JP4935688B2 - 光記録媒体及び記録膜材料 - Google Patents

Description

この発明は、次世代ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）と称される光記録媒体、特に相変化材料からなる２層以上の情報層を有する光記録媒体及びこの光記録媒体用の記録膜材料に関する。

次世代ＤＶＤとして、例えばブルーレイ（商標）ディスク（以下ＢＤ）と称される、記録再生レーザー波長が４０５ｎｍ（青色）、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．８５（λ／ＮＡ≦５００ｎｍ）の光学系を利用するものが提案されている。

ＢＤなどの光ディスクドライブでは、シングルモード発振半導体レーザーを使用しており、信号再生時のレーザーノイズを低減するために、数百ＭＨｚの周波数で再生光の高周波重畳を行う。高周波重畳の条件は一般的に、周波数：３００〜５００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：３〜８、パルス幅：２００〜４００ｐｓｅｃである。

ＢＤでは、片面に２層以上の情報層を有する書き換え型光記録媒体が提案されている。この光記録媒体では、光入射面側から最も遠い情報層（Ｌ０層）以外の情報層は、Ｌ０層への記録再生光を透過させるために、レーザー光の波長に対して半透明な半透過情報層である必要がある。このように、例えば２層光記録媒体では、光入射面側から最も遠い情報層（Ｌ０層）以外のＬ１層は半透過情報層であるためにＬ１層での反射率が低くなり、またＬ０層はＬ１層を介してレーザー光が入射・反射するためにＬ０層での反射率も低くなる。よって、２層光記録媒体では、１層光記録媒体と比較して反射率が低いために再生のレーザパワーを高めてピックアップへの戻り光量を確保する必要がある。

また、ＢＤではＤＶＤと比較して短波長のレーザー光を用い、更に高ＮＡ対物レンズを用いてスポットサイズを小さくしているために、レーザースポットにおけるエネルギー密度が非常に高い。

さらに、前述のように、２層光記録媒体のＬ１層は半透過情報層にする必要があるために、金属反射膜を薄くしなければならない。そのため、Ｌ１層の記録膜へ照射されたレーザー光により発した熱が反射膜で十分に放熱できず、Ｌ１層はＬ０層と比較して冷却速度が劣る徐冷構造となってしまう。

また、高速記録を行うために記録の線速度を高めてディスクの回転数が速くなると、ピックアップがディスクの溝であるグルーブに追従しにくくなり、サーボが不安定になる。そのため、高速記録時には再生パワーを高めてサーボを安定にする必要がある。

従って、高い再生パワー、スポットサイズの高いエネルギー密度、徐冷構造である半透過情報層、高速記録、という４つの大きな理由により、２層以上の次世代ＤＶＤの半透過情報層では、記録した信号が再生光により劣化し、再生耐久性が著しく低下してしまうという問題が生じる。

さらに、再生光には高周波重畳が行われており、そのＲａｔｉｏ（最低パワーと最高パワーの比）が高いほど再生光のピークパワーが高くなってしまい、再生光照射部分の温度上昇が顕著となる。高パワーの再生光に加え、高Ｒａｔｉｏの高周波重畳により、ＢＤではＤＶＤと比べて再生耐久性を確保することが困難である。

特に、書換え型相変化光記録媒体では、記録信号であるアモルファス（非晶質）マークが、再生時における高い再生パワーのレーザー光照射によって結晶化して記録信号が消失し易いという問題点がある。この問題点は、特に、Ｓｂを主成分とするＳｂ共晶系の相変化材料において顕著である。

従って従来は、ＢＤの書換え型多層光記録媒体の、半透過情報層の記録膜材料として、Ｓｂ共晶系材料を用いることは困難であった。

更に、書換え型多層ＢＤの半透過情報層の記録膜材料として、上記のようにＳｂ共晶系材料を用いた場合、次のような、記録時の記録ストラテジのマージンが狭くなるという問題点がある。

Ｓｂ共晶系材料は、記録膜の結晶化速度を高めることが容易であるが、記録レーザー光によるアモルファスマーク形成時には、高い冷却速度が必要である。冷却速度が十分でないと、記録膜溶融後の冷却時に再結晶化が起こり、アモルファスマークの形成が不十分となってしまう。

これに対して、媒体構造を急冷型にするか、アモルファスマーク形成のための記録ストラテジにおけるパルス幅を狭くして、記録膜溶融後の冷却速度を高めなければならない。

しかしながら、多層ＢＤの半透過情報層では、記録再生光を透過させるために、記録膜又は反射膜を薄くしなければならず、余熱の発散が不十分で、全反射の情報層（Ｌ０層）に比べて徐冷構造となってしまい、アモルファスマークの形成が不十分となる。

また、レーザー光の発光においては、発光の立上り・立下り時間には約１．５ｎｓｅｃ〜３ｎｓｅｃの時間がかかるために、レーザーパルスにおけるパルス幅を上記発光時間よりも短い時間に設定しても発光することができないので、記録膜としては、上記よりも太いパルス幅でも記録できることが求められている。

しかしながら、Ｓｂ共晶系材料では、前述のように高い冷却速度が必要なため、太いパルス幅の記録ストラテジで記録すると再結晶化が起こり、正しく記録することが困難であった。

このような問題点を解決するために、相変化記録材料にランタノイドを含むようにした特許文献１や特許文献２があるが、これらの発明では、λ／ＮＡ≦５００ｎｍの光学系における高い再生パワーでの再生耐久性を確保することは難しい。

特開２００４−３０６５９５号公報 特許３８９９７７０号公報

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、次世代ＤＶＤとして、λ／ＮＡ≦５００ｎｍの記録条件で、半透過情報層にＳｂ共晶系材料を用いても、高い再生パワーでの再生耐久性と記録ストラテジのマージンに優れた次世代光記録媒体及びこの光記録媒体用の記録膜材料を提供することを課題とする。

本発明者は鋭意研究の結果、２層以上の情報層を有する次世代光記録媒体の半透過情報層の記録膜の材料として、Ｓｂ共晶系材料の、Ｓｂの一部をＴｅで置換し、記録膜に隣接する層が少なくともＣｒとＯを含むようにし、光記録媒体の各層の厚さを最適化すると、アモルファスマークの熱安定性が向上し、再生耐久性を高くできることを見出した。また、結晶とアモルファスとの反射率差が大きくなり、かつ、透過率が高まり、記録時の記録ストラテジのマージンを広くすることができることを見出した。

即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。

（１）基板と、この基板におけるレーザービームの光入射面側に設けられた第１の情報層と、この第１の情報層よりも更に光入射面側に設けられた少なくとも１層の半透過情報層と、を有してなり、前記半透過情報層は、Ｓｂを主成分とするＳｂ_ｘＧｅ_ｙＩｎ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなる記録膜を含んで構成されると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが４≦ｚ≦１５であり、且つ、前記記録膜は、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦５００ｎｍの光学系により結晶質と非晶質との相変化を用いて書換え可能である光記録媒体であって、前記記録膜は、更に組成比ａのＴｅが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする光記録媒体。

（２）前記記録膜の膜厚が３ｎｍ以上７ｎｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の光記録媒体。

（３）前記半透過情報層は、前記記録膜のレーザービームの光入射面側と反対側に反射膜を含んで構成され、前記反射膜の膜厚が８ｎｍ以上１６ｎｍ以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の光記録媒体。

（４）前記半透過情報層は、前記記録膜の光入射面側に接する界面層を含んで構成され、前記界面層が、少なくともＣｒとＯを含むことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の光記録媒体。

（５）前記半透過情報層は、レーザービームの光入射面側より、放熱層、誘電体層、界面層、記録膜の順に含んで構成され、前記放熱層がＡＩＮ膜またはＳｉＮ膜からなることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の光記録媒体。

（６）前記界面層はＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜からなり、前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする（５）に記載の光記録媒体。

（７）前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比が、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝Ｂ：Ｃ（ｍｏｌ％）としたときに、２０≦Ｂ≦９０かつ１０≦Ｃ≦８０かつＢ＋Ｃ＝１００であることを特徴とする（６）に記載の光記録媒体。

（８）前記ＺｒＯ_２はＹ_２Ｏ_３を含む安定化ＺｒＯ_２であり、該安定化ＺｒＯ_２中のＺｒＯ_２とＹ_２Ｏ_３との組成比を、ＺｒＯ_２：Ｙ_２Ｏ_３＝（１００−ｘ）：ｘ（ｍｏｌ％）としたときに、２≦ｘ≦１０であることを特徴とする（６）または（７）に記載の光記録媒体。

（９）Ｓｂ_ｘＧｅ_ｙＩｎ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが４≦ｚ≦１５であり、且つ、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦５００ｎｍの光学系により結晶質と非晶質との相変化を用いて書き換え可能である記録膜を構成する光記録媒体用記録膜材料であって、更に組成比ａのＴｅが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする記録膜材料。

この発明の光記録媒体においては、記録膜材料として用いられるＳｂ共晶系材料のＳｂの一部をＴｅに置換することによって、高い再生パワーでの再生耐久性と記録ストラテジのマージンに優れた高速記録可能な半透過情報層及びこの半透過情報層を構成する記録膜材料を実現することが可能となった。

最良の形態に係る光記録媒体は、基板と、この基板におけるレーザービームの光入射面側に設けられた第１の情報層（Ｌ０層）と、この第１の情報層よりも更に光入射面側に設けられた少なくとも１層の半透過情報層（Ｌ１層）と、を有してなり、前記半透過情報層は、Ｓｂ_ｘＧｅ_ｙＩｎ_ｚの元素及び組成比の記録膜材料からなる記録膜を含んで構成されている。この記録膜材料は、相変化材料であり、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが４≦ｚ≦１５であり、且つ、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦５００ｎｍの光学系により結晶質と非晶質との相変化を用いて記録膜を書換え可能とし、更に組成比ａのＴｅが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５となるようにされている。

前記半透過情報層の構成例としては、基板上に、第１誘電体層、反射層、保護層、記録膜（層）、界面層、第２誘電体層、放熱層を順次積層したものが挙げられる。

第１誘電体層は反射層の保護及び光透過率調整のために設けられ、材料は特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｙ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｂ等から選ばれる少なくとも１種の金属を含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物、あるいはこれらの複合物等が用いられる。最良の実施形態では酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を主成分として含む材料またはＴｉＯ_２によって構成され、好ましくは、ＺｒＯ₂とＣｒ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３、またはＴｉＯ_２から構成される。ここでの主成分とは、全体に占めるモル比が５０％以上のことである。第１誘電体層の膜厚Ｄ１は、５ｎｍ≦Ｄ１≦６０ｎｍが好ましい。５ｎｍ未満では反射層の保護が不十分であり、６０ｎｍより厚いと光透過率が好ましい範囲を外れる。また、第１誘電体層は、２つ以上の複数の誘電体層を積層しても良い。この場合、基板側には低屈折率、反射膜側には高い屈折率の誘電体材料を用いるのが好ましく、例えば、低い屈折率のものとしては、ＺｒＯ₂を主成分としたもの、高屈折率のものとしては、酸化チタン（ＴｉＯ₂）を用いる。

反射層は、放熱と光干渉効果のために設けられ、材料として好ましくはＡｇ合金が用いられる。情報層を半透過構造とするための反射層の厚さＴｒは、０ｎｍ＜Ｔｒ＜３０ｎｍであり、最適な反射・光透過率を得るためには、８ｎｍ≦Ｔｒ≦１６ｎｍが好ましい。反射層の厚さＴｒが０ｎｍでは放熱効果が得られず、３０ｎｍ以上では透過率が低下しＬ０層への記録が困難となってしまう。

保護層は、記録膜の保護及び反射層への放熱を行なう。保護層の材料は、少なくともＣｒとＯを含むようにされており、好ましくは、ＣｒとＺｒとＯによって構成され、より好ましくは、少なくともＣｒ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２から構成される。Ｃｒ_２Ｏ_３は結晶化速度を高め、ＺｒＯ_２は膜応力を低下させる。なお、Ｃｒ_２Ｏ_３の比率が高いと結晶化速度を高めやすくなるが、比率が高すぎると光透過率が低下してしまう。光入射面側の保護層を構成する好ましいＣｒ_２Ｏ_３の比率は１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であり、ＺｒＯ_２の比率は２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下であり、反射層側の保護層を構成する好ましいＣｒ_２Ｏ_３の比率は５ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下であり、ＺｒＯ_２の比率は３０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下である。ＺｒＯ_２は、好ましくは希土類酸化物を数ｍｏｌ％含んだ安定化ＺｒＯ_２を用いる。希土類酸化物としては、Ｙ_２Ｏ_３が好ましく、安定化ＺｒＯ_２１００ｍｏｌ％のうちのＹ_２Ｏ_３の比率は２ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下である。記録膜（層）に接した光入射面側の保護層は反射層側の保護層よりもＣｒ_２Ｏ_３の比率が高い方が好ましい。保護層の好ましい膜厚は３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。

記録膜（層）の好ましい膜厚Ｔｒｅｃは、３ｎｍ≦Ｔｒｅｃ≦７ｎｍである。膜厚Ｔｒｅｃが３ｎｍ未満では結晶化速度が低下してしまい、アモルファスマークの消去（結晶化）が困難となってしまう。膜厚Ｔｒｅｃが７ｎｍより厚いと、透過率が低下しＬ０層への記録が困難となってしまう。また、記録膜の膜厚が厚くなると、記録時に記録膜自身に過剰な熱が蓄積され、記録特性が悪化してしまう。

これらにより、半透過情報層全体の記録波長における光透過率が３０％以上８０％以下となるようにされている。半透過情報層の光透過率が３０％未満であると、レーザービームの光入射面から最も遠い情報層への記録が困難となり、８０％を越えると半透過情報層への記録が困難となるためである。これは、半透過情報層として要求される一般的な条件である。

記録膜（層）は、少なくともＳｂ、Ｇｅ及びＩｎから構成される。また、Ｓｂの一部はＴｅに置換されている。さらに、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｂｉ等から選ばれる少なくとも１種の添加成分を含んでもよい。

界面層は、記録膜の結晶化速度及び再生耐久性の制御を行う。界面層の材料は、少なくともＺｒとＣｒとＯを含むようにされており、好ましくは、ＺｒＯ_２とＣｒ_２Ｏ_３によって構成される。Ｃｒ_２Ｏ_３は結晶化速度と再生耐久性を高め、ＺｒＯ_２は膜の透明性を高める。Ｃｒ_２Ｏ_３の比率が高すぎると膜の透明性が低下し、半透過情報層の透過率が低下する。ＺｒＯ_２の比率が高すぎると結晶化速度、再生耐久性が低下する。界面層のＺｒＯ_２の好ましい比率は２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下であり、Ｃｒ_２Ｏ_３の好ましい比率は１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下である。ＺｒＯ_２は、好ましくは希土類酸化物を数ｍｏｌ％含んだ安定化ＺｒＯ_２を用いる。希土類酸化物としては、Ｙ_２Ｏ_３が好ましく、安定化ＺｒＯ_２１００ｍｏｌ％のうちのＹ_２Ｏ_３の比率は２ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下である。界面層の好ましい厚さは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。２ｎｍ未満では結晶化速度、再生耐久性が低下し、１０ｎｍより厚いと生産性が低下してしまう。

第２誘電体層は、光学特性の調整及び記録層から放熱層への放熱性の制御を行なう。材料は特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｙ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｂ等から選ばれる少なくとも１種の金属を含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物、あるいはこれらの複合物等が用いられる。好ましくは、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物によって形成される。好ましいＺｎＳとＳｉＯ₂のモル比は、５０：５０から９５：５である。この範囲を外れると、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物の屈折率が
変化し、光学特性の調整が困難となる。第３誘電体層の膜厚Ｄ_３は、５ｎｍ≦Ｄ_３≦５０ｎｍが好ましい。５ｎｍより薄いと記録層の保護及び光学特性の調整が困難となり、５０ｎｍより厚いと記録層から放熱層への放熱性が低下する。

放熱層は、記録層からの放熱を制御し、記録層の冷却効果を高めて正確にアモルファスマークを形成し易くするためのものである。第３誘電体層の材料よりも熱伝導率の高い材料が好ましく、ＡｌＮまたはＳｉＮが好ましい。放熱層の好ましい膜厚は、反射率、再生耐久性により決定される。例えば２層光記録媒体では、反射率は約５％になるように設計され、好ましい反射率の範囲は３％以上７％以下である。反射率は誘電体、記録膜、反射膜などの膜厚により変化する。

ここで、光記録媒体の放熱層の厚さのみを変化させた時の反射率を光学計算により求めた結果をグラフに表したものを図４に示す。図４においては、横軸を放熱層の厚さ（ｎｍ）、縦軸を反射率（％）とし、記録膜がアモルファスのときを実線で、記録膜が結晶化しているときを破線で表す。図４における点線で囲まれたＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ放熱層の厚さがＡ：２５ｎｍ〜５５ｎｍ、Ｂ：７５ｎｍ〜１０５ｎｍ、Ｃ：１２５ｎｍ〜１５５ｎｍの範囲を表す。図４に示されるように、反射率は、光学的なエンハンス効果により、放熱層の厚さに対して正弦波の形をとる。記録膜がアモルファスの場合と結晶化している場合とでは、正弦波の位相が異なり、放射層の厚さがＢの範囲では、記録膜がアモルファスの場合と結晶化している場合との反射率差が小さくなってしまう。そのため、実質的に放熱層として用いられる厚さの範囲はＡとＣであり、特に好ましい範囲はＡである。Ｃでは、生産性が低下してしまうためである。放熱層の材料の観点からは、ＳｉＮは、ＡｌＮと比較して熱伝導率が低いので、厚さの範囲Ａでは十分な放熱効果が得られず、再生耐久性が低下してしまうものの、放熱層の厚さを厚くすることでＡｌＮと同様の再生耐久性を得ることができる。また、ＳｉＮは、ＡｌＮよりも高スパッタレートが得られるため、放熱層の厚さが厚くなっても生産性を大きく損なうことはない。

放熱層の膜厚が１５ｎｍ未満であると、記録層からの放熱効果が小さくなり、又、放熱層の膜厚が１５０ｎｍ以上になると成膜に要する時間が長くなり生産性の低下を引き起こす。

なお、第１、第２誘電体層は、単層でも２層以上の複数の誘電体層から構成されてもよい。

また、前述したように、片面に２層以上の情報層を有する多層光記録媒体は、各層の反射率が低いために、記録信号を読み出すためのレーザーの再生パワーを高くする必要がある。また、高速記録を行うために記録の線速度を高めてディスクの回転数が速くなると、ピックアップがディスクの溝であるグルーブに追従しにくくなり、サーボが不安定になる。そのため、高速記録時には再生パワーを高めてサーボを安定にする必要がある。

また、光ディスクドライブの光ピックアップは、戻り光による半導体レーザーのノイズを低減するために高周波重畳を行っている。

よって、再生パワーは０．６ｍｗ以上、好ましくは０．７ｍｗ以上であり、周波数：３００〜５００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：３〜８、パルス幅：２００〜４００ｐｓｅｃの条件で高周波重畳を行う。

［実施例１］
以下図１を参照して、本発明の実施例１に係る光記録媒体１０について詳細に説明する。図１において、光入射面側とは上、すなわちカバー層２４側のことである。

この光記録媒体１０は、基板１２と、この基板１２におけるレーザービームの光入射面側（図１において上側）に設けられた第１の情報層１４と、この第１の情報層１４よりも更に光入射面側に設けられた半透過情報層である第２の情報層（半透過情報層）１６と、を有してなり、前記第２の情報層（半透過情報層）１６は、記録膜１８及びこの記録膜１８の基盤１２側に隣接して設けられた保護層２０を含んで構成されている。

第１の情報層１４と第２の情報層（半透過情報層）１６との間にはスペーサ層２２が設けられ、また、第２の情報層（半透過情報層）１６の光入射面側にはカバー層２４が設けられている。

第２の情報層（半透過情報層）１６は、スペーサ層２２側から、膜厚５ｎｍのＺｒＯ₂‐Ｃｒ₂Ｏ₃‐Ａｌ₂Ｏ₃（６５：１０：２５ｍｏｌ％）膜からなる第１誘電体層２６と、膜厚１２ｎｍのＡｇＣｕ膜からなる反射層２８と、膜厚４ｎｍのＺｒＯ₂‐Ｃｒ₂Ｏ₃（５０：５０ｍｏｌ％）膜からなる保護層２０と、膜厚６ｎｍのＳｂを主成分とするＳｂ共晶系の相変化材料からなる記録膜１８と、膜厚５ｎｍのＺｒＯ₂‐Ｃｒ₂Ｏ₃（５０：５０ｍｏｌ％）膜からなる界面層３６と、膜厚１３ｎｍのＺｎＳ‐ＳｉＯ₂（８０：２０ｍｏｌ％）膜からなる第２誘電体層３２と、膜厚４５ｎｍのＡｌＮ膜からなる放熱層３４とをこの順でスパッタリングにより形成して構成されている。ここで用いているＺｒＯ_２は、３ｍｏｌ％のＹ_２Ｏ_３を含む（ＺｒＯ_２：Ｙ_２Ｏ_３＝９７：３ｍｏｌ％）組成の安定化ＺｒＯ_２である。

また、基板１２は厚さ１．１ｍｍのポリカーボネートからなり、スペーサ層２２は厚さが２５μｍとされ、カバー層２４は、紫外線硬化型樹脂を用いてスピンコート法により７５μｍの厚さで形成されている。このカバー層２４は、第２の情報層を初期化機により全面結晶化させた後に形成される。

上記のような条件の光記録媒体のサンプル１〜１４を、記録膜１８を構成する記録膜材料として表１に示す組成のスパッタリングターゲットを用いて作成した。

ここで、ｘ、ｙ、ｚ、ａはそれぞれＳｂ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｔｅの組成比を示す値であり、記録膜材料の元素及び組成比を（Ｓｂ_ｘＧｅ_ｙＩｎ_ｚ）+Ｔｅ_ａと表したときに、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００を満たす。また、Ｔｅ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）の関係は次式で表すことができる。

−０．６５ａ＋８０．１≦ｘ≦−０．６８ａ＋８３．０ ・・・（１）
−０．７１ａ＋７８．７≦ｘ≦−０．６８ａ＋８３．０ ・・・（２）

なお、Ｉｎ量（ｚ）が４．８ａｔ％の場合は、ｘ＝−０．６８ａ＋８３．０ が成り立ち、Ｉｎ量（ｚ）が９．７ａｔ％の場合は、ｘ＝０．７１ａ＋７８．７が成り立つ。

上記不等式（２）において、Ｔｅ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフを図２に示す。図２においては、横軸をＴｅ量（ａ）、縦軸をＳｂ量（ｘ）としており、不等式（２）が成り立つのは、図２中の２本の直線の間に座標（ａ、ｘ）が存在する場合である。例えば（ａ、ｘ）＝（６、７６）、（８、７６）、（１０、７４）、（１２、７４）が不等式（２）を満たす。

これらのサンプル１〜１４について説明する。サンプル１乃至サンプル５、及びサンプル１１は５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲にある。サンプル１は、ｚが４≦ｚ≦１５の範囲の下限に近く、サンプル４及び１１はａが４≦ａ≦１５の範囲の下限に近い。サンプル６及び７は、５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５の範囲にあるが、ａ＜４である。サンプル７は、ａ＝０．０、つまりＴｅが含まれていない。サンプル１０は５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５の範囲にあるが、１５＜ａである。サンプル８及び９は５≦ｙ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲にあるが、ｚ＜４である。サンプル１２は５≦ｙ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲にあるが、１５＜ｚである。サンプル１３は、４≦ｚ≦１５の範囲にあるが、１５＜ｙであり、ａ＝０．０、つまりＴｅが含まれていない。サンプル１４は、４≦ｚ≦１５の範囲にあるが、ｙ＜５であり、ａ＝０．０、つまりＴｅが含まれていない。これらの関係を表２に示す。判定は、５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合を○、範囲外にある場合を×とした。

これらのサンプルを評価するために、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の光学系を用い、（１，７）ＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）信号にて、記録再生を行った。記録再生の線速度は、１倍速＝４．９２ｍ／ｓ、２倍速＝９．８４ｍ／ｓとした。

通常、ＢＤ−ＲＥの２倍速は線速度９．８４ｍ／ｓで記録を行う。この２倍速でマークの消去を行うためには、媒体の線速度（結晶化速度）はある範囲内である必要がある。この範囲よりも媒体線速度が遅いとマークの消去が不可能であり、また媒体線速度が速すぎると、記録溶融後の再結晶化によりマーク形成が困難となる。よって、媒体線速度は、線速度１０ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓである必要がある。本実施例では、この媒体線速度を求めることで線速度の評価を行なった。

より詳細には、１倍速または２倍速で８Ｔマークのみを記録し、線速度を変えながら消去パワー４ｍＷでＤＣ消去を１回行って８Ｔマークの消去率を求めた。この消去率が２５ｄＢ以上になる最大の消去線速度をこの媒体の線速度とした。

結果を表３に示す。判定は、前述のように、線速度が１０ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓのサンプルについては○、線速度が上記以外の範囲にある場合、もしくは記録ができなかった場合は×とした。なお、記録ができなかったサンプルについては、線速度ＬＶの欄に「記録不可」と記載した。ここで、「記録不可」とは、結晶化速度が速すぎて、マーク形成が困難であること、すなわち、媒体線速度が速すぎるということを意味する。

表３より、少なくとも、サンプル１乃至５、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合には、線速度が１０ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓの範囲内にあることがわかった。

次に、再生耐久性の評価を行なった。再生光の高周波重畳の条件は、周波数：４００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：６．５、パルス幅：２７０ｐｓｅｃである。

まず、２倍速で信号を記録し、１倍速で再生して初期ジッタを測定した。次に、再生パワーＰｒを変化させながら２倍速の再生を１万回行い、最後に１倍速の再生でのジッタを測定して、ジッタ変化量を調べた。Ｐｒ＝１．０ｍＷで１万回再生した場合のジッタ劣化量を表４に示す。判定は、２倍速で再生パワーＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生してジッタ劣化がなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。

なお、２倍速で信号を記録した際に、媒体線速度が遅く消去ができなかったサンプルについてはジッタ劣化量の欄に「消去不可」と記載し、媒体線速度が速すぎて２倍速で信号を記録ができなかったサンプルについてはジッタ劣化量欄に「記録不可」と記載した。これらのサンプルについては、ジッタ劣化量を測定することができなかった。また、サンプル６及び７のジッタ劣化量は１０％以上であったので、「＞１０」と記載した。

表４より、少なくとも、サンプル１乃至５、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合には、再生耐久性が優れていることがわかった。

最後に、記録ストラテジのマルチパルス（Ｔｍｐ）幅を変えて２倍速記録したときのジッタを測定した。Ｔｍｐ幅が３．３７５ｎｓｅｃのときのジッタを表５に示す。判定は、ジッタが８．５％以下のものを○、８．５％よりも高いものを×とした。

なお、記録ができなかったサンプル、又は消去ができなかったサンプルについては、ジッタを測定することができないため、ジッタの欄にそれぞれ「記録不可」、又は「消去不可」と記載した。

表５より、少なくともサンプル１乃至５、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合には、ジッタ値が良好であることがわかった。

以上、それぞれの評価方法による判定結果をまとめた総合判定を表６に示す。総合判定は、線速度、再生耐久性、ジッタのＴｍｐマージンすべての判定が○だったものを、○、１つでも判定が×だったものを×とした。

表６より、サンプル１乃至５、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、４≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合に、再生耐久性と記録ストラテジのマージンに優れた次世代光記録媒体を実現することができることがわかった。

以上より、aの値が小さいと、再生耐久性が低下してしまい、大きすぎると消去率が低下して２倍速での書き換えが行えなくなること、また、ｙの値が小さいと、結晶化速度が速すぎて２倍速でのマーク形成が困難となり、大きすぎると消去率が低下して２倍速での書き換えが行えなくなってしまうこと、更に、ｚの値が小さいとＴｍｐマージンが悪化してしまい、大きすぎると消去率が低下して２倍速での書き換えが行えなくなってしまうことが分かった。

図２において、ａの値が４≦ａ≦１５の範囲内にある場合のＴｅ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフを図３に示す。図３においては、図２と同様に横軸をＴｅ量（ａ）、縦軸をＳｂ量（ｘ）としている。４≦ａ≦１５の範囲は図２において、斜線で示す部分となる。

［実施例２］
実施例１のサンプル７において再生耐久性の評価を行った。再生光の高周波重畳の条件は、周波数：４００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：６．０、パルス幅２２０ｐｓｅｃであり、実施例１の高周波重畳の条件と比較して、Ｒａｔｉｏの幅とパルス幅が小さい。２倍速で再生パワーＰｒ＝０．７ｍｗの条件で１万回再生を行ってもジッタ値の劣化がみられなかった。

以上より、高周波重畳のＲａｔｉｏの幅、パルス幅が小さいと再生劣化は起きないが、半導体レーザーへの戻り光の影響が大きくなり、レーザー発振が不安定になってしまう。

［比較例１］
実施例１のサンプル２と、実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成であって、膜厚４５ｎｍのＡｌＮ膜からなる放熱層３４が設けられずに、ＺｎＳ‐ＳｉＯ₂（８０：２０ｍｏｌ％）膜からなる第２誘電体層３２の厚さを４０ｎｍにしたサンプル１５と、膜厚４５ｎｍのＡｌＮ膜からなる放熱層３４の代わりに膜厚４５ｎｍのＳｉＮ膜からなる放熱層が設けられたサンプル１６とを作製した。また、実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成であって、膜厚４５ｎｍのＡｌＮ膜からなる放熱層３４の代わりに、膜厚１４０ｎｍのＳｉＮからなる放熱層が設けられたサンプルＡを作製した。これらのサンプルの線速度を実施例１と同様の方法で求めたところ、サンプル１５、サンプル１６及びサンプルＡの線速度はサンプル２と同一であった。また、再生耐久性についても実施例１と同様の方法で評価を行った。Ｐｒ＝１．０ｍＷで１万回再生した場合のジッタ劣化量を表７に示す。判定は、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生してジッタ劣化がなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。なお、サンプル１５は放熱層が設けられていないので、ＺｎＳ‐ＳｉＯ₂（８０：２０ｍｏｌ％）膜の膜厚を記載した。

放熱層が設けられていないサンプル１５は、２倍速でＰｒ＝１．０ｍＷの１万回再生を行うとアモルファスマークが結晶化して信号が消失してしまったため、ジッタ劣化量の欄に「信号消失」と記載した。また、サンプル１５は、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷの１万回再生を行ってもジッタ劣化が見られた。膜厚４５ｎｍのＳｉＮ膜からなる放熱層が設けられたサンプル１６は、ジッタ劣化量が４％と大きく、再生劣化が顕著であった。これに対して、膜厚４５ｎｍのＡｌＮ膜からなる放熱層が設けられたサンプル２はジッタ劣化量が０．４％、膜厚１４０ｎｍのＳｉＮ膜からなる放熱層が設けられたサンプルＡはジッタ劣化量が０．６％と小さく、判定は○となった。

以上より、ＡｌＮ膜からなる放熱層３４の存在が再生耐久性に大きく影響することが明らかであり、半透過情報層である第２の情報層１６には必要不可欠であることが分かった。また、ＳｉＮ膜からなる放熱層を設ける場合には、ＳｉＮ膜の膜厚を十分厚くする必要があることが分かった。

［実施例３］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成であって、光記録媒体１０の界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３（５０：５０ｍｏｌ％）膜の膜厚を変化させたサンプル１７〜２１を作製した。これらのサンプルの線速度を実施例１と同様の方法で求めた。また、再生耐久性についても、実施例１と同様に、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生して、ジッタ劣化が認められなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。結果を表８に示す。

表８に記載されているように、界面層の厚さが０ｎｍ、すなわち界面層を有しないサンプル１７は、線速度が遅いために２倍速でのアモルファスマークの消去が困難であった。従って、再生耐久性を評価することはできず、再生耐久性の欄に「消去不可」と記載した。界面層の厚さが１ｎｍのサンプル１８は、結晶化速度が向上して２倍速での消去可能な線速度を確保できるが、ジッタ劣化が認められた。界面層の厚さが２ｎｍのサンプル１９、界面層の厚さが３ｎｍのサンプル２０及び界面層の厚さが１０ｎｍのサンプル２１はジッタ劣化が認められなかった。従って、消去可能な線速度及び再生耐久性を両立できる界面層３６の厚さは２ｎｍ以上である。また、成膜時間及び量産性の観点から、界面層３６の膜厚の上限値は１０ｎｍである。

この結果より、ＩｎＳｂＴｅＧｅの記録膜組成だけでは、第２の情報層１６の結晶化速度及び再生耐久性を２倍速記録及び２倍速再生に対応させることが困難であることが明らかとなった。

［実施例４］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成であって、光記録媒体１０の界面層３６の厚さを５ｎｍとし、界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比を変化させたサンプル２２〜２５を作製した。これらのサンプルの線速度を実施例１と同様の方法で求めた。線速度はいずれのサンプルも１２ｍ／ｓ以上であり、２倍速での消去は可能であった。また、再生耐久性についても実施例１と同様に、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生して、ジッタ劣化が認められなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。結果を表９に示す。

表９に記載されているように、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝１００：０、すなわちＺｒＯ_２のみからなる界面層３６を有するサンプル２２では再生劣化が認められた。また、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝０：１００、すなわちＣｒ_２Ｏ_３のみからなる界面層３６を有するサンプル２５では膜欠陥が多発していたため、再生耐久性の欄に「膜欠陥大」と記載した。このサンプル２５は、実用上問題があると考えられる。また、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝９０：１０の界面層３６を有するサンプル２３およびＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝２０：８０の界面層３６を有するサンプル２４は、再生劣化が認められなかった。

従って、界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の好ましい組成比は、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝Ｂ：Ｃ（ｍｏｌ％）としたときに、２０≦Ｂ≦９０かつ１０≦Ｃ≦８０かつＢ＋Ｃ＝１００であることがわかった。

［実施例５］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成であって、光記録媒体１０の反射層２８の厚さを変化させたサンプル２６〜３０を作製した。これらのサンプルのＴｍｐマージン及び再生耐久性を実施例１と同様の方法で求め、判定した。結果を表１０に示す。

表１０に記載されているように、反射層の厚さが６ｎｍのサンプル２６は、反射層の厚さが薄いため、透過率が高く再生耐久性は良好であったが、放熱性が低下し、Ｔｍｐマージンが×となった。反射層の厚さが２０ｎｍのサンプル３０は、放熱性が高く、Ｔｍｐマージンは良好であったが、透過率が低下し、再生耐久性が×となった。また、Ｌ０層の記録特性も不良であった。反射層の厚さが８ｎｍのサンプル２７、１２ｎｍのサンプル２８及び１６ｎｍのサンプル２９は、Ｔｍｐマージンと再生耐久性がともに○となった。

従って、Ｔｍｐマージンと再生耐久性との両方が良好となるようにするためには、反射層の厚さを制御する必要があることがわかった。

以上より、本発明では、レーザー波長λ＝４０５ｎｍ、対物レンズＮＡ＝０．８５を用いた光学系において高い再生パワーと、高周波重畳の高いＲａｔｉｏと広いパルス幅を持った再生光照射における再生耐久性を高めることが可能となる。

なお、上記実施例においては、記録膜１８に接する光入射面側の界面層３６の厚さ及び記録膜１８の光入射面側の界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比をそれぞれ変化させたサンプルを作製したが、記録膜１８の両側に界面層３６を設け、片側の界面層３６のみについて、厚さ及び界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比を変化させるようにしてもよいし、両側の界面層３６を変化させるようにしてもよい。

また、本発明の実施例に係る光記録媒体は、記録膜１８の基盤１２側のみに界面層３６を備えるようにしてもよい。

上記実施例は、情報層が２層の光記録媒体及びこれに用いる光記録媒体用記録膜材料についてのものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、情報層が３層以上の光記録媒体及びこれに用いる光記録媒体用記録膜材料についても適用されるものである。

本発明の実施例に係る光記録媒体を模式的に示す断面図 本発明の実施例に係る光記録媒体に適用される半透過情報層のＴｅ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフ ４≦ａ≦１５の範囲で本発明の実施例に係る光記録媒体の半透過情報層のＴｅ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフ 光記録媒体の放熱層の厚さのみを変化させた時の反射率の変化を示すグラフ

符号の説明

１０…光記録媒体
１２…基板
１４…第１の情報層
１６…第２の情報層（半透過情報層）
１８…記録膜
２０…保護層
２２…スペーサ層
２４…カバー層
２６…第１誘電体層
２８…反射層
３２…第２誘電体層
３４…放熱層
３６…界面層

Claims (9)

1. 基板と、この基板におけるレーザービームの光入射面側に設けられた第１の情報層と、この第１の情報層よりも更に光入射面側に設けられた少なくとも１層の半透過情報層と、を有してなり、前記半透過情報層は、Ｓｂを主成分とするＳｂ_ｘＧｅ_ｙＩｎ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなる記録膜を含んで構成されると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが４≦ｚ≦１５であり、且つ、前記記録膜は、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦５００ｎｍの光学系により結晶質と非晶質との相変化を用いて書換え可能である光記録媒体であって、
   前記記録膜は、更に組成比ａのＴｅが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする光記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記記録膜の膜厚が３ｎｍ以上７ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記半透過情報層は、前記記録膜のレーザービームの光入射面側と反対側に反射膜を含んで構成され、前記反射膜の膜厚が８ｎｍ以上１６ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記半透過情報層は、前記記録膜の光入射面側に接する界面層を含んで構成され、前記界面層が、少なくともＣｒとＯを含むことを特徴とする光記録媒体。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記半透過情報層は、レーザービームの光入射面側より、放熱層、誘電体層、界面層、記録膜の順に含んで構成され、前記放熱層がＡＩＮ膜またはＳｉＮ膜からなることを特徴とする光記録媒体。
6. 請求項５において、
   前記界面層はＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜からなり、前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
7. 請求項６において、
   前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比が、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝Ｂ：Ｃ（ｍｏｌ％）としたときに、
   ２０≦Ｂ≦９０かつ１０≦Ｃ≦８０かつＢ＋Ｃ＝１００
   であることを特徴とする光記録媒体。
8. 請求項６または７において、
   前記ＺｒＯ_２はＹ_２Ｏ_３を含む安定化ＺｒＯ_２であり、該安定化ＺｒＯ_２中のＺｒＯ_２とＹ_２Ｏ_３との組成比を、ＺｒＯ_２：Ｙ_２Ｏ_３＝（１００−ｘ）：ｘ（ｍｏｌ％）としたときに、
   ２≦ｘ≦１０
   であることを特徴とする光記録媒体。
9. Ｓｂ_ｘＧｅ_ｙＩｎ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが４≦ｚ≦１５であり、且つ、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦５００ｎｍの光学系により結晶質と非晶質との相変化を用いて書き換え可能である記録膜を構成する光記録媒体用記録膜材料であって、
   更に組成比ａのＴｅが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする記録膜材料。

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