JPWO2004025640A1 - 情報記録媒体とその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の情報記録媒体は、基板と、前記基板上に配置された情報層とを含んでいる。情報層は、光学的手段及び電気的手段の少なくとも一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層と、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、記録層に接して設けられた少なくとも一つの結晶核生成層と、を含んでいる。

Description

本発明は、光学的にまたは電気的に情報を記録、消去、書き換え、再生する情報記録媒体とその製造方法に関するものである。
レーザビームを用いて光学的に情報を記録、消去、書き換え、再生する情報記録媒体として相変化形光学的情報記録媒体がある。相変化形光学的情報記録媒体への情報の記録、消去、書き換えには、その媒体に含まれる記録層が結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化を生じる現象を利用する。一般に、情報を記録する場合は、高パワー（記録パワー）のレーザビームを照射して記録層を溶融して急冷することによって、照射部を非晶質相にして情報を記録する。一方、情報を消去する場合は、記録時より低パワー（消去パワー）のレーザビームを照射して記録層を昇温して徐冷することにより、レーザビーム照射部を結晶相にして前の情報を消去する。したがって、相変化形光学的情報記録媒体では、高パワーレベルと低パワーレベルとの間でパワーを変調させたレーザビームを記録層に照射することによって、記録されている情報を消去しながら新しい情報を記録する、すなわち情報を書き換えることが可能である（例えば、角田義人他「光ディスクストレージの基礎と応用」電子情報通信学会編、１９９５年、第２章を参照。）。
また、レーザビームを照射するかわりに、電流の印加により発生するジュール熱によって記録層の相変化材料を状態変化させて情報を記録する相変化形電気的情報記録媒体もある。この相変化形電気的情報記録媒体は、電流の印加により発生するジュール熱によって記録層の相変化材料を結晶相（低抵抗）と非晶質相（高抵抗）との間で状態変化させ、結晶相と非晶質相との間の電気抵抗の違いを検出して情報として読みとるものである。電極に挟み込んだ非晶質相の記録層に電流を徐々に流していくと、ある閾電流（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）で記録層が結晶相に相変化し、電気抵抗が急激に低下する。また、結晶相の記録層に短時間幅の大電流パルスを印加することによって、記録層を溶融・急冷して高抵抗の非晶質相に戻すこともできるため、書き換え可能な情報記録媒体として用いることができる。結晶相と非晶質相との間の電気抵抗の違いは、通常の電気的手段によって簡単に検出可能であるから、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化を生じる記録層を用いることによって、書き換え可能な情報記録媒体が得られる（例えば、菊池誠監修「アモルファス半導体の基礎」オーム社、１９８２年、第８章参照）。
相変化形光学的情報記録媒体の一例としては、発明者らが商品化した４．７ＧＢ／ＤＶＤ−ＲＡＭが挙げられる。この４．７ＧＢ／ＤＶＤ−ＲＡＭは、図２１の情報記録媒体１０００に示すように、基板１００１上に、レーザビーム１０の入射側から見て、第１誘電体層１００２、第２誘電体層１００３、結晶核生成層１００４、記録層１００５、第３誘電体層１００６、第４誘電体層１００７、光吸収補正層１００８及び反射層１００９がこの順に積層された８層構造の情報層１０１０を有している。情報層１０１０は、接着層１０１１によりダミー基板１０１２と貼り合わされている。
第１誘電体層１００２と第４誘電体層１００７は、光学距離を調節して記録層１００５への光吸収効率を高め、結晶相と非晶質相との反射率変化を大きくして信号振幅を大きくする光学的な働きと、記録時に高温となる記録層１００５から熱に弱い基板１００１及びダミー基板１０１２等を断熱する熱的な働きがある。一般的に第１誘電体層１００２及び第４誘電体層１００７に使用されている８０ｍｏｌ％ＺｎＳ−２０ｍｏｌ％ＳｉＯ２の混合物（以下、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）と表記する場合がある。）は透明且つ高屈折率であり、低熱伝導率で断熱性も良く、機械特性及び耐湿性も良好な優れた誘電体材料である。
結晶核生成層１００４には、記録層１００５に接して設けることにより記録層１００５の結晶化を促進する材料であるＳｎ−ＴｅやＰｂ−Ｔｅを用いる。これにより、情報記録媒体１０００の信号振幅を低下させること無く、且つ記録保存性を確保して記録層の結晶化能を高め、初期の記録・書き換え性能のみならず、優れた記録保存性（記録した情報の長期保存後の再生性能）、書き換え保存性（長期保存後の記録・書き換え性能）を実現している（例えば、特開２００１−２７３６７３号公報参照）。
記録層１００５には、ＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３ライン上の擬二元系の相変化材料が用いられており、優れた繰り返し書き換え性能が実現されている。
第２誘電体層１００３と第３誘電体層１００６は、第１誘電体層１００２と記録層１００５との間、及び第４誘電体層１００７と記録層１００５との間で生じる物質移動を防止する機能を有する。この物質移動とは、第１誘電体層１００２及び第４誘電体層１００７に（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）を使用した場合に、レーザビームを記録層１００５に照射して記録書き換えを繰り返す際、Ｓが記録層１００５に拡散していく現象のことである。Ｓが記録層１００５に拡散すると、繰り返し書き換え性能が悪化する（例えば、Ｎ．Ｙａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３７（１９９８），ｐｐ．２１０４−２１１０参照。）。この繰り返し書き換え性能の悪化を防ぐには、Ｇｅを含む窒化物を第２誘電体層１００３及び第３誘電体層１００６に使用すると良い（例えば、特開平９−５３２４２４号公報及び特開平９−７９４７７号公報参照。）。
以上のような技術により、優れた書き換え性能と高い信頼性を達成し、４．７ＧＢ／ＤＶＤ−ＲＡＭを商品化するに至った。
また、情報記録媒体をさらに大容量化するための技術として、さまざまな技術が検討されている。例えば、光学的情報記録媒体においては、従来の赤色レーザより短波長の青紫色レーザを用いたり、レーザビームが入射する側の基板の厚さを薄くして開口数（ＮＡ）が大きい対物レンズを使用したりすることによって、レーザビームのスポット径をより小さくして高密度の記録を行う技術が検討されている。また、２つの情報層を備える光学的情報記録媒体を用いて記録容量を２倍に高め、且つその片面側から入射するレーザビームによって２つの情報層の記録再生を行う技術も検討されている（例えば、特開２０００−３６１３０号公報参照。）。
情報記録媒体を大容量化するためにスポット径を小さくして記録を行う場合、小さな記録マークでも良好な形状に形成できる光学的情報記録媒体が必要である。スポット径を小さくして記録を行うと、記録層にレーザビームが照射される時間が相対的に短くなる。したがって、小さな記録マークを形成するためには、記録層の材料として結晶化速度の速い材料を用いるか、または、結晶化促進効果の高い膜を記録層に接して設けることが必要となる。
また、情報層が２層積層されており、片面側からレーザビームを照射して２つの情報層に対し情報の記録再生を行う光学的情報記録媒体（以下、２層光学的情報記録媒体という場合がある。）では、レーザビームの入射面に近い位置に配置された情報層（以下、第１の情報層という。）を透過したレーザビームを用いて、レーザビームの入射面から遠い位置に配置された情報層（以下、第２の情報層という。）の記録再生を行うため、第１の情報層では、記録層の膜厚を極めて薄くして透過率を高める必要がある。しかし、記録層が薄くなると、記録層を結晶化する際に形成される結晶核が減少し、また、原子の移動できる距離が短くなる。このような理由から、記録層の膜厚が薄いほど結晶相が形成されにくくなる（結晶化速度が低下する。）。
また、情報記録媒体に対する情報の記録時間を短くして情報の転送レートを高くすると、結晶化のための時間が短くなってしまう。このため、高い転送レートに対応する情報記録媒体を実現する際にも、記録層の結晶化能を高める必要がある。また、高い転送レートで情報を記録した場合には、低い転送レートで記録した場合に比べ、昇温後の冷却速度が速いため、記録後の非晶質相に微結晶核が形成される割合が低くなる。すなわち、より安定な非晶質相になりやすい。非晶質相は長期保存後にさらに安定なエネルギー状態に変化してしまう傾向があるため、高い転送レートで情報を記録した場合、記録層がさらに結晶化しにくくなり書き換え保存性が悪化する。
発明者らの実験では、記録層の材料としてＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３ライン上の擬二元系及びその近傍の組成において、Ｇｅの一部をＳｎで置換した組成を用いることで、記録層の結晶化速度を向上できることがわかっている。ただし、この場合、置換するＳｎの量を増やしていくと、結晶相と非晶質相との間の光学変化が小さくなるため、信号振幅が低下してしまう。また、Ｓｎの量が増えると、記録した非晶質相が徐々に結晶化してしまうため、特に低い転送レートで情報を記録した場合、記録保存性が悪くなる。
以上のように、情報記録媒体の大容量化に伴い、高い転送レートでの書き換え保存性と低い転送レートでの記録保存性を一つの情報記録媒体で両立することが困難となる。
信号振幅を低下させること無く、且つ記録保存性を確保して記録層の結晶化能を高めるには、上述したように、記録層に接して記録層の結晶化を促進するＳｎ−Ｔｅ等の結晶核生成層を設けると良い。また、発明者らの実験によると、結晶核生成層にＢｉ−Ｔｅを用いても、記録層の結晶化能を高められることがわかっている。しかしながら、Ｓｎ−ＴｅやＢｉ−Ｔｅは融点が低いため、記録層が記録時に昇温した際に溶けて、書き換えを繰り返し行った場合、Ｓｎ−ＴｅやＢｉ−Ｔｅが徐々に記録層に混ざり込む現象が生じる。このため、繰り返し書き換え性能が悪化してしまう。
以上のように、従来の情報記録媒体においては、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）及び良好な書き換え保存性と、低い転送レートでの良好な記録保存性とを両立し、さらに良好な繰り返し書き換え性能も同時に実現することが困難であった。
本発明の情報記録媒体は、基板と、前記基板上に配置された情報層とを含んでおり、前記情報層が、光学的手段及び電気的手段の少なくとも一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層と、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、前記記録層に接して設けられた少なくとも一つの結晶核生成層と、を含むことを特徴としている。
本発明の情報記録媒体の製造方法は、基板上に少なくとも一つの情報層が設けられた情報記録媒体を製造する方法であって、前記情報層を形成する工程が、光学的手段及び電気的手段の少なくとも何れか一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層を形成する記録層形成工程と、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含むスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリングにより結晶核生成層を形成する結晶核生成層形成工程と、を含み、前記記録層形成工程と前記結晶核生成工程とが連続して行われることを特徴としている。
図１は、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。
図２は、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。
図３は、本発明の実施の形態１における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。
図４は、本発明の実施の形態２における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。
図５は、本発明の実施の形態２における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。
図６は、本発明の実施の形態２における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。
図７は、本発明の実施の形態３における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。
図８は、本発明の実施の形態３における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。
図９は、本発明の実施の形態３における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。
図１０は、本発明の実施の形態４における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。
図１１は、本発明の実施の形態４における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。
図１２は、本発明の実施の形態４における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。
図１３は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う記録再生装置の一部構成を概略的に示す説明図である。
図１４は、本発明の実施の形態６における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。
図１５は、本発明の実施の形態６における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。
図１６は、本発明の実施の形態６における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。
図１７は、本発明の実施の形態６における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。
図１８は、本発明の実施の形態７における情報記録媒体の一部断面と、その情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う電気的情報記録再生装置の概略構成とを示す説明図である。
図１９は、本発明の実施の形態７における大容量の電気的情報記録媒体の構成の一部を模式的に示す説明図である。
図２０は、本発明の実施の形態７における電気的情報記録媒体とその記録再生システムとの構成の一部を模式的に示す説明図である。
図２１は、従来の情報記録媒体の構成例を示す断面図である。
本発明の情報記録媒体は、記録層に接して設けらた結晶核生成層が、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含む構成である。これにより、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）が実現でき、さらに、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好であるため、良好な書き換え保存性も実現できる。また、低い転送レートでの良好な記録保存性も両立でき、良好な繰り返し書き換え性能も同時に実現することができる。
本発明の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層が、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。これにより、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、且つ長期保存後の書き換え性能にも優れた情報記録媒体が得られる。
本発明の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層が、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。これにより、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、且つ長期保存後の書き換え性能にも優れた情報記録媒体が得られる。
本発明の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層が、Ｎ及びＯから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいてもよい。これにより、結晶核生成層の熱的安定性が向上する。また、特に、結晶核生成層にＮを添加すると、結晶粒の大きさがより均一化され、且つ小さくなる傾向にあるため、記録する際の低周波数領域の記録ノイズを低下させることができる。
本発明の情報記録媒体においては、前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｇｅ及びＴｅを組成式Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａと表記した場合に、２≦ａ≦５０及び２≦ｂ≦４を満たす材料にて形成されていてもよい。これにより、記録層が約１４ｎｍ以下と薄い場合でも良好な記録再生性能が得られる。また、Ｍ２がＢｉを含む場合には、結晶化能が向上し、高速な転送レートの場合にも良好な書き換え性能が得られる。
本発明の情報記録媒体においては、記録層が、前記Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａにおいて、前記Ｇｅの少なくとも一部が、Ｓｎ及びＰｂから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ３）にて置換されて、組成式（Ｇｅ−（Ｍ３））ａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａと表記される材料にて形成されていてもよい。これによれば、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅの３元系組成のＧｅを置換したＳｎ、Ｐｂが結晶化能を向上させるので、記録層が約７ｎｍ以下と極めて薄い場合でも十分な書き換え性能が得られる。
本発明の情報記録媒体においては、前記記録層において、前記Ｍ２がＳｂであり、前記Ｓｂの少なくとも一部がＢｉにて置換されて、組成式Ｇｅａ（Ｓｂ−Ｂｉ）ｂＴｅ３＋ａと表記されるものであってもよい。また、この場合、Ｓｎ原子の含有割合は、０原子％を超え２０原子％未満であることが好ましく、Ｂｉ原子の含有割合は、０原子％を超え１０原子％未満であることが好ましい。
本発明の情報記録媒体においては、前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ４）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｍ４、Ｇｅ及びＴｅを組成式（Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃと表記した場合に、
２≦ａ≦５０
２≦ｂ≦４
０＜ｃ≦２０
を満たす材料にて形成されていてもよい。これによれば、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ３元系組成に添加した元素Ｍ４が記録層の融点及び結晶化温度を上昇させ、記録層の熱的安定性が向上する。
本発明の情報記録媒体においては、前記記録膜が、Ｓｂと、Ｔｅと、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ５）とを含み、前記Ｓｂ、Ｔｅ及びＭ５を組成式（ＳｂｄＴｅ１００−ｄ）１００−ｅ（Ｍ５）ｅで表記した場合に、
５０≦ｄ≦９５
０＜ｅ≦２０
を満たす材料にて形成されていてもよい。これによれば、記録層の融点が低く比較的小さなエネルギーでも良好な記録特性が得られる。
本発明の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層の厚みが、０．２ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。特に、いわゆる青紫色レーザを用いて記録再生を行う情報記録媒体の場合は、結晶核生成層の厚みは０．３ｎｍ以上であることがより好ましい。高速な転送レートの場合にも、消去性能が良好で、長期保存後の書き換え性能が良好な情報記録媒体が得られるからである。
本発明の情報記録媒体においては、前記記録層の厚みが、３ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。特に、いわゆる赤色レーザを用いて記録再生を行う情報記録媒体の場合は、記録層の厚みは６ｎｍ〜１２ｎｍであることがより好ましい。これにより、消去性能が良く、信号振幅も大きい情報記録媒体が得られる。
本発明の情報記録媒体が、第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）が積層された多層構造の情報記録媒体である場合、前記第１の情報層〜第Ｎの情報層の少なくとも一つを前記情報層と同構成としてもよい。これにより、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）及び良好な書き換え保存性と、低い転送レートでの良好な記録保存性と、良好な繰り返し書き換え性能とに加えて、大容量化も実現できる。
本発明の情報記録媒体において、前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記情報層が、前記記録層及び前記結晶核生成層からなる積層体の両面に設けられた誘電体層と、前記積層体に対しレーザビーム入射側と反対側に配置された反射層と、をさらに含む構成であってもよい。また、前記情報層は、前記積層体と前記反射層との間に配置された光吸収補正層をさらに含んでいてもよい。
本発明の情報記録媒体において、前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む構成としてもよい。また、前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む構成であってもよい。また、前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む構成であってもよい。また、前記情報層が、前記第３誘電体層と前記反射層との間に設けられた第４誘電体層をさらに含んでいてもよい。このとき、前記第４誘電体層は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０を含んでいてもよい。また、前記情報層は、前記第３誘電体層と前記反射層との間に設けられた、前記反射層より熱伝導率が低い界面層をさらに含んでいてもよい。
また、本発明の情報記録媒体が、レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体の場合、少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、前記第１の情報層に含まれる前記記録層が、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含んでいることが好ましい。これにより、第１の情報層の透過率を高くできるので、第２〜第Ｎの情報層でも良好な記録特性が得られる。
本発明の情報記録媒体が、レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体の場合、少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、前記第１の情報層に含まれる前記記録層が、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む構成としてもよい。これにより、第１の情報層の透過率を高くできるので、第２〜第Ｎの情報層でも良好な記録特性が得られる。さらに、消去性能及び書き換え性能が良好な情報記録媒体を実現できる。
本発明の情報記録媒体が、レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体である場合、少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、前記第１の情報層に含まれる前記記録層が、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む構成としてもよい。これにより、第１の情報層の透過率を高くできるので、第２〜第Ｎの情報層でも良好な記録特性が得られる。さらに、消去性能及び書き換え性能が良好な情報記録媒体を実現できる。
本発明の情報記録媒体において、情報層に透過率調整層が含まれる構成の場合、透過率調整層が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｓｒ−Ｏ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ及びＺｎＳから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。これにより、情報層の透過率を高めることができる。
本発明の情報記録媒体において、情報層が第３誘電体層を含む構成の場合、第３誘電体層が、ＨｆＯ２及びＺｒＯ２から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ２と、Ｃｒ２Ｏ３と、フッ化物と、を含む酸化物−フッ化物系材料にて形成されていてもよい。前記フッ化物には、ＣｅＦ３、ＥｒＦ３、ＧｄＦ３、ＬａＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＮｄＦ３、ＹＦ３及びＹｂＦ３から選ばれる少なくとも一つが使用可能である。
また、前記酸化物−フッ化物系材料が、（ＨｆＯ２）Ａ１（ＳｉＯ２）Ｂ１（Ｃｒ２Ｏ３）Ｃ１（フッ化物）１００−Ａ１−Ｂ１−Ｃ−１または（ＺｒＯ２）Ａｌ（ＳｉＯ２）Ｂ１（Ｃｒ２Ｏ３）Ｃ１（フッ化物）１００−Ａ１−Ｂ１−Ｃ１と表記される場合、
Ａ１が、１０≦Ａ１≦５０、
Ｂ１が、１０≦Ｂ１≦５０、
Ｃ１が、１０≦Ｃ１≦５０、
Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１が、５０≦Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１≦９０
を満たすことが好ましい。
本発明の情報記録媒体において、情報層が第２誘電体層及び第３誘電体層を含む構成の場合、前記第２誘電体層及び前記第３誘電体層の少なくも一つが、ＨｆＯ２及びＺｒＯ２から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ２と、Ｃｒ２Ｏ３と、を含む酸化物系材料にて形成されていてもよい。
また、前記酸化物系材料が、（ＨｆＯ２）Ａ２（ＳｉＯ２）Ｂ２（Ｃｒ２Ｏ３）１００−Ａ２−Ｂ２または（ＺｒＯ２）Ａ２（ＳｉＯ２）Ｂ２（Ｃｒ２Ｏ３）１ ００−Ａ２−Ｂ２と表記される場合、
Ａ２が、１０≦Ａ２≦５０、
Ｂ２が、１０≦Ｂ２≦５０、
Ａ２＋Ｂ２が、２０≦Ａ２＋Ｂ２≦８０
を満たすことが好ましい。
次に、本発明の情報記録媒体の製造方法について説明する。
本発明の情報記録媒体の製造方法によれば、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含む結晶核生成層を記録層に接するように形成できる。これにより、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）及び良好な書き換え保存性と、低い転送レートでの良好な記録保存性とを両立し、さらに良好な繰り返し書き換え性能も同時に実現できる情報記録媒体を提供できる。
本発明の情報記録媒体の製造方法において、結晶核生成工程にて使用されるスパッタリングターゲットが、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）より選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
本発明の情報記録媒体の製造方法において、結晶核生成工程にて使用されるスパッタリングターゲットが、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
本発明の情報記録媒体の製造方法では、結晶核生成層形成工程において、スパッタリングの際に、Ａｒガスと、Ｋｒガスと、Ａｒガス及び反応ガスの混合ガスと、Ｋｒガス及び反応ガスの混合ガスとから選ばれる少なくとも一つを用いてもよい。但し、反応ガスとは、Ｎ２ガス及びＯ２ガスから選ばれる少なくとも一つのガスのことである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されない。また、以下の実施の形態では、同一の部分については同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）
本発明の情報記録媒体の一実施形態について説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図１は、本実施の形態の情報記録媒体１の部分断面図である。情報記録媒体１は、レーザビーム１０の照射によって情報の記録再生が可能な光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体１には、基板１１上に一つの情報層１２が設けられ、さらに透明層１３が設けられている。情報層１２は、レーザビーム１０の入射側から順次積層された、第１誘電体層１０１、第２誘電体層１０２、結晶核生成層１０３、記録層１０４、第３誘電体層１０５、第４誘電体層１０６、界面層１０７及び反射層１０８により構成されている。
透明層１３の材料は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂、あるいは誘電体材料等からなり、使用するレーザビーム１０に対して光吸収が小さいことが好ましく、短波長域において光学的に複屈折が小さいことが好ましい。また、透明層１３には、例えば、透明な円盤状のポリカーボネート、アモルファスポリオレフィンまたはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の樹脂、あるいはガラス等が使用できる。この場合、透明層１３は、例えば、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂によって第１誘電体層１０１に貼り合わされることが可能である。
レーザビーム１０の波長λは、レーザビーム１０を集光した際のスポット径が波長λによって決まってしまう（波長λが短いほど、より小さなスポット径に集光可能である。）ため、高密度記録の場合、特に波長λを４５０ｎｍ以下とすることが好ましい。ただし、波長λが３５０ｎｍ未満の場合、透明層１３等による光吸収が大きくなってしまうため、レーザビーム１０の波長λは、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
基板１１は、例えば、透明で円盤状の基板であり、例えば、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィンまたはＰＭＭＡ等の樹脂や、或いはガラス等を用いることができる。
基板１１の情報層１２側（反射層１０８側）の表面には、必要に応じてレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されていてもよい。基板１１の反射層１０８側と反対側の表面は、平滑であることが好ましい。基板１１の材料としては、転写性・量産性に優れ、且つ、低コストであることから、ポリカーボネートが特に有用である。なお、基板１１の厚さは、十分な強度があり、且つ情報記録媒体１の厚さが１２００μｍ程度となるよう、５００μｍ〜１２００μｍの範囲内であることが好ましい。なお、透明層１３の厚さが６００μｍ程度（ＮＡ＝０．６で良好な記録再生が可能な厚さ。）の場合、基板１１の厚さは５５０μｍ〜６５０μｍの範囲内であることが好ましい。また、透明層１３の厚さが１００μｍ程度（ＮＡ＝０．８５で良好な記録再生が可能な厚さ。）の場合、基板１１の厚さは１０５０μｍ〜１１５０μｍの範囲内であることが好ましい。
第１誘電体層１０１は、誘電体からなる。この第１誘電体層１０１は、記録層１０４の酸化、腐食、変形等を防止する働きと、光学距離を調整して記録層１０４の光吸収効率を高める働きと、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きと、を有する。第１誘電体層１０１には、例えばＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ等の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣ等の炭化物、ＬａＦ３等のフッ化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。例えば、ＺｎＳとＳｉＯ２との混合物であるＺｎＳ−ＳｉＯ２は、第１誘電体層１０１の材料として特に優れている。ＺｎＳ−ＳｉＯ２は、非晶質材料で、屈折率が高く、成膜速度が速く、機械特性及び耐湿性が良好だからである。
第１誘電体層１０１の膜厚は、マトリクス法（例えば、久保田広著「波動光学」岩波書店、１９７１年、第３章を参照。）に基づく計算により、記録層１０４が結晶相である場合とそれが非晶質相である場合との反射光量の変化が大きく、且つ記録層１０４での光吸収が大きくなる条件を満足するように、厳密に決定することができる。
第２誘電体層１０２は、繰り返し記録によって第１誘電体層１０１と結晶核生成層１０３及び記録層１０４との間で生じる物質移動を防止する働きがある。後に説明するが、結晶核生成層１０３は、０．３ｎｍ〜３ｎｍと極めて薄く形成されるため、島状となっている可能性が高い。このため、第２誘電体層１０２は、部分的に記録層１０４と接していることも考えられる。したがって、第２誘電体層１０２は、光の吸収が少なく記録の際に溶解しない高融点な材料で、且つ、結晶核生成層１０３及び記録層１０４との密着性が良い材料であることが好ましい。第２誘電体層１０２を記録の際に溶解しない高融点な材料で形成することは、高パワーのレーザビーム１０を照射した際に第２誘電体層１０２の一部が溶解して結晶核生成層１０３及び記録層１０４に混入しないために必要な特性である。第２誘電体層１０２の材料が混入すると、結晶核生成層１０３及び記録層１０４の組成が変わり、書き換え性能が著しく低下するからである。また、第２誘電体層１０２の材料が結晶核生成層１０３及び記録層１０４と密着性が良いことは、信頼性確保に必要な特性である。
第２誘電体層１０２には、第１誘電体層１０１と同様の系の材料を用いることができる。その中でも、特にＣｒ、Ｚｒ、Ｏを含む材料を用いることが好ましく、さらに、ＣｒとＯがＣｒ２Ｏ３を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ２を形成して、Ｃｒ２Ｏ３とＺｒＯ２の混合物になっていることが好ましい。Ｃｒ２Ｏ３は記録層１０４との密着性が良い材料である。またＺｒＯ２は、透明で融点が約２７００℃と高く、且つ酸化物の中では熱伝導率が低い材料なので、繰り返し書き換え性能を向上させることができる。この２種類の酸化物を混合した材料にて第２誘電体層１０２を形成することによって、記録層１０４と部分的に接して、繰り返し書き換え性能に優れ、且つ信頼性の高い情報記録媒体１５が実現できる。記録層１０４との密着性を確保するため、Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２中のＣｒ２Ｏ３の含有量は１０ｍｏｌ％以上あることが好ましく、また、第２誘電体層１０２での光吸収を小さく保つため６０ｍｏｌ％以下であることが好ましい（Ｃｒ２Ｏ３が多くなると光吸収が増加する傾向にある。）。Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２中のＣｒ２Ｏ３のより好ましい含有量は、２０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である。
第２誘電体層１０２には、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏの他にさらにＳｉを含む材料を用いても良く、その中でも、ＣｒとＯがＣｒ２Ｏ３を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ２を形成し、ＳｉとＯがＳｉＯ２を形成して、ＳｉＯ２とＣｒ２Ｏ３とＺｒＯ２との混合物になっていることが好ましい。ＳｉＯ２を含ませることにより、記録層１０４の結晶化を促進する効果が高くなり、書き換え性能に優れた情報記録媒体１を実現できるからである。ＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２中のＳｉＯ２の含有量は５ｍｏｌ％以上であることが好ましく、記録層１０４との密着性を確保するため４０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。ＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２中のＳｉＯ２のより好ましい含有量は、１０ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下である。また、良好な記録書き換え性能を確保するため、ＳｉＯ２とＣｒ２Ｏ３の含有量の和は、９５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
第２誘電体層１０２の膜厚は、第２誘電体層１０２での光吸収によって情報記録媒体１の記録前後の反射光量の変化が小さくならないよう、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが望ましく、２ｎｍ〜７ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
第３誘電体層１０５は、光学距離を調整して記録層１０４の光吸収効率を高める働きと、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きと、を有する。第３誘電体層１０５には、第１誘電体層１０１と同様の系の材料を用いることができる。また、第２誘電体層１０２と同様、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏを含む材料を用いることが好ましく、その中でもＣｒとＯがＣｒ２Ｏ３を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ２を形成して、Ｃｒ２Ｏ３とＺｒＯ２の混合物になっていることが好ましい。第３誘電体層１０５は第２誘電体層１０２より記録層１０４と密着性が悪い傾向にあるため、Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２中のＣｒ２Ｏ３の含有量は第２誘電体層１０２のそれより多い２０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、３０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下である。
第３誘電体層１０５には、第２誘電体層１０２と同様、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏの他にさらにＳｉを含む材料を用いても良く、その中でもＣｒとＯがＣｒ２Ｏ３を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ２を形成し、ＳｉとＯがＳｉＯ２を形成して、ＳｉＯ２とＣｒ２Ｏ３とＺｒＯ２の混合物になっていることが好ましい。ＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２中のＳｉＯ２の含有量は、記録層１０４との密着性を確保するため第２誘電体層１０２のそれより少ない３５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下である。また、良好な記録書き換え性能を確保するため、ＳｉＯ２とＣｒ２Ｏ３の含有量の和は９５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
第３誘電体層１０５の膜厚は、２ｎｍ〜７５ｎｍの範囲内であることが好ましく、２ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。第３誘電体層１０５の膜厚をこの範囲内で選ぶことによって、記録層１０４で発生した熱を効果的に反射層１０８側に拡散させることができる。
第３誘電体層１０５のレーザビーム入射側と反対側の面には、第４誘電体層１０６が配置されている。この場合、第４誘電体層１０６には、第１誘電体層１０１と同様の系の材料を用いることができ、ＺｎＳとＳｉＯ２との混合物であるＺｎＳ−ＳｉＯ２は、第４誘電体層１０６としても優れた材料である。なお、本実施の形態においては第４誘電体層１０６を設けているが、第４誘電体層１０６を設けない構成でも可能である。
第４誘電体層１０６の膜厚は、２ｎｍ〜７５ｎｍの範囲内であることが好ましく、２ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。第４誘電体層１０６の膜厚をこの範囲内で選ぶことによって、記録層１０４で発生した熱を効果的に反射層１０８側に拡散させることができる。
本発明の結晶核生成層１０３は、結晶核を生成することによって、記録層１０４の結晶化能を高めるための層である。結晶核生成層１０３の材料は、ＢｉもしくはＴｅより選ばれる少なくとも一つの元素とＭ１（但し、Ｍ１はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素）とを含む材料で形成できる。このとき、結晶核生成層１０３は、ＢｉとＭ１の混合比が略５０：５０であるＢｉ（Ｍ１）及びＴｅとＭ１の混合比が略５０：５０であるＴｅ（Ｍ１）の少なくとも何れか一方を含むことが好ましい。Ｂｉ（Ｍ１）は融点が１５００℃以上、Ｔｅ（Ｍ１）は融点が１３００℃以上と高いからである。特に、ＢｉＧｄ、ＢｉＴｂ、ＢｉＤｙ、ＢｉＹは、融点が２０００℃以上と高いことが２元系の相図に示されている。このため、この材料を用いることにより、結晶核生成層１０３の融点が高く熱的安定性が良好で、且つ長期保存後の書き換え性能にも優れた情報記録媒体１が得られる。また、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）は、岩塩型の結晶構造を有する。したがって、例えばＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３化合物系などの岩塩型の結晶構造を有する記録層１０４を用いる場合、結晶核生成層１０３と記録層１０４との結晶構造が同じであるため、結晶核生成層１０３と記録層１０４との界面で結晶核が生じやすく、記録層１０４での結晶成長が促進される。このため、書き換え保存性に優れた情報記録媒体１が得られる。
また、結晶核生成層１０３は、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでもよい。この材料を用いることにより、結晶核生成層１０３の融点が高く熱的安定性が良好で、結晶核生成層１０３と記録層１０４との界面で結晶核が生じやすく記録層１０４での結晶成長が促進され、書き換え保存性に優れた情報記録媒体１が得られる。
結晶核生成層１０３の膜厚は、高速な転送レートの場合にも、消去性能（結晶化能）が良好で、長期保存後の書き換え性能が良好となるよう０．３ｎｍ〜３ｎｍの範囲内であることが好ましく、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。なお、結晶核生成層１０３が島状の場合でも薄膜状の場合でも、結晶核生成層としての以上のような効果が得られる。
記録層１０４は、レーザビーム１０の照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす材料にて形成されている。記録層１０４は、例えばＧｅとＭ２とＴｅ（但し、Ｍ２はＳｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素。）の３元素を含む材料で形成できる。具体的には、記録層１０４は、Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａで表される材料で形成でき、非晶質相が安定で信号振幅が大きく、融点の上昇と結晶化速度の低下が少ない２≦ａ≦５０の関係を満たすことが望ましく、４≦ａ≦２３の関係を満たすことがより好ましい。また、非晶質相が安定で信号振幅が大きく、結晶化速度の低下が少ない２≦ｂ≦４の関係を満たすことが好ましく、２≦ｂ≦３の関係を満たすことがより好ましい。
また、記録層１０４は、組成式（Ｇｅ−（Ｍ３））ａ（Ｍ２）ｂＴｅ３ ＋ａ（ただし、Ｍ３はＳｎ及びＰｂから選ばれる少なくとも一つの元素。）で表される材料で形成しても良い。この材料を用いた場合、Ｇｅを置換した元素Ｍ３が結晶化能を向上させるため、記録層１０４の膜厚が薄い場合でも十分な消去率が得られる。元素Ｍ３としては、毒性がない点でＳｎがより好ましい。この材料を用いる場合も、２≦ａ≦５０（より好ましくは４≦ａ≦２３）、且つ２≦ｂ≦４（より好ましはは２≦ｂ≦３）であることが好ましい。
また、記録層１０４は、組成式（Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃ（ただし、Ｍ４はＳｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一つの元素。）で表される材料で形成されていてもよい。この場合、添加された元素Ｍ４が記録層１０４の融点及び結晶化温度を上昇させるため、記録層１０４の熱的安定性が向上する。また、この材料では、０＜ｃ≦２０であることが好ましく、２≦ｃ≦１０であることがより好ましい。また、２≦ａ≦５０（より好ましくは４≦ａ≦２３）、且つ２≦ｂ≦４（より好ましくは２≦ｂ≦３）であることが好ましい。
また、記録層１０４は、組成式（ＳｂｄＴｅ１００−ｄ）１００−ｅ（Ｍ５）ｅ（ただし、Ｍ５はＡｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素。）で表される材料で形成してもよい。ｄ及びｅが、５０≦ｄ≦９５及び０＜ｅ≦２０を満たす場合には、記録層１０４が結晶相の場合と非晶質相の場合との間の情報記録媒体１の反射率差を大きくでき、良好な記録再生特性が得られる。６５≦ｄの場合には、結晶化速度が特に速く、特に良好な消去率が得られる。また、ｄ≦８５の場合には、非晶質化が容易となる。したがって、６５≦ｄ≦８５であることがより好ましい。また、良好な記録再生性能を得るためには、結晶化速度を調整するための元素Ｍ５を添加することが好ましい。ｅは、１≦ｅ≦１０であることがより好ましい。ｅ≦１０の場合には、複数の相が現れることを抑制できるため、繰り返し記録による特性劣化を抑制できる。
記録層１０４の膜厚は、情報記録媒体１の記録感度を高くするため、６ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内であることが好ましい。この範囲内においても、記録層１０４が厚い場合には熱の面内方向への拡散による隣接領域への熱的影響が大きくなる。また、記録層１０４が薄い場合には情報記録媒体１の反射率が小さくなる。したがって、記録層１０４の膜厚は、８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
反射層１０８は、記録層１０４に吸収される光量を増大させるという光学的な機能を有する。また、反射層１０８は、記録層１０４で生じた熱を速やかに拡散させ、記録層１０４を非晶質化しやすくするという熱的な機能も有する。さらに、反射層１０８は、使用する環境から多層膜を保護するという機能も有する。
反射層１０８の材料には、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｌ等の熱伝導率が高い単体金属を用いることができる。また、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｃｒ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｒｕ−Ａｕ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ−ＡｌまたはＣｕ−Ｓｉといった合金を用いることもできる。特にＡｇ合金は、熱伝導率が大きいため、反射層１０８の材料として好ましい。反射層１０８の膜厚は、熱拡散機能が十分となる３０ｎｍ以上であることが好ましい。この範囲内においても、反射層１０８が２００ｎｍより厚い場合には、その熱拡散機能が大きくなりすぎて情報記録媒体１の記録感度が低下する。したがって、反射層１０８の膜厚は３０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
反射層１０８のレーザビーム入射側の界面には、界面層１０７が設けられている。この場合、界面層１０７には、反射層１０８について説明した材料より熱伝導率の低い材料を用いることができる。反射層１０８にＡｇ合金を用いた場合、界面層１０７にはＡｌまたはＡｌ合金を用いることが好ましい。また、界面層１０７には、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃ等の元素を含む材料や、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ等の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣ等の炭化物、ＬａＦ３等のフッ化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。また、膜厚は３ｎｍ〜１００ｎｍ（より好ましくは１０ｎｍ〜５０ｎｍ）の範囲内であることが好ましい。
なお、結晶核生成層は、記録層１０４と第３誘電体層１０５との間に配置されても良い。この場合は、図２に示す情報記録媒体１４のように、基板１１上に情報層１２及び透明層１３が設けられており、情報層１２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層１０１、第２誘電体層１０２、記録層１０４、結晶核生成層１０９、第３誘電体層１０５、第４誘電体層１０６、界面層１０７及び反射層１０にて形成される。また、結晶核生成層は、記録層１０４と第２誘電体層１０２及び第３誘電体層１０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図３に示す情報記録媒体１５のように、基板１１上に情報層１２及び透明層１３が設けられており、情報層１２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層１０１、第２誘電体層１０２、結晶核生成層１０３、記録層１０４、結晶核生成層１０９、第３誘電体層１０５、第４誘電体層１０６、界面層１０７及び反射層１０８にて形成される。なお、結晶核生成層１０９は、結晶核生成層１０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層１０３と同様である。
次に、図１〜図３に示す情報記録媒体１，１４，１５の製造方法について説明する。
まず、基板１１（例えば、厚さ１１００μｍ）を用意し、成膜装置内に配置する。
続いて、基板１１上に反射層１０８を成膜する。このとき、基板１１にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合には、案内溝が形成された面上に反射層１０８を成膜する。反射層１０８は、反射層１０８を構成する金属または合金からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガス（酸素ガス及び窒素ガスから選ばれる少なくとも一つのガス）との混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
続いて、反射層１０８上に、必要に応じて界面層１０７を成膜する。界面層１０７は、界面層１０７を構成する元素からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
続いて、界面層１０７上（界面層１０７を設けない構成の場合は反射層１０８上）に、必要に応じて第４誘電体層１０６を成膜する。第４誘電体層１０６は、第４誘電体層１０６を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、第４誘電体層１０６は、第４誘電体層１０６を構成する元素を含む金属からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
続いて、第４誘電体層１０６上（第４誘電体層１０６を設けない構成の場合は界面層１０７上または反射層１０８上）に、第３誘電体層１０５を成膜する。第３誘電体層１０５は、第４誘電体層１０６と同様の方法で形成できる。
続いて、第３誘電体層１０５上に、必要に応じて（図２及び図３に示す情報記録媒体１４，１５を作製する場合）、結晶核生成層１０９を成膜する。結晶核生成層１０９は、その組成に応じて、ＢｉもしくはＴｅより選ばれる少なくとも一つの元素とＭ１とを含むスパッタリングターゲット、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）より選ばれる少なくとも一つを含むスパッタリングターゲット、またはＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含むスパッタリングターゲットを、一つの電源を用いて、スパッタリングすることによって形成できる。
結晶核生成層１０９を作製する際のスパッタリングに用いられる雰囲気ガスには、例えば、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガスを用いることができる。また、結晶核生成層１０９は、Ｂｉ、Ｔｅ及びＭ１の各々のスパッタリングターゲットを複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。また、結晶核生成層１０９は、Ｂｉ、Ｔｅ及びＭ１のうちからいずれかの元素を組み合わせた２元系スパッタリングターゲットや３元系スパッタリングターゲットなどを、複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。これらのスパッタリングターゲットを用いる場合でも、Ａｒガス雰囲気中、Ｋｒガス雰囲気中、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって結晶核生成層１０９を形成できる。
続いて、結晶核生成層１０９上（結晶核生成層１０９を形成しない構成の場合は第３誘電体層１０５上）に、記録層１０４を成膜する。記録層１０４は、その組成に応じて、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ合金からなるスパッタリングターゲット、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ−Ｍ３合金からなるスパッタリングターゲット、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ−Ｍ４合金からなるスパッタリングターゲット、またはＳｂ−Ｔｅ−Ｍ５合金からなるスパッタリングターゲットを、一つの電源を用いて、スパッタリングすることによって形成できる。
記録層１０４を作製する際のスパッタリングの雰囲気ガスには、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガスを用いることができる。また、記録層１０４は、Ｇｅ、Ｍ２、Ｔｅ、Ｍ３、Ｍ４及びＭ５のうち必要な元素を含むスパッタリングターゲットを複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。また、記録層１０４は、Ｇｅ、Ｍ２、Ｔｅ、Ｍ３、Ｍ４及びＭ５のうち必要な元素を組み合わせた２元系スパッタリングターゲットや３元系スパッタリングターゲットなどを、複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。これらのスパッタリングターゲットを用いる場合でも、Ａｒガス雰囲気中、Ｋｒガス雰囲気中、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって、記録層１０４を形成できる。
続いて、記録層１０４上に、必要に応じて（図１及び図３に示す情報記録媒体１，１５を作製する場合）、結晶核生成層１０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層１０３上（結晶核生成層１０３を設けない構成の場合は記録層１０４上）に、第２誘電体層１０２を成膜する。第２誘電体層１０２は、第２誘電体層１０２を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、第２誘電体層１０２は、第２誘電体層１０３を構成する金属からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
続いて、第２誘電体層１０２上に、第１誘電体層１０１を成膜する。第１誘電体層１０１は、第１誘電体層１０１を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、第１誘電体層１０１は、第１誘電体層１０１を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
最後に、第１誘電体層１０１上に透明層１３を形成する。透明層１３は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）または遅効性熱硬化型樹脂を第１誘電体層１０１上に塗布し、全体を回転させて樹脂を均一に延ばした（スピンコートした）したのち、樹脂を硬化させることによって形成できる。また、透明層１３には、透明な円盤状のポリカーボネートまたはアモルファスポリオレフィンまたはＰＭＭＡ等の樹脂またはガラスなどの基板を用いてもよい。このように基板を用いる場合、透明層１３は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を第１誘電体層１０１上に塗布して、次に基板を第１誘電体層１０１上に密着させてスピンコートした後、樹脂を硬化させることによって形成できる。また、基板に予め粘着性の樹脂を均一に塗布し、それを第１誘電体層１０１に密着させることもできる。
なお、第１誘電体層１０１を成膜したのち、または透明層１３を形成したのち、必要に応じて、記録層１０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層１０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体１，１４，１５を製造できる。
なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）等を用いることも可能である。
（実施の形態２）
本発明の情報記録媒体の別の実施の形態を説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図４に、本実施の形態の情報記録媒体２の一部断面構成を示す。情報記録媒体２は、複数の情報層を含んでおり、片面からのレーザビーム１０の照射によって各情報層に対する情報の記録再生が可能な、多層構造の光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体２においては、基板２１上に第１〜第ＮまでのＮ個（ＮはＮ≧２を満たす自然数）の情報層２２１〜２２Ｎが積層され、さらに、透明層２３が設けられている。なお、本明細書においては、レーザビーム１０の入射側から数えて１番目の情報層を第１の情報層２２１、Ｎ番目の情報層を第Ｎの情報層２２Ｎと記載する。互いに隣接する情報層は、光学分離層２４を介して積層されている。情報記録媒体２においては、第１の情報層２２１〜第（Ｎ−１）の情報層２２Ｎ−１は、光透過性を有している。第Ｎの情報層２２Ｎにまでレーザビーム１０を到達させる必要があるからである。
基板２１及び透明層２３の材料には、実施の形態１で説明した基板１１及び透明層１３と同様の材料を用いることができる。また、それらの形状及び機能についても、実施の形態１で説明した基板１及び透明層１３の形状及び機能と同様である。
光学分離層２４は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂、または誘電体等からなり、使用するレーザビーム１０に対して光吸収が小さいことが好ましく、短波長域において光学的に複屈折が小さいことが好ましい。
各情報層間に設けられる光学分離層２４は、第１の情報層２２１、第２の情報層２２２、．．．、第Ｎの情報層２２Ｎそれぞれのフォーカス位置を区別するために用いられる。光学分離層２４の厚さは、対物レンズの開口数（ＮＡ）とレーザビーム１０の波長λによって決定される焦点深度ΔＺ以上であることが必要である。焦点の光強度の基準を無収差の場合の８０％と仮定した場合、焦点深度ΔＺはΔＺ＝λ／｛２（ＮＡ）２｝で近似できる。λ＝４００ｎｍ、ＮＡ＝０．６の時、ΔＺ＝０．５５６μｍとなり、±０．６μｍ以内は焦点深度内となる。そのため、この場合には、光学分離層２４の厚さは１．２μｍ以上であることが必要である。また、対物レンズを用いてレーザビーム１０を集光可能な範囲となるように、各情報層間の距離を設定することが望ましい。したがって、光学分離層２４の厚さは、対物レンズが許容できる公差内（例えば５０μｍ以下）にすることが好ましい。
光学分離層２４において、レーザビーム１０の入射側の表面には、必要に応じてレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されていてもよい。
この場合、片側からのレーザビーム１０の照射のみにより、第Ｋの情報層（Ｋは１＜Ｋ≦Ｎの自然数）２２Ｋを第１の情報層２２１〜第（Ｋ−１）の情報層２２Ｋ−１を透過したレーザビーム１０によって記録再生することが可能である。
以下、第１の情報層２２１の構成について詳細に説明する。
第１の情報層２２１には、レーザビーム１０の入射側から順に配置された第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７が設けられている。
第１誘電体層２０１には、実施の形態１で説明した第１誘電体層１０１と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の第１誘電体層１０１の機能と同様である。
第１誘電体層２０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、記録層２０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との間の反射光量の変化が大きく、且つ、記録層２０４での光吸収が大きくなるという条件を満足するように決定することができる。
第２誘電体層２０２には、実施の形態１で説明した第２誘電体層１０２と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第２誘電体層１０２と同様である。
第３誘電体層２０５には、実施の形態１で説明した第３誘電体層１０５と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第３誘電体層１０５と同様である。
結晶核生成層２０３には、実施の形態１の結晶核生成層１０３と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の結晶核生成層１０３と同様である。
結晶核生成層２０３の膜厚は、高速な転送レートの場合にも消去性能が良好で、長期保存後の書き換え性能が良好で、且つ第１の情報層２２１の透過率ができるだけ高くなるように、０．３ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲内であることが好ましく、０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
記録層２０４には、実施の形態１で説明した記録層１０４と同様の材料を用いることができる。記録層２０４の膜厚はなるべく薄くすることが好ましい。これは、第１の情報層２２１を透過したレーザ光にて情報の記録再生を行う情報層（第１の情報層２２１よりもレーザビーム１０の入射側から遠くに配置された情報層）に記録再生の際に必要なレーザ光量を到達させるために、第１の情報層２２１の透過率を高くする必要があるからである。例えば、組成式Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａで表される材料、Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａにおいてＧｅの一部を（Ｍ３）にて置換した材料（（Ｇｅ−（Ｍ３））ａＳｂｂＴｅ３＋ａ）、及び組成式（Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃで表される材料の場合には、４ｎｍ〜９ｎｍの範囲内であることが好ましく、５ｎｍ〜８ｎｍの範囲内であることがより好ましい。また、記録層２０４が組成式（ＳｂｄＴｅ１０ ０−ｄ）１００−ｅ（Ｍ５）ｅで表される材料にて形成されている場合は、厚みは３ｎｍ〜８ｎｍの範囲内であることが好ましく、４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
反射層２０６には、実施の形態１で説明した反射層１０８と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の反射層１０８の機能と同様である。反射層２０６の膜厚は、第１の情報層２２１の透過率をできるだけ高くするため、３ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内であることが好ましく、８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内であることがより好ましい。反射層２０６の膜厚がこの範囲内にあることにより、その熱拡散機能が十分で、且つ第１の情報層２２１における十分な反射率が確保でき、さらに第１の情報層２２１の透過率も十分となる。
透過率調整層２０７は誘電体からなり、第１の情報層２２１の透過率を調整する機能を有する。この透過率調整層２０７によって、記録層２０４が結晶相である場合の第１の情報層２２１における透過率Ｔｃ（％）と、記録層２０４が非晶質相である場合の第１の情報層２２１における透過率Ｔａ（％）とを、共に高くすることができる。具体的には、透過率調整層２０７を備える第１の情報層２２１では、透過率調整層２０７が無い場合に比べて、透過率Ｔｃ及びＴａが２％〜１０％程度上昇する。また、透過率調整層２０７は、記録層２０４で発生した熱を効果的に拡散させる機能も有する。
透過率調整層２０７の屈折率ｎ及び消衰係数ｋは、第１の情報層２２１の透過率Ｔｃ及びＴａを高める作用をより大きくするために、２．０≦ｎ、且つ、ｋ≦０．１を満たすことが好ましく、２．０≦ｎ≦３．０、且つ、ｋ≦０．０５を満たすことがより好ましい。
透過率調整層２０７の膜厚ｄ１は、（１／３２）λ／ｎ≦ｄ１≦（３／１６）λ／ｎまたは（１７／３２）λ／ｎ≦ｄ１≦（１１／１６）λ／ｎの範囲内であることが好ましく、（１／１６）λ／ｎ≦ｄ１≦（５／３２）λ／ｎまたは（９／１６）λ／ｎ≦ｄ１≦（２１／３２）λ／ｎの範囲内であることがより好ましい。なお、例えばレーザビーム１０の波長λと透過率調整層２０７の屈折率ｎとを３５０ｎｍ≦λ≦４５０ｎｍ、２．０≦ｎ≦３．０とすると、膜厚ｄ１は３ｎｍ≦ｄ１≦４０ｎｍまたは６０ｎｍ≦ｄ１≦１３０ｎｍの範囲内であることが好ましく、７ｎｍ≦ｄ１≦３０ｎｍまたは６５ｎｍ≦ｄ１≦１２０ｎｍの範囲内であることがより好ましいことになる。膜厚ｄ１をこの範囲内で選ぶことによって、第１の情報層２２１の透過率Ｔｃ及びＴａを共に高くすることができる。
透過率調整層２０７には、例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｓｒ−Ｏ等の酸化物を用いることができる。また、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ等の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。これらの中でも、特に、ＴｉＯ２、またはＴｉＯ２を含む材料を用いることが好ましい。これらの材料は屈折率が大きく（ｎ＝２．５〜２．８）、消衰係数も小さい（ｋ＝０．０〜０．０５）ため、第１の情報層２２１の透過率を高める作用が大きくなる。
第１の情報層２２１の透過率Ｔｃ及びＴａは、記録再生の際に必要なレーザ光量を第２の情報層２２２〜第Ｎの情報層２２Ｎに到達させるため、４０＜Ｔｃ、且つ、４０＜Ｔａを満たすことが好ましく、４６＜Ｔｃ、且つ、４６＜Ｔａを満たすことがより好ましい。
第１の情報層２２１の透過率Ｔｃ及びＴａは、−５≦（Ｔｃ−Ｔａ）≦５を満たすことが好ましく、−３≦（Ｔｃ−Ｔａ）≦３を満たすことがより好ましい。透過率Ｔｃ及びＴａがこの条件を満たすことにより、第２〜第ｎの情報層２２２〜２２ｎに情報の記録再生を行う際、第１の情報層２２１における記録層２０４の状態による透過率の変化の影響が小さくなるので、良好な記録再生特性が得られる。
記録層２０４が結晶相の時の第１の情報層２２１の反射率Ｒｃ１及び記録層２０４が非晶質相の時の第１の情報層２２１の反射率Ｒａ１は、Ｒａ１＜Ｒｃ１を満たすことが好ましい。このことにより、情報が記録された状態よりも情報が記録されていない初期の状態で反射率が高く、安定に記録再生動作を行うことができる。また、反射率差（Ｒｃ１−Ｒａ１）を大きくして良好な記録再生特性が得られるように、Ｒｃ１、Ｒａ１は、０．１≦Ｒａ１≦５、且つ、４≦Ｒｃ１≦１５を満たすことが好ましく、０．１≦Ｒａ１≦３、且つ、４≦Ｒｃ１≦１０を満たすことがより好ましい。
なお、第１の情報層２２１において、結晶核生成層は、記録層２０４と第３誘電体層２０５との間に配置されても良い。この場合は、図５に示す情報記録媒体２５のように、基板２１上に第１〜第Ｎの情報層２２１〜２２Ｎ及び透明層２３が設けられており、第１の情報層２２１が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７にて形成される。また、第１の情報層２２１において、結晶核生成層は、記録層２０４と第２誘電体層２０２及び第３誘電体層２０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図６に示す情報記録媒体２６のように、基板２１上に第１〜第Ｎの情報層２２１〜２２Ｎ及び透明層２３が設けられており、第１の情報層２２１が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７にて形成される。なお、結晶核生成層２０８は、結晶核生成層２０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層２０３と同様である。
なお、本実施の形態の光学的情報記録媒体２，２５，２６に含まれる第１の情報層２２１以外の他の情報層の膜構造は、第１の情報層２２１と同様であってもよく、また、別の構造であってもよい。また、複数の情報層のうちの少なくとも一つを本実施の形態で説明した第１の情報層２２１と同様の膜構造とし、他の情報層は異なる構造であっても構わないが、レーザビーム入射側の面に最も近い位置に配置される第１の情報層２２１を本実施の形態で説明した膜構造にすることが好ましい。また、第１の情報層２２１以外の他の情報層の何れか一つを、再生専用タイプの情報層（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ））または１回のみ書き込み可能な追記型の情報層（ＷＯ（Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ））としても良い。
次に、本実施の形態の情報記録媒体２，２５，２６の製造方法について説明する。
まず、基板２１（例えば厚さ１１００μｍ）上に、第Ｎの情報層２２Ｎ〜第２の情報層２２２の（Ｎ−１）層の情報層を、光学分離層２４を介して順次積層する。各情報層は、単層膜または多層膜からなり、それらの各膜は、成膜装置内で材料となるスパッタリングターゲットを順次スパッタリングすることによって形成できる。また、光学分離層２４は、光硬化型樹脂（特に紫外線硬化型樹脂）または遅効性熱硬化型樹脂を情報層上に塗布し、スピンコートにより樹脂を均一に延ばし、その後で樹脂を硬化させることによって形成できる。なお、光学分離層２４にレーザビーム１０の案内溝を形成する場合は、表面に所定の形状の溝が形成された転写用基板（型）を硬化前の樹脂に密着させた後、基板２１と転写用基板とを回転させてスピンコートし、その後に樹脂を硬化させ、さらにその後に転写用基板を硬化させた樹脂から剥がすことによって、表面に所定の案内溝が形成された光学分離層２４を形成できる。
このようにして、基板２１上に、（Ｎ−１）層の情報層を光学分離層２４を介して順次積層した後、さらに光学分離層２４を形成したものを用意する。
続いて、（Ｎ−１）層の情報層上に形成された光学分離層２４上に、第１の情報層２２１を形成する。具体的には、まず、（Ｎ−１）層の情報層及び光学分離層２４が形成された基板２１を成膜装置内に配置し、光学分離層２４上に透過率調整層２０７を成膜する。透過率調整層２０７は、透過率調整層２０７を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、透過率調整層２０７は、透過率調整層２０７を構成する元素からなる金属をスパッタリングターゲットとして用い、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
続いて、透過率調整層２０７上に、反射層２０６を成膜する。反射層２０６は、実施の形態１で説明した反射層１０８の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、反射層２０６上に、第３誘電体層２０５を成膜する。第３誘電体層２０５は、実施の形態１で説明した第３誘電体層１０５の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、第３誘電体層２０５上に、必要に応じて（図５及び図６に示す情報記録媒体２５，２６を作製する場合）、結晶核生成層２０８を成膜する。結晶核生成層２０８は、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０９と同様の方法で形成できる。なお、第３誘電体層２０５上に結晶核生成層２０８を成膜しない場合（図４に示す情報記録媒体２の場合）には、後述の記録層２０４上に結晶核生成層２０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層２０８上（結晶核生成層２０９を設けない構成の場合は第３誘電体層２０５上）に、記録層２０４を成膜する。記録層２０４は、実施の形態１で説明した記録層１０４の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、記録層２０４上に、必要に応じて（図４及び図６に示す情報記録媒体２，２６を作製する場合）、結晶核生成層２０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層２０３上（結晶核生成層２０３を設けない場合は記録層２０４上）に、第２誘電体層２０２を成膜する。第２誘電体層２０２は、実施の形態１で説明した第２誘電体層１０２の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、第２誘電体層２０２上に、第１誘電体層２０１を成膜する。第１誘電体層２０１は、実施の形態１で説明した第１誘電体層１０１の形成方法と同様の方法で形成できる。
最後に、第１誘電体層２０１上に透明層２３を形成する。透明層２３は、実施の形態１で説明した透明層１３の形成方法と同様の方法で形成できる。
なお、第１誘電体層２０１を成膜したのち、または透明層２３を形成したのち、必要に応じて、記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層２０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体２，２５，２６を製造できる。なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ等を用いることも可能である。
（実施の形態３）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図７に、本実施の形態の情報記録媒体３の一部断面構成を示す。情報記録媒体３は、２つの情報層を含んでおり、片面からのレーザビーム１０の照射によって各情報層に対する情報の記録再生が可能な２層構造の光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体３は、基板３１上に順次積層した、第２の情報層３２２、光学分離層３４、第１の情報層３２１、及び透明層３３により構成されている。レーザビーム１０は透明層３３側から入射される。基板３１、光学分離層３４、第１の情報層３２１、及び透明層３３には、実施の形態１または２で説明した基板１１，２１、光学分離層２４、第１の情報層２２１、透明層１３，２３と同様の材料を用いることができ、また、それらの形状及び機能も同様である。
以下、第２の情報層３２２の構成について詳細に説明する。
第２の情報層３２２は、レーザビーム１０の入射側から順に配置された第１誘電体層３０１、第２誘電体層３０２、結晶核生成層３０３、記録層３０４、第３誘電体層３０５、第４誘電体層３０６、界面層３０７及び反射層３０８を備える。第２の情報層３２２は、透明層３３、第１の情報層３２１及び光学分離層３４を透過したレーザビーム１０によって記録再生が行われる。
第１誘電体層３０１には、実施の形態１で説明した第１誘電体層１０１と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の第１誘電体層１０１の機能と同様である。
第１誘電体層３０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、記録層３０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との間の反射光量の変化が大きくなり、且つ記録層３０４での光吸収が大きくなるという条件を満足するように決定することができる。
第２誘電体層３０２には、実施の形態１で説明した第２誘電体層１０２と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第２誘電体層１０２と同様である。
第３誘電体層３０５には、実施の形態１で説明した第３誘電体層１０５と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第３誘電体層１０５と同様である。
結晶核生成層３０３には、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０３と同様の材料を用いることができる。また、それらの膜厚についても、実施の形態１の結晶核生成層１０３と同様である。
記録層３０４には、実施の形態１の記録層１０４と同様の材料を用いることができる。また、それらの膜厚についても、実施の形態１の記録層１０４の膜厚と同様である。
第４誘電体層３０６には、実施の形態１で説明した第４誘電体層１０６と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第４誘電体層１０６の機能及び形状と同様である。なお、第４誘電体層３０６を設けない構成とすることも可能である。
反射層３０８には、実施の形態１で説明した反射層１０８と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の反射層１０８の機能と同様である。
界面層３０７には、実施の形態１で説明した界面層１０７と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の界面層１０７の機能及び形状と同様である。なお、界面層３０７を設けない構成とすることも可能である。
なお、第２の情報層３２２において、結晶核生成層は、記録層３０４と第３誘電体層３０５との間に配置されても良い。この場合は、図８に示す情報記録媒体３５のように、第２の情報層３２２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層３０１、第２誘電体層３０２、記録層３０４、結晶核生成層３０９、第３誘電体層３０５、第４誘電体層３０６、界面層３０７及び反射層３０８にて形成される。また、第２の情報層３２１において、結晶核生成層は、記録層３０４と第２誘電体層３０２及び第３誘電体層３０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図９に示す情報記録媒体３６のように、第２の情報層３２２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層３０１、第２誘電体層３０２、結晶核生成層３０３、記録層３０４、結晶核生成層３０９、第３誘電体層３０５、第４誘電体層３０６、界面層３０７及び反射層３０８にて形成される。なお、結晶核生成層３０９は、結晶核生成層３０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層３０３と同様である。
次に、本実施の形態の情報記録媒体３，３５，３６の製造方法について説明する。
まず、基板３１上に第２の情報層３２２を形成する。具体的には、まず、基板３１（例えば厚さ１１００μｍ）を用意し、成膜装置内に配置する。
続いて、基板３１上に反射層３０８を成膜する。この時、基板３１にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合には、案内溝が形成された面上に反射層３０８を成膜する。反射層３０８は、実施の形態１で説明した反射層１０８と同様の方法で形成できる。
続いて、反射層３０８上に、必要に応じて界面層３０７を成膜する。界面層３０７は、実施の形態１で説明した界面層１０７と同様の方法で形成できる。
続いて、界面層３０７上（界面層３０７を設けない場合は反射層３０８上）に、必要に応じて第４誘電体層３０６を成膜する。第４誘電体層３０６は、実施の形態１で説明した第４誘電体層１０６と同様の方法で形成できる。
続いて、第４誘電体層３０６上（第４誘電体層３０６を設けない場合は界面層３０７または反射層３０８上）に、第３誘電体層３０５を成膜する。第３誘電体層３０５は、実施の形態１の第３誘電体層１０５と同様の方法で形成できる。
続いて、第３誘電体層３０５上に、必要に応じて（図８及び図９に示す情報記録媒体３５，３６の場合）、結晶核生成層３０９を成膜する。結晶核生成層３０９は、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０９と同様の方法で形成できる。なお、第３誘電体層３０５上に結晶核生成層３０９を成膜しない場合には、後述の記録層３０４上に結晶核生成層３０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層３０９上（結晶核生成層３０９を設けない場合は第３誘電体層３０５上）に、記録層３０４を成膜する。記録層３０４は、実施の形態１で説明した記録層１０４と同様の方法で形成できる。
続いて、記録層３０４上に、必要に応じて（図７及び図９に示す情報記録媒体３，３６の場合）、結晶核生成層３０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層３０４上（結晶核生成層３０４を設けない場合は記録層３０４上）に、第２誘電体層３０２を成膜する。第２誘電体層３０２は、実施の形態１の第２誘電体層１０３と同様の方法で形成できる。
続いて、第２誘電体層３０２上に、第１誘電体層３０１を成膜する。第１誘電体層３０１は、実施の形態１の第１誘電体層１０１と同様の方法で形成できる。
このようにして、第２の情報層３２２を形成する。
続いて、第２の情報層３２２の第１誘電体層３０１上に光学分離層３４を形成する。光学分離層３４は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）または遅効性硬化型樹脂を第１誘電体層３０１上に塗布してスピンコートしたのち、樹脂を硬化させることによって形成できる。なお、光学分離層３４がレーザビーム１０の案内溝を備える場合には、溝が形成された転写用基板（型）を硬化前の樹脂に密着させたのち、樹脂を硬化させ、その後、転写用基板（型）をはがすことによって、案内溝を形成できる。
なお、第１誘電体層３０１を成膜したのち、または光学分離層３４を形成したのち、必要に応じて、記録層３０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層３０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
続いて、光学分離層３４上に第１の情報層３２１を形成する。具体的には、まず、光学分離層３４上に、透過率調整層２０７、反射層２０６、第３誘電体層２０５、結晶核生成層２０８、記録層２０４、第２誘電体層２０２及び第１誘電体層２０１をこの順序で成膜する。または、光学分離層３４上に、透過率調整層２０７、反射層２０６、第３誘電体層２０５、記録層２０４、結晶核生成層２０３、第２誘電体層２０２及び第１誘電体層２０１をこの順序で成膜する。あるいは、光学分離層３４上に、透過率調整層２０７、反射層２０６、第３誘電体層２０５、結晶核生成層２０８、記録層２０４、結晶核生成層２０３、第２誘電体層２０２及び第１誘電体層２０１をこの順序で成膜する。これらの各層は、実施の形態２で説明した方法で形成できる。
最後に、第１誘電体層２０１上に透明層３３を形成する。透明層３３は、実施の形態１で説明した透明層１３と同様の方法で形成できる。
なお、第１誘電体層２０１を成膜したのち、または透明層３３を形成したのち、必要に応じて、記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層２０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
また、第１誘電体層２０１を成膜したのち、または透明層３３を形成したのち、必要に応じて、第２の情報層３２２の記録層３０４及び第１の情報層３２１の記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。この場合、第１の情報層３２１の記録層２０４の結晶化を先に行うと、第２の情報層３２２の記録層３０４を結晶化するために必要なレーザパワーが大きくなる傾向にあるため、第２の情報層３２２の記録層３０４を先に結晶化させることが好ましい。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体３，３５，３６を製造できる。なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ等を用いることも可能である。
（実施の形態４）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図１０に、本実施の形態の情報記録媒体４の断面図を示す。情報記録媒体４は、複数の情報層を含んでおり、片面からのレーザビーム１０の照射によって各情報層に対する記録再生が可能な多層構造の光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体４では、実施の形態１〜３で説明した情報記録媒体と異なり、基板４１がレーザビーム１０の入射側に配置されている。この基板４１上にＮ個の第１〜第Ｎの情報層４２１〜４２Ｎが積層され、さらに、接着層４４を介してダミー基板４５が配置されている。Ｎ個の情報層４２１〜４２Ｎは、光学分離層４３を介して互いに積層されている。
基板４１及びダミー基板４５は、実施の形態１で説明した基板１１と同様に、透明で円盤状の基板である。基板４１及びダミー基板４５には、例えば、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、またはＰＭＭＡ等の樹脂、或いはガラスを用いることができる。
基板４１の第１の情報層４２１側の表面には、必要に応じてレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されていても良い。基板４１の第１の情報層４２１側と反対側の表面は、平滑であることが好ましい。基板４１及びダミー基板４５の材料としては、転写性及び量産性に優れ、低コストであることから、ポリカーボネートが特に好ましい。なお、基板４１の厚さは、十分な強度があり、且つ情報記録媒体４の厚さが全体で１２００μｍ程度となるよう、５００μｍ〜１２００μｍの範囲内であることが好ましい。
接着層４４は、光硬化型樹脂（特に紫外線硬化型樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂からなり、使用するレーザビーム１０に対して光吸収が小さいことが好ましく、短波長域において光学的に複屈折が小さいことが好ましい。
その他、実施の形態２の情報記録媒体と同一の符号を付した層については、材料、形状及び機能が実施の形態２の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。
なお、第１の情報層４２１において、結晶核生成層は、記録層２０４のレーザビーム入射側とは反対の界面に配置されても良い。この場合は、図１１の情報記録媒体４６に示すように、第１の情報層４２１は、レーザビーム入射側から順に配置された第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７より構成される。また、第１の情報層４２１において、記録層２０４と第２誘電体層２０２及び第３誘電体層２０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図１２に示す情報記録媒体４７のように、第１の情報層４２１が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７にて形成される。なお、結晶核生成層２０８は、結晶核生成層２０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層２０３と同様である。
次に、本実施の形態の情報記録媒体４，４６，４７の製造方法について説明する。
まず、基板４１（例えば厚さ６００μｍ）上に、第１の情報層４２１を形成する。この時、基板４１にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合には、案内溝が形成された面上に第１の情報層４２１を形成する。具体的には、基板４１を成膜装置内に配置し、実施の形態２で説明した第１の情報層２２１と逆の順番で、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７を順次積層する。または、基板４１上に、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７を順次積層する。あるいは、基板４１上に、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７を順次積層する。各層の成膜方法は、実施の形態２で説明したとおりである。
その後、第２の情報層５２２〜第Ｎの情報層５２Ｎの（Ｎ−１）層の情報層を、光学分離層４３を介して順次積層する。各情報層は、単層膜または多層膜からなり、それらの各膜は、実施の形態２で説明した方法と同様、成膜装置内で材料となるスパッタリングターゲットを順次スパッタリングすることによって形成できる。
最後に、第Ｎの情報層４２Ｎとダミー基板４５とを、接着層４４を用いて貼り合わせる。具体的には、光硬化型樹脂（特に紫外線硬化型樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を第Ｎの情報層４２Ｎ上に塗布し、この樹脂を介してダミー基板４５を第Ｎの情報層４２Ｎ上に密着させてスピンコートした後、樹脂を硬化させると良い。また、ダミー基板４５に予め粘着性の樹脂を均一に塗布しておき、それを第Ｎの情報層４２Ｎに密着させることもできる。
なお、ダミー基板４５を密着させた後、必要に応じて、第１の情報層４２１の記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行っても良い。記録層２０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体４，４６，４７を製造できる。なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ等を用いることも可能である。また、本実施の形態の光学的情報記録媒体４，４６，４７に含まれる第１の情報層４２１以外の他の情報層の膜構造は、第１の情報層４２１と同様であってもよく、また、別の構造であってもよい。また、複数の情報層のうちの少なくとも一つを本実施の形態で説明した第１の情報層４２１と同様の膜構造とし、他の情報層は異なる構造であっても構わないが、レーザビーム入射側の面に最も近い位置に配置される第１の情報層４２１を本実施の形態で説明した膜構造にすることが好ましい。また、第１の情報層４２１以外の他の情報層の何れか一つを、再生専用タイプの情報層（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ））または１回のみ書き込み可能な追記型の情報層（ＷＯ（Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ））としても良い。
（実施の形態５）
実施の形態１〜４で説明した情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う方法について説明する。
図１３には、本実施の形態の記録再生方法に用いられる記録再生装置８１の一部の構成が、模式的に示されている。記録再生装置８１は、情報記録媒体８６を回転させるためのスピンドルモータ８５と、半導体レーザ８３を備える光学ヘッド８４と、半導体レーザ８３から出射されるレーザビーム１０を集光する対物レンズ８２とを含んでいる。情報記録媒体８６は、実施の形態１〜４で説明した何れかの情報記録媒体であり、一つの情報層または複数の情報層（例えば、情報記録媒体３における第１の情報層３２１及び第２の情報層３２２）を含んでいる。対物レンズ８２により、レーザビーム１０が情報記録媒体８６の情報層上に集光される。
情報記録媒体８６への情報の記録、消去、及び上書き記録は、レーザビーム１０のパワーを、高パワーのピークパワー（Ｐｐ（ｍＷ））と低パワーのバイアスパワー（Ｐｂ（ｍＷ））とに変調させることによって行う。ピークパワーのレーザビーム１０を照射することによって、情報層に含まれる記録層の局所的な一部分に非晶質相が形成され、その非晶質相が記録マークとなる。記録マーク間では、バイアスパワーのレーザビーム１０が照射され、結晶相（消去部分）が形成される。なお、ピークパワーのレーザビーム１０を照射する場合には、パルスの列で形成する、いわゆるマルチパルスとするのが一般的である。なお、マルチパルスは、ピークパワー及びバイアスパワーのパワーレベルだけで変調されても良いし、０ｍＷ〜ピークパワーの範囲のパワーレベルによって変調されても良い。
また、ピークパワー及びバイアスパワーの何れのパワーレベルよりも低く、そのパワーレベルでのレーザビーム１０の照射によって記録マークの光学的な状態が影響を受けず、且つ情報記録媒体８６から記録マーク再生のための十分な反射光量が得られるパワーを再生パワー（Ｐｒ（ｍＷ））とし、再生パワーのレーザ光を照射することによって得られる情報記録媒体８６からの信号を検出器で読みとることにより、情報信号の再生が行われる。
対物レンズ８２の開口数（ＮＡ）は、レーザビーム１０のスポット径を０．４μｍ〜０．７μｍの範囲内に調整するため、０．５〜１．１の範囲内（より好ましくは、０．６〜１．０の範囲内）であることが好ましい。レーザビーム１０の波長は、４５０ｎｍ以下（より好ましくは、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内）であることが好ましい。情報を記録する際の情報記録媒体８６の線速度は、再生光による結晶化が起こりにくく、且つ十分な消去率が得られる１ｍ／秒〜２０ｍ／秒の範囲内（より好ましくは、２ｍ／秒〜１５ｍ／秒の範囲内）であることが好ましい。
例えば、情報記録媒体８６が二つの情報層を備えた情報記録媒体３（図７参照。）である場合において、第１の情報層３２１に対して記録を行う際には、レーザビーム１０の焦点を記録層２０４に合わせ、透明層３３を透過したレーザビーム１０によって記録層２０４に情報を記録する。情報の再生は、記録層２０４によって反射され、透明層３３を透過してきたレーザビーム１０を用いて行う。一方、第２の情報層３２２に対して記録を行う際には、レーザビーム１０の焦点を記録層３０４に合わせ、透明層３３、第１の情報層３２１及び光学分離層３４を透過したレーザビーム１０によって情報を記録する。情報の再生は、記録層３０４によって反射され、光学分離層３４、第１の情報層３２１及び透明層３３を透過してきたレーザビーム１０を用いて行う。
なお、情報記録媒体３の基板３１及び光学分離層３４の表面にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合、情報は、レーザビーム１０の入射側から近い方の溝面（グルーブ）に行われても良いし、遠い方の溝面（ランド）に行われても良い。また、グルーブとランドの両方に情報を記録しても良い。
（実施の形態６）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。図１４に、本実施の形態の情報記録媒体５の断面図を示す。本実施の形態の情報記録媒体５は、波長６００〜７００ｎｍのいわゆる赤色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。
本実施の形態の情報記録媒体５には、基板５１上に一つの情報層５２が設けられ、情報層５２上には接着層５３によりダミー基板５４が貼り合わされている。情報層５２には、レーザビーム１０の入射側から順に、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、結晶核生成層５０３、記録層５０４、第３誘電体層５０５、光吸収補正層５０６及び反射層５０７が積層されている。
基板５１には、成形が容易な材料を用いることが好ましく、実施の形態１で説明した基板１１と同様の材料を用いることができる。また、基板５１は、円盤状で光ビームのトラッキングのために、例えばトラックピッチ０．６１５μｍの案内溝を備えている。図１４に示すように、案内溝はランド部５５及びグルーブ部５６からなり、両方の領域に情報を記録することが可能である。基板５１の厚さは、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内であることが好ましい。
以下に、情報層５２を構成する各層について、製造方法と共に説明する。
まず、基板５１上に、第１誘電体層５０１を形成する。第１誘電体層５０１は、ＡｒガスもしくはＡｒガスと反応ガス雰囲気中で材料となるスパッタリングターゲットを反応性スパッタリングすることによって形成できる。
第１誘電体層５０１は、記録層５０４の酸化、腐食、変形等を防止する働きと、光学距離を調整して記録層５０４の光吸収効率を高める働きと、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きと、を有する。さらに、記録層５０４の非晶質相と結晶相との間での光の位相差を調整する働きもある。本実施の形態における第１誘電体層５０１は、例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｒ、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、Ｌａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｙ、Ｙｂ等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等の単体、またはこれらの混合物からなる誘電体を用いることができる。
これらの中でも、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）は、非晶質材料で、高屈折率を有し、成膜速度も速く、機械特性及び耐湿性も良好で優れた誘電体材料であるため、第１誘電体層５０１に好適に用いられる。
次に、第１誘電体層５０１上に、第２誘電体層５０２を形成する。第２誘電体層５０２は、第２誘電体層５０２を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。
第２誘電体層５０２は、第１誘電体層５０１と結晶核生成層５０３との間の物質移動を防止する機能を有しており、例えば、第１誘電体層５０１に（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）を用いた場合に、結晶核生成層５０３へのＳの混入を防止することができる。これにより、繰り返し書き換え性能が向上する。
第２誘電体層５０２の材料としては、例えば、ＨｆＯ２及びＺｒＯ２から選ばれる少なくともいずれか一つと、ＳｉＯ２と、Ｃｒ２Ｏ３と、を含む酸化物系材料を用いることができる。
ＺｒＯ２及びＨｆＯ２は、融点が２７００℃以上の高融点材料であり、記録する際に溶解して記録層５０４に混入することがないため、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２を用いると、優れた繰り返し書き換え性能が得られる。
ＳｉＯ２は、非晶質材料で、透明性を高める作用及び誘電体材料の結晶化を抑制する作用を有する。Ｃｒ２Ｏ３は、結晶核生成層５０３との密着性が良好で、使用環境に対する耐候性に優れている。なお、密着性の評価は、温度９０℃、湿度８０％の高温環境下で１００時間保存を行った後、第２誘電体層５０２と結晶核生成層５０３との間が剥離していないか目視検査することにより行った。
また、第２誘電体層５０２に用いた酸化物系材料は、例えば、（ＨｆＯ２）Ａ２（ＳｉＯ２）Ｂ２（Ｃｒ２Ｏ３）１００−Ａ２−Ｂ２（ｍｏｌ％）、もしくは（ＺｒＯ２）Ａ２（ＳｉＯ２）Ｂ２（Ｃｒ２Ｏ３）１００−Ａ２−Ｂ２（ｍｏｌ％）と表記される。この場合、１０≦Ａ２≦５０、１０≦Ｂ２≦５０、２０≦Ａ２＋Ｂ２≦８０を満たすことが好ましい。結晶核生成層５０３との密着性に優れた第２誘電体層５０２を作製でき、且つ良好な繰り返し書き換え性能が得られるからである。
詳しくは、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２の濃度（Ａ２）を１０ｍｏｌ％以上とすることにより良好な繰り返し書き換え性能が得られ、５０ｍｏｌ％以下とすることにより結晶核生成層５０３と第２誘電体層５０２との密着性を向上させることができる。
また、ＳｉＯ２の濃度（Ｂ２）を１０ｍｏｌ％以上とすることにより良好な繰り返し書き換え性能が得られ、５０ｍｏｌ％以下とすることにより結晶核生成層５０３と第２誘電体層５０２との密着性を向上させることができる。
また、Ｃｒ２Ｏ３の濃度（１００−Ａ２−Ｂ２）を２０ｍｏｌ％以上よすることにより結晶核生成層５０３と第２誘電体層５０２との密着性を向上させることができ、８０ｍｏｌ％以下とすることにより良好な繰り返し書き換え性能が得られる。
次に、第２誘電体層５０２上に、結晶核生成層５０３を形成する。結晶核生成層５０３は、結晶核生成層５０３を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、例えば、ＡｒガスもしくはＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
結晶核生成層５０３を形成する工程では、Ｂｉと元素Ｍ１とを含む材料、またはＴｅと元素Ｍ１とを含む材料からなるスパッタリングターゲットを用いると、記録層５０４に比べて融点が高い結晶核生成層５０３を成膜することができる。元素Ｍ１とは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素である。
また、結晶核生成層５０３を形成する工程で、Ｂｉ、Ｔｅ、元素Ｍ１を含む化合物であるＢｉ２Ｔｅ（Ｍ１）、ＢｉＴｅ２（Ｍ１）またはＢｉＴｅ（Ｍ１）２を含む材料からなるスパッタリングターゲットを用いることによっても、記録層５０４に比べて融点が高温である結晶核生成層５０３を成膜することができる。
このように形成した結晶核生成層５０３によれば、互いに異なる線速度であっても、それぞれの線速度に対して良好な記録特性を実現することができる。
線速度が大きい場合、情報記録媒体５にレーザビーム１０が照射される時間が短いため、記録層５０４は短い時間で結晶化しなくてはならない。すなわち、情報記録媒体５の線速度が大きいほど、記録層５０４の結晶化速度を大きくすることが必要である。
そこで、本実施の形態の情報記録媒体５のように結晶核生成層５０３を設けると、情報記録媒体５の線速度が大きい場合において、記録層５０４の結晶化速度を大きくすることができる。同時に、情報記録媒体５の線速度が小さい場合においても、非晶質相の安定性を低下させることなく、良好な記録特性を得ることができる。
これに対し、結晶核生成層５０３を用いずに、記録層５０４にＳｎやＢｉ等を添加することによって結晶化速度を大きくすると、情報記録媒体５の線速度が小さい場合に非晶質相の安定性が低下してしまうという問題が生じる。
このように、記録層５０４の材料を変化させることのみでは結晶化速度を大きくすることと線速度が小さい場合の非晶質相の安定性とを両立することが困難であるが、本実施の形態のように結晶核生成層５０３を用いることにより、これらの両立が実現できる。
また、結晶核生成層５０３は、初期化工程や記録層５０４に情報信号を記録する際に、構成物質が溶解して記録層５０４に混入しないように、融点が高い材料にて形成されることが好ましい。例えば、Ｂｉと元素Ｍ１との組み合わせ、またはＴｅと元素Ｍ１との組み合わせは、融点が１３００℃以上と高温であるので、情報信号の書き換えを繰り返しても、結晶核生成層５０３の材料が記録層５０４に混入しにくい。特に、元素Ｍ１の中でもＮｄ、Ｇｄ、Ｔｂを用いるとさらに融点が高くなり、例えば、ＴｅＮｄでは２０２５℃、ＢｉＧｄでは２０１５℃、ＢｉＴｂでは２０００℃である。
例えば、ＳｎＴｅで形成された結晶核生成層５０３に比べて、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて形成された結晶核生成層５０３は融点が高いため、記録時に結晶核生成層５０３の材料が記録層５０４へ混入することを防ぐことができる。このため、情報信号の書き換えを繰り返しても記録層５０４へ不純物が混入する可能性が低く、良好な繰り返し書き換え性能が得られる。
これに対して、ＳｎＴｅで形成された結晶核生成層５０３は、ＳｎＴｅの融点が低いため、記録時にＳｎＴｅの一部が記録層５０４へ混入する可能性が高い。そのため、情報信号の書き換えを繰り返していくと、特に高線速度において、結晶化促進効果に差が生じ、ジッターが大きくなる（繰り返し書き換え性能が低下する。）。
結晶核生成層５０３は、成膜後、少なくとも一部が結晶化していることが好ましいが、後に初期化工程にて結晶化することもできる。さらに、結晶核生成層５０３の結晶構造は、記録層５０４の結晶構造と同じであるほうが、記録層５０４の結晶化を促進する効果が大きいため好ましい。
例えば、記録層５０４をＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３ライン上の擬二元系組成を用いる場合、記録層５０４はＮａＣｌ型の結晶構造を有するので、結晶核生成層５０３を、Ｂｉと元素Ｍ１、Ｔｅと元素Ｍ１を１：１で含むＢｉ（Ｍ１）またはＴｅ（Ｍ１）にて形成することが特に好ましい。これらの化合物は、ＮａＣｌ型の結晶構造を有するからである。
また、ＢｉとＴｅと元素Ｍ１との組み合わせであるＢｉ２Ｔｅ（Ｍ１）、ＢｉＴｅ２（Ｍ１）、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２においても同様に融点が高いので、これらの材料からなる結晶核生成層５０３は、情報信号の書き換えを繰り返しても、結晶核生成層５０３の材料が溶解して記録層５０４に混入しにくく、記録層５０４の結晶化を促進させることができる。
また、結晶核生成層５０３にＮを添加すると、結晶粒の大きさがより均一化され、且つ小さくなる傾向にある。この場合、記録する際に、低周波数領域の記録ノイズを低下させることができるので、結晶核生成層５０３にＮを添加してもよい。
結晶核生成層５０３の膜厚が薄いと原子数が少ないため、結晶核生成層５０３を成膜後、結晶化しにくくなる。このため、結晶核生成層５０３の膜厚は０．２ｎｍ以上が好ましい。また、結晶核生成層５０３の膜厚が厚いと、記録層５０４の結晶化を促進する効果はより大きくなるが、非晶質相の安定性を損なうこと、結晶核生成層５０３で光を吸収し記録層５０４に到達する光が減少すること等の問題が生じるため、結晶核生成層５０３の膜厚は３ｎｍ以下が好ましい。
次に、結晶核生成層５０３上に、記録層５０４を形成する。記録層５０４は、記録層５０４を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、例えばＡｒガスもしくはＡｒ−Ｎ２混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。
記録層５０４を形成する工程では、ＧｅａＳｂ２Ｔｅａ＋３（本実施の形態においては、ａは、２≦ａ≦２２を満たす。）のスパッタリングターゲットを用いると、安定性に優れた薄膜を成膜することができる。本実施の形態の記録層５０４は、レーザビーム１０の照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的変化を起こし、所定のレーザ波長における結晶相と非晶質相の光学定数（屈折率、消衰係数）が変化する材料を用いることが好ましい。また、記録層５０４は、繰り返し書き換え性能に優れている材料を用いることが好ましい。さらに、結晶化速度が大きい材料を用いることが好ましい。
Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅは、結晶相と非晶質相の光学定数が変化し、繰り返し書き換え性能も優れていて、結晶化速度が大きく優れた材料である。実用的には、ＧｅａＳｂ２Ｔｅａ＋３において、ａが２より小さい場合、結晶相と非晶質相の屈折率差及び消衰係数差が小さくなる。したがって、ａは２以上であることが好ましい。また、ａが２２より大きい場合、結晶化速度が小さくなるため結晶化しにくくなり、また、融点が高くなるために記録感度が劣化する。さらに、結晶相と非晶質相との間で体積変化が大きくなるため、繰り返し書き換え性能が劣化する。これらのことから、ａは２２以下であることが好ましい。
また、記録層５０４に含まれるＧｅの一部をＳｎで置換することによって、さらに結晶化速度を増加させることができる。この場合、（Ｇｅ−Ｓｎ）ａＳｂ２Ｔｅａ＋３と表記でき、ａは、２≦ａ≦２２を満たすことが好ましい。この場合、記録層５０４に含まれるＳｎ原子の含有割合（原子％）が多いほど結晶化が促進されるが、同時に結晶化温度が低くなり、非晶質相の安定性が低下する。また、Ｓｎ原子の含有割合が多いほど、結晶相と非晶質相の光学定数の変化が小さくなる。これらのことから、Ｓｎ原子の含有割合は、２０原子％未満であることが好ましい。
また、記録層５０４に含まれるＳｂの一部をＢｉで置換することによっても、さらに結晶化速度を増加させることができる。この場合、Ｇｅａ（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅａ＋３と表記でき、ａは、２≦ａ≦２２を満たすことが好ましい。この場合、記録層５０４に含まれるＢｉ原子の含有割合を多くすると、結晶相と非晶質相の光学定数の変化を小さくすることなく、結晶化速度を大きくできる。しかしながら、同時に、結晶化温度が低くなり非晶質相の安定性が低下するという現象も生じる。このことから、Ｂｉ原子の含有割合は、１０原子％未満であることが好ましい。
記録層５０４に含まれるＧｅの一部をＳｎに、Ｓｂの一部をＢｉで置換することによっても、さらに結晶化速度を増加させることができる。この場合、（Ｇｅ−Ｓｎ）ａ（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅａ＋３と表記でき、ａは、２≦ａ≦２２を満たすことが好ましい。また、記録層５０４にＮを添加すると、繰り返し書き換え性能が向上するため、記録層５０４にＮを添加してもよい。
記録層５０４の膜厚が薄すぎると結晶化しにくくなるので、記録層５０４の膜厚は６ｎｍ以上であることが好ましい。また、記録層５０４の膜厚が厚すぎると情報信号の繰り返し書き換え性能が劣化することから記録層１０４の膜厚は、１２ｎｍ以下であることが好ましい。
次に、記録層５０４上に、第３誘電体層５０５を形成する。第３誘電体層５０５は、第３誘電体層５０３を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。第３誘電体層５０５は、光学距離を調節して記録層５０４への光吸収効率を高める働き、記録前後の反射率差を大きくして信号振幅を大きくする働きを有する。さらに、記録層５０４の非晶質相と結晶相との間での光の位相差を調整する働きや、使用環境から記録層５０４を保護する働きも有する。また、第３誘電体層５０５の融点は、記録層５０４の融点よりも高いことが好ましい。
第３誘電体層５０５の材料としては、ＨｆＯ２もしくはＺｒＯ２から選ばれる少なくともいずれか一つと、ＳｉＯ２とＣｒ２Ｏ３とフッ化物とを含む酸化物−フッ化物系材料を用いることができる。
ＺｒＯ２及びＨｆＯ２は融点が２７００℃以上の高融点材料であるため、これらの酸化物を第３誘電体層５０５に用いた場合、記録の際に第３誘電体層５０５が溶解して記録層５０４に混入する可能性が少なくなる。したがって、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２を第３誘電体層５０５に用いると、優れた繰り返し書き換え性能が得られる。
ＳｉＯ２は非晶質材料で、透明性を高める作用及び誘電体材料の結晶化を抑制する作用（すなわち、第３誘電体層に用いた場合は第３誘電体層自体の結晶化を抑制する作用）を有し、さらに、記録層５０４の結晶化を促進する効果を高めて書き換え性能を向上させる働きを行う。
さらに、フッ化物は、酸化物と混合することによって誘電体層の構造を複雑化し、誘電体層の熱伝導率を下げる役割を果たす。誘電体層の熱伝導率を低くすることにより、記録層５０４が急冷されやすくなるため、記録感度を高めることができる。希土類金属のフッ化物（ＣｅＦ３、ＥｒＦ３、ＧｄＦ３、ＬａＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＮｄＦ３、ＹＦ３、ＹｂＦ３）は、水に不溶で優れた耐湿性を有する。特に、ＬａＦ３は、融点が約１５００℃と最も高く、価格が安いので、誘電体層に混合するフッ化物材料として最も実用性がある。これら、ＺｒＯ２及びＨｆＯ２から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ２とＣｒ２Ｏ３とフッ化物とを混合した酸化物−フッ化物系材料を用いることにより、記録層５０４に直接積層しても、良好な繰り返し書き換え性能と耐候性を有する第３誘電体層５０５が作製できる。
また、第３誘電体層５０５に用いた酸化物−フッ化物系材料は、（ＨｆＯ２）Ａ１（ＳｉＯ２）Ｂ１（Ｃｒ２Ｏ３）Ｃ１（フッ化物）１００−Ａ１−Ｂ１−Ｃ １（ｍｏｌ％）または（ＺｒＯ２）Ａ１（ＳｉＯ２）Ｂ１（Ｃｒ２Ｏ３）Ｃ１（フッ化物）１００−Ａ１−Ｂ１−Ｃ１（ｍｏｌ％）と表記できる。この場合、Ａ１、Ｂ１及びＣ１が、１０≦Ａ１≦５０、１０≦Ｂ１≦５０、１０≦Ｃ１≦５０、５０≦Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１≦９０を満たすことにより、記録層５０４との密着性に優れた第３誘電体層５０５を作製でき、且つ良好な繰り返し書き換え性能が得られる。
詳しくは、ＺｒＯ２及びＨｆＯ２から選ばれる少なくとも何れか一つの濃度（Ａ１）を１０ｍｏｌ％以上とすると良好な繰り返し書き換え性能が得られ、５０ｍｏｌ％以下とすると第３誘電体層５０５と記録層５０４との密着性を向上させることができる。
また、ＳｉＯ２の濃度（Ｂ１）を１０ｍｏｌ％以上とすると良好な繰り返し書き換え性能が損なわれ、５０ｍｏｌ％以下とすると第３誘電体層５０５と記録層５０４との密着性を向上させることができる。Ｃｒ２Ｏ３の濃度（Ｃ１）を１０ｍｏｌ％以上とすると第３誘電体層５０５と記録層５０４との密着性を向上させることができ、５０ｍｏｌ％以上とすると良好な繰り返し書き換え性能が得られる。フッ化物の濃度（１００−Ａ１−Ｂ１−Ｃ１）は、１０ｍｏｌ％から５０ｍｏｌ％の範囲であることが好ましく、これにより良好な記録感度が得られる。なお、酸化物−フッ化物系材料は、第１誘電体層５０１にも用いることができる。
次に、第３誘電体層５０５上に、光吸収補正層５０６を形成する。光吸収補正層５０６は、記録層５０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との光吸収率比を調整し、書き換え時に記録マークの形が歪まないようにすること、さらに、記録層５０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との間の反射率差を大きくして信号振幅を大きくすること等の目的で設けられる。光吸収補正層５０６は、屈折率が高く、適度に光を吸収する材料が好ましい。例えば、屈折率が３以上６以下で、消衰係数が１以上４以下であることが好ましい。
一般的には、結晶相である場合の記録層５０４の光吸収率（Ａｃ）が、非晶質相である場合の記録層５０４の光吸収率（Ａａ）よりも大きくなる（Ａｃ＞Ａａ）ように調節する。例えば、Ｇｅ−Ｃｒ、Ｇｅ−Ｍ、Ｓｉ−Ｃｒ、Ｓｉ−ＭｏまたはＳｉ−Ｗ等の非晶質であるＧｅ合金やＳｉ合金、Ｔｅ化物、あるいはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＳｎＴｅ、ＰｂＴｅ等の結晶性の金属、半金属及び半導体材料を用いることが好ましい。
次に、光吸収補正層５０６上に、反射層５０７を形成する。反射層５０７はスパッタリング法または蒸着法等で形成することができる。
反射層５０７は、光学的には記録層５０４に吸収される光量を増大させ、また、記録層５０４で生じた熱を速やかに拡散させて非晶質化しやすくする機能を有し、さらには、情報記録媒体５を使用環境から保護する役割も兼ね備えている。
反射層５０７の材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の熱伝導率の高い単体金属材料、または、これらのうちの１つまたは複数の元素を主成分として、耐湿性の向上あるいは熱伝導率の調整等のために１つまたは複数の他の元素を添加したＡｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉ等の合金材料を用いることができる。これらの材料は、いずれも耐湿性に優れ、かつ急冷条件を満足する材料である。
以上のように基板５１上に第１誘電体層５０１から反射層５０７まで形成した後、反射層５０７上に接着層５３を用いてダミー基板５４を貼り合わせる。接着層５３には、耐熱性及び接着性の高い材料、例えば、紫外線硬化樹脂等の接着樹脂を用いることができ、例えば、アクリル樹脂を主成分とした材料またはエポキシ樹脂を主成分とした材料を用いることができる。これと同じ材質、または異なる材質の紫外線硬化樹脂等の接着樹脂、両面テープ、誘電体膜等を用いることもできる。
なお、ダミー基板５４の代わりに他の情報記録媒体を貼り合わせて、両面構造の情報記録媒体を形成することもできる。
また、結晶核生成層は、記録層５４と第３誘電体層５０５との間に配置されても良い。この場合は、図１５に示す情報記録媒体５７のように、情報層５２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、記録層５０４、結晶核生成層５０８、第３誘電体層５０５、光吸収補正層５０６及び反射層５０７にて形成される。また、結晶核生成層は、記録層５０４と第２誘電体層５０２及び第３誘電体層５０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図１６に示す情報記録媒体５８のように、情報層５２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、結晶核生成層５０３、記録層５０４、結晶核生成層５０８、第３誘電体層５０５、光吸収補正層５０６及び反射層５０７にて形成される。この構成の場合、記録層５０４の両面に結晶核生成層が設けられているので、両側の結晶化生成層５０３、５０８によって記録層５０４の両面から結晶化が促進され、より結晶化速度が大きくなる。なお、結晶核生成層５０８は、結晶核生成層５０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層１０３と同様である。なお、結晶核生成層５０３と結晶核生成層５０８とは、同じ材料にて形成してもよく、互いに異なる材料（異なる組成）にて形成してもよい。
また、第３誘電体層５０５と光吸収補正層５０６との間に第４誘電体層５０９を設けてもよい。この場合は、図１７に示す情報記録媒体５９のように、情報層５２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、結晶核生成層５０３、記録層５０４、第３誘電体層５０５、第４誘電体層５０９、光吸収補正層５０６及び反射層５０７にて形成される。
第４誘電体層５０９は、第１誘電体層５０１と同様の機能を有する層であり、同様の系の材料が使用可能である。例えば、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）を用いることができる。（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）は、高屈折率を有し、成膜速度も速く、機械特性及び耐湿性も良好な優れた材料であるが、記録層５０４と接して設けると、Ｓの一部が記録層５０４に混入して信号品質の低下が起こる。しかしながら、第４誘電体層５０９と記録層５０４との間には第３誘電体層５０５が設けられているので、第４誘電体層５０９がＳを含む場合であっても問題ない。なお、図１７に示す情報記録媒体５９は、結晶核生成層が記録層５０４と第２誘電体層５０３との間にのみ設けられた構成であるが、記録層５０４と第３誘電体層５０５との間にのみ設けられていてもよく、また、記録層５０４と第２誘電体層５０３及び第３誘電体層５０５との間にそれぞれ設けられていてもよい。
ここで、本実施の形態の情報記録媒体５，５７，５８，５９の記録再生方法について説明する。信号に応じてレーザパワーの大きさを変調したレーザビーム１０を照射することによって、記録層５０４に非晶質相と結晶相とを形成し、信号の記録を行う。具体的には、レーザビーム１０を低パワーにして記録層５０４の非晶質相に照射し、徐冷することによって、照射部分の非晶質相を結晶化することができる。また、レーザビーム１０を高パワーにして記録層５０４の結晶相に照射し、急冷することによって、照射部分の結晶相を非晶質相にすることができる。
このようにして信号の記録が行われた領域を、信号が劣化しない程度のパワーのレーザビーム１０を照射し、反射光の大きさによって信号の再生を行う。このような記録再生方法によれば、信頼性よく情報信号の記録を行うことができる。
（実施の形態７）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。図１８は、本実施の形態の情報記録媒体６の一部断面と、電気的情報記録再生装置の概略構成とを示す説明図である。本実施の形態の情報記録媒体６は、電流の印加によって情報の記録再生が可能な電気的情報記録媒体である。
本実施の形態の情報記録媒体６は、基板６１上に、下部電極６２、記録層６３、結晶核生成層６４及び上部電極６５をこの順に積層した構成である。
基板６１の材料としては、ポリカーボネート等の樹脂基板、ガラス基板、Ａｌ２Ｏ３等のセラミック基板、Ｓｉ基板、またはＣｕ等の各種金属基板等を用いることができる。ここでは、基板６１としてＳｉ基板を用いた場合について説明する。
下部電極６２及び上部電極６５は、記録層６２及び結晶核生成層６４に電流を印加するために設けられた電極である。
記録層６３は、電流の印加により発生するジュール熱によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす材料であり、結晶相と非晶質相との間で抵抗率が変化する現象を情報の記録に利用する。記録層６３の材料は、実施の形態１で説明した記録層１０４と同様の材料を用いることができる。
結晶核生成層６４は、結晶核を生成することによって、記録層６３の結晶化能を高め、情報の高速な記録を可能にするための層である。結晶核生成層６３の材料は、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０３と同様の材料を用いることができる。
記録層６３及び結晶核生成層６４は、それぞれ実施の形態１で説明した記録層１０４及び結晶核生成層１０３の形成方法と同様の方法で形成できる。
また、下部電極６２及び上部電極６５には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等の単体金属材料、あるいはこれらのうちの１つまたは複数の元素を主成分とし、耐湿性の向上あるいは熱伝導率の調整等のために適宜１つまたは複数の他の元素を添加した合金材料を用いることができる。下部電極６２及び上部電極６５は、Ａｒガス雰囲気中で材料となる金属母材または合金母材をスパッタリングターゲットとし、スパッタリングによって形成できる。
次に、情報記録媒体６に情報を記録再生する電気的情報記録再生装置９２について説明する。本実施の形態における電気的情報記録再生装置９２は、印加部８７を介して、情報記録媒体６と電気的に接続される。この電気的情報記録再生装置９２により、情報記録媒体６の下部電極６２と上部電極６５との間に配置された記録層６３及び結晶核生成層６４に電流パルスを印加するために、パルス電源９０がスイッチ８９を介して接続される。また、記録層６３の相変化による抵抗値の変化を検出するために、下部電極６２と上部電極６５の間にスイッチ９１を介して抵抗測定器８８が接続される。非晶質相（高抵抗状態）にある記録層６３を結晶相（低抵抗状態）に変化させるためには、スイッチ８９を閉じて（スイッチ９１は開く）電極間に電流パルスを印加し、電流パルスが印加される部分の温度が、材料の結晶化温度より高く、且つ融点より低い温度で、結晶化時間の間保持されるようにする。結晶相から再度非晶質相に戻す場合には、結晶化時よりも相対的に高い電流パルスをより短い時間で印加し、記録層を融点より高い温度にして溶融した後、急激に冷却する。
ここで、記録層６３が非晶質相の場合の抵抗値をｒａ、記録層６３が結晶相での抵抗値ｒｃとすると、ｒａ＞ｒｃとなる。したがって、電極間の抵抗値を抵抗測定器８８で測定することにより、２つの異なる状態、すなわち１値の情報を検出できる。
この情報記録媒体６をマトリクス状に多数配置することによって、図１９に示すような大容量の電気的情報記録媒体７を構成することができる。電気的情報記録媒体７の各メモリセル７１には、微小領域に情報記録媒体６と同様の構成が形成されている。各々のメモリセル７１への情報の記録再生は、ワード線７２及びビット線７３をそれぞれ一つ指定することによって行う。
図２０は、電気的情報記録媒体７を用いた、情報記録システムの一構成例を示したものである。記憶装置９３は、電気的情報記録媒体７と、アドレス指定回路９４とを含んでいる。アドレス指定回路９４により、電気的情報記録媒体７のワード線７２及びビット線７３がそれぞれ指定され、各々のメモリセル７１への情報の記録再生を行うことができる。また、記憶装置９３を、少なくともパルス電源９６と抵抗測定器９７とを含む外部回路９５と電気的に接続することにより、電気的情報記録媒体７への情報の記録再生を行うことができる。
以上のように、本実施の形態の電気的情報記録媒体においても、記録層に接して結晶核生成層が設けられているので、記録層の結晶化速度を向上させることができる。
以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１では、図１の情報記録媒体１を作製し、結晶核生成層１０３の材料と、情報記録媒体１の消去率、記録書き換え回数（繰り返し書き換え性能）、記録保存性、及び書き換え保存性との関係を調べた。具体的には、結晶核生成層１０３の材料が異なる情報記録媒体１のサンプルを作製した。作製したサンプルそれぞれについて、情報記録媒体１の消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板１１として、レーザビーム１０を導くための案内溝（深さ２０ｎｍ、トラックピッチ０．３２μｍ）が形成されたポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ１１００μｍ）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に、反射層１０８としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：８０ｎｍ）、界面層１０７としてＡｌ層（厚さ：１０ｎｍ）、第４誘電体層１０６としてＺｎＳ−ＳｉＯ２層（厚さ：約２０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％）、第３誘電体層１０５としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ２：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：２５ｍｏｌ％）、記録層１０４としてＧｅ２２Ｓｂ２Ｔｅ２５層（厚さ：１０ｎｍ）、結晶核生成層１０３（厚さ：１ｎｍ）、第２誘電体層１０２としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ２：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：２５ｍｏｌ％）、第１誘電体層１０１としてＺｎＳ−ＳｉＯ２層（厚さ：約６０ｎｍ、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％）を順次スパッタリング法によって積層した。最後に、紫外線硬化性樹脂を第１誘電体層１０１上に塗布し、ポリカーボネートシート（直径１２０ｍｍ、厚さ９０μｍ）を第１誘電体層１０１に密着し回転させることによって均一な樹脂層を形成したのち、紫外線を照射して樹脂を硬化させることによって、透明層１３を形成した。その後、記録層１０４をレーザビームで結晶化させる初期化工程を行った。以上のようにして、結晶核生成層１０３の材料が異なる複数のサンプルを製造した。
ここで、第４誘電体層１０６及び第１誘電体層１０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、厳密に決定されたものである。具体的には、これらの厚さは、波長４０５ｎｍにおいて、記録層１０４が結晶相の時の情報記録媒体１の基板の鏡面部における反射率Ｒｃ（％）ができるだけ１５≦Ｒｃ≦２５の範囲内に収まるように、また、記録層１０４が非晶質相である場合の情報記録媒体１における基板の鏡面部における反射率Ｒａ（％）ができるだけ０．５≦Ｒａ≦５の範囲内に収まるように決定した。
このようにして得られた情報記録媒体のサンプルについて、最初に図１３に示すの記録再生装置８１を用いて消去率を測定した。このとき、レーザビーム１０の波長は４０５ｎｍ、対物レンズ８２の開口数（ＮＡ）は０．８５、測定時のサンプルの線速度は５．３ｍ／ｓまたは１０．６ｍ／ｓ、最短マーク長は０．１４９μｍとした。また、情報はグルーブに記録した。
消去率は、レーザビーム１０をＰｐとＰｂの間でパワー変調し、（１−７）変調方式でマーク長０．１４９μｍ（２Ｔ）と０．６７１μｍ（９Ｔ）の信号を同じグルーブに連続交互記録し、２Ｔ信号を９Ｔ信号で書き換えた場合の２Ｔ信号振幅の減衰率をスペクトラムアナライザーで測定した。なお、消去率は負の値となるが、絶対値が大きいほど好ましく、具体的には−３０ｄＢ以下となるのが好ましい。
記録書き換え回数は、レーザビーム１０をＰｐとＰｂの間でパワー変調し、（１−７）変調方式でマーク長０．１４９μｍ（２Ｔ）から０．５９６μｍ（８Ｔ）までのランダム信号を同じグルーブに連続記録し、各記録書き換え回数における前端ジッター（記録マーク前端部におけるジッター）、後端ジッター（記録マーク後端部におけるジッター）をタイムインターバルアナライザーで測定することによって評価した。１回目の前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッター値に対し３％増加する書き換え回数を、記録書き換え回数の上限値とした。なお、ＰｐとＰｂは、平均ジッター値が最も小さくなるように決定した。
記録保存性及び書き換え保存性は、以下のようにして測定した。まず、レーザビーム１０をこのＰｐとＰｂの間でパワー変調し、（１−７）変調方式でマーク長０．１４９μｍ（２Ｔ）から０．５９６μｍ（８Ｔ）までのランダム信号を同じグルーブに連続記録し、書き換え回数１０回における前端ジッター及び後端ジッターをタイムインターバルアナライザーで測定した。その後、信号を記録したサンプルを温度９０℃、相対湿度２０％の条件で恒温恒湿槽に１００時間放置し、記録した信号を１００時間放置した後の前端ジッター及び後端ジッターを測定し、放置前のジッター値と比較することによって、記録保存性を評価した。また、記録した信号を１００時間放置した後に１回書き換えた後の前端ジッター及び後端ジッターを測定し、放置前のジッター値と比較することによって、書き換え保存性を評価した。
情報記録媒体１の結晶核生成層１０３の材料と、情報記録媒体１の消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性の評価結果とについて、サンプルの線速度が５．３ｍ／ｓの場合の結果を表１に、サンプルの線速度が１０．６ｍ／ｓの場合の結果を表２に示す。なお、記録保存性及び書き換え保存性については、放置前のジッター値と放置後のジッター値の差が２％未満の場合は○、２％以上の場合は×と評価した。
Figure 2004025640
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この結果、結晶核生成層１０３がＤｙを含まず、従来のＢｉ−Ｔｅにて形成されたサンプル１−ｆの場合には、記録書き換え回数が１０００回と不十分であることがわかった。また、結晶核生成層１０３が設けられていないサンプル１−ｇの場合には、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートでの消去率、及び書き換え保存性が不十分であり、さらに、記録書き換え回数も１０００回と不十分であることがわかった。結晶核生成層１０３にＤｙを含むサンプル１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄ及び１−ｅについては、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
なお、結晶核生成層１０３として、ＢｉまたはＴｅの少なくとも一つと、Ｄｙ以外のＭ１を少なくとも一つ含む材料、及びＢｉ（Ｍ１）またはＴｅ（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料、及びＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）、またはＢｉＴｅ２（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料を用いた場合でも同様の実験を行ったところ、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性、及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
また、図２の情報記録媒体１４のように、結晶核生成層１０３が記録層１０４と第３誘電体層１０５と界面に配置されている場合や、図３の情報記録媒体１５のように、記録層１０４の両面に結晶核生成層１０３，１０９が配置されている場合についても同様にサンプルを作製し、各サンプルについて同様に消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定したところ、同様の結果が得られた。
実施例２では、図７の情報記録媒体３において、結晶核生成層２０３及び結晶核生成層３０３の材料と、情報記録媒体３の第１の情報層３２１及び第２の情報層３２２それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性との関係を調べた。具体的には、結晶核生成層２０３、及び結晶核生成層３０３の材料が異なる情報記録媒体３のサンプルを作製した。作製したサンプルについて、情報記録媒体３の第１の情報層３２１及び第２の情報層３２２それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板３１として、レーザビーム１０を導くための案内溝（深さ２０ｎｍ、トラックピッチ０．３２μｍ）が形成されたポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ１１００μｍ）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に、反射層３０８としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：８０ｎｍ）、界面層３０７としてＡｌ層（厚さ：１０ｎｍ）、第４誘電体層３０６としてＺｎＳ−ＳｉＯ２層（厚さ：２２ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％）、第３誘電体層３０５としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ２：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：２５ｍｏｌ％）、記録層３０４としてＧｅ２２Ｓｂ２Ｔｅ２５層（厚さ：１０ｎｍ）、結晶核生成層３０３（厚さ：１ｎｍ）、第２誘電体層３０２としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ２：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：２５ｍｏｌ％）、第１誘電体層３０２としてＺｎＳ−ＳｉＯ２層（厚さ：６０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％）を順次スパッタリング法によって積層した。ここで、第４誘電体層３０６及び第１誘電体層３０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、波長４０５ｎｍにおいて、記録層３０４が結晶相のときの反射光量が記録層３０４が非晶質相のときの反射光量よりも大きく、且つ記録層３０４が結晶相のときと非晶質相のときとで反射光量の変化がより大きく、且つ記録層３０４の光吸収効率が大きくなるように、厳密に決定したものである。
次に、第１誘電体層３０１上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、その上に案内溝（深さ２０ｎｍ、トラックピッチ０．３２μｍ）を形成した転写用基板を載置して密着し、回転させることによって均一な樹脂層を形成した。この樹脂を硬化させた後に転写用基板を剥がした。この工程によって、レーザビーム１０を導く案内溝が第１の情報層３２１側に形成された光学分離層３４を形成した。
その後、光学分離層３４の上に、透過率調整層２０７としてＴｉＯ２層（厚さ：２０ｎｍ）、反射層２０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：１０ｎｍ）、第３誘電体層２０５としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：１０ｎｍ、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：５０ｍｏｌ％）、記録層２０４としてＧｅ２２Ｓｂ２Ｔｅ２５層（厚さ：６ｎｍ）、結晶核生成層２０３（厚さ：１ｎｍ）、第２誘電体層２０２としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ２：３５ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：３５ｍｏｌ％）、第１誘電体層２０１としてＺｎＳ−ＳｉＯ２層（厚さ：４０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％）を順次スパッタリング法によって積層した。その後、紫外線硬化性樹脂を第１誘電体層２０１上に塗布し、ポリカーボネートシート（直径１２０ｍｍ、厚さ９０μｍ）を第１誘電体層２０１に密着し回転させることによって均一な樹脂層を形成したのち、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、透明層２３を形成した。最後に、第２の情報層３２２の記録層３０４の全面を結晶化させる初期化工程と、第１の情報層３２１の記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程とを、この順に行った。以上のようにして、結晶核生成層２０３，３０３材料が異なる複数のサンプルを製造した。
このようにして得られたサンプルについて、実施例１と同様の方法によって、情報記録媒体３の第１の情報層３２１及び第２の情報層３２２それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定した。線速度が５．３ｍ／ｓの場合の測定結果を表３に示し、線速度が１０．６ｍ／ｓの場合の測定結果を表４に示す。なお、記録保存性及び書き換え保存性については、放置前のジッター値と放置後のジッター値の差が２％未満の場合は○、２％以上の場合は×と評価した。
Figure 2004025640
Figure 2004025640
この結果、結晶核生成層２０３及び結晶核生成層３０３がＤｙを含まないサンプル２−ｆの場合には、繰り返し書き換え性能が１０００回と不十分であることがわかった。また、第１の情報層３２１及び第２の情報層３２２に共に結晶核生成層を設けなかったサンプル２−ｇの場合には、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートでの消去率及び書き換え保存性が不十分であることがわかった。結晶核生成層２０３及び結晶核生成層３０３の両方にＤｙが含まれるサンプル２−ａ、２−ｂ、２−ｃ、２−ｄ及び２−ｅについては、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
なお、結晶核生成層２０３，３０３として、ＢｉまたはＴｅの少なくとも一つとＤｙ以外のＭ１とを少なくとも一つとを含む材料、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料、または、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料を用いた場合でも同様の実験を行ったところ、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
また、図８の情報記録媒３５のように、結晶核生成層２０８が記録層２０４と第３誘電体層２０５との界面に配置され、結晶核生成層３０９が記録層３０４と第３誘電体層３０５との間に配されている場合や、図９の情報記録媒体３６のように、記録層２０４の両面に結晶核生成層２０３，２０８が配置され、記録層３０４の両面に結晶核生成層３０３，３０９が配置されている場合についても同様にサンプルを作製し、各サンプルについて同様に消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定したところ、同様の結果が得られた。
実施例３では、図１０の情報記録媒体４において、第１の情報層４２１のみが形成されたサンプルを作製し、結晶核生成層２０３の材料と、情報記録媒体４の第１の情報層４２１の消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性との関係を調べた。具体的には、結晶核生成層２０３材料が異なるサンプルを作製し、各サンプルについて、情報記録媒体４の第１の情報層４２１それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板４１として、レーザビーム１０を導くための案内溝（深さ４０ｎｍ、トラックピッチ０．３４４μｍ）が形成されたポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ６００μｍ）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に、第１誘電体層２０１としてＺｎＳ−ＳｉＯ２層（厚さ：４０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％）、第２誘電体層２０２としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ２：３５ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：３５ｍｏｌ％）、結晶核生成層２０３（厚さ：１ｎｍ）、記録層２０４としてＧｅ２２Ｓｂ２Ｔｅ２ ５層（厚さ：６ｎｍ）、第３誘電体層２０５としてＳｉＯ２−Ｃｒ２Ｏ３−ＺｒＯ２層（厚さ：１０ｎｍ、ＳｉＯ２：２０ｍｏｌ％、Ｃｒ２Ｏ３：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ２：５０ｍｏｌ％）、反射層２０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：１０ｎｍ）、透過率調整層２０７としてＴｉＯ２層（厚さ：２０ｎｍ）を順次スパッタリング法によって積層した。その後、紫外線硬化性樹脂を透過率調整層２０７上に塗布し、ダミー基板４５（直径１２０ｍｍ、厚さ６００μｍ）を透過率調整層２０７に密着させ、スピンコートによって均一な樹脂層を形成したのち、この樹脂層に紫外線を照射して硬化させ、接着層４４とした。このように、接着層４４を介して透過率調整層２０７とダミー基板４５を接着させた。最後に、記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行った。以上のようにして、結晶核生成層２０３の材料が異なる複数のサンプルを製造した。なお、本実施例においては、結晶核生成層２０３の材料として実施例２の場合と同様のものを用い、各サンプルを作製した。
このようにして得られたサンプルについて、実施例１と同様の方法によって、第１の情報層４２１の消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
このとき、レーザビーム１０の波長は４０５ｎｍ、対物レンズ８２（図１３参照。）の開口数（ＮＡ）は０．６５、測定時のサンプルの線速度は８．６ｍ／ｓまたは１７．２ｍ／ｓ、最短マーク長は０．２９４μｍとした。また、情報はグルーブに記録した。
この結果、実施例２と同様、結晶核生成層２０３がＢｉ及びＴｅより選ばれる少なくとも一つの元素とＭ１とを含む場合、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性が良好な情報記録媒体が得られることが確認できた。
また、図１１の情報記録媒４６のように、結晶核生成層２０８が記録層２０４と第３誘電体層２０５と界面に配置されている場合や、図１２の情報記録媒体４７のように、記録層２０４の両面に結晶核生成層２０３，２０８が配置されている場合についても同様にサンプルを作製し、各サンプルについて同様に消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定したところ、同様の結果が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式ＧｅａＳｂｂＴｅ３＋ａ、ＧｅａＢｉｂＴｅ３＋ａで表される材料、またはＧｅａＳｂｂＴｅ３＋ａのＳｂの一部をＢｉで置換したＧｅａ（Ｓｂ−Ｂｉ）ｂＴｅ３＋ａで表される材料で形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３の場合と同様の結果が得られた。さらに、２≦ａの場合は、記録層の光学変化が大きくでき、信号振幅の大きな情報記録媒体を作製できた。また、ａ≦５０の場合は、記録層の融点が高くなりすぎず、良好な記録感度が得られた。また、２≦ｂ≦４の場合は、より良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式（Ｇｅ−（Ｍ３））ａＳｂｂＴｅ３＋ａ、（Ｇｅ−（Ｍ３））ａＢｉｂＴｅ３＋ａで表される材料、または（Ｇｅ−（Ｍ３））ａＳｂｂＴｅ３＋ａのＳｂの一部をＢｉで置換した（Ｇｅ−（Ｍ３））ａ（Ｓｂ−Ｂｉ）ｂＴｅ３＋ａで表される材料で形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３の場合と同様の結果が得られた。なお、Ｍ３としては、Ｓｎ及びＰｂの少なくともいずれか一つを用いた。さらに、２≦ａの場合は、記録層の光学変化が大きくでき、信号振幅の大きな情報記録媒体を作製できた。また、ａ≦５０の場合は、記録層の融点が高くなりすぎず、良好な記録感度が得られた。また、２≦ｂ≦４の場合は、より良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式（ＧｅａＳｂｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃ、（ＧｅａＢｉｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃで表される材料、または（ＧｅａＳｂｂＴｅ３＋ａ）１０ ０−ｃ（Ｍ４）ｃのＳｂの一部をＢｉで置換した（Ｇｅａ（Ｓｂ−Ｂｉ）ｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃで表される材料で形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３と同様の結果が得られた。なお、Ｍ４としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくともいずれか一つの元素を用いた。さらに、２≦ａの場合は、記録層の光学変化が大きくでき、信号振幅の大きな情報記録媒体を作製できた。また、ａ≦５０の場合は、記録層の融点が高くなりすぎず、良好な記録感度が得られた。また、２≦ｂ≦４の場合及び０＜ｃ≦２０の場合は、より良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式（ＳｂｄＴｅ１００−ｄ）１００−ｅ（Ｍ５）ｅで表される材料を用いて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３と同様の結果が得られた。なお、Ｍ５としては、Ｇｅ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくともいずれか一つの元素を用いた。さらに、５０≦ｄの場合は、記録層の結晶化能が高く、消去率が向上した。また、ｄ≦９５の場合は、結晶化能が高くなりすぎないため、十分な記録保存性が得られた。また、０＜ｅ≦２０の場合は、、良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の結晶核生成層１０３，２０３，３０３を、膜厚を変化させて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても実施例１〜３と同様の結果が得られたが、結晶核生成層の膜厚を０．３ｎｍ以上とすることにより、記録層の結晶化促進効果が十分に得られ、線速度が高速の場合であっても良好な書き換え保存性が得られた。また、結晶核生成層の膜厚を３ｎｍ以下とすることにより、記録層の結晶化能が高くなりすぎることを防ぐことができ、線速度が低速の場合であっても良好な記録保存性が得られた。
実施例１及び２の情報記録媒体を、記録層１０４，３０４の膜厚を変化させて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を、実施例１の場合と同様に測定した。これらの場合についても実施例１と同様の結果が得られたが、記録層１０４，３０４の膜厚を６ｎｍ以上とすると記録層１０４，３０４の結晶化能が向上してより良好な消去率が得られた。また、膜厚を１４ｎｍ以下とすると、非晶質化が容易となるためより良好な記録感度が得られた。また、実施例２の情報記録媒体の第１の情報層３２１の記録層２０４についても同様に膜厚を変化させたところ、記録層２０４の膜厚を３ｎｍ以上とすると結晶化能が向上してより良好な消去率が得られ、９ｎｍ以下とすると第１の情報層３２１の透過率が大きく低下せず、第２の情報層３２２についても十分な記録感度が得られた。
実施例２の情報記録媒体の透過率調整層２０７を、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｓｒ−Ｏ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ及びＺｎＳから選ばれる少なくとも一つを含む材料を用いて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても実施例２と同様の結果が得られた。
実施例１〜１０の情報記録媒体の基板１１，２１，３１，４１に直径５０．８ｍｍ、厚さ８００μｍのポリカーボネート基板を用いた場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても実施例１〜１０と同様の結果が得られた。
実施例１２では、図１８の情報記録媒体６を製造し、その電流の印加による相変化を確認した。
基板６１として、表面を窒化処理したＳｉ基板を準備し、その上に下部電極６２としてＰｔを面積１０μｍ×１０μｍで厚さ０．１μｍ、記録層６３としてＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を面積５μｍ×５μｍで厚さ０．１μｍ、結晶核生成層６４としてＢｉＴｅＤｙ２を面積５μｍ×５μｍで厚さ３ｎｍ、上部電極６５としてＰｔを面積５μｍ×５μｍで厚さ０．１μｍに、順次スパッタリング法により積層した。その後、下部電極６２及び上部電極６５にＡｕリード線をボンディングし、印加部８７を介して電気的情報記録再生装置９２を情報記録媒体６に接続した。この電気的情報記録再生装置９２により、下部電極６２と上部電極６５の間にはパルス電源９０がスイッチ８９を介して接続され、さらに、記録層６３の相変化による抵抗値の変化が、下部電極６２と上部電極６５の間にスイッチ９１を介して接続された抵抗測定器８８によって検出された。
記録層６３が非晶質相で高抵抗状態のとき、下部電極６２と上部電極６５の間に、振幅２ｍＡ、パルス幅８０ｎｓの電流パルスを印加したところ、記録層６３が非晶質相から結晶相に転移した。また、記録層６３が結晶相で低抵抗状態のき、下部電極６２と上部電極６５の間に、振幅１０ｍＡ、パルス幅５０ｎｓの電流パルスを印加したところ、記録層６３が結晶相から非晶質相に転移した。なお、結晶核生成層６４を形成しないサンプルも同時に作製して同様の実験を行ったところ、１００ｎｓ以上のパルス幅の電流パルスを印加しなければ記録層６３が非晶質相から結晶相に転移しなかった。
以上のことから、電気的手段によって相変化を起こす情報記録媒体においても、結晶核生成層６４が記録層６３の結晶化速度の向上に寄与していることがわかった。
実施例１３では、図１４の情報記録媒体５について、Ｂｉと元素Ｍ１とをさまざまに組み合わせて結晶核生成層５を作製した複数のサンプルを用意した。基板５１としては、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂からなる基板を用いた。基板５１の一方の表面には、トラックピッチ０．６１５μｍ、グルーブ深さが５０ｎｍのスパイラル状の溝を形成した。基板５１の他方の表面は、平らな面とした。
基板５１の溝（ランド部５５及びグルーブ部５６）が形成された表面上に、第１誘電体層５０１を厚さ１３０ｎｍ、第２誘電体層５０２を厚さ２ｎｍ、結晶核生成層５０３を厚さ１ｎｍ、記録層５０４を厚さ８ｎｍ、第３誘電体層５０５を厚さ５５ｎｍ、光吸収補正層５０６を厚さ４０ｎｍ、反射層５０７を厚さ８０ｎｍと、この順に形成した。
基板５１上に形成した情報層５２を構成する各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のターゲットを用いて形成した。
結晶核生成層５０３は、ＢｉＬａ、ＢｉＰｒ、ＢｉＧｄ、ＢｉＴｂ、ＢｉＤｙのスパッタリングターゲットを用いて形成した。
記録層５０４は、Ｇｅ８Ｓｂ２Ｔｅ１１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ２）２８．６（ＳｉＯ２）２ ８．６（Ｃｒ２Ｏ３）２１．４（ＬａＦ３）２１．４（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ８０Ｃｒ２ ０のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
このようにして形成された多層膜の表面上に、スピンコート法によって紫外線硬化樹脂からなる接着層５３を塗布し、紫外線を照射することによってダミー基板５４と貼り合せた。さらに、形成時の記録層５０４は非晶質相であるので、基板５１側からレーザビームを照射することによって、記録層５０４の全面を結晶相にする初期化工程を行った。
本実施例において作製したサンプルを、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、最短マーク（３Ｔ）が０．４２μｍ、最長マーク（１１Ｔ）が１．５４μｍであり、３Ｔ〜１１Ｔの信号をランダムに配列した信号である。これは、本実施例の情報記録媒体５において容量４．７ＧＢに相当する。このような記録を行ったトラックを再生し、各サンプルについてジッターを測定した。本実施例で測定したジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表５に、結晶核生成層５０３の材料が異なる各サンプルに対して測定した、線速度８．２ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターと、線速度２０．５ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターとを示す。サンプル１３−ｆは比較例であり、記録層５０４に結晶核生成層５０３としてＳｎＴｅを積層した情報記録媒体である。
Figure 2004025640
表５より、結晶核生成層５０３をＢｉと元素Ｍ１とを含む材料にて形成したサンプル１３−ａ〜１３−ｅでは、８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓと線速度が大きく異なるにもかかわらず、それぞれの線速度において良好なジッター値が得られている。
以上の結果より、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて形成された結晶核生成層５０３が、記録層５０４の結晶化速度を大きくするので、より短い時間で結晶相に相変化させることができるので、線速度が大きい（線速度２０．５ｍ／ｓ）場合であっても良好なジッターを維持することができる。
実施例１４では、実施例１３で示した各サンプル１３−ａ〜１３−ｆを、温度８０℃、湿度２０％の高温環境で５０時間保存した。高温環境下での保存前に、各サンプルに対して、線速度８．２ｍ／ｓ及び２０．５ｍ／ｓでランダム信号の１０回記録を行った。
表６には、高温環境下での保存後に測定した記録保存性（アーカイバル）及び書き換え保存性（アーカイバルオーバーライト）のジッターと高温環境下での保存前に測定したジッターとの差分（保存後のジッター保存前のジッター）を示す。なお、本実施例においては、アーカイバルのジッターについては低速度（線速度８．２ｍ／ｓ）の場合のみ測定した。これは、アーカイバルのジッターは、記録速度が遅いほど悪くなるため、線速度８．２ｍ／ｓよりも高速である線速度２０．５ｍ／ｓの場合は、線速度８．２ｍ／ｓの時よりもジッター値が良いと考えられるからである。また、アーカイバルオーバーライトのジッターについては、高速度（線速度２０．５ｍ／ｓ）の場合のみ測定した。これは、アーカイバルオーバーライトのジッターは、記録速度が速いほど悪くなるため、線速度２０．５ｍ／ｓよりも高速である線速度８．２ｍ／ｓの場合は、線速度２０．５ｍ／ｓの時よりもジッター値が良いと考えられるからである。
本実施例でのアーカイバルのジッター及びアーカイバルオーバーライトのジッターの測定方法について説明する。
高温環境下で保存後におけるアーカイバルのジッターは、高温環境下で保存したサンプルを取り出して、保存前に記録したトラックを、同じ線速度で再生することによって測定した。
次に、高温環境下で保存後におけるアーカイバルオーバーライトのジッターは、高温環境下で保存したサンプルを取り出して、保存前に記録したトラックに同じ線速度でランダム信号の１回記録を行い、この信号を再生することによって測定した。
Figure 2004025640
サンプル１４−ａ〜１４−ｆでは、表６に示すように、高温環境下での保存後でも保存前からの差分が２％以内と、良好な記録保存特性を示した。一方、書き換え保存性については、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて結晶核生成層５０３を形成したサンプル１４−ａ〜１４−ｅのみジッターの差分が２％以内となり良好な書き換え保存性を示し、ＳｎＴｅを用いたサンプル１４−ｆについては、ジッターの差分が５．１％と大きく、良好な書き換え保存性が得られないことが確認された。このように、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて結晶核生成層５０３を形成した場合、線速度８．２ｍ／ｓ（低速度）の場合の良好なアーカイバルと、線速度２０．５ｍ／ｓ（高速度）の場合の良好なアーカイバルオーバーライトとを両立させることが可能であると確認された。
高温環境下で保存を行うと、記録層５０４の非晶質相が、保存前のエネルギー状態から異なるエネルギー状態へ変わり、より安定なエネルギー状態になる。このように非晶質相がより安定なエネルギー状態となると、記録層５０４の非晶質相が結晶化しにくくなる。しかしながら、以上の結果に示すように、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて結晶核生成層５０３を形成したサンプル１４−ａ〜１４−ｅは、保存後の非晶質相を容易に結晶化することができ、良好な書き換え保存性を得ることができた。一方、ＳｎＴｅを用いたサンプル１４−ｆについては、高温環境下で保存した後で信号を記録したアーカイバルオーバーライトのジッターの差分は５．１％と大きくなった。これは、ＳｎＴｅの融点が低いため、高温環境下において結晶核生成層５０３が溶解して記録層５０４に混入し、記録層５０４に不純物が含まれたためであると考えられる。これに対し、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料はＳｎＴｅよりも融点が高いので、高温環境下での保存後も記録層５０４に不純物が混入することがなく、良好な書き換え保存性が得られると考えられる。
アーカイバルのジッターについては、各サンプルについて、引き続き５００時間まで高温環境で保存した後のジッターの値も測定した。アーカイバルは、保存時間が長くなるに従い悪くなる傾向にあるからである。高温環境下で５００時間保存したところ、Ｂｉと元素Ｍ１との組み合わせの材料にて形成された結晶核生成層５０３を用いたサンプル１４−ａ〜１４−ｅについては、保存前のジッターに対して差分１％以内と、優れた記録保存性を示した。また、ＳｎＴｅを結晶核生成層５０３に用いたサンプル１４−ｆについても、サンプル１４−ａ〜１４−ｅよりはジッターの差分の値はやや大きくなったが、良好な記録保存性が確認された。なお、アーカイバルオーバーライトのジッターについては、５００時間保持後についての測定を行わなかった。これは、書き換え保存性は、保存時間が約５０時間程度の場合が最も悪く、その後さらに時間が経過すると少しずつ良くなる傾向が見られたため、保存時間５０時間程度のアーカイバルオーバーライトのジッターが最も悪いと考えられるからである。
以上の結果より、結晶核生成層５０３をＢｉと元素Ｍ１とを含む材料にて形成する方が、従来のＳｎＴｅにて形成するよりも、結晶化促進の効果が大きく優れていることが確認できた。
実施例１５では、結晶核生成層５０３にＢｉＴｅ２Ｄｙを用い、結晶核生成層５０３の膜厚が異なるサンプルを複数作製した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ２５Ｔｅ５０Ｄｙ２５のスパッタリングターゲット、記録層５０４は、Ｇｅ８Ｓｂ２Ｔｅ１１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ２）２ ８．６（ＳｉＯ２）２８．６（Ｃｒ２Ｏ３）２１．４（ＬａＦ３）２１．４（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ８０Ｃｒ２０のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３の場合と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。表７には、結晶核生成層５０３の膜厚に対する線速度８．２ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターと線速度２０．５ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターを示す。
Figure 2004025640
表７より、結晶核生成層５０３の膜厚が０．２ｎｍから３．０ｎｍまでの膜厚範囲において、線速度が８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓともに、良好なジッター値が得られた。
実施例１６では、図１５に示すような、記録層５０４と第３誘電体層５０５との間に結晶核生成層５０８を設けたサンプルを作製した。結晶核生成層５０８はＢｉ２ＴｅＤｙを用いて形成し、記録層５０４はＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＳｎまたはＢｉで置換したＧｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いて形成した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。次に、本実施例では、第２誘電体層５０２上に、記録層５０４を形成した。記録層５０４には、（Ｇｅ−Ｓｎ）８Ｓｂ２Ｔｅ１１でＳｎの含有割合が８原子％の組成、Ｇｅ８（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ１１でＢｉの含有割合が４原子％の組成、（Ｇｅ−Ｓｎ）８（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ１１でＳｎの含有割合が３原子％及びＢｉの含有割合が４原子％の組成を用いた。記録層５０４を形成した後、結晶核生成層５０８は、Ｂｉ５０Ｔｅ２５Ｄｙ２５（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０８を形成後、第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ２）２８． ６（ＳｉＯ２）２８．６（Ｃｒ２Ｏ３）２１．４（ＬａＦ３）２１．４（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ８０Ｃｒ２０のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表８には、各サンプルの記録層５０４に対する線速度８．２ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターと、線速度２０．５ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターとを示す。
Figure 2004025640
表８に示すように、実施例１６においても、それぞれの線速度で良好なジッターが得られているが、サンプル１６−ａ〜１６−ｃと比較のためのサンプル１６−ｄ及び１６−ｅとの結果によれば、記録層５０４におけるＳｎの含有量が０〜２０原子％の範囲内である場合、Ｂｉの含有量が０〜１０原子％の範囲内である場合、特にジッターが良好である。
以上のように、記録層５０４と第３誘電体層５０５との間に結晶核生成層５０８を設けた構成であっても、線速度が大きい場合に良好な書き換え性能が得られることがわかる。
実施例１７では、図１４に示す情報記録媒体５において、結晶核生成層５０３の膜厚及び記録層５０４の膜厚が異なるサンプルを複数作製した。結晶核生成層５０３にはＢｉＴｅ２Ｄｙを用い、記録層５０４にはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＢｉに置換したＧｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いた。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ２５Ｔｅ５０Ｄｙ２５のスパッタリングターゲット、記録層５０４には、（Ｇｅ−Ｓｎ）８（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ１１でＳｎの含有割合が５原子％及びＢｉの含有割合が６原子％の組成のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ２）２８．６（ＳｉＯ２）２８．６（Ｃｒ２Ｏ３）２１．４（ＬａＦ３）２１．４（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ８０Ｃｒ２０（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３の膜厚は、記録層５０４の膜厚を８ｎｍに固定して、０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．５ｎｍと用意した。また、記録層５４の膜厚は、結晶核生成層５０３の膜厚を１．５ｎｍと固定して、６ｎｍ、８ｎｍ、１２ｎｍと用意した。
実施例１７で作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓ、３２．８ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。次に、実施例１４と同様に温度８０℃、湿度２０％の高温環境下で５０時間の保存を行った。
表９には、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓ、３２．８ｍ／ｓに対して、高温環境下での保存後に測定したグルーブ部５６のアーカイバルのジッター及びグルーブ５６のアーカイバルオーバーライトのジッターと高温環境下での保存前に測定したジッターとの差分（保存後のジッター保存前のジッター）を示す。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
アーカイバルのジッター及びアーカイバルオーバーライトのジッターの測定方法は実施例１４と同様の測定方法を用いた。
Figure 2004025640
線速度が３２．８ｍ／ｓと非常に大きい場合であっても、高温環境下で保存前後のアーカイバルオーバーライトの差分が２％以内であり、且つ線速度が８．２ｍ／ｓでのアーカイバルの差分も０．７％以下である。また、線速度が８．２ｍ／ｓでのアーカイバルは、温度８０℃、湿度２０％の高温環境下で５００時間の保存を行った後においても、保存前との差分は２％であることを確認した。
実施例１７から、線速度が８．２ｍ／ｓから３２．８ｍ／ｓと４倍異なる場合でも、それぞれの線速度において、良好な記録特性を両立することが確認された。また、記録層５０４単体（記録層に接して結晶核生成層を設けない構成）では、記録層５０４の膜厚を薄くするにつれて結晶化しにくくなるが、結晶核生成層５０３を設けることにより、膜厚が６ｎｍと薄い場合でも、結晶核生成層１０３の結晶促進効果により、線速度が大きい場合に良好なアーカイバルオーバーライト特性を実現することができる。
実施例１８では、図１６に示すように記録層５０４の両側に結晶核生成層５０３，５０８を形成したサンプルを作製した。結晶核生成層５０３，５０８にはＢｉ２ＴｅＤｙを用い、記録層５０４には、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＳｎまたはＢｉで置換したＧｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いて形成した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。次に、実施例１８では、第２誘電体層５０２上に、結晶核生成層５０３を形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ５０Ｔｅ２５Ｄｙ２ ５（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３上に、記録層５０４を形成した。記録層５０４には、（Ｇｅ−Ｓｎ）８Ｓｂ２Ｔｅ１１でＳｎの含有割合が８原子％の組成、Ｇｅ８（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ１１でＢｉの含有割合が４原子％の組成、（Ｇｅ−Ｓｎ）８（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ１１でＳｎの含有割合が３原子％とＢｉの含有割合が４原子％の組成を用いた。
さらに、記録層５０４を形成した後、結晶核生成層５０８を形成した。結晶核生成層５０８は、Ｂｉ５０Ｔｅ２５Ｄｙ２５のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ２）２８．６（ＳｉＯ２）２８．６（Ｃｒ２Ｏ３）２１．４（ＬａＦ３）２１．４（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ８０Ｃｒ２０のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表１０には、各サンプルの記録層５０４に対する線速度８．２ｍ／ｓでのジッターと線速度２０．５ｍ／ｓでのジッターを示す。
Figure 2004025640
表１０に示すように、本実施例においてもそれぞれの線速度で良好なジッターが得られているが、サンプル１８−ａ〜１８−ｃと比較のためのサンプル１８−ｄ及び１８−ｅとの結果によれば、記録層５０４におけるＳｎの含有量が０〜２０原子％の範囲内である場合、Ｂｉの含有量が０〜１０原子％の範囲内である場合、特にジッターが良好である。このように、記録層５０４の両面に結晶核生成層５０３，５０８を形成した場合においても、結晶核生成層５０３，５０８が記録層５０４の結晶化速度を大きくし、線速度が大きい場合に、より短い時間で結晶相に相変態させるので、書き換え性能が向上するといえる。
実施例１９では、図１７に示す情報記録媒体５９のように、第３誘電体層５０５と光吸収補正層５０６との間に第４誘電体層５０９がさらに設けられ、且つ、第２誘電体層５０２と第３誘電体層５０５の材料が互いに異なる２つのサンプルを作製した。これらのサンプルにおいて、第４誘電体層１０５には、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）を用いた。結晶核生成層５０３にはＢｉＴｅＤｙ２を用い、記録層５０４にはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＢｉで置換したＧｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いて形成した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２．５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。次に、第２誘電体層５０２上に、結晶核生成層５０３を形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ２５Ｔｅ２５Ｄｙ５０のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３上に、記録層５０４を形成した。記録層５０４には、Ｇｅ８（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ１１でＢｉの含有割合が４原子％の組成を用いた。
記録層５０４を形成した後、第３誘電体層５０５を形成した。第３誘電体層５０５は、それぞれ（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）、（ＨｆＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５を形成後、第４誘電体層５０９を形成した。第４誘電体層５０９は、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。さらに、光吸収補正層５０６は、Ｇｅ８０Ｃｒ２０のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表１１には、それぞれの記録層５０４に対する線速度８．２ｍ／ｓでのジッターと線速度２０．５ｍ／ｓでのジッターを示す。
Figure 2004025640
図１７に示す構成の情報記録媒体であっても、それぞれの線速度で良好なジッターが得られた。
 産業上の利用の可能性
本発明の情報記録媒体及び情報記録媒体の製造方法によれば、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、高い転送レートでの書き換え保存性と低い転送レートでの記録保存性を両立し、且つ良好な繰り返し書き換え性能を有する情報記録媒体が得られる。
本発明は、光学的にまたは電気的に情報を記録、消去、書き換え、再生する情報記録媒体とその製造方法に関するものである。
レーザビームを用いて光学的に情報を記録、消去、書き換え、再生する情報記録媒体として相変化形光学的情報記録媒体がある。相変化形光学的情報記録媒体への情報の記録、消去、書き換えには、その媒体に含まれる記録層が結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化を生じる現象を利用する。一般に、情報を記録する場合は、高パワー（記録パワー）のレーザビームを照射して記録層を溶融して急冷することによって、照射部を非晶質相にして情報を記録する。一方、情報を消去する場合は、記録時より低パワー（消去パワー）のレーザビームを照射して記録層を昇温して徐冷することにより、レーザビーム照射部を結晶相にして前の情報を消去する。したがって、相変化形光学的情報記録媒体では、高パワーレベルと低パワーレベルとの間でパワーを変調させたレーザビームを記録層に照射することによって、記録されている情報を消去しながら新しい情報を記録する、すなわち情報を書き換えることが可能である（例えば、非特許文献１参照。）。
また、レーザビームを照射するかわりに、電流の印加により発生するジュール熱によって記録層の相変化材料を状態変化させて情報を記録する相変化形電気的情報記録媒体もある。この相変化形電気的情報記録媒体は、電流の印加により発生するジュール熱によって記録層の相変化材料を結晶相（低抵抗）と非晶質相（高抵抗）との間で状態変化させ、結晶相と非晶質相との間の電気抵抗の違いを検出して情報として読みとるものである。電極に挟み込んだ非晶質相の記録層に電流を徐々に流していくと、ある閾電流（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）で記録層が結晶相に相変化し、電気抵抗が急激に低下する。また、結晶相の記録層に短時間幅の大電流パルスを印加することによって、記録層を溶融・急冷して高抵抗の非晶質相に戻すこともできるため、書き換え可能な情報記録媒体として用いることができる。結晶相と非晶質相との間の電気抵抗の違いは、通常の電気的手段によって簡単に検出可能であるから、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化を生じる記録層を用いることによって、書き換え可能な情報記録媒体が得られる（例えば、非特許文献２参照。）。
相変化形光学的情報記録媒体の一例としては、発明者らが商品化した４．７ＧＢ／ＤＶＤ−ＲＡＭが挙げられる。この４．７ＧＢ／ＤＶＤ−ＲＡＭは、図２１の情報記録媒体１０００に示すように、基板１００１上に、レーザビーム１０の入射側から見て、第１誘電体層１００２、第２誘電体層１００３、結晶核生成層１００４、記録層１００５、第３誘電体層１００６、第４誘電体層１００７、光吸収補正層１００８及び反射層１００９がこの順に積層された８層構造の情報層１０１０を有している。情報層１０１０は、接着層１０１１によりダミー基板１０１２と貼り合わされている。
第１誘電体層１００２と第４誘電体層１００７は、光学距離を調節して記録層１００５への光吸収効率を高め、結晶相と非晶質相との反射率変化を大きくして信号振幅を大きくする光学的な働きと、記録時に高温となる記録層１００５から熱に弱い基板１００１及びダミー基板１０１２等を断熱する熱的な働きがある。一般的に第１誘電体層１００２及び第４誘電体層１００７に使用されている８０ｍｏｌ％ＺｎＳ−２０ｍｏｌ％ＳｉＯ2の混合物（以下、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）と表記する場合がある。）は透明且つ高屈折率であり、低熱伝導率で断熱性も良く、機械特性及び耐湿性も良好な優れた誘電体材料である。
結晶核生成層１００４には、記録層１００５に接して設けることにより記録層１００５の結晶化を促進する材料であるＳｎ−ＴｅやＰｂ−Ｔｅを用いる。これにより、情報記録媒体１０００の信号振幅を低下させること無く、且つ記録保存性を確保して記録層の結晶化能を高め、初期の記録・書き換え性能のみならず、優れた記録保存性（記録した情報の長期保存後の再生性能）、書き換え保存性（長期保存後の記録・書き換え性能）を実現している（例えば、特許文献１参照）。
記録層１００５には、ＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3ライン上の擬二元系の相変化材料が用いられており、優れた繰り返し書き換え性能が実現されている。
第２誘電体層１００３と第３誘電体層１００６は、第１誘電体層１００２と記録層１００５との間、及び第４誘電体層１００７と記録層１００５との間で生じる物質移動を防止する機能を有する。この物質移動とは、第１誘電体層１００２及び第４誘電体層１００７に（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）を使用した場合に、レーザビームを記録層１００５に照射して記録書き換えを繰り返す際、Ｓが記録層１００５に拡散していく現象のことである。Ｓが記録層１００５に拡散すると、繰り返し書き換え性能が悪化する（例えば、非特許文献３参照。）。この繰り返し書き換え性能の悪化を防ぐには、Ｇｅを含む窒化物を第２誘電体層１００３及び第３誘電体層１００６に使用すると良い（例えば、特許文献２及び３参照。）。
以上のような技術により、優れた書き換え性能と高い信頼性を達成し、４．７ＧＢ／ＤＶＤ−ＲＡＭを商品化するに至った。
また、情報記録媒体をさらに大容量化するための技術として、さまざまな技術が検討されている。例えば、光学的情報記録媒体においては、従来の赤色レーザより短波長の青紫色レーザを用いたり、レーザビームが入射する側の基板の厚さを薄くして開口数（ＮＡ）が大きい対物レンズを使用したりすることによって、レーザビームのスポット径をより小さくして高密度の記録を行う技術が検討されている。また、２つの情報層を備える光学的情報記録媒体を用いて記録容量を２倍に高め、且つその片面側から入射するレーザビームによって２つの情報層の記録再生を行う技術も検討されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開２００１−２７３６７３号公報 特開平９−５３２４２４号公報 特開平９−７９４７７号公報 特開２０００−３６１３０号公報 角田義人他「光ディスクストレージの基礎と応用」電子情報通信学会編、１９９５年、第２章 菊池誠監修「アモルファス半導体の基礎」オーム社、１９８２年、第８章 ヤマダら（N. Yamada et al.） ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Japanese Journal of Applied Physics） 第３７巻、１９９８年、ｐ. ２１０４−２１１０
情報記録媒体を大容量化するためにスポット径を小さくして記録を行う場合、小さな記録マークでも良好な形状に形成できる光学的情報記録媒体が必要である。スポット径を小さくして記録を行うと、記録層にレーザビームが照射される時間が相対的に短くなる。したがって、小さな記録マークを形成するためには、記録層の材料として結晶化速度の速い材料を用いるか、または、結晶化促進効果の高い膜を記録層に接して設けることが必要となる。
また、情報層が２層積層されており、片面側からレーザビームを照射して２つの情報層に対し情報の記録再生を行う光学的情報記録媒体（以下、２層光学的情報記録媒体という場合がある。）では、レーザビームの入射面に近い位置に配置された情報層（以下、第１の情報層という。）を透過したレーザビームを用いて、レーザビームの入射面から遠い位置に配置された情報層（以下、第２の情報層という。）の記録再生を行うため、第１の情報層では、記録層の膜厚を極めて薄くして透過率を高める必要がある。しかし、記録層が薄くなると、記録層を結晶化する際に形成される結晶核が減少し、また、原子の移動できる距離が短くなる。このような理由から、記録層の膜厚が薄いほど結晶相が形成されにくくなる（結晶化速度が低下する。）。
また、情報記録媒体に対する情報の記録時間を短くして情報の転送レートを高くすると、結晶化のための時間が短くなってしまう。このため、高い転送レートに対応する情報記録媒体を実現する際にも、記録層の結晶化能を高める必要がある。また、高い転送レートで情報を記録した場合には、低い転送レートで記録した場合に比べ、昇温後の冷却速度が速いため、記録後の非晶質相に微結晶核が形成される割合が低くなる。すなわち、より安定な非晶質相になりやすい。非晶質相は長期保存後にさらに安定なエネルギー状態に変化してしまう傾向があるため、高い転送レートで情報を記録した場合、記録層がさらに結晶化しにくくなり書き換え保存性が悪化する。
発明者らの実験では、記録層の材料としてＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3ライン上の擬二元系及びその近傍の組成において、Ｇｅの一部をＳｎで置換した組成を用いることで、記録層の結晶化速度を向上できることがわかっている。ただし、この場合、置換するＳｎの量を増やしていくと、結晶相と非晶質相との間の光学変化が小さくなるため、信号振幅が低下してしまう。また、Ｓｎの量が増えると、記録した非晶質相が徐々に結晶化してしまうため、特に低い転送レートで情報を記録した場合、記録保存性が悪くなる。
以上のように、情報記録媒体の大容量化に伴い、高い転送レートでの書き換え保存性と低い転送レートでの記録保存性を一つの情報記録媒体で両立することが困難となる。
信号振幅を低下させること無く、且つ記録保存性を確保して記録層の結晶化能を高めるには、上述したように、記録層に接して記録層の結晶化を促進するＳｎ−Ｔｅ等の結晶核生成層を設けると良い。また、発明者らの実験によると、結晶核生成層にＢｉ−Ｔｅを用いても、記録層の結晶化能を高められることがわかっている。しかしながら、Ｓｎ−ＴｅやＢｉ−Ｔｅは融点が低いため、記録層が記録時に昇温した際に溶けて、書き換えを繰り返し行った場合、Ｓｎ−ＴｅやＢｉ−Ｔｅが徐々に記録層に混ざり込む現象が生じる。このため、繰り返し書き換え性能が悪化してしまう。
以上のように、従来の情報記録媒体においては、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）及び良好な書き換え保存性と、低い転送レートでの良好な記録保存性とを両立し、さらに良好な繰り返し書き換え性能も同時に実現することが困難であった。
本発明の第１の情報記録媒体は、基板と、前記基板上に配置された情報層とを含んでおり、前記情報層が、光学的手段及び電気的手段の少なくとも一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層と、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、前記記録層に接して設けられた少なくとも一つの結晶核生成層と、を含み、前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｇｅ及びＴｅを組成式Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aと表記した場合に、
２≦ａ≦５０
２≦ｂ≦４
であることを特徴としている。
本発明の第２の情報記録媒体は、基板と、前記基板上に配置された情報層とを含んでおり、前記情報層が、光学的手段及び電気的手段の少なくとも一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層と、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、前記記録層に接して設けられた少なくとも一つの結晶核生成層と、を含み、前記記録層が、Ｓｂと、Ｔｅと、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ５）とを含み、前記Ｓｂ、Ｔｅ及びＭ５を組成式（ＳｂdＴｅ100-d）100-e（Ｍ５）eで表記した場合に、
５０≦ｄ≦９５
０＜ｅ≦２０
であることを特徴としている。
本発明の情報記録媒体の製造方法は、基板上に少なくとも一つの情報層が設けられた情報記録媒体を製造する方法であって、前記情報層を形成する工程が、光学的手段及び電気的手段の少なくとも何れか一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、且つ、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｇｅ及びＴｅを組成式Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aと表記した場合に、２≦ａ≦５０、且つ、２≦ｂ≦４である記録層を形成する記録層形成工程と、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含むスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリングにより結晶核生成層を形成する結晶核生成層形成工程と、を含み、前記記録層形成工程と前記結晶核生成工程とが連続して行われることを特徴としている。
本発明の情報記録媒体及び情報記録媒体の製造方法によれば、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、高い転送レートでの書き換え保存性と低い転送レートでの記録保存性を両立し、且つ良好な繰り返し書き換え性能を有する情報記録媒体が得られる。
本発明の第１の情報記録媒体は、記録層に接して設けられた結晶核生成層が、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、且つ、記録層がＳｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、Ｍ２、Ｇｅ及びＴｅを組成式Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aと表記した場合に、２≦ａ≦５０、且つ、２≦ｂ≦４を満たす構成である。また、本発明の第２の情報記録媒体は、記録層に接して設けられた結晶核生成層が、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、且つ、記録層が、Ｓｂと、Ｔｅと、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ５）とを含み、Ｓｂ、Ｔｅ及びＭ５を組成式（ＳｂdＴｅ100-d）100-e（Ｍ５）eで表記した場合に、５０≦ｄ≦９５、且つ、０＜ｅ≦２０をみたす構成である。これにより、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）が実現でき、さらに、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好であるため、良好な書き換え保存性も実現できる。また、低い転送レートでの良好な記録保存性も両立でき、良好な繰り返し書き換え性能も同時に実現することができる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層が、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。これにより、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、且つ長期保存後の書き換え性能にも優れた情報記録媒体が得られる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層が、ＢｉＴｅ（Ｍ１）2、Ｂｉ2Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ2（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。これにより、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、且つ長期保存後の書き換え性能にも優れた情報記録媒体が得られる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層が、Ｎ及びＯから選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいてもよい。これにより、結晶核生成層の熱的安定性が向上する。また、特に、結晶核生成層にＮを添加すると、結晶粒の大きさがより均一化され、且つ小さくなる傾向にあるため、記録する際の低周波数領域の記録ノイズを低下させることができる。
本発明の第１の情報記録媒体においては、前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｇｅ及びＴｅを組成式Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aと表記した場合に、２≦ａ≦５０及び２≦ｂ≦４を満たす材料にて形成されている。これにより、記録層が約１４ｎｍ以下と薄い場合でも良好な記録再生性能が得られる。また、Ｍ２がＢｉを含む場合には、結晶化能が向上し、高速な転送レートの場合にも良好な書き換え性能が得られる。
本発明の第１の情報記録媒体においては、記録層が、前記Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aにおいて、前記Ｇｅの少なくとも一部が、Ｓｎ及びＰｂから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ３）にて置換されて、組成式（Ｇｅ−（Ｍ３））a（Ｍ２）bＴｅ3+aと表記される材料にて形成されていてもよい。これによれば、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅの３元系組成のＧｅを置換したＳｎ、Ｐｂが結晶化能を向上させるので、記録層が約７ｎｍ以下と極めて薄い場合でも十分な書き換え性能が得られる。
本発明の第１の情報記録媒体においては、前記記録層において、前記Ｍ２がＳｂであり、前記Ｓｂの少なくとも一部がＢｉにて置換されて、組成式Ｇｅa（Ｓｂ−Ｂｉ）bＴｅ3+aと表記されるものであってもよい。また、この場合、Ｓｎ原子の含有割合は、０原子％を超え２０原子％未満であることが好ましく、Ｂｉ原子の含有割合は、０原子％を超え１０原子％未満であることが好ましい。
本発明の第１の情報記録媒体においては、前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ４）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｍ４、Ｇｅ及びＴｅを組成式（Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）cと表記した場合に、
２≦ａ≦５０
２≦ｂ≦４
０＜ｃ≦２０
を満たす材料にて形成されていてもよい。これによれば、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ３元系組成に添加した元素Ｍ４が記録層の融点及び結晶化温度を上昇させ、記録層の熱的安定性が向上する。
本発明の第２の情報記録媒体においては、前記記録膜が、Ｓｂと、Ｔｅと、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ５）とを含み、前記Ｓｂ、Ｔｅ及びＭ５を組成式（ＳｂdＴｅ100-d）100-e（Ｍ５）eで表記した場合に、
５０≦ｄ≦９５
０＜ｅ≦２０
を満たす材料にて形成されている。これによれば、記録層の融点が低く比較的小さなエネルギーでも良好な記録特性が得られる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体においては、前記結晶核生成層の厚みが、０．２ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。特に、いわゆる青紫色レーザを用いて記録再生を行う情報記録媒体の場合は、結晶核生成層の厚みは０．３ｎｍ以上であることがより好ましい。高速な転送レートの場合にも、消去性能が良好で、長期保存後の書き換え性能が良好な情報記録媒体が得られるからである。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体においては、前記記録層の厚みが、３ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。特に、いわゆる赤色レーザを用いて記録再生を行う情報記録媒体の場合は、記録層の厚みは６ｎｍ〜１２ｎｍであることがより好ましい。これにより、消去性能が良く、信号振幅も大きい情報記録媒体が得られる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体が、第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）が積層された多層構造の情報記録媒体である場合、前記第１の情報層〜第Ｎの情報層の少なくとも一つを前記情報層と同構成としてもよい。これにより、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）及び良好な書き換え保存性と、低い転送レートでの良好な記録保存性と、良好な繰り返し書き換え性能とに加えて、大容量化も実現できる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体において、前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記情報層が、前記記録層及び前記結晶核生成層からなる積層体の両面に設けられた誘電体層と、前記積層体に対しレーザビーム入射側と反対側に配置された反射層と、をさらに含む構成であってもよい。また、前記情報層は、前記積層体と前記反射層との間に配置された光吸収補正層をさらに含んでいてもよい。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体において、前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む構成としてもよい。また、前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む構成であってもよい。また、前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む構成であってもよい。また、前記情報層が、前記第３誘電体層と前記反射層との間に設けられた第４誘電体層をさらに含んでいてもよい。このとき、前記第４誘電体層は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20を含んでいてもよい。また、前記情報層は、前記第３誘電体層と前記反射層との間に設けられた、前記反射層より熱伝導率が低い界面層をさらに含んでいてもよい。
また、本発明の第１及び第２の情報記録媒体が、レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体の場合、少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、前記第１の情報層に含まれる前記記録層が、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含んでいることが好ましい。これにより、第１の情報層の透過率を高くできるので、第２〜第Ｎの情報層でも良好な記録特性が得られる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体が、レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体の場合、少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、前記第１の情報層に含まれる前記記録層が、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む構成としてもよい。これにより、第１の情報層の透過率を高くできるので、第２〜第Ｎの情報層でも良好な記録特性が得られる。さらに、消去性能及び書き換え性能が良好な情報記録媒体を実現できる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体が、レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体である場合、少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、前記第１の情報層に含まれる前記記録層が、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む構成としてもよい。これにより、第１の情報層の透過率を高くできるので、第２〜第Ｎの情報層でも良好な記録特性が得られる。さらに、消去性能及び書き換え性能が良好な情報記録媒体を実現できる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体において、情報層に透過率調整層が含まれる構成の場合、透過率調整層が、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｓｒ−Ｏ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ及びＺｎＳから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。これにより、情報層の透過率を高めることができる。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体において、情報層が第３誘電体層を含む構成の場合、第３誘電体層が、ＨｆＯ2及びＺｒＯ2から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ2と、Ｃｒ2Ｏ3と、フッ化物と、を含む酸化物−フッ化物系材料にて形成されていてもよい。前記フッ化物には、ＣｅＦ3、ＥｒＦ3、ＧｄＦ3、ＬａＦ3、ＴｂＦ3、ＤｙＦ3、ＮｄＦ3、ＹＦ3及びＹｂＦ3から選ばれる少なくとも一つが使用可能である。
また、前記酸化物−フッ化物系材料が、（ＨｆＯ2）A1（ＳｉＯ2）B1（Ｃｒ2Ｏ3）C1（フッ化物）100-A1-B1-C1または（ＺｒＯ2）A1（ＳｉＯ2）B1（Ｃｒ2Ｏ3）C1（フッ化物）100-A1-B1-C1と表記される場合、
Ａ１が、１０≦Ａ１≦５０、
Ｂ１が、１０≦Ｂ１≦５０、
Ｃ１が、１０≦Ｃ１≦５０、
Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１が、５０≦Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１≦９０
を満たすことが好ましい。
本発明の第１及び第２の情報記録媒体において、情報層が第２誘電体層及び第３誘電体層を含む構成の場合、前記第２誘電体層及び前記第３誘電体層の少なくも一つが、ＨｆＯ2及びＺｒＯ2から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ2と、Ｃｒ2Ｏ3と、を含む酸化物系材料にて形成されていてもよい。
また、前記酸化物系材料が、（ＨｆＯ2）A2（ＳｉＯ2）B2（Ｃｒ2Ｏ3）100-A2-B2または（ＺｒＯ2）A2（ＳｉＯ2）B2（Ｃｒ2Ｏ3）100-A2-B2と表記される場合、
Ａ２が、１０≦Ａ２≦５０、
Ｂ２が、１０≦Ｂ２≦５０、
Ａ２＋Ｂ２が、２０≦Ａ２＋Ｂ２≦８０
を満たすことが好ましい。
次に、本発明の情報記録媒体の製造方法について説明する。
本発明の情報記録媒体の製造方法によれば、Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含む結晶核生成層を記録層に接するように形成できる。これにより、高い転送レートでの良好な情報消去率（結晶相化）及び良好な書き換え保存性と、低い転送レートでの良好な記録保存性とを両立し、さらに良好な繰り返し書き換え性能も同時に実現できる情報記録媒体を提供できる。
本発明の情報記録媒体の製造方法において、結晶核生成工程にて使用されるスパッタリングターゲットが、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）より選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
本発明の情報記録媒体の製造方法において、結晶核生成工程にて使用されるスパッタリングターゲットが、ＢｉＴｅ（Ｍ１）2、Ｂｉ2Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ2（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
本発明の情報記録媒体の製造方法では、結晶核生成層形成工程において、スパッタリングの際に、Ａｒガスと、Ｋｒガスと、Ａｒガス及び反応ガスの混合ガスと、Ｋｒガス及び反応ガスの混合ガスとから選ばれる少なくとも一つを用いてもよい。但し、反応ガスとは、Ｎ2ガス及びＯ2ガスから選ばれる少なくとも一つのガスのことである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されない。また、以下の実施の形態では、同一の部分については同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）
本発明の情報記録媒体の一実施形態について説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図１は、本実施の形態の情報記録媒体１の部分断面図である。情報記録媒体１は、レーザビーム１０の照射によって情報の記録再生が可能な光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体１には、基板１１上に一つの情報層１２が設けられ、さらに透明層１３が設けられている。情報層１２は、レーザビーム１０の入射側から順次積層された、第１誘電体層１０１、第２誘電体層１０２、結晶核生成層１０３、記録層１０４、第３誘電体層１０５、第４誘電体層１０６、界面層１０７及び反射層１０８により構成されている。
透明層１３の材料は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂、あるいは誘電体材料等からなり、使用するレーザビーム１０に対して光吸収が小さいことが好ましく、短波長域において光学的に複屈折が小さいことが好ましい。また、透明層１３には、例えば、透明な円盤状のポリカーボネート、アモルファスポリオレフィンまたはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の樹脂、あるいはガラス等が使用できる。この場合、透明層１３は、例えば、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂によって第１誘電体層１０１に貼り合わされることが可能である。
レーザビーム１０の波長λは、レーザビーム１０を集光した際のスポット径が波長λによって決まってしまう（波長λが短いほど、より小さなスポット径に集光可能である。）ため、高密度記録の場合、特に波長λを４５０ｎｍ以下とすることが好ましい。ただし、波長λが３５０ｎｍ未満の場合、透明層１３等による光吸収が大きくなってしまうため、レーザビーム１０の波長λは、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
基板１１は、例えば、透明で円盤状の基板であり、例えば、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィンまたはＰＭＭＡ等の樹脂や、或いはガラス等を用いることができる。
基板１１の情報層１２側（反射層１０８側）の表面には、必要に応じてレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されていてもよい。基板１１の反射層１０８側と反対側の表面は、平滑であることが好ましい。基板１１の材料としては、転写性・量産性に優れ、且つ、低コストであることから、ポリカーボネートが特に有用である。なお、基板１１の厚さは、十分な強度があり、且つ情報記録媒体１の厚さが１２００μｍ程度となるよう、５００μｍ〜１２００μｍの範囲内であることが好ましい。なお、透明層１３の厚さが６００μｍ程度（ＮＡ＝０．６で良好な記録再生が可能な厚さ。）の場合、基板１１の厚さは５５０μｍ〜６５０μｍの範囲内であることが好ましい。また、透明層１３の厚さが１００μｍ程度（ＮＡ＝０．８５で良好な記録再生が可能な厚さ。）の場合、基板１１の厚さは１０５０μｍ〜１１５０μｍの範囲内であることが好ましい。
第１誘電体層１０１は、誘電体からなる。この第１誘電体層１０１は、記録層１０４の酸化、腐食、変形等を防止する働きと、光学距離を調整して記録層１０４の光吸収効率を高める働きと、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きと、を有する。第１誘電体層１０１には、例えばＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3等の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ等の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣ等の炭化物、ＬａＦ3等のフッ化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。例えば、ＺｎＳとＳｉＯ2との混合物であるＺｎＳ−ＳｉＯ2は、第１誘電体層１０１の材料として特に優れている。ＺｎＳ−ＳｉＯ2は、非晶質材料で、屈折率が高く、成膜速度が速く、機械特性及び耐湿性が良好だからである。
第１誘電体層１０１の膜厚は、マトリクス法（例えば、久保田広著「波動光学」岩波書店、１９７１年、第３章を参照。）に基づく計算により、記録層１０４が結晶相である場合とそれが非晶質相である場合との反射光量の変化が大きく、且つ記録層１０４での光吸収が大きくなる条件を満足するように、厳密に決定することができる。
第２誘電体層１０２は、繰り返し記録によって第１誘電体層１０１と結晶核生成層１０３及び記録層１０４との間で生じる物質移動を防止する働きがある。後に説明するが、結晶核生成層１０３は、０．３ｎｍ〜３ｎｍと極めて薄く形成されるため、島状となっている可能性が高い。このため、第２誘電体層１０２は、部分的に記録層１０４と接していることも考えられる。したがって、第２誘電体層１０２は、光の吸収が少なく記録の際に溶解しない高融点な材料で、且つ、結晶核生成層１０３及び記録層１０４との密着性が良い材料であることが好ましい。第２誘電体層１０２を記録の際に溶解しない高融点な材料で形成することは、高パワーのレーザビーム１０を照射した際に第２誘電体層１０２の一部が溶解して結晶核生成層１０３及び記録層１０４に混入しないために必要な特性である。第２誘電体層１０２の材料が混入すると、結晶核生成層１０３及び記録層１０４の組成が変わり、書き換え性能が著しく低下するからである。また、第２誘電体層１０２の材料が結晶核生成層１０３及び記録層１０４と密着性が良いことは、信頼性確保に必要な特性である。
第２誘電体層１０２には、第１誘電体層１０１と同様の系の材料を用いることができる。その中でも、特にＣｒ、Ｚｒ、Ｏを含む材料を用いることが好ましく、さらに、ＣｒとＯがＣｒ2Ｏ3を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ2を形成して、Ｃｒ2Ｏ3とＺｒＯ2の混合物になっていることが好ましい。Ｃｒ2Ｏ3は記録層１０４との密着性が良い材料である。またＺｒＯ2は、透明で融点が約２７００℃と高く、且つ酸化物の中では熱伝導率が低い材料なので、繰り返し書き換え性能を向上させることができる。この２種類の酸化物を混合した材料にて第２誘電体層１０２を形成することによって、記録層１０４と部分的に接して、繰り返し書き換え性能に優れ、且つ信頼性の高い情報記録媒体１５が実現できる。記録層１０４との密着性を確保するため、Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2中のＣｒ2Ｏ3の含有量は１０ｍｏｌ％以上あることが好ましく、また、第２誘電体層１０２での光吸収を小さく保つため６０ｍｏｌ％以下であることが好ましい（Ｃｒ2Ｏ3が多くなると光吸収が増加する傾向にある。）。Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2中のＣｒ2Ｏ3のより好ましい含有量は、２０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である。
第２誘電体層１０２には、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏの他にさらにＳｉを含む材料を用いても良く、その中でも、ＣｒとＯがＣｒ2Ｏ3を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ2を形成し、ＳｉとＯがＳｉＯ2を形成して、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とＺｒＯ2との混合物になっていることが好ましい。ＳｉＯ2を含ませることにより、記録層１０４の結晶化を促進する効果が高くなり、書き換え性能に優れた情報記録媒体１を実現できるからである。ＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2中のＳｉＯ2の含有量は５ｍｏｌ％以上であることが好ましく、記録層１０４との密着性を確保するため４０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。ＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2中のＳｉＯ2のより好ましい含有量は、１０ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下である。また、良好な記録書き換え性能を確保するため、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3の含有量の和は、９５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
第２誘電体層１０２の膜厚は、第２誘電体層１０２での光吸収によって情報記録媒体１の記録前後の反射光量の変化が小さくならないよう、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが望ましく、２ｎｍ〜７ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
第３誘電体層１０５は、光学距離を調整して記録層１０４の光吸収効率を高める働きと、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きと、を有する。第３誘電体層１０５には、第１誘電体層１０１と同様の系の材料を用いることができる。また、第２誘電体層１０２と同様、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏを含む材料を用いることが好ましく、その中でもＣｒとＯがＣｒ2Ｏ3を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ2を形成して、Ｃｒ2Ｏ3とＺｒＯ2の混合物になっていることが好ましい。第３誘電体層１０５は第２誘電体層１０２より記録層１０４と密着性が悪い傾向にあるため、Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2中のＣｒ2Ｏ3の含有量は第２誘電体層１０２のそれより多い２０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、３０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下である。
第３誘電体層１０５には、第２誘電体層１０２と同様、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏの他にさらにＳｉを含む材料を用いても良く、その中でもＣｒとＯがＣｒ2Ｏ3を形成し、ＺｒとＯがＺｒＯ2を形成し、ＳｉとＯがＳｉＯ2を形成して、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とＺｒＯ2の混合物になっていることが好ましい。ＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2中のＳｉＯ2の含有量は、記録層１０４との密着性を確保するため第２誘電体層１０２のそれより少ない３５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下である。また、良好な記録書き換え性能を確保するため、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3の含有量の和は９５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
第３誘電体層１０５の膜厚は、２ｎｍ〜７５ｎｍの範囲内であることが好ましく、２ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。第３誘電体層１０５の膜厚をこの範囲内で選ぶことによって、記録層１０４で発生した熱を効果的に反射層１０８側に拡散させることができる。
第３誘電体層１０５のレーザビーム入射側と反対側の面には、第４誘電体層１０６が配置されている。この場合、第４誘電体層１０６には、第１誘電体層１０１と同様の系の材料を用いることができ、ＺｎＳとＳｉＯ2との混合物であるＺｎＳ−ＳｉＯ2は、第４誘電体層１０６としても優れた材料である。なお、本実施の形態においては第４誘電体層１０６を設けているが、第４誘電体層１０６を設けない構成でも可能である。
第４誘電体層１０６の膜厚は、２ｎｍ〜７５ｎｍの範囲内であることが好ましく、２ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。第４誘電体層１０６の膜厚をこの範囲内で選ぶことによって、記録層１０４で発生した熱を効果的に反射層１０８側に拡散させることができる。
本発明の結晶核生成層１０３は、結晶核を生成することによって、記録層１０４の結晶化能を高めるための層である。結晶核生成層１０３の材料は、ＢｉもしくはＴｅより選ばれる少なくとも一つの元素とＭ１（但し、Ｍ１はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素）とを含む材料で形成できる。このとき、結晶核生成層１０３は、ＢｉとＭ１の混合比が略５０：５０であるＢｉ（Ｍ１）及びＴｅとＭ１の混合比が略５０：５０であるＴｅ（Ｍ１）の少なくとも何れか一方を含むことが好ましい。Ｂｉ（Ｍ１）は融点が１５００℃以上、Ｔｅ（Ｍ１）は融点が１３００℃以上と高いからである。特に、ＢｉＧｄ、ＢｉＴｂ、ＢｉＤｙ、ＢｉＹは、融点が２０００℃以上と高いことが２元系の相図に示されている。このため、この材料を用いることにより、結晶核生成層１０３の融点が高く熱的安定性が良好で、且つ長期保存後の書き換え性能にも優れた情報記録媒体１が得られる。また、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）は、岩塩型の結晶構造を有する。したがって、例えばＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3化合物系などの岩塩型の結晶構造を有する記録層１０４を用いる場合、結晶核生成層１０３と記録層１０４との結晶構造が同じであるため、結晶核生成層１０３と記録層１０４との界面で結晶核が生じやすく、記録層１０４での結晶成長が促進される。このため、書き換え保存性に優れた情報記録媒体１が得られる。
また、結晶核生成層１０３は、ＢｉＴｅ（Ｍ１）2、Ｂｉ2Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ2（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含んでもよい。この材料を用いることにより、結晶核生成層１０３の融点が高く熱的安定性が良好で、結晶核生成層１０３と記録層１０４との界面で結晶核が生じやすく記録層１０４での結晶成長が促進され、書き換え保存性に優れた情報記録媒体１が得られる。
結晶核生成層１０３の膜厚は、高速な転送レートの場合にも、消去性能（結晶化能）が良好で、長期保存後の書き換え性能が良好となるよう０．３ｎｍ〜３ｎｍの範囲内であることが好ましく、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。なお、結晶核生成層１０３が島状の場合でも薄膜状の場合でも、結晶核生成層としての以上のような効果が得られる。
記録層１０４は、レーザビーム１０の照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす材料にて形成されている。記録層１０４は、例えばＧｅとＭ２とＴｅ（但し、Ｍ２はＳｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素。）の３元素を含む材料で形成できる。具体的には、記録層１０４は、Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aで表される材料で形成でき、非晶質相が安定で信号振幅が大きく、融点の上昇と結晶化速度の低下が少ない２≦ａ≦５０の関係を満たすことが望ましく、４≦ａ≦２３の関係を満たすことがより好ましい。また、非晶質相が安定で信号振幅が大きく、結晶化速度の低下が少ない２≦ｂ≦４の関係を満たすことが好ましく、２≦ｂ≦３の関係を満たすことがより好ましい。
また、記録層１０４は、組成式（Ｇｅ−（Ｍ３））a（Ｍ２）bＴｅ3+a（ただし、Ｍ３はＳｎ及びＰｂから選ばれる少なくとも一つの元素。）で表される材料で形成しても良い。この材料を用いた場合、Ｇｅを置換した元素Ｍ３が結晶化能を向上させるため、記録層１０４の膜厚が薄い場合でも十分な消去率が得られる。元素Ｍ３としては、毒性がない点でＳｎがより好ましい。この材料を用いる場合も、２≦ａ≦５０（より好ましくは４≦ａ≦２３）、且つ２≦ｂ≦４（より好ましはは２≦ｂ≦３）であることが好ましい。
また、記録層１０４は、組成式（Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）c（ただし、Ｍ４はＳｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一つの元素。）で表される材料で形成されていてもよい。この場合、添加された元素Ｍ４が記録層１０４の融点及び結晶化温度を上昇させるため、記録層１０４の熱的安定性が向上する。また、この材料では、０＜ｃ≦２０であることが好ましく、２≦ｃ≦１０であることがより好ましい。また、２≦ａ≦５０（より好ましくは４≦ａ≦２３）、且つ２≦ｂ≦４（より好ましくは２≦ｂ≦３）であることが好ましい。
また、記録層１０４は、組成式（ＳｂdＴｅ100-d）100-e（Ｍ５）e（ただし、Ｍ５はＡｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素。）で表される材料で形成してもよい。ｄ及びｅが、５０≦ｄ≦９５及び０＜ｅ≦２０を満たす場合には、記録層１０４が結晶相の場合と非晶質相の場合との間の情報記録媒体１の反射率差を大きくでき、良好な記録再生特性が得られる。６５≦ｄの場合には、結晶化速度が特に速く、特に良好な消去率が得られる。また、ｄ≦８５の場合には、非晶質化が容易となる。したがって、６５≦ｄ≦８５であることがより好ましい。また、良好な記録再生性能を得るためには、結晶化速度を調整するための元素Ｍ５を添加することが好ましい。ｅは、１≦ｅ≦１０であることがより好ましい。ｅ≦１０の場合には、複数の相が現れることを抑制できるため、繰り返し記録による特性劣化を抑制できる。
記録層１０４の膜厚は、情報記録媒体１の記録感度を高くするため、６ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内であることが好ましい。この範囲内においても、記録層１０４が厚い場合には熱の面内方向への拡散による隣接領域への熱的影響が大きくなる。また、記録層１０４が薄い場合には情報記録媒体１の反射率が小さくなる。したがって、記録層１０４の膜厚は、８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
反射層１０８は、記録層１０４に吸収される光量を増大させるという光学的な機能を有する。また、反射層１０８は、記録層１０４で生じた熱を速やかに拡散させ、記録層１０４を非晶質化しやすくするという熱的な機能も有する。さらに、反射層１０８は、使用する環境から多層膜を保護するという機能も有する。
反射層１０８の材料には、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｌ等の熱伝導率が高い単体金属を用いることができる。また、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｃｒ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｒｕ−Ａｕ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ−ＡｌまたはＣｕ−Ｓｉといった合金を用いることもできる。特にＡｇ合金は、熱伝導率が大きいため、反射層１０８の材料として好ましい。反射層１０８の膜厚は、熱拡散機能が十分となる３０ｎｍ以上であることが好ましい。この範囲内においても、反射層１０８が２００ｎｍより厚い場合には、その熱拡散機能が大きくなりすぎて情報記録媒体１の記録感度が低下する。したがって、反射層１０８の膜厚は３０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
反射層１０８のレーザビーム入射側の界面には、界面層１０７が設けられている。この場合、界面層１０７には、反射層１０８について説明した材料より熱伝導率の低い材料を用いることができる。反射層１０８にＡｇ合金を用いた場合、界面層１０７にはＡｌまたはＡｌ合金を用いることが好ましい。また、界面層１０７には、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃ等の元素を含む材料や、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3等の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ等の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣ等の炭化物、ＬａＦ3等のフッ化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。また、膜厚は３ｎｍ〜１００ｎｍ（より好ましくは１０ｎｍ〜５０ｎｍ）の範囲内であることが好ましい。
なお、結晶核生成層は、記録層１０４と第３誘電体層１０５との間に配置されても良い。この場合は、図２に示す情報記録媒体１４のように、基板１１上に情報層１２及び透明層１３が設けられており、情報層１２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層１０１、第２誘電体層１０２、記録層１０４、結晶核生成層１０９、第３誘電体層１０５、第４誘電体層１０６、界面層１０７及び反射層１０にて形成される。また、結晶核生成層は、記録層１０４と第２誘電体層１０２及び第３誘電体層１０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図３に示す情報記録媒体１５のように、基板１１上に情報層１２及び透明層１３が設けられており、情報層１２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層１０１、第２誘電体層１０２、結晶核生成層１０３、記録層１０４、結晶核生成層１０９、第３誘電体層１０５、第４誘電体層１０６、界面層１０７及び反射層１０８にて形成される。なお、結晶核生成層１０９は、結晶核生成層１０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層１０３と同様である。
次に、図１〜図３に示す情報記録媒体１，１４，１５の製造方法について説明する。
まず、基板１１（例えば、厚さ１１００μｍ）を用意し、成膜装置内に配置する。
続いて、基板１１上に反射層１０８を成膜する。このとき、基板１１にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合には、案内溝が形成された面上に反射層１０８を成膜する。反射層１０８は、反射層１０８を構成する金属または合金からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガス（酸素ガス及び窒素ガスから選ばれる少なくとも一つのガス）との混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
続いて、反射層１０８上に、必要に応じて界面層１０７を成膜する。界面層１０７は、界面層１０７を構成する元素からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
続いて、界面層１０７上（界面層１０７を設けない構成の場合は反射層１０８上）に、必要に応じて第４誘電体層１０６を成膜する。第４誘電体層１０６は、第４誘電体層１０６を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、第４誘電体層１０６は、第４誘電体層１０６を構成する元素を含む金属からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
続いて、第４誘電体層１０６上（第４誘電体層１０６を設けない構成の場合は界面層１０７上または反射層１０８上）に、第３誘電体層１０５を成膜する。第３誘電体層１０５は、第４誘電体層１０６と同様の方法で形成できる。
続いて、第３誘電体層１０５上に、必要に応じて（図２及び図３に示す情報記録媒体１４，１５を作製する場合）、結晶核生成層１０９を成膜する。結晶核生成層１０９は、その組成に応じて、ＢｉもしくはＴｅより選ばれる少なくとも一つの元素とＭ１とを含むスパッタリングターゲット、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）より選ばれる少なくとも一つを含むスパッタリングターゲット、またはＢｉＴｅ（Ｍ１）2、Ｂｉ2Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ2（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含むスパッタリングターゲットを、一つの電源を用いて、スパッタリングすることによって形成できる。
結晶核生成層１０９を作製する際のスパッタリングに用いられる雰囲気ガスには、例えば、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガスを用いることができる。また、結晶核生成層１０９は、Ｂｉ、Ｔｅ及びＭ１の各々のスパッタリングターゲットを複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。また、結晶核生成層１０９は、Ｂｉ、Ｔｅ及びＭ１のうちからいずれかの元素を組み合わせた２元系スパッタリングターゲットや３元系スパッタリングターゲットなどを、複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。これらのスパッタリングターゲットを用いる場合でも、Ａｒガス雰囲気中、Ｋｒガス雰囲気中、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって結晶核生成層１０９を形成できる。
続いて、結晶核生成層１０９上（結晶核生成層１０９を形成しない構成の場合は第３誘電体層１０５上）に、記録層１０４を成膜する。記録層１０４は、その組成に応じて、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ合金からなるスパッタリングターゲット、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ−Ｍ３合金からなるスパッタリングターゲット、Ｇｅ−Ｍ２−Ｔｅ−Ｍ４合金からなるスパッタリングターゲット、またはＳｂ−Ｔｅ−Ｍ５合金からなるスパッタリングターゲットを、一つの電源を用いて、スパッタリングすることによって形成できる。
記録層１０４を作製する際のスパッタリングの雰囲気ガスには、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガスを用いることができる。また、記録層１０４は、Ｇｅ、Ｍ２、Ｔｅ、Ｍ３、Ｍ４及びＭ５のうち必要な元素を含むスパッタリングターゲットを複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。また、記録層１０４は、Ｇｅ、Ｍ２、Ｔｅ、Ｍ３、Ｍ４及びＭ５のうち必要な元素を組み合わせた２元系スパッタリングターゲットや３元系スパッタリングターゲットなどを、複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。これらのスパッタリングターゲットを用いる場合でも、Ａｒガス雰囲気中、Ｋｒガス雰囲気中、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中、またはＫｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって、記録層１０４を形成できる。
続いて、記録層１０４上に、必要に応じて（図１及び図３に示す情報記録媒体１，１５を作製する場合）、結晶核生成層１０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層１０３上（結晶核生成層１０３を設けない構成の場合は記録層１０４上）に、第２誘電体層１０２を成膜する。第２誘電体層１０２は、第２誘電体層１０２を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、第２誘電体層１０２は、第２誘電体層１０３を構成する金属からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
続いて、第２誘電体層１０２上に、第１誘電体層１０１を成膜する。第１誘電体層１０１は、第１誘電体層１０１を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、第１誘電体層１０１は、第１誘電体層１０１を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
最後に、第１誘電体層１０１上に透明層１３を形成する。透明層１３は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）または遅効性熱硬化型樹脂を第１誘電体層１０１上に塗布し、全体を回転させて樹脂を均一に延ばした（スピンコートした）したのち、樹脂を硬化させることによって形成できる。また、透明層１３には、透明な円盤状のポリカーボネートまたはアモルファスポリオレフィンまたはＰＭＭＡ等の樹脂またはガラスなどの基板を用いてもよい。このように基板を用いる場合、透明層１３は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を第１誘電体層１０１上に塗布して、次に基板を第１誘電体層１０１上に密着させてスピンコートした後、樹脂を硬化させることによって形成できる。また、基板に予め粘着性の樹脂を均一に塗布し、それを第１誘電体層１０１に密着させることもできる。
なお、第１誘電体層１０１を成膜したのち、または透明層１３を形成したのち、必要に応じて、記録層１０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層１０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体１，１４，１５を製造できる。
なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）等を用いることも可能である。
（実施の形態２）
本発明の情報記録媒体の別の実施の形態を説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図４に、本実施の形態の情報記録媒体２の一部断面構成を示す。情報記録媒体２は、複数の情報層を含んでおり、片面からのレーザビーム１０の照射によって各情報層に対する情報の記録再生が可能な、多層構造の光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体２においては、基板２１上に第１〜第ＮまでのＮ個（ＮはＮ≧２を満たす自然数）の情報層２２1〜２２Nが積層され、さらに、透明層２３が設けられている。なお、本明細書においては、レーザビーム１０の入射側から数えて１番目の情報層を第１の情報層２２1、Ｎ番目の情報層を第Ｎの情報層２２Nと記載する。互いに隣接する情報層は、光学分離層２４を介して積層されている。情報記録媒体２においては、第１の情報層２２1〜第（Ｎ−１）の情報層２２N-1は、光透過性を有している。第Ｎの情報層２２Nにまでレーザビーム１０を到達させる必要があるからである。
基板２１及び透明層２３の材料には、実施の形態１で説明した基板１１及び透明層１３と同様の材料を用いることができる。また、それらの形状及び機能についても、実施の形態１で説明した基板１及び透明層１３の形状及び機能と同様である。
光学分離層２４は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂、または誘電体等からなり、使用するレーザビーム１０に対して光吸収が小さいことが好ましく、短波長域において光学的に複屈折が小さいことが好ましい。
各情報層間に設けられる光学分離層２４は、第１の情報層２２1、第２の情報層２２2、…、第Ｎの情報層２２Nそれぞれのフォーカス位置を区別するために用いられる。光学分離層２４の厚さは、対物レンズの開口数（ＮＡ）とレーザビーム１０の波長λによって決定される焦点深度ΔＺ以上であることが必要である。焦点の光強度の基準を無収差の場合の８０％と仮定した場合、焦点深度ΔＺはΔＺ＝λ／｛２（ＮＡ）2｝で近似できる。λ＝４００ｎｍ、ＮＡ＝０．６の時、ΔＺ＝０．５５６μｍとなり、±０．６μｍ以内は焦点深度内となる。そのため、この場合には、光学分離層２４の厚さは１．２μｍ以上であることが必要である。また、対物レンズを用いてレーザビーム１０を集光可能な範囲となるように、各情報層間の距離を設定することが望ましい。したがって、光学分離層２４の厚さは、対物レンズが許容できる公差内（例えば５０μｍ以下）にすることが好ましい。
光学分離層２４において、レーザビーム１０の入射側の表面には、必要に応じてレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されていてもよい。
この場合、片側からのレーザビーム１０の照射のみにより、第Ｋの情報層（Ｋは１＜Ｋ≦Ｎの自然数）２２Kを第１の情報層２２1〜第（Ｋ−１）の情報層２２K-1を透過したレーザビーム１０によって記録再生することが可能である。
以下、第１の情報層２２1の構成について詳細に説明する。
第１の情報層２２1には、レーザビーム１０の入射側から順に配置された第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７が設けられている。
第１誘電体層２０１には、実施の形態１で説明した第１誘電体層１０１と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の第１誘電体層１０１の機能と同様である。
第１誘電体層２０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、記録層２０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との間の反射光量の変化が大きく、且つ、記録層２０４での光吸収が大きくなるという条件を満足するように決定することができる。
第２誘電体層２０２には、実施の形態１で説明した第２誘電体層１０２と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第２誘電体層１０２と同様である。
第３誘電体層２０５には、実施の形態１で説明した第３誘電体層１０５と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第３誘電体層１０５と同様である。
結晶核生成層２０３には、実施の形態１の結晶核生成層１０３と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の結晶核生成層１０３と同様である。
結晶核生成層２０３の膜厚は、高速な転送レートの場合にも消去性能が良好で、長期保存後の書き換え性能が良好で、且つ第１の情報層２２1の透過率ができるだけ高くなるように、０．３ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲内であることが好ましく、０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
記録層２０４には、実施の形態１で説明した記録層１０４と同様の材料を用いることができる。記録層２０４の膜厚はなるべく薄くすることが好ましい。これは、第１の情報層２２1を透過したレーザ光にて情報の記録再生を行う情報層（第１の情報層２２1よりもレーザビーム１０の入射側から遠くに配置された情報層）に記録再生の際に必要なレーザ光量を到達させるために、第１の情報層２２1の透過率を高くする必要があるからである。例えば、組成式Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aで表される材料、Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+aにおいてＧｅの一部を（Ｍ３）にて置換した材料（（Ｇｅ−（Ｍ３））aＳｂbＴｅ3+a）、及び組成式（Ｇｅa（Ｍ２）bＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）cで表される材料の場合には、４ｎｍ〜９ｎｍの範囲内であることが好ましく、５ｎｍ〜８ｎｍの範囲内であることがより好ましい。また、記録層２０４が組成式（ＳｂdＴｅ100-d）100-e（Ｍ５）eで表される材料にて形成されている場合は、厚みは３ｎｍ〜８ｎｍの範囲内であることが好ましく、４ｎｍ〜６ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
反射層２０６には、実施の形態１で説明した反射層１０８と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の反射層１０８の機能と同様である。反射層２０６の膜厚は、第１の情報層２２1の透過率をできるだけ高くするため、３ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内であることが好ましく、８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内であることがより好ましい。反射層２０６の膜厚がこの範囲内にあることにより、その熱拡散機能が十分で、且つ第１の情報層２２1における十分な反射率が確保でき、さらに第１の情報層２２1の透過率も十分となる。
透過率調整層２０７は誘電体からなり、第１の情報層２２1の透過率を調整する機能を有する。この透過率調整層２０７によって、記録層２０４が結晶相である場合の第１の情報層２２1における透過率Ｔc（％）と、記録層２０４が非晶質相である場合の第１の情報層２２1における透過率Ｔa（％）とを、共に高くすることができる。具体的には、透過率調整層２０７を備える第１の情報層２２1では、透過率調整層２０７が無い場合に比べて、透過率Ｔc及びＴaが２％〜１０％程度上昇する。また、透過率調整層２０７は、記録層２０４で発生した熱を効果的に拡散させる機能も有する。
透過率調整層２０７の屈折率ｎ及び消衰係数ｋは、第１の情報層２２1の透過率Ｔc及びＴaを高める作用をより大きくするために、２．０≦ｎ、且つ、ｋ≦０．１を満たすことが好ましく、２．０≦ｎ≦３．０、且つ、ｋ≦０．０５を満たすことがより好ましい。
透過率調整層２０７の膜厚ｄ1は、（１／３２）λ／ｎ≦ｄ1≦（３／１６）λ／ｎまたは（１７／３２）λ／ｎ≦ｄ1≦（１１／１６）λ／ｎの範囲内であることが好ましく、（１／１６）λ／ｎ≦ｄ1≦（５／３２）λ／ｎまたは（９／１６）λ／ｎ≦ｄ1≦（２１／３２）λ／ｎの範囲内であることがより好ましい。なお、例えばレーザビーム１０の波長λと透過率調整層２０７の屈折率ｎとを３５０ｎｍ≦λ≦４５０ｎｍ、２．０≦ｎ≦３．０とすると、膜厚ｄ1は３ｎｍ≦ｄ1≦４０ｎｍまたは６０ｎｍ≦ｄ1≦１３０ｎｍの範囲内であることが好ましく、７ｎｍ≦ｄ1≦３０ｎｍまたは６５ｎｍ≦ｄ1≦１２０ｎｍの範囲内であることがより好ましいことになる。膜厚ｄ1をこの範囲内で選ぶことによって、第１の情報層２２1の透過率Ｔc及びＴaを共に高くすることができる。
透過率調整層２０７には、例えば、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｓｒ−Ｏ等の酸化物を用いることができる。また、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ等の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物を用いることもできる。また、上記材料の混合物を用いることもできる。これらの中でも、特に、ＴｉＯ2、またはＴｉＯ2を含む材料を用いることが好ましい。これらの材料は屈折率が大きく（ｎ＝２．５〜２．８）、消衰係数も小さい（ｋ＝０．０〜０．０５）ため、第１の情報層２２1の透過率を高める作用が大きくなる。
第１の情報層２２1の透過率Ｔc及びＴaは、記録再生の際に必要なレーザ光量を第２の情報層２２2〜第Ｎの情報層２２Nに到達させるため、４０＜Ｔc、且つ、４０＜Ｔaを満たすことが好ましく、４６＜Ｔc、且つ、４６＜Ｔaを満たすことがより好ましい。
第１の情報層２２1の透過率Ｔc及びＴaは、−５≦（Ｔc−Ｔa）≦５を満たすことが好ましく、−３≦（Ｔc−Ｔa）≦３を満たすことがより好ましい。透過率Ｔc及びＴaがこの条件を満たすことにより、第２〜第ｎの情報層２２2〜２２nに情報の記録再生を行う際、第１の情報層２２1における記録層２０４の状態による透過率の変化の影響が小さくなるので、良好な記録再生特性が得られる。
記録層２０４が結晶相の時の第１の情報層２２1の反射率Ｒc1及び記録層２０４が非晶質相の時の第１の情報層２２1の反射率Ｒa1は、Ｒa1＜Ｒc1を満たすことが好ましい。このことにより、情報が記録された状態よりも情報が記録されていない初期の状態で反射率が高く、安定に記録再生動作を行うことができる。また、反射率差（Ｒc1−Ｒa1）を大きくして良好な記録再生特性が得られるように、Ｒc1、Ｒa1は、０．１≦Ｒa1≦５、且つ、４≦Ｒc1≦１５を満たすことが好ましく、０．１≦Ｒa1≦３、且つ、４≦Ｒc1≦１０を満たすことがより好ましい。
なお、第１の情報層２２1において、結晶核生成層は、記録層２０４と第３誘電体層２０５との間に配置されても良い。この場合は、図５に示す情報記録媒体２５のように、基板２１上に第１〜第Ｎの情報層２２1〜２２N及び透明層２３が設けられており、第１の情報層２２1が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７にて形成される。また、第１の情報層２２1において、結晶核生成層は、記録層２０４と第２誘電体層２０２及び第３誘電体層２０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図６に示す情報記録媒体２６のように、基板２１上に第１〜第Ｎの情報層２２1〜２２N及び透明層２３が設けられており、第１の情報層２２1が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７にて形成される。なお、結晶核生成層２０８は、結晶核生成層２０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層２０３と同様である。
なお、本実施の形態の光学的情報記録媒体２，２５，２６に含まれる第１の情報層２２1以外の他の情報層の膜構造は、第１の情報層２２1と同様であってもよく、また、別の構造であってもよい。また、複数の情報層のうちの少なくとも一つを本実施の形態で説明した第１の情報層２２1と同様の膜構造とし、他の情報層は異なる構造であっても構わないが、レーザビーム入射側の面に最も近い位置に配置される第１の情報層２２1を本実施の形態で説明した膜構造にすることが好ましい。また、第１の情報層２２1以外の他の情報層の何れか一つを、再生専用タイプの情報層（ＲＯＭ（Read Only Memory））または１回のみ書き込み可能な追記型の情報層（ＷＯ（Write Once））としても良い。
次に、本実施の形態の情報記録媒体２，２５，２６の製造方法について説明する。
まず、基板２１（例えば厚さ１１００μｍ）上に、第Ｎの情報層２２N〜第２の情報層２２2の（Ｎ−１）層の情報層を、光学分離層２４を介して順次積層する。各情報層は、単層膜または多層膜からなり、それらの各膜は、成膜装置内で材料となるスパッタリングターゲットを順次スパッタリングすることによって形成できる。また、光学分離層２４は、光硬化型樹脂（特に紫外線硬化型樹脂）または遅効性熱硬化型樹脂を情報層上に塗布し、スピンコートにより樹脂を均一に延ばし、その後で樹脂を硬化させることによって形成できる。なお、光学分離層２４にレーザビーム１０の案内溝を形成する場合は、表面に所定の形状の溝が形成された転写用基板（型）を硬化前の樹脂に密着させた後、基板２１と転写用基板とを回転させてスピンコートし、その後に樹脂を硬化させ、さらにその後に転写用基板を硬化させた樹脂から剥がすことによって、表面に所定の案内溝が形成された光学分離層２４を形成できる。
このようにして、基板２１上に、（Ｎ−１）層の情報層を光学分離層２４を介して順次積層した後、さらに光学分離層２４を形成したものを用意する。
続いて、（Ｎ−１）層の情報層上に形成された光学分離層２４上に、第１の情報層２２1を形成する。具体的には、まず、（Ｎ−１）層の情報層及び光学分離層２４が形成された基板２１を成膜装置内に配置し、光学分離層２４上に透過率調整層２０７を成膜する。透過率調整層２０７は、透過率調整層２０７を構成する化合物からなるスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中、またはＡｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。また、透過率調整層２０７は、透過率調整層２０７を構成する元素からなる金属をスパッタリングターゲットとして用い、Ａｒガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
続いて、透過率調整層２０７上に、反射層２０６を成膜する。反射層２０６は、実施の形態１で説明した反射層１０８の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、反射層２０６上に、第３誘電体層２０５を成膜する。第３誘電体層２０５は、実施の形態１で説明した第３誘電体層１０５の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、第３誘電体層２０５上に、必要に応じて（図５及び図６に示す情報記録媒体２５，２６を作製する場合）、結晶核生成層２０８を成膜する。結晶核生成層２０８は、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０９と同様の方法で形成できる。なお、第３誘電体層２０５上に結晶核生成層２０８を成膜しない場合（図４に示す情報記録媒体２の場合）には、後述の記録層２０４上に結晶核生成層２０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層２０８上（結晶核生成層２０９を設けない構成の場合は第３誘電体層２０５上）に、記録層２０４を成膜する。記録層２０４は、実施の形態１で説明した記録層１０４の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、記録層２０４上に、必要に応じて（図４及び図６に示す情報記録媒体２，２６を作製する場合）、結晶核生成層２０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層２０３上（結晶核生成層２０３を設けない場合は記録層２０４上）に、第２誘電体層２０２を成膜する。第２誘電体層２０２は、実施の形態１で説明した第２誘電体層１０２の形成方法と同様の方法で形成できる。
続いて、第２誘電体層２０２上に、第１誘電体層２０１を成膜する。第１誘電体層２０１は、実施の形態１で説明した第１誘電体層１０１の形成方法と同様の方法で形成できる。
最後に、第１誘電体層２０１上に透明層２３を形成する。透明層２３は、実施の形態１で説明した透明層１３の形成方法と同様の方法で形成できる。
なお、第１誘電体層２０１を成膜したのち、または透明層２３を形成したのち、必要に応じて、記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層２０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体２，２５，２６を製造できる。なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ等を用いることも可能である。
（実施の形態３）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図７に、本実施の形態の情報記録媒体３の一部断面構成を示す。情報記録媒体３は、２つの情報層を含んでおり、片面からのレーザビーム１０の照射によって各情報層に対する情報の記録再生が可能な２層構造の光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体３は、基板３１上に順次積層した、第２の情報層３２2、光学分離層３４、第１の情報層３２1、及び透明層３３により構成されている。レーザビーム１０は透明層３３側から入射される。基板３１、光学分離層３４、第１の情報層３２1、及び透明層３３には、実施の形態１または２で説明した基板１１，２１、光学分離層２４、第１の情報層２２1、透明層１３，２３と同様の材料を用いることができ、また、それらの形状及び機能も同様である。
以下、第２の情報層３２2の構成について詳細に説明する。
第２の情報層３２2は、レーザビーム１０の入射側から順に配置された第１誘電体層３０１、第２誘電体層３０２、結晶核生成層３０３、記録層３０４、第３誘電体層３０５、第４誘電体層３０６、界面層３０７及び反射層３０８を備える。第２の情報層３２2は、透明層３３、第１の情報層３２1及び光学分離層３４を透過したレーザビーム１０によって記録再生が行われる。
第１誘電体層３０１には、実施の形態１で説明した第１誘電体層１０１と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能についても、実施の形態１の第１誘電体層１０１の機能と同様である。
第１誘電体層３０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、記録層３０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との間の反射光量の変化が大きくなり、且つ記録層３０４での光吸収が大きくなるという条件を満足するように決定することができる。
第２誘電体層３０２には、実施の形態１で説明した第２誘電体層１０２と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第２誘電体層１０２と同様である。
第３誘電体層３０５には、実施の形態１で説明した第３誘電体層１０５と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第３誘電体層１０５と同様である。
結晶核生成層３０３には、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０３と同様の材料を用いることができる。また、それらの膜厚についても、実施の形態１の結晶核生成層１０３と同様である。
記録層３０４には、実施の形態１の記録層１０４と同様の材料を用いることができる。また、それらの膜厚についても、実施の形態１の記録層１０４の膜厚と同様である。
第４誘電体層３０６には、実施の形態１で説明した第４誘電体層１０６と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の第４誘電体層１０６の機能及び形状と同様である。なお、第４誘電体層３０６を設けない構成とすることも可能である。
反射層３０８には 、実施の形態１で説明した反射層１０８と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の反射層１０８の機能と同様である。
界面層３０７には、実施の形態１で説明した界面層１０７と同様の材料を用いることができる。また、それらの機能及び形状についても、実施の形態１の界面層１０７の機能及び形状と同様である。なお、界面層３０７を設けない構成とすることも可能である。
なお、第２の情報層３２2において、結晶核生成層は、記録層３０４と第３誘電体層３０５との間に配置されても良い。この場合は、図８に示す情報記録媒体３５のように、第２の情報層３２2が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層３０１、第２誘電体層３０２、記録層３０４、結晶核生成層３０９、第３誘電体層３０５、第４誘電体層３０６、界面層３０７及び反射層３０８にて形成される。また、第２の情報層３２1において、結晶核生成層は、記録層３０４と第２誘電体層３０２及び第３誘電体層３０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図９に示す情報記録媒体３６のように、第２の情報層３２2が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層３０１、第２誘電体層３０２、結晶核生成層３０３、記録層３０４、結晶核生成層３０９、第３誘電体層３０５、第４誘電体層３０６、界面層３０７及び反射層３０８にて形成される。なお、結晶核生成層３０９は、結晶核生成層３０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層３０３と同様である。
次に、本実施の形態の情報記録媒体３，３５，３６の製造方法について説明する。
まず、基板３１上に第２の情報層３２2を形成する。具体的には、まず、基板３１（例えば厚さ１１００μｍ）を用意し、成膜装置内に配置する。
続いて、基板３１上に反射層３０８を成膜する。この時、基板３１にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合には、案内溝が形成された面上に反射層３０８を成膜する。反射層３０８は、実施の形態１で説明した反射層１０８と同様の方法で形成できる。
続いて、反射層３０８上に、必要に応じて界面層３０７を成膜する。界面層３０７は、実施の形態１で説明した界面層１０７と同様の方法で形成できる。
続いて、界面層３０７上（界面層３０７を設けない場合は反射層３０８上）に、必要に応じて第４誘電体層３０６を成膜する。第４誘電体層３０６は、実施の形態１で説明した第４誘電体層１０６と同様の方法で形成できる。
続いて、第４誘電体層３０６上（第４誘電体層３０６を設けない場合は界面層３０７または反射層３０８上）に、第３誘電体層３０５を成膜する。第３誘電体層３０５は、実施の形態１の第３誘電体層１０５と同様の方法で形成できる。
続いて、第３誘電体層３０５上に、必要に応じて（図８及び図９に示す情報記録媒体３５，３６の場合）、結晶核生成層３０９を成膜する。結晶核生成層３０９は、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０９と同様の方法で形成できる。なお、第３誘電体層３０５上に結晶核生成層３０９を成膜しない場合には、後述の記録層３０４上に結晶核生成層３０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層３０９上（結晶核生成層３０９を設けない場合は第３誘電体層３０５上）に、記録層３０４を成膜する。記録層３０４は、実施の形態１で説明した記録層１０４と同様の方法で形成できる。
続いて、記録層３０４上に、必要に応じて（図７及び図９に示す情報記録媒体３，３６の場合）、結晶核生成層３０３を成膜する。
続いて、結晶核生成層３０４上（結晶核生成層３０４を設けない場合は記録層３０４上）に、第２誘電体層３０２を成膜する。第２誘電体層３０２は、実施の形態１の第２誘電体層１０３と同様の方法で形成できる。
続いて、第２誘電体層３０２上に、第１誘電体層３０１を成膜する。第１誘電体層３０１は、実施の形態１の第１誘電体層１０１と同様の方法で形成できる。
このようにして、第２の情報層３２2を形成する。
続いて、第２の情報層３２2の第１誘電体層３０１上に光学分離層３４を形成する。光学分離層３４は、光硬化性樹脂（特に紫外線硬化性樹脂）または遅効性硬化型樹脂を第１誘電体層３０１上に塗布してスピンコートしたのち、樹脂を硬化させることによって形成できる。なお、光学分離層３４がレーザビーム１０の案内溝を備える場合には、溝が形成された転写用基板（型）を硬化前の樹脂に密着させたのち、樹脂を硬化させ、その後、転写用基板（型）をはがすことによって、案内溝を形成できる。
なお、第１誘電体層３０１を成膜したのち、または光学分離層３４を形成したのち、必要に応じて、記録層３０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層３０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
続いて、光学分離層３４上に第１の情報層３２1を形成する。具体的には、まず、光学分離層３４上に、透過率調整層２０７、反射層２０６、第３誘電体層２０５、結晶核生成層２０８、記録層２０４、第２誘電体層２０２及び第１誘電体層２０１をこの順序で成膜する。または、光学分離層３４上に、透過率調整層２０７、反射層２０６、第３誘電体層２０５、記録層２０４、結晶核生成層２０３、第２誘電体層２０２及び第１誘電体層２０１をこの順序で成膜する。あるいは、光学分離層３４上に、透過率調整層２０７、反射層２０６、第３誘電体層２０５、結晶核生成層２０８、記録層２０４、結晶核生成層２０３、第２誘電体層２０２及び第１誘電体層２０１をこの順序で成膜する。これらの各層は、実施の形態２で説明した方法で形成できる。
最後に、第１誘電体層２０１上に透明層３３を形成する。透明層３３は、実施の形態１で説明した透明層１３と同様の方法で形成できる。
なお、第１誘電体層２０１を成膜したのち、または透明層３３を形成したのち、必要に応じて、記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録層２０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
また、第１誘電体層２０１を成膜したのち、または透明層３３を形成したのち、必要に応じて、第２の情報層３２2の記録層３０４及び第１の情報層３２1の記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。この場合、第１の情報層３２1の記録層２０４の結晶化を先に行うと、第２の情報層３２2の記録層３０４を結晶化するために必要なレーザパワーが大きくなる傾向にあるため、第２の情報層３２2の記録層３０４を先に結晶化させることが好ましい。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体３，３５，３６を製造できる。なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ等を用いることも可能である。
（実施の形態４）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。本実施の形態の情報記録媒体は、波長３９０〜４２０ｎｍのいわゆる青紫色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。図１０に、本実施の形態の情報記録媒体４の断面図を示す。情報記録媒体４は、複数の情報層を含んでおり、片面からのレーザビーム１０の照射によって各情報層に対する記録再生が可能な多層構造の光学的情報記録媒体である。
情報記録媒体４では、実施の形態１〜３で説明した情報記録媒体と異なり、基板４１がレーザビーム１０の入射側に配置されている。この基板４１上にＮ個の第１〜第Ｎの情報層４２1〜４２Nが積層され、さらに、接着層４４を介してダミー基板４５が配置されている。Ｎ個の情報層４２1〜４２Nは、光学分離層４３を介して互いに積層されている。
基板４１及びダミー基板４５は、実施の形態１で説明した基板１１と同様に、透明で円盤状の基板である。基板４１及びダミー基板４５には、例えば、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、またはＰＭＭＡ等の樹脂、或いはガラスを用いることができる。
基板４１の第１の情報層４２1側の表面には、必要に応じてレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されていても良い。基板４１の第１の情報層４２1側と反対側の表面は、平滑であることが好ましい。基板４１及びダミー基板４５の材料としては、転写性及び量産性に優れ、低コストであることから、ポリカーボネートが特に好ましい。なお、基板４１の厚さは、十分な強度があり、且つ情報記録媒体４の厚さが全体で１２００μｍ程度となるよう、５００μｍ〜１２００μｍの範囲内であることが好ましい。
接着層４４は、光硬化型樹脂（特に紫外線硬化型樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂からなり、使用するレーザビーム１０に対して光吸収が小さいことが好ましく、短波長域において光学的に複屈折が小さいことが好ましい。
その他、実施の形態２の情報記録媒体と同一の符号を付した層については、材料、形状及び機能が実施の形態２の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。
なお、第１の情報層４２1において、結晶核生成層は、記録層２０４のレーザビーム入射側とは反対の界面に配置されても良い。この場合は、図１１の情報記録媒体４６に示すように、第１の情報層４２1は、レーザビーム入射側から順に配置された第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７より構成される。また、第１の情報層４２1において、記録層２０４と第２誘電体層２０２及び第３誘電体層２０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図１２に示す情報記録媒体４７のように、第１の情報層４２1が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７にて形成される。なお、結晶核生成層２０８は、結晶核生成層２０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層２０３と同様である。
次に、本実施の形態の情報記録媒体４，４６，４７の製造方法について説明する。
まず、基板４１（例えば厚さ６００μｍ）上に、第１の情報層４２1を形成する。この時、基板４１にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合には、案内溝が形成された面上に第１の情報層４２1を形成する。具体的には、基板４１を成膜装置内に配置し、実施の形態２で説明した第１の情報層２２1と逆の順番で、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７を順次積層する。または、基板４１上に、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７を順次積層する。あるいは、基板４１上に、第１誘電体層２０１、第２誘電体層２０２、結晶核生成層２０３、記録層２０４、結晶核生成層２０８、第３誘電体層２０５、反射層２０６及び透過率調整層２０７を順次積層する。各層の成膜方法は、実施の形態２で説明したとおりである。
その後、第２の情報層５２2〜第Ｎの情報層５２Nの（Ｎ−１）層の情報層を、光学分離層４３を介して順次積層する。各情報層は、単層膜または多層膜からなり、それらの各膜は、実施の形態２で説明した方法と同様、成膜装置内で材料となるスパッタリングターゲットを順次スパッタリングすることによって形成できる。
最後に、第Ｎの情報層４２Nとダミー基板４５とを、接着層４４を用いて貼り合わせる。具体的には、光硬化型樹脂（特に紫外線硬化型樹脂）や遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を第Ｎの情報層４２N上に塗布し、この樹脂を介してダミー基板４５を第Ｎの情報層４２N上に密着させてスピンコートした後、樹脂を硬化させると良い。また、ダミー基板４５に予め粘着性の樹脂を均一に塗布しておき、それを第Ｎの情報層４２Nに密着させることもできる。
なお、ダミー基板４５を密着させた後、必要に応じて、第１の情報層４２1の記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行っても良い。記録層２０４の結晶化は、レーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の情報記録媒体４，４６，４７を製造できる。なお、本実施の形態においては、各膜の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ等を用いることも可能である。また、本実施の形態の光学的情報記録媒体４，４６，４７に含まれる第１の情報層４２1以外の他の情報層の膜構造は、第１の情報層４２1と同様であってもよく、また、別の構造であってもよい。また、複数の情報層のうちの少なくとも一つを本実施の形態で説明した第１の情報層４２1と同様の膜構造とし、他の情報層は異なる構造であっても構わないが、レーザビーム入射側の面に最も近い位置に配置される第１の情報層４２1を本実施の形態で説明した膜構造にすることが好ましい。また、第１の情報層４２1以外の他の情報層の何れか一つを、再生専用タイプの情報層（ＲＯＭ（Read Only Memory））または１回のみ書き込み可能な追記型の情報層（ＷＯ（Write Once））としても良い。
（実施の形態５）
実施の形態１〜４で説明した情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う方法について説明する。
図１３には、本実施の形態の記録再生方法に用いられる記録再生装置８１の一部の構成が、模式的に示されている。記録再生装置８１は、情報記録媒体８６を回転させるためのスピンドルモータ８５と、半導体レーザ８３を備える光学ヘッド８４と、半導体レーザ８３から出射されるレーザビーム１０を集光する対物レンズ８２とを含んでいる。情報記録媒体８６は、実施の形態１〜４で説明した何れかの情報記録媒体であり、一つの情報層または複数の情報層（例えば、情報記録媒体３における第１の情報層３２1及び第２の情報層３２2）を含んでいる。対物レンズ８２により、レーザビーム１０が情報記録媒体８６の情報層上に集光される。
情報記録媒体８６への情報の記録、消去、及び上書き記録は、レーザビーム１０のパワーを、高パワーのピークパワー（Ｐp（ｍＷ））と低パワーのバイアスパワー（Ｐb（ｍＷ））とに変調させることによって行う。ピークパワーのレーザビーム１０を照射することによって、情報層に含まれる記録層の局所的な一部分に非晶質相が形成され、その非晶質相が記録マークとなる。記録マーク間では、バイアスパワーのレーザビーム１０が照射され、結晶相（消去部分）が形成される。なお、ピークパワーのレーザビーム１０を照射する場合には、パルスの列で形成する、いわゆるマルチパルスとするのが一般的である。なお、マルチパルスは、ピークパワー及びバイアスパワーのパワーレベルだけで変調されても良いし、０ｍＷ〜ピークパワーの範囲のパワーレベルによって変調されても良い。
また、ピークパワー及びバイアスパワーの何れのパワーレベルよりも低く、そのパワーレベルでのレーザビーム１０の照射によって記録マークの光学的な状態が影響を受けず、且つ情報記録媒体８６から記録マーク再生のための十分な反射光量が得られるパワーを再生パワー（Ｐr（ｍＷ））とし、再生パワーのレーザ光を照射することによって得られる情報記録媒体８６からの信号を検出器で読みとることにより、情報信号の再生が行われる。
対物レンズ８２の開口数（ＮＡ）は、レーザビーム１０のスポット径を０．４μｍ〜０．７μｍの範囲内に調整するため、０．５〜１．１の範囲内（より好ましくは、０．６〜１．０の範囲内）であることが好ましい。レーザビーム１０の波長は、４５０ｎｍ以下（より好ましくは、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内）であることが好ましい。情報を記録する際の情報記録媒体８６の線速度は、再生光による結晶化が起こりにくく、且つ十分な消去率が得られる１ｍ／秒〜２０ｍ／秒の範囲内（より好ましくは、２ｍ／秒〜１５ｍ／秒の範囲内）であることが好ましい。
例えば、情報記録媒体８６が二つの情報層を備えた情報記録媒体３（図７参照。）である場合において、第１の情報層３２1に対して記録を行う際には、レーザビーム１０の焦点を記録層２０４に合わせ、透明層３３を透過したレーザビーム１０によって記録層２０４に情報を記録する。情報の再生は、記録層２０４によって反射され、透明層３３を透過してきたレーザビーム１０を用いて行う。一方、第２の情報層３２2に対して記録を行う際には、レーザビーム１０の焦点を記録層３０４に合わせ、透明層３３、第１の情報層３２1及び光学分離層３４を透過したレーザビーム１０によって情報を記録する。情報の再生は、記録層３０４によって反射され、光学分離層３４、第１の情報層３２1及び透明層３３を透過してきたレーザビーム１０を用いて行う。
なお、情報記録媒体３の基板３１及び光学分離層３４の表面にレーザビーム１０を導くための案内溝が形成されている場合、情報は、レーザビーム１０の入射側から近い方の溝面（グルーブ）に行われても良いし、遠い方の溝面（ランド）に行われても良い。また、グルーブとランドの両方に情報を記録しても良い。
（実施の形態６）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。図１４に、本実施の形態の情報記録媒体５の断面図を示す。本実施の形態の情報記録媒体５は、波長６００〜７００ｎｍのいわゆる赤色レーザを用いて情報の記録再生を行う場合に好適に用いられる媒体である。
本実施の形態の情報記録媒体５には、基板５１上に一つの情報層５２が設けられ、情報層５２上には接着層５３によりダミー基板５４が貼り合わされている。情報層５２には、レーザビーム１０の入射側から順に、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、結晶核生成層５０３、記録層５０４、第３誘電体層５０５、光吸収補正層５０６及び反射層５０７が積層されている。
基板５１には、成形が容易な材料を用いることが好ましく、実施の形態１で説明した基板１１と同様の材料を用いることができる。また、基板５１は、円盤状で光ビームのトラッキングのために、例えばトラックピッチ０．６１５μｍの案内溝を備えている。図１４に示すように、案内溝はランド部５５及びグルーブ部５６からなり、両方の領域に情報を記録することが可能である。基板５１の厚さは、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内であることが好ましい。
以下に、情報層５２を構成する各層について、製造方法と共に説明する。
まず、基板５１上に、第１誘電体層５０１を形成する。第１誘電体層５０１は、ＡｒガスもしくはＡｒガスと反応ガス雰囲気中で材料となるスパッタリングターゲットを反応性スパッタリングすることによって形成できる。
第１誘電体層５０１は、記録層５０４の酸化、腐食、変形等を防止する働きと、光学距離を調整して記録層５０４の光吸収効率を高める働きと、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きと、を有する。さらに、記録層５０４の非晶質相と結晶相との間での光の位相差を調整する働きもある。本実施の形態における第１誘電体層５０１は、例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｒ、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、Ｌａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｙ、Ｙｂ等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等の単体、またはこれらの混合物からなる誘電体を用いることができる。
これらの中でも、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）は、非晶質材料で、高屈折率を有し、成膜速度も速く、機械特性及び耐湿性も良好で優れた誘電体材料であるため、第１誘電体層５０１に好適に用いられる。
次に、第１誘電体層５０１上に、第２誘電体層５０２を形成する。第２誘電体層５０２は、第２誘電体層５０２を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。
第２誘電体層５０２は、第１誘電体層５０１と結晶核生成層５０３との間の物質移動を防止する機能を有しており、例えば、第１誘電体層５０１に（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）を用いた場合に、結晶核生成層５０３へのＳの混入を防止することができる。これにより、繰り返し書き換え性能が向上する。
第２誘電体層５０２の材料としては、例えば、ＨｆＯ2及びＺｒＯ2から選ばれる少なくともいずれか一つと、ＳｉＯ2と、Ｃｒ2Ｏ3と、を含む酸化物系材料を用いることができる。
ＺｒＯ2及びＨｆＯ2は、融点が２７００℃以上の高融点材料であり、記録する際に溶解して記録層５０４に混入することがないため、ＺｒＯ2またはＨｆＯ2を用いると、優れた繰り返し書き換え性能が得られる。
ＳｉＯ2は、非晶質材料で、透明性を高める作用及び誘電体材料の結晶化を抑制する作用を有する。Ｃｒ2Ｏ3は、結晶核生成層５０３との密着性が良好で、使用環境に対する耐候性に優れている。なお、密着性の評価は、温度９０℃、湿度８０％の高温環境下で１００時間保存を行った後、第２誘電体層５０２と結晶核生成層５０３との間が剥離していないか目視検査することにより行った。
また、第２誘電体層５０２に用いた酸化物系材料は、例えば、（ＨｆＯ2）A2（ＳｉＯ2）B2（Ｃｒ2Ｏ3）100-A2-B2（ｍｏｌ％）、もしくは（ＺｒＯ2）A2（ＳｉＯ2）B2（Ｃｒ2Ｏ3）100-A2-B2（ｍｏｌ％）と表記される。この場合、１０≦Ａ２≦５０、１０≦Ｂ２≦５０、２０≦Ａ２＋Ｂ２≦８０を満たすことが好ましい。結晶核生成層５０３との密着性に優れた第２誘電体層５０２を作製でき、且つ良好な繰り返し書き換え性能が得られるからである。
詳しくは、ＺｒＯ2またはＨｆＯ2の濃度（Ａ２）を１０ｍｏｌ％以上とすることにより良好な繰り返し書き換え性能が得られ、５０ｍｏｌ％以下とすることにより結晶核生成層５０３と第２誘電体層５０２との密着性を向上させることができる。
また、ＳｉＯ2の濃度（Ｂ２）を１０ｍｏｌ％以上とすることにより良好な繰り返し書き換え性能が得られ、５０ｍｏｌ％以下とすることにより結晶核生成層５０３と第２誘電体層５０２との密着性を向上させることができる。
また、Ｃｒ2Ｏ3の濃度（１００−Ａ２−Ｂ２）を２０ｍｏｌ％以上よすることにより結晶核生成層５０３と第２誘電体層５０２との密着性を向上させることができ、８０ｍｏｌ％以下とすることにより良好な繰り返し書き換え性能が得られる。
次に、第２誘電体層５０２上に、結晶核生成層５０３を形成する。結晶核生成層５０３は、結晶核生成層５０３を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、例えば、ＡｒガスもしくはＡｒ−Ｎ2混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
結晶核生成層５０３を形成する工程では、Ｂｉと元素Ｍ１とを含む材料、またはＴｅと元素Ｍ１とを含む材料からなるスパッタリングターゲットを用いると、記録層５０４に比べて融点が高い結晶核生成層５０３を成膜することができる。元素Ｍ１とは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素である。
また、結晶核生成層５０３を形成する工程で、Ｂｉ、Ｔｅ、元素Ｍ１
を含む化合物であるＢｉ2Ｔｅ（Ｍ１）、ＢｉＴｅ2（Ｍ１）またはＢｉＴｅ（Ｍ１）2を含む材料からなるスパッタリングターゲットを用いることによっても、記録層５０４に比べて融点が高温である結晶核生成層５０３を成膜することができる。
このように形成した結晶核生成層５０３によれば、互いに異なる線速度であっても、それぞれの線速度に対して良好な記録特性を実現することができる。
線速度が大きい場合、情報記録媒体５にレーザビーム１０が照射される時間が短いため、記録層５０４は短い時間で結晶化しなくてはならない。すなわち、情報記録媒体５の線速度が大きいほど、記録層５０４の結晶化速度を大きくすることが必要である。
そこで、本実施の形態の情報記録媒体５のように結晶核生成層５０３を設けると、情報記録媒体５の線速度が大きい場合において、記録層５０４の結晶化速度を大きくすることができる。同時に、情報記録媒体５の線速度が小さい場合においても、非晶質相の安定性を低下させることなく、良好な記録特性を得ることができる。
これに対し、結晶核生成層５０３を用いずに、記録層５０４にＳｎやＢｉ等を添加することによって結晶化速度を大きくすると、情報記録媒体５の線速度が小さい場合に非晶質相の安定性が低下してしまうという問題が生じる。
このように、記録層５０４の材料を変化させることのみでは結晶化速度を大きくすることと線速度が小さい場合の非晶質相の安定性とを両立することが困難であるが、本実施の形態のように結晶核生成層５０３を用いることにより、これらの両立が実現できる。
また、結晶核生成層５０３は、初期化工程や記録層５０４に情報信号を記録する際に、構成物質が溶解して記録層５０４に混入しないように、融点が高い材料にて形成されることが好ましい。例えば、Ｂｉと元素Ｍ１との組み合わせ、またはＴｅと元素Ｍ１との組み合わせは、融点が１３００℃以上と高温であるので、情報信号の書き換えを繰り返しても、結晶核生成層５０３の材料が記録層５０４に混入しにくい。特に、元素Ｍ１の中でもＮｄ、Ｇｄ、Ｔｂを用いるとさらに融点が高くなり、例えば、ＴｅＮｄでは２０２５℃、ＢｉＧｄでは２０１５℃、ＢｉＴｂでは２０００℃である。
例えば、ＳｎＴｅで形成された結晶核生成層５０３に比べて、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて形成された結晶核生成層５０３は融点が高いため、記録時に結晶核生成層５０３の材料が記録層５０４へ混入することを防ぐことができる。このため、情報信号の書き換えを繰り返しても記録層５０４へ不純物が混入する可能性が低く、良好な繰り返し書き換え性能が得られる。
これに対して、ＳｎＴｅで形成された結晶核生成層５０３は、ＳｎＴｅの融点が低いため、記録時にＳｎＴｅの一部が記録層５０４へ混入する可能性が高い。そのため、情報信号の書き換えを繰り返していくと、特に高線速度において、結晶化促進効果に差が生じ、ジッターが大きくなる（繰り返し書き換え性能が低下する。）。
結晶核生成層５０３は、成膜後、少なくとも一部が結晶化していることが好ましいが、後に初期化工程にて結晶化することもできる。さらに、結晶核生成層５０３の結晶構造は、記録層５０４の結晶構造と同じであるほうが、記録層５０４の結晶化を促進する効果が大きいため好ましい。
例えば、記録層５０４をＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3ライン上の擬二元系組成を用いる場合、記録層５０４はＮａＣｌ型の結晶構造を有するので、結晶核生成層５０３を、Ｂｉと元素Ｍ１、Ｔｅと元素Ｍ１を１：１で含むＢｉ（Ｍ１）またはＴｅ（Ｍ１）にて形成することが特に好ましい。これらの化合物は、ＮａＣｌ型の結晶構造を有するからである。
また、ＢｉとＴｅと元素Ｍ１との組み合わせであるＢｉ2Ｔｅ（Ｍ１）、ＢｉＴｅ2（Ｍ１）、ＢｉＴｅ（Ｍ１）2においても同様に融点が高いので、これらの材料からなる結晶核生成層５０３は、情報信号の書き換えを繰り返しても、結晶核生成層５０３の材料が溶解して記録層５０４に混入しにくく、記録層５０４の結晶化を促進させることができる。
また、結晶核生成層５０３にＮを添加すると、結晶粒の大きさがより均一化され、且つ小さくなる傾向にある。この場合、記録する際に、低周波数領域の記録ノイズを低下させることができるので、結晶核生成層５０３にＮを添加してもよい。
結晶核生成層５０３の膜厚が薄いと原子数が少ないため、結晶核生成層５０３を成膜後、結晶化しにくくなる。このため、結晶核生成層５０３の膜厚は０．２ｎｍ以上が好ましい。また、結晶核生成層５０３の膜厚が厚いと、記録層５０４の結晶化を促進する効果はより大きくなるが、非晶質相の安定性を損なうこと、結晶核生成層５０３で光を吸収し記録層５０４に到達する光が減少すること等の問題が生じるため、結晶核生成層５０３の膜厚は３ｎｍ以下が好ましい。
次に、結晶核生成層５０３上に、記録層５０４を形成する。記録層５０４は、記録層５０４を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、例えばＡｒガスもしくはＡｒ−Ｎ2混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。
記録層５０４を形成する工程では、ＧｅaＳｂ2Ｔｅa+3（本実施の形態においては、ａは、２≦ａ≦２２を満たす。）のスパッタリングターゲットを用いると、安定性に優れた薄膜を成膜することができる。本実施の形態の記録層５０４は、レーザビーム１０の照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的変化を起こし、所定のレーザ波長における結晶相と非晶質相の光学定数（屈折率、消衰係数）が変化する材料を用いることが好ましい。また、記録層５０４は、繰り返し書き換え性能に優れている材料を用いることが好ましい。さらに、結晶化速度が大きい材料を用いることが好ましい。
Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅは、結晶相と非晶質相の光学定数が変化し、繰り返し書き換え性能も優れていて、結晶化速度が大きく優れた材料である。実用的には、ＧｅaＳｂ2Ｔｅa+3において、ａが２より小さい場合、結晶相と非晶質相の屈折率差及び消衰係数差が小さくなる。したがって、ａは２以上であることが好ましい。また、ａが２２より大きい場合、結晶化速度が小さくなるため結晶化しにくくなり、また、融点が高くなるために記録感度が劣化する。さらに、結晶相と非晶質相との間で体積変化が大きくなるため、繰り返し書き換え性能が劣化する。これらのことから、ａは２２以下であることが好ましい。
また、記録層５０４に含まれるＧｅの一部をＳｎで置換することによって、さらに結晶化速度を増加させることができる。この場合、（Ｇｅ−Ｓｎ）aＳｂ2Ｔｅa+3と表記でき、ａは、２≦ａ≦２２を満たすことが好ましい。この場合、記録層５０４に含まれるＳｎ原子の含有割合（原子％）が多いほど結晶化が促進されるが、同時に結晶化温度が低くなり、非晶質相の安定性が低下する。また、Ｓｎ原子の含有割合が多いほど、結晶相と非晶質相の光学定数の変化が小さくなる。これらのことから、Ｓｎ原子の含有割合は、２０原子％未満であることが好ましい。
また、記録層５０４に含まれるＳｂの一部をＢｉで置換することによっても、さらに結晶化速度を増加させることができる。この場合、Ｇｅa（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅa+3と表記でき、ａは、２≦ａ≦２２を満たすことが好ましい。この場合、記録層５０４に含まれるＢｉ原子の含有割合を多くすると、結晶相と非晶質相の光学定数の変化を小さくすることなく、結晶化速度を大きくできる。しかしながら、同時に、結晶化温度が低くなり非晶質相の安定性が低下するという現象も生じる。このことから、Ｂｉ原子の含有割合は、１０原子％未満であることが好ましい。
記録層５０４に含まれるＧｅの一部をＳｎに、Ｓｂの一部をＢｉで置換することによっても、さらに結晶化速度を増加させることができる。この場合、（Ｇｅ−Ｓｎ）a（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅa+3と表記でき、ａは、２≦ａ≦２２を満たすことが好ましい。また、記録層５０４にＮを添加すると、繰り返し書き換え性能が向上するため、記録層５０４にＮを添加してもよい。
記録層５０４の膜厚が薄すぎると結晶化しにくくなるので、記録層５０４の膜厚は６ｎｍ以上であることが好ましい。また、記録層５０４の膜厚が厚すぎると情報信号の繰り返し書き換え性能が劣化することから記録層１０４の膜厚は、１２ｎｍ以下であることが好ましい。
次に、記録層５０４上に、第３誘電体層５０５を形成する。第３誘電体層５０５は、第３誘電体層５０３を構成する元素を含むスパッタリングターゲットを、Ａｒガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。第３誘電体層５０５は、光学距離を調節して記録層５０４への光吸収効率を高める働き、記録前後の反射率差を大きくして信号振幅を大きくする働きを有する。さらに、記録層５０４の非晶質相と結晶相との間での光の位相差を調整する働きや、使用環境から記録層５０４を保護する働きも有する。また、第３誘電体層５０５の融点は、記録層５０４の融点よりも高いことが好ましい。
第３誘電体層５０５の材料としては、ＨｆＯ2もしくはＺｒＯ2から選ばれる少なくともいずれか一つと、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とフッ化物とを含む酸化物−フッ化物系材料を用いることができる。
ＺｒＯ2及びＨｆＯ2は融点が２７００℃以上の高融点材料であるため、これらの酸化物を第３誘電体層５０５に用いた場合、記録の際に第３誘電体層５０５が溶解して記録層５０４に混入する可能性が少なくなる。したがって、ＺｒＯ2またはＨｆＯ2を第３誘電体層５０５に用いると、優れた繰り返し書き換え性能が得られる。
ＳｉＯ2は非晶質材料で、透明性を高める作用及び誘電体材料の結晶化を抑制する作用（すなわち、第３誘電体層に用いた場合は第３誘電体層自体の結晶化を抑制する作用）を有し、さらに、記録層５０４の結晶化を促進する効果を高めて書き換え性能を向上させる働きを行う。
さらに、フッ化物は、酸化物と混合することによって誘電体層の構造を複雑化し、誘電体層の熱伝導率を下げる役割を果たす。誘電体層の熱伝導率を低くすることにより、記録層５０４が急冷されやすくなるため、記録感度を高めることができる。希土類金属のフッ化物（ＣｅＦ3、ＥｒＦ3、ＧｄＦ3、ＬａＦ3、ＴｂＦ3、ＤｙＦ3、ＮｄＦ3、ＹＦ3、ＹｂＦ3）は、水に不溶で優れた耐湿性を有する。特に、ＬａＦ3は、融点が約１５００℃と最も高く、価格が安いので、誘電体層に混合するフッ化物材料として最も実用性がある。これら、ＺｒＯ2及びＨｆＯ2から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とフッ化物とを混合した酸化物−フッ化物系材料を用いることにより、記録層５０４に直接積層しても、良好な繰り返し書き換え性能と耐候性を有する第３誘電体層５０５が作製できる。
また、第３誘電体層５０５に用いた酸化物−フッ化物系材料は、（ＨｆＯ2）A1（ＳｉＯ2）B1（Ｃｒ2Ｏ3）C1（フッ化物）100-A1-B1-C1（ｍｏｌ％）または（ＺｒＯ2）A1（ＳｉＯ2）B1（Ｃｒ2Ｏ3）C1（フッ化物）100-A1-B1-C1（ｍｏｌ％）と表記できる。この場合、Ａ１、Ｂ１及びＣ１が、１０≦Ａ１≦５０、１０≦Ｂ１≦５０、１０≦Ｃ１≦５０、５０≦Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１≦９０を満たすことにより、記録層５０４との密着性に優れた第３誘電体層５０５を作製でき、且つ良好な繰り返し書き換え性能が得られる。
詳しくは、ＺｒＯ2及びＨｆＯ2から選ばれる少なくとも何れか一つの濃度（Ａ１）を１０ｍｏｌ％以上とすると良好な繰り返し書き換え性能が得られ、５０ｍｏｌ％以下とすると第３誘電体層５０５と記録層５０４との密着性を向上させることができる。
また、ＳｉＯ2の濃度（Ｂ１）を１０ｍｏｌ％以上とすると良好な繰り返し書き換え性能が損なわれ、５０ｍｏｌ％以下とすると第３誘電体層５０５と記録層５０４との密着性を向上させることができる。Ｃｒ2Ｏ3の濃度（Ｃ１）を１０ｍｏｌ％以上とすると第３誘電体層５０５と記録層５０４との密着性を向上させることができ、５０ｍｏｌ％以上とすると良好な繰り返し書き換え性能が得られる。フッ化物の濃度（１００−Ａ１−Ｂ１―Ｃ１）は、１０ｍｏｌ％から５０ｍｏｌ％の範囲であることが好ましく、これにより良好な記録感度が得られる。なお、酸化物−フッ化物系材料は、第１誘電体層５０１にも用いることができる。
次に、第３誘電体層５０５上に、光吸収補正層５０６を形成する。光吸収補正層５０６は、記録層５０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との光吸収率比を調整し、書き換え時に記録マークの形が歪まないようにすること、さらに、記録層５０４が結晶相である場合と非晶質相である場合との間の反射率差を大きくして信号振幅を大きくすること等の目的で設けられる。光吸収補正層５０６は、屈折率が高く、適度に光を吸収する材料が好ましい。例えば、屈折率が３以上６以下で、消衰係数が１以上４以下であることが好ましい。
一般的には、結晶相である場合の記録層５０４の光吸収率（Ａｃ）が、非晶質相である場合の記録層５０４の光吸収率（Ａａ）よりも大きくなる（Ａｃ＞Ａａ）ように調節する。例えば、Ｇｅ−Ｃｒ、Ｇｅ−Ｍ、Ｓｉ−Ｃｒ、Ｓｉ−ＭｏまたはＳｉ−Ｗ等の非晶質であるＧｅ合金やＳｉ合金、Ｔｅ化物、あるいはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＳｎＴｅ、ＰｂＴｅ等の結晶性の金属、半金属及び半導体材料を用いることが好ましい。
次に、光吸収補正層５０６上に、反射層５０７を形成する。反射層５０７はスパッタリング法または蒸着法等で形成することができる。
反射層５０７は、光学的には記録層５０４に吸収される光量を増大させ、また、記録層５０４で生じた熱を速やかに拡散させて非晶質化しやすくする機能を有し、さらには、情報記録媒体５を使用環境から保護する役割も兼ね備えている。
反射層５０７の材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の熱伝導率の高い単体金属材料、または、これらのうちの１つまたは複数の元素を主成分として、耐湿性の向上あるいは熱伝導率の調整等のために１つまたは複数の他の元素を添加したＡｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉ等の合金材料を用いることができる。これらの材料は、いずれも耐湿性に優れ、かつ急冷条件を満足する材料である。
以上のように基板５１上に第１誘電体層５０１から反射層５０７まで形成した後、反射層５０７上に接着層５３を用いてダミー基板５４を貼り合わせる。接着層５３には、耐熱性及び接着性の高い材料、例えば、紫外線硬化樹脂等の接着樹脂を用いることができ、例えば、アクリル樹脂を主成分とした材料またはエポキシ樹脂を主成分とした材料を用いることができる。これと同じ材質、または異なる材質の紫外線硬化樹脂等の接着樹脂、両面テープ、誘電体膜等を用いることもできる。
なお、ダミー基板５４の代わりに他の情報記録媒体を貼り合わせて、両面構造の情報記録媒体を形成することもできる。
また、結晶核生成層は、記録層５４と第３誘電体層５０５との間に配置されても良い。この場合は、図１５に示す情報記録媒体５７のように、情報層５２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、記録層５０４、結晶核生成層５０８、第３誘電体層５０５、光吸収補正層５０６及び反射層５０７にて形成される。また、結晶核生成層は、記録層５０４と第２誘電体層５０２及び第３誘電体層５０５と間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合は、図１６に示す情報記録媒体５８のように、情報層５２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、結晶核生成層５０３、記録層５０４、結晶核生成層５０８、第３誘電体層５０５、光吸収補正層５０６及び反射層５０７にて形成される。この構成の場合、記録層５０４の両面に結晶核生成層が設けられているので、両側の結晶化生成層５０３、５０８によって記録層５０４の両面から結晶化が促進され、より結晶化速度が大きくなる。なお、結晶核生成層５０８は、結晶核生成層５０３と同様の系の材料を用いることができ、それらの形状及び機能についても結晶核生成層１０３と同様である。なお、結晶核生成層５０３と結晶核生成層５０８とは、同じ材料にて形成してもよく、互いに異なる材料（異なる組成）にて形成してもよい。
また、第３誘電体層５０５と光吸収補正層５０６との間に第４誘電体層５０９を設けてもよい。この場合は、図１７に示す情報記録媒体５９のように、情報層５２が、レーザビーム入射側から順次積層された、第１誘電体層５０１、第２誘電体層５０２、結晶核生成層５０３、記録層５０４、第３誘電体層５０５、第４誘電体層５０９、光吸収補正層５０６及び反射層５０７にて形成される。
第４誘電体層５０９は、第１誘電体層５０１と同様の機能を有する層であり、同様の系の材料が使用可能である。例えば、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）を用いることができる。（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）は、高屈折率を有し、成膜速度も速く、機械特性及び耐湿性も良好な優れた材料であるが、記録層５０４と接して設けると、Ｓの一部が記録層５０４に混入して信号品質の低下が起こる。しかしながら、第４誘電体層５０９と記録層５０４との間には第３誘電体層５０５が設けられているので、第４誘電体層５０９がＳを含む場合であっても問題ない。なお、図１７に示す情報記録媒体５９は、結晶核生成層が記録層５０４と第２誘電体層５０３との間にのみ設けられた構成であるが、記録層５０４と第３誘電体層５０５との間にのみ設けられていてもよく、また、記録層５０４と第２誘電体層５０３及び第３誘電体層５０５との間にそれぞれ設けられていてもよい。
ここで、本実施の形態の情報記録媒体５，５７，５８，５９の記録再生方法について説明する。信号に応じてレーザパワーの大きさを変調したレーザビーム１０を照射することによって、記録層５０４に非晶質相と結晶相とを形成し、信号の記録を行う。具体的には、レーザビーム１０を低パワーにして記録層５０４の非晶質相に照射し、徐冷することによって、照射部分の非晶質相を結晶化することができる。また、レーザビーム１０を高パワーにして記録層５０４の結晶相に照射し、急冷することによって、照射部分の結晶相を非晶質相にすることができる。
このようにして信号の記録が行われた領域を、信号が劣化しない程度のパワーのレーザビーム１０を照射し、反射光の大きさによって信号の再生を行う。このような記録再生方法によれば、信頼性よく情報信号の記録を行うことができる。
（実施の形態７）
本発明の情報記録媒体のさらに別の実施の形態を説明する。図１８は、本実施の形態の情報記録媒体６の一部断面と、電気的情報記録再生装置の概略構成とを示す説明図である。本実施の形態の情報記録媒体６は、電流の印加によって情報の記録再生が可能な電気的情報記録媒体である。
本実施の形態の情報記録媒体６は、基板６１上に、下部電極６２、記録層６３、結晶核生成層６４及び上部電極６５をこの順に積層した構成である。
基板６１の材料としては、ポリカーボネート等の樹脂基板、ガラス基板、Ａｌ2Ｏ3等のセラミック基板、Ｓｉ基板、またはＣｕ等の各種金属基板等を用いることができる。ここでは、基板６１としてＳｉ基板を用いた場合について説明する。
下部電極６２及び上部電極６５は、記録層６２及び結晶核生成層６４に電流を印加するために設けられた電極である。
記録層６３は、電流の印加により発生するジュール熱によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす材料であり、結晶相と非晶質相との間で抵抗率が変化する現象を情報の記録に利用する。記録層６３の材料は、実施の形態１で説明した記録層１０４と同様の材料を用いることができる。
結晶核生成層６４は、結晶核を生成することによって、記録層６３の結晶化能を高め、情報の高速な記録を可能にするための層である。結晶核生成層６３の材料は、実施の形態１で説明した結晶核生成層１０３と同様の材料を用いることができる。
記録層６３及び結晶核生成層６４は、それぞれ実施の形態１で説明した記録層１０４及び結晶核生成層１０３の形成方法と同様の方法で形成できる。
また、下部電極６２及び上部電極６５には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ等の単体金属材料、あるいはこれらのうちの１つまたは複数の元素を主成分とし、耐湿性の向上あるいは熱伝導率の調整等のために適宜１つまたは複数の他の元素を添加した合金材料を用いることができる。下部電極６２及び上部電極６５は、Ａｒガス雰囲気中で材料となる金属母材または合金母材をスパッタリングターゲットとし、スパッタリングによって形成できる。
次に、情報記録媒体６に情報を記録再生する電気的情報記録再生装置９２について説明する。本実施の形態における電気的情報記録再生装置９２は、印加部８７を介して、情報記録媒体６と電気的に接続される。この電気的情報記録再生装置９２により、情報記録媒体６の下部電極６２と上部電極６５との間に配置された記録層６３及び結晶核生成層６４に電流パルスを印加するために、パルス電源９０がスイッチ８９を介して接続される。また、記録層６３の相変化による抵抗値の変化を検出するために、下部電極６２と上部電極６５の間にスイッチ９１を介して抵抗測定器８８が接続される。非晶質相（高抵抗状態）にある記録層６３を結晶相（低抵抗状態）に変化させるためには、スイッチ８９を閉じて（スイッチ９１は開く）電極間に電流パルスを印加し、電流パルスが印加される部分の温度が、材料の結晶化温度より高く、且つ融点より低い温度で、結晶化時間の間保持されるようにする。結晶相から再度非晶質相に戻す場合には、結晶化時よりも相対的に高い電流パルスをより短い時間で印加し、記録層を融点より高い温度にして溶融した後、急激に冷却する。
ここで、記録層６３が非晶質相の場合の抵抗値をｒａ、記録層６３が結晶相での抵抗値ｒｃとすると、ｒａ＞ｒｃとなる。したがって、電極間の抵抗値を抵抗測定器８８で測定することにより、２つの異なる状態、すなわち１値の情報を検出できる。
この情報記録媒体６をマトリクス状に多数配置することによって、図１９に示すような大容量の電気的情報記録媒体７を構成することができる。電気的情報記録媒体７の各メモリセル７１には、微小領域に情報記録媒体６と同様の構成が形成されている。各々のメモリセル７１への情報の記録再生は、ワード線７２及びビット線７３をそれぞれ一つ指定することによって行う。
図２０は、電気的情報記録媒体７を用いた、情報記録システムの一構成例を示したものである。記憶装置９３は、電気的情報記録媒体７と、アドレス指定回路９４とを含んでいる。アドレス指定回路９４により、電気的情報記録媒体７のワード線７２及びビット線７３がそれぞれ指定され、各々のメモリセル７１への情報の記録再生を行うことができる。また、記憶装置９３を、少なくともパルス電源９６と抵抗測定器９７とを含む外部回路９５と電気的に接続することにより、電気的情報記録媒体７への情報の記録再生を行うことができる。
以上のように、本実施の形態の電気的情報記録媒体においても、記録層に接して結晶核生成層が設けられているので、記録層の結晶化速度を向上させることができる。
以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１では、図１の情報記録媒体１を作製し、結晶核生成層１０３の材料と、情報記録媒体１の消去率、記録書き換え回数（繰り返し書き換え性能）、記録保存性、及び書き換え保存性との関係を調べた。具体的には、結晶核生成層１０３の材料が異なる情報記録媒体１のサンプルを作製した。作製したサンプルそれぞれについて、情報記録媒体１の消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板１１として、レーザビーム１０を導くための案内溝（深さ２０ｎｍ、トラックピッチ０．３２μｍ）が形成されたポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ１１００μｍ）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に、反射層１０８としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：８０ｎｍ）、界面層１０７としてＡｌ層（厚さ：１０ｎｍ）、第４誘電体層１０６としてＺｎＳ−ＳｉＯ2層（厚さ：約２０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％）、第３誘電体層１０５としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ2：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：２５ｍｏｌ％）、記録層１０４としてＧｅ22Ｓｂ2Ｔｅ25層（厚さ：１０ｎｍ）、結晶核生成層１０３（厚さ：１ｎｍ）、第２誘電体層１０２としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ2：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：２５ｍｏｌ％）、第１誘電体層１０１としてＺｎＳ−ＳｉＯ2層（厚さ：約６０ｎｍ、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％）を順次スパッタリング法によって積層した。最後に、紫外線硬化性樹脂を第１誘電体層１０１上に塗布し、ポリカーボネートシート（直径１２０ｍｍ、厚さ９０μｍ）を第１誘電体層１０１に密着し回転させることによって均一な樹脂層を形成したのち、紫外線を照射して樹脂を硬化させることによって、透明層１３を形成した。その後、記録層１０４をレーザビームで結晶化させる初期化工程を行った。以上のようにして、結晶核生成層１０３の材料が異なる複数のサンプルを製造した。
ここで、第４誘電体層１０６及び第１誘電体層１０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、厳密に決定されたものである。具体的には、これらの厚さは、波長４０５ｎｍにおいて、記録層１０４が結晶相の時の情報記録媒体１の基板の鏡面部における反射率Ｒc（％）ができるだけ１５≦Ｒc≦２５の範囲内に収まるように、また、記録層１０４が非晶質相である場合の情報記録媒体１における基板の鏡面部における反射率Ｒa（％）ができるだけ０．５≦Ｒa≦５の範囲内に収まるように決定した。
このようにして得られた情報記録媒体のサンプルについて、最初に図１３に示すの記録再生装置８１を用いて消去率を測定した。このとき、レーザビーム１０の波長は４０５ｎｍ、対物レンズ８２の開口数（ＮＡ）は０．８５、測定時のサンプルの線速度は５．３ｍ／ｓまたは１０．６ｍ／ｓ、最短マーク長は０．１４９μｍとした。また、情報はグルーブに記録した。
消去率は、レーザビーム１０をＰpとＰbの間でパワー変調し、（１−７）変調方式でマーク長０．１４９μｍ（２Ｔ）と０．６７１μｍ（９Ｔ）の信号を同じグルーブに連続交互記録し、２Ｔ信号を９Ｔ信号で書き換えた場合の２Ｔ信号振幅の減衰率をスペクトラムアナライザーで測定した。なお、消去率は負の値となるが、絶対値が大きいほど好ましく、具体的には−３０ｄＢ以下となるのが好ましい。
記録書き換え回数は、レーザビーム１０をＰpとＰbの間でパワー変調し、（１−７）変調方式でマーク長０．１４９μｍ（２Ｔ）から０．５９６μｍ（８Ｔ）までのランダム信号を同じグルーブに連続記録し、各記録書き換え回数における前端ジッター（記録マーク前端部におけるジッター）、後端ジッター（記録マーク後端部におけるジッター）をタイムインターバルアナライザーで測定することによって評価した。１回目の前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッター値に対し３％増加する書き換え回数を、記録書き換え回数の上限値とした。なお、ＰpとＰbは、平均ジッター値が最も小さくなるように決定した。
記録保存性及び書き換え保存性は、以下のようにして測定した。まず、レーザビーム１０をこのＰpとＰbの間でパワー変調し、（１−７）変調方式でマーク長０．１４９μｍ（２Ｔ）から０．５９６μｍ（８Ｔ）までのランダム信号を同じグルーブに連続記録し、書き換え回数１０回における前端ジッター及び後端ジッターをタイムインターバルアナライザーで測定した。その後、信号を記録したサンプルを温度９０℃、相対湿度２０％の条件で恒温恒湿槽に１００時間放置し、記録した信号を１００時間放置した後の前端ジッター及び後端ジッターを測定し、放置前のジッター値と比較することによって、記録保存性を評価した。また、記録した信号を１００時間放置した後に１回書き換えた後の前端ジッター及び後端ジッターを測定し、放置前のジッター値と比較することによって、書き換え保存性を評価した。
情報記録媒体１の結晶核生成層１０３の材料と、情報記録媒体１の消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性の評価結果とについて、サンプルの線速度が５．３ｍ／ｓの場合の結果を表１に、サンプルの線速度が１０．６ｍ／ｓの場合の結果を表２に示す。なお、記録保存性及び書き換え保存性については、放置前のジッター値と放置後のジッター値の差が２％未満の場合は○、２％以上の場合は×と評価した。
Figure 2004025640
Figure 2004025640
この結果、結晶核生成層１０３がＤｙを含まず、従来のＢｉ−Ｔｅにて形成されたサンプル１−ｆの場合には、記録書き換え回数が１０００回と不十分であることがわかった。また、結晶核生成層１０３が設けられていないサンプル１−ｇの場合には、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートでの消去率、及び書き換え保存性が不十分であり、さらに、記録書き換え回数も１０００回と不十分であることがわかった。結晶核生成層１０３にＤｙを含むサンプル１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄ及び１−ｅについては、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
なお、結晶核生成層１０３として、ＢｉまたはＴｅの少なくとも一つと、Ｄｙ以外のＭ１を少なくとも一つ含む材料、及びＢｉ（Ｍ１）またはＴｅ（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料、及びＢｉＴｅ（Ｍ１）2、Ｂｉ2Ｔｅ（Ｍ１）、またはＢｉＴｅ2（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料を用いた場合でも同様の実験を行ったところ、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性、及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
また、図２の情報記録媒体１４のように、結晶核生成層１０３が記録層１０４と第３誘電体層１０５と界面に配置されている場合や、図３の情報記録媒体１５のように、記録層１０４の両面に結晶核生成層１０３，１０９が配置されている場合についても同様にサンプルを作製し、各サンプルについて同様に消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定したところ、同様の結果が得られた。
実施例２では、図７の情報記録媒体３において、結晶核生成層２０３及び結晶核生成層３０３の材料と、情報記録媒体３の第１の情報層３２1及び第２の情報層３２2それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性との関係を調べた。具体的には、結晶核生成層２０３、及び結晶核生成層３０３の材料が異なる情報記録媒体３のサンプルを作製した。作製したサンプルについて、情報記録媒体３の第１の情報層３２1及び第２の情報層３２2それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板３１として、レーザビーム１０を導くための案内溝（深さ２０ｎｍ、トラックピッチ０．３２μｍ）が形成されたポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ１１００μｍ）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に、反射層３０８としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：８０ｎｍ）、界面層３０７としてＡｌ層（厚さ：１０ｎｍ）、第４誘電体層３０６としてＺｎＳ−ＳｉＯ2層（厚さ：２２ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％）、第３誘電体層３０５としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ2：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：２５ｍｏｌ％）、記録層３０４としてＧｅ22Ｓｂ2Ｔｅ25層（厚さ：１０ｎｍ）、結晶核生成層３０３（厚さ：１ｎｍ）、第２誘電体層３０２としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ2：２５ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：５０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：２５ｍｏｌ％）、第１誘電体層３０２としてＺｎＳ−ＳｉＯ2層（厚さ：６０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％）を順次スパッタリング法によって積層した。ここで、第４誘電体層３０６及び第１誘電体層３０１の膜厚は、マトリクス法に基づく計算により、波長４０５ｎｍにおいて、記録層３０４が結晶相のときの反射光量が記録層３０４が非晶質相のときの反射光量よりも大きく、且つ記録層３０４が結晶相のときと非晶質相のときとで反射光量の変化がより大きく、且つ記録層３０４の光吸収効率が大きくなるように、厳密に決定したものである。
次に、第１誘電体層３０１上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、その上に案内溝（深さ２０ｎｍ、トラックピッチ０．３２μｍ）を形成した転写用基板を載置して密着し、回転させることによって均一な樹脂層を形成した。この樹脂を硬化させた後に転写用基板を剥がした。この工程によって、レーザビーム１０を導く案内溝が第１の情報層３２1側に形成された光学分離層３４を形成した。
その後、光学分離層３４の上に、透過率調整層２０７としてＴｉＯ2層（厚さ：２０ｎｍ）、反射層２０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：１０ｎｍ）、第３誘電体層２０５としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：１０ｎｍ、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：５０ｍｏｌ％）、記録層２０４としてＧｅ22Ｓｂ2Ｔｅ25層（厚さ：６ｎｍ）、結晶核生成層２０３（厚さ：１ｎｍ）、第２誘電体層２０２としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ2：３５ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：３５ｍｏｌ％）、第１誘電体層２０１としてＺｎＳ−ＳｉＯ2層（厚さ：４０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％）を順次スパッタリング法によって積層した。その後、紫外線硬化性樹脂を第１誘電体層２０１上に塗布し、ポリカーボネートシート（直径１２０ｍｍ、厚さ９０μｍ）を第１誘電体層２０１に密着し回転させることによって均一な樹脂層を形成したのち、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、透明層２３を形成した。最後に、第２の情報層３２2の記録層３０４の全面を結晶化させる初期化工程と、第１の情報層３２1の記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程とを、この順に行った。以上のようにして、結晶核生成層２０３，３０３材料が異なる複数のサンプルを製造した。
このようにして得られたサンプルについて、実施例１と同様の方法によって、情報記録媒体３の第１の情報層３２1及び第２の情報層３２2それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定した。線速度が５．３ｍ／ｓの場合の測定結果を表３に示し、線速度が１０．６ｍ／ｓの場合の測定結果を表４に示す。なお、記録保存性及び書き換え保存性については、放置前のジッター値と放置後のジッター値の差が２％未満の場合は○、２％以上の場合は×と評価した。
Figure 2004025640
Figure 2004025640
この結果、結晶核生成層２０３及び結晶核生成層３０３がＤｙを含まないサンプル２−ｆの場合には、繰り返し書き換え性能が１０００回と不十分であることがわかった。また、第１の情報層３２1及び第２の情報層３２2に共に結晶核生成層を設けなかったサンプル２−ｇの場合には、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートでの消去率及び書き換え保存性が不十分であることがわかった。結晶核生成層２０３及び結晶核生成層３０３の両方にＤｙが含まれるサンプル２−ａ、２−ｂ、２−ｃ、２−ｄ及び２−ｅについては、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
なお、結晶核生成層２０３，３０３として、ＢｉまたはＴｅの少なくとも一つとＤｙ以外のＭ１とを少なくとも一つとを含む材料、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料、または、ＢｉＴｅ（Ｍ１）2、Ｂｉ2Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ2（Ｍ１）の少なくとも一つを含む材料を用いた場合でも同様の実験を行ったところ、線速度５．３ｍ／ｓの低転送レートの場合でも、線速度１０．６ｍ／ｓの高転送レートの場合でも、共に消去率、繰り返し書き換え性能、記録保存性及び書き換え保存性が良好であることがわかった。
また、図８の情報記録媒３５のように、結晶核生成層２０８が記録層２０４と第３誘電体層２０５との界面に配置され、結晶核生成層３０９が記録層３０４と第３誘電体層３０５との間に配されている場合や、図９の情報記録媒体３６のように、記録層２０４の両面に結晶核生成層２０３，２０８が配置され、記録層３０４の両面に結晶核生成層３０３，３０９が配置されている場合についても同様にサンプルを作製し、各サンプルについて同様に消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定したところ、同様の結果が得られた。
実施例３では、図１０の情報記録媒体４において、第1の情報層４２1のみが形成されたサンプルを作製し、結晶核生成層２０３の材料と、情報記録媒体４の第１の情報層４２1の消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性との関係を調べた。具体的には、結晶核生成層２０３材料が異なるサンプルを作製し、各サンプルについて、情報記録媒体４の第１の情報層４２1それぞれの消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を測定した。
サンプルは以下のようにして製造した。まず、基板４１として、レーザビーム１０を導くための案内溝（深さ４０ｎｍ、トラックピッチ０．３４４μｍ）が形成されたポリカーボネート基板（直径１２０ｍｍ、厚さ６００μｍ）を用意した。そして、そのポリカーボネート基板上に、第１誘電体層２０１としてＺｎＳ−ＳｉＯ2層（厚さ：４０ｎｍ、ＺｎＳ：８０ｍｏｌ％、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％）、第２誘電体層２０２としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：５ｎｍ、ＳｉＯ2：３５ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：３５ｍｏｌ％）、結晶核生成層２０３（厚さ：１ｎｍ）、記録層２０４としてＧｅ22Ｓｂ2Ｔｅ25層（厚さ：６ｎｍ）、第３誘電体層２０５としてＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2層（厚さ：１０ｎｍ、ＳｉＯ2：２０ｍｏｌ％、Ｃｒ2Ｏ3：３０ｍｏｌ％、ＺｒＯ2：５０ｍｏｌ％）、反射層２０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ層（厚さ：１０ｎｍ）、透過率調整層２０７としてＴｉＯ2層（厚さ：２０ｎｍ）を順次スパッタリング法によって積層した。その後、紫外線硬化性樹脂を透過率調整層２０７上に塗布し、ダミー基板４５（直径１２０ｍｍ、厚さ６００μｍ）を透過率調整層２０７に密着させ、スピンコートによって均一な樹脂層を形成したのち、この樹脂層に紫外線を照射して硬化させ、接着層４４とした。このように、接着層４４を介して透過率調整層２０７とダミー基板４５を接着させた。最後に、記録層２０４の全面を結晶化させる初期化工程を行った。以上のようにして、結晶核生成層２０３の材料が異なる複数のサンプルを製造した。なお、本実施例においては、結晶核生成層２０３の材料として実施例２の場合と同様のものを用い、各サンプルを作製した。
このようにして得られたサンプルについて、実施例１と同様の方法によって、第1の情報層４２1の消去率、記録書き換え回数、記録保存性
及び書き換え保存性を測定した。
このとき、レーザビーム１０の波長は４０５ｎｍ、対物レンズ８２（図１３参照。）の開口数（ＮＡ）は０．６５、測定時のサンプルの線速度は８．６ｍ／ｓまたは１７．２ｍ／ｓ、最短マーク長は０．２９４μｍとした。また、情報はグルーブに記録した。
この結果、実施例２と同様、結晶核生成層２０３がＢｉ及びＴｅより選ばれる少なくとも一つの元素とＭ１とを含む場合、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性が良好な情報記録媒体が得られることが確認できた。
また、図１１の情報記録媒４６のように、結晶核生成層２０８が記録層２０４と第３誘電体層２０５と界面に配置されている場合や、図１２の情報記録媒体４７のように、記録層２０４の両面に結晶核生成層２０３，２０８が配置されている場合についても同様にサンプルを作製し、各サンプルについて同様に消去率、記録書き換え回数、記録保存性、及び書き換え保存性を測定したところ、同様の結果が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式ＧｅaＳｂbＴｅ3+a、ＧｅaＢｉbＴｅ3+aで表される材料、またはＧｅaＳｂbＴｅ3+aのＳｂの一部をＢｉで置換したＧｅa（Ｓｂ−Ｂｉ）bＴｅ3+aで表される材料で形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３の場合と同様の結果が得られた。さらに、２≦ａの場合は、記録層の光学変化が大きくでき、信号振幅の大きな情報記録媒体を作製できた。また、ａ≦５０の場合は、記録層の融点が高くなりすぎず、良好な記録感度が得られた。また、２≦ｂ≦４の場合は、より良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式（Ｇｅ−（Ｍ３））aＳｂbＴｅ3+a、（Ｇｅ−（Ｍ３））aＢｉbＴｅ3+aで表される材料、または（Ｇｅ−（Ｍ３））aＳｂbＴｅ3+aのＳｂの一部をＢｉで置換した（Ｇｅ−（Ｍ３））a（Ｓｂ−Ｂｉ）bＴｅ3+aで表される材料で形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３の場合と同様の結果が得られた。なお、Ｍ３としては、Ｓｎ及びＰｂの少なくともいずれか一つを用いた。さらに、２≦ａの場合は、記録層の光学変化が大きくでき、信号振幅の大きな情報記録媒体を作製できた。また、ａ≦５０の場合は、記録層の融点が高くなりすぎず、良好な記録感度が得られた。また、２≦ｂ≦４の場合は、より良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式（ＧｅaＳｂbＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）c、（ＧｅaＢｉbＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）cで表される材料、または（ＧｅaＳｂbＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）cのＳｂの一部をＢｉで置換した（Ｇｅa（Ｓｂ−Ｂｉ）bＴｅ3+a）100-c（Ｍ４）cで表される材料で形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３と同様の結果が得られた。なお、Ｍ４としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくともいずれか一つの元素を用いた。さらに、２≦ａの場合は、記録層の光学変化が大きくでき、信号振幅の大きな情報記録媒体を作製できた。また、ａ≦５０の場合は、記録層の融点が高くなりすぎず、良好な記録感度が得られた。また、２≦ｂ≦４の場合及び０＜ｃ≦２０の場合は、より良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の記録層１０４，２０４，３０４を、組成式（ＳｂdＴｅ100-d）100-e（Ｍ５）eで表される材料を用いて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても、実施例１〜３と同様の結果が得られた。なお、Ｍ５としては、Ｇｅ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくともいずれか一つの元素を用いた。さらに、５０≦ｄの場合は、記録層の結晶化能が高く、消去率が向上した。また、ｄ≦９５の場合は、結晶化能が高くなりすぎないため、十分な記録保存性が得られた。また、０＜ｅ≦２０の場合は、、良好な記録書き換え性能が得られた。
実施例１〜３の情報記録媒体の結晶核生成層１０３，２０３，３０３を、膜厚を変化させて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても実施例１〜３と同様の結果が得られたが、結晶核生成層の膜厚を０．３ｎｍ以上とすることにより、記録層の結晶化促進効果が十分に得られ、線速度が高速の場合であっても良好な書き換え保存性が得られた。また、結晶核生成層の膜厚を３ｎｍ以下とすることにより、記録層の結晶化能が高くなりすぎることを防ぐことができ、線速度が低速の場合であっても良好な記録保存性が得られた。
実施例１及び２の情報記録媒体を、記録層１０４，３０４の膜厚を変化させて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を、実施例１の場合と同様に測定した。これらの場合についても実施例１と同様の結果が得られたが、記録層１０４，３０４の膜厚を６ｎｍ以上とすると記録層１０４，３０４の結晶化能が向上してより良好な消去率が得られた。また、膜厚を１４ｎｍ以下とすると、非晶質化が容易となるためより良好な記録感度が得られた。また、実施例２の情報記録媒体の第１の情報層３２1の記録層２０４についても同様に膜厚を変化させたところ、記録層２０４の膜厚を３ｎｍ以上とすると結晶化能が向上してより良好な消去率が得られ、９ｎｍ以下とすると第１の情報層３２1の透過率が大きく低下せず、第２の情報層３２2についても十分な記録感度が得られた。
実施例２の情報記録媒体の透過率調整層２０７を、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｓｒ−Ｏ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ及びＺｎＳから選ばれる少なくとも一つを含む材料を用いて形成した場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても実施例２と同様の結果が得られた。
実施例１〜１０の情報記録媒体の基板１１，２１，３１，４１に直径５０．８ｍｍ、厚さ８００μｍのポリカーボネート基板を用いた場合について、消去率、記録書き換え回数、記録保存性及び書き換え保存性を同様に測定した。これらの場合についても実施例１〜１０と同様の結果が得られた。
実施例１２では、図１８の情報記録媒体６を製造し、その電流の印加による相変化を確認した。
基板６１として、表面を窒化処理したＳｉ基板を準備し、その上に下部電極６２としてＰｔを面積１０μｍ×１０μｍで厚さ０．１μｍ、記録層６３としてＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5を面積５μｍ×５μｍで厚さ０．１μｍ、結晶核生成層６４としてＢｉＴｅＤｙ2を面積５μｍ×５μｍで厚さ３ｎｍ、上部電極６５としてＰｔを面積５μｍ×５μｍで厚さ０．１μｍに、順次スパッタリング法により積層した。その後、下部電極６２及び上部電極６５にＡｕリード線をボンディングし、印加部８７を介して電気的情報記録再生装置９２を情報記録媒体６に接続した。この電気的情報記録再生装置９２により、下部電極６２と上部電極６５の間にはパルス電源９０がスイッチ８９を介して接続され、さらに、記録層６３の相変化による抵抗値の変化が、下部電極６２と上部電極６５の間にスイッチ９１を介して接続された抵抗測定器８８によって検出された。
記録層６３が非晶質相で高抵抗状態のとき、下部電極６２と上部電極６５の間に、振幅２ｍＡ、パルス幅８０ｎｓの電流パルスを印加したところ、記録層６３が非晶質相から結晶相に転移した。また、記録層６３が結晶相で低抵抗状態のき、下部電極６２と上部電極６５の間に、振幅１０ｍＡ、パルス幅５０ｎｓの電流パルスを印加したところ、記録層６３が結晶相から非晶質相に転移した。なお、結晶核生成層６４を形成しないサンプルも同時に作製して同様の実験を行ったところ、１００ｎｓ以上のパルス幅の電流パルスを印加しなければ記録層６３が非晶質相から結晶相に転移しなかった。
以上のことから、電気的手段によって相変化を起こす情報記録媒体においても、結晶核生成層６４が記録層６３の結晶化速度の向上に寄与していることがわかった。
実施例１３では、図１４の情報記録媒体５について、Ｂｉと元素Ｍ１とをさまざまに組み合わせて結晶核生成層５を作製した複数のサンプルを用意した。基板５１としては、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂からなる基板を用いた。基板５１の一方の表面には、トラックピッチ０．６１５μｍ、グルーブ深さが５０ｎｍのスパイラル状の溝を形成した。基板５１の他方の表面は、平らな面とした。
基板５１の溝（ランド部５５及びグルーブ部５６）が形成された表面上に、第１誘電体層５０１を厚さ１３０ｎｍ、第２誘電体層５０２を厚さ２ｎｍ、結晶核生成層５０３を厚さ１ｎｍ、記録層５０４を厚さ８ｎｍ、第３誘電体層５０５を厚さ５５ｎｍ、光吸収補正層５０６を厚さ４０ｎｍ、反射層５０７を厚さ８０ｎｍと、この順に形成した。
基板５１上に形成した情報層５２を構成する各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のターゲットを用いて形成した。
結晶核生成層５０３は、ＢｉＬａ、ＢｉＰｒ、ＢｉＧｄ、ＢｉＴｂ、ＢｉＤｙのスパッタリングターゲットを用いて形成した。
記録層５０４は、Ｇｅ8Ｓｂ2Ｔｅ11のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ2）28.6（ＳｉＯ2）28.6（Ｃｒ2Ｏ3）21.4（ＬａＦ3）21.4（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ80Ｃｒ20のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
このようにして形成された多層膜の表面上に、スピンコート法によって紫外線硬化樹脂からなる接着層５３を塗布し、紫外線を照射することによってダミー基板５４と貼り合せた。さらに、形成時の記録層５０４は非晶質相であるので、基板５１側からレーザビームを照射することによって、記録層５０４の全面を結晶相にする初期化工程を行った。
本実施例において作製したサンプルを、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、最短マーク（３Ｔ）が０．４２μｍ、最長マーク（１１Ｔ）が１．５４μｍであり、３Ｔ〜１１Ｔの信号をランダムに配列した信号である。これは、本実施例の情報記録媒体５において容量４．７ＧＢに相当する。このような記録を行ったトラックを再生し、各サンプルについてジッターを測定した。本実施例で測定したジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表５に、結晶核生成層５０３の材料が異なる各サンプルに対して測定した、線速度８．２ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターと、線速度２０．５ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターとを示す。サンプル１３−ｆは比較例であり、記録層５０４に結晶核生成層５０３としてＳｎＴｅを積層した情報記録媒体である。
Figure 2004025640
表５より、結晶核生成層５０３をＢｉと元素Ｍ１とを含む材料にて形成したサンプル１３−ａ〜１３−ｅでは、８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓと線速度が大きく異なるにもかかわらず、それぞれの線速度において良好なジッター値が得られている。
以上の結果より、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて形成された結晶核生成層５０３が、記録層５０４の結晶化速度を大きくするので、より短い時間で結晶相に相変化させることができるので、線速度が大きい（線速度２０．５ｍ／ｓ）場合であっても良好なジッターを維持することができる。
実施例１４では、実施例１３で示した各サンプル１３−ａ〜１３−ｆを、温度８０℃、湿度２０％の高温環境で５０時間保存した。高温環境下での保存前に、各サンプルに対して、線速度８．２ｍ／ｓ及び２０．５ｍ／ｓでランダム信号の１０回記録を行った。
表６には、高温環境下での保存後に測定した記録保存性（アーカイバル）及び書き換え保存性（アーカイバルオーバーライト）のジッターと高温環境下での保存前に測定したジッターとの差分（保存後のジッター保存前のジッター）を示す。なお、本実施例においては、アーカイバルのジッターについては低速度（線速度８．２ｍ／ｓ）の場合のみ測定した。これは、アーカイバルのジッターは、記録速度が遅いほど悪くなるため、線速度８．２ｍ／ｓよりも高速である線速度２０．５ｍ／ｓの場合は、線速度８．２ｍ／ｓの時よりもジッター値が良いと考えられるからである。また、アーカイバルオーバーライトのジッターについては、高速度（線速度２０．５ｍ／ｓ）の場合のみ測定した。これは、アーカイバルオーバーライトのジッターは、記録速度が速いほど悪くなるため、線速度２０．５ｍ／ｓよりも高速である線速度８．２ｍ／ｓの場合は、線速度２０．５ｍ／ｓの時よりもジッター値が良いと考えられるからである。
本実施例でのアーカイバルのジッター及びアーカイバルオーバーライトのジッターの測定方法について説明する。
高温環境下で保存後におけるアーカイバルのジッターは、高温環境下で保存したサンプルを取り出して、保存前に記録したトラックを、同じ線速度で再生することによって測定した。
次に、高温環境下で保存後におけるアーカイバルオーバーライトのジッターは、高温環境下で保存したサンプルを取り出して、保存前に記録したトラックに同じ線速度でランダム信号の１回記録を行い、この信号を再生することによって測定した。
Figure 2004025640
サンプル１４−ａ〜１４−ｆでは、表６に示すように、高温環境下での保存後でも保存前からの差分が２％以内と、良好な記録保存特性を示した。一方、書き換え保存性については、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて結晶核生成層５０３を形成したサンプル１４−ａ〜１４−ｅのみジッターの差分が２％以内となり良好な書き換え保存性を示し、ＳｎＴｅを用いたサンプル１４−ｆについては、ジッターの差分が５．１％と大きく、良好な書き換え保存性が得られないことが確認された。このように、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて結晶核生成層５０３を形成した場合、線速度８．２ｍ／ｓ（低速度）の場合の良好なアーカイバルと、線速度２０．５ｍ／ｓ（高速度）の場合の良好なアーカイバルオーバーライトとを両立させることが可能であると確認された。
高温環境下で保存を行うと、記録層５０４の非晶質相が、保存前のエネルギー状態から異なるエネルギー状態へ変わり、より安定なエネルギー状態になる。このように非晶質相がより安定なエネルギー状態となると、記録層５０４の非晶質相が結晶化しにくくなる。しかしながら、以上の結果に示すように、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料にて結晶核生成層５０３を形成したサンプル１４−ａ〜１４−ｅは、保存後の非晶質相を容易に結晶化することができ、良好な書き換え保存性を得ることができた。一方、ＳｎＴｅを用いたサンプル１４−ｆについては、高温環境下で保存した後で信号を記録したアーカイバルオーバーライトのジッターの差分は５．１％と大きくなった。これは、ＳｎＴｅの融点が低いため、高温環境下において結晶核生成層５０３が溶解して記録層５０４に混入し、記録層５０４に不純物が含まれたためであると考えられる。これに対し、Ｂｉと元素Ｍ１とからなる材料はＳｎＴｅよりも融点が高いので、高温環境下での保存後も記録層５０４に不純物が混入することがなく、良好な書き換え保存性が得られると考えられる。
アーカイバルのジッターについては、各サンプルについて、引き続き５００時間まで高温環境で保存した後のジッターの値も測定した。アーカイバルは、保存時間が長くなるに従い悪くなる傾向にあるからである。高温環境下で５００時間保存したところ、Ｂｉと元素Ｍ１との組み合わせの材料にて形成された結晶核生成層５０３を用いたサンプル１４−ａ〜１４−ｅについては、保存前のジッターに対して差分１％以内と、優れた記録保存性を示した。また、ＳｎＴｅを結晶核生成層５０３に用いたサンプル１４−ｆについても、サンプル１４−ａ〜１４−ｅよりはジッターの差分の値はやや大きくなったが、良好な記録保存性が確認された。なお、アーカイバルオーバーライトのジッターについては、５００時間保持後についての測定を行わなかった。これは、書き換え保存性は、保存時間が約５０時間程度の場合が最も悪く、その後さらに時間が経過すると少しずつ良くなる傾向が見られたため、保存時間５０時間程度のアーカイバルオーバーライトのジッターが最も悪いと考えられるからである。
以上の結果より、結晶核生成層５０３をＢｉと元素Ｍ１とを含む材料にて形成する方が、従来のＳｎＴｅにて形成するよりも、結晶化促進の効果が大きく優れていることが確認できた。
実施例１５では、結晶核生成層５０３にＢｉＴｅ2Ｄｙを用い、結晶核生成層５０３の膜厚が異なるサンプルを複数作製した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ25Ｔｅ50Ｄｙ25のスパッタリングターゲット、記録層５０４は、Ｇｅ8Ｓｂ2Ｔｅ11のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ2）28.6（ＳｉＯ2）28.6（Ｃｒ2Ｏ3）21.4（ＬａＦ3）21.4（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ80Ｃｒ20のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３の場合と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。表７には、結晶核生成層５０３の膜厚に対する線速度８．２ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターと線速度２０．５ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターを示す。
Figure 2004025640
表７より、結晶核生成層５０３の膜厚が０．２ｎｍから３．０ｎｍまでの膜厚範囲において、線速度が８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓともに、良好なジッター値が得られた。
実施例１６では、図１５に示すような、記録層５０４と第３誘電体層５０５との間に結晶核生成層５０８を設けたサンプルを作製した。結晶核生成層５０８はＢｉ2ＴｅＤｙを用いて形成し、記録層５０４はＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＳｎまたはＢｉで置換したＧｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いて形成した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。次に、本実施例では、第２誘電体層５０２上に、記録層５０４を形成した。記録層５０４には、（Ｇｅ−Ｓｎ）8Ｓｂ2Ｔｅ11でＳｎの含有割合が８原子％の組成、Ｇｅ8（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ11でＢｉの含有割合が４原子％の組成、（Ｇｅ−Ｓｎ）8（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ11でＳｎの含有割合が３原子％及びＢｉの含有割合が４原子％の組成を用いた。記録層５０４を形成した後、結晶核生成層５０８は、Ｂｉ50Ｔｅ25Ｄｙ25（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０８を形成後、第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ2）28.6（ＳｉＯ2）28.6（Ｃｒ2Ｏ3）21.4（ＬａＦ3）21.4（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ80Ｃｒ20のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表８には、各サンプルの記録層５０４に対する線速度８．２ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターと、線速度２０．５ｍ／ｓでのグルーブ部５６のジッターとを示す。
Figure 2004025640
表８に示すように、実施例１６においても、それぞれの線速度で良好なジッターが得られているが、サンプル１６−ａ〜１６−ｃと比較のためのサンプル１６−ｄ及び１６−ｅとの結果によれば、記録層５０４におけるＳｎの含有量が０〜２０原子％の範囲内である場合、Ｂｉの含有量が０〜１０原子％の範囲内である場合、特にジッターが良好である。
以上のように、記録層５０４と第３誘電体層５０５との間に結晶核生成層５０８を設けた構成であっても、線速度が大きい場合に良好な書き換え性能が得られることがわかる。
実施例１７では、図１４に示す情報記録媒体５において、結晶核生成層５０３の膜厚及び記録層５０４の膜厚が異なるサンプルを複数作製した。結晶核生成層５０３にはＢｉＴｅ2Ｄｙを用い、記録層５０４にはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＢｉに置換したＧｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いた。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ25Ｔｅ50Ｄｙ25のスパッタリングターゲット、記録層５０４には、（Ｇｅ−Ｓｎ）8（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ11でＳｎの含有割合が５原子％及びＢｉの含有割合が６原子％の組成のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ2）28.6（ＳｉＯ2）28.6（Ｃｒ2Ｏ3）21.4（ＬａＦ3）21.4（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ80Ｃｒ20（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３の膜厚は、記録層５０４の膜厚を８ｎｍに固定して、０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．５ｎｍと用意した。また、記録層５４の膜厚は、結晶核生成層５０３の膜厚を１．５ｎｍと固定して、６ｎｍ、８ｎｍ、１２ｎｍと用意した。
実施例１７で作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓ、３２．８ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。次に、実施例１４と同様に温度８０℃、湿度２０％の高温環境下で５０時間の保存を行った。
表９には、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓ、３２．８ｍ／ｓに対して、高温環境下での保存後に測定したグルーブ部５６のアーカイバルのジッター及びグルーブ５６のアーカイバルオーバーライトのジッターと高温環境下での保存前に測定したジッターとの差分（保存後のジッタ−保存前のジッター）を示す。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
アーカイバルのジッター及びアーカイバルオーバーライトのジッターの測定方法は実施例１４と同様の測定方法を用いた。
Figure 2004025640
線速度が３２．８ｍ／ｓと非常に大きい場合であっても、高温環境下で保存前後のアーカイバルオーバーライトの差分が２％以内であり、且つ線速度が８．２ｍ／ｓでのアーカイバルの差分も０．７％以下である。また、線速度が８．２ｍ／ｓでのアーカイバルは、温度８０℃、湿度２０％の高温環境下で５００時間の保存を行った後においても、保存前との差分は２％であることを確認した。
実施例１７から、線速度が８．２ｍ／ｓから３２．８ｍ／ｓと４倍異なる場合でも、それぞれの線速度において、良好な記録特性を両立することが確認された。また、記録層５０４単体（記録層に接して結晶核生成層を設けない構成）では、記録層５０４の膜厚を薄くするにつれて結晶化しにくくなるが、結晶核生成層５０３を設けることにより、膜厚が６ｎｍと薄い場合でも、結晶核生成層１０３の結晶促進効果により、線速度が大きい場合に良好なアーカイバルオーバーライト特性を実現することができる。
実施例１８では、図１６に示すように記録層５０４の両側に結晶核生成層５０３，５０８を形成したサンプルを作製した。結晶核生成層５０３，５０８にはＢｉ2ＴｅＤｙを用い、記録層５０４には、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＳｎまたはＢｉで置換したＧｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いて形成した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。次に、実施例１８では、第２誘電体層５０２上に、結晶核生成層５０３を形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ50Ｔｅ25Ｄｙ25（ａｔ．％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３上に、記録層５０４を形成した。記録層５０４には、（Ｇｅ−Ｓｎ）8Ｓｂ2Ｔｅ11でＳｎの含有割合が８原子％の組成、Ｇｅ8（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ11でＢｉの含有割合が４原子％の組成、（Ｇｅ−Ｓｎ）8（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ11でＳｎの含有割合が３原子％とＢｉの含有割合が４原子％の組成を用いた。
さらに、記録層５０４を形成した後、結晶核生成層５０８を形成した。結晶核生成層５０８は、Ｂｉ50Ｔｅ25Ｄｙ25のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５は、（ＺｒＯ2）28.6（ＳｉＯ2）28.6（Ｃｒ2Ｏ3）21.4（ＬａＦ3）21.4（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。光吸収補正層５０６は、Ｇｅ80Ｃｒ20のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表１０には、各サンプルの記録層５０４に対する線速度８．２ｍ／ｓでのジッターと線速度２０．５ｍ／ｓでのジッターを示す。
Figure 2004025640
表１０に示すように、本実施例においてもそれぞれの線速度で良好なジッターが得られているが、サンプル１８−ａ〜１８−ｃと比較のためのサンプル１８−ｄ及び１８−ｅとの結果によれば、記録層５０４におけるＳｎの含有量が０〜２０原子％の範囲内である場合、Ｂｉの含有量が０〜１０原子％の範囲内である場合、特にジッターが良好である。このように、記録層５０４の両面に結晶核生成層５０３，５０８を形成した場合においても、結晶核生成層５０３，５０８が記録層５０４の結晶化速度を大きくし、線速度が大きい場合に、より短い時間で結晶相に相変態させるので、書き換え性能が向上するといえる。
実施例１９では、図１７に示す情報記録媒体５９のように、第３誘電体層５０５と光吸収補正層５０６との間に第４誘電体層５０９がさらに設けられ、且つ、第２誘電体層５０２と第３誘電体層５０５の材料が互いに異なる２つのサンプルを作製した。これらのサンプルにおいて、第４誘電体層１０５には、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）を用いた。結晶核生成層５０３にはＢｉＴｅＤｙ2を用い、記録層５０４にはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの一部をＢｉで置換したＧｅ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｔｅを用いて形成した。
基板５１上に形成した各層は、具体的には、第１誘電体層５０１は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第２誘電体層５０２は、（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。次に、第２誘電体層５０２上に、結晶核生成層５０３を形成した。結晶核生成層５０３は、Ｂｉ25Ｔｅ25Ｄｙ50のスパッタリングターゲットを用いて形成した。結晶核生成層５０３上に、記録層５０４を形成した。記録層５０４には、Ｇｅ8（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ11でＢｉの含有割合が４原子％の組成を用いた。
記録層５０４を形成した後、第３誘電体層５０５を形成した。第３誘電体層５０５は、それぞれ（ＺｒＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）、（ＨｆＯ2）25（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。第３誘電体層５０５を形成後、第４誘電体層５０９を形成した。第４誘電体層５０９は、（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20（ｍｏｌ％）のスパッタリングターゲットを用いて形成した。さらに、光吸収補正層５０６は、Ｇｅ80Ｃｒ20のスパッタリングターゲットを用いて形成した。反射層５０７は、Ａｇ98Ｐｄ1Ｃｕ1のスパッタリングターゲットを用いて形成した。
作製したサンプルは、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６の光学系を用いて、線速度８．２ｍ／ｓ、２０．５ｍ／ｓの条件で、ランダム信号の記録を１０回行った。ランダム信号は、実施例１３と同様の条件である。この記録を行ったトラックを再生し、ジッターを測定した。ジッターは、記録マークの前端ジッターと後端ジッターとの平均ジッターである。
表１１には、それぞれの記録層５０４に対する線速度８．２ｍ／ｓでのジッターと線速度２０．５ｍ／ｓでのジッターを示す。
Figure 2004025640
図１７に示す構成の情報記録媒体であっても、それぞれの線速度で良好なジッターが得られた。
本発明の情報記録媒体及び情報記録媒体の製造方法によれば、結晶核生成層の融点が高く熱的安定性が良好で、高い転送レートでの書き換え保存性と低い転送レートでの記録保存性を両立し、且つ良好な繰り返し書き換え性能を有する情報記録媒体が得られる。
本発明の実施の形態１における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態４における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態４における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態４における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う記録再生装置の一部構成を概略的に示す説明図である。 本発明の実施の形態６における情報記録媒体の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態６における情報記録媒体の別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態６における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態６における情報記録媒体のさらに別の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態７における情報記録媒体の一部断面と、その情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う電気的情報記録再生装置の概略構成とを示す説明図である。 本発明の実施の形態７における大容量の電気的情報記録媒体の構成の一部を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態７における電気的情報記録媒体とその記録再生システムとの構成の一部を模式的に示す説明図である。 従来の情報記録媒体の構成例を示す断面図である。

Claims (35)

  1. 基板と、前記基板上に配置された情報層とを含んでおり、
    前記情報層が、
    光学的手段及び電気的手段の少なくとも一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層と、
    Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含み、前記記録層に接して設けられた少なくとも一つの結晶核生成層と、を含むことを特徴とする情報記録媒体。
  2. 前記結晶核生成層が、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  3. 前記結晶核生成層が、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  4. 前記結晶核生成層が、Ｎ及びＯから選ばれる少なくとも一つの元素を含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  5. 前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｇｅ及びＴｅを組成式Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａと表記した場合に、
    ２≦ａ≦５０
    ２≦ｂ≦４
    である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  6. 前記Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａにおいて、前記Ｇｅの少なくとも一部が、Ｓｎ及びＰｂから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ３）にて置換されている請求の範囲５に記載の情報記録媒体。
  7. 前記記録層において、前記Ｍ２がＳｂであり、前記Ｓｂの少なくとも一部がＢｉにて置換されている請求の範囲５に記載の情報記録媒体。
  8. 前記記録層において、Ｓｎ原子の含有割合は、０原子％を超え２０原子％未満である請求の範囲７に記載の情報記録媒体。
  9. 前記記録層において、Ｂｉ原子の含有割合は、０原子％を超え１０原子％未満である請求の範囲７に記載の情報記録媒体。
  10. 前記記録層が、Ｓｂ及びＢｉから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ２）と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ４）と、Ｇｅと、Ｔｅとを含み、前記Ｍ２、Ｍ４、Ｇｅ及びＴｅを組成式（Ｇｅａ（Ｍ２）ｂＴｅ３＋ａ）１００−ｃ（Ｍ４）ｃと表記した場合に、
    ２≦ａ≦５０
    ２≦ｂ≦４
    ０＜ｃ≦２０
    である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  11. 前記記録膜が、Ｓｂと、Ｔｅと、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ及びＭｎから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ５）とを含み、前記Ｓｂ、Ｔｅ及びＭ５を組成式（ＳｂｄＴｅ１００−ｄ）１００−ｅ（Ｍ５）ｅで表記した場合に、
    ５０≦ｄ≦９５
    ０＜ｅ≦２０
    である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  12. 前記結晶核生成層の厚みが、０．２ｎｍ以上３ｎｍ以下である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  13. 前記記録層の厚みが、３ｎｍ以上１４ｎｍ以下である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  14. 第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）が積層された多層構造の情報記録媒体であって、前記第１の情報層〜第Ｎの情報層の少なくとも一つが前記情報層である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  15. 前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記情報層が、前記記録層及び前記結晶核生成層からなる積層体の両面に設けられた誘電体層と、前記積層体に対しレーザビーム入射側と反対側に配置された反射層と、をさらに含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  16. 前記情報層が、前記積層体と前記反射層との間に配置された光吸収補正層をさらに含む請求の範囲１５に記載の情報記録媒体。
  17. 前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  18. 前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  19. 前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記情報層は、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層及び反射層をこの順に含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  20. 前記情報層は、前記第３誘電体層と前記反射層との間に設けられた第４誘電体層をさらに含む請求の範囲１７〜１９の何れか一項に記載の情報記録媒体。
  21. 前記情報層は、前記第３誘電体層と前記反射層との間に設けられた、前記反射層より熱伝導率が低い界面層をさらに含む請求の範囲１７〜１９の何れか一項に記載の情報記録媒体。
  22. レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体であって、
    少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、
    前記第１の情報層に含まれる前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  23. レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体であって、
    少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、
    前記第１の情報層に含まれる前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  24. レーザビームの照射によって情報が記録される第１の情報層〜第Ｎの情報層（Ｎは２以上の自然数）がレーザビーム入射側からこの順に積層された多層構造の情報記録媒体であって、
    少なくとも前記第１の情報層が前記情報層であり、
    前記第１の情報層に含まれる前記記録層は、レーザビームの照射によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こし、
    前記第１の情報層が、レーザビーム入射側から、少なくとも第１誘電体層、第２誘電体層、前記結晶核生成層、前記記録層、前記結晶核生成層、第３誘電体層、反射層及び透過率調整層をこの順に含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  25. 前記透過率調整層が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｓｒ−Ｏ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−Ｎ及びＺｎＳから選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲２２〜２４の何れか一項に記載の情報記録媒体。
  26. 前記第４誘電体層が、（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２）２０を含む請求の範囲２０に記載の情報記録媒体。
  27. 前記第３誘電体層が、ＨｆＯ２及びＺｒＯ２から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ２と、Ｃｒ２Ｏ３と、フッ化物と、を含む酸化物−フッ化物系材料にて形成されている請求の範囲１７〜２５の何れか一項に記載の情報記録媒体。
  28. 前記フッ化物は、ＣｅＦ３、ＥｒＦ３、ＧｄＦ３、ＬａＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＮｄＦ３、ＹＦ３及びＹｂＦ３から選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲２７に記載の情報記録媒体。
  29. 前記酸化物−フッ化物系材料が、
    （ＨｆＯ２）Ａ１、（ＳｉＯ２）Ｂ１（Ｃｒ２Ｏ３）Ｃ１（フッ化物）１００−Ａ１ −Ｂ１−Ｃ１または（ＺｒＯ２）Ａ１（ＳｉＯ２）Ｂ１（Ｃｒ２Ｏ３）Ｃ１（フッ化物）１００−Ａ１−Ｂ１−Ｃ１と表記される場合、
    Ａ１が、１０≦Ａ１≦５０、
    Ｂ１が、１０≦Ｂ１≦５０、
    Ｃ１が、１０≦Ｃ１≦５０、
    Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１が、５０≦Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１≦９０
    である請求の範囲２７に記載の情報記録媒体。
  30. 前記第２誘電体層及び前記第３誘電体層の少なくも一つが、ＨｆＯ２及びＺｒＯ２から選ばれる少なくとも一つと、ＳｉＯ２と、Ｃｒ２Ｏ３と、を含む酸化物系材料にて形成されている請求の範囲１７〜２５の何れか一項に記載の情報記録媒体。
  31. 前記酸化物系材料が、
    （ＨｆＯ２）Ａ２（ＳｉＯ２）Ｂ２（Ｃｒ２Ｏ３）１００−Ａ２−Ｂ２または（ＺｒＯ２）Ａ２（ＳｉＯ２）Ｂ２（Ｃｒ２Ｏ３）１００−Ａ２−Ｂ２と表記され、
    Ａ２が、１０≦Ａ２≦５０、
    Ｂ２が、１０≦Ｂ２≦５０、
    Ａ２＋Ｂ２が、２０≦Ａ２＋Ｂ２≦８０
    である請求の範囲２９に記載の情報記録媒体。
  32. 基板上に少なくとも一つの情報層が設けられた情報記録媒体を製造する方法であって、
    前記情報層を形成する工程が、
    光学的手段及び電気的手段の少なくとも何れか一方によって結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす記録層を形成する記録層形成工程と、
    Ｂｉ及びＴｅから選ばれる少なくとも一つの元素とＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる少なくとも一つの元素（Ｍ１）とを含むスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリングにより結晶核生成層を形成する結晶核生成層形成工程と、を含み、
    前記記録層形成工程と前記結晶核生成工程とが連続して行われることを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
  33. 前記スパッタリングターゲットが、Ｂｉ（Ｍ１）及びＴｅ（Ｍ１）より選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲３２に記載の情報記録媒体の製造方法。
  34. 前記スパッタリングターゲットが、ＢｉＴｅ（Ｍ１）２、Ｂｉ２Ｔｅ（Ｍ１）及びＢｉＴｅ２（Ｍ１）から選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲３２に記載の情報記録媒体の製造方法。
  35. 前記結晶核生成層形成工程において、スパッタリングの際に、Ａｒガスと、Ｋｒガスと、Ａｒガス及び反応ガスの混合ガスと、Ｋｒガス及び反応ガスの混合ガスとから選ばれる少なくとも一つを用いる請求の範囲３２に記載の情報記録媒体の製造方法。
    但し、反応ガスとは、Ｎ２ガス及びＯ２ガスから選ばれる少なくとも一つのガスのことである。
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