JP5450458B2 - 光学的情報記録媒体、記録方法、再生方法および記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光などの光ビームにより情報を記録・再生する光学的情報記録媒体、光学的情報記録媒体の記録方法、再生方法および記録再生装置に関する。

近年、レーザー光の照射によって情報を記録することのできる光学的情報記録媒体が広く研究開発・商品化されている。このような光学的情報記録媒体には、情報が記録可能であり、すでに記録された情報を消去あるいは書換えることが可能な書換型と、情報が記録可能であるが、記録された情報を消去したり、新しい情報で書換えたりすることはできない追記型とがある。

追記型の光学的情報記録媒体の１つとして、例えば、酸化物を母材とし、金属元素等が分散した材料、より具体的には、ＴｅとＴｅＯ₂との混合物であるＴｅＯ_x（０＜ｘ＜２）を含む情報記録膜を情報層に備えた光学的情報記録媒体が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＴｅＯ_xを含む記録膜は、レーザーアニール等の初期化処理を施すことなく記録膜を形成後、非晶相の状態のまま使用される。つまり、ＴｅＯ_xを含む記録膜を形成後、熱処理することなく非晶相の状態で、情報を記録することができる。このため、光学的情報記録媒体の製造が簡単であり、低コストで製造できるという利点がある。

このような光学的情報記録媒体に所定の強度よりも大きいレーザー光を照射すると、レーザーが照射された領域において、記録膜が非晶相から結晶相に変えられ、記録マークが形成される。例えば、記録すべき情報によって変調された信号に基づく長さで表わされるスペースおよびマークの組み合わせを記録層のトラック上に形成する。ＴｅＯ_xを含む記録膜における非晶相と結晶相とでは反射率が大きく異なるため、記録膜に相変化を生じさせない程度の強度を有するレーザー光で、情報が記録されたトラックを走査すれば、スペースおよびマークに対応した強度変化を有する反射光を得ることができ、光学的情報記録媒体に記録された情報を再生することができる。ＴｅＯ_xを含む記録膜における非晶相から結晶相への変化は不可逆過程であるため、情報の上書きによる修正や消去はできない。

近年、より大記録容量の光学的情報記録媒体が求められている。光学的情報記録媒体の記録容量を大きくする方法としては、レーザー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、レーザー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。また、光学的情報記録媒体あたりの記録面積を増大させるために、複数の情報層を積層させた多層構造の光学的情報記録媒体も近年実用化されている。このような高密度記録や多層記録に対応するため、ＴｅＯ_xにＰｄ、Ａｕ等を添加した記録材料の組成や、記録膜の厚さを調整した光学的情報記録媒体も提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、光学的情報記録媒体の記録密度を高めた場合、反射光の強度が低下したり、マーク間の熱干渉が問題となる。これらの課題を解決するため、反射膜を記録膜に隣接して設けることにより、光学的干渉効果を利用して記録膜の光吸収率を高めて記録感度を向上させるともに、記録膜で生じた熱を反射膜へ放散し、マーク間の熱干渉を抑制することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開昭５０−４６３１７号公報 国際公開第９８／０９８２３号 特開２００２−２５１７７８号公報

上述のような高密度記録、特に青紫色レーザーを用いた記録を行う場合、レーザー加熱による熱負荷によって、記録膜が損傷を受けやすい。その結果、再生信号にノイズが多く含まれるなど、再生信号の品質が悪化する可能性がある。また、記録時に受けた熱負荷が、直ちに再生信号の品質を悪化させるものでない場合でも、光学的情報記録媒体を長期間保存することによって、熱負荷による影響が顕在化し、再生信号が劣化することも考えられる。

上述したように、近年、光学的情報記録媒体の記録容量をさら増大させることが求められている。また、高倍速で情報を記録することのできる光学的情報記録媒体が求められている。このためには、記録密度を高め、上限記録線速度を大きくし、情報層の層数を増加させることが必要となる。これに伴い、光学的情報記録媒体の記録膜が受ける熱負荷はさらに増大する傾向にある。したがって、この熱負荷を緩和し、保存信頼性を高めることがますます重要となっている。

本発明は、このような課題を解決し、高密度・高線速度記録における再生信号の品質が良好で、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。

本発明の光学的情報記録媒体は、基板と、カバー層と、前記基板および前記カバー層に挟まれた第１情報層とを備え、前記カバー層の側から光ビームを照射することによって、前記第１情報層に情報を記録し、前記第１情報層に記録された情報を再生する光学的情報記録媒体であって、前記第１情報層は、記録膜と、前記記録膜と前記カバー層との間に配置された保護膜とを含み、前記カバー層と前記記録膜との間の距離が０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下である。

カバー層と記録膜との間の距離が０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることにより、記録膜を熱的損傷から保護し、また、保護膜の剥離を抑制することができ、高密度・高線速度記録における再生信号の品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体を実現することができる。

ある好ましい実施形態において、光学的情報記録媒体は、前記基板と前記第１情報層との間に設けられた第２情報層をさらに備える。

これにより、情報層が積層された記録容量の大きな光学的情報記録媒体においても、高密度・高線速度記録における再生信号の品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体を実現することができる。

ある好ましい実施形態において、前記記録膜は、追記型の記録材料を含む。

ある好ましい実施形態において、前記追記型の記録材料は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−ＯおよびＴｅ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む。

ある好ましい実施形態において、光学的情報記録媒体は、前記第１情報層は前記記録膜と前記基板との間に設けられた反射膜をさらに有する。

ある好ましい実施形態において、前記第１情報層は、前記記録膜と前記反射膜との間に設けられた中間膜を有する。

ある好ましい実施形態において、前記保護膜は、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−ＯおよびＳｎ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、前記保護膜において、酸素以外の全原子に対するＺｎ、ＴｅおよびＳｎの合計の割合が５０ａｔ％以上である。

ある好ましい実施形態において、前記保護膜は、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−ＯおよびＳｎ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つと、Ｃｒ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｉｎ−ＯおよびＧａ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つをそれぞれ含み、前記保護膜において、酸素以外の全原子に対する、Ｚｎ、ＴｅおよびＳｎの合計の割合が３３ａｔ％以上９６ａｔ％以下であり、酸素以外の全原子に対する、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＩｎおよびＧａの合計の割合が４ａｔ％以上６７ａｔ％以下である。

ある好ましい実施形態において、前記第１情報層の溝のピッチが１μｍ以下である。

本発明の光学的情報記録媒体の記録方法は、上記いずれかに記載の光学的情報記録媒体に、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで情報を記録する。

本発明の光学的情報記録媒体の再生方法は、上記いずれかに記載の光学的情報記録媒体に記録された情報を波長４５０ｎｍ以下の光ビームで再生する。

本発明の記録再生装置は、上記いずれかに記載の光学的情報記録媒体に、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで情報を記録すること、および、光学的情報記録媒体に録された情報を波長４５０ｎｍ以下の光ビームで再生を行うことの少なくとも一方を行う。

本発明によれば、カバー層と記録膜との間の距離が０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることにより、記録膜を熱的損傷から保護し、また、保護膜の剥離を抑制することができ、高密度・高線速度記録における再生信号の品質が良好で、保存信頼性の高い光学的情報記録媒体を実現することができる。

本発明による光学的情報記録媒体の一実施形態を示す模式的な部分断面図である。 本発明による光学的情報記録媒体の他の実施形態を示す模式的な部分断面図である。 本発明による光学的情報記録媒体の他の実施形態を示す模式的な部分断面図である。 本発明による記録再生装置の一実施形態における主要部を示す概略図である。

以下、本発明による光学的情報記録媒体の実施形態を説明する。図１は、本発明による光学的情報記録媒体の実施形態を示す模式的な部分断面図である。図１に示す光学的情報記録媒体は、基板１と、カバー層５と、基板１およびカバー層５にはさまれた第１情報層２とを備える。第１情報層２は、少なくとも記録膜３および保護膜４を含む。保護膜４は、記録膜３とカバー層５との間に配置される。

図１に示すように、レーザー光などの光ビーム６を対物レンズ７で集光し、集光された光ビーム６をカバー層５側から第１情報層２に照射することにより、第１情報層２への情報の記録、または、第１情報層２に記録された情報の再生が行われる。

図２に示すように、第１情報層２は、記録膜３と基板１との間に設けられた反射膜８をさらに有していてもよい。また、記録膜３と反射膜８との間に設けられた中間膜９を有していてもよい。

光学的情報記録媒体は２つ以上の情報層を備えていてもよい。具体的には、図３に示すように、光学的情報記録媒体は基板１と第１情報層２との間に設けられた第２情報層１１をさらに備えていてもよい。この場合、第１情報層２と第２情報層１１との間には分離層１０が設けられていることが好ましい。また、３つ以上の情報記録層を光学的情報記録媒体は備えていてもよい。光学的情報記録媒体が、情報層を複数備える場合、複数の情報層は、基板１に近い側からＬ０層、Ｌ１層・・・と順に呼ばれることがある。

基板１は、第１情報層２や第２情報層１１を支持する。基板１の材料としては、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、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、基板１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。基板１の第１情報層２または第２情報層１１に接する表面上には、スパイラル状の溝が形成されている。溝のピッチは、記録密度を高めるために、１μｍ以下であることが好ましい。この溝は、第１情報層２または第２情報層１１に形成される溝に対応する。

カバー層５は、情報層２に傷やスクラッチなどが生じるのを防止するとともに、情報層２が大気に曝され、酸化されるのを防止する。また、光学的情報媒体において、カバー層５の光ビームが入射する表面から第１情報層２までの距離を調整する。カバー層５の材料としては、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、カバー層５の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度であることが好ましい。例えば対物レンズ７の開口数ＮＡが０．８〜０．９程度である場合には、カバー層５の厚さは、０．０３〜０．３ｍｍ程度であることが好ましい。カバー層５が薄い場合、例えば、カバー層５の厚さが０．３ｍｍ以下である場合には、情報層２の上に、上述の材料によって形成されたシートを貼り付けるか、紫外線硬化性樹脂をスピンコートにより塗布し、紫外線照射により硬化させてカバー層５を形成する。

２つ以上の情報層を光学的情報記録媒体が備える場合、２つの情報層の間に分離層１０が設けられる。分離層１０は２つの情報層の間隔を調整する。第１情報層３のトラックのために、分離層１０の第１情報層２側の表面にスパイラル状の溝が形成されていてもよい。分離層１０の材料としては、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２および第２情報層１１のいずれか１層を再生する際、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７の開口数ＮＡとレーザー光６の波長λにより決定される焦点深度以上であることが好ましい。また、全ての情報層に対物レンズ７が光ビーム６を集光させることができるように、分離層１０によって各情報層の位置が調整されていることが好ましい。例えば、分離層１０の厚さは、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の場合は５μｍ以上５０μｍ以下であること好ましい。ただし、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５μｍより薄くできる可能性もある。

次に、第１情報層２について詳細に説明する。上述したように第１情報層２は少なくとも記録膜３および保護膜４を含む。記録膜３は、光ビームの照射によって非晶相から結晶相に相変化を起こす追記型の記録材料を含む。具体的には、追記型の記録材料は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−ＯおよびＴｅ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つを母材として含む。ここで、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏなどは、それぞれクロム酸化物（ＣｒＯ_x）亜鉛酸化物（ＺｎＯ_x）を意味している。これらの材料を含むことにより、高密度・高線速度記録において、所望の形状の記録マークを記録膜３に形成することができ、形成した記録マークに光ビームを照射した場合、良好な品質の再生信号を得ることができる。記録膜３には、これらの母材に加えて、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、添加物として、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、ＡｇおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つを追記型の記録材料に添加してもよい。また、追記型の記録材料の母材としてＴｅ−Ｏを用いる場合には、添加物として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およびＢｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を追記型の記録材料に添加することができる。

記録膜３は、上記の母材および添加物を含む主成分を８０ａｔ％以上、より好ましくは９０ａｔ％以上含むことが好ましい。さらに、記録膜３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、Ｏ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等の非金属元素からなる群から選ばれる少なくとも１つを必要に応じて記録膜２全体の１０ａｔ％以内、より好ましくは５ａｔ％以内の割合での範囲で含んでいてもよい。

記録膜３の膜厚は、２ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましく、４ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることがより好ましい。記録膜３が２ｎｍより薄い場合、十分な反射率および反射率変化が得られないため、再生信号のＣ／Ｎ比（搬送波対雑音比）が小さくなる。また、７０ｎｍより厚い場合、記録膜３の薄膜面内の熱拡散が相対的に大きくなるため、記録マークの輪郭が不鮮明となり、高密度記録において再生信号のＣ／Ｎ比が小さくなってしまう。

記録膜３には、基板１に形成された溝に対応するスパイラル状の溝が形成されている。溝と溝との間にはスパイラル状の凸部が形成される。このため、記録膜３に形成される溝のピッチも１μｍ以下であることが好ましい。溝および凸部はそれぞれグルーブおよびランドと呼ばれる。記録方式に応じて、グルーブまたは／およびランドが情報を記録するためのトラックとして用いられる。

保護膜４は、主として記録膜３を湿気から保護するとともに、記録膜が光ビームによって高熱となった場合に、記録膜３を熱的損傷から保護し、記録膜３の熱により、カバー層５が変形するのを抑制する。このために、保護膜４は耐熱性の高い材料によって構成されていることが好ましい。具体的には、保護膜４は、無機材料によって構成されていることが好ましく、無機誘電体材料によって構成されていることがより好ましい。より具体的には、保護膜４は、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−ＯおよびＳｎ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む。保護膜４において、酸素以外の全原子に対するＺｎ、ＴｅおよびＳｎの合計の割合が５０ａｔ％以上であることが好ましい。あるいは、前記保護膜４は、Ｚｎ−Ｏ、Ｔｅ−ＯおよびＳｎ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つと、Ｃｒ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｉｎ−ＯおよびＧａ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つをそれぞれ含む。この場合、保護膜４において、酸素以外の全原子に対する、Ｚｎ、ＴｅおよびＳｎの合計の割合が３３ａｔ％以上９６ａｔ％以下であり、酸素以外の全原子に対する、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＩｎおよびＧａの合計の割合が４ａｔ％以上６７ａｔ％以下であることが好ましい。これにより、高密度記録において高い保存信頼性が得られる。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１０ａｔ％以内の範囲であれば追加することもできる。また、記録膜３の表面を酸化させることによって保護膜４を構成してもよい。

具体的には、保護膜４の厚さは、０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい。上述したように、保護膜４は、主として記録膜３の防湿、記録膜３の熱的損傷からの保護、および、カバー層５の変形抑制という機能を果たすことが重要である。このために、従来、光学的情報記録媒体において、保護膜は厚いほうがよいと考えられていた。例えば、従来のＤＶＤでは一般的に保護膜は１００ｎｍ以上であり、従来のＢＤにおいても、保護膜の厚さは２０ｎｍであった。しかし、本願発明者の詳細な検討によれば、保護膜の厚さが従来よりはるかに薄い０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下であっても、上述した機能を十分に果たすことが分かった。一方、保護膜４の厚さが従来のように数十ｎｍ以上である場合、光学的情報記録媒体を長期間保管した場合、あるいは、高温高湿で保管した場合において、保護膜４に膜応力が発生し、記録膜３と保護膜４との間で剥がれが生じ、剥がれた部分でマークの境界が不鮮明となったり、保護膜に凹凸が生じなどにより、再生信号の品質が低下すると考えられることが分かった。

図１から図３に示す光学的情報記録媒体では、カバー層５と記録膜３との間には保護膜４だけしか存在しない。しかし、保護膜４の機能の１つであるカバー層５の変形抑制は、記録膜３とカバー層５との間に他の膜が形成されている場、他の膜の影響を受ける。このため、第１情報層２において、記録膜３とカバー層５との間に保護膜４以外の膜が設けられている場合も考慮すれば、カバー層５と記録膜３との間の距離が０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい。

上述した材料で保護膜４が構成され、上述した厚さを備えていることにより、保護膜４は、（１）記録膜３を熱的損傷から保護すること、（２）記録膜３等の隣接する材料との密着性が良く、高温・高湿条件でも剥離、腐食および拡散等を生じないこと、（３）透明性が高く適度な屈折率を有しており、記録膜３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といった条件を満たすことができる。

その結果、本実施形態の光学的情報記録媒体は、高密度・高線速度記録においても高い保存信頼性を備えている。従来の光学的情報記録媒体では、例えば４ｍ／ｓ程度の線速度で情報を記録した場合には、高温高湿度条件下（例えば温度８５℃、相対湿度８５％）での保管によって、情報の劣化が生じなくても、その２倍以上の線速度で記録を行った場合は、情報の劣化が見られることがあった。これは、線速度を高める場合、より強いパワーの光ビームを用いて情報の記録を行う必要があり、記録膜への熱負荷がより大きくなるため、情報が劣化すると考えられる。

これに対し、本実施形態の光学的情報記録媒体は、上述したようにカバー層５と記録膜３との間の距離を一定範囲内に保つことによって、より厳しい高線速度の記録においても情報の劣化を抑えることができる。また、図１に示すような、情報層を１つ備える光学的情報記録媒体に比べ、図３に示すような複数の情報層を備える光学的情報記録媒体では、第２情報層に対する記録再生を行うための光ビームは、第１情報層を透過する必要がある。このため、第１情報層２の記録膜３や反射膜８の膜厚は小さくする必要がある。この場合、高温および／または高湿条件下で保管した場合の情報の劣化が進行しやすい。本実施形態の光学的情報記録媒体は、情報層を複数備える場合に特に高い保存信頼性を発揮することができる。

第１情報層２において、反射膜８は、光ビーム６を反射する働きを有する。反射膜８の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。好ましくは、反射率の高いＡｇ合金を用いて販社膜８が構成されている。これにより、高密度・高線速度記録において、より良好な再生信号品質が得られる。Ａｇへの添加元素としては、特に限定されないが、例えば、少量で凝集防止およ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等を反射膜８の材料に添加することができる。特に、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｎｄ、ＹおよびＧａからなる群から選ばれる１つを用いることによって、高い凝集防止および粒径微細化の効果を得ることができる。このような効果を発揮しつつ、Ａｇの高い熱伝導率や反射率を損なわないために、添加元素の含有量は、反射膜５全体に対して０．０１ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることが好ましく、０．０５ａｔ％以上５ａｔ％以下であることがより好ましい。

中間膜９は、記録膜３から反射膜８への放熱速度を緩和・調整し、さらには、光学的干渉効果によって情報層全体の光学特性を調整する働きをする。中間膜９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。これにより、高密度・高線速度記録において、さらに良好な再生信号品質が得られる。ただし、反射膜８がＡｇまたはＡｇ合金を含む場合、中間膜９の材料として硫化物を用いると反射膜８が腐食する可能性がある。このため、反射膜８がＡｇまたはＡｇ合金を含む場合には、中間膜９は硫化物を含まない材料によって構成されていることが好ましい。また、中間膜９は保護膜４と同じ材料であってもよい。中間膜９の膜厚は２ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。

次に本実施形態の光学的情報記録媒体の製造方法を説明する。本実施形態の光学的情報記録媒体は、第１情報層２、または、第１情報層２、分離層１０および第２情報層１１をカバー層５上に順次形成し、その後情報層や分離層１０が形成されたカバー層５に基板１を形成または貼り合わせることによって製造してもよい。あるいは、逆に基板１上に第１情報層２または第２情報層１１、分離層１０および第１情報層２を順次形成し、カバー層５を形成または貼り合わせることによって、本実施形態の光学的情報記録媒体を製造してもよい。特に後者は、例えば対物レンズ７の開口数ＮＡが０．８以上と大きく、基板１の厚さ０．３ｍｍ以下である場合に適している。その場合、レーザー光６の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、基板１および分離層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。

第１情報層２および第２情報層１１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。スパッタ法、真空蒸着法、ＭＢＥ法などを用いる場合、所望の組成の薄膜を形成するために、形成する薄膜の組成と同じ組成からなるターゲットや蒸着源を用いればよい。

以下の実施例においては各膜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。ただし、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、ターゲットの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。各薄膜の厚さは、膜形成時間や膜成長速度を調整することによって制御することができる。

各薄膜を構成する材料、つまり、構成元素やその組成比は、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（例えば応用物理学会／薄膜・表面物理分科学会編「薄膜作製ハンドブック」共立出版株式会社、１９９１年等）により調べることが可能である。

次に本発明による光学的情報記録媒体の記録方法、再生方法および記録再生装置の実施形態を説明する。

図４は、本発明の光学的情報記録媒体に、情報を記録すること、および、光学的情報記録媒体に録された情報の再生を行うことの少なくとも一方を行う記録再生装置の最小限必要な構成の一例を概略的に示している。

図４に示す記録再生装置は、光源１２と、対物レンズ７と、モーター１４とハーフミラー６と、光検出器１６とを備える。光源１２は高記録密度を実現するため、波長の短い光ビーム６を出射することが好ましく、４５０ｎｍ以下の波長の光ビームを出射することが好ましい。光源１２であるレーザーダイオードから出射した光ビーム６は、ハーフミラー６を透過し、対物レンズ７に入射する。対物レンズ７は光ビーム６を集光し、所定の大きさのビームスポットを、モーター１４のターンテーブルに載置された光学的情報記録媒体１５の第１情報層２の記録膜３（図１）上に形成する。光学的情報記録媒体１５には上述した本実施系形態の光学的情報記録媒体を用いる。

情報を記録する場合には、記録すべき情報によって変調された信号によって光源を駆動することにより、変調された光ビーム６が光学的情報記録媒体１５の記録膜３を照射する。モーター１４によって光学的情報記録媒体１５を回転させることにより、光学的情報記録媒体１５のトラックを光ビーム６が走査し、記録マークを形成する。

光学的情報記録媒体１５に記録された情報を再生する場合、記録時よりもパワーの弱い光ビーム６で、光学的情報記録媒体１５のトラックを走査し、反射光をハーフミラー１３で検出器１６へ反射させる。検出器１６は反射光を電気信号に変換し、電気信号を処理することにより、光学的情報記録媒体１５に記録された情報を再生信号として得ることができる。

本実施形態の記録再生装置は、特に、高線記録速度（高倍速）、高記録密度で、光学的情報記録媒体１５に情報を記録する場合に好適に用いられる。

以下、種々の材料および厚さの保護膜を含む光学的情報記録媒体を作製し、光学的情報記録媒体を評価した実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。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）
情報層を１つ含む光学的情報記録媒体としてディスク１から２２を作製した。基板として、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径約１２ｃｍ、厚さ約１．１ｍｍで、溝ピッチ０．３２μｍ、溝深さ約２０ｎｍのスパイラル状の溝があらかじめ形成されたものを用いた。この基板の溝が形成された表面上に、第１情報層として、Ａｇ₉₉Ｂｉ₁からなる膜厚６０ｎｍの反射膜、（ＺｎＯ）₉₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₁₀からなる膜厚２０ｎｍの中間膜、Ｔｅ₃₆Ｏ₅₄Ｐｄ₁₀からなる膜厚２５ｎｍの記録膜、種々の材料および種々の厚さの保護膜をそれぞれスパッタリング法により、この順で形成した。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１００μｍのカバー層を形成した。

保護膜として、表１に示す材料および膜厚のものを用い、ディスク１〜２２とした。

上記各ディスクのグルーブ、すなわちスパイラル状の溝のレーザー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、線速度４．９ｍ／ｓおよび９．８ｍ／ｓで回転させながら、レーザー光を照射し、それぞれ周波数１６．５ＭＨｚおよび３３．０ＭＨｚ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がＰ１で幅がそれぞれ６ｎｓおよび３ｎｓの単一パルスを用い、信号を記録しない部分および再生時のパワーＰ２は全て０．７ｍＷとした。

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ーで測定した。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８５℃、相対湿度８５％の条件で２００時間保持した後に、再度Ｃ／Ｎ比（加速後Ｃ／Ｎ比）を測定した。結果を表１に示す。

表１に示すとおり、保護膜の厚さが０．２ｎｍのディスク１、１３では、いずれの線速度においても加速後のＣ／Ｎ比の低下が大きく、保存信頼性が不十分であった。また、保護膜の厚さが１５ｎｍおよび２０ｎｍである、ディスク８、９、２０および２１では、高線速度（９．８ｍ／ｓ）での加速後のＣ／Ｎ比の低下が大きく、保存信頼性が不十分であった。これに対し、ディスク２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１４、１５、１６、１７、１８、１９および２２はいずれの線速度で記録した場合でも加速後のＣ／Ｎ比の低下が小さく、良好な保存信頼性を示した。以上より、カバー層と記録膜との距離が０．５ｎｍ〜１２ｎｍであれば、良好な保存信頼性を確保することができることが分かった。

（実施例２）
情報層を２つ含む光学的情報記録媒体としてディスク２３から４４を作製した。基板として、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径約１２ｃｍ、厚さ約１．１ｍｍで、溝ピッチ０．３２μｍ、溝深さ約２０ｎｍのスパイラル状の溝があらかじめ形成されたものを用いた。この基板の溝が形成された表面上に、第２情報層として、Ａｇ₉₉Ｂｉ₁からなる膜厚６０ｎｍの反射膜、（ＺｎＯ）₉₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₁₀からなる膜厚２０ｎｍの中間膜、Ｔｅ₃₆Ｏ₅₄Ｐｄ₁₀からなる膜厚２５ｎｍの記録膜、（ＺｎＯ）₉₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₁₀からなる膜厚３ｎｍの保護膜の各膜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様の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、Ａｇ₉₉Ｂｉ₁からなる膜厚１５ｎｍの反射膜、（ＺｎＯ）₉₀（Ｃｒ₂Ｏ₃）₁₀からなる膜厚２０ｎｍの中間膜、Ｔｅ₃₆Ｏ₅₄Ｐｄ₁₀からなる膜厚１５ｎｍの記録膜、種々の材料および種々の厚さの保護膜の保護膜をそれぞれスパッタリング法により、こので形成した。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のカバー層を形成した。

保護膜として、表２に示す材料および膜厚のものを用い、ディスク２３〜４４とした。

実施例１と同様、上記各ディスクの第１情報層および第２情報層のグルーブ、すなわちスパイラル状の溝のレーザー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、線速度４．９ｍ／ｓおよび９．８ｍ／ｓで回転させながら、レーザー光を照射してそれぞれ周波数１６．５ＭＨｚおよび３３．０ＭＨｚ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がＰ１で幅がそれぞれ６ｎｓおよび３ｎｓの単一パルスを用い、信号を記録しない部分および再生時のパワーＰ２は全て０．７ｍＷとした。

この条件で、第１情報層および第２情報層の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ーで測定した。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８５℃、相対湿度８５％の条件で２００時間保持した後に、再度Ｃ／Ｎ比（加速後Ｃ／Ｎ比）を測定した。第１情報層におけるＣ／Ｎ比の結果を表２に示す。

表２に示すとおり、保護膜の厚さが０．２ｎｍのディスク２３、３５では、いずれの線速度においても加速後のＣ／Ｎ比の低下が大きく、保存信頼性が不十分であった。また、保護膜の厚さが１５ｎｍおよび２０ｎｍである、ディスク３０、３１、４２および４３では、いずれも、高線速度（９．８ｍ／ｓ）での加速後のＣ／Ｎ比の低下が大きく保存信頼性が不十分であった。これに対し、ディスク２４、２５、２６、２７、２８、２９、３２、３３、３４、３６、３７、３８、３９、４０、４１および４４はいずれの線速度で記録した場合でも加速後のＣ／Ｎ比の低下が小さく、良好な保存信頼性を示した。

以上より、カバー層と記録膜との距離が０．５ｎｍ〜１２ｎｍであれば、良好な保存信頼性を確保することができることが分かった。なお、実施例２の各ディスクは実施例１のディスクに比べて加速前のＣ／Ｎ比がおよそ２ｄＢ低い。このため、Ｃ／Ｎ比のマージンが小さく、加速試験によってＣ／Ｎ比が低下すれば、再生信号の品質十分ではないため、実用上、製品として適さないと判断される光学的情報記録媒体が多くなることが予想される。このような場合において、本発明によれば、保存信頼性が高いため、加速によるＣ／Ｎ比の低下を抑制することができる。したがって、２つあるいはそれ以上の記録層を備えた光学的情報記録媒体に本発明を好適に用いることができる。

以上、実施例１および実施例２から、本発明は情報層を１つ備える光学的情報記録媒体にも２つ以上の情報層を光学的情報記録媒体にも好適に用いることができることが分かった。

本発明の光学的情報記録媒体は、映像、音楽、情報等の電子化できるデータを保存するための、高記録密度、高倍速の光学的情報記録媒体に好適に用いることができる。

１ 基板
２ 第１情報層
３ 記録膜
４ 保護膜
５ カバー層
６ レーザー光
７ 対物レンズ
８ 反射膜
９ 中間膜
１０ 分離層
１１ 第２情報層
１２ レーザーダイオード
１３ ハーフミラー
１４ モーター
１５ 光学的情報記録媒体
１６ フォトディテクター

Claims (8)

1. 基板と、
   カバー層と、
   前記基板および前記カバー層に挟まれた第１情報層と
   を備え、前記カバー層の側から光ビームを照射することによって、前記第１情報層に情報を記録し、前記第１情報層に記録された情報を再生する光学的情報記録媒体であって、
   前記第１情報層は、記録膜と、前記記録膜と前記カバー層との間に配置された保護膜とを含み、
   前記カバー層と前記記録膜との間の距離が０．５ｎｍ以上１２ｎｍ以下であり、
   前記追記型の記録材料は、Ｃｒ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｓｂ−Ｏ、Ｂｉ−ＯおよびＴｅ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、
   前記保護膜は、Ｚｎ−ＯおよびＳｎ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つと、Ｃｒ−Ｏ、Ｂｉ−Ｏ、Ｉｎ−ＯおよびＴｅ−Ｏからなる群から選ばれる少なくとも１つをそれぞれ含み、
   前記保護膜において、酸素以外の全原子に対する、ＺｎおよびＳｎの合計の割合が５０ａｔ％以上８２ａｔ％以下であり、酸素以外の全原子に対する、Ｃｒ、Ｂｉ、ＩｎおよびＴｅの合計の割合が１８ｔ％以上５０ａｔ％以下である、光学的情報記録媒体。
2. 前記基板と前記第１情報層との間に設けられた第２情報層をさらに備える請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
3. 前記第１情報層は前記記録膜と前記基板との間に設けられた反射膜をさらに有する請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
4. 前記第１情報層は、前記記録膜と前記反射膜との間に設けられた中間膜を有する請求項３に記載の光学的情報記録媒体。
5. 前記第１情報層の溝のピッチが１μｍ以下である請求項１から４のいずれかに記載の光学的情報記録媒体。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の光学的情報記録媒体に、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで情報を記録する光学的情報記録媒体の記録方法。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の光学的情報記録媒体に記録された情報を波長４５０ｎｍ以下の光ビームで再生する光学的情報記録媒体の再生方法。
8. 請求項１から５のいずれかに記載の光学的情報記録媒体に、波長４５０ｎｍ以下の光ビームで情報を記録すること、および、光学的情報記録媒体に録された情報を波長４５０ｎｍ以下の光ビームで再生を行うことの少なくとも一方を行う記録再生装置。

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