WO2002043060A1 - Moyen d'enregistrement optique - Google Patents

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WO2002043060A1
WO2002043060A1 PCT/JP2001/010314 JP0110314W WO0243060A1 WO 2002043060 A1 WO2002043060 A1 WO 2002043060A1 JP 0110314 W JP0110314 W JP 0110314W WO 0243060 A1 WO0243060 A1 WO 0243060A1
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WO
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recording
layer
medium
linear velocity
optical recording
Prior art date
Application number
PCT/JP2001/010314
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English (en)
French (fr)
Inventor
Isamu Kuribayashi
Masanori Shibahara
Hajime Utsunomiya
Toshiki Aoi
Original Assignee
Tdk Corporation
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Publication date
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/002—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
    • G11B7/0037—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs
    • G11B7/00375—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs arrangements for detection of physical defects, e.g. of recording layer

Definitions

  • the present invention relates to an optical recording medium having a phase-change recording layer and used as a write-once medium.
  • Optical recording media capable of high-density recording have attracted attention.
  • Optical recording media include write-once media, which can be recorded only once and cannot be rewritten, and rewritable media, which can be repeatedly recorded.
  • write-once media cannot rewrite recorded information, it is suitable for recording of official documents and the like where information falsification is a problem.
  • a write-once medium those using an organic dye as a recording material are widely used.
  • the recording sensitivity tends to be insufficient when performing high-speed recording by increasing the linear velocity of the medium, so that it is difficult to achieve a high transfer rate.
  • organic dyes have relatively steep spectral absorption characteristics and spectral reflection characteristics, it is necessary to use organic dyes corresponding to recording / reproducing wavelengths.
  • phase change type rewritable optical recording media perform recording by changing the crystalline state of the recording layer by irradiating laser light, and recording accompanying such a state change. Reproduction is performed by detecting a change in the reflectivity of the layer.
  • the crystalline recording layer is irradiated with a recording level laser beam to be melted, and then rapidly cooled from the molten state to form an amorphous recording mark.
  • the amorphous recording mark is crystallized by irradiating a laser beam having an erasing power level to a temperature higher than the crystallization temperature of the recording layer and lower than the melting point, and then gradually cooling. Therefore, overwriting is possible by irradiating a single laser beam while modulating the intensity.
  • a medium having a phase-change type recording layer can be used as a write-once medium in addition to the rewritable type described above. When used as a write-once medium, it is necessary that the once formed amorphous recording mark cannot be erased or rewritten.
  • the recording is accompanied by decomposition of the organic dye. Therefore, in general, it is said that the linear velocity during recording to double the power of the recording laser beam it is necessary to 21/2 times.
  • the portion irradiated with the recording laser beam may reach the melting point. Since the recording layer instantaneously absorbs the laser beam and reaches the melting point, the power of the recording laser beam does not greatly depend on the linear velocity during recording. Therefore, even if the linear velocity at the time of recording is doubled, there is an advantage that the power of the recording laser beam can be slightly increased.
  • An object of the present invention is to provide a phase-change optical recording medium that can be used as a write-once type and that can perform high-density recording.
  • Such an object is achieved by any one of the following constitutions (1) to (5) '.
  • the wavelength of the recording light is L and the numerical aperture of the objective lens of the recording optical system is NA, the maximum length is 0.4 ⁇ / ⁇ ⁇ and is circular or oval.
  • An optical recording medium which is a write-once medium having a phase-change recording layer on which recording is performed so that a short recording mark is formed, and in which recording information cannot be erased or rewritten at a minimum linear velocity used.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of the optical recording medium of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of the optical recording medium of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the recorded waveform of the 5T signal.
  • FIG. 4 is a drawing substitute photograph showing the crystal structure, and is a transmission electron microscope photograph of the recording layer.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between DC erasing power and (Rtop + Rbottom) Z2Rini.
  • FIG. 6 is a transmission electron micrograph of a recording layer in which a recrystallization region exists around a recording mark, which is a drawing substitute photograph showing a crystal structure.
  • the phase change medium is required to have an improved recording density whether it is a rewritable type or a write-once type.
  • the recording mark length is shortened to perform high-density recording, the reproduction output and the jitter are likely to decrease.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-23017 proposes to control the shape of the shortest recording mark to improve the reproduction output reduction and the jitter increase accompanying the high density recording. I have.
  • This publication describes an optical recording method in which at least a part of the rear end is convex toward the front end, specifically, a bat-shaped shortest recording mark. Such a bat-like shortest recording mark can be formed by controlling recording conditions.
  • the recording laser beam When the recording laser beam is irradiated to the crystallized recording layer, the irradiated area is melted. When the laser beam moves away, the melted area is rapidly cooled to form an amorphous recording mark. At this time, if the cooling rate near the rear end of the molten region is controlled by controlling the intensity modulation pattern of one laser beam, the latter half of the molten region can be recrystallized. As a result, only the first half of the molten region becomes amorphous, and a bat-like amorphous recording mark is formed. According to the method described in this publication, the recording mark width can be made relatively large with respect to the recording mark length, thereby suppressing a decrease in the reproduction output due to the shortening of the recording mark length.
  • the wavelength of the recording light is assumed to be I and the numerical aperture of the objective lens of the recording optical system is assumed to be NA, it is sufficient to shorten the length of the shortest recording mark to 0.4 or less than ZNA. Recording width can be secured, and as a result, sufficient reproduction output is obtained.
  • jitter is reduced by making the shortest recording mark this shape.
  • the present inventors have proposed a write-once phase change medium by providing a recording layer having a relatively low crystallization rate and making the working linear velocity relatively high.
  • the length of the shortest recording mark becomes 0.41 / NA or less, and the rear of the molten area is recrystallized. Recording conditions were set.
  • the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2003 Unlike the rewritable medium described in Japanese Patent Publication No. 25, jitter has increased.
  • the cause of the increase in jitter in the above experiment for performing high-density recording on a write-once medium is considered as follows. In order to use a phase-change medium as a write-once medium, in the above experiment, a recording layer having a relatively low crystallization rate was provided and the linear velocity used was relatively high.
  • the melted recording layer is unlikely to recrystallize.
  • recrystallization of the latter half of the melted region is not performed stably, and as a result, the position of the trailing edge of the recording mark tends to vary, and the shape of the recording mark tends to vary.
  • the effect of these variations is relatively greater as the recording marks are shorter. Therefore, if the length of the shortest recording mark is as short as 0.4 ⁇ / ⁇ or less, the jitter of the shortest signal increases, and the jitter of the shortest signal strongly affects the jitter of the entire recording signal. Is considered to have deteriorated.
  • the present inventors performed recording under conditions to suppress the recrystallization of the latter half of the melted area of the recording layer in order to prevent variations in the shape of the recording marks, thereby preventing variations in the shape of the recording marks.
  • the crystallization speed of the recording layer and the heat of the medium are adjusted according to the recording linear velocity so that the recording sensitivity is sufficiently secured and the shape of the shortest recording mark is circular or oval.
  • the design was controlled and the optimal recording conditions were set.
  • simply making the shortest recording mark circular or oval will result in lower playback output. Therefore, in the present invention, the composition of the recording layer is selected so that the crystallization speed is relatively slow and the change in the reflectance between the crystal and the amorphous becomes large.
  • the present invention provides a recording layer having a crystallization rate that can be used as a write-once medium, and furthermore, has a small jitter when performing high-density recording and a sufficiently high reproduction output. Medium realized.
  • a sufficient reproduction output is obtained when high-density recording is performed, when the shortest recording mark length is 0.4 ⁇ / ⁇ or less. to noise ratio) should be 45 dB or more, preferably 48 dB or more.
  • FIGS. 5 and 6 of JP-A-2000-231725 describe a substantially circular recording mark as a comparative example. These recording marks were formed by making the recording power relatively low to prevent recrystallization of the latter half of the melted area during recording.
  • the composition (atomic ratio) of the recording layer on which the recording mark is formed is, as shown in paragraphs 007 1 and 0052 of the publication,
  • the circular recording mark is formed at a linear velocity of 1.2 m / s.
  • the recording layer of this composition can be erased at a linear velocity of 1.2 m / s.
  • the reproduction output is higher because X representing the Sb content is smaller.
  • a recrystallization region does not exist around the recording mark.
  • a conventional phase-change recording medium as described in JP-A-9-71776 (see FIG. 2) and JP-A-4-366424 (see FIG. 2), the area around an amorphous recording mark Has a recrystallization region. This Is formed by the mechanism described below.
  • the beam spot of the laser beam used for recording on the optical recording medium is almost circular, and the energy distribution in the beam spot is a Gaussian distribution. Therefore, when the recording laser beam is applied to the phase-change recording layer, the temperature of the irradiated area becomes higher at the center than at the periphery, and after irradiation, heat is conducted from the center of the irradiated area to the periphery. As a result, the cooling rate in the peripheral part of the irradiation site becomes slow, and the peripheral part is gradually cooled. Therefore, even if the peripheral portion melts once, it does not become amorphous and returns to crystalline again. By such an action, a recrystallized region is formed around the amorphous recording mark.
  • the crystal grain size in the recrystallized region formed in this way is different from the crystal grain size formed by initializing the recording layer (entire crystallization). Is also different from the particle size.
  • the crystal grain size is different, the light reflectance is also different. As a result, the outer edge of the recording mark becomes unclear, resulting in poor reproduction characteristics.
  • jitter becomes worse if the length of the recording mark or the state of the edge becomes unclear.
  • the composition of the recording layer and the thermal design of Z or the medium may be appropriately controlled.
  • a substantially circular recording mark is described as a comparative example.
  • the composition of the recording layer and the thermal design of the medium were selected so that rewriting at a linear velocity of 3.5 m / s was possible.
  • a linear velocity of 1.2 m / s it is not a write-once type and recrystallization around the recording mark is likely to occur.
  • FIG. 5 and FIG. 6 of the publication around the substantially circular recording mark, there is a difference from the unrecorded crystalline material. Recrystallized regions consisting of different crystalline materials are observed.
  • the present invention is particularly suitable for a type of medium in which an amorphous recording mark is formed on a crystalline recording layer.
  • the present invention is also applicable to a type of medium in which a crystalline recording mark is formed on an amorphous recording layer.
  • FIG. 1 shows a configuration example of the optical recording medium of the present invention.
  • This optical recording medium has a first dielectric layer 31, a recording layer 4, a second dielectric layer 32, a reflective layer 5, and a protective layer 6 in this order on a light-transmitting substrate 2, and performs recording or The laser beam for reproduction enters through the translucent substrate 2. '
  • the translucent substrate 2 has translucency with respect to a laser beam for recording or reproduction.
  • the thickness of the translucent substrate 2 is usually 0.2 to 1.2, preferably 0.4 to 1.2.
  • the translucent substrate 2 may be made of resin, but may be made of glass.
  • the group (guide groove) 21 normally provided in the optical recording medium is an area that exists on the near side when viewed from the side where the laser beam enters, and the area that exists between adjacent groups is a land 22. It is.
  • lands and Z or groups can be used as recording tracks.
  • First dielectric layer 3 1 and second dielectric layer 3 2 are first dielectric layer 3 1 and second dielectric layer 3 2
  • Each dielectric layer may have a configuration in which two or more dielectric layers having different compositions are stacked.
  • Dielectrics used for these dielectric layers include, for example, Si, Ge, Zn, Al, Various compounds containing at least one metal component selected from rare earth elements and the like are preferred. The compound is preferably an oxide, a nitride or a sulfide, and a mixture containing two or more of these compounds can also be used.
  • the thicknesses of the first dielectric layer and the second dielectric layer may be appropriately determined so that the protective effect and the modulation degree improving effect are sufficiently obtained.
  • the thickness of the first dielectric layer 31 is usually The thickness is preferably 30 to 30 Onm, more preferably 50 to 25 Onm, and the thickness of the second dielectric layer 32 is preferably 10 to 5 Onm.
  • Each dielectric layer is preferably formed by a sputtering method.
  • the composition of the recording layer is not particularly limited, and may be appropriately selected from various phase change materials, but preferably contains at least Sb and Te.
  • the recording layer composed of only Sb and Te has a low crystallization temperature of about 130 ° C. and has insufficient storage reliability. Therefore, it is preferable to add another element to improve the crystallization temperature.
  • the added elements are In, Ag, Au, Bi, Se, Al, P, Ge, H, Si, C, V, W, Ta, Zn, Ti, Sn. , Pb, Pd and at least one selected from rare earth elements (Sc, Y and lanthanoids). Of these, at least one selected from the group consisting of rare earth elements, Ag, In, and Ge is preferable because the effect of improving storage reliability is particularly high.
  • composition containing Sb and Te used for the write-once recording layer the following is preferable.
  • the elements excluding S b and Te are represented by M, and the atomic ratio of the constituent elements of the recording layer is expressed by the formula I (S b x Te to y M y
  • the minimum linear velocity Vmin at which the medium is used is a reference linear velocity (sometimes referred to as 1 ⁇ speed) in a standard to which the medium of the present invention belongs or a standard having high compatibility with the medium of the present invention. Or its minimum value.
  • the reference linear velocity of a CD-R known as a write-once compact disc and a CD-RW known as a rewritable compact disc is 1.2 to 1.4 m / s.
  • the write-once type DVD-R and the rewritable DVD-RW have a reference linear velocity of 3.49 m / s.
  • Vmin is 3.49 m / s.
  • an optical disk drive it is extremely rare that an erasing operation or a rewriting operation is performed at a linear velocity of less than 1 ⁇ speed after a writing operation, and erasing or rewriting becomes easier as the linear velocity becomes lower.
  • the composition of the recording layer is limited based on Vmin.
  • the minimum linear velocity used is not particularly limited.
  • the initialization linear velocity generally needs to be lower than the recording linear velocity
  • a recording layer optimized for a low recording linear velocity requires a remarkably low initialization linear velocity. Will be low.
  • a recording layer that is extremely slow and optimized for linear velocity may not be able to be initialized.
  • the minimum linear velocity used is usually in the range of l to 20 m / s, especially 1 to 15 m / s.
  • the element M is not particularly limited, but it is preferable to select at least one of the above-mentioned elements exhibiting the effect of improving storage reliability. If y representing the content of element M is too large, the reproduction output will be low.
  • the thickness of the recording layer is preferably more than 4 and less than 5 O nm, more preferably 5 to 30 nm. If the recording layer is too thin, growth of the crystal phase becomes difficult, and crystallization becomes difficult. On the other hand, if the recording layer is too thick, the heat capacity of the recording layer becomes large, so that recording becomes difficult and the output ⁇ reproduction output decreases.
  • the recording layer is preferably formed by a sputtering method.
  • the structure of the recording layer is not particularly limited.
  • the present invention can be applied to a medium having a recording layer having a multilayer structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-221814 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-226173.
  • the material constituting the reflective layer is not particularly limited, and is usually a simple substance of a metal or metalloid such as Al, Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Cr, Ti, Si or the like, or It may be made of an alloy containing one or more of these. .
  • the thickness of the reflective layer is preferably set to 10 to 30 O nm. If the thickness is less than the above range, it is difficult to obtain a sufficient reflectance. In addition, even if the ratio exceeds the above range, the improvement in reflectance is small, which is disadvantageous in cost.
  • the reflective layer is preferably formed by a vapor phase growth method such as a sputtering method and a vapor deposition method.
  • the protective layer 6 is provided for improving scratch resistance and corrosion resistance.
  • This protective layer is preferably composed of various organic substances, and in particular, is composed of a substance obtained by curing a radiation-curable conjugate or its composition with radiation such as electron beams or ultraviolet rays. Is preferred.
  • the thickness of the protective layer is usually about 0.1 to 100 im, and may be formed by a usual method such as spin coating, gravure coating, spray coating, and dive.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the optical recording medium of the present invention.
  • This optical recording medium includes a support layer 20, a reflective layer 5, a second dielectric layer 32, a recording layer 4, a first dielectric layer 31 and a light-transmissive substrate 2 made of metal or metalloid. Are laminated in this order.
  • Laser light for recording or reproduction enters through the translucent substrate 2.
  • an intermediate layer made of a dielectric material may be provided between the support base 20 and the reflective layer 5.
  • a resin plate or a glass plate having the same thickness as the translucent substrate 2 in FIG. 1 may be used. However, in order to achieve a high recording density by increasing the NA of the recording / reproducing optical system, it is preferable to reduce the thickness of the translucent substrate 2.
  • the thickness of the light-transmitting substrate is preferably selected from the range of 30 to 300 m. If the light-transmitting substrate is too thin, the optical effect of dust adhering to the surface of the light-transmitting substrate will increase. On the other hand, if the translucent substrate is too thick, it is difficult to achieve a high recording density by increasing the NA.
  • a light-transmitting sheet made of a light-transmitting resin is attached to the first dielectric layer 31 with various adhesives or adhesives to form a light-transmitting substrate.
  • a light-transmitting resin layer may be formed directly on the first dielectric layer 31 using a coating method to form a light-transmitting substrate.
  • the support base 20 is provided to maintain the rigidity of the medium.
  • the thickness and the constituent material of the support base 20 may be the same as those of the translucent base 2 in the configuration example shown in FIG. 1, and may be transparent or opaque.
  • the group 21 can be formed by transferring a groove provided in the support base 20 to each layer formed thereon.
  • the surface roughness of the reflective layer on the laser light incident side is likely to be large due to crystal growth when the reflective layer 5 is formed. As the surface roughness increases, the reproduction noise increases. Therefore, it is preferable to reduce the crystal grain size of the reflective layer or to form the reflective layer as an amorphous layer.
  • a reflective layer containing Ag or A1 as a main component and containing the above-mentioned additive element is preferable. Since the thermal conductivity of the reflective layer becomes lower as the crystal grain size becomes smaller, if the reflective layer is amorphous, it is difficult to obtain a sufficient cooling rate during recording.
  • the reflective layer it is preferable to first form the reflective layer as an amorphous layer and then perform a heat treatment to crystallize the layer.
  • the surface roughness of the amorphous The thermal conductivity can be improved due to crystallization.
  • a group of discs (width 0.2 / im, depth 20, pitch 0.74 / m) formed simultaneously by injection molding is used.
  • An optical recording disk sample having the configuration shown in FIG. 1 in which the first dielectric layer 31, the recording layer 4, the second dielectric layer 32, the reflective layer 5, and the protective layer 6 are formed on the surface of No. 1.
  • the first dielectric layer 3 1, Zn S (80 mole 0/0) as the target - S i 0 using 2 (2 0 mole 0/0), was formed by sputtering in A r atmosphere.
  • the thickness of the first dielectric layer 31 was 9 Onm.
  • the recording layer 4 was formed by a sputtering method in an Ar atmosphere.
  • the composition (atomic ratio) of the recording layer 4 is
  • the thickness of the recording layer 4 was 20 plates.
  • the second dielectric layer 3 Z n S (50 mole 0/0) as the target - S I_ ⁇ using 2 (5 0 mole 0/0), was formed by sputtering in A r atmosphere.
  • the thickness of the second dielectric layer 32 was 2 Onm.
  • the reflective layer 5 was formed by a sputtering method in an Ar atmosphere using an Al-1.7 mol% Cr alloy as a target.
  • the thickness of the reflection layer 5 was 1 ° Onm.
  • the protective layer 6 was formed by applying an ultraviolet curable resin by a spin coating method and then curing the applied resin by irradiation with ultraviolet light.
  • the thickness of the protective layer after curing was 5 m.
  • Sample No. 1 thus produced was initialized. Initialization is bulk erase It was performed at a linear velocity of 2 m / s using one piece.
  • the recorded information was reproduced with a reproduction power of 0.9 mW.
  • Fig. 3 shows an example of the recording waveform in multi-pulse recording.
  • the recording waveform means a drive signal pattern for intensity-modulating the recording light.
  • FIG. 3 shows a 5 T signal of the NRZ I signal and a recording waveform corresponding to the 5 T signal.
  • Pw is the recording power
  • Pb is the bias power
  • Pb is usually called the erase power in overwritable recording systems.
  • This recording waveform has a recording pulse portion for forming a recording mark and a DC portion connecting the recording pulse portions.
  • the recording pulse section has a structure in which a combination of an upward pulse (intensity Pw) and a subsequent downward pulse (intensity Pb) is repeated, and as a whole, rises from Pb and returns to Pb.
  • Ttop is the width of the leading upward pulse
  • Tmp is the width of another upward pulse (also called multipulse).
  • Bias power Pb 0.5mW
  • the CNR of the shortest signal was measured using a spectrum analyzer (manufactured by Adpantest) to find that it was 49.ldB.
  • the clock jitter and the reproduction output of the random signal were measured, they were 8.5% and 1.04V, respectively. If the clock jitter is 9% or less, signal reproduction with no practical problem is possible.However, if the clock jitter exceeds 13%, especially if it exceeds 15%, errors frequently occur. become unable.
  • the clock jitter measures the reproduced signal using a time interpal analyzer (manufactured by Yokogawa Electric Corporation) to determine “signal fluctuation ( ⁇ )”.
  • Tw Determined by Tw is the detection window width.
  • the reproduction output was measured with an analog oscilloscope.
  • the track on which the signal was recorded was irradiated with a DC laser beam with an output of 2 to 7 mW at a linear velocity of 3.5 m / s to try to erase the recording mark.
  • a maximum signal attenuation of 16.5 dB was observed for the shortest signal.
  • the ratio of the read output after irradiation to the read output before DC laser beam irradiation was 0.29.
  • the recording layer of Sample No. 1 was observed with a transmission electron microscope. As shown in FIG. 4, the shortest recording mark was almost circular. In FIG. 4, no recrystallized area is observed around the recording mark.
  • Sample No. 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the first dielectric layer was 12 Onm and the thickness of the second dielectric layer 32 was 5 Onm.
  • the shortest signal and random signal were recorded in the same manner as in Example 1 except that the recording power Pw was changed to 8 mW, and the CNR, reproduction output, and jitter were measured.
  • the CNR of the shortest signal was 49 dB
  • the reproduction output of the random signal was 0.98 V
  • the jitter was 10%. That is, as compared with Example 1, the CNR was the same, but the jitter was large.
  • the carrier attenuation of the shortest signal was 18 dB or less.
  • DC When re-recording was performed after each light beam irradiation, the clock jitter of the re-recorded signal exceeded 15%.
  • Sample No. 3 was produced in the same manner as in Sample No. 1 of Example 1 except for the above.
  • Sample No. 3 has a recording layer with a higher crystallization speed than Sample No. 1, and can be rewritten at a linear velocity of 3.5 m / s.
  • sample No. 3 has a linear velocity of 3.5 m and a DC laser beam power of 3 mW or more.
  • Optical recording disk sample No. 4 was produced in the following procedure.
  • the translucent substrate 2, the first dielectric layer 31, and the protective layer 6 were the same as those of Sample No. 1, respectively.
  • the recording layer 4 was formed by a sputtering method in an Ar atmosphere.
  • the composition (atomic ratio) of the recording layer 4 is
  • the thickness of the recording layer 4 was 20 nm.
  • the second dielectric layer 32 using A 1 2 ⁇ 3 as a target was formed by sputtering have you in Ar atmosphere.
  • the thickness of the second dielectric layer 32 was 2 Onm.
  • the reflective layer 5 was formed by sputtering using Ag 98 PdCu as a target in an Ar atmosphere.
  • the thickness of the reflective layer 5 was 75 nm.
  • the second dielectric layer 32 composed of a Zn S (50 mole 0/0) _ S I_ ⁇ 2 (50 mol 0 /.), Except that the reflective layer 5 was formed from A 1 _ 1. 7 mol% C r was prepared in the same manner as Sample No. 4.
  • the CNR and clock jitter were measured in the same manner as in Example 1.
  • the CNR of the shortest signal was 51 dB for sample No. 4 and 5 O dB for sample No. 5.
  • the clock jitter of the shortest signal was 6% for Sample No. 4 and 7.5% for Sample No. 5.
  • the clock jitter of the random signal was 8% for sample 4 and 10% for sample 5.
  • each sample was inspected in the same manner as in Example 1 to determine whether it was a write-once medium. As a result, each sample was confirmed to function as a write-once medium at a linear velocity of 3.5 m / s, as in the case of sample No. 1 of Example 1.
  • a write-once phase change medium that has a small jitter when performing high-density recording and has a sufficiently high reproduction output is realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Description

明 細 書 光記録媒体 技術分野
本発明は、 相変化型の記録層を有し、 追記型媒体として用いられる光記録媒体 に関する。 背景技術
近年、 高密度記録が可能な光記録媒体が注目されている。 光記録媒体には、 1 回だけ記録が可能で書き換えが不可能な追記型媒体と、 繰り返し記録が可能な書 き換え型媒体とがある。
追記型媒体は記録情報の書き換えが不可能であるため、 情報の改竄が問題とな る公文書等の記録に適している。 追記型媒体としては、 有機色素を記録材料とす るものが広く用いられている。 しかし、 有機色素を記録材料とすると、 媒体の線 速度を速くして高速記録を行う場合に記録感度が不十分となりやすいので、 高転 送レートの実現が困難である。 また、'有機色素は、 分光吸収特性や分光反射特性 が比較的急峻であるため、 記録 ·再生波長に対応した有機色素を使う必要がある。 したがって、 例えば、 より短レ、波長の記録 ·再生光を使う上位フォ一マットが存 在する場合、 上位フォーマツト用の記録 ·再生光では下位フォーマツトの媒体の 記録 ·再生ができなくなるという問題がある。 また、 短波長の記録 ·再生光に対 応する有機色素の設計および入手が難しいとレヽぅ問題もある。
一方、 書き換え可能型の光記録媒体のうち相変化型のものは、 レーザー光を照 射することにより記録層の結晶状態を変化させて記録を行い、 このような状態変 化に伴なう記録層の反射率変化を検出することにより再生を行うものである。 ォ 一バーライトによる書き換えが可能な相変化型媒体では、 結晶質記録層に記録パ ヮ一レベルのレーザー光を照射して溶融させ、 溶融状態から急冷することにより 非晶質記録マークを形成する。 消去に際しては、 消去パワーレベルのレーザー光 を照射して記録層の結晶化温度以上融点未満の温度まで昇温し、 次いで徐冷する ことにより、 非晶質記録マークを結晶化する。 したがって、 単一のレーザー光を 強度変調しながら照射することにより、 オーバーライトが可能である。
相変化型の記録層を有する媒体は、 上記した書き換え型のほか、 追記型媒体と して用いることも可能である。 追記型媒体として用いる場合には、 いったん形成 した非晶質記録マークを消去または書き換えできないことが必要である。
有機色素を用いる追記型媒体では、 記録に際して有機色素の分解が伴う。 その ため、 一般に、 記録時の線速度を 2倍にすると記録用レーザー光のパワーを 2 1/2 倍にする必要があるといわれている。 これに対し相変化型媒体を追記型媒体とし て用いる場合、 記録用レーザー光を照射した部分が融点に達すればよい。 記録層 はレーザー光を瞬時に吸収して融点に達するため、 記録用レーザー光のパワーは 記録時の線速度に大きくは依存しない。 したがって、 記録時の線速度を 2倍にし ても、 記録用レーザー光のパワーはわずかな増加で済むという利点がある。
し力 し、 相変化型媒体を追記型媒体として利用するための有効な提案はなされ ていない。 発明の開示
本発明は、 追記型として用いることができ、 かつ、 高密度記録が可能な相変化 型光記録媒体を提供することを目的とする。
このような目的は、 下記 （1 ) 〜 （5 )' のいずれかの構成により達成される。 ( 1 ) 記録光の波長を Lとし、 記録光学系の対物レンズの開口数を NAとし たとき、 長さが 0 . 4 λ /Ν Α以下であって、 かつ、 円形または長円形である最 短記録マークが形成されるように記録が行われる相変化型の記録層を有し、 使用される最小線速度において記録情報の消去または書き換えが不可能な追記 型媒体である光記録媒体。
(2) S bと T eとを除く元素を Mで表し、 前記記録層構成元素の原子比を 式 I (S bxT θι_χ) ト yMy
で表し、 使用される最小線速度を Vmin (ra/s) としたとき、
0. 5≤x≤y/2 + 0. 02 Vmin+ 0. 57かつ x≤ 0. 9、
0≤y≤0. 4
である上記 （1) の光記録媒体。
(3) 記録マークの周囲に再結晶化領域が存在しないように記録が行われる 上記 （1) または （2) の光記録媒体。
(4) 3. 49m/s以上の線速度において記録情報の消去または書き換えが 不可能である上記 （1) 〜 （3) のいずれかの光記録媒体。
(5) 1. 2m/s以上の線速度において記録情報の消去または書き換えが不 可能である上記 (1) 〜 （3) のいずれかの光記録媒体。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の光記録媒体の構成例を示す部分断面図である。 図 2は、 本発 明の光記録媒体の構成例を示す部分断面図である。 図 3は、 5 T信号おょぴその 記録波形を示すグラフである。 図 4は、 結晶構造を示す図面代用写真であって、 記録層の透過型電子顕微鏡写真である。 図 5は、 DC消去パワーと （Rtop+Rb ottom) Z2Riniとの関係を示すグラフである。 図 6は、 結晶構造を示す図面代 用写真であって、 記録マーク周囲に再結晶化領域が存在する記録層の透過型電子 顕微鏡写真である。 発明を実施するための最良の形態
相変化型媒体は、'書き換え型であっても追記型であっても記録密度の向上が要 求される。 しかし、 高密度記録を行うために記録マーク長を短くする場合、 再生 出力低下およびジッタ増大が生じやすい。'これに対し特開 2 0 0 0 - 2 3 1 7 2 5号公報では、 最短記録マークの形状を制御することにより、 高密度記録に伴う 再生出力低下およびジッタ増大を改善する提案がなされている。 同公報には、 後 端の少なくとも一部が前端に向かって凸状である形状、 具体的には蝙蝠状の最短 記録マークを形成する光記録方法が記載されている。 このような蝙蝠状の最短記 録マークは、 記録条件を制御することにより形成できる。 結晶化状態の記録層に 記録用レーザービームを照射すると照射領域が溶融し、 レーザービームが遠ざか ると、 溶融領域が急冷されて非晶質記録マークが形成される。 このとき、 レーザ 一ビームの強度変調パターンを制御することにより溶融領域後端付近における冷 却速度を制御すれば、 溶融領域後半部を再結晶化することができる。 その結果、 溶融領域前半部だけが非晶質化し、 蝙蝠状の非晶質記録マークが形成される。 . 同公報記載の方法では、 記録マーク長に対して相対的に記録マーク幅を大きく でき、 それにより記録マーク長の短縮による再生出力低下を抑制できる。 そのた め同公報では、 記録光の波長を； Iとし、 記録光学系の対物レンズの開口数を N A としたとき、 最短記録マークの長さを 0 . 4え ZNA以下と短くしても十分な記 録マーク幅が確保でき、 その結果、 十分な再生出力が得られている。 また、 同公 報では、 最短記録マークをこの形状とすることにより、 ジッタを低減している。 本発明者らは、 結晶化速度の比較的遅い記録層を設けると共に使用線速度を比 較的速くすることにより追記型とした相変化型媒体に対し、 上記特開 2 0 0 0— 2 3 1 7 2 5号公報の実施例に記載された書き換え型媒体と同様に、 最短記録マ ークの長さが 0 . 4 1 /NA以下となり、 かつ、 溶融領域後部が再結晶化するよ うに記録条件を設定した。 し力 し、 この場合には、 上記特開 2 0 0 0— 2 3 1 7 2 5号公報記載の書き換え型媒体と異なり、 ジッタが大きくなつてしまつた。 追記型媒体に高密度記録を行う上記実験においてジッタが大きくなった原因は、 以下のように考えられる。 相変化型媒体を追記型媒体として使用するため、 上記 実験では、 結晶化速度の比較的遅い記録層を設けると共に使用線速度を比較的速 くした。 し力 し、 この条件では、 溶融した記録層が再結晶化しにくい。 そのため、 溶融領域後半部の再結晶化が安定して行われず、 その結果、 記録マーク後端縁の 位置がばらつきやすく、 また、 記録マーク形状がばらつきやすい。 これらのばら つきによる影響は、 記録マークが短いほど相対的に大きくなる。 したがって、 最 短記録マークの長さが 0 . 4 λ /ΝΑ以下と短い場合には、 最短信号のジッタが 大きくなり、 最短信号のジッタは記録信号全体のジッタに強く影響するため、 ラ ンダム信号のジッタが悪化したと考えられる。
このような実験結果に基づき、 本発明者らは記録マーク形状のばらつきを防ぐ ために、 記録層の溶融領域後半部の再結晶化を抑制する条件で記録を行い、 記録 マーク形状のばらつきを防ぐこととした。 具体的には、 記録感度が十分に確保で き、 かつ、 最短記録マークの形状が円形または長円形となるように、 記録線速度 に応じて、 記録層の結晶化速度おょぴ媒体の熱設計を制御すると共に、 最適な記 録条件を設定した。 しかし、 単に最短記録マークを円形または長円形にすると、 再生出力が低くなつてしまう。 そのため本発明では、 結晶化速度が比較的遅く、 かつ、 結晶一非晶質間での反射率変化が大きくなるように記録層の組成を選択し た。 これにより本発明では、 追記型媒体として使用可能な結晶化速度を有する記 録層を備え、 しかも、 高密度記録を行ったときにジッタが小さく、 かつ再生出力. が十分に高くなる相変化型媒体を実現した。
なお、 本発明において、 高密度記録を行ったときに十分な再生出力が得られる とは、 最短記録マークの長さが 0 . 4 λ /Ν Α以下である場合に、 最短信号の C N R (carrier to noise ratio) が 4 5 dB以上、 好ましくは 4 8 dB以上となるこ とを意味する。
ところで、 前記特開 2000-231 725号公報の図 5および図 6には、 比 較例としてほぼ円形の記録マークが記載されている。 これらの記録マークは、 記 録パワーを比較的低くして、 記録時の溶融領域後半部の再結晶化を防ぐことによ り、 形成されたものである。 この記録マークが形成された記録層の組成 （原子 比） は、 同公報の段落 007 1および段落 0052に示されるように、
AgaI nbS bcTed
において
a = 0. 07、
b = 0. 05、
c = 0. 59、
d = 0. 29
であり、
(S bxT ei_x) ト y (Ag， I n) y
の形では
x = 0. 67、
y = 0. 12
である。 また、 円形の記録マークは線速度 1. 2m/sで形成されている。 この組 成の記録層は、 線速度 1. 2 m/sで消去が可能である。 線速度 1. 2m/sで消去が 不可能な本発明の媒体では、 S b含有量を表す Xがより小さいため、 再生出力が より高くなる。
本発明の媒体では、 非晶質記録マークを形成したとき、 記録マークの周囲に再 結晶領域が存在しないことが好ましい。 従来の相変化型記録媒体では、 特開平 9 -71 76号公報 （図 2参照） 、 特開平 4— 366424号公報 （図 2参照） に 記載されているように、 非晶質記録マークの周囲に再結晶化領域が存在する。 こ の再結晶化領域は、 以下に説明するメカニズムにより形成される。
光記録媒体の記録に用いられるレーザービームのビームスポットはほぼ正円形 であり、 ビームスポット内におけるエネルギー分布はガウシアン分布である。 そ のため、 記録用レーザー.ビームを相変化型記録層に照射すると、 照射部位では周 辺部より中央部のほうが高温となり、 照射後には照射部位の中央部から周辺部に 熱が伝導する。 その結果、 照射部位の周辺部での冷却速度が遅くなり、 前記周辺 部は徐冷されることになる。 そのため、 前記周辺部はいつたん溶融しても非晶質 化はせず、 再び結晶質に戻ってしまう。 このような作用により、 非晶質記録マー ク周囲には再結晶化領域が形成される。
このようにして形成される再結晶化領域における結晶粒径は、 記録層の初期化 (全面結晶化） によって形成される結晶の粒径とは異なり、 また、 消去操作によ つて形成される結晶の粒径とも異なる。 結晶粒径が異なると光反射率も異なる。 そのため、 記録マークの外縁が不明瞭となる結果、 再生特性が悪化する。 特に、 記録マークのェッジ位置を検出することが必要なマークェッジ記録では、 記録マ —クの長さやエッジの状態が不明瞭となると、 ジッタが悪化する。
これに対し本発明の好ましい態様では、 記録マークの周囲に再結晶化領域が存 在しないので、 信号品質が良好となり、 ジッタを小さくすることができる。 記録 マーク周囲が再結晶化することを防ぐためには、 記録層の組成および Zまたは媒 体の熱設計を適宜制御すればよ 、。
なお、 前記特開 2 0 0 0— 2 3 1 7 2 5号公報には、 前述したように、 比較例 としてほぼ円形の記録マークが記載されている。 この比較例で用いた媒体は、 線 速度 3 . 5 m/sでの書き換えが可能となるように記録層の組成およぴ媒体の熱設 計が選択されたものなので、 この比較例で使用している線速度 1 . 2 m/sでは追 記型とはならないほか、 記録マーク周囲の再結晶化が生じやすい。 実際、 同公報 の図 5および図 6では、 ほぼ円形の記録マークの周囲に、 未記録部結晶質とは異 なる結晶質からなる再結晶化領域が認められる。
本発明は、 結晶質記録層に非晶質記録マークが形成されるタイプの媒体に特に 好適である。 ただし、 非晶質記録層に結晶質記録マークが形成されるタイプの媒 体にも本発明は適用可能である。
次に、 本発明の媒体の構成例を説明する。
図 1に示す構造
本発明の光記録媒体の構成例を、 図 1に示す。 この光記録媒体は、 透光性基体 2上に、 第 1誘電体層 3 1、 記録層 4、 第 2誘電体層 3 2、 反射層 5および保護 層 6をこの順で有し、 記録または再生のためのレーザー光は、 透光性基体 2を通 して入射する。 '
透光性基体 2
透光性基体 2は、 記録または再生のためのレーザー光に対し透光性を有する。 透光性基体 2の厚さは、 通常、 0 . 2〜 1 . 2誦、 好ましくは 0 . 4〜 1 . 2腿 とすればよレ、。 透光性基体 2は樹脂から構成すればよいが、 ガラスから構成して もよい。 光記録媒体において通常設けられるグループ （案内溝） 2 1は、 レーザ 一光入射側から見て手前側に存在する領域であり、 隣り合うグ^^ープ間に存在す る領域はランド 2 2である。
本発明では、 ランドおよび Zまたはグループを記録トラックとして利用するこ とができる。
第 1誘電体層 3 1および第 2誘電体層 3 2
これらの誘電体層は、 記録層の酸化、 変質を防ぎ、 また、 記録時に記録層から 伝わる熱を遮断ないし面内方向に逃がすことにより、 透光性基体 2を保護する。 また、 これらの誘電体層を設けることにより、 変調度を向上させることができる。 各誘電体層は、 組成の相異なる 2層以上の誘電体層を積層した構成としてもよレ、。 これらの誘電体層に用いる誘電体としては、 例えば、 S i、 G e、 Z n、 A l、 希土類元素等から選択される少なくとも 1種の金属成分を含む各種化合物が好ま しい。 化合物としては、 酸化物、 窒化物または硫化物が好ましく、 これらの化合 物の 2種以上を含有する混合物を用いることもできる。
第 1誘電体層および第 2誘電体層の厚さは、 保護効果や変調度向上効果が十分 ： に得られるように適宜決定すればよいが、 通常、 第 1誘電体層 31の厚さは好ま しくは 30〜30 Onm、 より好ましくは 50〜 25 Onmであり、 第 2誘電体層 3 2の厚さは好ましくは 10〜5 Onmである。
各誘電体層は、 スパッタ法により形成することが好ましい。
記録層 4
記録層の組成は特に限定されず、 各種相変化材料から適宜選択すればよいが、 少なくとも S bおよび T eを含有するものが好ましい。 S bおよび T eだけから なる記録層は、 結晶化温度が 130°C程度と低く、 保存信頼性が不十分なので、 結晶化温度を向上させるために他の元素を添加することが好ましい。 この場合の 添加元素としては、 I n、 Ag、 Au、 B i、 S e、 A l、 P、 Ge、 H、 S i、 C、 V、 W、 T a、 Z n、 T i、 S n、 P b、 P dおよぴ希土類元素 （S c、 Y およびランタノイド） から選択される少なくとも 1種が好ましい。 これらのうち では、 保存信頼性向上効果が特に高いことから、 希土類元素、 Ag、 I nおよび Geから選択される少なくとも 1種が好ましい。
追記型の記録層に用いる S bおよび T eを含有する組成としては、 以下のもの が好ましい。 S bと T eとを除く元素を Mで表し、 記録層構成元素の原子比を 式 I (S bxTeト ト yMy
で表し、 媒体が使用される最小線速度を Vinin (m/s) としたとき、 上記式 Iにお ける Xおよび yの範囲は、
0. 5≤ ≤ y/2 + 0. 02 Vmin+ 0. 57かっ¾:≤0. 9、
0≤y≤0. 4 であり、 好ましくは
y/2 + 0. 02 Vrain+ 0. 5≤x≤y/2 + 0. 02 Vmin+ 0. 57か ox≤ 0. 9、
0≤ y≤ 0. 4
である。
上記式 Iにおいて、 S bの含有量を表す xが小さすぎると、 結晶化速度が遅く なりすぎるため、 記録層の初期化が困難となる。 一方、 Xが yZ2 + 0. 02V min+ 0. 57より大きくなると、 線速度 Vminにおいて消去 （結晶化） が可能と なってしまうため、 追記型媒体として使用できなくなる。 また、 Xが大きくなる と、 特に 0. 9を超えると、 結晶状態と非晶質状態との間での反射率差が小さく なるため、 再生出力が低くなつてしまう。 したがって、 Xを上記範囲内とするこ とにより、 追記型媒体の記録層として適切な結晶化速度が得られ、 かつ、 再生出 力を十分に高くすることができる。
なお、 x≤yZ2 + 0. 02 Vmin+ 0. 57なる関係は、 以下の手順で実験 的に求めた。 まず、 Xおよび Zまたは yの相異なる複数の媒体のそれぞれについ て、 様々な線速度で消去を試み、 それぞれの媒体において消去が不可能となる臨 界線速度を求めた。 次いで、 この臨界線速度と Xおよび yとの関係を一次式とし て表した。 上記臨界線速度を Vで表すと、 この一次式は x = yZ2 + 0. 02 V + 0. 57である。
本明細書において、 媒体が使用される最小線速度 Vminとは、 本発明の媒体が 所属する規格または本発明の媒体との互換性が高い規格における基準線速度 （ 1 倍速といわれることもある） またはその最小値を意味する。 例えば、 追記型コン パクトディスクとして知られている CD— Rおよび書き換え型コンパクトデイス クとして知られている CD— RWにおける基準線速度は 1. 2〜1. 4m/sなの で、 CD— Rまたは CD— RWとの互換性が高い追記型媒体として本発明の媒体 が使用される場合、 Vminは 1 . 2m/sである。 また、 D VD (Digital Versatil e Disk) 規格として知られている光ディスクのうち、 追記型の D VD— Rおよび 書き換え型の D V D— RWの基準線速度は 3 . 4 9 m/sなので、 D V D— Rまた は D VD— RWとの互換性が高い追記型媒体として本発明の媒体が使用される場 合、 Vminは 3 . 4 9 m/sである。 一般に光ディスク ドライブでは、 書き込み操作 後、 1倍速未満の線速度で消去操作または書き換え操作を行うことは極めて希で あり、 また、 消去または書き換えは線速度が遅いほど容易となるため、 本発明に おける記録層の組成限定は Vminに基づいて行う。
なお、 本発明において、 使用される最小線速度は特に限定されない。 ただし、 一般に初期化線速度は記録線速度よりも遅くする必要があるため、 遅い記録線速 度に最適化された記録層では、 初期化線速度を著しく遅くする必要があり、 媒体 の生産性が低くなつてしまう。 また、 著しく遅 、線速度に最適化された記録層は、 初期化が不可能となることもある。 一方、 記録線速度が速すぎると、 機械精度の 極めて良好な媒体でないと面振れを許容範囲内に収めることが難しくなつたり、 媒体を駆動するためのモータの振動が大きくなつたりするため、 安定して記録を 行うことが困難となる。 そのため、 使用される最小線速度は、 通常、 l〜2 0 m/ s、 特に 1〜1 5 m/sの範囲内であることが好ましレ、。
元素 Mは特に限定されないが、 保存信頼性向上効果を示す上記元素のなかから 少なくとも 1種を選択することが好ましい。 元素 Mの含有量を表す yが大きすぎ ると、 再生出力が低くなる。
記録層の厚さは、 好ましくは 4雇超 5 O nm以下、 より好ましくは 5〜 3 0 nmで ある。 記録層が薄すぎると結晶相の成長が困難となり、 結晶化が困難となる。 一 方、 記録層が厚すぎると、 記録層の熱容量が大きくなるため記録が困難となるほ 力 \ 再生出力の低下も生じる。
記録層の形成は、 スパッタ法により行うことが好ましい。 なお、 本発明において記録層の構造は特に限定されない。 例えば、 特開平 8— 2 2 1 8 1 4号公報ゃ特開平 1 0— 2 2 6 1 7 3号公報に記載された多層構造の 記録層を有する媒体にも本発明は適用可能である。
反射層 5
本発明において反射層構成材料は特に限定されず、 通常、 A l、 A u、 A g、 P t、 C u、 N i、 C r、 T i、 S i等の金属または半金属の単体あるいはこれ らの 1種以上を含む合金などから構成すればよい。 .
反射層の厚さは、 通常、 1 0〜3 0 O nmとすることが好ましい。 厚さが前記範 囲未満であると十分な反射率を得にくくなる。 また、 前記範囲を超えても反射率 の向上は小さく、 コスト的に不利になる。 反射層は、 スパッタ法ゃ蒸着法等の気 相成長法により形成することが好ましい。
保護層 6
保護層 6は、 耐擦傷性や耐食性の向上のために設けられる。 この保護層は種々 の有機系の物質から構成されることが好ましいが、 特に、 放射線硬化型ィ匕合物や その組成物を、 電子線、 紫外線等の放射線により硬化させた物質から構成される ことが好ましい。 保護層の厚さは、 通常、 0 . 1〜1 0 0 i m程度であり、 スピ ンコート、 グラビア塗布、 スプレーコート、 デイツビング等、 通常の方法により 形成すればよい。
図 2に示す構造
本発明の光記録媒体の構成例を、 図 2に示す。 この光記録媒体は、 支持基体 2 0上に、 金属または半金属から構成される反射層 5、 第 2誘電体層 3 2、 記録層 4、 第 1誘電体層 3 1および透光性基体 2を、 この順で積層して形成したもので ある。 記録または再生のためのレーザー光は、 透光性基体 2を通して入射する。 なお、 支持基体 2 0と反射層 5との間に、 誘電体材料からなる中間層を設けても よい。 この構成例における透光性基体 2には、 図 1における透光性基体 2と同程度の 厚さの樹脂板やガラス板を用いてもよレ、。 ただし、 記録再生光学系の高 NA化に よって高記録密度を達成するためには、 透光性基体 2を薄型化することが好まし レ、。 その場合の透光性基体の厚さは、 3 0〜3 0 0 mの範囲から選択すること が好ましい。 透光性基体が薄すぎると、 透光性基体表面に付着した塵埃による光 学的な影響が大きくなる。 一方、 透光性基体が厚すぎると、 高 NA化による高記 録密度達成が難しくなる。
透光性基体 2を薄型化するに際しては、 例えば、 透光性樹脂からなる光透過性 シートを各種接着剤や粘着剤により第 1誘電体層 3 1に貼り付けて透光性基体と したり、 塗布法を利用して透光性樹脂層を第 1誘電体層 3 1上に直接形成して透 光性基体としたりすればょレ、。
支持基体 2 0は、 媒体の剛性を維持するために設けられる。 支持基体 2 0の厚 さおよび構成材料は、 図 1に示す構成例における透光性基体 2と同様とすればよ く、 透明であっても不透明であってもよい。 グループ 2 1は、 図示するように、 支持基体 2 0に設けた溝を、 その上に形成される各層に転写することにより、 形 成できる。
図 2に示す構造の媒体では、 反射層 5形成時の結晶成長により、 レーザー光入 射側における反射層の表面粗さが大きくなりやすい。 この表面粗さが大きくなる と、 再生ノイズが増大する。 そのため、 反射層の結晶粒径を小さくしたり、 反射 層を非晶質層として形成したりすることが好ましい。 そのためには、 A gまたは A 1を主成分とし、 かつ、 前記した添加元素を含有する反射層が好ましい。 なお、 反射層の熱伝導率は、 結晶粒径が小さいほど低くなるため、 反射層が非 晶質であると、 記録時に十分な冷却速度が得られにくい。 そのため、 反射層をま ず非晶質層として形成した後、 熱処理を施して結晶化させることが好ましレ、。 い つたん非晶質層として形成した後に結晶化すると、 非晶質のときの表面粗さをほ ぼ維持でき、 し力 も、 結晶化による熱伝導率向上は実現する。
このほかの各層は、 図 1に示す構成例と同様である。
実施例
実施例 1
射出成形によりグループ （幅 0. 2/im、 深さ 20 、 ピッチ 0. 74 / m) を 同時形成した直径 120議、 厚さ 6匪のディスク状ポリカーボネート板を透 光性基体 2として用い、 そ'の表面に、 第 1誘電体層 31、 記録層 4、 第 2誘電体 層 32、 反射層 5および保護層 6を以下に示す手順で形成し、 図 1に示す構成を 有する光記録ディスクサンプル No. 1とした。
第 1誘電体層 3 1は、 ターゲットとして Zn S (80モル0 /0) — S i 02 (2 0モル0 /0) を用い、 A r雰囲気中においてスパッタ法により形成した。 第 1誘電 体層 31の厚さは 9 Onmとした。
記録層 4は、 A r雰囲気中においてスパッタ法により形成した。 記録層 4の組 成 （原子比） は
ゝ1 b 0.67 I e 0.33/ 0.9 ( A n 0. ^ S 0. θ) 0. 1
とした。 記録層 4の厚さは 20皿とした。
第 2誘電体層 3 2は、 ターゲットとして Z n S (50モル0 /0) — S i〇2 (5 0モル0 /0) を用い、 A r雰囲気中においてスパッタ法により形成した。 第 2誘電 体層 32の厚さは 2 Onmとした。
反射層 5は、 ターゲットとして A 1— 1. 7モル％C r合金を用い、 A r雰囲 気中においてスパッタ法により形成した。 反射層 5の厚さは 1◦ Onmとした。 保護層 6は、 紫外線硬化型樹脂をスピンコート法により塗布後、 紫外線照射に より硬化して形成した。 硬化後の保護層厚さは 5 mであった。
このようにして作製したサンプル No. 1を初期化した。 初期化は、 バルクイレ 一ザ一を用いて線速度 2 m/sで行った。
このサンプル No. 1について、 光記録媒体評価装置 （パルステック社製 DDU - 1000) を用い、
レーザー波長 λ . 635 nm、
開口数 NA： 0. 6、
記録信号： E FMプラス （8— 16) 変調の単一信号 （最短信号である 3 T 信号） およびランダム信号、
線速度： 3. 5 m/s (最短信号長： 0. 36 λ/ΝΑ)；
の条件で、 最短信号およびランダム信号をそれぞれ 1回記録した後、 再生パワー 0. 9 mWで記録情報を再生した。
ここで、 記録時のレーザー光の強度変調パターンについて説明する。 一般に、 相変化型光記録媒体に記録する際には、 記録マークの長さに対応して記録光を直 流的に照射するのではなく、 例えば特開 2000— 155945号公報に記载さ れているように、 マルチパルス記録を行うのが一般的である。 マルチパルス記録 における記録波形の例を、 図 3に示す。 なお、 本明細書において記録波形とは、 記録光を強度変調するための駆動信号パターンを意味する。 図 3には、 NRZ I 信号の 5 T信号と、 この 5 T信号に対応する記録波形とを示してある。 図 3にお いて、 Pwは記録パワー、 P bはバイアスパワーである。 Pbは、 オーバーライ ト可能な記録システムでは、 通常、 消去パワーと呼ばれる。 この記録波形は、 記 録マークを形成するための記録パルス部と、 記録パルス部同士を連結する直流部 とを有する。 記録パルス部は、 上向きパルス （強度 Pw) とこれに続く下向きパ ルス （強度 P b) との組み合わせが繰り返される構造であり、 全体としては Pb から立ち上がり、 P bに戻るものとなっている。 図 3において、 Ttopは先頭の 上向きパルスの幅であり、 Tmpは他の上向きパルス （マルチパルスともいう） の 幅である。 これらのパルス幅は、 基準クロック幅 （1T) で規格化した値で表さ れる。
本実施例では、 このような記録波形を用い、
記録パワー P w： 9mW、
バイアスパワー Pb : 0. 5mW、
Ttop : 0. 6 T、
Trap： 0. 35 T
の条件で記録を行った。 なお、 最短信号 （3Τ信号） において、 記録パルス部の 上向きパルスは 1つとし、 その幅は上記 Ttopとした。 この記録条件は、 クロッ クジッタが最小となる最適記録条件である。
記録後、 最短信号についてスペク トラムアナライザ （アドパンテスト社製） に より CNRを測定したところ、 49. ldBであった。 また、 ランダム信号につい てクロックジッタおよび再生出力を測定したところ、 それぞれ 8. 5%ぉょぴ1. 04Vであった。 クロックジッタが 9%以下であれば、 実用上問題のない信号再 生が可能であるが、 クロックジッタが 13%を超えると、 特に 15%を超えると エラーが多発するため、 再生信号としては使用できなくなる。 なお、 クロックジ ッタは、 再生信号をタイムインターパルアナライザ （横河電機株式会社製） によ り測定して 「信号の揺らぎ （σ) 」 を求め、
σ/Tw (%)
により求めた。 Twは検出窓幅である。 また、 再生出力は、 アナログオシロスコ ープにより測定した。
次に、 信号を記録したトラックに、 線速度 3. 5m/sで出力 2〜7mWの直流レ 一ザ一ビームを照射して、 記録マークの消去を試みた。 照射後に CNRを測定し たところ、 最短信号では最大 16. 5 dBの信号減衰が観測された。 一方、 ランダ ム信号を記録したトラックでは、 直流レーザービーム照射前の再生出力に対する 照射後の再生出力の比が 0. 29であった。 次に、 上記直流レーザービームを照射したトラックに対し、 線速度 3. 5m/s でランダム信号を記録してそのクロックジッタを測定したところ、 最小でも 1 6. 8%であり、 再生信号としての使用が不可能であることがわかった。
このサンプルでは、 消去光に相当する直流レーザービームの照射による消去率 が低いため、 照射後にランダム信号を記録したときのクロックジッタが極端に大 きくなつている。 したがって、 このサンプルでは情報の書き換えが不可能である。 なお、 直流レーザービームのパワーを 7mWより高くしていくと、 記録層が溶融 してしまい、 レーザービーム照射後に非晶質となった。 すなわち、 レーザーパヮ 一を高くしても、 記録層の再結晶化は不可能であった。.
また、 初期化後、 上記条件でランダム信号を記録した領域に、 同じ条件でラン ダム信号を重ね書きした後、 クロックジッタを測定したところ、 クロックジッタ は測定不可能 （20%超） であり、 信号再生が不可能であった。
上記条件で記録を行った後、 サンプル No. 1の記録層を透過型電子顕微鏡によ り観察したところ、 図 4に示されるように最短記録マ一クはほぼ円形であった。 図 4では、 記録マーク周囲に再結晶化領域は全く認められない。
比較例 1
第 1誘電体層の厚さを 12 Onmとし、 第 2誘電体層 32の厚さを 5 Onmとした ほかは実施例 1と同様にして、 サンプル No.2を作製した。
サンプル No. 2に対し、 記録パワー Pwを 8mWとしたほかは実施例 1と同様に して最短信号およびランダム信号を記録し、 CNR、 再生出力およびジッタを測 定した。 その結果、 最短信号の CNRは 49dBであり、 ランダム信号の再生出力 は 0. 98V、 ジッタは 1 0%であった。 すなわち、 実施例 1と比べ、 CNRは 同等であつたがジッタが大きくなつた。
なお、 サンプル No. 2について、 実施例 1と同様に直流レーザー光の照射を行 つたところ、 最短信号のキャリアの減衰量は 1 8 dB以下であつた。 また、 直流レ 一ザ一光照射後に再記録を行つたところ、 再記録信号のクロックジッタは 1 5 % を超えていた。
サンプル No. 2の記録層を透過型電子顕微鏡により観察したところ、 最短記録 マークは円形ではなく、 後端縁がえぐれた形状となっており、 後端縁近傍は再結 晶化していた。 ジッタの悪化は、 この再結晶化の程度が記録マークごとに大きく ばらついたために生じたと考えられる。
追記型媒体と書き換え型媒体との比較
記録層の組成を
(S b0.7T e0.3) ( I n0.4Ag0.6リ 0. i
としたほかは実施例 1のサンプル No. 1と同様にして、 サンプル No. 3を作製した。 このサンプル No. 3は、 サンプル No. 1に比べ結晶化速度のより速い記録層を有す るため、 線速度 3. 5m/sでの書き換えが可能である。
サンプル No. 1およびサンプル No. 3に対し、 実施例 1と同様にしてランダム信 号を記録した後、 このランダム信号の記録領域において再生操作を行い、 このと きに得られた最も高い反射レベルを Riniとした。 次いで、 記録時と同じ線速度 で直流レーザー光を照射する消去操作を行った。 照射した直流レーザー光のパヮ 一 （DC消去パワー） と、 照射時の線速度 Vとを図 5に示す。 次いで、 直流レー ザ一光照射領域において再生操作を行い、 このときに得られた最も高い反射レべ ルを Rtop、 最も低い反射レベルを Rbottomとし、 （Rtop+ Rbottom) / 2 Rin iを求めた。 結果を図 5に示す。 なお、 反射レベルの測定は、 光記録媒体評価装 置 （パルステック社製 DDU— 1 0 0 0) により行った。
図 5において、 サンプル No. 3では、 線速度 3. 5m 、 直流レーザービームの パワー 3 mW以上のとき
( R to +R bottom) / 2 Rini≥ 1
となっているが、 サンプル No. 1では 3. 5 m/s以上のすべての線速度において、 直流レーザービームのパワーによらず
(Rtop+Rbottom) / 2 Riniく 1
となっている。
これら务場合について、 3 以上の直流レーザービーム照射後に、 最初の記録 と同条件で再ぴランダム信号を記録し、 クロックジッタを測定したところ、 サン プル No.3では 8〜 9 %であり、 サンプル No. 1では 1 6. 8〜 20 %であった。 すなわち、 サンプル No.3は線速度 3. 5m/sにおいて書き換えが可能であり、 サ ンプル No.1は線速度 3. 5〜14m/sの範囲において書き換えが不可能である。 記録マーク周囲の再結晶化に関する比較
サンプル No.4 (実施例）
光記録ディスクサンプル No.4を、 以下の手順で作製した。 透光性基体 2、 第 1誘電体層 31および保護層 6は、 サンプル No. 1とそれぞれ同じとした。
記録層 4は、 A r雰囲気中においてスパッタ法により形成した。 記録層 4の組 成 （原子比） は
V ° 0.68 ^ e 0.32) 0.92 ( 丄 n 0.4-^ S 0.6) 0.08
とした。 記録層 4の厚さは 20 nmとした。
第 2誘電体層 32は、 ターゲットとして A 12〇3を用い、 A.r雰囲気中にお いてスパッタ法により形成した。 第 2誘電体層 32の厚さは 2 Onmとした。 反射層 5は、 ターゲットとして Ag 98P d Cu を用レ、、 Ar雰囲気中にお いてスパッタ法により形成した。 反射層 5の厚さは 75nmとした。
サンプル No. 5 (比較例）
第 2誘電体層 32を Zn S (50モル0 /0) _ S i〇2 (50モル0 /。） から構成 し、 反射層 5を A 1 _ 1. 7モル％C rから構成したほかはサンプル No.4と同 様にして作製した。
評価 上記各サンプルの記録層を実施例 1と同様にして初期化した。 次いで、 各サン プルについて、 記録パワー P wを 1 3 mWとしたほかは実施例 1と同じ条件で、 最 短信号おょぴランダム信号をそれぞれ 1回記録した後、 記録情報を再生した。 記録後の各サンプルについて、 実施例 1と同様にして記録層の透過型電子顕微 鏡写真を撮影した。 サンプル No. 5の写真を図 6に示す。 図 6における記録マー クは、 ほぼ円形または長円形となっている。 図 6では、 記録マーク周囲に、 未記 録領域の結晶質とは明確に異なる再結晶化領域が存在している。 この再結晶化領 域の幅は 5 0 mであった。 なお、 図 6の写野の面積は、 図 4の写野の面積と同 じである。 一方、 サンプル No. 4の透過型電子顕微鏡写真では、 図 4と同様に、 円形の記録マーク周囲に再結晶化領域は全く認められなかった。
記録後の各サンプルについて、 実施例 1と同様にして C N Rおよびクロックジ ッタを測定した。 その結果、 最短信号の C N Rは、 サンプル No. 4では 5 1 dB、 サンプル No. 5では 5 O dBであった。 また、 最短信号のクロックジッタは、 サン プル No. 4では 6 %、 サンプル No. 5では 7 . 5 %であった。 また、 ランダム信号 のクロックジッタは、 サンプノレ No. 4では 8 %、 サンプル No. 5では 1 0 %であつ た。
この結果から、 記録マーク周囲に再結晶化領域が存在しない場合、 C N Rが高 くなり、 ジッタが小さくなることがわかる。
次に、 各サンプルについて、 実施例 1と同様にして、 追記型媒体かどうかを判 定する検査を行った。 その結果、 各サンプルは、 実施例 1のサンプル No. 1と同 様に、 線速度 3 . 5 m/sにおいて追記型媒体として機能することが確認された。 産業上の利用の可能性
本発明によれば、 追記型の相変化型媒体であって、 高密度記録を行ったとき ジッタが小さく、 かつ再生出力が十分に高い媒体が実現する。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 記録光の波長を Lとし、 記録光学系の対物レンズの開口数を N Aとしたと き、 長さが 0. 4 λΖΝΑ以下であって、 かつ、 円形または長円形である最短記 録マークが形成されるように記録が行われる相変化型の記録層を有し、
使用される最小線速度において記録情報の消去または書き換えが不可能な追記 型媒体である光記録媒体。
2. S bと T eとを除く元素を Mで表し、 前記記録層構成元素の原子比を 式 I (SbxTe i— x) ト yMy
で表し、 使用される最小線速度を Vmin (m/s) としたとき、
0. 5≤ ≤ y/2 + 0. 02 Vmin+ 0. 57かつ x O. 9、
0≤ y≤0. 4
である請求の範囲第 1項の光記録媒体。
3. 記録マークの周囲に再結晶化領域が存在しないように記録が行われる請求 の範囲第 1項または第 2項の光記録媒体。 .
4. 3. 49ra/s以上の線速度において記録情報の消去または書き換えが不可 能である請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかの光記録媒体。
5. 1. 2m/s以上の線速度において記録情報の消去または書き換えが不可能 である請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかの光記録媒体。
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