JP4612689B2 - 光学的情報記録媒体とその記録再生方法及び記録再生装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された薄膜に、レーザ等の高エネルギー光ビームを照射することにより、信号品質の高い情報信号を記録・再生することのできる光学的情報記録媒体とその製造方法、記録再生方法及び記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明基板上に薄膜を形成し、この薄膜に微小なスポットに絞り込んだレーザ光を照射して情報信号を記録再生する記録媒体について研究開発が盛んに行われている。追記可能なタイプの記録媒体としては、基板上に酸化物を母材として金属元素等を分散させた材料、例えばＴｅとＴｅＯ2の混合物であるＴｅＯｘ（０＜ｘ＜２）記録薄膜を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この記録媒体からは、再生用光ビームの照射により大きな反射率変化を得ることができる。
【０００３】
ＴｅＯｘ記録薄膜は、レーザアニール等の初期化処理を施すことなく成膜後の非晶質状態のままで、レーザ光を照射して結晶の記録マークを形成することができる。これは非可逆過程であって上書きによる修正や消去ができないため、この記録薄膜を用いた媒体は、追記のみ可能な記録媒体として利用できる。
ＴｅＯｘ記録薄膜では、記録後信号が飽和するまで、すなわち記録薄膜中のレーザ光照射による結晶化が十分進行するまでに若干の時間を要する。このため、この記録薄膜を用いた媒体は、そのままでは、例えばデータをディスクに記録して一回転後にそのデータを検証するコンピュータ用データファイルのように、高速応答性が要求される媒体としては不適当である。この欠点を補うために、ＴｅＯｘに第３の元素としてＰｄ、Ａｕ等を添加することが提案されている（例えば、特許文献２、３、４参照）。
【０００４】
Ｐｄ及びＡｕは、ＴｅＯｘ薄膜中において、レーザ光照射時にＴｅの結晶成長を促進する働きをしていると考えられ、これによって、Ｔｅ及びＴｅ−Ｐｄ合金またはＴｅ−Ａｕ合金の結晶粒が高速で生成する。Ｐｄ及びＡｕは、耐酸化性が高く、ＴｅＯｘ薄膜の高い耐湿性を損なうことがない。
また、媒体１枚あたりが扱える情報量を増やすための基本的な手段として、レーザ光の波長を短くする、またはこれを集光する対物レンズの開口数を大きくすることによりレーザ光のスポット径を小さくし、記録面密度を向上させるという方法が一般的に用いられている。さらに複数の情報層を積層した多層構造媒体も近年実用化されている。
【０００５】
このような高密度記録や多層記録に対応するため、ＴｅＯｘにＰｄ、Ａｕ等を添加した記録材料の組成及び膜厚を改良した記録媒体も提案されている（例えば、特許文献５参照）。そしてさらには、反射層を追加することにより光学的エンハンス効果及び冷却によるマーク間熱干渉を抑える効果で記録密度を高めている（例えば、特許文献６参照）。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような高密度記録、特に青紫色レーザを用いた記録を行う場合、記録層はレーザ加熱による熱負荷のために、場合によっては損傷を受けてノイズの上昇等により記録信号の品質が悪化し、高密度記録に適さない可能性がある。これを防ぐためには誘電体等の保護層を設けるのが有効である。保護層の性能としては、（１）耐熱性が高く、記録層を熱的損傷から保護すること、（２）記録層との密着性がよく、高温・高湿条件でも剥離や拡散を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録層の光学変化をエンハンスすること、（４）それ自身熱的に安定で、高温高湿においても粒径や組成分布が変動しないこと等が要求される。特に追記形の記録媒体においては、高密度記録できることもさることながら、保存信頼性が高いことが非常に重要である。たとえ記録した時点では十分な信号品質が得られていたとしても、例えば高温または高湿環境下に放置した場合等に、記録直後には影響していなかった熱的損傷の影響が顕在化し、ノイズが上昇するといったことも起こり得る。
【０００７】
また、上述のような、記録層がレーザ加熱による熱負荷のために損傷を受けてノイズの上昇等により記録信号の品質が悪化することを防ぐために、誘電体等の保護層を設ける以外の手段として、金属等の放熱性の高い層を設けることもまた有効である。同層に適当な光学定数を有する材料を用いて反射機能を持たせ、すなわち反射層とすることによって、光学的干渉効果を利用して記録層の光吸収率を高めて記録感度を向上させ、さらには記録層の光学変化をエンハンスするのが一般的である。反射層にもまた、耐熱性が高いことや隣接する層との密着性、さらには保存信頼性が高いことが要求される。
【特許文献１】
特開昭５０−４６３１７号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２０３４９０号公報
【特許文献３】
特開昭６１−６８２９６号公報
【特許文献４】
特開昭６２−８８１５２号公報
【特許文献５】
国際公開特許ＷＯ９８／０９８２３号公報（第２０−２３頁、第４図）
【特許文献６】
特開２００２−２５１７７８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決し、高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板上に、記録層及び誘電体層をこの順に有する少なくとも１つの情報層を備え、誘電体層は、５０分子％以上９８分子％以下のＺｎ−Ｏ及び２分子％以上５０分子％以下のＹ−Ｏ、Ｃｅ−Ｏ、Ｎｂ−Ｏ、Ｔａ−Ｏ、Ｃｒ−Ｏ及びＭｏ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の化合物を含む。
【０００９】
また、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生方法は、上記光学的情報記録媒体に対して、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで記録再生を行う。
さらに、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置は、上記光学的情報記録媒体に対して波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して記録再生を行う記録再生部と、前記光学的情報記録媒体からの反射光を検出する検出部とを少なくとも備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体、その記録再生方法及び記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１〜３は、本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の部分断面図である。
図１に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板１上に、情報層として、少なくとも記録層２、誘電体層３をこの順に備える。この光学的情報記録媒体に対し、透明基板１の側からレーザ光４を対物レンズ５で集光し、照射して記録再生を行う。
【００１２】
また、図２に示すように、誘電体層３の記録層２とは反対側に反射層６を、透明基板１と記録層２との間に保護層７を、反射層６の誘電体層３とは反対側に保護基板８を、あるいは反射層６と保護基板８との間に上部保護層９をそれぞれ必要に応じて設けてもよい。
また、図３に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板１と保護基板８との間に、分離層１０を介して第１情報層１１から第ｎ情報層１２（但し、ｎは２以上の整数）までのｎ個の情報層を設けてもよい。その際、少なくともいずれか１つの情報層が、透明基板１に近い側から順に、図１または図２に示したものと同じ多層薄膜構造である必要がある。この光学的情報記録媒体の各情報層に対し、透明基板１の側からレーザ光４を対物レンズ５で集光し、照射して記録再生を行う。
【００１３】
記録層２の材料としては、追記形の記録材料、中でも特に酸化物母材を含むものが好ましい。酸化物母材としては、Ｔｅ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｇｅ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ及びＩｎ−Ｏが記録再生特性の面で優れており、これらの中の１つまたは複数の酸化物母材を組み合わせて用いることもできる。記録層２には、これらの酸化物母材に加えて、昇温により高速で結晶化して光学変化を生じさせる目的で、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｇ及びＣｕのいずれかを添加することができる。また、酸化物母材としてＴｅ−Ｏを用いる場合には、Ｔｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉから選ばれる１つまたは複数の元素を添加することができる。
【００１４】
記録層２には、上記の酸化物母材及び添加物を含めた主成分が８０分子％以上、より好ましくは９０分子％以上を占めるものを用いることができる。さらに、記録層２には、上記主成分以外に、結晶化速度、熱伝導率または光学定数等の調整、あるいは耐熱性または耐湿性の向上等の目的で、他の酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物、硫化物、ホウ化物、あるいはＯ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等の非金属元素から選ばれる１つまたは複数の化合物または元素を必要に応じて記録層２全体の１０分子％以内、より好ましくは５分子％以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。
【００１５】
記録層２の膜厚は、２ｎｍ以上７０ｎｍ以下とするのが好ましく、さらには４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とするのがより好ましい。記録層２の膜厚が２ｎｍ以上であれば、十分な反射率及び反射率変化が得られるためＣ／Ｎ比も大きくなる。また、７０ｎｍ以下であれば、記録層２の薄膜面内の熱拡散が相対的に小さくなるため記録マークの輪郭がより鮮明となり、高密度記録において十分なＣ／Ｎ比が得られる。
【００１６】
また、記録層２は、追記形のみならず書換形の記録材料であってもよい。書換形の記録材料としては相変化記録材料、すなわち、Ｔｅ及び／またはＳｂ等を主成分としたものが適している。このような書換形の記録材料は成膜された状態では非晶質であり、情報信号の記録を行うには、レーザ光等によりアニールすることで結晶化させる初期化処理を施し、これを初期状態として非晶質マークを形成するのが一般的である。非晶質マークを形成するためには、レーザ光照射のみならず、反射層６による冷却効果が必要である。
【００１７】
誘電体層３の材料としては、主成分として５０分子％以上９８分子％以下のＺｎ−Ｏ、副成分として２分子％以上５０分子％以下のＹ−Ｏ、Ｃｅ−Ｏ、Ｎｂ−Ｏ、Ｔａ−Ｏ、Ｃｒ−Ｏ及びＭｏ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の化合物を含むものを用いることができる。誘電体層３には、さらに追加の副成分として２分子％以上４０分子％以下のＡｌ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＳｂ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の化合物を追加してもよい。
【００１８】
この場合、誘電体層３の材料は、複合酸化物として、ＡｘＢｙＣｚＤｗと表される。ここで、ＡはＺｎＯ、ＢはＹ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、及びＭｏＯ3から選ばれる化合物、ＣはＴｅＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＳｎＯ2、Ｇａ2Ｏ3、及びＩｎ2Ｏ3から選ばれる化合物、Ｄはその他の成分を表す。また、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１（１００ｍｏｌ％）を満たし、０．５≦ｘ≦０．９８、０．０２≦ｙ≦０．５、０．０２≦ｚ≦０．４、０≦ｗ≦０．１である。但し、これらの値は、各元素を上記ＡｘＢｙＣｚＤｗとなるように換算したものであり、Ａ、Ｂ、及びＣは必ずしも上記化合物組成の酸化物として存在しているとは限らない。さらに、誘電体層３に含まれる上記各酸化物はいずれも、必ずしも化合物組成である必要はなく、例えば酸素欠損した組成であってもよく、記録層２との密着性を向上させるために積極的に欠損した組成を用いる場合もある。また、上記以外の材料成分を、本来の機能を損なわない程度の１０分子％以内の範囲であれば追加することもできる。
【００１９】
この誘電体層３は、前述の（１）耐熱性が高く、記録層２を熱的損傷から保護すること、（２）記録層２との密着性が良く、高温・高湿条件でも剥離や拡散を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録層２の光学変化をエンハンスすること、（４）それ自身熱的に安定で、高温高湿においても粒径や組成分布が変動しないといった条件を全て満たすものである。また、光吸収層としても機能し得るものである。特に、主成分のＺｎ−Ｏは、記録層２と適度に拡散し合った界面を形成するため、記録層２の非晶質状態を安定化させることで高温・高湿条件においても記録信号の劣化を防ぐ効果を発揮すると考えられる。誘電体層３中のＺｎ−Ｏが５０分子％以上であれば、この効果を得ることができ、十分な信頼性が得られる。また、誘電体層３中のＺｎ−Ｏが９８分子％以下であれば、粒径や組成分布が変動を抑えて十分な信頼性が得られる。また、上記副成分及び追加の副成分は、主成分の粒径や組成分布の変動を抑える効果と、構造を複雑化して記録層２の安定性及び記録層２との密着性をさらに向上させる効果とを発揮すると考えられ、誘電体層３中の割合が少なすぎるとその効果が得られなくなり、逆に多すぎると主成分の上記効果が得られなくなる。但し、誘電体層３は必ずしも記録層２と接している必要はなく、必要に応じて他の層を介在させることも可能である。例えばより密着性を高めるためにＺｎＳまたはＺｎＳとＳｉＯ2の混合物等を挿入することもできる。
【００２０】
反射層６の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属またはそれらをベースとした合金を用いることができるが、中でも特に反射率の高いＡｇ合金が好ましい。Ａｇへの添加元素としては、特に限定されないが、例えば、少量で凝集防止及び粒径微細化の効果が高いＰｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｏ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等が適しており、中でも、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇａがより効果が高く、これらのうちの１つまたは複数の元素を用いることができる。このような効果を発揮しつつもＡｇの高い熱伝導率や反射率を損なわないために、添加元素は反射層６全体に対して０．１原子％以上５原子％以下の割合であることが好ましく、さらには０．０５原子％以上５原子％以下の割合であることがより好ましい。
【００２１】
このように、反射層６として密着性が高く、ノイズ上昇を抑制する効果の高い材料を用いる場合、必ずしも上述の誘電体層３の効果は必須とは限らず、代わりに中間層として酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物等を用いることができる。例えば、Ｚｎ−Ｏの割合が５０分子％未満や９８分子％を超えた材料を用いてもよい場合がある。
保護層７の材料としては、例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ等の酸化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等の炭化物、Ｚｎ、Ｃｄ等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌａ等の希土類等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等の単体、あるいはこれらの混合物を用いることができる。中でも、特に略透明で熱伝導率の低い材料、例えばＺｎＳとＳｉＯ2の混合物等が好ましい。また、保護層７は、誘電体層３と同じ材料であってもよい。保護層７の膜厚は、２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２２】
上部保護層９の材料としては、保護層７の材料として挙げたものを用いることができるが、保護層７と同じ材料である必要はなく、例えば反射層６がＡｇまたはＡｇ合金を含む場合は、Ｓを含まない材料とすることが好ましい。また、上部保護層９は、誘電体層３と同じ材料であってもよい。上部保護層９の膜厚は、２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２３】
上記の各薄膜は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等の気相薄膜堆積法によって形成することができる。なお、上記の各薄膜は、オージェ電子分光法、Ｘ線光電子分光法または２次イオン質量分析法等の方法により、各層の材料及び組成を調べることが可能である。本願の実施例においては、各層のターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が略同等であることを確認した。但し、成膜装置、成膜条件またはターゲットの製造方法等によっては、ターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が異なる場合もある。そのような場合には、あらかじめ組成のずれを補正する補正係数を経験則から求め、所望の組成の薄膜が得られるようにターゲット材料組成を決めることが好ましい。
【００２４】
透明基板１の材料としては、レーザ光４の波長において略透明であることが好ましく、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、紫外線硬化性樹脂、ガラス、あるいはこれらを適宜組み合わせたもの等を用いることができる。また、透明基板１の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度のものを用いることができ、例えば対物レンズ５の開口数ＮＡが０．６〜０．７程度の場合には厚さ０．３〜０．８ｍｍ程度、０．８〜０．９程度の場合には厚さ０．０３〜０．２ｍｍ程度とすることが好ましい。透明基板１は、例えば０．３ｍｍ以下のように薄い場合は、情報層の上に、シート状の上記樹脂を貼り付けるか、紫外線硬化性樹脂をスピンコートにより塗布して紫外線照射により硬化させて形成する。
【００２５】
保護基板８の材料としては、透明基板１の材料として挙げたのと同じものを用いることができるが、透明基板１とは異なる材料としてもよく、レーザ光４の波長において必ずしも透明でなくともよい。また、保護基板８の厚さは特に限定されないが、０．０１〜３．０ｍｍ程度のものを用いることができる。
分離層１０としては、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。分離層１０の厚さは、第１情報層１１から第ｎ情報層１２までのいずれか一層を再生する際に、他層からのクロストークが小さくなるように、少なくとも対物レンズ５の開口数ＮＡとレーザ光４の波長λにより決定される焦点深度以上の厚さであることが必要であり、また、全ての情報層が集光可能な範囲に収まる厚さであることも必要である。例えば、分離層１０の厚さは、λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６の場合は１０μｍ以上１００μｍ以下、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の場合は５μｍ以上５０μｍ以下であることが少なくとも必要である。但し、層間のクロストークを低減できる光学系や技術が開発されれば、分離層１０の厚さは上記より薄くできる可能性もある。
【００２６】
また、上記光学的情報記録媒体２枚を、それぞれの保護基板８の側を対向させて貼り合わせ、両面構造とすることにより、媒体１枚あたりに蓄積できる情報量をさらに２倍にすることができる。
上記の各薄膜や分離層１０は、透明基板１上に順次形成した後に保護基板８を形成または貼り合わせてもよいし、逆に保護基板８上に順次形成した後に透明基板１を形成または貼り合わせてもよい。特に後者は、例えば対物レンズ５の開口数ＮＡが０．８以上と大きく、透明基板１が０．２ｍｍ以下のように薄い場合に適している。その場合、レーザ光案内用の溝であるグルーブやアドレス信号等の凹凸パターンは、保護基板６及び分離層１０の表面上に形成、すなわちスタンパ等のあらかじめ所望の凹凸パターンが形成されたものから転写される必要がある。その際、特に分離層１０のようにその層厚が薄く、通常用いられているインジェクション法が困難な場合は、２Ｐ法（ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）を用いることができる。
【００２７】
図４に、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生を行う記録再生装置の最小限必要な装置構成の一例の概略図を示す。この装置は、少なくとも、光学的情報記録媒体に対し波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して記録再生を行う記録再生部１８と、光学的情報記録媒体からの反射光を検出するフォトディテクタ１７（検出部）とを備えており、光学変調部、さらなるレンズ、ミラー等の光学部材等を備えていてもよい。具体的には、レーザダイオード１３を出たレーザ光４は、ハーフミラー１４及び対物レンズ５を通じて、モータ１５によって回転されている光学的情報記録媒体１６上にフォーカシングされ、その反射光をフォトディテクタ１７に入射させて信号を検出するように構成されている。
【００２８】
情報信号の記録を行う際には、レーザ光４の強度を複数のパワーレベル間で変調する。レーザ強度を変調するには、半導体レーザの駆動電流を変調して行うのがよく、あるいは電気光学変調器、音響光学変調器等を用いることも可能である。マークを形成する部分に対しては、ピークパワーＰ１の単一矩形パルスでもよいが、特に長いマークを形成する場合は、過剰な熱を省き、マーク幅を均一にする目的で、図５に示すようにピークパワーＰ１及びボトムパワーＰ３（但し、Ｐ１＞Ｐ３）との間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列を用いる場合もある。また、最後尾のパルスの後に冷却パワーＰ４の冷却区間を設けてもよい。マークを形成しない部分に対しては、バイアスパワーＰ２（但し、Ｐ１＞Ｐ２）で一定に保つ。
【００２９】
ここで、記録するマークの長さ、さらにはその前後のスペースの長さ等の各パターンによってマークエッジ位置に不揃いが生じ、ジッタ増大の原因となることがある。本発明の光学的情報記録媒体の記録再生方法では、これを防止し、ジッタを改善するために、上記パルス列の各パルスの位置または長さをパターン毎にエッジ位置が揃うように、必要に応じて調整し、補償することもできる。
【００３０】
［実施例］
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
保護基板としては、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径約１２ｃｍ、厚さ約１．１ｍｍ、溝ピッチ０．３２μｍ、溝深さ約２０ｎｍのものを用いた。この保護基板の溝が形成された表面上に、第２情報層として、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1からなる膜厚４０ｎｍの反射層、（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）15からなる膜厚１０ｎｍの誘電体層、Ｔｅ36Ｏ54Ｐｄ10からなる膜厚２０ｎｍの記録層、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20からなる膜厚２０ｎｍの保護層の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。この第２情報層の表面上に、紫外線硬化性樹脂を用いて２Ｐ法により保護基板と同じ溝パターンを転写し、厚さ約２５μｍの分離層を形成した。この分離層の表面上に、第１情報層として、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1からなる膜厚１０ｎｍの反射膜、様々な材料からなる膜厚１０ｎｍの誘電体層、Ｔｅ36Ｏ54Ｐｄ10からなる膜厚１０ｎｍの記録層、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20からなる膜厚２０ｎｍの保護層の各薄膜をスパッタリング法によりこの順に積層した。この第１情報層の表面上に、紫外線硬化樹脂を用いて厚さ７５μｍの透明基板を形成した。
【００３１】
本願の実施例として、第１情報層の誘電体層に（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）20、（ＺｎＯ）80（Ｙ2Ｏ3）20、（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｓｂ2Ｏ3）15、（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）15、（ＺｎＯ）60（Ｃｒ2Ｏ3）10（Ｉｎ2Ｏ3）30及び（ＺｎＯ）90（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）5をそれぞれ用いたディスク１〜６を、比較例として、第１情報層の誘電体層に（ＺｎＯ）80（ＳｉＯ2）20、（ＺｎＯ）80（ＴｉＯ2）5（Ｉｎ2Ｏ3）15、ＺｎＯ、Ｃｒ2Ｏ3、（ＺｎＯ）40（Ｃｒ2Ｏ3）60、（ＺｎＯ）99（Ｃｒ2Ｏ3）1をそれぞれ用いたディスク７〜１２を作成した。
【００３２】
上記各ディスクのグルーブ、すなわち溝及び溝間のうちレーザ光入射側から見て手前に凸になっている部分に対し、波長４０５ｎｍ、レンズ開口数０．８５の光学系を用い、線速４．９ｍ／ｓで回転させながら、レーザ光を照射して周波数１６．５ＭＨｚの単一信号を記録した。
信号を記録する際にはパワーレベルＰ１、幅６ｎｓの単一パルスを用い、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及び再生パワーは全て０．７ｍＷとした。
【００３３】
この条件で、未記録のトラックに信号を１回記録し、単一信号のＣ／Ｎ比をスペクトラムアナライザで測定した。Ｐ１を任意に変化させて測定し、振幅が最大値より３ｄＢ低くなるパワーの１．２５倍の値を設定パワーとした。各ディスクの設定パワーにおけるＣ／Ｎ比（加速前Ｃ／Ｎ比）を測定した後に、保存信頼性を確認するために、各ディスクを温度９０℃相対湿度８０％の条件で１００時間保持した後に、再度Ｃ／Ｎ比（加速後Ｃ／Ｎ比）を測定した。その第１情報層の結果を表１に示す。なお、「○」及び「◎」の結果が、実用に耐えうる材料であることを示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１によると、本発明の実施例であるディスク１〜６は、いずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示している。一方、比較例のディスク７〜１２は、本発明とは材料または組成比が異なるものであるが、いずれも加速後の低下が大きく保存信頼性が不十分という結果であった。
なお、同様の実験を、第２情報層の場合、第１情報層及び中間層を有さず透明基板の厚さを１００μｍとした第２情報層のみの単一情報層の場合、Ｔｅ−Ｏ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｏ−Ａｇ、Ｉｎ−Ｏ等の異なる追記形記録層材料の場合、書換形記録材料の場合、あるいは反射層を有さない構成の場合等についても行ったが、やはり上記各誘電体層の材料及び組成の間における保存信頼性の優劣は変わらなかった。
【００３６】
（実施例２）
第１情報層の反射層として様々な材料を、誘電体層の代わりに中間層としてＺｎＯを用いた以外は実施例１と同様のディスクを作成した。本願の実施例として、第１情報層の反射層にＡｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1、Ａｇ98Ｇａ1Ｃｕ1、Ａｇ98Ｙ1Ｃｕ1、Ａｇ98Ｎｄ1Ｂｉ1、Ａｇ99Ｂｉ1、Ａｇ99.95Ｂｉ0.05及びＡｇ95Ｂｉ5をそれぞれ用いたディスク１３〜１９を、比較例として、第１情報層の反射層にＡｇ99.98Ｂｉ0.02、Ａｇ90Ｂｉ10、Ａｇ99Ｓｎ1、Ａｇ99Ｍｇ1、Ａｇ99Ｔｉ1Ａｕ1をそれぞれ用いたディスク２０〜２４を作成した。
【００３７】
これらのディスクに対し、実施例１と同様の方法で評価を行った。その第１情報層の結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２によると、本発明の実施例であるディスク１３〜１９はいずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示している。一方、比較例のディスク２０〜２４は、本発明とは材料または組成比が異なるものであるが、いずれも加速前の値が小さいか、あるいは加速後の低下が大きく、保存信頼性が不十分という結果であった。
なお、同様の実験を、第２情報層の場合、第１情報層及び中間層を有さず透明基板の厚さを１００μｍとした第２情報層のみの単一情報層の場合、Ｔｅ−Ｏ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｏ−Ａｇ、Ｉｎ−Ｏ等の異なる追記形記録層材料の場合等についても行ったが、やはり上記各反射層の材料及び組成の間における保存信頼性の優劣は変わらなかった。
【００４０】
（実施例３）
第１情報層の誘電体層として実施例１で用いた材料を、反射層として実施例２で用いた様々な材料を用いた以外は実施例１と同様のディスクを作成した。本願の実施例として、第１情報層の誘電体層に（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）20または（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）15を、反射層にＡｇ98Ｇａ1Ｃｕ1、Ａｇ99Ｂｉ1、Ａｇ98Ｙ1Ｃｕ1、Ａｇ99.95Ｂｉ0.05、Ａｇ95Ｂｉ5をそれぞれ組み合わせたディスク２５〜３２を、比較例として、第１情報層の反射層にＡｇ99Ｍｇ1、及びＡｇ99Ｔｉ1Ａｕ1をそれぞれ組み合わせたディスク３３、３４を作成した。
【００４１】
これらのディスクに対し、実施例１と同様の方法で評価を行った。また、各誘電体層と反射層との組み合わせにおいてディスクを総合評価した。総合評価は、加速前及び加速後のＣ／Ｎ比のうち、低い方の評価を採用した。その第１情報層の結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表３によると、本発明の実施例であるディスク２６〜３２はいずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示しており、総合評価としても実用上十分な結果が得られた。一方、比較例のディスク３３、３４は、本発明とは材料または組成比が異なるものであるが、いずれも加速前の値が小さく、保存信頼性が不十分であり、総合評価としても実用上不十分という結果であった。これより、誘電体層と反射層とで、本発明の材料の特定の組み合わせが有効であることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の光学的情報記録媒体、その記録再生方法及び記録再生装置は、映像、音楽、情報等の電子化できるデータを保存する媒体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
【図２】本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
【図３】本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
【図４】本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置の一例の概略図。
【図５】本発明の光学的情報記録媒体の記録再生に用いる記録パルス波形の一例の概略図。
【符号の説明】
【００４６】
１ 透明基板
２ 記録層
３ 誘電体層
４ レーザ光
５ 対物レンズ
６ 反射層
７ 保護層
８ 保護基板
９ 上部保護層
１０ 分離層
１１ 第１情報層
１２ 第ｎ情報層
１３ レーザダイオード
１４ ハーフミラー
１５ モータ
１６ 光学的情報記録媒体
１７ フォトディテクタ
１８ 記録再生部
【０００１】
本発明は、基板上に形成された薄膜に、レーザ等の高エネルギー光ビームを照射することにより、信号品質の高い情報信号を記録・再生することのできる光学的情報記録媒体とその製造方法、記録再生方法及び記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明基板上に薄膜を形成し、この薄膜に微小なスポットに絞り込んだレーザ光を照射して情報信号を記録再生する記録媒体について研究開発が盛んに行われている。追記可能なタイプの記録媒体としては、基板上に酸化物を母材として金属元素等を分散させた材料、例えばＴｅとＴｅＯ2の混合物であるＴｅＯｘ（０＜ｘ＜２）記録薄膜を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この記録媒体からは、再生用光ビームの照射により大きな反射率変化を得ることができる。
【０００３】
ＴｅＯｘ記録薄膜は、レーザアニール等の初期化処理を施すことなく成膜後の非晶質状態のままで、レーザ光を照射して結晶の記録マークを形成することができる。これは非可逆過程であって上書きによる修正や消去ができないため、この記録薄膜を用いた媒体は、追記のみ可能な記録媒体として利用できる。
ＴｅＯｘ記録薄膜では、記録後信号が飽和するまで、すなわち記録薄膜中のレーザ光照射による結晶化が十分進行するまでに若干の時間を要する。このため、この記録薄膜を用いた媒体は、そのままでは、例えばデータをディスクに記録して一回転後にそのデータを検証するコンピュータ用データファイルのように、高速応答性が要求される媒体としては不適当である。この欠点を補うために、ＴｅＯｘに第３の元素としてＰｄ、Ａｕ等を添加することが提案されている（例えば、特許文献２、３、４参照）。
【０００４】
Ｐｄ及びＡｕは、ＴｅＯｘ薄膜中において、レーザ光照射時にＴｅの結晶成長を促進する働きをしていると考えられ、これによって、Ｔｅ及びＴｅ−Ｐｄ合金またはＴｅ−Ａｕ合金の結晶粒が高速で生成する。Ｐｄ及びＡｕは、耐酸化性が高く、ＴｅＯｘ薄膜の高い耐湿性を損なうことがない。
また、媒体１枚あたりが扱える情報量を増やすための基本的な手段として、レーザ光の波長を短くする、またはこれを集光する対物レンズの開口数を大きくすることによりレーザ光のスポット径を小さくし、記録面密度を向上させるという方法が一般的に用いられている。さらに複数の情報層を積層した多層構造媒体も近年実用化されている。
【０００５】
このような高密度記録や多層記録に対応するため、ＴｅＯｘにＰｄ、Ａｕ等を添加した記録材料の組成及び膜厚を改良した記録媒体も提案されている（例えば、特許文献５参照）。そしてさらには、反射層を追加することにより光学的エンハンス効果及び冷却によるマーク間熱干渉を抑える効果で記録密度を高めている（例えば、特許文献６参照）。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような高密度記録、特に青紫色レーザを用いた記録を行う場合、記録層はレーザ加熱による熱負荷のために、場合によっては損傷を受けてノイズの上昇等により記録信号の品質が悪化し、高密度記録に適さない可能性がある。これを防ぐためには誘電体等の保護層を設けるのが有効である。保護層の性能としては、（１）耐熱性が高く、記録層を熱的損傷から保護すること、（２）記録層との密着性がよく、高温・高湿条件でも剥離や拡散を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録層の光学変化をエンハンスすること、（４）それ自身熱的に安定で、高温高湿においても粒径や組成分布が変動しないこと等が要求される。特に追記形の記録媒体においては、高密度記録できることもさることながら、保存信頼性が高いことが非常に重要である。たとえ記録した時点では十分な信号品質が得られていたとしても、例えば高温または高湿環境下に放置した場合等に、記録直後には影響していなかった熱的損傷の影響が顕在化し、ノイズが上昇するといったことも起こり得る。
【０００７】
また、上述のような、記録層がレーザ加熱による熱負荷のために損傷を受けてノイズの上昇等により記録信号の品質が悪化することを防ぐために、誘電体等の保護層を設ける以外の手段として、金属等の放熱性の高い層を設けることもまた有効である。同層に適当な光学定数を有する材料を用いて反射機能を持たせ、すなわち反射層とすることによって、光学的干渉効果を利用して記録層の光吸収率を高めて記録感度を向上させ、さらには記録層の光学変化をエンハンスするのが一般的である。反射層にもまた、耐熱性が高いことや隣接する層との密着性、さらには保存信頼性が高いことが要求される。
【特許文献１】
特開昭５０−４６３１７号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２０３４９０号公報
【特許文献３】
特開昭６１−６８２９６号公報
【特許文献４】
特開昭６２−８８１５２号公報
【特許文献５】
国際公開特許ＷＯ９８／０９８２３号公報（第２０−２３頁、第４図）
【特許文献６】
特開２００２−２５１７７８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決し、高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板上に、記録層及び誘電体層をこの順に有する少なくとも１つの情報層を備え、誘電体層は、５０分子％以上９８分子％以下のＺｎ−Ｏ及び２分子％以上５０分子％以下のＹ−Ｏ、Ｃｅ−Ｏ、Ｎｂ−Ｏ、Ｔａ−Ｏ、Ｃｒ−Ｏ及びＭｏ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の化合物を含む。
【０００９】
また、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生方法は、上記光学的情報記録媒体に対して、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで記録再生を行う。
さらに、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置は、上記光学的情報記録媒体に対して波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して記録再生を行う記録再生部と、前記光学的情報記録媒体からの反射光を検出する検出部とを少なくとも備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高密度記録における信号品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体、その記録再生方法及び記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１〜３は、本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の部分断面図である。
図１に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板１上に、情報層として、少なくとも記録層２、誘電体層３をこの順に備える。この光学的情報記録媒体に対し、透明基板１の側からレーザ光４を対物レンズ５で集光し、照射して記録再生を行う。
【００１２】
また、図２に示すように、誘電体層３の記録層２とは反対側に反射層６を、透明基板１と記録層２との間に保護層７を、反射層６の誘電体層３とは反対側に保護基板８を、あるいは反射層６と保護基板８との間に上部保護層９をそれぞれ必要に応じて設けてもよい。
また、図３に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板１と保護基板８との間に、分離層１０を介して第１情報層１１から第ｎ情報層１２（但し、ｎは２以上の整数）までのｎ個の情報層を設けてもよい。その際、少なくともいずれか１つの情報層が、透明基板１に近い側から順に、図１または図２に示したものと同じ多層薄膜構造である必要がある。この光学的情報記録媒体の各情報層に対し、透明基板１の側からレーザ光４を対物レンズ５で集光し、照射して記録再生を行う。
【００１３】
記録層２の材料としては、追記形の記録材料、中でも特に酸化物母材を含むものが好ましい。酸化物母材としては、Ｔｅ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｇｅ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ及びＩｎ−Ｏが記録再生特性の面で優れており、これらの中の１つまたは複数の酸化物母材を組み合わせて用いることもできる。記録層２には、これらの酸化物母材に加えて、昇温により高速で結晶化して光学変化を生じさせる目的で、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｇ及びＣｕのいずれかを添加することができる。また、酸化物母材としてＴｅ−Ｏを用いる場合には、Ｔｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉから選ばれる１つまたは複数の元素を添加することができる。
【００１４】
記録層２には、上記の酸化物母材及び添加物を含めた主成分が８０分子％以上、より好ましくは９０分子％以上を占めるものを用いることができる。さらに、記録層２には、上記主成分以外に、結晶化速度、熱伝導率または光学定数等の調整、あるいは耐熱性または耐湿性の向上等の目的で、他の酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物、硫化物、ホウ化物、あるいはＯ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等の非金属元素から選ばれる１つまたは複数の化合物または元素を必要に応じて記録層２全体の１０分子％以内、より好ましくは５分子％以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。
【００１５】
記録層２の膜厚は、２ｎｍ以上７０ｎｍ以下とするのが好ましく、さらには４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とするのがより好ましい。記録層２の膜厚が２ｎｍ以上であれば、十分な反射率及び反射率変化が得られるためＣ／Ｎ比も大きくなる。また、７０ｎｍ以下であれば、記録層２の薄膜面内の熱拡散が相対的に小さくなるため記録マークの輪郭がより鮮明となり、高密度記録において十分なＣ／Ｎ比が得られる。
【００１６】
また、記録層２は、追記形のみならず書換形の記録材料であってもよい。書換形の記録材料としては相変化記録材料、すなわち、Ｔｅ及び／またはＳｂ等を主成分としたものが適している。このような書換形の記録材料は成膜された状態では非晶質であり、情報信号の記録を行うには、レーザ光等によりアニールすることで結晶化させる初期化処理を施し、これを初期状態として非晶質マークを形成するのが一般的である。非晶質マークを形成するためには、レーザ光照射のみならず、反射層６による冷却効果が必要である。
【００１７】
誘電体層３の材料としては、主成分として５０分子％以上９８分子％以下のＺｎ−Ｏ、副成分として２分子％以上５０分子％以下のＹ−Ｏ、Ｃｅ−Ｏ、Ｎｂ−Ｏ、Ｔａ−Ｏ、Ｃｒ−Ｏ及びＭｏ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の化合物を含むものを用いることができる。誘電体層３には、さらに追加の副成分として２分子％以上４０分子％以下のＡｌ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ及びＳｂ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の化合物を追加してもよい。
【００１８】
この場合、誘電体層３の材料は、複合酸化物として、ＡｘＢｙＣｚＤｗと表される。ここで、ＡはＺｎＯ、ＢはＹ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、及びＭｏＯ3から選ばれる化合物、ＣはＴｅＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＳｎＯ2、Ｇａ2Ｏ3、及びＩｎ2Ｏ3から選ばれる化合物、Ｄはその他の成分を表す。また、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１（１００ｍｏｌ％）を満たし、０．５≦ｘ≦０．９８、０．０２≦ｙ≦０．５、０．０２≦ｚ≦０．４、０≦ｗ≦０．１である。但し、これらの値は、各元素を上記ＡｘＢｙＣｚＤｗとなるように換算したものであり、Ａ、Ｂ、及びＣは必ずしも上記化合物組成の酸化物として存在しているとは限らない。さらに、誘電体層３に含まれる上記各酸化物はいずれも、必ずしも化合物組成である必要はなく、例えば酸素欠損した組成であってもよく、記録層２との密着性を向上させるために積極的に欠損した組成を用いる場合もある。また、上記以外の材料成分を、本来の機能を損なわない程度の１０分子％以内の範囲であれば追加することもできる。
【００１９】
この誘電体層３は、前述の（１）耐熱性が高く、記録層２を熱的損傷から保護すること、（２）記録層２との密着性が良く、高温・高湿条件でも剥離や拡散を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録層２の光学変化をエンハンスすること、（４）それ自身熱的に安定で、高温高湿においても粒径や組成分布が変動しないといった条件を全て満たすものである。また、光吸収層としても機能し得るものである。特に、主成分のＺｎ−Ｏは、記録層２と適度に拡散し合った界面を形成するため、記録層２の非晶質状態を安定化させることで高温・高湿条件においても記録信号の劣化を防ぐ効果を発揮すると考えられる。誘電体層３中のＺｎ−Ｏが５０分子％以上であれば、この効果を得ることができ、十分な信頼性が得られる。また、誘電体層３中のＺｎ−Ｏが９８分子％以下であれば、粒径や組成分布が変動を抑えて十分な信頼性が得られる。また、上記副成分及び追加の副成分は、主成分の粒径や組成分布の変動を抑える効果と、構造を複雑化して記録層２の安定性及び記録層２との密着性をさらに向上させる効果とを発揮すると考えられ、誘電体層３中の割合が少なすぎるとその効果が得られなくなり、逆に多すぎると主成分の上記効果が得られなくなる。但し、誘電体層３は必ずしも記録層２と接している必要はなく、必要に応じて他の層を介在させることも可能である。例えばより密着性を高めるためにＺｎＳまたはＺｎＳとＳｉＯ2の混合物等を挿入することもできる。
【００２０】
反射層６の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属またはそれらをベースとした合金を用いることができるが、中でも特に反射率の高いＡｇ合金が好ましい。Ａｇへの添加元素としては、特に限定されないが、例えば、少量で凝集防止及び粒径微細化の効果が高いＰｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｏ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等が適しており、中でも、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇａがより効果が高く、これらのうちの１つまたは複数の元素を用いることができる。このような効果を発揮しつつもＡｇの高い熱伝導率や反射率を損なわないために、添加元素は反射層６全体に対して０．１原子％以上５原子％以下の割合であることが好ましく、さらには０．０５原子％以上５原子％以下の割合であることがより好ましい。
【００２１】
このように、反射層６として密着性が高く、ノイズ上昇を抑制する効果の高い材料を用いる場合、必ずしも上述の誘電体層３の効果は必須とは限らず、代わりに中間層として酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物等を用いることができる。例えば、Ｚｎ−Ｏの割合が５０分子％未満や９８分子％を超えた材料を用いてもよい場合がある。
保護層７の材料としては、例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ等の酸化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等の炭化物、Ｚｎ、Ｃｄ等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌａ等の希土類等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等の単体、あるいはこれらの混合物を用いることができる。中でも、特に略透明で熱伝導率の低い材料、例えばＺｎＳとＳｉＯ2の混合物等が好ましい。また、保護層７は、誘電体層３と同じ材料であってもよい。保護層７の膜厚は、２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２２】
上部保護層９の材料としては、保護層７の材料として挙げたものを用いることができるが、保護層７と同じ材料である必要はなく、例えば反射層６がＡｇまたはＡｇ合金を含む場合は、Ｓを含まない材料とすることが好ましい。また、上部保護層９は、誘電体層３と同じ材料であってもよい。上部保護層９の膜厚は、２ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２３】
上記の各薄膜は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等の気相薄膜堆積法によって形成することができる。なお、上記の各薄膜は、オージェ電子分光法、Ｘ線光電子分光法または２次イオン質量分析法等の方法により、各層の材料及び組成を調べることが可能である。本願の実施例においては、各層のターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が略同等であることを確認した。但し、成膜装置、成膜条件またはターゲットの製造方法等によっては、ターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が異なる場合もある。そのような場合には、あらかじめ組成のずれを補正する補正係数を経験則から求め、所望の組成の薄膜が得られるようにターゲット材料組成を決めることが好ましい。
【００２４】
透明基板１の材料としては、レーザ光４の波長において略透明であることが好ましく、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、紫外線硬化性樹脂、ガラス、あるいはこれらを適宜組み合わせたもの等を用いることができる。また、透明基板１の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度のものを用いることができ、例えば対物レンズ５の開口数ＮＡが０．６〜０．７程度の場合には厚さ０．３〜０．８ｍｍ程度、０．８〜０．９程度の場合には厚さ０．０３〜０．２ｍｍ程度とすることが好ましい。透明基板１は、例えば０．３ｍｍ以下のように薄い場合は、情報層の上に、シート状の上記樹脂を貼り付けるか、紫外線硬化性樹脂をスピンコートにより塗布して紫外線照射により硬化させて形成する。
【００２５】
保護基板８の材料としては、透明基板１の材料として挙げたのと同じものを用いることができるが、透明基板１とは異なる材料としてもよく、レーザ光４の波長において必ずしも透明でなくともよい。また、保護基板８の厚さは特に限定されないが、０．０１〜３．０ｍｍ程度のものを用いることができる。
分離層１０としては、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。分離層１０の厚さは、第１情報層１１から第ｎ情報層１２までのいずれか一層を再生する際に、他層からのクロストークが小さくなるように、少なくとも対物レンズ５の開口数ＮＡとレーザ光４の波長λにより決定される焦点深度以上の厚さであることが必要であり、また、全ての情報層が集光可能な範囲に収まる厚さであることも必要である。例えば、分離層１０の厚さは、λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６の場合は１０μｍ以上１００μｍ以下、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の場合は５μｍ以上５０μｍ以下であることが少なくとも必要である。但し、層間のクロストークを低減できる光学系や技術が開発されれば、分離層１０の厚さは上記より薄くできる可能性もある。
【００２６】
また、上記光学的情報記録媒体２枚を、それぞれの保護基板８の側を対向させて貼り合わせ、両面構造とすることにより、媒体１枚あたりに蓄積できる情報量をさらに２倍にすることができる。
上記の各薄膜や分離層１０は、透明基板１上に順次形成した後に保護基板８を形成または貼り合わせてもよいし、逆に保護基板８上に順次形成した後に透明基板１を形成または貼り合わせてもよい。特に後者は、例えば対物レンズ５の開口数ＮＡが０．８以上と大きく、透明基板１が０．２ｍｍ以下のように薄い場合に適している。その場合、レーザ光案内用の溝であるグルーブやアドレス信号等の凹凸パターンは、保護基板６及び分離層１０の表面上に形成、すなわちスタンパ等のあらかじめ所望の凹凸パターンが形成されたものから転写される必要がある。その際、特に分離層１０のようにその層厚が薄く、通常用いられているインジェクション法が困難な場合は、２Ｐ法（ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）を用いることができる。
【００２７】
図４に、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生を行う記録再生装置の最小限必要な装置構成の一例の概略図を示す。この装置は、少なくとも、光学的情報記録媒体に対し波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して記録再生を行う記録再生部１８と、光学的情報記録媒体からの反射光を検出するフォトディテクタ１７（検出部）とを備えており、光学変調部、さらなるレンズ、ミラー等の光学部材等を備えていてもよい。具体的には、レーザダイオード１３を出たレーザ光４は、ハーフミラー１４及び対物レンズ５を通じて、モータ１５によって回転されている光学的情報記録媒体１６上にフォーカシングされ、その反射光をフォトディテクタ１７に入射させて信号を検出するように構成されている。
【００２８】
情報信号の記録を行う際には、レーザ光４の強度を複数のパワーレベル間で変調する。レーザ強度を変調するには、半導体レーザの駆動電流を変調して行うのがよく、あるいは電気光学変調器、音響光学変調器等を用いることも可能である。マークを形成する部分に対しては、ピークパワーＰ１の単一矩形パルスでもよいが、特に長いマークを形成する場合は、過剰な熱を省き、マーク幅を均一にする目的で、図５に示すようにピークパワーＰ１及びボトムパワーＰ３（但し、Ｐ１＞Ｐ３）との間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列を用いる場合もある。また、最後尾のパルスの後に冷却パワーＰ４の冷却区間を設けてもよい。マークを形成しない部分に対しては、バイアスパワーＰ２（但し、Ｐ１＞Ｐ２）で一定に保つ。
【００２９】
ここで、記録するマークの長さ、さらにはその前後のスペースの長さ等の各パターンによってマークエッジ位置に不揃いが生じ、ジッタ増大の原因となることがある。本発明の光学的情報記録媒体の記録再生方法では、これを防止し、ジッタを改善するために、上記パルス列の各パルスの位置または長さをパターン毎にエッジ位置が揃うように、必要に応じて調整し、補償することもできる。
【００３０】
［実施例］
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
保護基板としては、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径約１２ｃｍ、厚さ約１．１ｍｍ、溝ピッチ０．３２μｍ、溝深さ約２０ｎｍのものを用いた。この保護基板の溝が形成された表面上に、第２情報層として、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1からなる膜厚４０ｎｍの反射層、（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）15からなる膜厚１０ｎｍの誘電体層、Ｔｅ36Ｏ54Ｐｄ10からなる膜厚２０ｎｍの記録層、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20からなる膜厚２０ｎｍの保護層の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。この第２情報層の表面上に、紫外線硬化性樹脂を用いて２Ｐ法により保護基板と同じ溝パターンを転写し、厚さ約２５μｍの分離層を形成した。この分離層の表面上に、第１情報層として、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1からなる膜厚１０ｎｍの反射膜、様々な材料からなる膜厚１０ｎｍの誘電体層、Ｔｅ36Ｏ54Ｐｄ10からなる膜厚１０ｎｍの記録層、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20からなる膜厚２０ｎｍの保護層の各薄膜をスパッタリング法によりこの順に積層した。この第１情報層の表面上に、紫外線硬化樹脂を用いて厚さ７５μｍの透明基板を形成した。
【００３１】
本願の実施例として、第１情報層の誘電体層に（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）20、（ＺｎＯ）80（Ｙ2Ｏ3）20、（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｓｂ2Ｏ3）15、（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）15、（ＺｎＯ）60（Ｃｒ2Ｏ3）10（Ｉｎ2Ｏ3）30及び（ＺｎＯ）90（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）5をそれぞれ用いたディスク１〜６を、比較例として、第１情報層の誘電体層に（ＺｎＯ）80（ＳｉＯ2）20、（ＺｎＯ）80（ＴｉＯ2）5（Ｉｎ2Ｏ3）15、ＺｎＯ、Ｃｒ2Ｏ3、（ＺｎＯ）40（Ｃｒ2Ｏ3）60、（ＺｎＯ）99（Ｃｒ2Ｏ3）1をそれぞれ用いたディスク７〜１２を作成した。
【００３２】
上記各ディスクのグルーブ、すなわち溝及び溝間のうちレーザ光入射側から見て手前に凸になっている部分に対し、波長４０５ｎｍ、レンズ開口数０．８５の光学系を用い、線速４．９ｍ／ｓで回転させながら、レーザ光を照射して周波数１６．５ＭＨｚの単一信号を記録した。
信号を記録する際にはパワーレベルＰ１、幅６ｎｓの単一パルスを用い、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及び再生パワーは全て０．７ｍＷとした。
【００３３】
この条件で、未記録のトラックに信号を１回記録し、単一信号のＣ／Ｎ比をスペクトラムアナライザで測定した。Ｐ１を任意に変化させて測定し、振幅が最大値より３ｄＢ低くなるパワーの１．２５倍の値を設定パワーとした。各ディスクの設定パワーにおけるＣ／Ｎ比（加速前Ｃ／Ｎ比）を測定した後に、保存信頼性を確認するために、各ディスクを温度９０℃相対湿度８０％の条件で１００時間保持した後に、再度Ｃ／Ｎ比（加速後Ｃ／Ｎ比）を測定した。その第１情報層の結果を表１に示す。なお、「○」及び「◎」の結果が、実用に耐えうる材料であることを示す。
【００３４】
【表１】
表１によると、本発明の実施例であるディスク１〜６は、いずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示している。一方、比較例のディスク７〜１２は、本発明とは材料または組成比が異なるものであるが、いずれも加速後の低下が大きく保存信頼性が不十分という結果であった。
なお、同様の実験を、第２情報層の場合、第１情報層及び中間層を有さず透明基板の厚さを１００μｍとした第２情報層のみの単一情報層の場合、Ｔｅ−Ｏ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｏ−Ａｇ、Ｉｎ−Ｏ等の異なる追記形記録層材料の場合、書換形記録材料の場合、あるいは反射層を有さない構成の場合等についても行ったが、やはり上記各誘電体層の材料及び組成の間における保存信頼性の優劣は変わらなかった。
【００３６】
（実施例２）
第１情報層の反射層として様々な材料を、誘電体層の代わりに中間層としてＺｎＯを用いた以外は実施例１と同様のディスクを作成した。本願の実施例として、第１情報層の反射層にＡｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1、Ａｇ98Ｇａ1Ｃｕ1、Ａｇ98Ｙ1Ｃｕ1、Ａｇ98Ｎｄ1Ｂｉ1、Ａｇ99Ｂｉ1、Ａｇ99.95Ｂｉ0.05及びＡｇ95Ｂｉ5をそれぞれ用いたディスク１３〜１９を、比較例として、第１情報層の反射層にＡｇ99.98Ｂｉ0.02、Ａｇ90Ｂｉ10、Ａｇ99Ｓｎ1、Ａｇ99Ｍｇ1、Ａｇ99Ｔｉ1Ａｕ1をそれぞれ用いたディスク２０〜２４を作成した。
【００３７】
これらのディスクに対し、実施例１と同様の方法で評価を行った。その第１情報層の結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
表２によると、本発明の実施例であるディスク１３〜１９はいずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示している。一方、比較例のディスク２０〜２４は、本発明とは材料または組成比が異なるものであるが、いずれも加速前の値が小さいか、あるいは加速後の低下が大きく、保存信頼性が不十分という結果であった。
なお、同様の実験を、第２情報層の場合、第１情報層及び中間層を有さず透明基板の厚さを１００μｍとした第２情報層のみの単一情報層の場合、Ｔｅ−Ｏ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｏ−Ａｇ、Ｉｎ−Ｏ等の異なる追記形記録層材料の場合等についても行ったが、やはり上記各反射層の材料及び組成の間における保存信頼性の優劣は変わらなかった。
【００４０】
（実施例３）
第１情報層の誘電体層として実施例１で用いた材料を、反射層として実施例２で用いた様々な材料を用いた以外は実施例１と同様のディスクを作成した。本願の実施例として、第１情報層の誘電体層に（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）20または（ＺｎＯ）80（Ｃｒ2Ｏ3）5（Ｉｎ2Ｏ3）15を、反射層にＡｇ98Ｇａ1Ｃｕ1、Ａｇ99Ｂｉ1、Ａｇ98Ｙ1Ｃｕ1、Ａｇ99.95Ｂｉ0.05、Ａｇ95Ｂｉ5をそれぞれ組み合わせたディスク２５〜３２を、比較例として、第１情報層の反射層にＡｇ99Ｍｇ1、及びＡｇ99Ｔｉ1Ａｕ1をそれぞれ組み合わせたディスク３３、３４を作成した。
【００４１】
これらのディスクに対し、実施例１と同様の方法で評価を行った。また、各誘電体層と反射層との組み合わせにおいてディスクを総合評価した。総合評価は、加速前及び加速後のＣ／Ｎ比のうち、低い方の評価を採用した。その第１情報層の結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
表３によると、本発明の実施例であるディスク２６〜３２はいずれも加速前のＣ／Ｎ比が十分高く、加速後の低下も小さく良好な保存信頼性を示しており、総合評価としても実用上十分な結果が得られた。一方、比較例のディスク３３、３４は、本発明とは材料または組成比が異なるものであるが、いずれも加速前の値が小さく、保存信頼性が不十分であり、総合評価としても実用上不十分という結果であった。これより、誘電体層と反射層とで、本発明の材料の特定の組み合わせが有効であることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の光学的情報記録媒体、その記録再生方法及び記録再生装置は、映像、音楽、情報等の電子化できるデータを保存する媒体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
【図２】本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
【図３】本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
【図４】本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置の一例の概略図。
【図５】本発明の光学的情報記録媒体の記録再生に用いる記録パルス波形の一例の概略図。
【符号の説明】
【００４６】
１ 透明基板
２ 記録層
３ 誘電体層
４ レーザ光
５ 対物レンズ
６ 反射層
７ 保護層
８ 保護基板
９ 上部保護層
１０ 分離層
１１ 第１情報層
１２ 第ｎ情報層
１３ レーザダイオード
１４ ハーフミラー
１５ モータ
１６ 光学的情報記録媒体
１７ フォトディテクタ
１８ 記録再生部
Claims (14)
- 透明基板上に、追記形の記録層と、５０分子％以上９８分子％以下のＺｎ−Ｏ及び２分子％以上５０分子％以下のＣｒ−Ｏを含む誘電体層と、反射層とをこの順に有する少なくとも１つの情報層を備え、
前記反射層は、Ａｇを含む９５原子％以上９９．９５原子％以下の主成分及びＰｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇａから選ばれる１つまたは複数の元素を含む０．０５原子％以上５原子％以下の副成分を含む、
光学的情報記録媒体。 - 前記記録層は、Ｔｅ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｇｅ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ及びＩｎ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の酸化物母材を含む、
請求項１に記載の光学的情報記録媒体。 - 透明基板上に、Ｔｅ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｇｅ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ及びＩｎ−Ｏから選ばれる１つまたは複数の酸化物母材を含む記録層と、５０分子％以上９８分子％以下のＺｎ−Ｏ及び２分子％以上５０分子％以下のＣｒ−Ｏを含む誘電体層と、反射層とをこの順に備え、
前記反射層は、Ａｇを含む９５原子％以上９９．９５原子％以下の主成分及びＰｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇａから選ばれる１つまたは複数の元素を含む０．０５原子％以上５原子％以下の副成分を含む、
光学的情報記録媒体。 - 前記記録層は、さらにＴｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｇ及びＣｕから選ばれる１つまたは複数の元素を含む、
請求項２または３に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記記録層は、Ｔｅ―Ｏ―Ｍ（但し、Ｍは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉから選ばれる１つまたは複数の元素）を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記誘電体層は、６０分子％以上９０分子％以下のＺｎ‐Ｏ、５分子％以上１０分子％以下のＣｒ−Ｏ、並びに５分子％以上３０分子％以下のＩｎ−Ｏ及びＳｂ−Ｏの少なくとも一方を含む、
請求項２、４、５のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記反射層は、９５原子％以上のＡｇを含む、
請求項１又は３に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記反射層は、Ａｇを含む９５原子％以上９９．９５原子％以下の主成分及びＰｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇａから選ばれる１つまたは複数の元素を含む０．０５原子％以上５原子％以下の副成分を含む、
請求項７に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記情報層は、前記記録層の前記誘電体層とは反対側に、さらに保護層を有する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記情報層の前記透明基板とは反対側に、保護基板をさらに備えた、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記情報層は、溝を有し、
前記溝ピッチが、１μｍ以下である、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。 - 前記透明基板と前記情報層との間および／または前記情報層の前記透明基板とは反対側に、１つ以上の他の情報層を備える、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体。 - 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体に対して、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで記録再生を行う、
光学的情報記録媒体の記録再生方法。 - 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学的情報記録媒体に対して波長４５０ｎｍ以下の光ビームを照射して記録再生を行う記録再生部と、前記光学的情報記録媒体からの反射光を検出する検出部とを少なくとも備える、
光学的情報記録媒体の記録再生装置。
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