JP4145446B2 - 光記録媒体の使用方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折限界を超える微細な記録マークを再生可能な相変化型光記録媒体を使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高密度記録が可能で、しかも記録情報を消去して書き換えることが可能な光記録媒体が注目されている。書き換え可能型の光記録媒体のうち相変化型のものは、レーザービームを照射することにより記録層の結晶状態を変化させて記録を行い、このような状態変化に伴なう記録層の反射率変化を検出することにより再生を行うものである。相変化型の光記録媒体は単一の光ビームの強度を変調することによりオーバーライトが可能であり、また、駆動装置の光学系が光磁気記録媒体のそれに比べて単純であるため、注目されている。
【０００３】
相変化型の記録層には、結晶質状態と非晶質状態とで反射率の差が大きいこと、非晶質状態の安定度が比較的高いことなどから、Ｇｅ−Ｔｅ系やＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系等のカルコゲナイド系材料が用いられることが多い。また、この他、最近、カルコパイライトと呼ばれる化合物を応用することが提案されている。カルコパイライト型化合物は化合物半導体材料として広く研究され、太陽電池などにも応用されている。カルコパイライト型化合物は、化学周期律表を用いるとIb-IIIb-VIb2やIIb-IVb-Vb2で表わされる組成であり、ダイヤモンド構造を２つ積み重ねた構造を有する。カルコパイライト型化合物はＸ線構造解析によって容易に構造を決定することができ、その基礎的な特性は、例えば月刊フィジクスvol.8,No.8,1987,pp-441や、電気化学vol.56,No.4,1988,pp-228などに記載されている。これらのカルコパイライト型化合物の中で特にＡｇＩｎＴｅ2は、ＳｂやＢｉを用いて希釈することにより、線速度７m/s前後の光記録媒体の記録層材料として使用できることが知られている（特開平３−２４０５９０号公報、同３−９９８８４号公報、同３−８２５９３号公報、同３−７３３８４号公報、同４−１５１２８６号公報等）。このようなカルコパイライト型化合物を用いた相変化型光記録媒体の他、特開平４−２６７１９２号公報や特開平４−２３２７７９号公報、特開平６−１６６２６８号公報には、記録層が結晶化する際にＡｇＳｂＴｅ2相が生成する相変化型光記録媒体が開示されている。
【０００４】
一般に相変化型光記録媒体において情報を記録する際には、まず、記録層全体を結晶質状態としておき、記録層が融点以上まで昇温されるような高パワー（記録パワー）のレーザービームを照射する。記録パワーが加えられた部分では記録層が溶融した後、急冷され、非晶質の記録マークが形成される。一方、記録マークを消去する際には、記録層がその結晶化温度以上であってかつ融点未満の温度まで昇温されるような比較的低パワー（消去パワー）のレーザービームを照射する。消去パワーが加えられた記録マークは、結晶化温度以上まで加熱された後、徐冷されることになるので、結晶質に戻る。したがって、相変化型光記録媒体では、単一の光ビームの強度を変調することにより、オーバーライトが可能である。
【０００５】
相変化型光記録媒体等の光記録媒体は、磁気記録媒体に比べ一般に記録密度を高くすることができるが、近年、画像等の膨大な情報の処理のためにさらに記録密度を高くすることが必要とされている。単位面積あたりの記録密度を高くするためには、トラックピッチを狭める方法と記録マーク間を縮めて線記録密度を高くする方法とがある。しかし、再生光のビームスポットに対しトラック密度や線記録密度が高すぎる場合、Ｃ／Ｎが低くなってしまい、ついには信号再生が不可能となってしまう。信号再生時の分解能はビームスポット径によって決定され、具体的には、再生光の波長をλ、再生装置の光学系の開口数をＮＡとしたとき、一般に空間周波数２ＮＡ／λが再生限界となる。したがって、再生時のＣ／Ｎ向上や分解能向上のために再生光の短波長化やＮＡ増大が有効であり、多くの技術的検討がなされているが、これらを導入するためには様々な技術的課題を解決する必要がある。
【０００６】
このような事情から、特開平２−９６９２６号公報では、超解像を実現する非線形光学材料の層を有する記録担体を提案している。この非線形光学材料とは、その光学的特性が入射する放射によって変化する材料であり、その変化としては、透過率、反射率、屈折率の変化、またはその層の形状の変化が挙げられている。このような非線形光学材料層を通して情報面に再生光ビームを照射することにより、より小さな対象物の部分を読み出すことが可能になる。
【０００７】
同公報には、非線形光学材料層としてブリーチング層が開示されている。ブリーチング層は、入射する放射の強度の増大と共に透過が増大するものであり、ブリーチング層に用いる材料としては、ガリウム砒素、インジウム砒素およびインジウムアンチモンが具体的に挙げられている。これらからなる非線形光学材料層は、吸収中心すべてを励起する必要があるため、高エネルギー密度の再生光が必要である。
【０００８】
また、特開平５−８９５１１号公報、特開平５−１０９１１７号公報、特開平５−１０９１１９号公報には、光学的に読み出し可能な位相ピットが形成された基体上に、温度によって反射率が変化する材料層を形成した光ディスクが開示されている。前記材料層は、上記特開平２−９６９２６号公報における非線形材料層とほぼ同様な作用により、再生光波長λと対物レンズの開口数ＮＡによる制限以上の高解像度を得るためのものである。前記材料層は、再生時に結晶から液体または非晶質から液体となる変化が必要なので、高パワーの再生光が必要である。
【０００９】
また、特開平７−１６９０９４号公報には、相変化型記録層とマスク層とを中間誘電体層を介して積層した構造の光記録媒体が記載されている。このマスク層は、上記特開平２−９６９２６号公報における非線形材料層とほぼ同様な働きをもつ層であり、相変化材料から構成される。この光記録媒体では、再生時にマスク層を溶融させてその複素屈折率の虚数部を０．２５〜１．０の範囲で減少させることにより、マスク層溶融部を通して微小な記録マークの再生が可能となる。
【００１０】
ところで、最近、例えばAppl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998において報告されているように、上記特開平２−９６９２６号公報に記載されている超解像媒体に類似の構造とし、かつ、非線形光学材料層と記録層とをより近接させることにより、近接場光を利用可能としてさらに再生限界を向上させることが提案されている。上記報告では、非線形光学材料層をＳｂから構成し、記録層をＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5から構成し、非線形光学材料層と記録層とを厚さ２０nmのＳｉＮ層を介して積層している。同報告では、この構成とすることにより１００nm以下の記録マークを読み出すことが可能になったとしている。なお、上記特開平７−１６９０９４号公報の実施例では、非線形光学材料層（同公報ではマスク層）と記録層との距離（同公報では中間誘電体層の厚さ）を１８０nmに設定しており、上記Appl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998記載の媒体に比べ、非線形光学材料層と記録層との距離は著しく大きい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記Appl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998では、非線形光学材料層を通してレーザービームを記録層に照射することにより、記録マークを形成している。レーザービームのビームスポットは、ガウス分布に近似した強度分布を有し、中心付近から周辺に向かって強度が減少するため、通常の相変化型光記録媒体では、適切なパワーの記録光ビームを用いることにより、ビームスポット中央付近だけを記録に必要な温度まで昇温することができ、ビームスポット径よりも小さな記録マークを形成できる。しかし、本発明者らの研究によれば、非線形光学材料層を介在させて記録光ビームを照射すると、記録層のレーザービーム照射部におけるエネルギー分布がガウス分布から大きくずれ、ビームスポット中央付近だけを利用して微小な記録マークを形成することが困難となることがわかった。
【００１２】
また、上記Appl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998では、非晶質の記録層に結晶質の記録マークを形成していると考えられる。このように結晶質の記録マークを形成する方法では、レーザービームを記録パワーレベルと消去パワーレベルとの間で強度変調することによるオーバーライトが実質的に不可能である。オーバーライトを可能にするためには、あらかじめ記録層を初期化（結晶化）しておき、ここに非晶質の記録マークを形成する構成とする必要がある。
【００１３】
しかし、非晶質の記録マークは記録層をいったん溶融させることにより形成するため、結晶質の記録マークを形成するときよりも大きなパワーが必要である。そのため、非線形光学材料層を通して記録光ビームを照射すると非線形光学材料層が劣化しやすい。また、非線形光学材料層側から高パワーの記録光ビームを照射すると、ビームスポット近傍の記録マーク、すなわち記録対象のトラックに既に形成された記録マークや隣接トラックの記録マークが、消去されてしまうという問題が生じる。
【００１４】
また、初期化のためには、バルクイレーザー等によって記録層全面にレーザービームを照射する必要があるが、このとき、レーザービームを非線形光学材料層側から照射すると、非線形光学材料層が加熱されてしまい、非線形光学材料層の劣化を招く。また、初期化に要するパワーが通常の相変化型光記録媒体より大きくなってしまうという問題も生じる。
【００１５】
また、本発明者らが上記Appl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998に記載された媒体を実際に作製し、再生を試みたところ、記録マークの読み出しは確認できたが、信号再生に伴ってＣ／Ｎが急激に低下し、短時間で再生が不可能となってしまった。すなわち、再生耐久性が低くなることがわかった。その理由を検討したところ、非線形光学材料層を光学的に変化させるために比較的高エネルギーの再生パワーを加えたため、短時間で記録マークが実質的に消失してしまうことが原因であることがわかった。
【００１６】
本発明の目的は、非線形光学材料層と相変化型記録層とを積層することにより、回折限界を超える微小記録マークの再生を可能とした光記録媒体を使用するに際し、回折限界を超える微小な記録マークを安定して形成可能とすることである。また、本発明の他の目的は、このような光記録媒体を使用するに際し、オーバーライトを可能にした上で、非線形光学材料層の劣化を抑え、また、記録時にビームスポット近傍の記録マークが消去されることを抑えることである。また、本発明の他の目的は、このような光記録媒体を使用するに際し、安定した再生を可能にすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（２）の本発明により達成される。
（１） マスク層と相変化型の記録層とが中間誘電体層を介して設けられ、再生光ビームを照射することにより光学的開口がマスク層に形成される光記録媒体を使用するに際し、
波長λの記録光ビームを、前記マスク層を通過せずに記録層に照射し、波長λの再生光ビームをマスク層側から照射する光記録媒体の使用方法。
（２） 記録前に、記録層を結晶化する初期化処理を行うに際し、前記マスク層を通過せずに光を照射して記録層を加熱する上記（１）の光記録媒体の使用方法。
【００１８】
【作用および効果】
図１に、本発明の光記録媒体の構成例を示す。この光記録媒体には、マスク層４１と相変化型の記録層４２とが中間誘電体層３２を介して設けられている。マスク層４１は、前記した非線形光学材料層と同様な働きを示す層である。記録光ビームは記録層４２側から照射され、再生光ビームはマスク層４１側から照射される。
【００１９】
本発明では、記録光ビームがマスク層４１を通過せずに記録層４２に照射されるため、前述した問題点が解決される。すなわち、まず、記録層上のビームスポットの強度分布がほぼガウス分布となり、その結果、ビームスポット径より小さな記録マークを安定して形成することができる。また、非晶質の記録マークを形成するために大パワーの記録光ビームを照射しても、マスク層４１の劣化が少ない。また、マスク層４１によって記録光ビームのパワーが吸収されないので、記録パワーが小さくて済む。また、ビームスポット近傍の記録マークが消去される現象も生じにくくなる。
【００２０】
また、本発明において、初期化の際に照射するレーザービームを、記録光ビームと同様に記録層４２側から照射すれば、マスク層の劣化を抑えることができると共に、初期化に要するパワーも小さくて済む。
【００２１】
次に、再生時の作用を説明する。この光記録媒体に照射される再生光ビームは、マスク層４１付近に合焦する。マスク層４１面内において、再生光ビームはガウス分布に近似した強度分布を有するビームスポットとなる。すなわち、再生光ビームのビームスポットは、中心付近から周辺に向かって強度が減少する強度分布をもっている。したがって、適切なパワーの再生光ビームを用いることにより、マスク層４１のビームスポット中央付近だけを光学的開口形成に必要な温度まで昇温できる。この再生光ビームの照射により、ビームスポット径よりも小さな光学的開口が形成され、超解像再生が可能となる。
【００２２】
前記Appl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998に記載されている媒体のように、マスク層４１と記録層４２とが著しく近接している光記録媒体では、マスク層４１に光学的開口を形成する際の記録層４２の温度上昇が大きくなる。そのため、再生時に記録層４２の記録マークが消去されやすくなる。その結果、両層が近接している媒体では再生耐久性が低くなり、短時間で再生が不可能となってしまう。
【００２３】
本発明では再生耐久性を向上させるために、Ａｇ、Ｉｎ、ＳｂおよびＴｅを主成分とする記録材料（以下、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系記録材料という）から記録層４２を構成することが好ましい。この相変化型記録材料は、前記Appl.Phys.Lett.,Vol.73,No.15,pp.2078-2080,1998で使用しているＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系記録材料に比べ結晶化温度が高いため、再生耐久性が良好となる。また、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系記録材料に副成分としてＧｅおよび／またはＮを含有させれば、結晶化温度がさらに向上するため、再生耐久性が著しく向上し、また、高温保存時の信頼性低下も抑制される。特にＧｅは、記録層に添加したときに記録層の反射率を実質的に低下させないため、好ましい。
【００２４】
本明細書において、マスク層４１と記録層４２とが著しく近接している光記録媒体とは、具体的には、前記した近接場光を利用する光記録媒体、近接場光の発生が確認できない場合でも、マスク層４１と記録層４２との間の距離（中間誘電体層３２の厚さ）が５〜７０nm、特に１０〜５０nmと短い光記録媒体などである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の光記録媒体の構成例を示す。この光記録媒体は、基体２上に、下部誘電体層３１、マスク層４１、中間誘電体層３２、記録層４２、上部誘電体層３３および保護層５を順次積層したものである。
【００２６】
基体２
図１に示す構成において、再生光ビームは基体２を通して照射されるので、基体２は、用いる光ビームに対して実質的に透明である材質、例えば、樹脂やガラスなどから構成することが好ましい。これらのうち、取り扱いが容易で安価であることから、樹脂が好ましい。具体的には、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリオレフィン等の各種樹脂を用いればよい。基体の形状および寸法は特に限定されないが、通常、ディスク状であり、その厚さは、通常、０．１〜３mm程度、直径は５０〜３６０mm程度である。基体の表面には、トラッキング用やアドレス用等のために、グルーブ等の所定のパターンが必要に応じて設けられる。
【００２７】
なお、図２に示すように、基体２を通さずに再生光ビームを照射する構成としてもよい。この場合、基体２側から、記録層４２、中間誘電体層３２、マスク層４１の順に積層することになり、他の誘電体層についても、すべて逆順に積層することになる。
【００２８】
また、図３に示すように、下部誘電体層３１、マスク層４１、中間誘電体層３２、記録層４１および上部誘電体層３３を一対の基体２、２０で挟む構成としてもよい。この場合、両基体は、同材質から構成し、かつ、同じ厚さとすることが好ましい。光記録媒体に対し、透明基体を通してレーザービームを照射する場合、基体通過により発生する収差を補正するために、あらかじめ光学ピックアップの対物レンズによりレーザービームに逆方向の収差が与えることが一般的である。図１および図２に示す構成では、再生光ビームおよび記録光ビームの一方だけが基体２を通して入射するため、記録および再生に同一の光学ピックアップを使用する場合、記録光ビームおよび再生光ビームの両者について最適な収差補正を施すことができない。そこで、図３に示すように、再生光ビーム入射側と記録光ビーム入射側とに同一の基体を設ける構成とすれば、１個の光学ピックアップで最適な記録・再生を行うことができる。
【００２９】
媒体の両側に基体を設けることは、媒体表面に付着する塵埃の影響を小さくするためにも好ましい。例えば図１および図２に示される構造の媒体において、保護層５としてコンパクト・ディスクなどで利用されている樹脂層を利用する場合、厚さが１０μm前後と薄いため、保護層５表面において光ビームは相当に絞られた状態にある。そのため、保護層５の表面に塵埃が付着すると、この塵埃により光ビームの少なくとも一部が遮られ、記録または再生に著しい影響を与えてしまう。これに対し例えば厚さ０．１mm以上の基体を設ければ、その表面に塵埃が付着していても、その塵埃の位置における光ビーム径は比較的大きいため、記録または再生に対する影響が小さくなる。
【００３０】
図３において、基体２と基体２０とを異なる厚さとしてもよい。この場合、記録光ビーム入射側の基体２０を、再生光ビーム入射側の基体２よりも薄くすることが好ましい。その理由を以下に説明する。薄い基体を用いると、チルトマージンを広くできる。チルトマージンは、光学系に対する媒体の傾きの許容度であり、光ピックアップの開口数ＮＡによって決定される。記録・再生波長をλ、記録・再生光が入射する透明基体の厚さをｔとすると、チルトマージンは
λ／（ｔ・ＮＡ3）
に比例する。また、媒体がレーザービームに対して傾くと、すなわちチルトが発生すると、波面収差（コマ収差）が発生する。基体の屈折率をｎ、傾き角をθとすると、波面収差係数は
（１／２）・ｔ・｛ｎ2・sinθ・cosθ｝・ＮＡ3／（ｎ2−sin2θ）-5/2
で表される。これら各式から、高ＮＡの光ピックアップを用いた場合において、チルトマージンを大きくし、かつコマ収差の発生を抑えるためには、基体の厚さｔを小さくすればよいことがわかる。すなわち、基体を薄くすることにより、高ＮＡの光ピックアップが使用可能となる。高ＮＡの光ピックアップを用いれば、焦点面における光ビームのスポット径を絞ることができる。本発明では記録光ビームがマスク層４１を通過しないので、高密度記録を行うためには、記録光ビームのスポット径ができるだけ絞られていることが好ましい。一方、本発明ではマスク層を用いて超解像再生を行うため、再生用の光ピックアップの高ＮＡ化は必須ではない。また、媒体の剛性を確保するためには、一方の基体を薄くしたときに他方の基体は厚くする必要がある。このような理由から、図３において基体厚さを一致させない場合には、基体２０を基体２よりも薄くすることが好ましい。
【００３１】
なお、図３に示す構造において一方の基体を厚さ０．１〜０．３mm程度と薄くする場合、この薄い基体の形成は、樹脂フィルムの接着や、硬化性樹脂を塗布して硬化することにより行えばよい。また、両基体を共に比較的厚くする場合には、一方の基体上にマスク層、記録層、各誘電体層を形成した後、図１および図２に示す保護層５と同様な樹脂保護層を形成し、この樹脂保護層上に接着剤層を介して他方の基体を積層することが好ましい。
【００３２】
下部誘電体層３１
下部誘電体層３１は、基体２の熱変形を防ぎ、また、媒体全体の光学特性（反射率等）や熱移動を制御するために必要に応じて設けられる。記録、再生および消去の際には、マスク層４１が高温となるので、基体２が耐熱性の低い樹脂から構成されている場合、基体２が熱変形することがある。下部誘電体層３１は、基体２のこのような熱変形を防ぐ。また、下部誘電体層３１は、マスク層４１の冷却速度を制御する作用を示す。
【００３３】
下部誘電体層３１の構成材料は、各種誘電体材料から適宜選択すればよく、例えば、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化ケイ素、ＳｉＯ2等の酸化ケイ素、硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物、Ｌａ、Ｓｉ、ＯおよびＮを含有する所謂ＬａＳｉＯＮ、Ｓｉ、Ａｌ、ＯおよびＮを含有する所謂ＳｉＡｌＯＮ、Ｙを含有するＳｉＡｌＯＮ、ＮｄＳｉＯＮなどを用いればよい。
【００３４】
下部誘電体層３１の厚さは特に限定されず、基体２の熱変形が抑えられるように適宜決定すればよく、通常、５０〜３００nm程度とすればよい。
【００３５】
下部誘電体層３１は、スパッタ法や蒸着法等の気相成長法により形成することが好ましい。
【００３６】
マスク層４１
マスク層４１は、前記した光学的開口が形成可能なマスク材料を含む。本発明においてマスク材料は、例えば、前記特開平２−９６９２６号公報に記載された非線形光学材料、前記特開平７−１６９０９４号公報に記載されたマスク材料を用いることができるが、これらのほかにも、光学的開口が形成可能な材料であれば、特に制限なく使用することができる。本明細書において光学的開口とは、マスク材料の透過率、反射率、屈折率等の光学的特性の変化や、形状変化、体積変化等に起因して、入射光の透過率が上昇した領域を意味する。
【００３７】
本発明は、マスク層４１への光学的開口形成に伴う記録層４２への熱的影響が大きい場合に特に有効なので、光学的開口が形成される際に比較的高温になるマスク材料、例えば、再生時に溶融するマスク材料を用いた場合に本発明は特に有効である。
【００３８】
本発明で好ましく利用できるマスク材料としては、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｓｉ、ＡｇおよびＺｎから選択される少なくとも１種を主成分とする金属または合金であり、より好ましくは少なくともＳｂを含む金属または合金であり、さらに好ましくはＳｂである。
【００３９】
マスク層４１の厚さは、好ましくは１０〜２５nmである。マスク層４１が薄すぎると光学的開口以外の領域での光透過率が高くなりすぎ、マスク層としての働きが不十分となる。一方、マスク層４１が厚すぎると、光学的開口の形成に大きなパワーが必要となるので、再生耐久性が低くなってしまう。
【００４０】
マスク層４１の形成方法は特に限定されず、スパッタ法や蒸着法などから適宜選択すればよい。
【００４１】
中間誘電体層３２
中間誘電体層３２は、マスク層４１と記録層４２とを分離するために設けられる。中間誘電体層３２の構成材料は特に限定されず、例えば下部誘電体層３１の説明において挙げた誘電体材料の少なくとも１種から構成すればよいが、この中間誘電体層の上下でマスク層および記録層が溶融や結晶化を繰り返すため、できるだけ熱的衝撃に強い誘電体材料、例えば、窒化ケイ素、硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物、ＬａＳｉＯＮ、ＡｌＮ−ＺｎＳ−ＳｉＯ2などを用いることが好ましい。
【００４２】
中間誘電体層３２の厚さは、高密度記録情報の再生が可能となるように適宜決定すればよいが、好ましくは５〜７０nm、より好ましくは１０〜５０nmとする。中間誘電体層３２が薄すぎると、記録および再生の際の熱的衝撃に耐えられなくなり、厚すぎると、高密度記録情報の再生が困難となる。
【００４３】
中間誘電体層３２は、スパッタ法や蒸着法等の気相成長法により形成することが好ましい。
【００４４】
記録層４２
記録層４２は、Ａｇ、Ｉｎ、ＳｂおよびＴｅを主成分とし、好ましくは副成分としてＧｅおよび／またはＮを含有する。主成分構成元素の原子比を
式Ｉ ＡｇaＩｎbＳｂcＴｅd
で表したとき、好ましくは
ａ＝０．０２〜０．２０、
ｂ＝０．０２〜０．２０、
ｃ＝０．３５〜０．８０、
ｄ＝０．０８〜０．４０
であり、より好ましくは
ａ＝０．０２〜０．１０、
ｂ＝０．０２〜０．１０、
ｃ＝０．５０〜０．７５、
ｄ＝０．１０〜０．３５
である。
【００４５】
式Ｉにおいてａが小さすぎると、記録マークの再結晶化が困難となって、繰り返しオーバーライトが困難となる。一方、ａが大きすぎると、過剰なＡｇが記録および消去の際に単独でＳｂ相中に拡散することになる。このため、書き換え耐久性が低下すると共に、記録マークの安定性および結晶質部の安定性がいずれも低くなってしまい、信頼性が低下する。すなわち、高温で保存したときに記録マークの結晶化が進んで、Ｃ／Ｎや変調度が劣化しやすくなる。また、繰り返して記録を行なったときのＣ／Ｎおよび変調度の劣化も進みやすくなる。
【００４６】
式Ｉにおいてｂが小さすぎると、記録マークの非晶質化が不十分となって変調度が低下し、また、信頼性も低くなってしまう。一方、ｂが大きすぎると、記録マーク以外の反射率が低くなって変調度が低下してしまう。
【００４７】
式Ｉにおいてｃが小さすぎると、相変化に伴なう反射率差は大きくなるが結晶転移速度が急激に遅くなって消去が困難となる。一方、ｃが大きすぎると、相変化に伴なう反射率差が小さくなって変調度が小さくなる。
【００４８】
式Ｉにおいてｄが小さすぎると、記録層の非晶質化が困難となり、信号が記録できなくなる可能性が生じる。一方、ｄが大きすぎると、結晶転移速度が低くなりすぎるため、消去が困難となる。
【００４９】
記録層中におけるＧｅの含有率は、好ましくは２５原子％以下、より好ましくは１５原子％以下である。Ｇｅの含有率が高すぎると、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系記録材料としての特性が発現しにくくなる。なお、Ｇｅ添加による再生耐久性向上効果を十分に発揮させるためには、Ｇｅ含有率を好ましくは１原子％以上、より好ましくは２原子％以上とする。
【００５０】
記録層にＮを含有させるには、例えばＡｒ等の希ガスに加えて窒素ガスを含有する雰囲気中でスパッタを行って記録層を形成すればよい。このときの雰囲気ガスの流量比（窒素ガス／希ガス）は、Ｎ添加による効果が十分に発現し、かつ、Ｎ含有率が過剰とならないように設定すればよいが、好ましくは２／１５０〜８／１５０とする。上記流量比が低すぎると、記録層中のＮ含有率が低くなりすぎ、その結果、Ｎ添加による効果が不十分となる。一方、上記流量比が高すぎると、記録層中のＮ含有率が高くなりすぎ、その結果、相変化に伴う記録層の反射率差が小さくなって十分な変調度が得られなくなる。
【００５１】
記録層中には、上記した主成分および副成分のほか、必要に応じて他の元素が添加されていてもよい。このような添加元素としては、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈ、Ｓｉ、Ｃ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｓｎ、ＰｂおよびＹから選択される少なくとも１種の元素である）が挙げられる。元素Ｍは、書き換え耐久性を向上させる効果、具体的には、書き換えの繰り返しによる消去率の低下を抑える効果を示す。また、高温・高湿などの悪条件下での信頼性を向上させる。このような効果が強力であることから、元素ＭのうちではＶ、Ｔａ、ＣｅおよびＹの少なくとも１種が好ましい。記録層中における元素Ｍの含有率は、１０原子％以下であることが好ましい。元素Ｍの含有率が高すぎると、相変化に伴なう反射率変化が小さくなって十分な変調度が得られなくなる。
【００５２】
記録層は、実質的に上記元素だけが含有されることが好ましいが、Ａｇの一部をＡｕで置換してもよく、Ｓｂの一部をＢｉで置換してもよく、Ｔｅの一部をＳｅで置換してもよく、Ｉｎの一部をＡｌおよび／またはＰで置換してもよい。
【００５３】
ＡｕによるＡｇの置換率は、好ましくは５０原子％以下、より好ましくは２０原子％以下である。置換率が高すぎると、記録マークが結晶化しやすくなって高温下での信頼性が悪化する。
【００５４】
ＢｉによるＳｂの置換率は、好ましくは５０原子％以下、より好ましくは２０原子％以下である。置換率が高すぎると記録層の吸収係数が増加して光の干渉効果が減少し、このため結晶−非晶質間の反射率差が小さくなって変調度が低下し、高Ｃ／Ｎが得られなくなる。
【００５５】
ＳｅによるＴｅの置換率は、好ましくは５０原子％以下、より好ましくは２０原子％以下である。置換率が高すぎると結晶転移速度が遅くなりすぎ、十分な消去率が得られなくなる。
【００５６】
Ａｌおよび／またはＰによるＩｎの置換率は、好ましくは４０原子％以下、より好ましくは２０原子％以下である。置換率が高すぎると、記録マークの安定性が低くなって信頼性が低くなる。なお、ＡｌとＰとの比率は任意である。
【００５７】
記録層の厚さは、好ましくは９．５〜５０nm、より好ましくは１３〜３０nmである。記録層が薄すぎると結晶相の成長が困難となり、相変化に伴なう反射率変化が不十分となる。一方、記録層が厚すぎると、記録マーク形成時に記録層の厚さ方向へＡｇが多量に拡散し、記録層面内方向へ拡散するＡｇの比率が小さくなってしまうため、記録層の信頼性が低くなってしまう。また、記録層が厚すぎると、反射率および変調度が低くなってしまう。
【００５８】
記録層の組成は、ＥＰＭＡやＸ線マイクロアナリシス、ＩＣＰなどにより測定することができる。
【００５９】
記録層の形成は、スパッタ法により行うことが好ましい。スパッタ条件は特に限定されず、例えば、複数の元素を含む材料をスパッタする際には、合金ターゲットを用いてもよく、ターゲットを複数個用いる多元スパッタ法を用いてもよい。
【００６０】
上部誘電体層３３
上部誘電体層３３は、必要に応じて設けられる。上部誘電体層３３は、記録層４２の冷却速度を制御する作用を示す。上部誘電体層３３の構成材料は特に限定されず、前述した中間誘電体層３２と同様な誘電体材料から適宜選択すればよいが、冷却効果を高めるためには熱伝導率が比較的高いものが好ましい。また、上部誘電体層３３には繰り返し熱衝撃が加わるので、熱衝撃により変形や破壊が生じにくいものが好ましい。このような誘電体材料としては、窒化ケイ素、硫化亜鉛と酸化ケイ素との混合物、ＡｌＮ−ＺｎＳ−ＳｉＯ2などが挙げられる。
【００６１】
上部誘電体層３３の厚さは、好ましくは８〜３０nm、より好ましくは１５〜２５nmである。上部誘電体層３３が薄すぎると熱衝撃により破壊されることがあり、厚すぎると、記録層４２の冷却速度が遅くなって良好な記録マークを形成することができなくなり、高Ｃ／Ｎが得られなくなってしまう。
【００６２】
なお、上部誘電体層３３の材質および厚さの設定によって、上部誘電体層側３３側から入射する記録光ビームの反射率を変更できる。この反射率を低く抑える設定とすれば、記録感度を向上させることができる。
【００６３】
上部誘電体層３３は、スパッタ法や蒸着法等の気相成長法により形成することが好ましい。
【００６４】
保護層５
保護層５は、耐擦傷性や耐食性の向上のために必要に応じて設けられる。保護層５は種々の有機系の物質から構成されることが好ましいが、特に、放射線硬化型化合物やその組成物を、電子線、紫外線等の放射線により硬化させた物質から構成されることが好ましい。保護層５の厚さは、通常、０．１〜１００μm程度とすることが好ましい。保護層５は、スピンコート、グラビア塗布、スプレーコート、ディッピング等、通常の方法により形成すればよい。
【００６５】
記録および再生
本発明は、結晶質の未記録部を非晶質または微結晶質に変化させて記録マークとするタイプの光記録媒体（以下、第一のタイプという）にも、非晶質または微結晶質の未記録部を結晶質に変化させて記録マークとするタイプの光記録媒体（以下、第二のタイプという）にも適用できる。
【００６６】
まず、第一のタイプの記録、再生および消去について説明する。前述したように、本発明はオーバーライトが可能な第一のタイプに好適である。
【００６７】
記録層４２は、形成直後は一般に非晶質となっているので、ＤＣレーザービームなどを照射して加熱し、次いで冷却することにより結晶化する。この結晶化は、いわゆる初期化である。初期化に際しては、記録層を溶融することなく固相で結晶化することが一般的であるが、いったん溶融させてもよい。初期化のためのレーザービームは、マスク層４１側から照射してもよいが、好ましくは、マスク層４１を通さずに記録層４２側から照射する。記録層４２側から照射することにより、マスク層４１の熱的ダメージを少なくすることができ、初期化に要するパワーも低減することができる。なお、形成直後のマスク層４１が非晶質であって、かつ、マスク層として働くために結晶化が必要な場合には、記録層４２の結晶化と同時にマスク層４１を結晶化させることができる。
【００６８】
記録に際しては、マスク層４１を通さずに記録層４２側から記録光ビームを照射する。レーザービームのビームスポットは照射面内において強度分布をもっているので、適切なパワーの記録光ビームを用いることにより、ビームスポット径よりも小さい記録マークを所望の寸法で形成することができる。
【００６９】
再生に際しては、前述したような光学的開口をマスク層４１に形成でき、かつ、記録層４２の記録マークが消去されない程度のパワーをもつレーザービームを、マスク層４１側から照射する。上述した微小記録マーク形成の際と同様な作用により、マスク層４１にはビームスポット径よりも小さい光学的開口を所望の寸法で形成することができ、回折限界を超える再生が可能となる。そして、ビームスポット通過後、マスク層４１の光学的開口は直ちに塞がるため、隣接する記録マークによるクロストークを抑えることができる。
【００７０】
なお、本発明では、再生光ビームが記録層４２において反射し、再びマスク層４１の光学的開口を透過して媒体から出射する構成としてもよく、再生光ビームが記録層４２を透過して媒体から出射する構成としてもよい。前者の場合、再生光ビームを検出するための光検出器を、再生光ビーム照射手段と一体化した構成とできるため、再生装置の構造が単純となり、再生光ビーム照射手段と光検出器との間で光軸を調整する必要がない。
【００７１】
消去に際しては、記録マークの消去が可能なパワーレベルのレーザービームを、記録層４２に照射する。通常は、少なくとも記録パワーレベルと消去パワーレベルとの間でレーザービームを強度変調することによりオーバーライトを行う構成とすることが好ましい。
【００７２】
次に、記録マークが結晶質となる第二のタイプについて説明する。第二のタイプでは、非晶質ないし微結晶質の記録層４２に記録光ビームを照射することにより、結晶質の記録マークを形成する。再生時には、第一のタイプと同様にして記録マークを読み出す。消去に際しては、結晶質の記録マークを非晶質または微結晶質に変化させる必要がある。したがって、消去の際には大パワーのレーザービームを照射する必要がある。このため、消去時にはビームスポット近傍の記録マークが消去されやすくなるので、実質的に追記型の光記録媒体として用いることになる。このように第二のタイプでは書き換えが困難であるが、記録層の初期化が不要である。
【００７３】
記録パワー、再生パワー、消去パワーの具体的値は実験的に決定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録媒体の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の光記録媒体の構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の光記録媒体の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
２、２０ 基体
３１ 下部誘電体層
３２ 中間誘電体層
３３ 上部誘電体層
４１ マスク層
４２ 記録層
５ 保護層

Claims (2)

  1. マスク層と相変化型の記録層とが中間誘電体層を介して設けられ、再生光ビームを照射することにより光学的開口がマスク層に形成される光記録媒体を使用するに際し、
    波長λの記録光ビームを、前記マスク層を通過せずに記録層に照射し、波長λの再生光ビームをマスク層側から照射する光記録媒体の使用方法。
  2. 記録前に、記録層を結晶化する初期化処理を行うに際し、前記マスク層を通過せずに光を照射して記録層を加熱する請求項１の光記録媒体の使用方法。
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