JP4662866B2

JP4662866B2 - 光記録媒体

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Publication number: JP4662866B2
Application number: JP2006054695A
Authority: JP
Inventors: 博三浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP2006344348A

Description

本発明は、光の照射によって情報を記録する記録型の光記録媒体に関し、更に詳しくはトラックピッチを縮小して高記録密度を得ることができる記録型の光記録媒体（以下、「光ディスク」と称することもある）に関する。

従来より、記録型の光ディスクでは、クロスライト、クロスイレース、及びクロストーク（隣接トラック間の熱干渉）を抑制するためにトラックピッチにマージンを設けることが知られている。例えばレーザビームの波長が４０５ｎｍであり、光学系の対物レンズの開口数ＮＡが０．８５である場合、トラックピッチは３２０ｎｍ以上に設定される。

このような光ディスクでは、クロスライト、クロスイレースの抑制については多くの提案がある。例えば光記録媒体の構造に関して、基板上に形成されている記録領域がトラックごとに分断され、該トラック間に前記記録領域を構成する記録材料より熱伝導率の小さい材料を介在させるもの（特許文献１参照）、基板に形成されている案内溝上にのみ記録層を備え、案内溝間には記録層を存在させないもの（特許文献２参照）、基板のランド平坦部がランド及びグルーブ境界斜面と接する両側の境界部分に、該ランド平坦部よりも高い突起部をランドの長さ方向に連続的に形成したもの（特許文献３参照）、石英製の基板上の隣接したランド部及びグルーブ部に積層された記録層を不連続に形成したもの（特許文献４参照）などが提案されている。

しかし、上記先行技術のいずれの構造においてもクロスライトやクロスイレースを完全に防止することは極めて困難であり、トラックピッチを大幅に縮小することはできない。また、本願出願人は、先に、支持基板にレーザビームのトラック方向と平行ライン状の導電体を設けた光記録媒体を提案している（特許文献５参照）。しかし、この提案においても、未だ十分満足できる性能を有するものは得られておらず、更なる改良、開発が望まれているのが現状である。

特開２０００−２７６７７０号公報特開２００１−２３６６８９号公報特開２００４−３９１０６号公報特開２００１−２６６４０５号公報特開２００３−２２８８８０号公報

本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、クロスライト及びクロスイレースを抑制し、トラックピッチを従来に比べて大幅に縮小することができる記録型の光記録媒体を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞支持基板と、該支持基板上に、光を吸収し発熱する第１の光吸収発熱部と、第１の記録部と、光を吸収し発熱する第２の光吸収発熱部と、第２の記録部とをこの順に有する光記録媒体において、
前記第１の記録部が、前記第１の光吸収発熱部上に突出して、かつ記録トラックに沿って並列して延設され、記録トラック間で分離されており、
前記第１の記録部上に、第２の光吸収発熱部及び第２の記録部がスパッタ法により積層され、
前記第２の光吸収発熱部の発熱により前記第１及び第２の記録部に記録マークが形成されたことを特徴とする光記録媒体である。
＜２＞記録及び再生光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、分離された記録部の媒体半径方向の周期であるトラックピッチが（λ／２ＮＡ）値以下であり、かつ該分離された記録部の幅が、該トラックピッチの０．６〜０．９倍である前記＜１＞に記載の光記録媒体である。
＜３＞支持基板が記録光及び再生光の案内溝である凹部及び凸部を有し、記録部が該案内溝の前記凹部及び凸部上に存在し、かつ該記録部は前記凹部及び凸部間で分離されている前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の光記録媒体である。

本発明によると、従来における問題を解決することができ、クロスライト及びクロスイレースを抑制し、トラックピッチを従来に比べて大幅に縮小することができる記録型の光記録媒体を提供することができる。

本発明の光記録媒体は、支持基板と、該支持基板上に、光を吸収し発熱する光吸収発熱部と、記録部とを少なくとも有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。前記記録部は記録トラック間で分離されて設けられている。

ここで、図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の光記録媒体の一例を示す概略断面図である。この図１Ａにおいて、１０１は光吸収発熱部、１０２は記録部、１０３は光吸収発熱部、１０４は支持基板を示し、半径方向に記録部１０２と光吸収発熱部１０１とからなる複数の積層体が分離して設けられている。記録部１０２は記録トラックに沿って連続して存在する線形状に設けられ、隣接する記録トラック間において分離して設けられている。本発明は、このように記録部１０２が記録トラック間で分離された状態で設けられていることを特徴とする。

前記記録部１０２を構成する記録材料としては、シリコン化合物を材料Ａとし、硫化物材料、セレン化物材料、フッ化物材料及び窒化物材料から選ばれる少なくとも一つの材料を材料Ｂとすると、材料Ａ及び材料Ｂを含有することが好ましい。
前記材料Ａのシリコン化合物としては、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＯＮなどが挙げられる。
前記材料Ｂの硫化物材料としては、例えばＺｎＳ、ＣａＳ、ＢａＳなどが挙げられる。
前記材料Ｂのセレン化物材料としては、例えばＺｎＳｅ、ＢａＳｅなどが挙げられる。
前記材料Ｂのフッ化物材料としては、例えばＣａＦ_２、ＢａＦ_２などが挙げられる。
前記材料Ｂの窒化物材料としては、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＳｉＮなどが挙げられる。

本発明においては、シリコン化合物である材料Ａを含有する混合体とすることによって記録部の熱伝導率が低下する。記録時はレーザ光が光吸収発熱部１０１で吸収され、該光吸収発熱部１０１の発熱により記録部が変化し、記録マークが形成されるが、記録部が低熱伝導率なので熱の拡散が抑制され、微細な記録マークを形成することができる。そして、微細な記録マークが形成できるので記録密度の向上が図れる。
このように光吸収発熱部に照射した光は該光吸収発熱部における発熱材料で吸収され、光を吸収することで該発熱材料が発熱するものである。

前記光吸収発熱部１０１及び光吸収発熱部１０３を構成する発熱材料としては、記録光を吸収し発熱する材料であればどのような材料でも構わないが、相変化材料、半導体材料、低融点金属材料、金属間化合物材料及び酸化物材料から選ばれる少なくとも１種の材料が好ましい。このような光吸収発熱部によれば、記録部を簡便な方法で分離させることができる。また、再生時には解像限界の微小マークを再生することができる。なお、光吸収発熱部１０１と光吸収発熱部１０３とは同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。

前記相変化材料としては、ＳｂとＴｅを少なくとも含有し、ＳｂとＴｅの比（原子比）Ｓｂ／Ｔｅが１〜４の範囲にある材料が好ましく、例えば、Ｓｂ（７０原子％）／Ｔｅ（３０原子％）、Ｓｂ（７５原子％）／Ｔｅ（２５原子％）、Ｓｂ（８０原子％）／Ｔｅ（２０原子％）などが好適に挙げられる。また、ＳｂとＴｅの比（Ｓｂ／Ｔｅ）が１〜４の範囲にあるＳｂＴｅは、Ｓｂ及びＴｅ以外の元素を含んでいても構わない。このような元素としては、例えばＡｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｇａなどが挙げられる。前記相変化材料としては、例えば、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ（６５原子％）−Ｔｅ（２５原子％）、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ（６０原子％）−Ｔｅ（３０原子％）、Ｇｅ−Ｓｂ（７０原子％）−Ｔｅ（２５原子％）、Ｇａ−Ｓｂ（７０原子％）−Ｔｅ（２５原子％）、Ｇｅ−Ｇａ−Ｓｂ（６５原子％）−Ｔｅ（２５原子％）などが挙げられる。

前記半導体材料としては、例えばＳｉ、Ｇｅなどが挙げられる。前記低融点金属材料としては、例えばＢｉ、Ｉｎ、Ｓｎなどが挙げられる。
前記金属間化合物材料としては、例えばＢｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ等の低融点金属を含む化合物材料を用いることができ、具体的にはＢｉＴｅ、ＢｉＩｎ、ＧａＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＴｅ、ＳｂＳｎなどが挙げられる。
前記酸化物材料としては、例えばＶ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＣｕＯ、ＺｎＯなどが挙げられる。

前記支持基板１０４としては、ガラス、石英などを用いることができる。また、Ｓｉ、ＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）等の半導体の製造に用いられる基板；アルミニウム（Ａｌ）、不透明ガラス基板等のＨＤＤ（ハードディスク）用の基板；ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、紫外線硬化樹脂等の樹脂基板を用いることができる。

本発明における記録及び再生光はレーザ光である。該レーザ光はレーザ光源として半導体レーザを用いる。半導体レーザの波長は３７０〜７８０ｎｍが好ましく、３９０〜４１０ｎｍがより好ましい。例えば、ＧａＮ系による半導体レーザを用いる。対物レンズの開口数（ＮＡ）は、０．５〜２．０が好ましく、０．８〜０．９５がより好ましい。

記録部１０２を線形状に加工して記録トラック毎に分離する方法は次の通りである。
分離前の記録部１０２は薄膜状であり、光吸収発熱部１０３上に積層されている。記録トラックとする部分にレーザ光を照射する。レーザ光は光吸収発熱部１０３で吸収され、光吸収発熱部での発熱で薄膜状である記録部の一部が変化（変質）する。記録部の変質した部分では、エッチング耐性が向上する。光記録媒体をエッチング処理することによって、薄膜状であった記録部の一部が残り、図１Ａに示すような記録トラック毎に分離された記録部１０２が形成できる。そして分離された記録部１０２上に発熱材料を積層し、光吸収発熱部１０１を設ける。

図１Ａの光記録媒体への記録方法は次の通りである。
光吸収発熱部１０１と記録部１０２の積層構成に対して、光吸収発熱部１０１側からレーザ光を照射する。レーザ光は光吸収発熱部１０１で吸収され、光吸収発熱部での発熱によって、記録部１０２が変化（変質）する。記録の際のレーザパワーレベルは、記録部を形成した際のレーザパワーレベルよりも高く設定する。このように、記録部の変質によって情報が記録される。

また、図１Ａに示す光記録媒体の再生方法は次の通りである。
再生の際には、レーザ光は光吸収発熱部１０１で吸収され、発熱によって光吸収発熱部の光学特性を変化させる。この際に、光学特性の変化がレーザビーム径よりも小さな領域で起こるようにレーザ光のパワーレベルを設定する。ビーム径内一部で光吸収発熱部１０１の光学特性が変化することによって、実効的にはビーム径よりも小さな光学的開口が光吸収発熱部１０１に形成された状態になる。その小さな光学的開口によって、通常のビーム径では解像限界にあたる微小マークを再生する。ここで、前記解像限界とは、レーザ光の波長をλとし、対物レンズの開口数をＮＡとすると、（λ／２ＮＡ）値以下の周期を意味する。このように、解像限界の記録マークを周期信号として再生する方法を超解像再生と呼んでいる。本発明においては、相変化材料、半導体材料、低融点金属材料、金属間化合物材料、及び酸化物材料から選ばれる少なくとも１種の材料を含有する光吸収発熱部を設けることによって解像限界の微小な記録マークを再生することができる。

図１Ｂは、光吸収発熱部１０１の上に更に記録部２０１が積層された例である。記録時は、記録光が光吸収発熱部１０１で吸収され、光吸収発熱部の熱により記録部が変化し、記録マークが形成される。熱は上下に伝導するため、光吸収発熱部１０１の上下に記録部２０１，１０２を設けることができる。

図１Ｃは、図１Ｂの構成において支持基板１０４と光吸収発熱部１０３との間に熱伝導抑止材料からなる熱伝導抑止層３０１を設けた例である。熱伝導抑止層３０１は発熱層１０３から基板１０４への熱拡散を抑制するために設けたものである。
前記熱伝導抑止材料としては、熱伝導を抑制できる材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ等のシリコン化合物材料；ＣａＦ_２、ＢａＦ_２等のフッ化物材料などが挙げられる。また、記録部２０１，１０２と同様に、シリコン酸化物を材料Ａとする、材料Ａと材料Ｂの混合体材料を用いることができる。ここで、材料Ａはシリコン酸化物であり、材料Ｂは硫化物材料、セレン化物材料、フッ化物材料、窒化物材料、金属材料、及び半導体材料から選択される少なくとも１種の材料である。前記材料Ａのシリコン酸化物としては、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＯＮなどが挙げられる。
前記材料Ｂの硫化物材料としては、例えばＺｎＳ、ＣａＳ、ＢａＳなどが挙げられる。前記材料Ｂのセレン化物材料としては、例えばＺｎＳｅ、ＢａＳｅなどが挙げられる。前記材料Ｂのフッ化物材料としては、例えばＣａＦ_２、ＢａＦ_２などが挙げられる。前記材料Ｂの窒化物材料としては、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＳｉＮなどが挙げられる。

図１Ｄは、図１Ｃの構成において、膜厚方向の最上層に保護層４０１を設けた例である。該保護層４０１は光記録媒体を保護するために設ける。
前記保護層４０１の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ等のシリコン化合物；ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィン、エポキシ、ビニルエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、紫外線硬化樹脂等の透光性樹脂材料などが挙げられる。なお、各材料を単層で保護層としてもよい。

図２Ａ及び図２Ｂは光記録媒体の構造を用いて記録状態を示したものである。図２Ａは記録前の状態であり、図１Ｂと同様、２０１は記録部、１０１は光吸収発熱部、１０２は記録部、１０３は光吸収発熱部を示す。５０１は記録再生方向を示す。図２Ｂは記録後の状態であり、５１１、５１２は記録マークを示す。
光吸収発熱部１０１の発熱で上下の記録部２０１，１０２が変化する。図２Ｂの５１１，５１２は記録部が変質した状態を示す。記録部が変質した状態、つまり、記録形態は材料密度の変化である。つまり、記録部の変質した部分５１１，５１２では、それ以外の部分よりも材料の密度が高密度化している。また、記録形態は光吸収発熱部５１３と記録部５１１，５１２間での元素の相互拡散があってもよい。つまり、光吸収発熱部を構成する元素と、記録部を構成する元素が相互に混ざり合っていても構わない。相互拡散が起こることによって、未記録部分（５１１及び５１２以外の記録部）との光学的コントラストが大きくなり、再生信号強度が増加する。また、記録形態は光吸収発熱部１０１及び記録部５１１，５１２の変形があってもよい。つまり、光吸収発熱部５１３が変形し、それに伴って記録部５１１，５１２が変形していても構わない。変形が起こることによって、未記録部分（５１１及び５１２以外の記録部）との光学的コントラストが大きくなり、再生信号強度が増加する。

記録部２０１，１０２の材料として材料Ａと材料Ｂを用いることは、上述したとおりであるが、更に、材料Ｃとして銀、白金、及びパラジウムから選ばれる少なくとも１種の材料を材料Ａ及び材料Ｂと混合して用いると、記録前は、材料Ａ、材料Ｂ、及び材料Ｃが均一に分散した状態にあるが、記録に際して、レーザ光を照射した高温部分（図２Ｂの５１１，５１２）では、前述したように形態変化が起こると共に材料Ｃが凝集する。金属材料である材料Ｃが凝集することによって記録マークの光学的コントラストが増加して信号強度を向上させることができる。

図３は本発明の光記録媒体の構成を断面図と平面図で示したものである。即ち、図３の下が断面図、図３の上が平面図である。記録部１０２は記録トラックに沿って連続して存在する線形状であり、隣接する記録トラック間において完全に分離された状態で設けられている。

次に、図４に示す従来の光記録媒体の構成と、図５に示す本発明の光記録媒体の構成との比較から、本発明の光記録媒体の記録原理と効果について説明する。
図４は従来の光記録媒体の構成であり、薄膜を積層したのみの構成となっている。
図４の（ａ）は光記録媒体の断面図と記録時の温度分布を示す。７０１は記録部、７０２は光吸収発熱部、７０３は記録部である。記録部は薄膜状であり、光記録媒体面内において分離はされていない。７０４はレーザ光の照射方向を示す。７０５は記録マークである。矢印は媒体半径方向の記録マークの大きさ（以下、「記録マーク幅」と称することもある）を示す。７０６はレーザ照射時の光吸収発熱部７０２の温度分布を示す。即ち媒体半径方向の温度分布である。７０７は記録温度を示す。７０８はレーザビーム径を示す。光吸収発熱部７０２の温度分布はレーザビームの強度分布を反映し、ガウシアン分布になる。記録温度７０７以上に昇温した部分の記録部が変化し、記録マークになる。

図４の（ｂ）はレーザ光照射方向から見た光記録媒体の平面図であり、記録状態を示す。７１１は記録マークを示す。７１２はレーザビーム径、７１３は記録マーク幅を示す。７１４はトラック方向におけるマークの大きさ（以下、「記録マーク長」と称することもある）を示す。７１５はトラックピッチである。７１６はトラック方向における記録マークの周期（以下、「記録周期」と称することもある）を示す。

図４の（ｃ）は記録時のレーザパワーの変調方法を示す。７２１は記録パルス幅を示す。７２２は記録パワーレベルを示す。７２３はバイアスパワーレベルを示す。パルス幅７２１を短くすることによってトラック方向における温度分布を制御し、マーク長７１４を短くすることができる。図４の（ａ）に示すように、媒体半径方向における温度分布は、レーザビームの強度分布に従うので、マーク幅７１３はマーク長７１４程には短くできない。従って従来の光記録媒体では記録マーク７１１は、半径方向に拡がった状態になる。そこで記録マークの重なり（クロスライト）を避けるため、トラックピッチ７１５に余裕を持たせる。トラックピッチ７１５はマーク幅７１３以下にはできない。

図５は本発明の光記録媒体の構成を示すものであり、記録部は線形状である。図５の（ａ）は光記録媒体の断面図と温度分布を示す。２０１は記録部、１０１は光吸収発熱部、１０２は記録部、１０３は光吸収発熱部である。記録部１０２は線形状であり、媒体半径方向において完全に分離されている。８０１はレーザ光の照射方向を示す。８０２は記録マークを示す。矢印は記録マーク幅を示す。８０３はレーザ照射時の光吸収発熱部の温度分布であり、媒体半径方向の温度分布を示している。
８０４は記録温度を示す。８０５はレーザビーム径を示す。記録部２０１及び光吸収発熱部１０１は、線形状である記録部１０２の上に積層され、媒体半径方向において分離された状態になっている。光吸収発熱部１０１が分離された状態になっていることから面内での熱拡散が制限され、レーザビーム中心の光吸収発熱部が特に高温になる。記録温度８０４以上に昇温した部分が記録マークになる。

図５の（ｂ）はレーザ光照射側から見た光記録媒体の平面図であり、記録状態を示す。１０２は線形状の記録部を示す。８１１は記録マークを示す。８１２はレーザビーム径を示す。８１３は記録マークの幅を示す。８１４は記録マーク長を示す。８１５はトラックピッチを示す。８１６は記録マーク周期を示す。８１７は記録部１０２の幅を示す。

図５の（ｃ）は記録時のレーザパワーの変調方法を示す。８２１は記録パルス幅、８２２は記録パワーレベル、８２３はバイアスパワーレベルを示す。記録温度８０４以上の部分が記録マークになることから、マーク幅８１３の半径方向への拡がりは、記録部の幅８１７以下に制限される。記録マーク８１１はトラック方向、半径方向ともに短くできる。記録マーク幅８１３が縮小できることから、トラックピッチ８１５は狭く設定できる。

本発明の光記録媒体においては、記録及び再生光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、分離した記録部の媒体半径方向の周期であるトラックピッチが（λ／２ＮＡ）値以下であり、かつ該分離された記録部の幅が、該トラックピッチの０．６〜０．９倍であることが好ましい。これは、光記録媒体の構成を備えたもので、本発明の光記録媒体における記録部の媒体面内におけるレイアウトに関している。
図３を参照して説明すると、図３の下は光記録媒体の記録部と光吸収発熱部のみを示した断面図である。２０１は記録部、１０１は光吸収発熱部、１０２は記録部、１０３は光吸収発熱部である。図３の上は、記録部のみを記載した平面図であり、図１Ａ〜図１Ｄに共通した記録部１０２を示す。

図３の上の６１０はレーザビーム径を示す。レーザ波長をλ、光学系の対物レンズの開口数をＮＡとすると、レーザビーム径は、０．８２×λ／ＮＡで概算される。以降の説明で示すレーザビーム径は、この式で概算される値である。６１１は記録部の媒体半径方向の周期（以下、「トラックピッチ」と称することもある）を示す。記録及び再生光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、トラックピッチ６１１は、（λ／２ＮＡ）値以下である。６１２は線形状である記録部の幅を示す。記録部の幅は、トラックピッチ×（０．６〜０．９）である。図５で説明した記録原理のように、本発明の光記録媒体では記録部に倣った記録マークが形成される。従って、記録部幅６１２を狭くする程、記録マーク幅が狭くなる。しかし、記録マーク幅が狭くなると、信号強度が低下する。よって、記録部の幅はトラックピッチの０．６〜０．９倍の範囲に設定することが好ましい。

本発明の光記録媒体においては、支持基板が記録光及び再生光の案内溝である凹部及び凸部を有し、記録部が該案内溝の前記凹部及び凸部上に存在し、かつ該記録部は前記凹部及び凸部間で分離されていることが好ましい。これは、本発明の光記録媒体の断面形状に関し、記録部が凹部及び凸部上に存在し、かつ記録部が凸部と凹部間で分離された状態で設けられていることを意味する。
図６に基づき説明すると、図６は光記録媒体の断面図であり、２０１は記録部、１０１は光吸収発熱部、１０２は記録部、１０３は光吸収発熱部、３０１は熱伝導抑止層、１０４は支持基板を示す。９０１は記録及び再生の際のレーザ光照射方向を示す。支持基板１０４には記録及び再生レーザ光の案内溝（凹部及び凸部）が存在する。９０２は凸部、９０３は凹部を示す。９０４はトラックピッチを示す。図６に示す通り、線形状である記録部は、凹部及び凸部上に設ける。記録及び再生の際は、レーザ光を凸部９０２又は凹部９０３に対してトラッキングする。

トラッキングの方法としてはプッシュプル法、及びディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法のいずれを使ってもよい。支持基板に凹凸が存在することから、記録部の形状の影響を受けることなく、プッシュプル信号が生成される。従って、安定してトラッキングすることができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例により何ら限定されるものではない。

（実施例１及び比較例１）
＜線形状の記録部の作製＞
図７Ａ〜図７Ｃは実施例による本発明の光記録媒体の記録部の製造方法を示すものである。
図７Ａは記録部を線形状に加工する前の光記録媒体の構成を示す。１０２は記録部である。材料はＺｎＳ−ＳｉＯ_２であり、材料の比率はＺｎＳが８０ｍｏｌ％であり、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％である。１０２の記録部の膜厚は４５ｎｍである。
１０３は光吸収発熱部である。材料はＧｅであり、膜厚は１０ｎｍである。３０１は熱伝導抑止層である。材料はＺｎＳ−ＳｉＯ_２であり、材料の比率はＺｎＳが８０ｍｏｌ％であり、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％であり、１０３の光吸収発熱部の膜厚は５０ｎｍである。
１０４は支持基板である。材料はポリカーボネートであり、厚みは０．６ｍｍである。大きさは直径１２ｃｍであり、所謂ＣＤサイズである。支持基板にはトラッキング用の溝が存在する。１００１は凸部、１００２は凹部を示す。

図７Ｂはレーザ光照射工程を示す。記録部として残す部分にレーザ光を照射する。即ちレーザ光を凸部と凹部に倣わせて照射し、凸部と凹部上の記録部を変化させる。１００３はレーザ光照射方向を示す。レーザ光源には波長４０５ｎｍの半導体レーザを用いた。対物レンズの開口数は０．８５である。レーザ光を凸部１００１、凹部１００２に対してトラッキングしながら照射した。照射条件は、１．８ｍＷ（ＣＷ）である。レーザ照射部の記録部１０２が緻密化する。１００４は緻密化部分を示している。

図７Ｃはエッチング工程を示す。エッチングで記録部を線形状に加工する。加工にはウエットエッチング法を用いる。エッチング溶液はフッ酸水溶液（ＨＦ：Ｈ_２Ｏ＝１：１０）である。フッ酸水溶液に浸漬することによって、レーザ非照射部分が除去され、記録部を線形状に加工することができる。１００５は線形状に加工した記録部を示す。１００６は記録部のトラックピッチを示す。図７Ｃから、支持基板には記録及び再生光の案内溝（凹部及び凸部）が存在し、線形状である記録部が凹部及び凸部上に存在していることがわかる。

図８に記録部を線形状に加工した状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測した表面像を示す。線形状に加工した記録部のＺｎＳ−ＳｉＯ_２が白いコントラストで観測されている。１１０１は凸部上のＺｎＳ−ＳｉＯ_２、１１０２は凹部上のＺｎＳ−ＳｉＯ_２である。１１０３は分離部分（スペース）である。トラックピッチ１１０４は２２０ｎｍである。記録部の幅１１０５は１８０ｎｍである。記録及び再生に用いるレーザ光の波長λは４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡは０．８５である。トラックピッチはλ／２ＮＡ＝２３８ｎｍ以下である。また、記録部の幅はトラックピッチ×０．８である。これらの結果から、記録部が記録及び再生光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、分離した記録部の媒体半径方向の周期であるトラックピッチが（λ／２ＮＡ）値以下であり、かつ該分離された記録部の幅が、該トラックピッチの０．６〜０．９倍であることを満たすレイアウトに加工できていることがわかる。

次に、図７Ｃで示した線形状に加工した記録部１００５上に光吸収発熱部１０１と記録部２０１を積層した。図９はそのように構成した光記録媒体である。図９の１０２は線形状で分離された記録部を示す。１０１は記録部上に積層した光吸収発熱部、２０１は記録部を示す。図９に示す通り、線形状に分離された記録部１０２の端部は急峻な形状（垂直もしくは逆テーパープロファイル形状）になっている。急峻な形状であることから、記録部１０２に側壁には薄膜が堆積されにくい。記録部上に積層された光吸収発熱部１０１、及び記録部２０１の膜厚は、記録部の側壁で減少する。よって、光吸収発熱部１０１及び記録部２０１は、エッチング処理することなく、記録部１０２ごとに分離された状態で形成される。

記録部２０１は、記録材料がＺｎＳ−ＳｉＯ_２−Ａｇである。材料の比率はＺｎＳが７０ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％、Ａｇが１０ｍｏｌ％であり、この記録部２０１の膜厚は４５ｎｍである。
光吸収発熱部１０１は、材料がＡｇＩｎＳｂＴｅである。発熱材料の比率は、Ａｇが４原子％、Ｉｎが７原子％、Ｓｂが６１原子％、Ｔｅが２８原子％であり、この光吸収発熱部１０１の膜厚は２０ｎｍであった。トラックピッチ１２０４は２２０ｎｍである。

図１０は、比較例１として作製した光記録媒体の構成を示す。
１３０１は記録部である。材料はＺｎＳ−ＳｉＯ_２−Ａｇであり、材料の比率はＺｎＳが７０ｍｏｌ％であり、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％であり、Ａｇが１０ｍｏｌ％であった。この記録部１３０１の膜厚は４５ｎｍであった。
１３０２は光吸収発熱部である。材料はＡｇＩｎＳｂＴｅであり、材料の比率は、Ａｇが４原子％、Ｉｎが７原子％、Ｓｂが６１原子％、Ｔｅが２８原子％であった。この光吸収発熱部１３０２の膜厚は２０ｎｍであった。
１３０３は記録部である。材料はＺｎＳ−ＳｉＯ_２であり、材料の比率はＺｎＳが８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％であった。この記録部１３０３の膜厚は５０ｎｍである。
１３０４は支持基板である。材料はポリカーボネートであり、厚みは０．６ｍｍである。１３０５はレーザ光の照射方向を示す。

図１０の薄膜を積層した比較例１の光記録媒体、及び図９の実施例１の光記録媒体を記録することにより比較した。記録に用いたレーザ光の波長は４０５ｎｍ、対物レンズの開口数は０．８５である。図１１に記録結果を示す。図１１の右図の１４０１は記録パルスを示す。記録レベルとバイアスレベル間でレーザパワーを変調し記録した。記録周期は４００ｎｍである。記録及び再生線速度は３．５ｍ／ｓｅｃである。再生パワーは０．２ｍＷである。図１１の左図の１４０２は記録パワーによる信号振幅の変化を示す。１４０３は実施例１の光記録媒体の記録結果を示し、１４０４は比較例１の光記録媒体の記録結果を示す。

比較例１の１４０４の場合は、記録パワーを上げることで記録マーク幅が半径方向に拡がる（図４の（ｂ）の状態参照）。その結果、信号振幅は記録パワーに応じて増加する。一方、実施例１の１４０３の場合は、記録マーク幅が拡がらない（図５の（ｂ）の状態参照）。その結果、信号振幅はほぼ一定値を保つ。また、実施例１の光記録媒体は記録部が分離された状態であることから、媒体面内における熱の拡散が抑制されている。その結果、比較例よりも低パワーで大きな信号振幅が得られる。以上のように、記録マークの拡がりを押さえる効果が再生信号の変化から確認される。
また、実施例１に示したように、光記録媒体のトラックピッチを２２０ｎｍまで縮小することができた。即ち、レーザ光の波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数０．８５の場合、従来の光記録媒体ではトラックピッチを３２０ｎｍ以上に設定されるが、これと対比すると、実施例１の光記録媒体ではトラックピッチを従来の７０％まで縮小できたことになる。

（実施例２及び比較例２）
次に、記録マーク幅の拡がりを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察で調べた。
図９は実施例２の光記録媒体の構成を示す図である。図９の１０２は線形状で分離された記録部を示す。１０１は記録部上に積層した光吸収発熱部、２０１は記録部を示す。図９に示すように、線形状に分離された記録部１０２の端部は急峻な形状（垂直もしくは逆テーパープロファイル形状）になっている。このように急峻な形状であることから、記録部１０２に側壁には薄膜が堆積されにくい。記録部上に積層された光吸収発熱部１０１、及び記録部２０１の膜厚は、記録部の側壁で減少する。よって、光吸収発熱部１０１及び記録部２０１は、エッチング処理することなく、記録部１０２ごとに分離された状態で形成される。記録部２０１は、記録材料がＺｎＳ−ＳｉＯ_２である。材料の比率はＺｎＳが８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％であり、膜厚は６０ｎｍである。光吸収発熱部１０１は、材料がＡｇＩｎＳｂＴｅである。発熱材料の比率は、Ａｇが４原子％、Ｉｎが７原子％、Ｓｂが６１原子％、Ｔｅが２８原子％であり、膜厚は２０ｎｍである。トラックピッチ１２０４は２２０ｎｍである。

一方、図１０は比較例２として作製した光記録媒体の構成を示す図である。１３０１は記録部である。材料はＺｎＳ−ＳｉＯ_２であり、材料の比率はＺｎＳが８０ｍｏｌ％であり、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％である。この記録部１３０１の膜厚は４５ｎｍである。１３０２は光吸収発熱部である。材料はＡｇＩｎＳｂＴｅであり、材料の比率は、Ａｇが４原子％、Ｉｎが７原子％、Ｓｂが６１原子％、Ｔｅが２８原子％である。この光吸収発熱部の膜厚は２０ｎｍである。１３０３は記録部である。材料はＺｎＳ−ＳｉＯ_２であり、材料の比率はＺｎＳが８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％である。この記録部１３０３の膜厚は５０ｎｍである。１３０４は支持基板である。材料はポリカーボネートで、厚みは０．６ｍｍである。１３０５はレーザ光の照射方向を示す。

図１２には、実施例２の光記録媒体の記録状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観測写真を示す。記録に用いたレーザ光の波長は４０５ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．８５である。記録レベルとバイアスレベル間でレーザパワーを変調し記録した。記録レベルは３．５ｍＷ、バイアスレベルは０．４ｍＷである。１２０１（ＳＥＭ像の白部分）は記録マークを示す。記録後に光記録媒体をエッチング処理してマークをＳＥＭ観察しやすくしている。１２０２は光吸収発熱部１０１のＡｇＩｎＳｂＴｅである。１２０３は記録マークの幅を示す。１２０４はトラックピッチを示す。トラックピッチは２２０ｎｍである。図１２に示すように、記録マーク幅の拡がりは抑制され、隣接トラックにマークがはみ出すことなく記録できていることが分かる。

次に、図９に示す実施例２の光記録媒体に対する記録状態と、図１０に示す比較例２の光記録媒体に対する記録状態を、記録マーク幅の拡がりに関して比較した。記録に用いたレーザ光の波長は４０５ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．８５である。図１３に記録結果を示す。図１２の１２０３に示した記録マーク幅の記録パワーによる変化を比較した。比較例２の場合、記録パワーに応じて記録マーク幅は変化し、記録パワーを上げると記録マーク幅も広がる。これに対して、実施例２の場合は記録パワーを変えても記録マーク幅が変化しないパワー範囲がある。記録パワーによらず一定幅のマークが記録できることから、実施例２の光記録媒体は比較例２の光記録媒体よりもクロスライトを抑制することができる。クロスライトが抑制できることによってトラックピッチをその分縮小することができ、記録密度を上げることができる。比較例２の従来の光記録媒体の構成では、レーザ光の波長は４０５ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．８５で記録した場合のトラックピッチの縮小限界は、３００〜３２０ｎｍ付近にあった。実施例２の光記録媒体の構成することによって、トラックピッチを１６０〜２２０ｎｍまで縮小できることがわかった。

本発明の記録型の光記録媒体は、クロスライト及びクロスイレースを抑制し、トラックピッチを従来に比べて大幅に縮小することができるので、各種光記録媒体の高密度化手段として好適に用いられる。

図１Ａは、本発明の光記録媒体の一例を示す概略断面図である。図１Ｂは、本発明の光記録媒体の他の一例を示す概略断面図である。図１Ｃは、本発明の光記録媒体の更に他の一例を示す概略断面図である。図１Ｄは、本発明の光記録媒体の更に他の一例を示す概略断面図である。図２Ａは、本発明の光記録媒体の記録前の状態を示す部分概略断面図である。図２Ｂは、本発明の光記録媒体の記録後の状態を示す部分概略断面図である。図３は、本発明の光記録媒体の一例を示し、上図は平面図であり、下図は断面図である。図４は、従来の光記録媒体の記録状態を示す図であり、（ａ）は、光記録媒体の断面図と記録時の温度分布図を表し、（ｂ）は光記録媒体の平面図を表し、記録時のレーザパワー変調方法を示す図を表す。図５は、本発明の光記録媒体の記録状態を示す図を表す記録原理の説明図であり、（ａ）は、光記録媒体の断面図と記録時の温度分布図であり、（ｂ）は光記録媒体の平面図を表し、（ｃ）は記録時のレーザパワー変調方法を示す図である。図６は、本発明の光記録媒体の一例を示す概略断面図である。図７Ａは、実施例１における記録部を線形状に加工する前の光記録媒体の断面図である。図７Ｂは、実施例１におけるレーザ光照射工程を示す断面図である。図７Ｃは、実施例１におけるエッチング工程を示す断面図である。図８は、実施例１の記録部を線形状に加工した状態を示す表面ＳＥＭ像である。図９は、実施例１の光記録媒体の概略断面図である。図１０は、比較例１（従来）の光記録媒体の断面図である。図１１は、実施例１及び比較例１の記録結果を示すグラフである。図１２は、実施例２の光記録媒体の記録状態を示す表面ＳＥＭ像である。図１３は、実施例２及び比較例２の記録マーク幅の結果を示すグラフである。

符号の説明

１０１光吸収発熱部
１０２記録部
１０３光吸収発熱部
１０４支持基板
２０１記録部
３０１熱伝導抑止層
４０１保護層
５０１記録再生方向
５１１記録マーク
５１２記録マーク
５１３光吸収発熱部の変形部
６１０レーザビーム径
６１１記録部のトラックピッチ
６１２記録部の幅
７０１記録部
７０２光吸収発熱部
７０３記録部
７０４レーザ光照射方向
７０５記録マーク幅
７０６レーザ光照射時の光吸収発熱部温度分布
７０７記録温度
７０８レーザビーム径
７１１記録マーク
７１２レーザビーム径
７１３記録マーク径
７１４記録マーク長
７１５トラックピッチ
７１６記録周期
７２１記録パルス幅
７２２記録パワーレベル
７２３バイアスパワーレベル
８０１レーザ光照射方向
８０２記録マーク幅
８０３レーザ照射時の光吸収発熱部温度分布
８０４記録温度
８０５レーザビーム径
８１１記録マーク
８１２レーザビーム径
８１３記録マーク幅
８１４記録マーク長
９０１レーザ光照射方向
９０２凸部
９０３凹部
９０４トラックピッチ
１００１凸部
１００２凹部
１３０１記録部
１３０２光吸収発熱部
１３０３記録部
１３０４支持基板
１３０５レーザ光照射方向

Claims

支持基板と、該支持基板上に、光を吸収し発熱する第１の光吸収発熱部と、第１の記録部と、光を吸収し発熱する第２の光吸収発熱部と、第２の記録部とをこの順に有する光記録媒体において、
前記第１の記録部が、前記第１の光吸収発熱部上に突出して、かつ記録トラックに沿って並列して延設され、記録トラック間で分離されており、
前記第１の記録部上に、第２の光吸収発熱部及び第２の記録部がスパッタ法により積層され、かつ記録トラック間で分離されており、
前記第２の光吸収発熱部の発熱により前記第１及び第２の記録部に記録マークが形成されたことを特徴とする光記録媒体。
記録及び再生光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、分離された記録部の媒体半径方向の周期であるトラックピッチが（λ／２ＮＡ）値以下であり、かつ該分離された記録部の幅が、該トラックピッチの０．６〜０．９倍である請求項１に記載の光記録媒体。
支持基板が記録光及び再生光の案内溝である凹部及び凸部を有し、記録部が該案内溝の前記凹部及び凸部上に存在し、かつ該記録部は前記凹部及び凸部間で分離されている請求項１から２のいずれかに記載の光記録媒体。