JP4078633B2 - 相変化型光情報記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の照射により記録層を構成する原子の配列が変化して情報の記録および消去が行なわれる光学的情報記録媒体（以下、光記録媒体と呼ぶ）であって、特に波長４００ｎｍ付近の光で良好な光記録、再生、書換特性が得られる相変化型光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームの照射による情報の記録、再生及び消去可能な光記録媒体の一つとして、結晶−非晶質間、あるいは結晶１−結晶２の２つの結晶相間の転移を利用する、いわゆる相変化型光記録媒体がよく知られている。
【０００３】
相変化型光記録媒体は、Ｔｅ、Ｓｅ等のカルコゲンを主成分とした記録層と、この記録層を両面から挟み込む透光性誘電体層と、レーザ光の入射側とは反対に設けた反射層と、保護層とから構成されている。代表的な材料系に、ＧｅＳｂＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料が良く知られていて、実用化されている。
【０００４】
記録原理は次の通りである。成膜直後の記録層は、非晶質（アモルファス）状態で反射率は低い。従って、まず始めに、レーザ光を照射して記録層を加熱し、光記録媒体（光ディスク）全面を反射率の高い結晶状態にする。すなわち、初期化を行う。初期化した光ディスクにレーザ光を局所的に照射して、記録層を溶融、急冷し、アモルファス状態に相変化させる。相変化に伴い記録層の光学的性質（反射率、透過率、複素屈折率等）が変化して、情報が記録される。
【０００５】
再生は、記録時より弱いレーザ光を記録層に照射して、結晶とアモルファスとの反射率差、または位相差を検出して行う。書き換えは、結晶化を引き起こす低エネルギーの消去パワーの上に重畳した記録ピークパワーを記録層に投入することにより、消去過程を経ることなくすでに記録された記録マーク上にオーバーライトする。
【０００６】
このように、相変化型光ディスクはレーザ光を集光して記録再生を行うので、記録容量を決定する要素としてレーザ光の波長、集光レンズのＮＡ（開口数）が大きく作用する。現在は、発振波長６５０ｎｍのレーザを用いた記録再生装置が商品化されている。更に、高容量の光ディスクを目指しレーザの短波長化が盛んに検討されている。中でも４００ｎｍ付近の波長を持つ半導体レーザの開発が盛んである。
【０００７】
一般に、光ディスクは、記録再生装置に搭載されているレーザ光波長において記録再生特性が良好になるよう設計されている。光ディスクの記録再生特性を大きく左右する要因に、光ディスクの光学的特性と熱的特性がある。これらの特性は、構成する各層の厚さ、各層材料の光学定数、熱伝導率等の物性により大きく変化する。
【０００８】
４００ｎｍ台の波長を有する青紫色レーザを用いる光ディスクでは、高密度化するためにトラック・ピッチ（Ｔ.Ｐ）を相当に狭くしなければならない。これに伴い、書き換え型光ディスクとして重要な特性の一つであるクロス消去特性が問題になってくる。
【０００９】
これまでクロス消去に対しては、反射層の膜厚を厚くしたり、反射層材料をより熱伝導率の高いものにしたり、或いは、ディスク基板のレーザ光案内グルーブ（溝）の形状を工夫したりして、隣接トラックへの熱の拡散を防ぐ等の対策が検討されていた。しかしながら、これらの対策では、青紫色レーザ光を用いる２０ＧＢ以上の容量を持つ高密度光ディスクで要求されるＴ.Ｐの光ディスクに対応しきれなかった。
【００１０】
そのために、非晶質マークの光吸収率を低下させた構造（特開平１１-１３４７１３号公報、特開平１０-２４７３３９号公報）や、光干渉層、分離層等を設けて（特開平２００１-２８１４８）クロス消去を低減する方法がなされている。しかしながら、これらの方法はいずれも多数の中間層が必要な上、光学的な働きを持たせるため、膜厚調整などの作製、製造工程上に精密な制御が要求され、生産性が高い光ディスクとはいえなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
現在盛んに研究開発が進められている書換可能な光ディスクの記録装置に使用されるレーザ光線は、波長が４００ｎｍ付近のものである。しかしながら、４００ｎｍ付近の短波長領域の光源で高ＮＡレンズを用いた系での高密度光記録では、光ディスクの傾き許容度が小さくなるという問題があった。特に、これまでのＣＤやＤＶＤ等の光ディスクのように厚さ１．２ｍｍや０．６ｍｍの基板を用いた場合、僅かな反りなどに起因する傾きによって記録再生特性の大幅な劣化を招いてしまうという問題があった。
【００１２】
また、短波長レーザを用いた高密度光ディスクでは、その高密度化のためにＴ.Ｐを相当に狭めなければならない。このために連続して情報を記録した場合、以前に記録した隣接トラックの情報への影響が現れるという問題があった。これは、記録時に照射されたレーザ光により結晶化温度以上に熱せられた記録層の熱が、隣接トラックへも拡散することが主な原因と考えられる。結果的には、以前に記録されている情報である記録マークが熱により消去、即ち、アモルファスから結晶へ変化してしまう。特に繰り返し書き換えが行われた場合は、顕著な影響があらわれた。
【００１３】
本発明では、この問題点を解決するために、ディスク構造をグルーブ（溝）を設けた基板上に反射層、第一保護層、記録層、第二保護層の順に成膜し、さらにその上に非常に薄いカバー層を設ける形にした。
【００１４】
そして、各層の膜厚は、記録レーザ波長において特性が良好になるように、光学的設計に基づいて決められている。更に記録レーザ光エネルギーの吸収によって起こる熱の出入りを考慮し、適切なレーザ出力で記録、再生、書換ができるよう各層の膜厚が決められている。
【００１５】
本発明は、このように、比較的簡単な方法で高密度記録に不可欠な記録レーザ光の短波長化に対応し、短波長域で良好な特性が得られ、特にクロス消去に非常に効果がある相変化型光記録媒体を提供することをその目的にするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するためになされたものであり、請求項１に係わる発明は、表面に案内溝を有する基板上に反射層と、第一保護層と、記録層と、第一放熱層と、第二保護層と、第二放熱層と、厚さ０．１ｍｍのカバー層とが順次積層され、前記第一、第二保護層は、０．２５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有するＺｎＳを主成分とした誘電体からなり、かつ前記第一、第二放熱層は、０．５〜１．５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有する金属窒化物又は金属酸化物からなり、前記カバー層側から波長４００〜４２０ｎｍの光を照射して情報の記録及び消去が行われることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施の形態は本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２０】
以下、それぞれの実施の形態につき説明する。まず、現状につき説明すると、４００ｎｍ付近の波長域に対応した高密度光記録媒体は、高ＮＡレンズを用いることが考えられること等の理由から、これまでのＣＤやＤＶＤ等と異なり、案内溝等が形成されている基板上に、反射層、第一保護層、記録層、第二保護層がこの順に積層され、その上にカバー層を設け、このカバー層側からの光の照射により情報の記録および消去する形態が優れた記録、再生、書換特性を実現することができると言われ、実際の研究開発もそのような方向に進んでいる。
【００２１】
本実施例になる相変化型光記録媒体１０も、基本的にこのような層構成を有するもので、図１を参照して、その具体的構成を説明する。図１において、１は、例えば、案内溝あるいはピットが形成された基板であり、この基板１上に反射層２、この反射層２上に第一保護層３、この第一保護層３上に記録層４、この記録層４上に放熱層８、この放熱層８上に第二保護層５、この第二保護層５上に放熱層９、この放熱層９上に接着層６、この接着層６上にカバー層７がこの順で積層されている。
【００２２】
そして、このような層構成を有する相変化型光記録媒体１０にあって、４００ｎｍ付近の波長域に対応した光記録媒体における光の吸収、反射等を決定しているのは、特に第二保護層５の物性、膜厚によるところが大であることがわかってきた。
【００２３】
高密度化を進めるには、記録マークが小さくなると同時に情報が記録される案内溝（グルーブ）の幅、間隔いわゆるトラックピッチ（Ｔ．Ｐ）の値が小さくなるのは当然である。しかしながら、Ｔ．Ｐは、それが狭くなればなるほど隣接トラックに影響が出てくる。レーザスポットの径が隣接トラックにかかる場合は勿論であるが、直接レーザ光が当たらなくても影響は受ける。特に熱の拡散は物理的距離が近いほど影響は大きい。
【００２４】
レーザ光の照射により、記録層４は光を吸収して熱を発する。この熱が拡散して隣接トラックに影響する。特に隣接トラックに既に情報が記録されている場合は、その記録マークを消去してしまう、いわゆるクロス消去が大きな問題になる。更に繰り返し書き換えを行う場合は、蓄積する熱負荷が大きく、クロス消去が顕著に現われる。
【００２５】
このクロス消去を低減させるために、幾つかの発明が既にされてきた。これらの発明に至るクロス消去の要因は、記録マーク（アモルファス）と未記録部（クリスタル）におけるレーザ光の吸収率の違いであると捉えられている。そのため、いずれの方法も吸収率を制御するような光学的働きを行う層を設けたり、多数の調整層を積層する等のため、その調整と媒体作製は非常に困難であった。
【００２６】
そこで本発明者等は鋭意検討した結果、比較的簡単な方法でクロス消去を低減できる方法を案出したものである。具体的には第二保護層５の両端に放熱層８，９または、第二保護層５の記録層４側に放熱層８を設けるというものである。
【００２７】
クロス消去は、熱の拡散が主な原因となる。そのためクロス消去を低減するには、如何に効率よく記録層４の熱を隣接トラック方向に拡散させずに逃してやるかが大切である。この放熱層８，９は第二保護層５より熱伝導率が高い材料を用いることで、その効果が表れる。第一、第二保護層３，５とも通常は高屈折率を有する誘電体が材料として用いられる。特に、ＺｎＳを主成分とした誘電体が広く用いられている。この材料の熱伝導率は約０．２５ｗ/Ｋ・ｃｍであるのでこれより高い熱伝導度が好ましい。
【００２８】
この放熱層８，９は熱に関してのみ働くので、記録再生レーザ光に対して吸収等の光学的影響が大きいものであってはならない。高密度光記録媒体は、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にあるレーザ光が使われることが予想されている。そのためこの波長域では、第一、第二保護層３，５と同じように透明または少なくても９０％以上の透過率を有していなければならない。
【００２９】
書き換え型の光記録媒体の記録再生特性は、光学的条件と熱的条件の両方を満たすような構造でなければ良好な特性にならない。従って、熱伝導率が高すぎたり、適度な高さの材料からなる放熱層８，９でも膜厚が厚くなると熱的なバランスが崩れて適正なレーザパワーでの記録ができなくなってしまう。
【００３０】
反射層２に用いられる金属では熱伝導率が高すぎて良好な記録再生ができず、放熱層８，９としては適当でない。反射層２に良く用いられるＡｇ，Ａｌ，Ａｕ等は熱伝導率が２．４〜４．３ｗ/Ｋ・ｃｍ程度なのでそれより小さいものが好ましい。
【００３１】
また、放熱層８，９の屈折率等の光学定数が第一、第二保護層３，５とまったく同等なら問題はないが、定数値が異なり膜厚が厚くなると光学的条件も崩れるので第二保護層５より膜厚が小さくなければならない。実際には実施例に示すように、放熱層８，９の膜厚は、第一、第二保護層３，５の１／１０程度の膜厚が好ましく、数ｎｍ程度の薄い膜厚で十分な効果を示すので、それほど厚くする必要はない。
【００３２】
以上説明したように放熱層８，９として用いる材料は、前記した第一、第二保護層３，５より熱伝導率が高い０．５ぐらいから１．５ｗ/Ｋ・ｃｍ程度のもが好ましく、しかも、光学定数が第一、第二保護層３，５と比較的近い高屈折率且つ吸収の少ないものが好ましいので、例えば、金属の窒化物か酸化物という選択になる。例えば、金属の窒化物としてはＧｅＮ，ＡｌＮ、また、金属の酸化物としては、Ｔａ2Ｏ5等をあげることができる。
【００３３】
放熱層８，９は、第二保護層５側に設置することで効果を発揮する。第一保護層３は、その働きと光ディスクの高特性発現の関係から、各層の中でも薄い膜厚にしなければならない。また、この第一保護層３の上には、光ディスクの放熱上重要な働きをする反射層２が隣接して設けられている。このため放熱効率を考えると反射層２近くに放熱層８，９を設けても効果的でない。
【００３４】
また第一保護層３は非常に薄く、その膜厚が媒体全体の光学的条件に及ぼす影響が大きい。従って、たとえ薄い放熱層８，９の膜厚でも異なる材料の層を設けることは好ましくない。以上のような点を検討した結果、放熱層８，９は第ニ保護層５側に設置するに至った。
【００３５】
放熱層８，９の膜厚は非常に薄くても効果が大きい。また、その膜厚管理も比較的簡単である。放熱層８，９を設けない状態で、光ディスク全体が最適な光学的条件と熱的条件になるように各層膜厚を決定する。その後第二保護層５側に数ｎｍの放熱層８，９を設けるが、その時の第二保護層５の膜厚は、単純に放熱層８，９無しで決定した膜厚から、放熱層８，９の膜厚である数ｎｍ分を差し引いた値に変更すれば良い。
【００３６】
この第一、第二保護層３，５としては、ＺｎＳ，ＳｉＯ2、等の化合物の２種類以上の混合物の膜が耐熱性が高く、化学的に安定なことから好ましい。これらは必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率、消衰係数等の制御のために組成を制御したり、混合して用いると効果がある。
【００３７】
反射層２の材質としては、光反射性を有するＡｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属、及びこれらを主成分とし、Ｔｉなどの添加元素を含む合金及びＡｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属にＡｌ、Ｓｉなどの金属窒化物、金属酸化物、金属カルコゲン化物などの金属化合物を混合したものなどがあげられる。Ａｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属、及びこれらを主成分とする合金は、光反射性が高く、かつ熱伝導率を高くできることから好ましい。
【００３８】
前述の合金の例として、ＡｇにＳｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｐｄ，Ｚｒなどの少なくとも１種の元素を合計で５原子％以下、１原子％以上加えたものなどがある。
【００３９】
本実施例になる相変化型光情報記録媒体１０に用いられる記録材料は、結晶状態と非晶状態の少なくとも２つの状態をとり得る、少なくともＴｅ,Ｓｂからなる相変化型光記録材料である。消去状態である結晶状態は、結晶状態が単一相であるとは限らず、２相以上の結晶相が混在していてもよい。
【００４０】
記録状態である非晶質状態において、Ｘ線回折パターンは示さないが、局所的には短距離秩序を有していてもよく、規則的な電子線回折パターンを示す場合もある。
【００４１】
記録層４の材料としては、Ｔｅ,Ｓｂを主成分とし、添加元素としてＡｇ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｌｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｇａ，Ｐｄ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｓｅ，Ｓ，Ａｓ，Ｔｌの群から選ばれる少なくとも１種以上の元素を合計で０．０１原子％以上１５原子％未満含有することができる。
【００４２】
とりわけ、繰り返しオーバーライト性能に優れていることから、記録層４の膜厚方向の平均組成が下記の組成式で表される組成であることが好ましい。
組成式
ＭｘＴｅyＳｂz
０．０３≦ｘ≦０．１５
０．２０≦ｙ≦０．４０
０．６０≦ｚ≦０．７５
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
ここで、ＭはＳｂＴｅに添加する金属元素で少なくとも一種類以上からなり、ｘ，ｙ，ｚ及び数字は、各元素における原子の数の比（各元素のモル比）を表す。
【００４３】
以下に本発明の実施例を示すが、前記した如く、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本実施例では、波長４０５ｎｍの光を発振するレーザとレンズＮＡ０．８５のものを搭載した評価装置を用いて、光ディスクとしての記録再生特性の評価を行った。なお、記録再生特性の評価は、エラーレートを反映するジッタ値として測定した。
【００４４】
【実施例１】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を３ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＧｅＳｉ合金ターゲットを用い、ＡｒガスとＮ2ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。この時のガス圧比はＡｒ：Ｎ 2 ＝１：３とし、成膜レート５ｎｍ／ｓで行った。
【００４５】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．５％、変調度：６０％として良好なものが得られた。現行のシステムマージンを考えた場合、ジッタ：１３％以下、変調度：５０％以上が好ましい。
【００４６】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．１％、変調度６０％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００４７】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５８％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００４８】
【実施例２】
次に、他の例として実施例１と同様な条件で、次のような構造のディスクを作成した。すなわち、第二保護層５としての膜厚を４５ｎｍ/放熱層８としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍとした。
【００４９】
この場合も、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．７％、変調度：５９％として良好なものが得られた。
【００５０】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．１％、変調度５９％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００５１】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．７％、変調度５６％で、この場合でも厳しい条件下でクロス消去は効果的に抑えられていることがわかる。
【００５２】
【実施例３】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＧｅ単体ターゲットを用い、ＡｒガスとＮ 2 ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。
この時のガス圧比はＡｒ：Ｎ 2 ＝２：６．５とし、成膜レート５ｎｍ／ｓで行った。
【００５３】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．２％、変調度：５９％として良好なものが得られた。
【００５４】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：８．９％、変調度５８％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００５５】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５６％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００５６】
【実施例４】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＡｌターゲットを用い、ＡｒガスとＮ 2 ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。この時のガス圧比はＡｒ：Ｎ 2 ＝２：６．５とし、成膜レート３ｎｍ／ｓで行った。
【００５７】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．５％、変調度：５８％として良好なものが得られた。
【００５８】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．０％、変調度５７％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００５９】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５６％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００６０】
【実施例５】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＴａ単体ターゲットを用い、ＡｒガスとＯ 2 ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。
この時のガス圧比はＡｒ：Ｏ 2 ＝３．００：１．００（ｍｍｔｏｒｒ）とし、成膜レート３ｎｍ／ｓで行った。
【００６１】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．７％、変調度：５７％として良好なものが得られた。
【００６２】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．１％、変調度５６％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００６３】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５５％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００６４】
【比較例１】
本実施例の効果を実証するために、放熱層８，９を設けないディスクを作製して評価した。すなわち、第二保護層５としての膜厚を５０ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍとした。
【００６５】
この場合も、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において、最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．７％、変調度：５９％として良好なものが得られた。
【００６６】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：１３．２％、変調度５２％とクロス消去の影響が現われた。
【００６７】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックをそれぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは以下の通りであった。ジッタ：１５％、変調度４９％で、この場合の厳しい条件下では更にクロス消去が顕著に現われ、情報の保持ができなくなってしまった。
【００６８】
ここで、本実施例になる相変化型光記録媒体１０の製造方法について述べる。反射層２、記録層４、第一、第二保護層３，５などを基板１上に形成する方法としては、公知の真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着法（抵抗加熱型や電子ビーム型）、イオンプレーティング法、スパッタリング法（直流や交流スパッタリング、反応性スパッタリング）などがあげられる。特に組成、膜厚のコントロールが容易であることから、スパッタリング法が好ましい。
【００６９】
スパッタリング法では、例えば、記録材料と添加材料を各々のターゲットを同時にスパッタリングすることにより容易に混合状態の記録層４を形成することができる。成膜前の真空度は、１×１０ -4 Ｐａ以下にするのが好ましい。真空槽内で複数の基板を同時に成膜するバッチ式や、基板を１枚ずつ処理する枚葉式成膜装置を使うことが好ましい。
【００７０】
形成する反射層２、記録層４、第一、第二保護層（誘電体層）３，５などの厚さの制御は、スパッタ電源の投入パワーと時間を制御したり、水晶振動型膜厚計などで、堆積状態をモニタリングすることで、容易に行なうことができる。反射層２、記録層４、第一、第二保護層３，５などの形成は、基板１を固定したまま、あるいは移動、回転した状態のどちらでもよい。膜厚の面内均一性に優れることから、基板１を自転させることが好ましく、さらに公転を組合わせることがより好ましい。
【００７１】
成膜は次のような手順で行った。
基板１を毎分６０回転で遊星回転させながら、スパッタリング法により、反射層２、第一保護層３、記録層４、放熱層８、第二保護層５の順に真空成膜を行った。まず、真空チャンバー内を６×１０ -5 Ｐａまで排気した後、１．６×１０ -1 ＰａのＡｒガスを導入した。Ａｇを主成分とする合金単一ターゲットを、直流電源でスパッタすることにより、厚さ１５０ｎｍの反射層２を基板１上に形成した。
【００７２】
次に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2よりなる第一保護層３を、高周波マグネトロンスパッタ法により反射層２上に膜厚１０ｎｍとして形成した。続いて、Ｇｅ,Ｔｅ,Ｓｂからなる４元素単一ターゲットを直流電源でスパッタすることにより、記録層４を形成した。具体的には、組成Ｇｅ０．０７,Ｔｅ０．２３,Ｓｂ０．７０で膜厚１５ｎｍの記録層４を形成した。
【００７３】
次に、記録層４上に放熱層８を成膜した。この成膜の際、幾つかの金属のうちＧｅＳｉ合金ターゲットを用いた例について述べる。Ａｒガスを２．００ｍｍｔｏｒｒになるようにマスフローメーターを調整し、続けてＮ 2 ガスを６．５ｍｍｔｏｒｒになるようにマスフローメーターを調整した。その後直流電源で成膜速度が０．０５ｎｍ／ｓになるよう調整して３ｎｍ成膜した。
【００７４】
さらに、第一保護層３と同様の材質の第二保護層５を放熱層８上に膜厚１３０ｎｍとして形成した。
【００７５】
再び放熱層９として、ＧｅＳｉターゲットを前記した放熱層８の成膜と同様な方法で第二保護層５の上に３ｎｍ成膜した。
【００７６】
このディスクを真空容器より取り出した後、放熱層９上に紫外線硬化樹脂を接着層６として用い、カバー層７となる厚さ０．０９ｍｍのポリカーボネート製のシート状基板をスピンコート法にて貼り合わせた。その後、紫外線照射により前記紫外線硬化樹脂を硬化させ、膜厚０．１ｍｍのカバー層７が形成されることにより、本実施例になる相変化型光記録媒体１０を得た。
【００７７】
なお、他の放熱層を用いる場合の成膜手順であるが、成膜条件が若干異なる以外は略同様なので、その具体的な説明は省略する。
【００７８】
こうして作製した相変化型光記録媒体１０に、レーザ光やフラッシュランプ等を照射して、記録層４を結晶化温度以上に加熱し初期化処理を行う。実用的には、特開平７−２８２４７５号公報に記載されているような初期化装置と評価機等を用い収束したレーザ光を用いる。以下に、初期化から始める具体例につき説明する。
【００７９】
先ずは、図示しない初期化装置のスピンドルに相変化型光記録媒体１０を装着した後、大出力のレーザ光を照射し記録層４を加熱して高反射率の状態に変化させる。相変化型光記録媒体１０に照射されるレーザビームは、トラック幅よりも大きなビーム径を有し、好ましくは半径方向に長く、相変化型光記録媒体１０を回転しながら複数のトラックを同時に初期化する。
【００８０】
具体的には、初期化レーザの波長は８３０ｎｍ、照射ビームの形状は、トラック方向が２μｍで半径方向が２０μｍの幅の広い形をしている。相変化型光記録媒体１０を線速度４ｍ／ｓで回転させ、半径２２．０ｍｍから初期化を開始した。初期化レーザは、パワー４５０ｍＷで半径外周方向に３０μｍ／回転の速度で移動させ、半径５８．０ｍｍで初期化を終了した。
【００８１】
次に、出来上がった相変化型光記録媒体１０の評価について説明する。まず、波長４０５ｎｍのレーザ光に対する評価を次のようにして行った。すなわち、線速度４．５ｍ／ｓで８−１６変調ランダムパターンによる評価を行なった。
【００８２】
クロック周期Ｔは、１３．７ナノ秒（ｎｓ）である。再生信号の振幅の中心でスライスし、クロック・トゥー・データ・ジッタ（ｃｌｏｃｋ ｔｏ ｄａｔａｊｉｔｔｅｒ）を測定した。マークの検出にはタイムインターバルアナライザーを用いた。媒体は、直径１２０ｍｍ、 板厚１．２ｍｍのポリカーボネイト樹脂基板上に形成した。トラックピッチが０．３５μｍのグルーブ方式で記録を行った。溝深さは１８ｎｍでグルーブ幅とランド幅の比は、およそ４６：５４であった。
【００８３】
次に、カバー層７側から相変化記録層４の案内溝であるグルーブ部に記録を行った。グルーブは、レーザ光の入射方向からみて凸状になっている。記録の条件は、ピークパワー６ｍＷ、消去パワー３．５ｍＷ、クーリングパワー０ｍＷである。なお、前記した測定は、再生信号のクロック・トゥー・データ・ジッタを用いて行った。
【００８６】
なお、本実施例になる相変化型光情報記録媒体にあって、記録層の組成として、Ｓｂ,Ｔｅを含み、これらにＧｅ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｌｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｇａ，Ｐｄ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｔｉ、Ｖ、Ｓｅ、Ｓ、Ａｓ、Ｔｌのうちの少なくとも一種類以上が添加されているものを用いることによって、より一層の効果が期待できるものである。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に案内溝を有する基板上に反射層と、第一保護層と、記録層と、第一放熱層と、第二保護層と、第二放熱層と、厚さ０．１ｍｍのカバー層とが順次積層され、前記第一、第二保護層は、０．２５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有するＺｎＳを主成分とした誘電体からなり、かつ前記第一、第二放熱層は、０．５〜１．５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有する金属窒化物又は金属酸化物からなるので、波長４００ｎｍ付近のレーザ光に対し優れた特性を示す相変化型光記録媒体が得られる。特に、クロス消去特性に優れた相変化型光記録媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る相変化型光記録媒体の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 反射層
３ 第一保護層
４ 記録層
５ 第二保護層
６ 接着層
７ カバー層
８ 放熱層
９ 放熱層
１０ 相変化型光記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の照射により記録層を構成する原子の配列が変化して情報の記録および消去が行なわれる光学的情報記録媒体（以下、光記録媒体と呼ぶ）であって、特に波長４００ｎｍ付近の光で良好な光記録、再生、書換特性が得られる相変化型光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームの照射による情報の記録、再生及び消去可能な光記録媒体の一つとして、結晶−非晶質間、あるいは結晶１−結晶２の２つの結晶相間の転移を利用する、いわゆる相変化型光記録媒体がよく知られている。
【０００３】
相変化型光記録媒体は、Ｔｅ、Ｓｅ等のカルコゲンを主成分とした記録層と、この記録層を両面から挟み込む透光性誘電体層と、レーザ光の入射側とは反対に設けた反射層と、保護層とから構成されている。代表的な材料系に、ＧｅＳｂＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料が良く知られていて、実用化されている。
【０００４】
記録原理は次の通りである。成膜直後の記録層は、非晶質（アモルファス）状態で反射率は低い。従って、まず始めに、レーザ光を照射して記録層を加熱し、光記録媒体（光ディスク）全面を反射率の高い結晶状態にする。すなわち、初期化を行う。初期化した光ディスクにレーザ光を局所的に照射して、記録層を溶融、急冷し、アモルファス状態に相変化させる。相変化に伴い記録層の光学的性質（反射率、透過率、複素屈折率等）が変化して、情報が記録される。
【０００５】
再生は、記録時より弱いレーザ光を記録層に照射して、結晶とアモルファスとの反射率差、または位相差を検出して行う。書き換えは、結晶化を引き起こす低エネルギーの消去パワーの上に重畳した記録ピークパワーを記録層に投入することにより、消去過程を経ることなくすでに記録された記録マーク上にオーバーライトする。
【０００６】
このように、相変化型光ディスクはレーザ光を集光して記録再生を行うので、記録容量を決定する要素としてレーザ光の波長、集光レンズのＮＡ（開口数）が大きく作用する。現在は、発振波長６５０ｎｍのレーザを用いた記録再生装置が商品化されている。更に、高容量の光ディスクを目指しレーザの短波長化が盛んに検討されている。中でも４００ｎｍ付近の波長を持つ半導体レーザの開発が盛んである。
【０００７】
一般に、光ディスクは、記録再生装置に搭載されているレーザ光波長において記録再生特性が良好になるよう設計されている。光ディスクの記録再生特性を大きく左右する要因に、光ディスクの光学的特性と熱的特性がある。これらの特性は、構成する各層の厚さ、各層材料の光学定数、熱伝導率等の物性により大きく変化する。
【０００８】
４００ｎｍ台の波長を有する青紫色レーザを用いる光ディスクでは、高密度化するためにトラック・ピッチ（Ｔ.Ｐ）を相当に狭くしなければならない。これに伴い、書き換え型光ディスクとして重要な特性の一つであるクロス消去特性が問題になってくる。
【０００９】
これまでクロス消去に対しては、反射層の膜厚を厚くしたり、反射層材料をより熱伝導率の高いものにしたり、或いは、ディスク基板のレーザ光案内グルーブ（溝）の形状を工夫したりして、隣接トラックへの熱の拡散を防ぐ等の対策が検討されていた。しかしながら、これらの対策では、青紫色レーザ光を用いる２０ＧＢ以上の容量を持つ高密度光ディスクで要求されるＴ.Ｐの光ディスクに対応しきれなかった。
【００１０】
そのために、非晶質マークの光吸収率を低下させた構造（特開平１１-１３４７１３号公報、特開平１０-２４７３３９号公報）や、光干渉層、分離層等を設けて（特開平２００１-２８１４８）クロス消去を低減する方法がなされている。しかしながら、これらの方法はいずれも多数の中間層が必要な上、光学的な働きを持たせるため、膜厚調整などの作製、製造工程上に精密な制御が要求され、生産性が高い光ディスクとはいえなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
現在盛んに研究開発が進められている書換可能な光ディスクの記録装置に使用されるレーザ光線は、波長が４００ｎｍ付近のものである。しかしながら、４００ｎｍ付近の短波長領域の光源で高ＮＡレンズを用いた系での高密度光記録では、光ディスクの傾き許容度が小さくなるという問題があった。特に、これまでのＣＤやＤＶＤ等の光ディスクのように厚さ１．２ｍｍや０．６ｍｍの基板を用いた場合、僅かな反りなどに起因する傾きによって記録再生特性の大幅な劣化を招いてしまうという問題があった。
【００１２】
また、短波長レーザを用いた高密度光ディスクでは、その高密度化のためにＴ.Ｐを相当に狭めなければならない。このために連続して情報を記録した場合、以前に記録した隣接トラックの情報への影響が現れるという問題があった。これは、記録時に照射されたレーザ光により結晶化温度以上に熱せられた記録層の熱が、隣接トラックへも拡散することが主な原因と考えられる。結果的には、以前に記録されている情報である記録マークが熱により消去、即ち、アモルファスから結晶へ変化してしまう。特に繰り返し書き換えが行われた場合は、顕著な影響があらわれた。
【００１３】
本発明では、この問題点を解決するために、ディスク構造をグルーブ（溝）を設けた基板上に反射層、第一保護層、記録層、第二保護層の順に成膜し、さらにその上に非常に薄いカバー層を設ける形にした。
【００１４】
そして、各層の膜厚は、記録レーザ波長において特性が良好になるように、光学的設計に基づいて決められている。更に記録レーザ光エネルギーの吸収によって起こる熱の出入りを考慮し、適切なレーザ出力で記録、再生、書換ができるよう各層の膜厚が決められている。
【００１５】
本発明は、このように、比較的簡単な方法で高密度記録に不可欠な記録レーザ光の短波長化に対応し、短波長域で良好な特性が得られ、特にクロス消去に非常に効果がある相変化型光記録媒体を提供することをその目的にするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するためになされたものであり、請求項１に係わる発明は、表面に案内溝を有する基板上に反射層と、第一保護層と、記録層と、第一放熱層と、第二保護層と、第二放熱層と、厚さ０．１ｍｍのカバー層とが順次積層され、前記第一、第二保護層は、０．２５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有するＺｎＳを主成分とした誘電体からなり、かつ前記第一、第二放熱層は、０．５〜１．５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有する金属窒化物又は金属酸化物からなり、前記カバー層側から波長４００〜４２０ｎｍの光を照射して情報の記録及び消去が行われることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施の形態は本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２０】
以下、それぞれの実施の形態につき説明する。まず、現状につき説明すると、４００ｎｍ付近の波長域に対応した高密度光記録媒体は、高ＮＡレンズを用いることが考えられること等の理由から、これまでのＣＤやＤＶＤ等と異なり、案内溝等が形成されている基板上に、反射層、第一保護層、記録層、第二保護層がこの順に積層され、その上にカバー層を設け、このカバー層側からの光の照射により情報の記録および消去する形態が優れた記録、再生、書換特性を実現することができると言われ、実際の研究開発もそのような方向に進んでいる。
【００２１】
本実施例になる相変化型光記録媒体１０も、基本的にこのような層構成を有するもので、図１を参照して、その具体的構成を説明する。図１において、１は、例えば、案内溝あるいはピットが形成された基板であり、この基板１上に反射層２、この反射層２上に第一保護層３、この第一保護層３上に記録層４、この記録層４上に放熱層８、この放熱層８上に第二保護層５、この第二保護層５上に放熱層９、この放熱層９上に接着層６、この接着層６上にカバー層７がこの順で積層されている。
【００２２】
そして、このような層構成を有する相変化型光記録媒体１０にあって、４００ｎｍ付近の波長域に対応した光記録媒体における光の吸収、反射等を決定しているのは、特に第二保護層５の物性、膜厚によるところが大であることがわかってきた。
【００２３】
高密度化を進めるには、記録マークが小さくなると同時に情報が記録される案内溝（グルーブ）の幅、間隔いわゆるトラックピッチ（Ｔ．Ｐ）の値が小さくなるのは当然である。しかしながら、Ｔ．Ｐは、それが狭くなればなるほど隣接トラックに影響が出てくる。レーザスポットの径が隣接トラックにかかる場合は勿論であるが、直接レーザ光が当たらなくても影響は受ける。特に熱の拡散は物理的距離が近いほど影響は大きい。
【００２４】
レーザ光の照射により、記録層４は光を吸収して熱を発する。この熱が拡散して隣接トラックに影響する。特に隣接トラックに既に情報が記録されている場合は、その記録マークを消去してしまう、いわゆるクロス消去が大きな問題になる。更に繰り返し書き換えを行う場合は、蓄積する熱負荷が大きく、クロス消去が顕著に現われる。
【００２５】
このクロス消去を低減させるために、幾つかの発明が既にされてきた。これらの発明に至るクロス消去の要因は、記録マーク（アモルファス）と未記録部（クリスタル）におけるレーザ光の吸収率の違いであると捉えられている。そのため、いずれの方法も吸収率を制御するような光学的働きを行う層を設けたり、多数の調整層を積層する等のため、その調整と媒体作製は非常に困難であった。
【００２６】
そこで本発明者等は鋭意検討した結果、比較的簡単な方法でクロス消去を低減できる方法を案出したものである。具体的には第二保護層５の両端に放熱層８，９または、第二保護層５の記録層４側に放熱層８を設けるというものである。
【００２７】
クロス消去は、熱の拡散が主な原因となる。そのためクロス消去を低減するには、如何に効率よく記録層４の熱を隣接トラック方向に拡散させずに逃してやるかが大切である。この放熱層８，９は第二保護層５より熱伝導率が高い材料を用いることで、その効果が表れる。第一、第二保護層３，５とも通常は高屈折率を有する誘電体が材料として用いられる。特に、ＺｎＳを主成分とした誘電体が広く用いられている。この材料の熱伝導率は約０．２５ｗ/Ｋ・ｃｍであるのでこれより高い熱伝導度が好ましい。
【００２８】
この放熱層８，９は熱に関してのみ働くので、記録再生レーザ光に対して吸収等の光学的影響が大きいものであってはならない。高密度光記録媒体は、波長４００〜４２０ｎｍの範囲にあるレーザ光が使われることが予想されている。そのためこの波長域では、第一、第二保護層３，５と同じように透明または少なくても９０％以上の透過率を有していなければならない。
【００２９】
書き換え型の光記録媒体の記録再生特性は、光学的条件と熱的条件の両方を満たすような構造でなければ良好な特性にならない。従って、熱伝導率が高すぎたり、適度な高さの材料からなる放熱層８，９でも膜厚が厚くなると熱的なバランスが崩れて適正なレーザパワーでの記録ができなくなってしまう。
【００３０】
反射層２に用いられる金属では熱伝導率が高すぎて良好な記録再生ができず、放熱層８，９としては適当でない。反射層２に良く用いられるＡｇ，Ａｌ，Ａｕ等は熱伝導率が２．４〜４．３ｗ/Ｋ・ｃｍ程度なのでそれより小さいものが好ましい。
【００３１】
また、放熱層８，９の屈折率等の光学定数が第一、第二保護層３，５とまったく同等なら問題はないが、定数値が異なり膜厚が厚くなると光学的条件も崩れるので第二保護層５より膜厚が小さくなければならない。実際には実施例に示すように、放熱層８，９の膜厚は、第一、第二保護層３，５の１／１０程度の膜厚が好ましく、数ｎｍ程度の薄い膜厚で十分な効果を示すので、それほど厚くする必要はない。
【００３２】
以上説明したように放熱層８，９として用いる材料は、前記した第一、第二保護層３，５より熱伝導率が高い０．５ぐらいから１．５ｗ/Ｋ・ｃｍ程度のもが好ましく、しかも、光学定数が第一、第二保護層３，５と比較的近い高屈折率且つ吸収の少ないものが好ましいので、例えば、金属の窒化物か酸化物という選択になる。例えば、金属の窒化物としてはＧｅＮ，ＡｌＮ、また、金属の酸化物としては、Ｔａ2Ｏ5等をあげることができる。
【００３３】
放熱層８，９は、第二保護層５側に設置することで効果を発揮する。第一保護層３は、その働きと光ディスクの高特性発現の関係から、各層の中でも薄い膜厚にしなければならない。また、この第一保護層３の上には、光ディスクの放熱上重要な働きをする反射層２が隣接して設けられている。このため放熱効率を考えると反射層２近くに放熱層８，９を設けても効果的でない。
【００３４】
また第一保護層３は非常に薄く、その膜厚が媒体全体の光学的条件に及ぼす影響が大きい。従って、たとえ薄い放熱層８，９の膜厚でも異なる材料の層を設けることは好ましくない。以上のような点を検討した結果、放熱層８，９は第ニ保護層５側に設置するに至った。
【００３５】
放熱層８，９の膜厚は非常に薄くても効果が大きい。また、その膜厚管理も比較的簡単である。放熱層８，９を設けない状態で、光ディスク全体が最適な光学的条件と熱的条件になるように各層膜厚を決定する。その後第二保護層５側に数ｎｍの放熱層８，９を設けるが、その時の第二保護層５の膜厚は、単純に放熱層８，９無しで決定した膜厚から、放熱層８，９の膜厚である数ｎｍ分を差し引いた値に変更すれば良い。
【００３６】
この第一、第二保護層３，５としては、ＺｎＳ，ＳｉＯ2、等の化合物の２種類以上の混合物の膜が耐熱性が高く、化学的に安定なことから好ましい。これらは必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率、消衰係数等の制御のために組成を制御したり、混合して用いると効果がある。
【００３７】
反射層２の材質としては、光反射性を有するＡｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属、及びこれらを主成分とし、Ｔｉなどの添加元素を含む合金及びＡｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属にＡｌ、Ｓｉなどの金属窒化物、金属酸化物、金属カルコゲン化物などの金属化合物を混合したものなどがあげられる。Ａｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属、及びこれらを主成分とする合金は、光反射性が高く、かつ熱伝導率を高くできることから好ましい。
【００３８】
前述の合金の例として、ＡｇにＳｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｐｄ，Ｚｒなどの少なくとも１種の元素を合計で５原子％以下、１原子％以上加えたものなどがある。
【００３９】
本実施例になる相変化型光情報記録媒体１０に用いられる記録材料は、結晶状態と非晶状態の少なくとも２つの状態をとり得る、少なくともＴｅ,Ｓｂからなる相変化型光記録材料である。消去状態である結晶状態は、結晶状態が単一相であるとは限らず、２相以上の結晶相が混在していてもよい。
【００４０】
記録状態である非晶質状態において、Ｘ線回折パターンは示さないが、局所的には短距離秩序を有していてもよく、規則的な電子線回折パターンを示す場合もある。
【００４１】
記録層４の材料としては、Ｔｅ,Ｓｂを主成分とし、添加元素としてＡｇ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｌｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｇａ，Ｐｄ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｓｅ，Ｓ，Ａｓ，Ｔｌの群から選ばれる少なくとも１種以上の元素を合計で０．０１原子％以上１５原子％未満含有することができる。
【００４２】
とりわけ、繰り返しオーバーライト性能に優れていることから、記録層４の膜厚方向の平均組成が下記の組成式で表される組成であることが好ましい。
組成式
ＭｘＴｅyＳｂz
０．０３≦ｘ≦０．１５
０．２０≦ｙ≦０．４０
０．６０≦ｚ≦０．７５
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
ここで、ＭはＳｂＴｅに添加する金属元素で少なくとも一種類以上からなり、ｘ，ｙ，ｚ及び数字は、各元素における原子の数の比（各元素のモル比）を表す。
【００４３】
以下に本発明の実施例を示すが、前記した如く、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本実施例では、波長４０５ｎｍの光を発振するレーザとレンズＮＡ０．８５のものを搭載した評価装置を用いて、光ディスクとしての記録再生特性の評価を行った。なお、記録再生特性の評価は、エラーレートを反映するジッタ値として測定した。
【００４４】
【実施例１】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を３ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＧｅＳｉ合金ターゲットを用い、ＡｒガスとＮ2ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。この時のガス圧比はＡｒ：Ｎ 2 ＝１：３とし、成膜レート５ｎｍ／ｓで行った。
【００４５】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．５％、変調度：６０％として良好なものが得られた。現行のシステムマージンを考えた場合、ジッタ：１３％以下、変調度：５０％以上が好ましい。
【００４６】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．１％、変調度６０％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００４７】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５８％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００４８】
【実施例２】
次に、他の例として実施例１と同様な条件で、次のような構造のディスクを作成した。すなわち、第二保護層５としての膜厚を４５ｎｍ/放熱層８としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍとした。
【００４９】
この場合も、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．７％、変調度：５９％として良好なものが得られた。
【００５０】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．１％、変調度５９％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００５１】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．７％、変調度５６％で、この場合でも厳しい条件下でクロス消去は効果的に抑えられていることがわかる。
【００５２】
【実施例３】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＧｅ単体ターゲットを用い、ＡｒガスとＮ 2 ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。
この時のガス圧比はＡｒ：Ｎ 2 ＝２：６．５とし、成膜レート５ｎｍ／ｓで行った。
【００５３】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．２％、変調度：５９％として良好なものが得られた。
【００５４】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：８．９％、変調度５８％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００５５】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５６％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００５６】
【実施例４】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＡｌターゲットを用い、ＡｒガスとＮ 2 ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。この時のガス圧比はＡｒ：Ｎ 2 ＝２：６．５とし、成膜レート３ｎｍ／ｓで行った。
【００５７】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．５％、変調度：５８％として良好なものが得られた。
【００５８】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．０％、変調度５７％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００５９】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５６％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００６０】
【実施例５】
一例として次のような構造のディスクを作成した。
放熱層８としての膜厚を３ｎｍ/第二保護層５としての膜厚を４４ｎｍ/放熱層９としての膜厚を５ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍ積層したディスク基板１のグルーブトラックピッチは０．３２μｍである。放熱層８，９としてＴａ単体ターゲットを用い、ＡｒガスとＯ 2 ガスを用いて反応性スパッタを行い成膜した。
この時のガス圧比はＡｒ：Ｏ 2 ＝３．００：１．００（ｍｍｔｏｒｒ）とし、成膜レート３ｎｍ／ｓで行った。
【００６１】
この場合は、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．７％、変調度：５７％として良好なものが得られた。
【００６２】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：９．１％、変調度５６％とクロス消去もかなり低減している結果が得られた。
【００６３】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックを、それぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは、以下の通りであった。ジッタ：１０．２％、変調度５５％で厳しい条件下でも、クロス消去は効果的に抑えられていることがわかった。
【００６４】
【比較例１】
本実施例の効果を実証するために、放熱層８，９を設けないディスクを作製して評価した。すなわち、第二保護層５としての膜厚を５０ｎｍ/記録層４としての膜厚を１５ｎｍ/第一保護層３としての膜厚を１０ｎｍ/反射層２としての膜厚を１５０ｎｍとした。
【００６５】
この場合も、波長４０５ｎｍの記録再生レーザ光において、最短マーク長０．２１μｍになるランダム変調信号を記録し、その信号特性を測定した結果、初期特性として１トラック記録ジッタ：８．７％、変調度：５９％として良好なものが得られた。
【００６６】
続けて連続して３トラック分に変調信号を記録して、その中心のトラックのジッタを測定した。その結果ジッタ：１３．２％、変調度５２％とクロス消去の影響が現われた。
【００６７】
更に厳しい条件で評価を行った。３トラック連続記録後、中心トラックを挟んだ両隣接トラックをそれぞれ１０回づつダイレクトオーバーライトした。その後の中心トラックのジッタは以下の通りであった。ジッタ：１５％、変調度４９％で、この場合の厳しい条件下では更にクロス消去が顕著に現われ、情報の保持ができなくなってしまった。
【００６８】
ここで、本実施例になる相変化型光記録媒体１０の製造方法について述べる。反射層２、記録層４、第一、第二保護層３，５などを基板１上に形成する方法としては、公知の真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着法（抵抗加熱型や電子ビーム型）、イオンプレーティング法、スパッタリング法（直流や交流スパッタリング、反応性スパッタリング）などがあげられる。特に組成、膜厚のコントロールが容易であることから、スパッタリング法が好ましい。
【００６９】
スパッタリング法では、例えば、記録材料と添加材料を各々のターゲットを同時にスパッタリングすることにより容易に混合状態の記録層４を形成することができる。成膜前の真空度は、１×１０ -4 Ｐａ以下にするのが好ましい。真空槽内で複数の基板を同時に成膜するバッチ式や、基板を１枚ずつ処理する枚葉式成膜装置を使うことが好ましい。
【００７０】
形成する反射層２、記録層４、第一、第二保護層（誘電体層）３，５などの厚さの制御は、スパッタ電源の投入パワーと時間を制御したり、水晶振動型膜厚計などで、堆積状態をモニタリングすることで、容易に行なうことができる。反射層２、記録層４、第一、第二保護層３，５などの形成は、基板１を固定したまま、あるいは移動、回転した状態のどちらでもよい。膜厚の面内均一性に優れることから、基板１を自転させることが好ましく、さらに公転を組合わせることがより好ましい。
【００７１】
成膜は次のような手順で行った。
基板１を毎分６０回転で遊星回転させながら、スパッタリング法により、反射層２、第一保護層３、記録層４、放熱層８、第二保護層５の順に真空成膜を行った。まず、真空チャンバー内を６×１０ -5 Ｐａまで排気した後、１．６×１０ -1 ＰａのＡｒガスを導入した。Ａｇを主成分とする合金単一ターゲットを、直流電源でスパッタすることにより、厚さ１５０ｎｍの反射層２を基板１上に形成した。
【００７２】
次に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2よりなる第一保護層３を、高周波マグネトロンスパッタ法により反射層２上に膜厚１０ｎｍとして形成した。続いて、Ｇｅ,Ｔｅ,Ｓｂからなる４元素単一ターゲットを直流電源でスパッタすることにより、記録層４を形成した。具体的には、組成Ｇｅ０．０７,Ｔｅ０．２３,Ｓｂ０．７０で膜厚１５ｎｍの記録層４を形成した。
【００７３】
次に、記録層４上に放熱層８を成膜した。この成膜の際、幾つかの金属のうちＧｅＳｉ合金ターゲットを用いた例について述べる。Ａｒガスを２．００ｍｍｔｏｒｒになるようにマスフローメーターを調整し、続けてＮ 2 ガスを６．５ｍｍｔｏｒｒになるようにマスフローメーターを調整した。その後直流電源で成膜速度が０．０５ｎｍ／ｓになるよう調整して３ｎｍ成膜した。
【００７４】
さらに、第一保護層３と同様の材質の第二保護層５を放熱層８上に膜厚１３０ｎｍとして形成した。
【００７５】
再び放熱層９として、ＧｅＳｉターゲットを前記した放熱層８の成膜と同様な方法で第二保護層５の上に３ｎｍ成膜した。
【００７６】
このディスクを真空容器より取り出した後、放熱層９上に紫外線硬化樹脂を接着層６として用い、カバー層７となる厚さ０．０９ｍｍのポリカーボネート製のシート状基板をスピンコート法にて貼り合わせた。その後、紫外線照射により前記紫外線硬化樹脂を硬化させ、膜厚０．１ｍｍのカバー層７が形成されることにより、本実施例になる相変化型光記録媒体１０を得た。
【００７７】
なお、他の放熱層を用いる場合の成膜手順であるが、成膜条件が若干異なる以外は略同様なので、その具体的な説明は省略する。
【００７８】
こうして作製した相変化型光記録媒体１０に、レーザ光やフラッシュランプ等を照射して、記録層４を結晶化温度以上に加熱し初期化処理を行う。実用的には、特開平７−２８２４７５号公報に記載されているような初期化装置と評価機等を用い収束したレーザ光を用いる。以下に、初期化から始める具体例につき説明する。
【００７９】
先ずは、図示しない初期化装置のスピンドルに相変化型光記録媒体１０を装着した後、大出力のレーザ光を照射し記録層４を加熱して高反射率の状態に変化させる。相変化型光記録媒体１０に照射されるレーザビームは、トラック幅よりも大きなビーム径を有し、好ましくは半径方向に長く、相変化型光記録媒体１０を回転しながら複数のトラックを同時に初期化する。
【００８０】
具体的には、初期化レーザの波長は８３０ｎｍ、照射ビームの形状は、トラック方向が２μｍで半径方向が２０μｍの幅の広い形をしている。相変化型光記録媒体１０を線速度４ｍ／ｓで回転させ、半径２２．０ｍｍから初期化を開始した。初期化レーザは、パワー４５０ｍＷで半径外周方向に３０μｍ／回転の速度で移動させ、半径５８．０ｍｍで初期化を終了した。
【００８１】
次に、出来上がった相変化型光記録媒体１０の評価について説明する。まず、波長４０５ｎｍのレーザ光に対する評価を次のようにして行った。すなわち、線速度４．５ｍ／ｓで８−１６変調ランダムパターンによる評価を行なった。
【００８２】
クロック周期Ｔは、１３．７ナノ秒（ｎｓ）である。再生信号の振幅の中心でスライスし、クロック・トゥー・データ・ジッタ（ｃｌｏｃｋ ｔｏ ｄａｔａｊｉｔｔｅｒ）を測定した。マークの検出にはタイムインターバルアナライザーを用いた。媒体は、直径１２０ｍｍ、 板厚１．２ｍｍのポリカーボネイト樹脂基板上に形成した。トラックピッチが０．３５μｍのグルーブ方式で記録を行った。溝深さは１８ｎｍでグルーブ幅とランド幅の比は、およそ４６：５４であった。
【００８３】
次に、カバー層７側から相変化記録層４の案内溝であるグルーブ部に記録を行った。グルーブは、レーザ光の入射方向からみて凸状になっている。記録の条件は、ピークパワー６ｍＷ、消去パワー３．５ｍＷ、クーリングパワー０ｍＷである。なお、前記した測定は、再生信号のクロック・トゥー・データ・ジッタを用いて行った。
【００８６】
なお、本実施例になる相変化型光情報記録媒体にあって、記録層の組成として、Ｓｂ,Ｔｅを含み、これらにＧｅ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｌｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｇａ，Ｐｄ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｔｉ、Ｖ、Ｓｅ、Ｓ、Ａｓ、Ｔｌのうちの少なくとも一種類以上が添加されているものを用いることによって、より一層の効果が期待できるものである。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に案内溝を有する基板上に反射層と、第一保護層と、記録層と、第一放熱層と、第二保護層と、第二放熱層と、厚さ０．１ｍｍのカバー層とが順次積層され、前記第一、第二保護層は、０．２５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有するＺｎＳを主成分とした誘電体からなり、かつ前記第一、第二放熱層は、０．５〜１．５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有する金属窒化物又は金属酸化物からなるので、波長４００ｎｍ付近のレーザ光に対し優れた特性を示す相変化型光記録媒体が得られる。特に、クロス消去特性に優れた相変化型光記録媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る相変化型光記録媒体の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 反射層
３ 第一保護層
４ 記録層
５ 第二保護層
６ 接着層
７ カバー層
８ 放熱層
９ 放熱層
１０ 相変化型光記録媒体
Claims (1)
- 表面に案内溝を有する基板上に反射層と、第一保護層と、記録層と、第一放熱層と、第二保護層と、第二放熱層と、厚さ０．１ｍｍのカバー層とが順次積層され、前記第一、第二保護層は、０．２５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有するＺｎＳを主成分とした誘電体からなり、かつ前記第一、第二放熱層は、０．５〜１．５ｗ／Ｋ・ｃｍの熱伝導率を有する金属窒化物又は金属酸化物からなり、前記カバー層側から波長４００〜４２０ｎｍの光を照射して情報の記録及び消去が行われることを特徴とする相変化型光情報記録媒体。
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