JP3870702B2

JP3870702B2 - Optical information recording medium and recording / erasing method thereof

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Publication number: JP3870702B2
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Inventors: 孝志大野
Original assignee: Mitsubishi Chemical Media Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Media Co Ltd
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Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2007-01-24
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば書き換え可能な相変化型記録層を有する光学的情報記録用媒体に関し、特に、記録時の基準クロック周期が１５ｎｓ以下の高データ転送レートが達成可能であるような速い結晶化速度と、優れた記録信号ジッタ特性と、記録マークの優れた保存安定性を有する光学的情報記録用媒体及び記録消去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相変化型記録層を有する光学的情報記録用媒体は、結晶状態の可逆的な変化に伴う反射率変化を利用して記録再生消去が行われる。このような光学的情報記録用媒体、中でも相変化光ディスクは、可搬性、耐候性、耐衝撃性等に優れた安価な大容量記録媒体として開発および実用化が進んでいる。例えば、ＣＤ−ＲＷなどの書き換え可能なＣＤが既に普及しており、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの書き換え可能なＤＶＤが販売されつつある。
【０００３】
相変化型記録の方法としては、結晶相と非晶質相との間での可逆的変化を利用し、結晶状態を未記録・消去状態とし、記録時に非晶質（アモルファス）のマークを形成する手法が現在実用化されている。通常、記録層を融点より高い温度まで加熱し急冷して非晶質のマークを形成し、一方、記録層を加熱し結晶化温度付近に一定時間保つことで結晶状態とする。すなわち一般的には、安定的な結晶相と非晶質相との間での可逆的変化を利用する。
【０００４】
このような相変化型記録層の材料としては、カルコゲン系合金薄膜が用いられることが多い。例えば、ＧｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｎＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系合金が挙げられる。これらの化合物はオーバーライト可能な材料として知られている。オーバーライトとは、一旦記録済みの媒体に再度記録をする際に、記録前に消去を行うことなくそのまま重ね書きする手法、いわば消去しながら記録する手法である。
【０００５】
特に、｛（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）_1-a（ＧｅＴｅ）_a｝_1-bＳｂ_b（０．２＜ａ＜０．９、０≦ｂ＜０．１）合金を主成分とする薄膜、または（Ｓｂ_cＴｅ_1-c）_dＭ_1-d（ただし、０．６＜ｃ＜０．９、０．８＜ｄ＜１、ＭはＧｅ、Ａｇ、Ｉｎ等から選ばれる１種以上の元素）合金を主成分とする薄膜は、結晶・非晶質（アモルファス）いずれの状態も安定で、かつ、両状態間の比較的高速の相転移が可能な記録材料であることが知られている。また、後者の記録材料では、記録されたアモルファスマークを安定化させるためにＧｅの添加が特に有効であることが知られている（ＥＰ８３４、８７４号公報）。これらの系は繰り返しオーバーライトをおこなった時に偏析が生じにくいといった長所もあり、両合金薄膜とも相変化型光ディスクの記録層として実用化されている。
【０００６】
ところで、上記２種類の合金は性質が大きく異なる。
例えば、前者は結晶核の生成頻度が大きく、アモルファスマークを結晶化する際には結晶核が重要な働きをするのに対して、後者ではアモルファスマークの結晶化に結晶核がほとんど関係していない。また、両者は記録時のレーザーパルスの照射方式、いわゆるパルス分割方式（パルスストラテジー）の許容範囲が異なる。
【０００７】
後者の合金の方が、マーク間を詰めて記録した場合の再生信号特性が良く、高密度記録に適している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
現在、さらなる高記録密度が達成でき、かつ高速で記録消去が可能で高転送レートが達成できる光学的情報記録用媒体を目指し、記録材料の開発が進められている。高転送レートを達成するには記録及び消去の両方を高速で行う必要があるため、記録層の結晶化速度が速く、アモルファスマークの消去（結晶化）が十分に速くなければならない。
【０００９】
（Ｓｂ_cＴｅ_1-c）_dＭ_1-d（ただし、０．６＜ｃ＜０．９、０．８＜ｄ＜１、ＭはＧｅ、Ａｇ、Ｉｎ等から選ばれる１種以上の元素）合金を主成分とする薄膜は、Ｓｂ量とＴｅ量の比によって結晶化速度をコントロールできる。即ち、Ｓｂ量を多くＴｅ量を少なくすることにより結晶化速度が速くなる。
しかし従来、結晶化速度を速めるためにＳｂ量を大幅に多くすると、ジッタ（記録されたマーク部、マーク間部を再生したときの再生信号のジッタ）が悪化してしまうという傾向があった。従ってある程度以上の高結晶化速度の記録材料では、良好なジッタが得にくい。
【００１０】
この原因は必ずしも明らかではないが、再生信号波形をオシロスコープで観察すると、結晶状態の反射率レベルが一定ではなく幅を持って太くなって見えることから、Ｓｂが多くなったときには本来の結晶相に加えて反射率の異なる別の結晶相が現れている可能性がある。すなわち結晶領域（未記録・消去状態の領域）において、異なる反射率をもつ２種以上の相がビームの大きさに対して十分に均一ではない状態で混ざっている可能性がある。
【００１１】
このため高結晶化速度と良好な再生信号ジッタとを両立できる光学的情報記録用媒体を得たいという要請があった。この要請は、非常に高線速での記録消去、例えば基準クロック周期が１５ｎｓ以下での記録消去が行えるような媒体で特に大きい。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、高結晶化速度と優れたジッタ特性を有する光学的情報記録用媒体とそれに適した記録消去方法を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、基板上に少なくとも相変化型記録層を設けてなる光学的情報記録用媒体であって、該相変化型光記録層が（（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-yＧｅ_y）_1-zＡｕ_z（ただし０．７０≦ｘ≦０．９５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０１≦ｚ≦０．１２）で表される組成を主成分とする合金からなることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
【００１３】
本発明によれば、（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-yＧｅ_y（ただし、０．７０≦ｘ≦０．９５、０．０１≦ｙ≦０．１０）系合金記録層にＡｕを適量添加することにより、結晶化速度の速い媒体においてジッタ（記録されたマーク部、マーク間部を再生したときの再生信号のジッタ）が改善されるので、高結晶化速度と優れたジッタ特性を有する光学的情報記録用媒体を得ることができる。
【００１４】
ジッタ特性が改善される理由は必ずしも明らかではないが、Ａｕを添加すると、前述の結晶反射率レベルが一定ではなく幅を持って太く見える現象が低減されることが観察される。このことから、Ｓｂ量が多くなったときに現れる結晶相の出現をＡｕが抑えている可能性が考えられる。
ところで、特開平１−２５１３４２号公報には、Ｇｅ−Ｓｂ系合金にカルコゲン元素（Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ）を添加し、さらに結晶化速度の増加、感度の向上などのためにＰｄ又はＡｕを添加した記録層を有する情報記録媒体が記載されている。
【００１５】
該公報に開示された組成範囲は、Ｇｅ含有量の取りうる値が５〜８０ａｔ．％（原子％）にも及ぶ広いもので、本願発明の組成範囲と一部重なる。しかしながら本発明では、添加しうるＧｅ量は最大でも１０ａｔ．％を超えることはない。これ以上の添加はジッタ特性を悪化させてしまい、Ａｕの添加によるジッタ改善効果を打ち消してしまうからである。またＧｅ量を多くしすぎると結晶化速度を低下させる傾向もあるため、高線速での記録が困難になってしまう。
【００１６】
また、特開平１１−２４０２５２号公報（ＵＳＰ６，０９６，３９９号）には、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金にＡｇまたはＡｕを０．２〜２．５ａｔ．％添加した記録層を有する情報記録媒体が記載されている。しかし実験例で使用されているのはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金の中でも、本願とは異なるＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅である。
前記従来技術の項で説明したとおり、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金には性質の大きく異なる２種の合金薄膜、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を代表的組成とする｛（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）_1-a（ＧｅＴｅ）_a｝_1-bＳｂ_b（０．２＜ａ＜０．９、０≦ｂ＜０．１）合金を主成分とする薄膜、本願に係る記録層の（Ｓｂ_cＴｅ_1-c）_dＭ_1-d（ただし、０．６＜ｃ＜０．９、０．８＜ｄ＜１、ＭはＧｅ、Ａｇ、Ｉｎ等から選ばれる１種以上の元素）合金を主成分とする薄膜とがある。
【００１７】
そして、該公報は実質的に前者を記録層とする場合に関するものであるのに対し、本発明は後者を記録層とする場合に関するもので、Ａｕを添加する目的や効果も全く異なる。本願発明は後者を記録層とする中でも特にＳｂ含有量が多くＴｅ含有量が少ない場合に特有の問題を解決するためのものである。
本発明の別の要旨は、上記光学的情報記録用媒体に対して、基準クロック周期を１５ｎｓ以下として記録及び／又は消去を行うことを特徴とする記録消去方法に存する。
【００１８】
すなわち、上記光学的情報記録用媒体は、相変化速度が速く、かつ再生信号のジッタ特性に優れるので、基準クロック周期１５ｎｓ（ナノ秒）以下の高線速で、再生信号のジッタに優れた記録消去が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
本発明においては、基板上に少なくとも相変化型記録層を設けてなる光学的情報記録用媒体であって、該相変化型記録層が（（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-yＧｅ_y）_1-zＡｕ_z（ただし０．７０≦ｘ≦０．９５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０１≦ｚ≦０．１２）で表される組成を主成分とする合金からなる。
【００２０】
上記記録層の組成において、十分なジッタ改善効果を得るためにはＡｕを所定量以上含有する必要があるため、０．０１≦ｚである。より好ましくは０．０３≦ｚである。一方、Ａｕ量が多すぎるとアモルファスマークの保存安定性が悪化するため、ｚ≦０．１２である。より好ましくはｚ≦０．１０である。
さて、ＳｂとＴｅの含有比率は結晶化速度に関係し、Ｓｂが多くＴｅが少なくなると結晶化速度は速くなる。一般には、媒体を高速で回転させながら光照射部から出射した光ビーム（レーザー）スポットを記録層に照射し、光照射部と媒体とを高速で相対移動させながら記録消去を行う。この相対移動速度が大きい場合を記録線速度が大きいと称し、相対移動速度が小さい場合を記録線速度が小さいと称する。
【００２１】
記録線速度が大きい状態では、記録層は一旦光ビームスポットにより加熱された後、急速に冷却される。すなわち記録層の温度履歴は急冷的になり、同じ組成の記録層では、記録線速度が大きいほどアモルファス相が形成されやすく結晶相が形成されにくくなる。
このため、目的とする記録線速度が大きい媒体ではＳｂ量を多くして結晶化速度を速くし、目的とする記録線速度が小さい媒体ではＳｂ量を少なくして結晶化速度を遅くするなど、記録線速度に応じて添加量を調整するのが望ましい。結晶化速度が遅すぎず実用的な記録線速度で記録できるためには０．７０≦ｘとする。好ましくは０．８０≦ｘとする。一方、結晶化速度が速すぎず実用的な記録線速度で記録できるためには、ｘ≦０．９５とする。好ましくはｘ≦０．９０とする。
【００２２】
Ｇｅ量はアモルファスマークの保存安定性に関係し、Ｇｅ量が多くなるとアモルファスマークの保存安定性が増す傾向がある。Ｇｅ量が小さすぎるとこの効果が不十分となるため、上記合金において０．０１≦ｙとする。好ましくは０．０３≦ｙとする。
Ｇｅ量が多すぎると再生信号のジッタが悪化するためｙ≦０．１０とする。好ましくはｙ≦０．０８とする。
【００２３】
以上のことから、本発明の媒体の記録層組成を（（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-yＧｅ_y）_1-zＡｕ_zと表した場合、ｘ、ｙ、ｚの値を、０．７０≦ｘ≦０．９５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０１≦ｚ≦０．１２とする。
種々の特性改善のために、必要に応じてこの記録層に、Ｉｎ、Ａｇ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等を添加してもよい。特性改善の効果を得るために、添加量は合金の全体組成の０．１ａｔ．％（原子％）以上が好ましい。ただし、本発明組成の好ましい特性を損なわないため１０ａｔ．％以下にとどめるのが好ましい。
【００２４】
記録層膜厚は５ｎｍから１００ｎｍの範囲が好ましい。記録層膜厚が５ｎｍより薄いと十分なコントラストが得られ難く、また結晶化速度が遅くなる傾向があり、短時間での記録消去が困難となりやすい。また、反射率を十分に高くするためにより好ましくは１０ｎｍ以上とする。
一方記録層膜厚が１００ｎｍを越すとやはり光学的なコントラストが得にくくなり、クラックも生じやすくなる。
【００２５】
熱容量を小さくし記録感度を上げるためにより好ましくは５０ｎｍ以下とする。さらにまた、記録層膜厚が５０ｎｍ以下とすることで、相変化に伴う体積変化を小さくし、記録層自身や上下の保護層に対して、繰り返しオーバーライトによる繰り返し体積変化の影響を小さくすることができる。ひいては、微視的かつ不可逆な変形の蓄積が抑えられノイズが低減され、繰り返しオーバーライト耐久性が向上する。
【００２６】
書き換え可能型ＤＶＤのような高密度記録用媒体では、ノイズに対する要求が一層厳しいため、より好ましくは記録層膜厚を３０ｎｍ以下とする。
次に相変化光ディスクの構造における他の部分について説明する。相変化光ディスクでは基板上に保護層、記録層、保護層、反射層をこの順に、或いは逆の順に有する場合が多い。
【００２７】
基板としては、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリオレフィンなどの樹脂、あるいはガラス等を用いることができる。基板側から記録再生光を入射する場合は、基板は記録再生光に対して透明とする必要がある。
記録層は、その上下を保護層で被覆されている場合が多い。保護層の材料としては誘電体が多く用いられるが、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、窒化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ等のフッ化物が用いられる。
【００２８】
これらの酸化物、硫化物、窒化物、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。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。たとえばＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物は相変化型光ディスクの保護層に用いられる場合が多い。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。
【００２９】
保護層は通常、５ｎｍから５００ｎｍの厚さに設けられる。保護層の厚みは５ｎｍ未満であると、記録層の変形防止効果が不十分であり、保護層としての役目をなさない傾向がある。５００ｎｍを超えると保護層を構成する誘電体自体の内部応力や接している膜との弾性特性の差が顕著になって、クラックが発生しやすくなる。
【００３０】
一般に保護層を構成する材料は成膜レートが小さく、長い成膜時間を要する。成膜時間を短くし製造時間を短縮しコストを削減するためには、保護層膜厚を２００ｎｍ以下に抑えるのが好ましい。より好ましくは１５０ｎｍ以下である。
記録層と反射層の間に設ける保護層の膜厚は、記録層の変形を防ぐためには５ｎｍ以上が好ましい。一般に、繰り返しオーバーライトによって保護層内部には微視的な塑性変形が蓄積され、ひいては再生光を散乱させノイズを増加させる。これを抑制するためには保護層膜厚を６０ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００３１】
一方、記録層と基板の間に設ける保護層の膜厚は、基板を保護するために２０ｎｍ以上が好ましい。
反射層は、反射率、熱伝導度が大きい材料からなるのが好ましい。反射率、熱伝導度が大きい反射層材料としてはＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等を主成分とする金属が挙げられる。中でもＡｇはＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等に比べて反射率、熱伝導度が最も大きい。
【００３２】
短波長ではＡｇと比較してＡｕ、Ｃｕ、Ａｌは光を吸収しやすくなる。このため、記録再生に６５０ｎｍ以下の短波長レーザーを使用する場合には、反射層としてＡｇを主成分とする金属を用いることが特に好ましい。さらにＡｇはスパッタリングターゲットとしての値段が比較的安く、放電が安定で成膜速度が速く、空気中で安定であるため好ましい。
【００３３】
Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ等は他の元素を含んでいてもよい。これら金属は不純物が混ざると熱伝導度や反射率が低下してしまうが、反面、安定性や膜表面平坦性が改善される場合があるので、５ａｔ．％以下程度の他元素を含んでもよい。含有元素としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｖ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｏ、Ｓｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｏ、Ｎからなる群から選ばれる１以上の元素が好ましい。
【００３４】
反射層の膜厚は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましい。十分な反射率と放熱効果を得るためには５０ｎｍ以上が好ましい。一方、膜応力を低減するためには２００ｎｍ以下が好ましい。また、成膜時間を短くし製造時間を短縮しコストを削減するためにも、膜厚２００ｎｍ以下が好ましい。
なお、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。
【００３５】
記録層、保護層、反射層等はスパッタリング法などによって形成される。各スパッタリングターゲットを同一真空チャンバー内に設置したインライン装置で膜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、生産性の面からも優れている。
これらの層のうえに、紫外線硬化樹脂などからなる保護コート層を設けて保護しても良い。また、記録容量を大容量化するために、基板上に記録層を２層以上設けてもよいし、或いは基板上に上記各層を形成したのち、接着剤で貼り合わせても良い。
【００３６】
次に、本発明の光学的情報記録用媒体の好ましい記録方法について説明する。
本記録方法は、以上述べた光学的情報記録用媒体に対して、基準クロック周期を１５ｎｓ以下として記録及び／又は消去を行う。
これによれば、上記光学的情報記録用媒体は相変化速度が速く、かつ再生信号のジッタ特性に優れるので、基準クロック周期１５ｎｓ（ナノ秒）以下の高線速で、再生信号のジッタに優れた記録消去が可能となる。
【００３７】
通常、ディスク状の媒体には螺旋状又は同心円状に記録トラックが形成され、これに沿って情報の記録が行われる。媒体を高速で回転させながら光照射部から出射した光ビーム（レーザー）スポットを記録層に照射し、光照射部と媒体とを高速で相対移動させながら記録・再生・消去を行う。
光源から出射した光は、通常各種光学系を経て対物レンズを通って媒体に照射される。光照射部を媒体に対して相対移動させるとは、例えば対物レンズをほぼ固定した状態でディスク状の媒体を回転させながら、該レンズから媒体の記録トラックに光を照射する。記録トラックが媒体に螺旋状に形成されている場合は、媒体を回転させながら対物レンズをディスク半径方向に少しずつ変移させる。
【００３８】
まず、アモルファス相を形成する際には高パワーのレーザーパルスと低パワーのレーザーパルスを交互に照射するのが好ましい。以下、高パワーのレーザーパルスを記録パルスと称し、このとき印加されるパワーを記録パワーＰｗとする。また低パワーのレーザーパルスをオフパルスと称し、このとき印加されるパワーをバイアスパワーＰｂとする。
【００３９】
これによれば、記録パルスにより加熱された領域をオフパルスの間に相対的に急冷することができ、アモルファス相が形成されやすい。パルスの立上がり／立下がりを速くしたり、記録に用いるレーザー光源を安価なものとするためには、小さい記録パワーＰｗで記録できるのが好ましいが、小さいパワーで記録可能であるということは再生光で劣化しやすいことにつながる。このため、媒体は記録パワーＰｗが８〜２５ｍＷになるように設計するのが好ましい。より好ましくは８〜２０ｍＷである。
【００４０】
なお、バイアスパワーＰｂは記録パワーＰｗの０．５倍以下（Ｐｂ／Ｐｗ≦０．５）が好ましく、より好ましくは０．３倍以下（Ｐｂ／Ｐｗ≦０．３）である。ここで、トラッキング性能等を考慮すると、バイアスパワーＰｂは、再生時に照射する再生光のパワーＰｒの値に近い値が好ましい。再生パワーＰｒは通常０．５〜１．０ｍＷである。
【００４１】
冷却速度を速めたい場合には、バイアスパワーＰｂを小さくするのがよく、０としてもよい。即ち光を照射しなくてもよい。
結晶相形成時には、記録層に消去パワーＰｅのレーザー光を連続照射するのが好ましい。消去パワーＰｅは、オーバーライトの際に結晶相を消去できるよう記録層を加熱できる大きさであれば特に制限はないが、通常、バイアスパワーＰｂより大きく記録パワーＰｗより小さい。例えば０．２≦Ｐｅ／Ｐｗ＜１．０とする。消去パワーＰｅの大きさは、記録パワーＰｗの照射により溶融した部分の再結晶化領域にも関係する。
【００４２】
消去パワーＰｅが連続照射されると、記録層は結晶化温度付近まで加熱されるとともに、加熱された領域を相対的に徐冷することができ、結晶相を形成できる。
以上を組み合わせることで、アモルファス相と結晶相を形成し分けることができ、オーバーライト記録を行うことができる。
【００４３】
アモルファス相を形成する際に記録パルスとオフパルスを交互に照射する具体例を以下に示す。長さｎＴ（Ｔは基準クロック周期、ｎは自然数）のマーク（アモルファス相）を形成する際には、時間ｎＴを下記式（１）のように分割する。
【００４４】
【数１】
α₁Ｔ、β₁Ｔ、α₂Ｔ、β₂Ｔ、・・・、α_m-1Ｔ、β_m-1Ｔ、α_mＴ、β_mＴ・・・（１）
（但し、α₁＋β₁＋α₂＋β₂＋・・・α_m-1＋β_m-1＋α_m＋β_m＝ｎ−ｊ、
ｊは０以上の実数、ｍは１以上の整数であり、ｊ、ｍは媒体及び記録条件の
組合せにより決められる値である。）
上記式において、α_iＴ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間に記録パルスを照射し、β_iＴ（１≦ｉ≦ｍ）なる時間にはオフパルスを照射して記録する。そしてマークとマークの間の領域（結晶相）においては、消去パワーＰｅを有する光を照射する。これによってオーバーライト記録が行える。
【００４５】
【実施例】
以下に本発明を実施例を用いて説明するが、その要旨の範囲を越えない限り本発明は実施例に限定されるものではない。
溝幅０．５μｍ、溝深さ４０ｎｍ、溝ピッチ１．６μｍの案内溝を有する直径１２０ｍｍ、１．２ｍｍ厚のディスク状ポリカ−ボネ−ト基板上に、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層（１００ｎｍ）、Ａｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ記録層（１８ｎｍ）、（ＺｎＳ）₈₀（ＳｉＯ₂）₂₀層（４０ｎｍ）、Ａｌ_99.5Ｔａ_0.5合金反射層（２００ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、相変化型光ディスクを作製した。
【００４６】
なお、記録層組成は表−１に示す６種類とした。またこれらの組成を（（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-yＧｅ_y）_1-zＡｕ_zで表記した場合のｘ、ｙ、ｚの値も併せて表−１に記載した。
【００４７】
【表１】

まず、実施例１〜２、比較例１〜４の各ディスクについて、初期結晶化を行った。
次に実施例１〜２、比較例１〜３の各ディスクについて、レ−ザ−波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５のピックアップを有するディスク評価装置を用い、以下の手順で案内溝内に記録・消去を行ったのち再生してディスク特性を評価した。
【００４８】
まず、線速度２４ｍ／ｓ、基準クロック周期Ｔ＝１１．６ｎｓ、Ｐｗ＝１７ｍＷ、Ｐｅ＝８．５ｍＷ、Ｐｂ＝０．８ｍＷとして、ＥＦＭランダム信号を図１に示すレーザー波形を用いて１０回、オーバーライト記録した。
図１において横軸は時間、縦軸はレーザーパワーであり、記録パワーＰｗ、消去パワーＰｅ、バイアスパワーＰｂの３種類のパワーを使用している。図１（ａ）は長さ３Ｔのマークを記録する場合のレーザー波形を表し、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）はそれぞれ長さ４Ｔ、５Ｔ、６Ｔ、７Ｔ、８Ｔ、９Ｔ、１０Ｔ、１１Ｔのマークを記録する場合のレーザー波形を表す。
【００４９】
すなわち、長さｎＴ（Ｔは基準クロック周期で、ｎは３〜１１の自然数）のマーク（アモルファス相）を形成する際には、時間ｎＴの期間を上記式（１）のように分割し、記録パワーＰｗを持つ記録パルス、バイアスパワーＰｂを持つオフパルスを交互に照射し、一部消去パワーＰｅを照射した。マーク間部を形成する期間は消去パワーＰｅを持つ消去光を照射した。
【００５０】
詳しくは、各マーク形成時はＰｗとＰｂのパルス列を次のように照射した（Ｔは基準クロック周期）。
３Ｔマーク：１．５ＴのＰｗ、１．２ＴのＰｂ
４Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、０．６ＴのＰｂ
５Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１．３５ＴのＰｂ、１．５ＴのＰｗ、０．６ＴのＰｂ
６Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、
０．６ＴのＰｂ
７Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１．３５ＴのＰｂ、
１．５ＴのＰｗ、０．６ＴのＰｂ
８Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、
１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、０．６ＴのＰｂ
９Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、
１．３５ＴのＰｂ、１．５ＴのＰｗ、０．６ＴのＰｂ
１０Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、
１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、０．６ＴのＰｂ
１１Ｔマーク：１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、
１ＴのＰｂ、１ＴのＰｗ、１．３５ＴのＰｂ、１．５ＴのＰｗ、
０．６ＴのＰｂ
以上のように記録したＥＦＭランダム信号を、線速度２．４ｍ／ｓで再生し、３Ｔスペースジッタ（３Ｔマーク間部ジッタ）を測定した。なお、マーク間部（スペース）は未記録部・消去部に対応し、マーク部は記録部に対応する。３Ｔスペースとは長さ３Ｔのマーク間部を指し、３Ｔスペースジッタとは記録されたＥＦＭランダム信号を再生したときの長さ３Ｔのマーク間部のジッタである。
【００５１】
次いで、Ｐｅ／Ｐｗ＝０．５としてＰｗを１８〜２４ｍＷの間で変化させた以外は同条件で、１０回オーバーライト記録と３Ｔスペースジッタの測定を繰り返した。
結果をグラフにしたものを図２に示す。図２において横軸は記録パワーＰｗ（ｍＷ）、縦軸は３Ｔスペースジッタ（ｎｓ）である。
【００５２】
比較例１〜３のディスクはいずれもＡｕを含まないが、最も低いジッタを示したものは比較例２のディスクであり、ジッタボトム値（記録パワーを変化させた中でのジッタの最低値）は２０．８ｎｓであった。
３種類の中では、比較例１は最もＳｂ量が少なくＴｅ量が多く、比較例３は最もＳｂ量が多くＴｅ量が少なく、比較例２は中間である。Ｓｂ量が多くＴｅ量が少ないほど結晶化速度は速くなるため、比較例２のディスクの結晶化速度は比較例１のディスクと比較例３のディスクの間である。
【００５３】
結晶化速度が比較的遅い比較例１のディスクはジッタボトム値が２５．７ｎｓであった。結晶化速度がより速い比較例２のディスクはジッタボトム値が２０．８ｎｓと改善されたが、結晶化速度が最も速い比較例３のディスクはジッタボトム値が２２．７ｎｓと、却って悪化してしまった。これはＳｂとＴｅの含有量を変えることによって結晶化速度を変化させるだけでは、これ以上良いジッタを得ることは困難であることを示している。
【００５４】
比較例１〜３のディスクでは、Ｓｂ量が多くＴｅ量が少なくなるにつれて、オシロスコープで観察したときの結晶反射率レベルを示す線が、幅を持って太くなる現象が顕著になった。即ち比較例３が最も反射率レベルを示す線が太かった。おそらく、比較例１では結晶化速度が遅すぎてジッタが悪く、比較例３では結晶化速度は速くなったもののジッタに悪影響を及ぼす新たな結晶相の影響が強くなりジッタが悪化したと思われる。
【００５５】
一方、実施例１、２のディスクでは、Ａｕの含まれない比較例１〜３のディスクに比べて良好なジッタが得られた。実施例１、２のジッタボトム値はそれぞれ１６．５ｎｓ、１４．２ｎｓであった。すなわち実施例１、２ではＣＤ−ＲＷの規格（オレンジブックパート３）で定められた１７．５ｎｓ以下（線速２．４ｍ／ｓにおいて）のジッタが得られた。また、結晶反射率レベルを示す線が太くなる現象も軽減された。
【００５６】
次に、実施例１、２、比較例１、４のディスクに、前記と同条件でＥＦＭランダム信号を１回記録した。そののち記録したＥＦＭランダム信号を線速度２．４ｍ／ｓで再生し、３Ｔスペースジッタ（３Ｔマーク間部ジッタ）を測定した。
さらにこれらディスクを８０℃、８５％ＲＨの環境に５００時間保ち（加速試験、耐環境試験）、記録しておいたＥＦＭランダム信号を線速度２．４ｍ／ｓで再生し、３Ｔスペースジッタ（３Ｔマーク間部ジッタ）を測定した。
【００５７】
その結果、実施例１，２、比較例１のディスクでは加速試験後の記録信号の消失はなく、ジッタボトム値の変化は実施例１で０ｎｓ、実施例２で６ｎｓ、比較例１で０ｎｓであった。これに対し、比較例４では記録マークがほぼ完全に結晶化し消えてしまい測定不可能であった。
更に、従来より光ディスクの記録材料として使用されているＩｎＳｂＴｅ系記録層について評価を行った。前記の線速度２４ｍ／ｓという高線速記録に適した高結晶化速度を有する組成になるように記録層のＳｂ／Ｔｅ含有量比を調整し、Ｉｎ₆Ｓｂ₇₈Ｔｅ₁₇、Ｉｎ₈Ｓｂ₇₆Ｔｅ₁₆、Ｉｎ₁₀Ｓｂ₇₄Ｔｅ₁₆の３種類の記録層をもつ光ディスクを作製した。これらディスクに前記と同条件でＥＦＭランダム信号を１回記録した。続いて前記の８０℃、８５％ＲＨに５００時間保ったところ、アモルファスマークが結晶化しマークが消失してしまった。この現象はＩｎ量には関係がなかった。なお、Ｉｎ量が増えると前記の結晶反射率レベルを示す線が太くなる現象が顕著になり、ジッタが悪化した。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の光学的情報記録用媒体を用いることにより、１５ｎｓ以下の基準クロック周期での記録に対応できるような高結晶化速度、優れた記録信号ジッタ特性、及び優れた保存安定性を有する光学的情報記録用媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例におけるパルス分割方法の概略図
【図２】本実施例における記録パワーと３Ｔスペースジッタの関係を示すグラフ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical information recording medium having, for example, a rewritable phase change recording layer, and in particular, a high crystallization speed at which a high data transfer rate with a reference clock period of 15 ns or less can be achieved. Further, the present invention relates to an optical information recording medium having excellent recording signal jitter characteristics and excellent storage stability of recording marks, and a recording erasing method.
[0002]
[Prior art]
An optical information recording medium having a phase change recording layer is recorded / reproduced / erased by utilizing a change in reflectance accompanying a reversible change in the crystalline state. Such optical information recording media, especially phase change optical discs, have been developed and put into practical use as inexpensive large-capacity recording media excellent in portability, weather resistance, impact resistance, and the like. For example, rewritable CDs such as CD-RW are already in widespread use, and rewritable DVDs such as DVD-RW, DVD + RW, and DVD-RAM are being sold.
[0003]
The phase change recording method uses a reversible change between the crystalline phase and the amorphous phase to change the crystalline state to the unrecorded / erased state and form an amorphous mark during recording. This technique is currently in practical use. Usually, the recording layer is heated to a temperature higher than the melting point and rapidly cooled to form an amorphous mark. On the other hand, the recording layer is heated and kept near the crystallization temperature for a certain time to obtain a crystalline state. That is, in general, a reversible change between a stable crystalline phase and an amorphous phase is utilized.
[0004]
As a material for such a phase change recording layer, a chalcogen alloy thin film is often used. For example, GeSbTe-based, InSbTe-based, GeSnTe-based, and AgInSbTe-based alloys can be used. These compounds are known as overwritable materials. Overwriting is a method of overwriting as it is without erasing before recording, that is, a method of recording while erasing, in other words, when recording on a once recorded medium again.
[0005]
In particular, {(Sb ₂ Te _Three ) _1-a (GeTe) _a } _1-b Sb _b (0.2 <a <0.9, 0 ≦ b <0.1) a thin film mainly composed of an alloy, or (Sb _c Te _1-c ) _d M _1-d (However, 0.6 <c <0.9, 0.8 <d <1, M is one or more elements selected from Ge, Ag, In, etc.) It is known that it is a recording material that is stable in both crystalline (amorphous) states and capable of relatively high-speed phase transition between the two states. In the latter recording material, it is known that the addition of Ge is particularly effective for stabilizing the recorded amorphous mark (EP834,874). These systems also have the advantage that segregation is less likely to occur when repeated overwriting, and both alloy thin films have been put to practical use as recording layers for phase change optical disks.
[0006]
By the way, the above-mentioned two types of alloys have very different properties.
For example, the former has a high generation frequency of crystal nuclei, and the crystal nuclei play an important role in crystallization of amorphous marks, whereas the latter has little relation to crystallization of amorphous marks. . In addition, the allowable range of the laser pulse irradiation method at the time of recording, that is, a so-called pulse division method (pulse strategy) is different.
[0007]
The latter alloy has better reproduction signal characteristics when recorded between marks and is suitable for high density recording.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
At present, the development of recording materials is progressing toward an optical information recording medium that can achieve a higher recording density, can be erased at a high speed, and can achieve a high transfer rate. In order to achieve a high transfer rate, it is necessary to perform both recording and erasing at high speed. Therefore, the crystallization speed of the recording layer must be fast, and the erasing (crystallization) of the amorphous mark must be sufficiently fast.
[0009]
(Sb _c Te _1-c ) _d M _1-d (However, 0.6 <c <0.9, 0.8 <d <1, M is one or more elements selected from Ge, Ag, In, etc.) The crystallization rate can be controlled by the ratio of Te amount. That is, the crystallization speed is increased by increasing the Sb amount and decreasing the Te amount.
However, conventionally, when the amount of Sb is significantly increased in order to increase the crystallization speed, there has been a tendency that jitter (jitter of a reproduction signal when reproducing a recorded mark portion and an inter-mark portion) is deteriorated. Therefore, it is difficult to obtain good jitter with a recording material having a high crystallization speed of a certain level or more.
[0010]
The cause of this is not necessarily clear, but when the reproduced signal waveform is observed with an oscilloscope, the reflectance level in the crystalline state appears to be thick with a width rather than being constant. In addition, another crystal phase with different reflectivity may appear. That is, two or more phases having different reflectivities may be mixed in a crystal region (unrecorded / erased region) in a state that is not sufficiently uniform with respect to the beam size.
[0011]
Therefore, there has been a demand to obtain an optical information recording medium that can achieve both high crystallization speed and good reproduction signal jitter. This requirement is particularly large in a medium that can perform recording / erasing at a very high linear velocity, for example, recording / erasing with a reference clock period of 15 ns or less.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an optical information recording medium having a high crystallization speed and excellent jitter characteristics and a recording / erasing method suitable therefor. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is an optical information recording medium comprising at least a phase change recording layer on a substrate, wherein the phase change optical recording layer is ((Sb _x Te _1-x ) _1-y Ge _y ) _1-z Au _z (However, it is made of an alloy whose main component is a composition represented by (0.70 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.10, 0.01 ≦ z ≦ 0.12)) It exists in an optical information recording medium.
[0013]
According to the present invention, (Sb _x Te _1-x ) _1-y Ge _y (However, 0.70.ltoreq.x.ltoreq.0.95, 0.01.ltoreq.y.ltoreq.0.10) By adding an appropriate amount of Au to the alloy recording layer, jitter (recorded mark portion) in a medium having a high crystallization speed. Further, since the jitter of the reproduced signal when reproducing the portion between the marks is improved, an optical information recording medium having a high crystallization speed and excellent jitter characteristics can be obtained.
[0014]
The reason why the jitter characteristic is improved is not necessarily clear, but it is observed that when Au is added, the above-described phenomenon that the crystal reflectance level is not constant but appears thick with a width is reduced. From this, it is considered that Au may suppress the appearance of the crystal phase that appears when the amount of Sb increases.
In JP-A-1-251342, a chalcogen element (Se, Te, S) is added to a Ge—Sb alloy, and Pd or Au is added to increase the crystallization speed and improve sensitivity. An information recording medium having such a recording layer is described.
[0015]
The composition range disclosed in the publication has a Ge content of 5 to 80 at. % (Atomic%), and partially overlaps the composition range of the present invention. However, in the present invention, the amount of Ge that can be added is 10 at. % Will not exceed. This is because addition beyond this deteriorates the jitter characteristics and cancels the effect of improving jitter by adding Au. Further, if the amount of Ge is excessively increased, there is a tendency to decrease the crystallization speed, so that recording at a high linear velocity becomes difficult.
[0016]
JP-A-11-240252 (US Pat. No. 6,096,399) discloses that Ge or Sb—Te alloy is 0.2 to 2.5 at. An information recording medium having a recording layer added with% is described. However, the Ge-Sb-Te alloys used in the experimental examples are different from those of the present application. ₂ Sb ₂ Te _Five It is.
As explained in the section of the prior art, the Ge—Sb—Te-based alloy has two types of alloy thin films, Ge ₂ Sb ₂ Te _Five Is a representative composition {(Sb ₂ Te _Three ) _1-a (GeTe) _a } _1-b Sb _b (0.2 <a <0.9, 0 ≦ b <0.1) A thin film mainly composed of an alloy, (Sb of the recording layer according to the present application) _c Te _1-c ) _d M _1-d (However, 0.6 <c <0.9, 0.8 <d <1, M is one or more elements selected from Ge, Ag, In, etc.) There are thin films mainly composed of alloys.
[0017]
The publication relates to the case where the former is used as the recording layer, while the present invention relates to the case where the latter is used as the recording layer, and the purpose and effect of adding Au are completely different. The present invention is intended to solve problems peculiar when the latter is the recording layer, particularly when the Sb content is high and the Te content is low.
Another gist of the present invention resides in a recording / erasing method, wherein recording and / or erasing is performed on the optical information recording medium with a reference clock period of 15 ns or less.
[0018]
In other words, the optical information recording medium has a high phase change rate and excellent reproduction signal jitter characteristics, and therefore, recording with excellent reproduction signal jitter at a high linear velocity of a reference clock period of 15 ns (nanoseconds) or less. Erasing is possible.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, an optical information recording medium comprising at least a phase change recording layer on a substrate, wherein the phase change recording layer is ((Sb _x Te _1-x ) _1-y Ge _y ) _1-z Au _z (However, 0.70 <= x <= 0.95, 0.01 <= y <0.10, 0.01 <= z <= 0.12) and consists of an alloy which has a composition as a main component.
[0020]
In the composition of the recording layer, 0.01 ≦ z is required because it is necessary to contain a predetermined amount or more of Au in order to obtain a sufficient jitter improvement effect. More preferably, 0.03 ≦ z. On the other hand, if the amount of Au is too large, the storage stability of the amorphous mark deteriorates, so z ≦ 0.12. More preferably, z ≦ 0.10.
Now, the content ratio of Sb and Te is related to the crystallization speed, and the crystallization speed increases as the amount of Sb increases and Te decreases. In general, a recording layer is irradiated with a light beam (laser) spot emitted from a light irradiation unit while rotating the medium at a high speed, and recording is erased while relatively moving the light irradiation unit and the medium at a high speed. When the relative movement speed is high, the recording linear velocity is referred to as high, and when the relative movement speed is low, the recording linear velocity is referred to as low.
[0021]
In a state where the recording linear velocity is high, the recording layer is once heated by the light beam spot and then rapidly cooled. That is, the temperature history of the recording layer is rapidly cooled, and in a recording layer having the same composition, the higher the recording linear velocity, the easier it is to form an amorphous phase and the harder it is to form a crystalline phase.
For this reason, in a medium having a high recording linear velocity, the Sb amount is increased to increase the crystallization speed, and in a medium having a low recording linear velocity, the Sb amount is decreased to reduce the crystallization speed. It is desirable to adjust the addition amount according to the recording linear velocity. In order to record at a practical recording linear velocity without being too slow, 0.70 ≦ x. Preferably 0.80 ≦ x. On the other hand, in order to record at a practical recording linear velocity without being too fast, x ≦ 0.95. Preferably, x ≦ 0.90.
[0022]
The Ge amount is related to the storage stability of the amorphous mark, and as the Ge amount increases, the storage stability of the amorphous mark tends to increase. If the amount of Ge is too small, this effect becomes insufficient, so 0.01 ≦ y in the above alloy. Preferably, 0.03 ≦ y.
If the amount of Ge is too large, the jitter of the reproduction signal deteriorates, so y ≦ 0.10. Preferably, y ≦ 0.08.
[0023]
From the above, the recording layer composition of the medium of the present invention is ((Sb _x Te _1-x ) _1-y Ge _y ) _1-z Au _z In this case, the values of x, y, and z are set to 0.70 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.10, and 0.01 ≦ z ≦ 0.12.
In order to improve various characteristics, this recording layer may be provided with In, Ag, Ga, Zn, Sn, Si, Cu, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, V as necessary. Nb, Ta, etc. may be added. In order to obtain the effect of improving the characteristics, the addition amount is 0.1 at. % (Atomic%) or more is preferable. However, 10 at. % Or less is preferable.
[0024]
The recording layer thickness is preferably in the range of 5 nm to 100 nm. If the thickness of the recording layer is less than 5 nm, it is difficult to obtain sufficient contrast, and the crystallization speed tends to be slow, which makes it difficult to erase recording in a short time. Further, in order to sufficiently increase the reflectance, the thickness is more preferably set to 10 nm or more.
On the other hand, when the film thickness of the recording layer exceeds 100 nm, it is difficult to obtain optical contrast and cracks are likely to occur.
[0025]
More preferably 50 nm or less in order to reduce the heat capacity and increase the recording sensitivity. Furthermore, by setting the recording layer thickness to 50 nm or less, the volume change due to the phase change is reduced, and the influence of the repeated volume change due to repeated overwriting is reduced on the recording layer itself and the upper and lower protective layers. Can do. As a result, accumulation of microscopic and irreversible deformation is suppressed, noise is reduced, and repeated overwrite durability is improved.
[0026]
In a high-density recording medium such as a rewritable DVD, since the requirements for noise are more severe, the recording layer thickness is more preferably 30 nm or less.
Next, other parts in the structure of the phase change optical disk will be described. Phase change optical disks often have a protective layer, a recording layer, a protective layer, and a reflective layer on a substrate in this order or in the reverse order.
[0027]
As the substrate, resins such as polycarbonate, polyacrylate, and polyolefin, or glass can be used. When recording / reproducing light is incident from the substrate side, the substrate needs to be transparent to the recording / reproducing light.
In many cases, the upper and lower sides of the recording layer are covered with protective layers. A dielectric material is often used as a material for the protective layer, but it is determined in consideration of the refractive index, thermal conductivity, chemical stability, mechanical strength, adhesion, and the like. In general, oxides, sulfides, nitrides, and fluorides such as Ca, Mg, Li, which are highly transparent and have a high melting point, are used.
[0028]
These oxides, sulfides, nitrides, and fluorides do not necessarily have a stoichiometric composition, and it is also effective to use a composition or a mixture for controlling the refractive index and the like. More specifically, a mixture of ZnS or a rare earth sulfide and a heat-resistant compound such as an oxide, nitride, or carbide can be used. For example, ZnS and SiO ₂ This mixture is often used for a protective layer of a phase change optical disc. The film density of these protective layers is preferably 80% or more of the bulk state from the viewpoint of mechanical strength.
[0029]
The protective layer is usually provided with a thickness of 5 nm to 500 nm. When the thickness of the protective layer is less than 5 nm, the deformation preventing effect of the recording layer is insufficient, and there is a tendency that the protective layer does not serve as a protective layer. If it exceeds 500 nm, the internal stress of the dielectric itself constituting the protective layer and the difference in elastic properties with the film in contact with the film become prominent, and cracks are likely to occur.
[0030]
In general, the material constituting the protective layer has a low film formation rate and requires a long film formation time. In order to shorten the film formation time, the manufacturing time, and the cost, it is preferable to suppress the protective layer thickness to 200 nm or less. More preferably, it is 150 nm or less.
The thickness of the protective layer provided between the recording layer and the reflective layer is preferably 5 nm or more in order to prevent deformation of the recording layer. In general, microscopic plastic deformation is accumulated inside the protective layer due to repeated overwriting, and as a result, reproduction light is scattered and noise is increased. In order to suppress this, the thickness of the protective layer is preferably 60 nm or less.
[0031]
On the other hand, the thickness of the protective layer provided between the recording layer and the substrate is preferably 20 nm or more in order to protect the substrate.
The reflective layer is preferably made of a material having a high reflectance and thermal conductivity. Examples of the reflective layer material having a high reflectance and thermal conductivity include metals containing Ag, Au, Al, Cu and the like as main components. Among them, Ag has the highest reflectance and thermal conductivity compared to Au, Al, Cu and the like.
[0032]
At short wavelengths, Au, Cu, and Al are more likely to absorb light than Ag. For this reason, when a short wavelength laser of 650 nm or less is used for recording and reproduction, it is particularly preferable to use a metal containing Ag as a main component as the reflective layer. Further, Ag is preferable because it is relatively inexpensive as a sputtering target, has a stable discharge, has a high deposition rate, and is stable in the air.
[0033]
Ag, Al, Au, Cu, etc. may contain other elements. When these metals are mixed with impurities, the thermal conductivity and reflectivity are lowered, but on the other hand, stability and film surface flatness may be improved. % Or other elements may be included. Containing elements include Cr, Mo, Mg, Zr, V, Ag, In, Ga, Zn, Sn, Si, Cu, Au, Al, Pd, Pt, Pb, Ta, Ni, Co, O, Se, V One or more elements selected from the group consisting of Nb, Ti, O, and N are preferred.
[0034]
The thickness of the reflective layer is preferably 50 nm or more and 200 nm or less. In order to obtain sufficient reflectivity and heat dissipation effect, 50 nm or more is preferable. On the other hand, in order to reduce film stress, 200 nm or less is preferable. In order to shorten the film formation time, shorten the manufacturing time, and reduce the cost, a film thickness of 200 nm or less is preferable.
Note that the thickness of the recording layer and the protective layer is not limited from the mechanical strength and reliability viewpoints, but also takes into account the interference effect associated with the multilayer structure, so that the absorption efficiency of the laser beam is good and the amplitude of the recording signal That is, it is selected so that the contrast between the recorded state and the unrecorded state is increased.
[0035]
The recording layer, the protective layer, the reflective layer, and the like are formed by a sputtering method or the like. In order to prevent oxidation and contamination between layers, it is desirable to form a film with an in-line apparatus in which each sputtering target is installed in the same vacuum chamber. It is also excellent in terms of productivity.
You may protect by providing the protective coating layer which consists of ultraviolet curable resin etc. on these layers. In order to increase the recording capacity, two or more recording layers may be provided on the substrate, or after forming each of the above layers on the substrate, they may be bonded with an adhesive.
[0036]
Next, a preferred recording method for the optical information recording medium of the present invention will be described.
In this recording method, recording and / or erasing is performed on the above-described optical information recording medium with a reference clock period of 15 ns or less.
According to this, since the optical information recording medium has a high phase change rate and excellent reproduction signal jitter characteristics, the reproduction signal jitter is excellent at a high linear velocity of a reference clock cycle of 15 ns (nanoseconds) or less. It is possible to erase recorded data.
[0037]
Usually, a recording track is formed on a disk-shaped medium in a spiral shape or a concentric shape, and information is recorded along the recording track. The recording layer is irradiated with a light beam (laser) spot emitted from the light irradiation unit while rotating the medium at a high speed, and recording / reproducing / erasing is performed while relatively moving the light irradiation unit and the medium at a high speed.
The light emitted from the light source is usually irradiated to the medium through the objective lens through various optical systems. The relative movement of the light irradiation unit with respect to the medium means, for example, that the recording track of the medium is irradiated with light from the lens while rotating the disk-shaped medium with the objective lens substantially fixed. When the recording track is spirally formed on the medium, the objective lens is gradually changed in the disk radial direction while rotating the medium.
[0038]
First, when forming an amorphous phase, it is preferable to irradiate a high power laser pulse and a low power laser pulse alternately. Hereinafter, a high-power laser pulse is referred to as a recording pulse, and the power applied at this time is referred to as a recording power Pw. A low-power laser pulse is referred to as an off-pulse, and the power applied at this time is referred to as bias power Pb.
[0039]
According to this, the region heated by the recording pulse can be relatively rapidly cooled during the off-pulse, and an amorphous phase is easily formed. In order to speed up the rise / fall of the pulse and to make the laser light source used for recording inexpensive, it is preferable that recording can be performed with a small recording power Pw. This leads to easy deterioration. For this reason, the medium is preferably designed so that the recording power Pw is 8 to 25 mW. More preferably, it is 8-20mW.
[0040]
The bias power Pb is preferably 0.5 times or less (Pb / Pw ≦ 0.5) of the recording power Pw, more preferably 0.3 times or less (Pb / Pw ≦ 0.3). Here, considering tracking performance and the like, the bias power Pb is preferably a value close to the value of the power Pr of the reproduction light irradiated during reproduction. The reproduction power Pr is usually 0.5 to 1.0 mW.
[0041]
When it is desired to increase the cooling rate, the bias power Pb is preferably reduced and may be zero. That is, it is not necessary to irradiate light.
When forming the crystal phase, it is preferable to continuously irradiate the recording layer with laser light having an erasing power Pe. The erasing power Pe is not particularly limited as long as the recording layer can be heated so that the crystal phase can be erased during overwriting, but is usually larger than the bias power Pb and smaller than the recording power Pw. For example, 0.2 ≦ Pe / Pw <1.0. The magnitude of the erasing power Pe is also related to the recrystallized region of the part melted by the irradiation of the recording power Pw.
[0042]
When the erasing power Pe is continuously irradiated, the recording layer is heated to the vicinity of the crystallization temperature, and the heated region can be gradually cooled to form a crystal phase.
By combining the above, an amorphous phase and a crystalline phase can be formed and separated, and overwrite recording can be performed.
[0043]
A specific example of alternately irradiating a recording pulse and an off pulse when forming an amorphous phase is shown below. When forming a mark (amorphous phase) having a length nT (T is a reference clock period and n is a natural number), the time nT is divided as shown in the following formula (1).
[0044]
[Expression 1]
α ₁ T, β ₁ T, α ₂ T, β ₂ T, ..., α _m-1 T, β _m-1 T, α _m T, β _m T ... (1)
(However, α ₁ + Β ₁ + Α ₂ + Β ₂ + ... α _m-1 + Β _m-1 + Α _m + Β _m = N−j,
j is a real number greater than or equal to 0, m is an integer greater than or equal to 1, and j and m are the medium and recording conditions
It is a value determined by the combination. )
In the above formula, α _i The recording pulse is irradiated at a time T (1 ≦ i ≦ m), and β _i During the time T (1 ≦ i ≦ m), recording is performed by irradiating an off-pulse. In the region between the marks (crystal phase), the light having the erasing power Pe is irradiated. As a result, overwrite recording can be performed.
[0045]
【Example】
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
On a disc-shaped polycarbonate substrate having a diameter of 120 mm and a thickness of 1.2 mm having a guide groove having a groove width of 0.5 μm, a groove depth of 40 nm, and a groove pitch of 1.6 μm, (ZnS) ₈₀ (SiO ₂ ) ₂₀ Layer (100 nm), Au—Ge—Sb—Te recording layer (18 nm), (ZnS) ₈₀ (SiO ₂ ) ₂₀ Layer (40 nm), Al _99.5 Ta _0.5 An alloy reflective layer (200 nm) was formed by sputtering to produce a phase change optical disk.
[0046]
The recording layer composition was six types shown in Table-1. Also, the composition of these ((Sb _x Te _1-x ) _1-y Ge _y ) _1-z Au _z Table 1 also shows the values of x, y, and z.
[0047]
[Table 1]

First, initial crystallization was performed on each of the disks of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-4.
Next, for each of the disks of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, recording / erasing was performed in the guide groove by the following procedure using a disk evaluation apparatus having a laser wavelength of 780 nm and a pickup of NA 0.5. After that, it was played back to evaluate the disk characteristics.
[0048]
First, assuming that the linear velocity is 24 m / s, the reference clock period T = 11.6 ns, Pw = 17 mW, Pe = 8.5 mW, Pb = 0.8 mW, the EFM random signal is 10 times using the laser waveform shown in FIG. Overwrite recorded.
In FIG. 1, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents laser power, and three types of power are used: recording power Pw, erasing power Pe, and bias power Pb. FIG. 1 (a) shows a laser waveform when a mark having a length of 3T is recorded. FIGS. 1 (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h) , (I) represent laser waveforms when recording marks of

length

4T, 5T, 6T, 7T, 8T, 9T, 10T, and 11T, respectively.
[0049]
That is, when forming a mark (amorphous phase) having a length nT (T is a reference clock period and n is a natural number of 3 to 11), the period of time nT is divided as in the above formula (1), A recording pulse having a recording power Pw and an off pulse having a bias power Pb were alternately irradiated, and a partial erasing power Pe was irradiated. Erase light having an erasing power Pe was irradiated during the period of forming the mark-to-mark part.
[0050]
Specifically, when forming each mark, a pulse train of Pw and Pb was irradiated as follows (T is a reference clock period).
3T mark: 1.5T Pw, 1.2T Pb
4T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 0.6T Pb
5T mark: 1T Pw, 1.35T Pb, 1.5T Pw, 0.6T Pb
6T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw,
0.6T Pb
7T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 1.35T Pb,
1.5T Pw, 0.6T Pb
8T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw,
1T Pb, 1T Pw, 0.6T Pb
9T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw,
1.35T Pb, 1.5T Pw, 0.6T Pb
10T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw,
1T Pb, 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 0.6T Pb
11T mark: 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw, 1T Pb, 1T Pw,
1T Pb, 1T Pw, 1.35T Pb, 1.5T Pw,
0.6T Pb
The EFM random signal recorded as described above was reproduced at a linear velocity of 2.4 m / s, and 3T space jitter (jitter between 3T marks) was measured. Note that a mark-interval portion (space) corresponds to an unrecorded portion / erased portion, and a mark portion corresponds to a recorded portion. The 3T space refers to an inter-mark portion having a length of 3T, and the 3T space jitter is a jitter at an inter-mark portion having a length of 3T when a recorded EFM random signal is reproduced.
[0051]
Next, overwriting and measurement of 3T space jitter were repeated 10 times under the same conditions except that Pe / Pw = 0.5 and Pw was changed between 18 and 24 mW.
A graph of the results is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the recording power Pw (mW), and the vertical axis represents 3T space jitter (ns).
[0052]
Although the disks of Comparative Examples 1 to 3 do not contain Au, the disk showing the lowest jitter is the disk of Comparative Example 2, and the jitter bottom value (the lowest jitter value when the recording power is changed) is 20.8 ns.
Among the three types, Comparative Example 1 has the smallest amount of Sb and the largest amount of Te, Comparative Example 3 has the largest amount of Sb and the smallest amount of Te, and Comparative Example 2 is intermediate. Since the crystallization speed increases as the Sb amount increases and the Te amount decreases, the crystallization speed of the disk of Comparative Example 2 is between the disk of Comparative Example 1 and the disk of Comparative Example 3.
[0053]
The disc of Comparative Example 1 having a relatively slow crystallization rate had a jitter bottom value of 25.7 ns. The disk of Comparative Example 2 having a faster crystallization speed improved the jitter bottom value to 20.8 ns, but the disk of Comparative Example 3 having the fastest crystallization speed had a jitter bottom value of 22.7 ns, which deteriorated on the contrary. . This indicates that it is difficult to obtain better jitter by merely changing the crystallization rate by changing the contents of Sb and Te.
[0054]
In the disks of Comparative Examples 1 to 3, as the Sb amount increased and the Te amount decreased, the phenomenon that the line indicating the crystal reflectance level when observed with an oscilloscope became thick with a width became prominent. That is, the line indicating the reflectance level was the thickest in Comparative Example 3. Probably, in Comparative Example 1, the crystallization speed was too slow and the jitter was bad. In Comparative Example 3, although the crystallization speed was high, the influence of a new crystal phase that adversely affects the jitter became strong and the jitter deteriorated. .
[0055]
On the other hand, in the disks of Examples 1 and 2, better jitter was obtained compared to the disks of Comparative Examples 1 to 3 that did not contain Au. The jitter bottom values of Examples 1 and 2 were 16.5 ns and 14.2 ns, respectively. That is, in Examples 1 and 2, jitter of 17.5 ns or less (at a linear velocity of 2.4 m / s) defined by the CD-RW standard (Orange Book Part 3) was obtained. In addition, the phenomenon that the line indicating the crystal reflectance level becomes thick was reduced.
[0056]
Next, EFM random signals were recorded once on the disks of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 4 under the same conditions as described above. Thereafter, the recorded EFM random signal was reproduced at a linear velocity of 2.4 m / s, and 3T space jitter (jitter between 3T marks) was measured.
Further, these discs were kept in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 500 hours (acceleration test, environmental resistance test), and the recorded EFM random signal was reproduced at a linear velocity of 2.4 m / s, and 3T space jitter (3T (Jitter between marks) was measured.
[0057]
As a result, in the disks of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, there was no disappearance of the recording signal after the acceleration test, and the change in the jitter bottom value was 0 ns in Example 1, 6 ns in Example 2, and 0 ns in Comparative Example 1. It was. On the other hand, in Comparative Example 4, the recording mark was almost completely crystallized and disappeared, and measurement was impossible.
Furthermore, the InSbTe-based recording layer that has been conventionally used as a recording material for optical disks was evaluated. The Sb / Te content ratio of the recording layer was adjusted so that the composition had a high crystallization speed suitable for the high linear velocity recording of the linear velocity of 24 m / s, and the In ₆ Sb ₇₈ Te ₁₇ , In ₈ Sb ₇₆ Te ₁₆ , In _Ten Sb ₇₄ Te ₁₆ An optical disc having three types of recording layers was prepared. An EFM random signal was recorded once on these disks under the same conditions as described above. Subsequently, when the temperature was maintained at 80 ° C. and 85% RH for 500 hours, the amorphous mark crystallized and the mark disappeared. This phenomenon was not related to the amount of In. Note that when the amount of In increases, the phenomenon that the line indicating the crystal reflectance level becomes thick becomes remarkable, and the jitter deteriorates.
[0058]
【The invention's effect】
By using the optical information recording medium of the present invention, an optical recording medium having a high crystallization speed, excellent recording signal jitter characteristics, and excellent storage stability capable of supporting recording with a reference clock period of 15 ns or less. An information recording medium can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a pulse division method in this embodiment.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between recording power and 3T space jitter in this example.

Claims

An optical information recording medium having at least a phase change recording layer provided on a substrate, wherein the phase change recording layer is ((Sb _x Te _1-x ) _1-y Ge _y ) _1-z Au _z ( However, it is made of an alloy whose main component is a composition represented by 0.70 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.10, 0.01 ≦ z ≦ 0.12) Information recording medium.

The optical information recording medium according to claim 1, wherein 0.03 ≦ z.

The optical information recording medium according to claim 1, wherein z ≦ 0.10.

4. A recording and erasing method, wherein recording is performed on the optical information recording medium according to claim 1, wherein a reference clock period during recording is set to 15 ns or less.

4. The optical information recording medium according to claim 1, wherein recording and erasing are possible with a reference clock period of 15 ns or less.