光ディスクはまさにこうした用途に応えるものとして期待されている。書換型の光ディスクとして、光磁気効果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変化に伴う反射率変化を利用した相変化媒体がある。
【０００３】
相変化媒体は外部磁界を必要とせず、レーザー光のパワーを変調するだけで記録・消去が可能であり、記録・再生装置を小型化できるという利点を有する。さらに、特に記録層等の材料を変更することなく短波長光源による高密度化が可能であるといった利点もある。
このような、相変化の記録層材料としては、カルコゲン系合金薄膜を用いることが多い。例えば、ＧｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｎＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系合金があげられる。
【０００４】
現在、実用化されている書換可能な相変化媒体では、結晶状態を未記録・消去状態とし、非晶質のマークを形成する。非晶質マークは記録層を融点より高い温度まで加熱し、急冷することによって形成される。このような記録層の加熱による蒸発・変形を防ぐため、通常は記録層の上下を耐熱性でかつ化学的にも安定な誘電体保護層で挟む。
【０００５】
記録過程においては、この保護層は記録層からの熱拡散を促し過冷却状態を実現して非晶質マークの形成にも寄与している。
さらに、上記サンドイッチ構造の上部に金属反射層を設けた４層構造とすることで、熱拡散をさらに促し、非晶質マークを安定に形成することができる。
消去（結晶化）は、記録層の結晶化温度よりは高く、融点よりは低い温度までもしくは融点直上まで記録層を加熱して行う。この場合、誘電体保護層は、記録層を固相結晶化に十分な高温に保つ蓄熱層として働く。
【０００６】
近年、書換可能コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ 、ＣＤ−ＲＷ）が提唱されている。ＣＤ−ＲＷは、反射率の低さを除けばＣＤやＣＤ−ＲＯＭとの再生互換性を有している。また最近、ＣＤを高密度化したＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ ＤｉｓｃもしくはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃの略とされる）の書き換え可能型も提案されている。
【０００７】
ＣＤ−ＲＷには、蛇行（Ｗｏｂｂｌｅ）した溝が設けられ溝内に記録する。
蛇行の周波数は搬送波周波数２２．０５ｋＨｚをアドレス情報により周波数（ＦＭ）変調したものである。これはＡＴＩＰ信号と呼ばれる。
ＡＴＩＰ信号を用いることで未記録ディスクの回転数制御が可能になり、ＣＤ線速（１．２〜１．４ｍ／ｓ）の１倍速、２倍速、さらには４倍、６倍速での記録ができる。
この際、安価な半導体レーザーを用いるためには記録パワーは約１５ｍＷ以下でなければならず、また、記録時の線速が異なっても単純に線速に反比例して基準クロック周波数Ｔを変えるだけで、所望のマーク長が記録できなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相変化媒体においては、記録時の線速の変化は非晶質マーク形成過程と再結晶化による消去過程に影響を及ぼし、最大線速と最小線速の比が２倍程度から大きいと、いずれかの線速で正常な記録ができなくなることが多い。通常、記録可能光ディスクでは、線速が早くなると記録層を同じ温度まで昇温させるのに高めの照射パワーを要する。
【０００９】
しかし、照射パワーを調整して記録層の到達温度を同じにしても、線速が異なれば、必ずしも同じ熱履歴が達成されるわけではない。
非晶質マークの形成は、一旦記録パワーで溶融せしめた記録層を、臨界冷却速度以上の速さで冷却することによって行われる。この冷却速度は同一層構成を用いた場合線速に依存する。つまり、高線速では冷却速度が速くなり、低線速では冷却速度は遅くなる。
【００１０】
一方、非晶質マークを消去するには、記録層を結晶化温度以上融点近傍以下に一定時間保温する必要がある。
この保温時間は逆に、高線速では短く、低線速では長くなる傾向がある。
従って、線速の比較的速い記録条件では光ビームを照射した際に、その照射された部分の記録層の熱分布が時間的、空間的に比較的急峻になるため消去時の消し残りが懸念される。
【００１１】
かかる記録条件に対応するためには比較的短時間で結晶化すなわち消去が行えるように、記録層には結晶化速度の比較的速い組成の化合物を用いたり、熱の逃げにくい層構成にしたりする。
逆に、線速が比較的遅い記録条件では、前述のように冷却速度が遅くなるために、記録時の再結晶化が懸念される。
記録マーク形成時の再結晶化を防ぐ方法として、記録層には結晶化速度の比較的遅い組成の化合物を用いたり、熱の逃げやすい層構成にしたりする。
【００１２】
しかしながら、例えばＣＤ−ＲＷにおいてＣＤの２倍速および４倍速で記録するのに別種のディスクを用意するのは好ましくない。
線速に応じてパルスストラテジー（良好なピット形状を得るために照射ビームをパルス分割し、コントロールする方式）を変化させることにより、ＣＤの１倍もしくは２倍速から１０ｍ／ｓ程度の線速範囲において良好なオーバーライト特性を得る方法については、本発明者らも含めいくつか報告がある。しかし、一般的には、パルスストラテジーを可変とすることはパルス発生回路等を複雑化させドライブの製造コストを高くするので、同一パルスストラテジーで基準クロック周期を変更するだけで広い線速範囲をカバーできることが望ましい。
本発明においては、記録線速および記録パワーに対するマージンを大幅に改善した相変化媒体を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、該相変化記録層が、Ｍ w （ＳｂzＴｅ1-z）1-w（０≦ｗ≦０．２、０．５≦ｚ≦０．９、ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜からなり、該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
本発明の別の要旨は、基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、該反射層がＴａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎのうちの少なくとも一種を０．２原子％以上２原子％以下含むＡｌ合金であるか、又は該反射層がＴｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、またはＭｎのうちの少なくとも一種を０．２原子％以上５原子％以下含むＡｇ合金であり、該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
本発明の更に別の要旨は、基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、該反射層が多層からなり、全反射層膜厚の５０％以上が体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の１層以上の金属薄膜であり、該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明におけるディスクの層構成は図１に模式的に示すように、基板１上に少なくとも下部保護層２、相変化型記録層３、上部保護層４、反射層５を設けてなる。保護層２、４、記録層３、反射層５はスパッタリング法などによって形成される。記録層用ターゲット、保護層用ターゲット、必要な場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー内または連続した真空チャンバー内に設置したインライン装置で層形成を行うことが各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からもすぐれている。
【００１５】
反射層５上に、傷防止、繰返しオーバーライトによる変形防止、耐腐食性向上のために、紫外線もしくは熱硬化性樹脂からなる保護コート層６を設けることが望ましい。保護コート層は通常スピンコート法により塗布され、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みとすることが望ましい。
本発明における記録媒体の基板１としては、ガラス、プラスチック、ガラス上に光硬化性樹脂を設けたもの等のいずれであってもよいが、コストを含む生産性の面ではプラスチックが好ましく、特にポリカーボネート樹脂が好ましい。
【００１６】
記録時の高温による変形を防止するため、基板表面には下部保護層２が、記録層３上には上部保護層４が設けられる。
保護層２及び４の材料としては、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。一般的には透明性が高く高融点である金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ等のフッ化物を用いることができる。
【００１７】
これらの酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、混合して用いることも有効である。
繰返しオーバーライト特性を考慮すると誘電体混合物がよい。より具体的にはＺｎＳや希土類硫化物と酸化物、窒化物、炭化物等の耐熱化合物の混合物が挙げられる。これらの保護層の膜密度はバルク状態の８０％以上であることが機械的強度の面から望ましい。混合物誘電体薄膜を用いる場合には、バルク密度として下式の理論密度を用いる。
ρ＝Σｍｉ ρｉ （１）
ｍｉ ：各成分ｉのモル濃度
ρｉ ：単独のバルク密度
【００１８】
下部保護層２の膜厚は、繰返しオーバーライト時の熱ダメージによる基板変形を抑制し繰返しオーバーライト耐久性を上げるためには、厚いほうが好ましい。下部保護層膜厚が薄いと繰返しオーバーライトの初期にジッタが悪化しやすいからである。
【００１９】
本発明者等の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による観察によれば、この初期劣化は基板表面が２〜３ｎｍ程度へこむ変形によるものであることがわかった。
基板変形を抑制するために、記録層の発熱を伝えないために熱絶縁効果があり、かつ、機械的に変形を押さえ込むような保護層膜厚が好ましいのである。例えば、ＣＤ−ＲＷで繰返しオーバーライト１０００回を達成するためには、好ましくは厚さ７０ｎｍ以上、より好ましくは８０ｎｍ以上がよい。
上部保護層４は記録層３と反射層５の相互拡散を防止する。
【００２０】
本発明の媒体の記録層３は相変化の記録層であり、その厚みは１０ｎｍから３０ｎｍの範囲が好ましい。
記録層３の厚みが１０ｎｍより薄いと十分なコントラストが得られにくい。また１５ｎｍ未満では結晶化速度が遅くなる傾向があり、特に１０ｎｍ未満では短時間での記録消去が困難となりやすい。
一方３０ｎｍを越すとやはり光学的なコントラストが得にくくなり、また、熱容量が大きくなるために記録感度が悪くなるので好ましくない。さらにまた、相変化に伴う記録層の体積変化は記録層が厚くなるほど大きくなり、繰返しオーバーライト時に保護層及び基板表面等に微視的な変形が蓄積され、ノイズの上昇につながる。
【００２１】
また、３０ｎｍより厚いと繰返しオーバーライトによる劣化が著しくなるので好ましくない。特に繰返しオーバーライト耐久性の観点からは２５ｎｍ以下とすることがより望ましい。
記録層３としては本発明においては、特に、結晶・非晶質いずれの状態も安定でかつ、両状態間の高速の相転移が可能である、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶点近傍のＳｂＴｅ合金を主成分とする、ＭＳｂＴｅ（ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜が好ましい。
【００２２】
前述の様に本発明の媒体の線速依存性は、第１次的には、Ｓｂ70Ｔｅ30共晶点組成を基本として、Ｓｂ／Ｔｅ比により左右される。
そのために、上記記録層の組成はＭ w （ＳｂzＴｅ1-z）1-w（０≦ｗ≦０．２、０．５≦ｚ≦０．９、ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜が好適に用いられる。
【００２３】
高線速に対応させるには、Ｓｂ量を増やせばよいが、あまり増やすと非晶質マークの安定性が損なわれるので、Ｓｂ量を０．５≦ｚ≦０．９とするのが好ましく、０．６≦ｚ≦０．８がより好ましい。
結晶化速度及び結晶化温度を微調整するために、Ｓｂの一部をＢｉに置換しても良い。
Ｉｎ、Ｇａ及びＧｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｐｂは結晶化温度を上昇させて経時安定性を高める効果ある。また、Ｉｎ、Ｇａはスムースな非晶質マークと結晶領域との境界を形成し、マーク長記録、すなわち、マーク端検出におけるノイズを小さくできる。
【００２４】
Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素はそれ自身もしくはそれらとＳｂもしくはＴｅとの化合物が高融点であるため、微細な分散したクラスターとして析出して結晶核となり、高速結晶化に寄与する。しかし、多すぎるとかえって非晶質マークの安定性を損なう。
Ｏ、Ｓ、ＳｅはＴｅと同族であり、Ｔｅの鎖状ネットワークに入り込んで、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶合金の結晶化温度、屈折率、粘度を微調整するのに利用できる。
【００２５】
いずれの添加元素も２０原子％を超えると、偏析・相分離を生じ易い。特に、繰返しオーバーライトにより偏析を生じ易く、安定な記録ができなくなるので好ましくない。
繰返しオーバーライト耐久性の観点からはいずれの原子も単独では１０原子％以下とすることが望ましい。また、特にＯ、Ｓ、Ｎ、Ｓｅは５原子％を超えると結晶化速度が遅くなりすぎる傾向があるので、５原子％以下とすることがより好ましい。
【００２６】
より具体的で好ましい例として、ＭａαＩｎβＳｂγＴｅη（ただし、ＭａはＡｇもしくはＺｎ、０．０３≦α≦０．１、０．０３≦β≦０．０８、０．５５≦γ≦０．６５、０．２５≦η≦０．３５、０．０６≦α＋β≦０．１３、α＋β＋γ＋η＝１である）なる記録層があげられる。
Ｉｎは結晶化温度を上昇させて経時安定性を高める効果があり、室温での保存安定性を確保するためには少なくとも３原子％は必要である。また、スムースな非晶質マークと結晶領域との境界を形成し、マーク長記録、すなわち、マーク端検出におけるノイズを小さくできる。
【００２７】
８原子％以上含まれると相分離が生じ易く、繰りしオーバーライトにより偏析が起きるため好ましくない。より好ましくは、Ｉｎ量を５原子％以上８原子％以下とする。
Ａｇ又はＺｎは成膜直後の非晶質膜の初期化を容易にするために用いられる。初期化方法にもよるが１０原子％以下の添加で十分であり、多すぎるとかえって経時安定性を損ねたり、上記マーク端検出におけるジッタが悪化するので好ましくない。
【００２８】
また、Ａｇ又はＺｎとＩｎをあわせて１３原子％以上とすることは繰返しオーバーライト時に偏析を生じ易いので好ましくない。もう一種の好適な記録層の例としてＭｂｖ Ｍｃｙ （Ｓｂｘ Ｔｅ１−ｘ ）１−ｙ−ｖ （ただし、ＭｂはＡｇ又はＺｎの少なくとも１種、ＭｃはＧｅもしくはＳｎの一種であり、０．６≦ｘ≦０．８、０．０１≦ｙ≦０．１５、０．０１≦ｖ≦０．１５、０．０２≦ｙ＋ｖ≦０．２である）なる組成を有する合金があげられる。
【００２９】
ＩｎのかわりにＧｅを用いることで、上記のＭａＩｎＳｂＴｅ合金における低融点金属ＩｎおよびＩｎ化合金の析出のしやすさを改善することができる。一方で、ＧｅもしくはＳｎの添加とともに、急激に初期化（ａｓ−ｄｅｐｏ．膜の結晶化）に時間を要するようになる。
Ｉｎの析出しやすさとＧｅによる初期化のしにくさを克服するために、Ｍｄａ Ｉｎｂ Ｇｅｃ Ｓｂｄ Ｔｅｅ （ただし、ＭｄはＡｇもしくはＺｎの少なくとも１種であり、０．０１≦ａ≦０．１、０．００１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．５≦ｄ≦０．７、０．２５≦ｅ≦０．４、０．０３≦ｂ＋ｃ≦０．１５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１．０である）なる組成を有する５元記録層を用いても良い。
【００３０】
記録層及び保護層の厚みは、上記機械的強度、信頼性の面からの制限の他に、多層構成に伴う光学干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が良く、記録信号の振幅、すなわち記録状態と未記録状態のコントラストが大きくなるように選ばれる。
本発明の要点は、とりわけ低体積抵抗率の反射層５を用いることによって、線速マージンや記録パワーマージンを改善したことにある。
特に、上部保護層４を３０ｎｍ以上と比較的厚くした場合に顕著な効果が得られる。
【００３１】
上部保護層４は、従来、厚くなりすぎると記録層３の熱が反射層５に到達する時間が長くなり、反射層５による放熱効果が有効に作用しないとされていた。
上部保護層４を厚くした例はあるものの、具体的な応用例がピット位置記録法に限定されており、反射層への熱の拡散をむしろ抑制し、おおむね１０ｍ／ｓ以上の高線速における記録において高感度化することを主眼としていた（ＵＳＰ５６６５５２０、５６７４６４９等）。
【００３２】
しかし、本発明者らの検討によれば、マーク長記録に適用した場合には、単に上部保護層を厚くすると、記録時に溶融された記録層の冷却速度が小さくなりすぎ、良好な非晶質マークの形成が阻害されジッタが悪化するという問題点が生じる。すなわち、再凝固時の再結晶化が促進されて、非晶質マークの周辺に粗大なグレインの帯が形成されるため、マーク位置検出ならばともかく、マークエッジを検出するマーク長記録では著しくジッタが悪化するのである。
また、上部保護層４の内部に繰返しオーバーライト時のヒートサイクルによる塑性変形が蓄積され、オーバーライト回数に伴い劣化が進みやすいという問題が生じる。これも、マーク長が短いものだけで構成されるマーク位置記録よりも、長いマークが混じるマーク長記録の場合に顕著になる。
【００３３】
以上で述べた問題点は、記録時の線速が１０ｍ／ｓ以下、特に５ｍ／ｓ以下の低線速である場合に顕著となる。これは、記録層の冷却速度が記録に用いる集束光ビームと記録媒体との相対的な移動速度に依存し、低線速ほど冷却速度が低下するためである。冷却速度の低下は、非晶質マークの形成阻害、記録時の熱ダメージの増大という上記の問題点をより過酷なものとする。
【００３４】
上記先願では、使用形態として少なくとも５ｍ／ｓ以上であり、特に１０ｍ／ｓ以上における記録感度改善を想定しており、このような低線速における問題点については言及していない。
本発明によれば、低線速での記録再生において、厚く設けた上部保護層４に極めて低体積抵抗率の反射層５を組み合わせることにより、相変化による位相差δを有利に利用でき、なおかつ、上部保護層の薄い従来の急冷構造よりも記録感度および線速依存性を改善できるという効果をも得られる。
【００３５】
従って、上部保護層膜厚は好ましくは３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。
位相差の効果δを積極的に利用しない場合でも、比較的厚い上部保護層と極めて低体積抵抗率の反射層５を用いることの利点はここにある。
これは、図１４を用いて以下のように説明される。
記録のためにまず記録層温度を融点以上に昇温する必要があるが、熱伝導には有限の時間が必要であるから、昇温過程（初期の数十ナノ秒以下）では、平面方向の熱伝導は顕著ではなく、膜厚方向の熱伝導のみでほとんど温度分布が決まる（図１４（ａ））。
【００３６】
従って、まず記録マークの先端部分を所定の温度まで昇温するときには、この膜厚方向の熱伝導が効いてくる。
一方、昇温開始後数十ｎｓｅｃ以降になると図１４（ｂ）に示すように横方向の熱伝導による温度分布の平面的変化が重要になる。
なぜなら、膜厚方向は熱拡散距離の有効範囲が高々０．１μｍであるのに対して、平面方向は熱拡散距離の有効範囲が１μｍのオーダーだからである。
【００３７】
特に非晶質化過程を支配する記録層の冷却速度はこの平面分布に依存し、前述の冷却速度の線速依存性はまさにこの平面分布で支配されている。
低線速では光ビームの走査速度が遅いため、同一照射時間でも周辺部まで加熱しながら進むことになり、平面方向の熱伝導の影響が大きい。
また比較的長時間連続して記録光ビームが照射される長マークの後端部分でも、平面方向の熱伝導の影響が大きい。
【００３８】
従って、マーク長記録を記録時の最大線速と最小線速比が２倍以上になる様な広線速範囲で良好に行うためには、単に膜厚方向の温度分布や時間変化のみならず、平面方向の分布や時間変化を正確に制御する必要がある。
図１４（ｂ）において、上部保護層の熱伝導率を低くし、適度な厚みを持たせた方が反射層への熱の流れに一定の遅延効果をもたらすことができ、平面方向の温度分布を制御しやすくなるのである。
【００３９】
従来のいわゆる「急冷構造」は、再結晶化による粗大グレインのない非晶質マーク形成には有効であったが、上部保護層膜厚が３０ｎｍ以下であり、この熱伝導の遅延効果に十分な留意を払っていなかったため、記録感度の低下をもたらしていた。
本発明において問題としている反射率の熱伝導率は、あくまで、実際に上部保護層上に形成された薄膜状態での熱伝導率である。一般には薄膜の熱伝導率はバルク状態の熱伝導率と大きく異なり、小さくなっているのが普通である。
【００４０】
特に４０ｎｍ以下の薄膜では成長初期の島状構造の影響で熱伝導率が１桁以上小さくなる場合があり好ましくない。
さらに、成膜条件によって結晶性や不純物量が異なり、これが同じ組成でも熱伝導率が異なる要因になる。
本発明において良好な特性を示す反射層５を規定するために、反射層の熱伝導率は直接測定することも可能であるが、その熱伝導の良否を電気抵抗を利用して見積もることができる。
【００４１】
金属膜のように電子が熱もしくは電気伝導を主として司る材料においては熱伝導率と電気伝導率は良好な比例関係があるためである。
薄膜の電気抵抗はその膜厚や測定領域の面積で規格化された抵抗率値で表す。体積抵抗率と面積抵抗率は通常の４探針法で測定でき、ＪＩＳＫ７１９４によって規定されている。
【００４２】
薄膜の熱伝導率そのものを実測するよりもはるかに簡便かつ再現性の良いデータが得られる。
本発明において好ましい反射層は体積抵抗率でいうと２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下、好ましくは２０ｎΩ・ｍ以上１００ｎΩ・ｍ以下である。
体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以下の材料は薄膜状態では実質的に得にくい。
体積抵抗率１５０ｎΩ・ｍより体積抵抗率が大きい場合でも、たとえば３００ｎｍ以上の厚膜とすれば面積抵抗率を下げることはできるが、本発明者らの検討によれば、このような高体積抵抗率材料で面積抵抗率のみ下げても、十分な放熱効果は得られなかった。
【００４３】
厚膜では単位面積当たりの熱容量が増大してしまうため、反射層自体の放熱がかえって遅くなってしまうからと考えられる。
また、このような厚膜では成膜に時間がかかり、材料費も増えるため製造コストの観点から好ましくない。
膜厚３００ｎｍ以下で面積抵抗率０．２以上０．９Ω／□以下が得られるような、低体積抵抗率材料を用いるのが特に好ましい。
上記のような低体積抵抗率を得るためには、不純物含有量２原子％以下のＡｌ合金（純Ａｌを含む）または不純物含有量５原子％以下のＡｕ又はＡｇ合金（純Ａｕ、Ａｇを含む）膜とするのがよい。
【００４４】
本発明に適したＡｌ金属材料をより具体的に述べると、Ｓｉを０．３重量％以上０．８重量％以下、Ｍｇを０．３重量％以上１．２重量％以下含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金であることが好ましい。
この他、ＡｌにＴａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎを０．２原子％以上２原子％以下含むＡｌ合金は、添加元素濃度に比例して体積抵抗率が増加し、また、耐ヒロック性が改善されることが知られているので、耐久性、体積抵抗率、成膜速度等考慮して用いることができる。
【００４５】
Ａｌ合金に関しては、添加不純物量０．２原子％以下では、成膜条件にもよるが、耐ヒロック性は不十分であることが多い。また、２原子％より多いと上記の低抵抗率が得られない。
経時安定性をより重視する場合には添加成分としてはＴａが好ましい。
一方、上記反射層がＡｇ合金薄膜である場合にはＴｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎを０．２原子％以上５原子％以下含むものが望ましい。
経時安定性をより重視する場合には添加成分としてはＴｉ、Ｍｇが好ましい。
【００４６】
本発明者らは上記、Ａｌへの添加元素、Ａｇへの添加元素は、その添加元素濃度に比例して、体積抵抗率が増加することを確認している。
不純物の添加は一般的に結晶粒径を小さくし、粒界の電子散乱を増加させて熱伝導率を低下させると考えられる。
添加不純物量を調節することは、結晶粒径を大きくすることで材料本来の高熱伝導率を得るために必要である。
【００４７】
高熱伝導率を得るためには、上記のように、不純物量を少なくするのが望ましいが、一方で、ＡｌやＡｇの純金属は耐食性や耐ヒロック性に劣る傾向があるため、両者のバランスを考慮して最適組成が決まる。
なお、反射層は通常スパッタ法や真空蒸着法で形成されるが、ターゲットや蒸着材料そのものの不純物量もさることながら、成膜時に混入する水分や酸素量も含めて全不純物量を下げる必要がある。全不純物量を２原子％以下とするためには、プロセスチャンバの到達真空度は１×１０−３Ｐａ以下とすることが望ましい。
【００４８】
また、１×１０−４Ｐａより悪い到達真空度で成膜するなら、成膜レートを１ｎｍ／秒以上、好ましくは１０ｎｍ／秒以上として予期しない不純物が取り込まれるのを防ぐことが望ましい。
あるいは、意図的な添加元素を１原子％より多く含む場合は、成膜レートを１０ｎｍ／秒以上として予期しない不純物混入を極力防ぐことが望ましい。
【００４９】
膜中の不純物組成あるいは結晶性は、スパッタに用いる合金ターゲットの製法やスパッタガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等）にも依存する。
上記のように薄膜状態の体積抵抗率は金属材料、組成のみによっては決まらないから、たとえばＡｌ合金反射層材料を規定した先願（特開平３−１３３８、平１−１６９５７１、平１−２０８７４４、平２−１２８３３２等）もあるが本願の層構成を示唆するものではない。
【００５０】
また、先に延べたごとく、本願は実際にディスク上に成膜された薄膜状態での熱伝導率に注目し、反射層の放熱効果を確実にするために、簡便かつ精度の高い測定が容易にできる、体積抵抗率によって反射層の高熱伝導率を担保している。単に合金組成や、バルクの熱伝導率を参照した先願にくらべ、産業上の利益ははかりしれない。また、薄膜状態の熱伝導率がバルク値とは大きくことなり、組成のみならず成膜条件にも依存することから、熱伝導率の最適範囲の単なるパラメータのおきかえでないことも明らかである。
【００５１】
さらなる高熱伝導と高信頼性を得るために反射層を多層化することも有効である。
反射層の多層化は、高体積抵抗率材料と低体積抵抗率材料を組み合わせて所望の膜厚で所望の面積抵抗率を得るためにも有効である。
反射層を複数の金属膜からなる多層反射層とし、全膜厚を４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、多層反射層の厚さの５０％以上が体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の金属薄膜層（多層であっても良い）とするのが好ましい。
【００５２】
本発明においては、特に３０〜６０ｎｍという厚めの上部保護層による熱伝導の遅延効果を十分発揮させるために上部保護層４の材料としては、熱伝導が低い方が望ましい。
具体的にはＺｎＳ、ＺｎＯ、ＴａＳ２ もしくは希土類硫化物を単独もしくは混合物として２０モル％以上９０モル％以下含み、他方融点もしくは分解温度が１０００℃以上の耐熱性化合物からなる複合誘電体が望ましい。
より具体的にはＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ等の希土類の硫化物を５０モル％以上９０モル％以下含む複合誘電体が望ましい。
あるいは、ＺｎＳ、ＺｎＯもしくは希土類硫化物の組成の範囲を７０〜９０モル％とすることが望ましい。
【００５３】
これらと混合されるべき融点もしくは分解点が１０００℃以上の耐熱化合物材料としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ等の酸化物、窒化物、炭化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ等のフッ化物を用いることができる。
特にＺｎＯと混合されるべき材料としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ等希土類の硫化物あるいは硫化物と酸化物の混合物が望ましい。
【００５４】
従来、知られている保護層材料で、ＳｉＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＡｌＮ、ＳｉＮ等を主成分とする薄膜は、それ自身の熱伝導率が高く好ましくない。なお、ＺｎＳ：ＳｉＯ２ からなる上部保護層の厚みを３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とし、反射層に０．５原子％以上５原子％以下の不純物を含むＡｌ合金を用いることが記載されている例があるが（特開平７−２６２６１３）。
しかしこの出願はむしろ、高感度化のために反射層膜厚を１００ｎｍ以下とすることが好ましいなど反射層への放熱を制限して高感度化を図ったものであり、本願における、冷却速度を高速に保つために薄膜状態の反射層の熱伝導率をとりわけ高いものに制限するという思想は全く見られない。
【００５５】
従って、反射層組成として似た例示があったとしても、低体積抵抗率の反射層については全く示唆していない。
少なくとも、本願では、該先願において対応不十分な１０ｍ／ｓ以下における低線速域での、記録感度改善とマーク長記録における非晶質マークの良好な形成（再結晶化の抑制）を確実にするという点で、高密度マーク長記録における特性を飛躍的に改善できる。また、そのために、実際の薄膜状態での熱伝導率の重要性に注目し、簡便にかつ高精度に実測可能な体積抵抗率に注目している。
【００５６】
これは、生産管理を容易にし、量産工程において本発明の効果を確実にするために重要なことである。さらにまた、凹凸ピットを利用した再生専用光記録媒体との互換性に留意した溝形状、位相差についても、上記先願は全く触れていない。
次に、本発明のより好ましい設計例について説明する。すなわち、光学設計の最適化によりコントラストを高くとりつつ、安定なトラッキングサーボ特性を得る。
【００５７】
特に、凹凸ピットにおける位相差を利用してコントラストおよびトラッキングサーボ信号を得るＣＤやＤＶＤと互換性を取り易い媒体を提供することである。
本発明においてはこのコントラストを変調度によって定義する。
変調度（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下ではＭｏｄと略す）は、マーク長変調記録においてすべてのマーク長が含まれるランダムパターンを記録した際、再生信号をＤＣカップリング状態で観測した際のエンベロープ再生信号の振幅とその上端のレベルの比
Ｍｏｄ＝（エンベロープ再生信号の振幅）／（エンベロープ上端レベル）（２）
によって定義される。高ＳＮ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ）比を達成するためには、この変調度を高くすることが必要である。
【００５８】
より具体的な例としては、ＣＤ−ＲＷあるいは書き換え可能なＤＶＤとしてＣＤもしくはＤＶＤとの互換性を確保するためには、ＣＤもしくはＤＶＤ規格で定められる変調度を高くとらねばならない。
ＣＤもしくはＤＶＤにおける変調度とは、図２に示すようにランダム信号を記録したときのＤＣ再生信号（直流成分を含む再生信号）において、最長マーク（ＣＤでは１１Ｔ、ＤＶＤでは１４Ｔ）のトップの信号強度Ｉｔｏｐ と、信号振幅Ｉ１１との比Ｉ１１／Ｉｔｏｐ （もしくはＩ１４とＩｔｏｐ の比、Ｉ１４／Ｉｔｏｐ ）として定義される。
【００５９】
信号振幅Ｉ１１（もしくはＩ１４）が上記定義のエンベロープ再生信号の振幅に相当し、Ｉｔｏｐ がその上端レベルに相当する。書換型ＣＤ、ＤＶＤでは変調度に対する規定は、再生専用そのものより若干緩和されており、おおむねＭｏｄ＞０．５であることが望ましい。
Ｉｔｏｐ は実際上、マーク間（結晶状態）の溝内での反射率に相当する。
一方、幅１μｍ程度より狭い溝内に記録した非晶質マークを、同程度の径の集束光ビームで読み出した場合には平面波の干渉を考慮しなければならない。
【００６０】
再生信号振幅Ｉ１１（もしくはＩ１４）は相変化媒体の結晶部分と非晶質部分から反射光の強度差Ｉｒｅｆ 及び位相差による反射率差Ｉｐｈａｓｅ の両方が問題となる。すなわち、非晶質マークと結晶状態の反射光の間の位相差δを考慮する必要がある。結晶部と非晶質マークにおける位相の差が、ちょうどそこに深さの異なるピットが存在するのと同じ効果をもたらすからである。
この場合の信号振幅は近似的には反射率差による振幅Ｉｒｅｆ と位相差による振幅Ｉｐｈａｓｅ と上記の和として
Ｉ１１＝Ｉｒｅｆ ＋Ｉｐｈａｓｅ （３）
としてあらわされる。
【００６１】
図３に示すように、位相差δは、前述の多層構成を有する記録媒体を、基板裏面側から再生光ビームを入射して反射光を読み取る場合の、
δが負の場合は見かけ上非晶質マーク部で溝深さが深くなるのと同じ効果を有し、δが正の場合は見かけ上非晶質マーク部で溝深さが浅くなるのと同じ効果を有する。ただし、位相は２πの周期で既約化できるので、−π＜（位相差）＜０の場合は、π＜（位相差）＜２πの範囲の値に置き換えても同等である（逆の置き換えも可）。
【００６２】
一方、溝記録を行う場合、下式で表される溝深さによる位相差が存在する。
Φ＝（ ランド部からの反射波の位相） −（ 溝部からの反射波の位相） （５）
ここで、基板の屈折率をｎ、ｄを溝深さとすると具体的には
Φ＝−４πｎｄ／λ （６）
である。
この定義では、基板面入射光から見て、溝部のほうが近くにあるからΦ＜０である。通常は、ｄは｜Φ｜＜πとなるように選ばれる。すなわち、−π＜Φ＜０である。前述のように２πを加えても同じ結果が得られるから、π＜Φ＜２πとも記述できる。
【００６３】
光ビーム内で局所的な平面波の干渉は、この溝深さによる位相差Φと相変化による位相差δの和Δ、
Δ＝δ＋Φ＝δ−４πｎｄ／λ （７）
を考慮する必要がある。
従って、局所的に形成された非晶質マークは、見かけ上溝内に位相差δを有する凹凸ピットが存在する形になり、単なる結晶状態と非晶質状態の反射率差以上にコントラストすなわち変調度がとれる場合がある。すなわちＩｐｈａｓｅ がＩ１１を増大させる方向に寄与する場合がある。
【００６４】
このための条件、すなわち溝内記録においてＩｐｈａｓｅ ＞０とするためには、Δが±π近傍となることが望ましい。これは、凹凸ピットの位相差のみを利用したコンパクトディスクで最も変調度がとれる条件と同じである。
（７）式より、Δが−πに近づくためには、位相差δは見かけ上非晶質部で溝が深くなるように変化することが望ましい。すなわち、
−π＜δ＜０ （８）
が好ましい。
さて、相変化方式の書き換え型光ディスクを再生専用のＣＤやＤＶＤプレーヤーやＲＯＭドライブとでそのまま再生できるためには、記録信号品質のみならずサーボ信号にも留意する必要がある。
【００６５】
すなわち、これら再生専用装置は、トラッキングサーボや所定トラックへのシークのために、凹凸ピットから発生するサーボ信号を利用しているおり、必ずしも溝から発生するプッシュプル信号を効率的に検出できず、記録されたマークの位相差δを主として利用している場合がある。このため、サーボ信号にも留意して相変化による位相差δを最適化する必要がある。
ここで、問題となるサーボ信号としてはプッシュプル信号とラジアルコントラストがあげられる。
【００６６】
ここでラジアル・コントラストＲＣは以下のように定義される。
ＲＣ＝２｛（ＩＬ −ＩＧ ）／（ＩＬ ＋ＩＧ ）｝ （９）
ここで、ＩＬ 、ＩＧ はそれぞれランド部、溝部にの反射光強度である。
ラジアルコントラストは、特定トラックへのアクセスにおいて、目的トラック近傍において所定の本数のトラックを正確に移動する精密制御において用いられる。
【００６７】
反射光強度は図４に示すように、トラック中心に対して左右に配置された４分割の光検出器の和信号Ｉ１ ＋Ｉ２ ＝（Ａ＋Ｃ）＋（Ｂ＋Ｄ）ある。ここでＩ１ ＝Ａ＋Ｃ、Ｉ２ ＝Ｂ＋Ｄと定義した。
実際はフォーカスサーボのみをかけて得られるトラック横断信号の溝部とランド部強度を測定する。
記録前後で定義されるが、記録後のラジアル・コントラストは記録による反射率低下部の信号強度を低域通過フィルタによって平均化した強度ＩＬａ、ＩＧａを用いる。
【００６８】
記録前の溝によるプッシュプル信号ＰＰｂは
ＰＰｂ＝｜Ｉ１ −Ｉ２ ｜ （１０）
で定義される。
記録後のプッシュプル信号ＰＰａは、やはり、差信号の平均値（低周波フィルタ通過後の値）を用いる。いずれも一般的な定義である。
ただし、ＣＤの規格ではＰＰｂをＩＧ で、ＰＰａをＩｔｏｐ で規格化した値を用いる。Ｉｔｏｐ に替わって記録後の溝の平均反射率ＩＧａや（ＩＧａ＋ＩＬａ）／２を用いて規格化する場合もある。
【００６９】
また、実際のサーボ回路で、プッシュプル信号をこれらの反射率値で割る割り算回路を付加して、記録に伴うサーボ信号の変動を小さくする工夫もある（ＤＰＰ、Ｄｅｖｉｄｅｄ Ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ ）。
本発明では、プッシュプル信号の振幅そのものをＰＰｂもしくはＰＰｂで表すこととする。
さらに、ＣＤにおいては、トラック中心から０．１μｍオフセットした状態の｜Ｉ１ −Ｉ２ ｜値を用いているが、本発明ではＰＰａの絶対値自体の精度を問題にしているわけではないので、特にこの点は区別して考えない。
【００７０】
図４においてピックアップが複数の溝を横断するときに発生する信号の模式図を図５に示す。
すなわち、フォーカスサーボのみをかけ、トラッキングサーボをはずしたときに光検出器からえられる出力である。図５において｜Ｉ１ −Ｉ２ ｜ａ信号は、記録後のＩ１ 、Ｉ２ 信号の低周波通過フィルタ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ 、ＬＰＦ）通過後の信号、すなわち平均値である。
Ｉ１ 、Ｉ２ はトラック横断時のゆっくりした変動に加えて、いずれのチャネルの信号も記録後には高周波成分である記録信号により図のような変動が重畳される。また、絶対値は異なるものの、和信号Ｉ＝Ｉ１ ＋Ｉ２ も同様のパターンの信号となるから、近似的にはＩ１ 、Ｉ２ の高周波成分の変調度はＲＦ信号の変調度と同じとみなせる。
【００７１】
特に、溝深さによる位相Φと結晶と非晶質の位相差δの和Δが±πとなる近傍では、プッシュプル信号が得にくくなるので好ましくない。逆にΔがπ／２付近でプッシュプル信号は最大となる。この位相差とプッシュプル強度についての関係は、やはり、ピットの位相差のみを利用したＣＤでのプッシュプル信号強度と同じである。
ピット位相差を利用する再生専用ドライブとの互換性を確保するためには、変調度とサーボ信号のバランスを考慮して、位相差が−π／２と−πの間（もしくはπ３／２と２πの間）であることが望ましい。すなわち再生専用ドライブとの互換性の観点からは
−π＜Δ＜−π／２＋π／８ （１１）
の範囲に設定することが望ましい。
＋π／８の項は、厳密な−π／２からπ／８程度のぶれは許容範囲とみなせるからである。ただし、−πを越えることはプッシュプル信号の極性が反転するので好ましくない。従って−πを越えてのずれは好ましくない。
【００７２】
一方、記録装置内部においては、記録前後においてプッシュプル信号やラジアルコントラスト値が急激に変化することは、トラッキングサーボやシーク性能を不安定にさせるので好ましくない。すなわち、あまりδの影響が大きいと記録と同時に溝形状（特に深さ）が変化するのと同等の効果が生じ、サーボ信号が記録前後で大きく変化するのでサーボが不安定になり易いという問題点が生じる。
さて、上記の説明では、非晶質状態の反射率低下を考慮しなかった。凹ピットと異なり、記録マークでは位相差のみならず、マーク内の反射率も低下するが、図３の説明において、マーク部分の反射率そのものが低下すれば、その部分からの光線の寄与は少なくなるので、干渉効果そのものは相殺される。
【００７３】
非晶質マークを記録する場合、マーク反射率は数％未満になるので、実際は、干渉効果は上記説明で期待するほど顕著に表れない。したがって、プッシュプル信号の発生に必要な干渉効果が弱まり、位相差に関わらず、記録後のＰＰａは減少する（ＰＰａ＜ＰＰｂ）のが普通である。
この場合、記録後のプッシュプル信号ＰＰａがあまりにも小さくなりすぎてトラッキングサーボが不安定にならにようにするためには、なおさら位相差Δがプッシュプル信号を強める方向でなければいならない。すなわち、
−π／２−π／８＜ Δ ＜−π／２＋π／８ （１２）
になるのが望ましい。
【００７４】
一方、記録後の反射率低下を補うためにサーボ回路側で補償する方法として、前述のように、ＤＰＰを使用する場合には、例えば、書き換え型ＣＤの規格では、反射率で規格化したプッシュプル信号ＰＰｂ／ＩＧ 、ＰＰａ／ＩＧａを用いて、記録前後のプッシュプル変化ＮＰＰＲ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ Ｒａｔｉｏ）を規定している。
この（１３）式において、位相差δ及びΔにかかわる項は、ＰＰａとＭｏｄである。
いずれも大きくなればＮＰＰＲを小さく、すなわち記録前後での変化量を少なくできる。ＣＤ−ＲＷにおいてはＮＰＰＲは概ね１．０程度より小さいことが好ましいとされる。Ｍｏｄ及びＰＰａの双方を大きくする観点からは（１１）式、ＰＰａを優先して大きくする観点からは（１２）式が成立することが望ましい。
【００７６】
なお、後に詳述するＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式では、ＰＰａの減少分を反射率ＩＧａ、（ＩＬａ＋ＩＧａ）／２等で規格化するので、これらの減少効果でかえってＤＰＰ信号が記録後に大きくなりすぎることがあるので（１１）式の範囲でより−πに近い方向で最適化することが望ましい場合もある。
また、意図的にＰＰｂを予め小さめに設定する場合には、
−π／２＜Φ＜−π／８ （１４ａ）
となるように溝形状を浅めに設定する。より好ましくは、
−π／４−π／８＜Φ＜−π／８ （１４ｂ）
とする。
【００７７】
なお、記録前後における反射率変化を少なくし、むしろ位相差変化のみによって、つまり、Ｉｐｈａｓｅ 成分を主体に変調度を得る場合も相変化媒体にはありうる。
この場合、記録による位相差変化δによる記録前後のＲＣ及びプッシュプル信号の変化を小さくするためには、記録後の非晶質マークにおける全位相差Δが記録前の溝のみの位相差Φと−π／２に対して対称な量、すなわちΔ＝−π−Φになっていれば、記録前後での位相差の影響はほとんど同じになる。
【００７８】
さらにまた、−π／２を超えて−πに近づいていれば、位相差による変調度も十分期待できる。実際には、やはり±π／８程度のぶれは許容されるので、
（−π−Φ）−π／８＜ Δ ＜（−π−Φ）＋π／８ （１５）
の範囲であることが望ましい。
なお、本発明をＣＤ−ＲＷ（記録再生波長７８０ｎｍ）に応用する場合、ＣＤとの互換性の観点からは、記録前後の溝信号、例えば記録前後それぞれのプッシュプル信号やラジアルコントラスト、またその比などに配慮して溝形状等を決める必要がある。
【００７９】
例えば特開平８−２１２５５０では、溝深さ５０〜６０ｎｍ、溝幅０．３〜０．６μｍが好ましいとしている。
しかし、本発明者らの検討によれば、上述したような層構成においては、溝深さは２０ｎｍ以上４５ｎｍ以下が好ましい。これより深いと記録後のプッシュプル信号が０．１より過剰に大きくなりやすく、また、記録後のラジアルコントラスト値が０．６以上と記録前の値０．１〜０．２に比べて過剰に大きくなり、サーボの安定性に問題が生じることがわかった。
【００８０】
繰返しオーバーライト耐久性及び溝信号の溝深さ依存性を考慮すれば、より好ましくは３０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。４０ｎｍより深くすると、溝内反射率が低くなりすぎ規格の下限値である１５％を満たしにくくなる。また、記録後のプッシュプルの振幅ＰＰａが大きくなり過ぎ、既存の凹凸ピット再生回路ではプッシュプル検出回路のゲインが飽和してしまう。
溝深さを浅くしすぎるとスタンパ製造や射出成形による溝形状形成が困難になり、あるいはラジアル・コントラストやプッシュプルの下限規格を下回る。また、溝壁による記録層閉じ込め効果が薄れ、繰返しオーバーライトによる劣化が促進される点でも好ましくない。従って、好ましくは２０ｎｍより深くし、より好ましくは３０ｎｍより深くする。
【００８１】
この場合、溝深さが２０〜４５ｎｍの範囲での溝による位相差Φは、−０．１６πから−０．３６πであるから、溝内記録において最も振幅を大きくするために（７）式のΔを−π近傍とするためには、δを−０．８４πから−０．６４πとなるよう層構成を調整すればよい。
またΔを−π／２近傍とするためには、δを−０．３４πから−０．１４πとすればよい。
【００８２】
なお、記録後のラジアル・コントラストの絶対値が０．６以下であるという規格値から溝幅は０．３μｍ以上が望ましく、ウォブルと溝形状に関したオーバーライト耐久性の観点から、特に相変化タイプの書換え可能なＣＤやＤＶＤに応用する場合、０．６μｍ以下であることが望ましい。
ウオブルの存在による劣化促進のメカニズムは必ずしも明らかではないが、記録用光ビームの一部が溝の側壁に照射されやすくなるためではないかと考えられる。
【００８３】
すなわち、トラッキングサーボがかかった集束光ビームはウオブルの蛇行には追従せず溝中心部を直進して行く。
溝壁の蛇行があれば、光ビームが、わずかではあるが溝壁に照射されやすくなる。
薄膜の密着性が悪い溝壁部や溝角部で応力集中が起きやすい等により繰返しオーバーライト時の熱ダメージによる劣化が起きやすいと考えられるので、ここに光ビームの一部でも照射されれば、劣化は促進されると考えられる。
【００８４】
相変化媒体の溝内記録では深溝、細溝であるほど耐久性が良いという傾向があるが、ウオブルが存在する場合、溝幅が狭すぎるとかえって上述の溝壁部の劣化現象が顕著になるため劣化が著しい。
すなわち、繰返しオーバーライト耐久性の面から溝幅に制限があり、０．６μｍより広いと相変化媒体一般の現象として、また、０．４μｍより狭いとウォブルの存在によるオーバーライト耐久性による劣化が著しくなるので好ましくない。ＣＤ−ＲＷにおいてはより好ましくは０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下である。
【００８５】
このように、記録された非晶質マークにおける位相差の制御は、今後重要になると思われるディジタル・ビデオ・ディスク（いわゆるＤＶＤ）の書換え可能媒体（相変化媒体）でも有効であることは言うまでもない。
例えば、波長６３０〜６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６〜０．６５で記録再生を行う相変化ＤＶＤも提案されているが、再生専用ＤＶＤと互換性を取るためには、まず、変調度がＣＤと同様に少なくとも５０％はあることが必要である。
【００８６】
一般的に、ＤＶＤのように最短マーク長が０．４μｍといった高密度記録では、十分な再生信号振幅とそれによる良好なジッタが選られるように、プッシュプル信号振幅を小さくしてでも、Ｉｐｈａｓｅ 成分を有効に使用しなければならくなっている。
つまり、凹凸ピットの位相差をＣＤよりさらに±πに近づけるよう、深めのピットを採用せざるを得なくなっている。実際のピット深さは再生波長が６５０ｎｍまで短くなるので、現行ＣＤとほぼ同じであり、１００ｎｍ前後である。
【００８７】
このように、プッシュプルの小さい再生専用ドライブでトラッキングサーボが安定にかかるためには、ＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式でのトラッキングサーボ信号を十分得る必要があり、やはり非晶質マークでの位相差δは式（８）に示された範囲にあることが望ましい。
ここで、ＤＰＤ方式とは、図４に示すように、ビーム進行方向（ピット配列方向）にそって、４分割に配列された光検出器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの出力を用いて（Ｂ＋Ｃ）信号の位相と、（Ａ＋Ｄ）信号の位相の位相差として定義される。
あるいは、ＴａｎｇｅｎｔｉａｌＰｕｓｈＰｕｌｌと呼ばれる量が問題となる。これは、（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ）信号として定義される。
【００８８】
このような再生系との互換性を確保するためには、非晶質マークにおいても、凹凸ピット同様（７）式のΔを−πに近づけ、Ｉｐｈａｓｅ 成分を有効に活用すべきである。この場合は、
−π＜Δ＜−３／４π （ １６）
の範囲であることが望ましい。
ＤＶＤと再生互換性を確保するためには、溝内記録であることが望ましいが、上記のように溝自体のプッシュプル信号を小さ目にする必要があり、そのためにＣＤ−ＲＷと同様に溝深さを浅くして溝深さによる位相差を小さくする必要がある。記録再生波長がＣＤ−ＲＷの７８０ｎｍに対して、６３０〜６６０ｎｍ程度となるからやや狙い目は浅めになるが、やはり２５から４０ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００８９】
以下、記録前後の反射率差及び位相差を、実際の多層構成においてどのように制御できるかを具体的構成例をもって説明する。
（層構成設計例１）
第一の好ましい層構成は、波長６００以上８００ｎｍ以下の光ビームで記録・再生・消去を行うものであって、下部保護層の膜厚が７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、相変化記録層の膜厚が１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、反射層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下である。
【００９０】
図６〜１０に基板上に下部保護層、記録層、上部保護層、反射層を設けた種々の４層構成における反射率及び結晶と非晶質の位相差δの計算例を示した。各層の屈折率は７８０ｎｍにおける実測値を用いている。
以下の図においては、−π≦δ≦０なるδは、２πを加えて、π≦δ≦２πとなるように表示している。（８）、（１１）、（１２）、（１４）、（１５）、（１６）式において、すべてこのような置き換えをすればすべての条件式がそのまま成立する。
【００９１】
図６〜１０では例として、基板の屈折率ｎｓｕｂ ＝１．５、上下部保護層は屈折率２．１０の（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０、記録層は結晶、非晶質状態の屈折率がそれぞれｎｃ ＝３．７−４．３ｉ、ｎａ ＝４．２−２．１ｉのＡｇ５ Ｉｎ６ Ｓｂ６０Ｔｅ２９、反射層は屈折率２．１−６．０ｉのＡｌ９９Ｔａ１ の場合をあげている。
本発明で特に好ましいとしている、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶点近傍組成に２０原子％程度までの添加元素を加えた記録層では、図６〜１０とほぼ類似の光学特性が発揮される。
【００９２】
ただし、特定の軽元素、すなわちＮ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅを添加すると光学的影響が大きいので、これらの元素は単独では１０原子％以上添加するのは好ましくない。
また、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを主成分とする反射層である限り、反射率の絶対値は多少変化するものの、反射層組成にもほとんど依存しない。
例えば、Ａｇ５ Ｇｅ５ Ｓｂ７０Ｔｅ２０ではｎｃ ＝２．６１−４．４３ｉ、ｎａ ＝３．６３−２．７０ｉであり、Ｇｅ６ Ｓｂ６９Ｔｅ２５ではｎｃ ＝２．３４−４．０６ｉ、ｎａ ＝３．５４−２．５６ｉである。
【００９３】
まず図６〜９は、反射層は１００ｎｍで一定とし、記録層は１６、１８、２０ｎｍ、上部保護層は３０、４０、５０、６０ｎｍとした場合の、下部保護層膜厚依存性とを計算している。光学計算においては、Ａｌ合金反射層の厚みは６０ｎｍ程度より厚ければ、実質的にすべての光を反射してしまうので、１００ｎｍで一定としても問題ない。
下部保護層依存性を見る限り、通常は振幅の反射率成分Ｉｒｅｆ 変化は小さく、変調度は分母であるＩｔｏｐ 、すなわち結晶状態の反射率に強く依存する。
【００９４】
また、Ｉｒｅｆ を少しでも大きくとるためには、非晶質の反射率を小さくとることが望ましい。通常、結晶状態の反射率の極小点より、厚めの膜厚で非晶質状態の反射率の極小点がくる。
従って、Ｉｒｅｆ は結晶状態の反射率の極小点をとる膜厚より、厚めの膜厚が望ましい。なお、結晶状態反射率に対しては、通常、規格もしくはドライブ側の制限で決まる許容下限が存在するので、あまり低すぎることは好ましくない。通常は、最低でも１０〜１５％は必要とされる。
【００９５】
図６〜９の計算例では第１の結晶状態反射率の極小値はｄ１ ＝６０〜８０ｎｍ、第２の極小値はｄ２ ＝２５０〜２７０ｎｍで達成される。それ以上の膜厚では下部保護層膜厚に対して周期的に変化する。
結晶状態の反射率が極小となる下部保護層膜厚は反射率が高い記録層であれば実質上、保護層の屈折率のみで決まる。
ｄ１ 、ｄ２ に２．１／ｎ（ｎは屈折率）を掛ければ、各屈折率における極小点膜厚がほぼ得られるが、通常ｎ＝２．０〜２．３であるから、ｄ１ はせいぜい８５ｎｍ程度である。
【００９６】
下部保護層屈折率が２．０よりも小さいと極小点における反射率が増加して変調度が著しく低下し、０．５以下となるのでＣＤやＤＶＤと再生互換を確保するためには好ましくない。
逆に、２．３より大とすると、極小点の反射率が低くなりすぎ１０％を達成できず、フォーカスやトラッキングサーボが困難になるので好ましくない。
さて、以下では第一の反射率極小点付近における位相差δの下部保護層膜厚依存性に注目する。
【００９７】
図６や図７では、下部保護層膜厚が０から厚くなるにつれ、位相差２π（＝０）から単調に減少し、反射率の極小点近傍で、すべての位相差がπを横切って溝有利の位相差からランド有利の位相差に急激に変化している。
図１０に下部保護層９５ｎｍ、上部保護層４０ｎｍの場合の記録層膜厚依存性を示した。記録層１０〜２０ｎｍの付近で急激に位相差δが変化しており、（８）式の条件（ここではπ＜δ＜２π）を成立させるには記録層膜厚が概ね１７ｎｍ以上でなければならないことがわかる。
【００９８】
この急激な変化のポイントは、記録層膜厚が薄いほど薄い下部保護層膜厚にシフトし、上部保護層膜厚が３０ｎｍ以下では、記録層膜厚２５ｎｍ以下の範囲で、Ｉｒｅｆ が大きくなるｄ１ より厚めの膜厚範囲では、（８）式を満たすことは困難である。
さらにまた、上部保護層膜厚３０ｎｍ以下では、記録層膜厚２０〜２５ｎｍ程度においては、Ｉｒｅｆ の最適範囲において、このような急激なδ変化がありうるが、製造ばらつきによって、ディスクごとの変調度や記録後のプッシュプル信号にばらつきを生じるので、製造マージンの観点から望ましくない。
【００９９】
少なくとも、目標とする下部保護層膜厚の±５％以内、より好ましくは±１０％以内の範囲で、δが安定して溝有利を維持する、すなわちπ＜δ＜２πであることが望ましい。
以上の観点から、結晶状態反射率Ｒｔｏｐ の下部保護層Ｄ１ 依存性において、
∂Ｒｔｏｐ ／∂Ｄ１ ＞０ （１７）
なる部分を用いることが好ましいことがわかる。
なお、生産性の観点からは下部保護層膜厚は１５０ｎｍ以下にとどめるのが望ましい。なぜなら、現在、誘電体保護層のスパッタ法による成膜速度は高々１５ｎｍ／秒であり、その成膜に１０秒以上かけることはコストを上昇させるからである。
【０１００】
また、膜厚変動の許容値が厳しくなるので生産上好ましくない。即ち、図８からわかるように、反射率は所望の膜厚ｄ０ からΔｄずれると、第１の極小値ｄ１ 近傍であろうが、第２の極小値ｄ２ 近傍であろうがおなじだけ変動する。
一方、製造上膜厚分布はｄ０ に対して何％かで決まり、通常はｄ０ ±２〜３％が均一性の限度である。従って、ｄ０ が薄いほど膜厚の変動幅Δｄは小さくなり、ディスク面内あるいはディスク間の反射率変動を抑制出来るので有利である。
【０１０１】
基板自公転機構を有しない安価な静止対向タイプのスパッタ装置では、結果として大量生産可能な第１の極小値ｄ１ 近傍の膜厚を採用せざるを得ない。
下部保護層膜厚を１５０ｎｍをこえて厚くしないとすることのもう一つの効果は、スパッタ成膜時における発熱の抑制である。
ＤＶＤのように厚さ０．６ｍｍのプラスチック（特にポリカーボネート）基板上に、相変化媒体を形成しようとする場合、スパッタ成膜時の発熱による基板の変形が問題となる。
【０１０２】
１５０ｎｍという膜厚は、ちょうど反射率が極大となる膜厚付近であり、これを越えて厚い下部保護層を採用することは、反射率的にも、生産性の観点からもメリットはない。
また、１５０ｎｍという膜厚は、特に屈折率２．０〜２．３の下部保護層を用いた場合、ちょうど１波長相当の膜厚であり、膜厚０と光学的に同等になる点でもある。光学的に同等ならば、不必要に厚膜をつけて、製造上の問題を大きくする必要はないわけである。
【０１０３】
図１０の記録層依存性は上部保護層６０ｎｍまでの範囲では、若干薄い記録層側にシフトする。位相差の変動が少なく、かつ、溝有利であるという面からは、記録層膜厚は２０ｎｍ以上が望ましいが、本発明者らの検討によれば、記録層膜厚が２０ｎｍを越すと繰返しオーバーライト耐久性が悪化する。
ＣＤ−ＲＷとして使用する場合、線速２．４ｍ／ｓのオーバーライトでは３０ｎｍより記録層膜厚が厚いと、ＣＤ−ＲＷとしての規格上１０００回の耐久性が満足されず不適当であった。このため、可能な限り２５ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下の記録層膜厚で、位相差δを有利になるようにしたい。
【０１０４】
図６〜９の順に、上部保護層膜厚が厚くなった場合を想定しているが、上部保護層膜厚が厚いほど、πを横切る急激な位相差変化のポイントが厚い下部保護層膜厚に移動しており、上部保護層膜厚４０ｎｍでは、記録層２０ｎｍにおいて常に溝有利なままである。
上部保護層膜厚が厚くなるほど、この傾向は顕著であり、６０ｎｍでは１６ｎｍ以上の記録層膜厚では、すべての下部保護層膜厚で、溝有利の位相差をとることがわかる。このように、本発明の一つの要件である、３０ｎｍ以上と厚い上部保護層は、位相差δを有効に使用するために必要な要件であることがわかる。
【０１０５】
一方、上部保護層膜厚が６０ｎｍより厚いと、繰返しオーバーライト耐久性は悪化しやすい。上部保護層が厚くなると、保護層自体の熱膨張による体積変形量が大きくなったり、それ自体の熱容量が大きくなって、冷却速度が遅くなり、非晶質マーク形成が阻害されたり、蓄熱による熱ダメージが増大するためであると考えられる。
また、上部保護層膜厚が６０ｎｍより厚いと、本発明の低体積抵抗率の反射層を用いても放熱効果が小さい。
【０１０６】
本発明においては、金属で最も体積抵抗率の低いＡｇ系反射層も検討したが、記録層膜厚を１０〜１５ｎｍと薄くしないと効果は得られにくかった。
１５ｎｍ以下の記録層膜厚については、成膜初期の均一性等にも留意が必要で、できれば１５ｎｍ以上の膜厚で最適化することが望ましい。
さて、繰返しオーバーライト耐久性を考慮した場合、記録層膜厚Ｄ２ 及び上部保護層膜厚Ｄ３ は薄い方が好ましい。しかし、ただ、Ｄ２ 、Ｄ３ を薄くするのでは位相差δが（８）式の範囲に入らない。
【０１０７】
そこで、Ｄ３ を厚くしたときにはＤ２ を薄くすれば、繰返しオーバーライト耐久性を悪化させることなく、δを一定の値に維持した層構成設計ができることが図６〜９の計算例よりわかる。
より具体的には、すでに述べた、７０≦Ｄ１ ≦１５０ｎｍ、１５≦Ｄ２ ≦２０ｎｍ、３０≦Ｄ３ ≦６０ｎｍ、及び（１７）式の制限のもとで（Ｄ３ 、Ｄ２ ）の組み合わせが、
−５Ｄ２ ＋１２０≦ Ｄ３ ≦−５Ｄ２ ＋１４０ （１８）
の関係を満たすことが望ましい。
【０１０８】
そして、７０≦Ｄ１ ≦１５０ｎｍの範囲でδが少なくとも（８）式を満たすように選べば良い。
本層構成はとりわけ、未記録すなわち結晶状態の反射率を１５〜２０％に設定するＣＤ−ＲＷのような記録媒体において有用である。
特に、（８）、（１１）、（１２）、（１５）式のいずれの条件で位相差を制御するかは、個々の商品設計の範囲であるが、相変化による位相差δを積極的に活用するためには、本発明要件の一つである、記録層膜厚１０〜３０ｎｍに対しては、上部保護層膜厚を３０ｎｍ以上、より好ましくは６０ｎｍすることが望ましいことがわかる。
【０１０９】
この範囲の膜厚を用いれば、Ｉｒｅｆ が最大となる非晶質及び結晶状態の反射率極小点付近で、δがπ＜δ＜２πの領域から０＜δ＜πの領域に急激に位相変化することを回避でき、製造時における膜厚マージンが確保できる上に、繰返しオーバーライト耐久性にも問題ない層構成設計が可能である。なお、記録層膜厚、及び上部保護層膜厚の上限値と繰返しオーバーライト耐久性との関係については、実施例においてより具体的に述べる。
【０１１０】
（層構成設計例２）
図１１、１２は、設計例１と同様の材料を用いた場合の、波長６５０ｎｍにおける計算例である。各層の屈折率は波長６５０ｎｍにおける実測値を用いている。記録層は１８ｎｍ、反射層は１００ｎｍで一定とした。
図１１、１２はそれぞれ上部保護層２０ｎｍ及び４０ｎｍの場合である。６５０ｎｍというＤＶＤに対応した波長においてもやはり、上部保護層が厚い場合にはδが（８）式を満足しうることがわかる。
なお、６５０ｎｍにおける計算例で用いた光学定数は、Ａｌ合金反射層１．６９−５．３４ｉ、ＺｎＳ：ＳｉＯ２ 保護層２．１２−０ｉ、記録層（結晶状態）ｎｃ ＝２．８−４．１ｉ、記録層（非晶質状態）ｎａ ＝３．７−２．４ｉ、基板ｎｓｕｂ ＝１．５６−０ｉで実測値である。
【０１１１】
（層構成設計例３）
設計例１においては、繰返しオーバーライト耐久性、生産性、及び位相差δの観点から、下部保護層膜厚として（１７）式の領域を用いることが望ましいとした。ここでは、上部保護層が概ね４０ｎｍ以上であれば記録層膜厚が２０ｎｍより薄い場合Ｒｔｏｐ の極小点より厚い下部保護層を用いている。
しかし、上部保護層が概ね４０ｎｍより厚い場合には、どんな下部保護層膜厚であっても位相差δが（８）式を満たすような記録層膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲に存在する。
【０１１２】
またこの場合、図７〜９でわかるように、結晶反射率の極小点以下である程度の位相差δ（π＜δ＜２π）が安定的に選られるため、生産における膜厚変動でδがばらつくのを防ぐ上で好ましい状況となる。しかし、前述のようにそのように薄い下部保護層膜厚では、繰返しオーバーライトによる基板変形が著しいために、このままでは用いられない。
【０１１３】
第３の好ましい層構成は、波長６００以上８００ｎｍ以下の光ビームで記録・再生・消去を行うものであって、下部保護層が２層からなり、第１下部保護層の膜厚が２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下で屈折率が基板の屈折率ｎｓｕｂ に対してｎｓｕｂ ±０．１の範囲にあり、第２下部保護層の膜厚が７０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下であり、相変化記録層の膜厚が１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、反射層の膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下である。
【０１１４】
すなわち、
∂Ｒｔｏｐ ／∂Ｄ１２＜０ （１９）
なる領域を有効活用するために、図１３に示すように第１下部保護層２ａ（厚さＤ１１）、第２下部保護層２ｂ（厚さＤ１２）と下部保護層を２層化する。
ここで第１下部保護層２ａは、基板とほぼ同じ屈折率を有し、単に基板の熱変形を抑制する機械的・熱的保護層として機能し、光学的には基板そのものとみなせる。
【０１１５】
基板屈折率をｎｓｕｂ とするとき、第１保護層の屈折率はｎｓｕｂ の±０．１以内であること望ましく、より好ましくは±０．０５以内である。
第２保護層２ｂは光学的な保護層とみなされ、図６〜９及び図１１、１２における下部保護層膜厚依存性においては、第２保護層膜厚Ｄ１２のみを考慮すればよい。Ｄ１２は（１９）式の範囲で光学特性、すなわち反射率と位相差δを主に注目して選定すればよい。
【０１１６】
上部保護層膜厚Ｄ３ 及び記録層膜厚Ｄ２ についてはやはり、（１８）式を満たすことが繰返しオーバーライト耐久性を維持する上で好ましい。
また、２層の下部保護層全体の膜厚はやはり７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすることが、繰返しオーバーライト耐久性、生産性の観点から好ましい。
このような下部保護層２層化は、（１７）及び（１８）式の条件下での層構成設計で、基板変形をさらに抑制したい場合に用いることができる。
通常用いられるガラスやプラスチック基板の屈折率は１．４〜１．６程度である。基板とほぼ同等の屈折率を有し、かつ機械的強度にすぐれる保護層材料としては、具体的にはＳｉＣ−ＳｉＯ２ 、ＳｉＣ−ＳｉＯ２ −ＭｇＦ２ 、ＺｎＳ−ＳｉＯ２ −ＭｇＦ２ 混合膜である。
【０１１７】
ここで、低屈折率化のために用いるＭｇＦ２ はＣａＦ２ 、ＬｉＦ２ 等で置換することも可能である。また、ＺｎＳはＺｎＳｅや希土類の硫化物やセレン化物に置換可能である。
より具体的に、ポリカーボネート樹脂基板と同等の屈折率（１．５５）を与えるものとして、（ＳｉＣ）３８（ＳｉＯ２ ）５７（Ｙ２ Ｏ３ ）５ （屈折率ｎ＝１．５７）や（ＳｉＣ）１９（ＳｉＯ２ ）５ （ＭｇＦ２ ）７６（ｎ＝１．４９）が挙げられる（いずれもモル％）。
【０１１８】
これらの材料は、混合比を調整することで、屈折率のさらなる微調整が可能である。
なお相変化による位相差δは、上記のように層構成（各層厚み）と各層の屈折率から計算によって推定できる。また、平面において結晶状態と非晶質状態の２つが明確な境界を有して接していれば、位相差光学顕微鏡で見積もることもできる。
【０１１９】
次に、本発明の媒体に用いる好ましい記録法について説明する。
以下の記録方法を併せ用いることで、記録層の再凝固時の冷却速度を正確に制御し、より一層広い線速範囲および記録パワーで正確なマーク長記録を行うことができる。
本発明の相変化媒体はこれまでＧｅＴｅ−Ｓｂ２ Ｔｅ３ 擬似２元合金系で用いられてきた記録パワーＰｗと消去パワーＰｅの２値で変調する場合よりも、オフパルス区間を設けることが望ましい。
【０１２０】
２値変調のオーバーライトも可能ではあるが、本発明においては図１５に示すような３値変調方式を用いることで、パワーマージン、記録時線速マージンを広げることができる。
長さｎＴ（Ｔは基準クロック周期、ｎは自然数）のマークを形成する際には、時間ｎＴを、以下のようにｎ−ｋ個にパルス分割し、
α１ Ｔ、β１ Ｔ、α２ Ｔ、β２ Ｔ、・・・・、αｍ Ｔ、βｍ Ｔ、
（但しｎ−ｊ＝α１ ＋β１ ＋・・・・・＋αｍ ＋βｍ （０≦ｊ≦２）、
ｍ＝ｎ−ｋ（ｋ＝０、１、２）かつｎｍｉｎ −ｋ≧１）
αｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間に記録層を溶融させるに足る記録パワーＰｗ（＞Ｐｅ）を照射し、βｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間には、０＜Ｐｂ≦０．５Ｐｅ（ただし、βｍ Ｔにおいては、０＜Ｐｂ≦Ｐｅとなりうる）なるバイアスパワーＰｂを照射してオーバーライトする。
【０１２１】
図１６に（ａ）Ｐｂ＝Ｐｅとした場合と、（ｂ）Ｐｂ＝０（極端な場合）とした場合の記録層の温度変化を模式的に示した。
３個に分割された分割パルスの、１番目のパルスＰ１と２番目のパルスＰ２が照射される間の位置を想定している。
図１６（ａ）では後続の記録パルスによる加熱の影響が前方に及ぶために、１番目の記録パルス照射後の冷却速度が遅く、かつオフパルス区間でもＰｅが照射されるため、オフパルス区間での温度降下で到達する最低温度ＴＬが融点近傍に留まっている。
【０１２２】
一方、図１６（ｂ）では、オフパルス区間のＰｂがほとんど０のため、ＴＬは融点から十分下がった点まで下がり、かつ、途中の冷却速度も大きい。
非晶質マークは１番目のパルス照射時に溶解し、その後のオフパルス時の急冷によって形成される。
上記のｍ、ｊ、αｉ 、βｉ で規定されるパルスストラテジーを線速によって変更することなく、クロック周期Ｔのみをおおむね線速に反比例させて記録密度を一定に保てることが望ましい。
【０１２３】
このパルスストラテジーを一定にして、少なくとも記録可能な線速の最低値と最大値が２倍以上は確保するできるのが本発明の付加的な効果である。
Ｐｗ、Ｐｅ、Ｐｂを線速に応じて変化させることは、パルスストラテジーとは別の問題であり、適宜行われる。
なぜなら、パワーの変更は分割パルス発生回路とは無関係に行われるからである。
【０１２４】
特に、本発明の具体的な応用例としてのＣＤ−ＲＷにおいては、図１７に示すように、ｎＴマーク（ｎ＝３〜１１の整数）の記録に際して、ｎ−１個の記録パルスに分割し、１番目の記録パルスを１．０Ｔとし、後続の記録パルスをすべて０．５Ｔとする。
またバイアスパワーＰｂを照射する時間（オフパルス時間）はすべて０．５Ｔとする。
【０１２５】
特に、本発明記録層に対してはオフパルス時のバイアスＰｂを０＜Ｐｂ≦０．５Ｐｅなるように十分低くとることが必要である。
少なくとも線速２．４ｍ／ｓから５．６ｍ／ｓの範囲（コンパクトディスクにおける２倍速程度の速度）においてＥＦＭ変調された非晶質マークを形成する際に、マーク間では非晶質マークを再結晶化しうる消去パワーＰｅを照射し、長さｎＴ（ｎは３〜１１までの整数）のマークを形成する際には、上記パルスストラテジーにおいて、ｍ＝ｎ−１、α１ ＝０．１〜１．５、αｉ ＝０．１〜０．６（２≦ｉ≦ｍ）、βｉ ＝０．４〜０．９（１≦ｉ≦ｍ）とし、αｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間には記録層を溶融させるにたる記録パワーＰｗ（＞Ｐｅ）を照射し、βｉ Ｔ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間には０＜Ｐｂ≦０．５ＰｅなるバイアスパワーＰｂを照射するのがよい（ただし、ｉ＝ｍにおいては０＜Ｐｂ≦Ｐｅもしくは０≦βｍ ＜０．５となりうる）。
【０１２６】
なお、このパルスストラテジーは後述の実施例に示されているように、本発明層構成を用いることにより、２〜４倍速でもオーバーライト可能な互換性の高いＣＤ−ＲＷ媒体が得られる。
すなわち、同じパルスストラテジーで２および４倍速記録ができる。
特に、４倍速においては、上記パルスストラテジーを用いた場合、各ｎＴマーク間のマーク長をより厳密に調整するため、最後のオフパルス区間βｍ Ｔの長さのみを、各マーク長もしくは後続マーク間長または後続マーク長の組み合わせによって、微調整することも有効である。
これは図１５においてｎ−ｊを前後のマーク長やマーク間長に応じて微調整することを意味する。
極端なケースとして最後のβｍ ＝０とする場合もある。
【０１２７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例において、溝形状は、光学回折法を用い、Ｕ溝近似により求めた。もちろん、走査型電子顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡で溝形状を実測しても良い。この場合、溝幅は、溝深さの半分の位置における溝幅とする。
各層組成は蛍光Ｘ線分析、原子吸光分析、Ｘ線励起光電子分光法等を組み合わせて確認した。膜厚は、蛍光Ｘ線強度を、触針計で測定した膜厚で校正して求めた。
【０１２８】
保護層の膜密度は、基板上に数百ｎｍ程度に厚く設けた場合の重量変化から求めた。
反射層の面積抵抗率は４探針法抵抗計｛Ｌｏｒｅｓｔａ ＦＰ（商品名）、三菱油化（現ダイアインスツルメント）社製｝で測定した。
反射層の抵抗率は、ディスク基板に下部保護層、記録層、上部保護層、反射層を形成したのち測定した。あるいは、ガラスもしくはポリカーボネート製ディスク基板に反射層を成膜して測定した。ガラス、ポリカーボネートや誘電体保護層は絶縁物であるため、抵抗率測定に影響はない。また、ディスク基板は直径１２０ｍｍで、本測定においては実質的に無限大の面積とみなせる。
抵抗値Ｒから、下記式に基づいて面積抵抗率ρＳ及び体積抵抗率ρＶを計算した。
ρＳ＝Ｆ・Ｒ （２０）
ρＶ＝ρＳ・ｔ （２１）
【０１２９】
ここで、ｔは膜厚、Ｆは測定する薄膜領域の形状で決まる補正係数であり、４．３〜４．５の値をとる。ここでは、４．４とした。
成膜直後の記録層は非晶質であり、バルクレーザーで初期化を行った。すなわち、長軸約７０μｍ、短軸約１．３μｍに集光した波長８３０ｎｍのレーザービームをパワー５００〜６００ｍＷ、線速３．５ｍ／ｓで照射して全面結晶化させ初期状態（未記録状態）とした。このパワーでは、記録層はいったん溶融して再凝固する再に結晶化していると考えられる。
【０１３０】
記録再生の評価にはパルステック製ＤＤＵ１０００評価機を用いた。光ヘッドの波長は７８０ｎｍ、ＮＡは０．５５である。記録線速は１．２〜４．８ｍ／ｓとし、再生速度は２．４ｍ／ｓとした。なお、１倍速、２倍速、３倍速、４倍速とはそれぞれ１．２ｍ／ｓ、２．４ｍ／ｓ、３．６ｍ／ｓ、４．８ｍ／ｓを指す。
【０１３１】
記録には図１７に示したパルスストラテジーを用いた。ただし、線速２．８ｍ／ｓ以上では、マーク最後端のオフパルス区間βｍ ＴにおいてＰｂ＝Ｐｅとした場合がある。Ｐｂはすべての線速において０．８ｍＷで一定とした。
２倍速でのクロック周期は１１５ｎｓｅｃであり、線速切り替え時にはクロック周期Ｔを線速に反比例させた。
再生速度は２倍速であり、ジッタの許容値はＣＤ規格で定められた１７．５ｎｓｅｃとした。
オーバーライト耐久性の評価は、２倍速で繰返しオーバーライトしたときに３Ｔマークのジッタが１７．５ｎｓｅｃ以下に保たれる回数を目安とした。
【０１３２】
（実施例１）
基板上に、下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１００ｎｍ、記録層Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５を１８ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を５０ｎｍ、反射層Ａｌ９９Ｔａ１ 合金を２００ｎｍ設けた。
すべての膜はスパッタ法で真空を解除せずに作成した。基板は厚さ１．２ｍｍのポリカーボネート基板で、特に断らない限り、射出成形により１．６μｍピッチで幅０．５３μｍ、深さ３２ｎｍの溝が形成されている。記録はこの溝内に行った。
【０１３３】
反射層は、到達真空度２×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧０．５４Ｐａ、成膜レート１．３ｎｍ／秒で成膜した。体積抵抗率は９２ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．４６Ω／□であった。酸素、窒素等の不純物はＸ線励起光電子分光での検出感度以下であった。全部あわせてもほぼ１原子％以下であると見なせる。
保護層の膜密度は３．５０ｇ／ｃｍ３ で理論的バルク密度３．７２ｇ／ｃｍ３ の９４％であった。
【０１３４】
本媒体に対し、記録線速マージンおよび記録パワーマージンを評価した。
Ｐｅ／Ｐｗ＝０．５で一定とし、Ｐｗと線速を変化させて３Ｔマークジッタを測定した。なお、記録は図１７に示すパルスストラテジーを用いたが、線速２．８ｍ／ｓ以上ではβｍ ＴにおいてＰｂ＝Ｐｅとしている。
また、媒体はあらかじめＥＦＭランダム信号を１０回オーバーライトしたのち、本測定に用いた。
【０１３５】
結果を図１８に示した（以後このような図を等高線図と呼ぶ）。低ジッタの領域が広いほど、線速マージンと記録パワーマージンが広いことを意味する。
図１８において、線速２．４ｍ／ｓ、記録パワー１２ｍＷを中心に線速４．８ｍ／ｓまで広いマージンが確保できているのがわかる。
なお、線速１．２ｍ／ｓで急激にジッタが悪化したが、パルスストラテジーにおいて記録パルス幅が１Ｔ、０．５Ｔ、０．５Ｔ、…（先頭パルスのみ１Ｔで２番目以降のパルス０．５Ｔ）となっているのを、１Ｔ、０．２Ｔ、０．２Ｔ、…（ただし、各記録パルスの先頭位置は同じ）と変更することで、良好なジッタが得られた。
【０１３６】
次に、２倍速、４倍速における変調度と３Ｔマークジッタの記録パワー依存性を評価した。この評価では、図１７に示すパルスストラテジーを厳密に用いて記録し、２倍速で再生し測定を行った。
また、媒体はあらかじめ所定の条件で１０回オーバーライトしたのち、本測定に用いた。
【０１３７】
２倍速においてＰｅ／Ｐｗ＝０．５とした場合の測定結果を図１９に、４倍速においてＰｅ＝８ｍＷで一定とした場合の測定結果を図２０に示す。
４倍速においてＰｅ／Ｐｗ＝０．５とし、βｍ ＝０とした場合の測定結果を図２１に示す。
２倍速、４倍速において、変調度、３Ｔマークジッタともに広い記録パワーマージンを有することがわかる。
なお、４倍速でのジッタが高めであるが、これは、本発明者らが使用したＥＦＭ信号発生信号源の高周波数での特性が悪いためで、それを差し引くとさらに、３〜５ｎｓｅｃ良好なジッタが得られることがわかっている。
【０１３８】
（実施例２）
実施例１の基板及び層構成において、記録層組成をＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１Ｔｅ２９、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６２Ｔｅ２８の３種類とし、反射層を厚さ８０ｎｍの純Ａｌ（純度９９．９９％）として同様にディスクを作成した。
反射層は、到達真空度２×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧０．５４Ｐａ、成膜レート１．４ｎｍ／秒でスパッタ成膜した。体積抵抗率は４６ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．５８Ω／□であった。
バルクイレーザで初期化を行った。
【０１３９】
本媒体に対し、記録線速マージンおよび記録パワーマージンを評価した。
図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ記録層組成Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１Ｔｅ２９、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６２Ｔｅ２８の３Ｔマークジッタの等高線図を示す。
Ｓｂ／Ｔｅ比が大きくなるにつれて最小のジッタが得られる最適線速は高線速側にシフトするものの、広線速範囲、広記録パワー範囲において良好なジッタが得られている。
Ｓｂ／Ｔｅ比をさらに増やして１０ｍ／ｓ程度の高線速記録に対応させてもこの傾向は同じで、最高線速／最低線速の比２倍以上のジッタマージンが得られる。
【０１４０】
（実施例３）
反射層を厚さ８０ｎｍの純Ａｇとした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。
反射層は、到達真空度３×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧１．０Ｐａ、成膜レート２０ｎｍ／秒でスパッタ成膜した。体積抵抗率は３２ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．４Ω／□であった。
【０１４１】
バルクイレーザで初期化を行った。
本媒体に対し、記録線速マージンおよび記録パワーマージンを評価した。
図２３に３Ｔマークジッタの等高線図を示した。
ジッタマージンの中心そのものは低線速側に移ったが、１倍速から３倍速にかけて広範なマージンを有することがわかる。
【０１４２】
（実施例４）
実施例１の基板及び層構成において、反射層をＡｌ９９Ｔａ１ とＡｇの２層とし、記録層膜厚、上部保護層膜厚を種々組み合わせて、以下の４種の層構成を用意した。ＡｌＴａ及びＡｇ反射層の成膜条件はそれぞれ、実施例１及び実施例３と同じである。
（ａ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１１０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１６ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を５０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ９０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
【０１４３】
（ｂ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１２０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１４ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を６０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ１１０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
（ｃ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を１１０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１８ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を５０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ９０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
（ｄ）下部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を９０ｎｍ、Ａｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５記録層を１８ｎｍ、上部保護層（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０を４０ｎｍとし、反射層は厚さ２１ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ 合金反射層と厚さ５０ｎｍの純Ａｇの２層とした。
【０１４４】
図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ実施例４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の３Ｔマークジッタの等高線図を示す。
いずれにおいても、２〜４倍速で広範な線速マージン及び記録パワーマージンが得られた。
なお、Ａｇ単層反射層では繰返しオーバーライト耐久性が１０００回程度であったのが、この２層構成反射層を用いると５０００回程度まで改善された。
【０１４５】
（実施例５）
反射層を厚さ１８０ｎｍの、Ｓｉを０．６６％（重量％）、Ｃｕを０．３４％、Ｍｇを０．９％、Ｃｒを０．０８％含有するＡｌ合金とした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。
反射層は、到達真空度４×１０−４Ｐａ以下、Ａｒ圧１．０Ｐａ、成膜レート２０ｎｍ／秒でスパッタ成膜した。体積抵抗率は８８ｎΩ・ｍ、面積抵抗率は０．４８Ω／□であった。
バルクイレーザで初期化を行った。
本媒体においても、実施例１と同様の線速・記録パワーマージンが確保できた。
【０１４６】
（比較例１、２、３）
反射層をＡｌ９８Ｔａ２ とし膜厚４００ｎｍとした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。（比較例１）
この組成ではほとんどの成膜条件において１５０ｎΩ・ｍ以上の高い体積抵抗率であった。
特に、成膜レート２ｎｍ／秒以下では、非晶質成分が多く含まれ、体積抵抗率が増加し１７０〜２２０ｎΩ・ｍとなった。
体積抵抗率１９０ｎΩ・ｍであった。
面積抵抗率は０．４８Ω／□で、平面方向の放熱効果は十分であると考えられるが、記録感度が１〜２ｍＷ悪くなった。単位面積当たりの反射層の熱容量が大きくなりすぎ、その加熱に余分なエネルギーが消費されるためと考えられる。
【０１４７】
また、厚い反射層が冷却されるのに時間がかかるため、線速約３ｍ／ｓ以下での冷却が不十分で再結晶化が著しく、良好な非晶質マークが形成できず信号振幅も小さくなってしまった。
また、線速４．８ｍ／ｓでもジッタは改善されなかった。
同じ反射層で膜厚１６０ｎｍ（比較例２）としたところ、同等の記録感度が得られ、また、４．８ｍ／ｓではジッタが改善された。しかし、今度は面積抵抗率が大きく、平面方向の放熱が不十分で２．４ｍ／ｓにおける再結晶化が著しく、非晶質マークの形成が不十分であった。
【０１４８】
膜厚をさらに薄くしても２．４ｍ／ｓでの再結晶化は抑制できなかった。
なお、図２５（ａ）、（ｂ）に反射層膜厚が４００ｎｍ（比較例１）と１６０ｎｍ（比較例２）の場合の３Ｔジッタ等高線図を示した。
いずれの場合も２倍速でのボトムジッタが実施例１に比較して２〜４ｎｓｅｃ高めである。
この理由は、上述のように、特に、低線速において、十分な記録層冷却速度が得られておらず、非晶質マークの一部が再結晶化されるため、信号振幅が低下したり、歪んだりしているためである。
【０１４９】
次に、線速２．４ｍ／ｓで非晶質マークが得られるよう、比較例１において記録層組成をＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ５９．５Ｔｅ３０．５とＳｂ／Ｔｅ比を低くし結晶化速度を落とした媒体（比較例３）を用意した。
反射層膜厚２００ｎｍにおいて線速２．４ｍ／ｓでは記録パワー１０〜１６ｍＷにおいて良好なジッタが得られた。
しかし、今度は線速４．８ｍ／ｓでの消去が不十分で、１０回オーバーライト後にはほとんどの記録パワーでジッタが１７．５ｎｓｅｃ以上あった。
【０１５０】
（比較例４、５）
実施例１の層構成において下部保護層膜厚を８０ｎｍ、記録層を２０ｎｍのＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ５９．５Ｔｅ３０．５、上部保護層膜厚を３０ｎｍ、反射層を１６０ｎｍのＡｌ９８Ｔａ２ とし（比較例４）、線速マージン及び記録パワーマージンを評価した。
上部保護層を薄くしたことによる反射率増加を相殺し、光学的に同等の干渉構造を得るために、下部保護層膜厚を若干薄めにした。この程度の下部保護層膜厚の差は熱的にはなんら変化をもたらさず、実質的に上部保護層膜厚の差が熱拡散を支配している。
【０１５１】
図２６に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。４倍速では全くマージンがないことがわかる。
また、比較例４において記録層組成をＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６１．５Ｔｅ２８．５として４倍速での消去特性を改善した媒体を作製した（比較例５）が、再結晶化のため２倍速での非晶質マーク形成が不十分であった。
【０１５２】
（実施例６）
実施例１の層構成において下部保護層膜厚を１００ｎｍ、記録層を１８ｎｍのＡｇ９ Ｇｅ６ Ｓｂ６７Ｔｅ１８、上部保護層膜厚を４０ｎｍ、反射層を２５０ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とし、ディスクを作成した。各層の成膜条件は実施例１と同様である。
図２７に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。実施例１とほぼ同様の広い線速及び記録パワーマージンが得られた。
【０１５３】
（実施例７）
記録層を厚さ１８ｎｍのＡｇ５ Ｓｎ６ Ｓｂ６６Ｔｅ２３、反射層をＡｌ９９．５Ｔａ０．５ とした以外は、実施例６と全く同様の層構成でディスクを作成した。反射層の体積抵抗率は５５ｎΩ・ｍであった。
図２８に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。１〜４倍速にかけて幅広い線速・記録パワーマージンが得られた。
【０１５４】
（実施例８）
（ａ）実施例１の層構成において下部保護層膜厚を１００ｎｍ、記録層を２０ｎｍのＡｇ５ Ｉｎ３ Ｇｅ２ Ｓｂ６８Ｔｅ２８、上部保護層膜厚を３０ｎｍ、反射層を１６０ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とし、ディスクを作成した。各層の成膜条件は実施例１と同様である。
（ｂ）実施例１の層構成において下部保護層膜厚を１０３ｎｍ、記録層を１６ｎｍのＡｇ５ Ｉｎ３ Ｇｅ２ Ｓｂ６４Ｔｅ２６、上部保護層膜厚を４２ｎｍ、反射層を２００ｎｍのＡｌ９９．５Ｔａ０．５ とし、ディスクを作成した。各層の成膜条件は実施例１と同様である。
図２９（ａ）、（ｂ）に３Ｔマークジッタの等高線図を示す。１〜４倍速にかけて幅広い線速・記録パワーマージンが得られた。
上部保護層膜厚が厚い（ｂ）のほうが（ａ）より広い線速マージンが得られた。
【０１５５】
（実施例９）
表−１に示す層構成を有するディスクを作製した。基板は実施例１と同じものを用いた。反射層はＡｌ９９Ｔａ１ で膜厚１６０ｎｍとした。参考として上部保護層３８ｎｍの場合も記載した。
【０１５６】
【表１】
実施例１と同様に図１７の記録パルスストラテジーで２．４ｍ／ｓにおいて記録を行った。
変調度は記録パワーに対してあるパワー以上でほぼ一定になる（ｅｘ．図１９）。そこで、記録パワー依存性において変調度がほぼ一定になり、ジッタが最小となる記録パワー（最適記録パワー）での変調度を比較した。
変調度、Ｉｔｏｐ 、ＰＰｂ／ＰＰａ、ＮＰＰＲ、及び計算上の位相差δを同表中にまとめた。また、表−１において、２．４ｍ／ｓにおける最適記録パワーでの繰返しオーバーライト耐久性を測定した。
【０１５８】
ＣＤ規格に基づいて、１０００回後のジッタが１５ｎｓｅｃ以下の場合を○、１５〜１８ｎｓｅｃを△、１８ｎｓｅｃ以上を▲、特に５００回以下で２０ｎｓｅｃ以上となるような場合を×で表した。
上部保護層３０ｎｍの場合には繰返しオーバーライト耐久性に有利な８０ｎｍ以上の下部保護層膜厚で、記録によるプッシュプルの変化が大きく、ＰＰｂ／ＰＰａ＞１．６あるいは、ＮＰＰＲ＞１．０となり、記録後のサーボ特性が不安定であった。
【０１５９】
図６に示すように、下部保護層膜厚が７５ｎｍから９５ｎｍに増加するに伴い、δが急激に変化し０＜δ＜πの領域に入るためである。
上部保護層が３８ｎｍの時には、特に記録層膜厚が２５ｎｍより厚いと繰返しオーバーライト特性の劣化が比較的早く、記録層膜厚３５ｎｍでは５００回以下で著しく劣化した。
【０１６０】
（実施例１０）
本発明の媒体にＣＤとの互換性を持たせるためには、トラックピッチ１．６μｍ程度、溝幅０．４〜０．５μｍ、溝間幅１．２〜１．１μｍとし、この溝内に記録を行う。
この場合、溝間における非晶質マークの幅が若干広めになり、見かけ上反射率起因の変調度が大きくなりうる。この非対称性を打ち消して、なおかつ溝内記録の変調度が溝間記録の変調度より大きくなるほど、非晶質マークが溝内記録に有利な位相差δを有することになる。
【０１６１】
すなわち、再生信号の変調度を（２）式のように規定し、ＭｏｄＧ およびＭｏｄＬ をそれぞれ溝記録及び溝間記録における変調度とするとき、
ＭｏｄＧ −ＭｏｄＬ ＞０ （２２ａ）
ＭｏｄＧ ＞０．５ （２２ｂ）
であれば、δは（８）式を満足していると考えられる。
ここで変調度は実施例６のように、記録パワーに対して飽和してほぼ一定となり、ジッタが最小となる記録パワー（最適記録パワー）での測定値を用いた。
溝内と溝間での最適記録パワーの差は極めて小さく、同一の記録パワーにて比較を行う。
【０１６２】
なお、トラックピッチにかかわらず、おおむね溝幅≦溝間幅なる溝形状を有する場合に、溝内記録の変調度＞溝間記録の変調度であれば、位相差δが溝幅記録に有利であると判定できる。
さらに、変調度の絶対値そのものは振幅の反射率差成分Ｉｒｅｆ 及び再生系に依存するが、変調度の差
ＭｏｄＲ ＝（ＭｏｄＧ −ＭｏｄＬ ）／（ＭｏｄＧ ＋ＭｏｄＬ ） （２３）
に注目して規格化すれば再生系及び反射率差に依存せず、位相差の影響を把握できる。
【０１６３】
以下では、本発明の媒体において各層厚みを表−２のように種々変化させて図６〜９で計算されるような範囲で、位相差δを変化させる実験を行った。
溝幅０．５μｍ、溝深さ３５ｎｍとした。溝による位相差Φ＝０．２８πである。
【０１６４】
【表２】
記録再生にはパルステック社製ＤＤＵ１０００のＮＡ＝０．５、波長７８０ｎｍのシステムを用いた。図１７のパルスストラテジーで、線速２．４ｍ／ｓでＰｗ／Ｐｅ＝１３ｍＷ／６．５ｍＷとし、ＥＦＭランダムパターンの記録を行った。
本実施例において上下の保護層は（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２ ）２０、記録層はＡｇ５ Ｉｎ５ Ｓｂ６０Ｔｅ３０であり、反射層はＡｌ９９Ｔａ１ （４０ｎｍ）／純Ａｇ（６０ｎｍ）の２層構成を用いた。各層成膜条件は実施例４と同じである。
【０１６６】
熱的には実施例４とほとんど同等であり、いずれの場合も図１８に相当する広い線速、記録パワーマージンが得られた。
下部保護層（Ｄ１ ）、記録層（Ｄ２ ）、及び上部保護層（Ｄ３ ）膜厚だけを種々変化させたので、その膜厚だけを表−２に示した。
本実施例においては、非晶質状態の反射率が最も低くなる付近を利用して、（３）式のＩｒｅｆ 成分を有効に活用できる層構成を利用している。したがって、層構成設計例１において∂Ｒｔｏｐ ／∂Ｄ２ ＞０の領域を利用することになる。
【０１６７】
さらにまた、非晶質マークからの反射光による寄与が少ないことから、記録後のサーボ信号を考慮して、特に、Δを±π／２近傍としてプッシュプル信号が大きく取れる層構成設計を意図している。
図３０に計算上のδ（図６〜１０の計算例の範囲）とＭｏｄＲ の規格化変調度の差の相関を示した。δがπ付近から大きくなるにつれ（図中“ａ”から“ｂ”点への矢印）、ＭｏｄＲ が大きくなり３π／２近傍で最大値をとり、さらにδが大きくなる（図中“ｂ”から“ｃ”点への矢印）とＭｏｄＲ は再び小さくなる。厳密に言うと、ＭｏｄＲ が０である、すなわち、δ＝πもしくは２πとなる点（図中でそれぞれ“ａ”、“ｃ”で表示）、及びＭｏｄＲ が最大となる、すなわちδ＝３π／２となる点（図中で“ｂ”で表示）は若干すれている。
【０１６８】
しかし、計算と実測値の差、すなわち、（計算例）における計算は、平面波近似であり、集束光での測定値ではある程度のずれが生じること、膜厚測定値のばらつきが記録層で２ｎｍ程度、保護層で３〜５ｎｍ程度あることを考慮すればおおむね良好な対応がとれていると考えられる。
同表には、記録前後のプッシュプル比ＰＰｂ／ＰＰａや規格化されたプッシュプル比ＮＰＰＲも合わせて掲載している。概ねＰＰｂ／ＰＰａ≦１．６、もしくはＮＰＰＲ≦１．０であれば、記録前後で安定したサーボ信号を得ることができる。すなわち、ＰＰｂ／ＰＰａ＞１．６もしくはＮＰＰＲ＞１．０となって、記録によりサーボが不安定になる傾向がある。
【０１６９】
図３１には、（１３）式からわかるように位相差δ及び位相差δ（したがってΔ）に最も影響されるＮＰＰＲ値｛図３１（ａ）｝や、ＰＰｂ／ＰＰａ｛図３１（ｂ）｝、さらにＰＰａ／Ｉｔｏｐ 値｛図３１（ｃ）｝とＭｏｄＲ の関係を示した。ＮＰＰＲやＰＰａといった位相差δに強く依存する量がＭｏｄＲ と極めて良い正または負の相関を示すことがわかる。記録前後のサーボ信号の変化が少ないという点で記録システムにとって都合がよく、かつ記録後のプッシュプル信号ＰＰａ／Ｉｔｏｐ が大きいという点で再生専用システムにとっても都合が良いのはＭｏｄＲ が大きい場合、すなわちδ＝π・３／２である。
【０１７０】
このように、ＭｏｄＲ は直接測定困難な位相差Δもしくはδに替わって実験的に位相差を有効に活用できる層構成を検討する上で有効な指標であり、同一の溝形状であれば、ＭｏｄＲ ＞０であることはもちろんのこと、０．０３以上の大きな値を取るように選択することが望ましい。
一方、表−２には、線速２．４ｍ／ｓにおいて最適記録パワーにおける繰返しオーバーライトテストを行い、ＣＤ規格に照らして、１０００回後のジッタが１５ｎｓｅｃ以下の場合を○、１５〜１８ｎｓｅｃを△、１８ｎｓｅｃ以上を▲で表した。特に、５００回以下で２０ｎｓｅｃ以上となるような場合を×とした。○、もしくは△の耐久性を達成するためには、上部保護層を５０ｎｍと厚くした場合、記録層を薄くする必要があり、（１８）式の範囲であれば良いことがわかる。
【０１７１】
より詳細に考察すれば、同じ変調度０．７１〜０．７２が得られる１０５／１５／５０の層構成（ＭｏｄＲ ＊１００＝−１．０９）場合と、１０５／１８／５０の層構成（ＭｏｄＲ ＊１００＝６．７７）を比較した場合、ＭｏｄＲ が大きく、位相差の寄与が大きいと考えられる１０５／１８／５０の場合のほうが、Ｉｔｏｐ が高いわりには変調度が高く、かつ、記録前後のサーボ信号の変化（ＰＰｂ／ＰＰａもしくはＮＰＰＲ）が小さく、記録後のプッシュプル信号も大きい。初期特性という面からは１０５／１８／５０の方が好ましい。
【０１７２】
しかし、繰返しオーバーライト耐久性の面からは１０５／１５／５０の方が好ましい。どちらを優先するかは当業者の選択の範囲であるが、例えば、両者のバランスを考慮すれば、１０５／１７／５０（ＭｏｄＲ ＊１００＝３．６０）といった層構成が選ばれる。
【０１７３】
（実施例１１）
比較例４において、反射層を２００ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とした。
２倍速での低パワー側の再結晶化は改善が見られたが、高パワー側の再結晶化は改善されなかった。また、記録感度が１〜２ｍＷ悪化した。
【０１７４】
（実施例１２）
上部保護層膜厚を６５ｎｍ、反射層を２００ｎｍのＡｌ９９Ｔａ１ とした以外は実施例１と同様にディスクを作成した。
２倍速における初期特性は、実施例１とほとんど同じであった。しかし、２倍速において繰返しオーバーライトしたところ、記録パワー１０〜１５ｍＷにおいて、１０００回後の３Ｔジッタが２０〜２５ｎｓｅｃにまで増加した。ジッタが１７．５ｎｓｅｃ以下なのは繰返しオーバーライト５００回以下であった。
なお、繰返しオーバーライト耐久性は、上部保護層が６０ｎｍより厚くなると悪化する傾向があった。
【０１７５】
【発明の効果】
本発明は、相変化媒体において、反射層の体積抵抗率を特定の範囲とすることで、記録層の冷却速度をコントロールし、記録線速および記録パワーに対するマージンを大幅に改善することができる。特に、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶点近傍組成をベースとする記録層に対して効果的である。
さらに、相変化による位相差変化を適当な値とすることにより、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等と再生互換性の高い相変化媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学的情報記録用媒体における層構成の模式図
【図２】信号の変調度の説明図
【図３】反射光の位相差の説明図
【図４】光検出系の説明図
【図５】再生信号の説明図
【図６】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図７】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図８】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図９】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１０】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１１】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１２】反射光の反射率及び位相差の計算例の説明図
【図１３】本発明の光学的情報記録用媒体における層構成の模式図
【図１４】本発明の光学的情報記録用媒体の記録層の熱拡散の状態を説明する説明図
【図１５】本発明の光学的情報記録用媒体への光記録時のレーザーパワーの照射パターンの一例を示す説明図
【図１６】記録層の温度プロファイルの説明図
【図１７】記録パルスの説明図
【図１８】実施例１の３Ｔマークジッタの等高線図
【図１９】実施例１の２倍速での変調度、記録パワー依存性を示すグラフ
【図２０】実施例１の４倍速での変調度、記録パワー依存性を示すグラフ
【図２１】実施例１の４倍速での変調度、記録パワー依存性を示すグラフ
【図２２】実施例２の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２３】実施例３の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２４】実施例４の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２５】比較例１、２の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２６】比較例４の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２７】実施例６の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２８】実施例７の３Ｔマークジッタの等高線図
【図２９】実施例８の３Ｔマークジッタの等高線図
【図３０】実施例１０の層構成におけるＭｏｄＲ の実測値と計算上のΔとの相関
【図３１】実施例１０の層構成におけるＮＰＰＲ、ＰＰｂ／ＰＰａ、及びＰＰａ／Ｉｔｏｐ とＭｏｄＲ の相関
【符号の説明】
１ 基板
２ 下部保護層
２ａ 第１下部保護層
２ｂ 第２下部保護層
３ 相変化型記録層
４ 上部保護層
５ 反射層
６ 保護コート層
Claims (18)
- 基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以
上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、
該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、
該相変化記録層が、Ｍ w （ＳｂzＴｅ1-z）1-w（０≦ｗ≦０．２、０．５≦ｚ≦０．９、ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜からなり、
該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体。 - 基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以
上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、
該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、
該反射層がＴａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、又はＭｎのうちの少なくとも一種を０．２原子％以上２原子％以下含むＡｌ合金であるか、又は
該反射層がＴｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、またはＭｎのうちの少なくとも一種を０．２原子％以上５原子％以下含むＡｇ合金であり、
該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体。 - 基板上に下部保護層、相変化記録層、上部保護層、膜厚が４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下で体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の反射層をこの順に設けてなり、マーク長変調された非晶質マークの記録・再生・消去を行う光学的情報記録用媒体であって、
該反射層の面積抵抗率が０．２Ω／□以上０．９Ω／□以下であり、
該反射層が多層からなり、全反射層膜厚の５０％以上が体積抵抗率２０ｎΩ・ｍ以上１５０ｎΩ・ｍ以下の１層以上の金属薄膜であり、
該相変化記録層の膜厚が１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学的情報記録用媒体。 - 相変化記録層が、Ｍ w （ＳｂzＴｅ1-z）1-w（０≦ｗ≦０．２、０．５≦ｚ≦０．９、ＭはＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、希土類元素のうちの少なくとも１種）合金薄膜からなる請求項２または３に記載の光学的情報記録用媒体。
- 請求項１または４において、０．６≦ｚ≦０．８である光学的情報記録用媒体。
- 相変化記録層が、ＭｂvＭｃy（ＳｂxＴｅ1-x）1-y-v（ただし、ＭｂはＡｇ又はＺｎの少なくとも１種、ＭｃはＧｅもしくはＳｎの一種であり、０．６≦ｘ≦０．８、０．０１≦ｙ≦０．１５、０．０１≦ｖ≦０．１５、０．０２≦ｙ＋ｖ≦０．２である）合金薄膜からなる請求項５記載の光学的情報記録用媒体。
- 上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である請求項１ないし６のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
- 反射層が不純物含有量が２原子％以下のＡｌ合金（純Ａｌを含む）または不純物含有量が５原子％以下のＡｕ又はＡｇ合金（純Ａｕ、Ａｇを含む）である請求項１ないし７のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
- 反射層の体積抵抗率が２０ｎΩ・ｍ以上１００ｎΩ・ｍ以下である請求項１ないし８のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
- 上部保護層が、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＴａＳ2又は希土類硫化物のうちの少なくとも一種が２０モル％以上９０モル％以下と、融点又は分解点が１０００℃以上の耐熱性化合物との混合物である請求項１ないし９のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
- 基板上に溝を設け、該溝内に光ビームを照射し情報の記録を行い、
基板裏面から光ビームを照射して反射光を読み取り情報を再生する光学的情報記録用媒体であって、δを
δ＝( 結晶領域を通過した反射光の位相) −( 非晶質領域を通過した 反射光の位相)
とするとき、
−π＜ δ ＜０
である請求項１ないし１０のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。 - 請求項１１において、再生光ビームの波長λ、波長λにおける基板の屈折率ｎ、基板の溝深さｄとし、ΦおよびΔを
Φ＝( ランド部からの反射光の位相) −( 溝部からの反射光の位相)
＝−４πｎｄ／λ
Δ＝δ＋Φ
とするとき、
−π／２＜ Φ ＜−π／８
−π＜ Δ ＜−π／２＋π／８
である光学的情報記録用媒体。 - 請求項１２において、
−π／２−π／８＜ Δ ＜−π／２＋π／８
である光学的情報記録用媒体。 - 溝が蛇行しており、溝深さを２０ｎｍ以上４５ｎｍ以下、溝幅を０
．３μｍ以上０．６μｍとする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。 - 下部保護層の膜厚が７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下、相変化記録層の膜厚が１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下であり、波長６００以上８００ｎｍ以下の光ビームで記録・再生・消去を行う請求項１ないし４のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
- 下部保護層膜厚Ｄ1ｎｍ、記録層膜厚Ｄ2ｎｍ、上部保護層膜厚Ｄ3ｎｍ、結晶領域からの反射光ＲtopのＤ1依存性∂Ｒtop／∂Ｄ1とするとき、
∂Ｒtop／∂Ｄ1 ＞０
１５≦ Ｄ2 ≦２０
３０≦ Ｄ3 ≦６０
−５Ｄ2＋１２０≦ Ｄ3 ≦−５Ｄ2＋１４０
である請求項１５に記載の光学的情報記録用媒体。 - 下部保護層が２層からなり、第１下部保護層の膜厚が２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下で屈折率が基板の屈折率ｎsubに対してｎsub±０．１の範囲にあり、第２下部保護層の膜厚が７０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下であり、相変化記録層の膜厚が１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下、上部保護層の膜厚が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で屈折率が２．０以上２．３以下であり、波長６００以上８００ｎｍ以下の光ビームで記録・再生・消去を行う請求項１ないし４のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。
- 下部保護層の全膜厚が７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であり、第２下部保護層膜厚Ｄ12ｎｍ、記録層膜厚Ｄ2ｎｍ、上部保護層膜厚Ｄ3ｎｍ、結晶領域からの反射光ＲtopのＤ12依存性∂Ｒtop／∂Ｄ12とするとき、
∂Ｒtop／∂Ｄ12 ＜０
１５≦ Ｄ2 ≦２０
３０≦ Ｄ3 ≦６０
−５Ｄ2＋１２０≦ Ｄ3 ≦−５Ｄ2＋１４０
である請求項１７に記載の光学的情報記録用媒体。
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