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WO1999044199A1 - Optical recording medium - Google Patents

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WO1999044199A1
WO1999044199A1 PCT/JP1999/000850 JP9900850W WO9944199A1 WO 1999044199 A1 WO1999044199 A1 WO 1999044199A1 JP 9900850 W JP9900850 W JP 9900850W WO 9944199 A1 WO9944199 A1 WO 9944199A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
recording medium
optical recording
thickness
medium according
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP1999/000850
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yuji Kuroda
Yutaka Kasami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to DE69928190T priority patent/DE69928190T2/de
Priority to KR1019997009823A priority patent/KR100598755B1/ko
Priority to EP99906469A priority patent/EP0984443B1/en
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/21—Circular sheet or circular blank

Definitions

  • the present invention relates to a phase-change optical recording medium, and more particularly to a phase-change optical recording medium capable of high-speed direct overwriting.
  • a so-called DVD-RAM is commercially available, with a linear velocity of 6 m / s and a bit length of 0.41 m / s.
  • a track pitch of 0.74 m, a laser wavelength of about 650 nm, a data transfer rate of 11 Mbps, and a recording capacity of 26 GB have been realized.
  • specific methods for reducing the spot size of the recording laser include a method of shortening the laser wavelength and a method of increasing the aperture of the objective lens.
  • the spot size can be made smaller than when each is used alone.
  • the wavelength 40 Using a blue-violet laser near 0 nm and an objective lens with a numerical aperture NA of 0.85 enables theoretically higher density recording.
  • a recording mark is written by irradiating a high-power laser to raise the temperature of the recording layer to a temperature higher than the melting point of the recording layer and then rapidly cooling the recording layer.
  • the recorded mark is kept in a temperature range between the crystallization start temperature and the melting point of the recording layer for a time necessary for the recording layer to be crystallized, thereby performing crystallization, that is, erasing.
  • Fig. 1 shows how the temperature at one point on a disk changes over time.
  • the time maintained at or above the crystallization temperature for example, assumed to be 400 ° C.
  • DOW direct overwrite
  • Z n S- S i 0 2 layers are, recording layer, Z n S- S i 0 2 layer, a phase change recording disc structure composed of four layers of the reflective layer, Realizing even higher densities and higher transfer rates is virtually impossible. For example, as shown in Fig. 2, it has been confirmed by experiments that the jitter value becomes worse as the linear velocity increases.
  • a method of increasing the crystallization speed of the recording layer can be considered. That is, the erasing rate may be increased by shortening the time required for crystallization, and the pre-crystallization may be easily caused.
  • the erasing rate may be increased by shortening the time required for crystallization, and the pre-crystallization may be easily caused.
  • a technology is used to increase the crystallization speed of the recording layer by providing a crystallization promoting material that is effective to increase the crystallization speed of amorphous in contact with the recording layer.
  • this method has problems in that the storage stability of the recording mark is lowered in the temperature range under daily use conditions, and the recording mark is erased even by a laser during reproduction.
  • the present invention can support high recording density and high transfer rate by miniaturizing the spot size and improving the recording linear velocity, and reduces the repetition durability and the storage stability of the recorded signal. It is an object of the present invention to provide an optical recording medium capable of realizing a good direct-to-burst light without causing the optical recording medium to achieve the above-mentioned object.
  • the ratio A c / A a is 0.9 or more, and the crystallization promoting material for promoting crystallization of the phase change material is in contact with at least one surface of the recording layer. It is.
  • the basic idea of the present invention is to use absorption control and crystallization promotion in combination, and by combining these, the difference in physical properties between crystal and amorphous can be reliably compensated for, and a good directo One barlight is realized.
  • the individual methods that is, the control of the absorption rate and the promotion of crystallization, can be suppressed to the extent that these problems do not become remarkable, and the repetition durability and the storage stability of the recorded signal are not reduced.
  • the present inventors have found that under high linear velocity conditions, even if the absorption rate is controlled, A problem has arisen that the value does not decrease, and we have realized that some kind of response is necessary, and have been conducting various studies.
  • the absorption in the amorphous state of the recording layer is reduced by the laminated structure of the film.
  • the repetitive playback * durability is strong, but the erasure sensitivity is reduced.
  • the record mark disappears when you want it to disappear. That is, high-speed overwriting is possible. Also, if you do not want the record mark to disappear, it does not disappear. For example, the cross light characteristics are improved and the storage stability is improved. The rise in the evening value with the increase in the number of plays is also small.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram showing the difference in the crystallization temperature holding time due to the difference in the linear velocity and the numerical aperture NA.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a linear velocity and a jitter value in a phase change optical disk having a conventional structure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a basic configuration example of an optical disc to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for defining the reflectance, transmittance, and absorptance of the multilayer film.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of the nucleation rate and the crystal growth rate.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration example of an optical disc provided with a reflective layer.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration example of an optical disc provided with a light transmission protection layer.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration example of an optical disc having a multilayered reflective layer and recording layer.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration example of an optical disc in which a dielectric layer is inserted between layers.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration example of an optical disk provided with a light absorption control layer.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a main part showing the configuration of the optical disc of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the difference between the configurations of AQCM, QCM, and ACM.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing a recording pulse waveform.
  • FIG. 14 is a characteristic diagram showing a change in the instantaneous value of AQCM, QCM, and ACM depending on the number of direct overwrites.
  • Figure 15 is a characteristic diagram showing the cross-write characteristics of AQCM, QCM, and ACM.
  • Fig. 16 is a characteristic diagram showing the difference in storage stability between AQ CM and QCM recording marks.
  • FIG. 17 is a characteristic diagram showing a change in the jitter value according to the channel clock of AQCM and QCM.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the absorptance Aa in the amorphous state and the number of reproducible times.
  • FIG. 19 is a characteristic diagram for explaining the number of times of reproduction in FIG.
  • FIG. 20 is a characteristic diagram showing the film thickness dependence of Si—C—H—0.
  • FIG. 21 is a characteristic diagram showing a change in the jitter value with the DOW of S i C and S i C—H—O at a channel clock of 66 MHz.
  • FIG. 22 is a characteristic diagram showing a change in the jitter value with the DOW of S i C and S i ⁇ C ⁇ H ⁇ 0 at a channel clock of 76 MHz.
  • FIG. 23 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of DOWs and the jitter value when Si—N is used as the crystallization promoting layer.
  • FIG. 24 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of DOWs and the jitter value when A 1 -N is used as the crystallization promoting layer.
  • 2 5 is a characteristic diagram showing the relationship between D OW times and Fine-evening over value when the S I_ ⁇ 2 and the crystallization promoting layer.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of a main part showing the configuration of the optical disc of the second embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view of a main part showing the configuration of the optical disc of the third embodiment.
  • FIG. 28 is a characteristic diagram illustrating a relationship between the number of DOWs and the value of the jitter in the third embodiment.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of a main part showing the configuration of the optical disc of the fourth embodiment.
  • FIG. 30 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of DOWs and the jitter value in the fourth embodiment.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The optical recording medium (optical disc) of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
  • FIG. 3 shows a basic configuration of an optical disk to which the present invention is applied.
  • a recording layer 2 is formed on a transparent substrate 1 having a thickness of 0.3 mm or more, and further, both sides of the recording layer 2 are formed.
  • the crystallization promoting layers 3 and 4 are formed in contact with each other.
  • the crystallization promoting layer may be formed only on one of the surfaces of the recording layer 2.
  • a film of a metal such as A1 having a certain thickness is used as a reflection film.
  • a c / A of the absorptance A c when the recording layer 2 is in the crystalline state and the absorptivity A a when the recording layer 2 is in the amorphous state a is about 0.8.
  • the reflective layer is a transmissive reflective layer that transmits light to some extent, and the film thickness, the film thickness of the recording layer 2, and the thickness of the dielectric layer described later are controlled by the film design.
  • the absorption rate Ac in the recording layer when the recording layer 2 is in the crystalline state and the amorphous state is set to 0.9 or more.
  • Ac / Aa is 1.2 or more.
  • the absorption rate Aa in the amorphous state is preferably 60% or less.
  • one method is to use a reflection film as a transmission type reflection film.
  • One is a method using a light absorption control layer.
  • it can also be realized by devising the film thickness, material, and configuration (multilayering, etc.) of the dielectric without using them. Details will be described later.
  • the direction in which the above-mentioned absorptance ratio A c / A a is increased is also, for example, the direction in which the thickness of the reflective layer is reduced, which causes a problem with respect to a heat sink.
  • the reflection layer is usually made of a metal film having a certain thickness, and serves as a heat sink.
  • the heat sink cannot function sufficiently, and the heat cannot escape easily. As a result, a heat storage structure is formed, which causes deterioration of the repetition characteristics and the like.
  • an allowable range (upper limit) is naturally determined for the above-mentioned absorptance ratio A c / A a, and this allowable range differs depending on the wavelength of the recording / reproducing light.
  • the present wavelength range (630 ⁇ ⁇ 650 nm) It is preferred that the absorption ratio Ac / Aa be 2.0 or less.
  • the absorptance Ac when in the crystalline state is the absorptivity in the recording layer when the recording layer is in the crystalline state with respect to the wavelength of the recording / reproducing laser.
  • the absorption rate Aa when in the amorphous state is the absorption rate in the recording layer when the recording layer is in the amorphous state.
  • the absorption rate Ac and the absorption rate Aa are referred to as follows.
  • absorptance Alpha 12 in disk reflectivity R when considering a multi-layer film (m layer) shown in FIG. 4, absorptance Alpha 12 in disk reflectivity R, transmissivity of the disk T, absorption rate of the disk Alpha, 12-layer (e.g., recording layer), Absorbance An in 1 m -i layer (for example, reflective layer) An! Is defined as follows:
  • each interface is assumed to be smooth (ignoring the effects of unevenness such as groups).
  • the reference incident light intensity I is a value obtained by subtracting the reflected light intensity I y at the outermost surface from the actual incident light intensity IX.
  • I r is the intensity of reflected light reflected from the multilayer film
  • I t is a transmitted light intensity transmitted through the multilayer film
  • 1 12 the light intensity absorbed in 1 2-layer (e.g., recording layer)
  • I n the light intensity absorbed in 1 2-layer (e.g., recording layer)
  • I n the light intensity absorbed in 1 2-layer (e.g., recording layer)
  • I n the light intensity absorbed by the layer (eg, reflective layer).
  • the absorptance Ac and the absorptivity Aa are values obtained by dividing the light intensity absorbed by the recording layer (crystalline or amorphous state) as a result of the multiple interference by the multilayer film by the light intensity I incident on the multilayer film.
  • the absorption rate is (I ⁇ ! — U / I o (where I is the incident energy after subtracting the surface reflection component).
  • the crystallization of an amorphous body proceeds in two stages: crystal nucleation and crystal growth.
  • the nucleation rate I increases with increasing temperature, and becomes less than the glass transition point T g, as shown in Fig. 5.
  • the maximum value is reached at higher temperatures, and rapidly decreases at higher temperatures.
  • the growth rate U reaches its maximum at a temperature closer to the melting point Tm.
  • the crystallization promoting layers 3 and 4 are provided in contact with the recording layer 2 to control the generation frequency of the crystal nuclei.
  • the crystallization promoting layers 3 and 4 in contact with the recording layer 2 promote the generation of crystal nuclei and increase the crystallization speed. This leads to a sufficient overhead erasure ratio even under high transfer rate conditions, leading to a good jitter value.
  • the crystallization promoting layers 3 and 4 may be the same that also functions as a dielectric layer.
  • Z n S _ S i 0 2 in the usual dielectric layer in particular the molar ratio of about 4: 1 was used, crystallization surface in contact with the recording layer 2
  • a layer that promotes crystallization may be provided separately, or a material that promotes crystallization may be used for the dielectric itself.
  • the crystallization promoting layer made of the following crystallization promoting material is in contact with the recording layer 2, the presence or absence of the dielectric layer or the type of the material used for the dielectric layer is not limited.
  • the crystallization speed of the recording layer 2 is increased when the crystallization promoting layer is in contact with at least one surface of the recording layer 2 as compared with the case where the crystallization promoting layer is not provided.
  • the recording layer 2 is provided in contact with both sides, a greater crystallization promoting effect can be obtained.
  • Materials that promote crystallization include sulfides among materials that have been used as dielectrics in optical recording media (the extinction coefficient k is 0.3 or less with respect to the wavelength of the recording / reproducing laser). Everything except things has been found to work.
  • nitrides of elements such as metals and semimetals such as A1, Si, Ta, Ti, Zr, Nb, Mg, B, Zn, Pb, Ca, La, Ge, A layer composed of an oxide, a carbide, a fluoride, a nitride oxide, a nitrided carbide, an oxycarbide, and a layer containing these as a main component; for example, A 1 ⁇ (0.5 ⁇ ⁇ ⁇ 1), Especially A 1 N, A 12 ⁇ 3 0 ⁇ 1), especially A l 2 ⁇ 3 , S i 3 ⁇ 4 0 ⁇ x ⁇ 1), especially S i 3 N 4 , S i O x (l ⁇ x ⁇ 2), especially S i
  • a mixture of these, for example, a layer composed of A 1 N—Sio 2 also has a function of promoting crystallization.
  • these materials cannot provide sufficiently good signal characteristics under severe conditions, such as not all crystallization promoting functions being sufficient.
  • the thickness of the crystallization promoting layer is not particularly specified, but is preferably 1 nm or more in order to form a uniform film. Also, for example, for the configuration shown in the representative embodiment, There was a value reduction effect.
  • the method for producing the crystallization promoting layer is not particularly limited. An example is given below.
  • SiC can be formed, for example, by forming a SiC target by an RF sputtering method using Ar gas.
  • Si 3 N 4 can be formed, for example, by forming a film of the Si target by a reactive sputtering method using Ar—N 2 gas.
  • S I_ ⁇ 2 for example, can be formed be deposited by RF sputtering evening ring method using S I_ ⁇ 2 evening one Getting preparative A r gas.
  • a 1 N can be formed, for example, by forming an A 1 target by a reactive sputtering method using an Ar—N 2 gas.
  • a l 2 ⁇ 3 for example, can be formed be deposited by reactive sputtering evening ring method using the A 1 target A r _ 0 2 gas.
  • S i—C—H— ⁇ ⁇ ⁇ can be formed, for example, by forming an S i C target by RF sputtering using an Ar gas containing H 20 (for example, 300 ppm). it can.
  • the crystallization promoting layers 3 and 4 By providing the crystallization promoting layers 3 and 4, the generation of crystal nuclei is promoted, and the crystallization speed can be increased. This is very advantageous in direct overwrite.
  • the crystallization rate is too high, the storage stability of the formed recording mark (amorphous mark) may be impaired. Conversely, if the crystallization rate is too low, the effects of the crystallization promoting layers 3 and 4 cannot be expected. In view of these, it is necessary to control the crystallization rate appropriately.
  • FIG. 6 shows an example in which the reflective layer 5 is formed.
  • the reflective layer 5 and the recording layer 2 are formed on the substrate 1 in this order.
  • recording and reproduction are performed by irradiating the recording and reproduction laser from the recording layer 2 side.
  • FIG. 7 shows an example in which this light transmission protection layer is formed.
  • a reflective layer 5, a recording layer 2, and a light transmission protective layer 6 are sequentially formed on a substrate 1, and further, crystallization promoting layers 3, 4 are formed in contact with both surfaces of the recording layer 2. Therefore, in this optical disk, recording / reproducing light is irradiated from the light transmission protection layer 6 side, and recording / reproduction on the recording layer 2 is performed.
  • the present invention is not limited thereto, and a configuration may be adopted in which the recording layer 2 and the reflective layer 5 are formed in this order on the transparent substrate 1 and recording and reproduction are performed from the transparent substrate 1 side.
  • recording / reproducing is performed from the light transmitting protective layer 4 having a small thickness, it is possible to achieve a high recording density by increasing the numerical aperture of the objective lens while securing the skew margin, and the effect of applying the present invention will be described.
  • the fruits are remarkable. This is because the temperature of one point on the optical disk changes in a short time due to the miniaturization of the recording spot, so that the direct write operation becomes more difficult as with the linear velocity increase.
  • the recording layers can be a first recording layer 2A and a second recording layer 2B.
  • the reflection layer can be a two-layer film of the first reflection layer 5A and the second reflection layer 5B.
  • the freedom of optical design is increased by making the recording layer and the reflective layer a multilayer structure of two or more layers.
  • the reflective layer is composed of two or more different layers (one of the material, the composition, and the complex refractive index is different), the role of the reflective layer is different.
  • a dielectric layer may be inserted at a desired position. The number of dielectric layers to be inserted is also arbitrary.
  • a dielectric layer 7 (between the light transmission protective layer 6 and the recording layer 2, between the recording layer 2 and the reflective layer 5, or between the reflective layer 5 and the transparent substrate 1). 7 C, 7 B, 7 A) is also possible. It is at one or more places between these that the dielectric layer is located.
  • FIG. 9 shows an example in which the dielectric layer 7 is disposed between all of them.
  • each dielectric layer 7 may be formed as a continuous multilayer film of two or more layers.
  • a light absorption control layer 8 may be provided on the recording / reproducing light irradiation side of the recording layer 2 to control the absorptance.
  • the dielectric layer 7 (7D, 7C, 7C) may be provided at any position including between the light absorption control layer 8 and the light transmission protection layer 6 and between the light absorption control layer 8 and the recording layer 2.
  • B, 7A) can be inserted.
  • This light absorption control layer 8 may also be composed of two or more different layers (any of materials, compositions, and complex refractive indices are different). In this case, the light absorption control layer 8 is provided at an arbitrary position between the respective light absorption control layers. A dielectric layer may be inserted. The number of dielectric layers to be inserted is also arbitrary.
  • preferred configurations include a substrate / first dielectric layer / reflection layer / second dielectric layer / first crystallization promoting material / recording layer / second crystallization promoting material / second
  • the configuration of 3 which is a dielectric layer / light transmission protection layer can be cited.
  • the thickness of the substrate is 1.0 to 1.2 mm
  • the first dielectric The thickness of the layer is 200 nm or less
  • the thickness of the reflective layer is 20 to 70 nm
  • the thickness of the second dielectric layer is 5 to 60 nm
  • the thickness of the first crystallization promoting material is 2 to 20 nm.
  • the thickness of the recording layer is 5 to 25 nm
  • the thickness of the second crystallization promoting material is 2 to 20 nm
  • the thickness of the third dielectric layer is 40 to 100 nm
  • the thickness of the light transmission protection layer is Preferably, the thickness is between 0.05 and 0.15 mm.
  • the thickness of the substrate is 1.0 to 1.2 mm
  • the thickness of the first dielectric layer is 100 to 150 nm.
  • the thickness of the reflective layer is 30 to 50 nm
  • the thickness of the second dielectric layer is 10 to 30 nm
  • the thickness of the first crystallization promoting material is 2 to 10 nm
  • the thickness of the recording layer 5 to 25 nm
  • the thickness of the second crystallization promoting material is 2 to 10 nm
  • the thickness of the third dielectric layer is 40 to 80 nm
  • the thickness of the light transmission protective layer is 0.05 to 0. It is preferable to set it to 15 mm.
  • a plastic material such as a polycarbonate or an acrylic resin is excellent in cost and the like, but glass can also be used.
  • Injection molding (indication method) or photopolymer method (2P method) using UV-curable resin can be used for fabrication.
  • any method may be used as long as a desired shape (for example, a disk shape having a thickness of 1.1 mm and a diameter of 120 mm) and optically sufficient substrate surface smoothness can be obtained.
  • the thickness of the substrate is not particularly limited, it is particularly preferably from 0.3 mm to 1.3 mm. If the thickness of the substrate is less than 0.3 mm, the strength of the disc will decrease or the disc will easily warp. Conversely, if the thickness is greater than 1.3 mm, the thickness of the disc will not be greater than 1.2 mm for CD or DVD. Therefore, there is a possibility that the same disk tray cannot be shared when commercializing drive devices corresponding to all of them.
  • the material of the substrate may be a non-transparent material such as a metal.
  • a material having almost no absorption capacity for the wavelength of the laser for recording and reproduction is used.
  • the type of substrate is arbitrary.
  • the order of formation of the layers disposed between the substrate and the light transmission protection layer is opposite to the formation order when recording / reproduction light is incident from the light transmission protection layer side.
  • the technology of the present invention can be applied to a structure of CD (substrate thickness: 1.2 mm) or DVD (substrate thickness: 0.6 mm).
  • an uneven groove track may be formed on the surface on which the recording multilayer film is formed.
  • the groove guides the laser beam to any position on the disc.
  • Various shapes such as a spiral shape, a concentric shape, and a pit row can be applied to the groove shape.
  • the light transmission protective layer is preferably made of a material that does not absorb the wavelength of a laser for recording and reproduction, and specifically, a material having a transmittance of 90% or more. Further, the thickness of the light transmission protective layer is preferably set to 0.3 mm or less. Particularly, by setting the thickness to 3 ⁇ m to l77 m and combining with a high numerical aperture N A (for example, 0.85), it is possible to realize unprecedented high-density recording.
  • N A for example, 0.85
  • a protective film made of an organic or inorganic material may be formed for the purpose of preventing dust from adhering to or scratching the surface of the light transmitting protective layer. In this case, too, A material having almost no absorption capacity at a wavelength is desirable.
  • the first method is a method of laminating a multilayer film on a substrate on which a guide groove is formed, and finally forming a smooth light-transmitting protective layer.
  • the second method is a method of laminating a multilayer film on the light transmitting protective layer in which the guide groove is formed, and finally forming a smooth substrate.
  • the step of forming irregularities or the step of forming a multilayer film on the light transmission protection layer is not always easy, and therefore, the first method is more advantageous when considering mass production or the like.
  • the method of forming the light transmitting protective layer includes, for example, an optically transparent material made of a plastic material such as polycarbonate or an acrylic resin having a thickness of 0.3 mm or less.
  • a method can be used in which a sufficiently smooth light-transmitting sheet (film) is bonded with an ultraviolet-curable resin as an adhesive (for example, with a thickness of 5 to 15 ⁇ m) and irradiated with ultraviolet light.
  • an ultraviolet-curing resin is applied to a desired thickness of 0.3 mm or less with a spin coat overnight or the like, followed by ultraviolet irradiation.
  • any configuration and fabrication of the light-transmitting protective layer is possible as long as the condition that the transmittance is 90% or more and the thickness is 0.3 mm or less is satisfied.
  • an uneven groove track may be formed in the light transmission protection layer.
  • a method for forming a groove track having irregularities in the light transmitting protective layer having a thickness of 0.3 mm or less there are an injection molding (injection) method, a photopolymer method (2P method), and crimping and pressing. Can be used.
  • the recording layer 2 is formed of a phase change material. That is, it is a material that undergoes a reversible state change upon irradiation with a single laser beam.
  • any known substances such as a chalcogen compound or a single chalcogen can be used.
  • the composition G e x S b y T e z ( here, x in the formula, y, z represents an atomic ratio of each element.) Having a composition When expressed by the formula, good characteristics can be obtained when the composition range is 17 ⁇ x ⁇ 25, 17 ⁇ y ⁇ 25, 45 ⁇ z ⁇ 65.
  • These recording layers can reversibly change phase between an amorphous state and a crystalline state depending on the intensity of the laser beam. It is possible to perform operations such as recording, reproducing, erasing, and overwriting by utilizing the optical change such as the reflectance due to the state change. Generally, after film formation, crystallization is performed once (generally called initialization), and recording and reproduction are performed.
  • the recording layer is composed of two or more consecutive different layers (material, composition, complex One of the refractive indices is different).
  • the reflective layer has reflectivity to the wavelength of the recording / reproducing laser, and has a thermal conductivity of 0.004 [J / cm'K's:] to 4.5 [J / cm'K].
  • the material comprises a metal element, a metalloid element, a semiconductor, and a compound or a mixture thereof. Basically, any of the reflective films used for conventional optical disks can be applied.
  • a 1, Ag, Au, ⁇ i, Cr, Ti, Cd, Co, Si, oa, W, Mo, Ge, etc., or a main component thereof Can be used.
  • A1-based, Ag-based, Au-based, Si-based, and Ge-based materials are particularly preferable in terms of practicality.
  • alloys for example, Al—Ti, A1-Cr, A1-Co, A1-Mg—Si, Ag-Pd-Cu, Ag—Pd—Ti , S i -B and the like. These materials are set in consideration of optical characteristics and thermal characteristics.
  • the thickness of the material is set to a thickness that does not allow light to pass through (for example, 5 O nm or more), the reflectance increases and heat is easily released.
  • absorptance control (A c / A a ⁇ 0.9)
  • a configuration in which a part of the laser beam incident from the light transmission protection layer side passes through the reflection layer is applied.
  • the reflective layer used in this case is particularly called a transmission type reflective layer.
  • a configuration in which a layer serving as a light absorption control layer is set at an arbitrary position between a light transmission protection layer and a recording layer having a crystallization promoting layer is applied. In the former configuration (using a transmissive reflective layer), the material and configuration applied to the reflective layer are limited to a narrower range.
  • the reflective layer has the above-mentioned conditions (reflection ability against the wavelength of the recording / reproducing laser).
  • Metal element, metalloid element, semiconductor, and the like having a thermal conductivity of from 0 ⁇ 004 (J / cm / Kcms :) to 4.5 [J / cm / K ⁇ s]. Characterized by being composed of a compound or a mixture).
  • the transmissive reflective layer is defined as a reflective layer (having reflectivity with respect to the wavelength of the recording / reproducing laser and having a thermal conductivity of 0.0004 [J / cm'K's! / cm ⁇ K ⁇ s], which is characterized by being composed of a metal element, a metalloid element, a semiconductor, and a compound or a mixture thereof.
  • the transmittance of the reflective layer alone is preferably 10% or more, or the transmittance of a disk to which the reflective layer is applied is preferably 1% or more. If the transmittance is lower than these values, a remarkable absorption control effect cannot be obtained.
  • a simple substance of Si, Au, Ge, or a compound or mixture containing these as main components can be used.
  • Si when Si is used for a laser with a wavelength of 630 nm to 65 nm, good characteristics can be obtained when the film thickness of Si is set to 20 to 70 nm, especially around 30 to 50 nm. Is obtained.
  • Au when used for a laser having a wavelength of 640 nm, good characteristics can be obtained when the thickness of Au is set to about 5 to 20 nm.
  • Al, Ag, Ni, Cr, Ti, ⁇ d, Co, ⁇ a, W, and Mo can also be applied by reducing the thickness to, for example, 10 nm or less.
  • S i and Ge have a thickness of 20 ⁇
  • the condition of the transmittance is satisfied even if it is m or more.
  • the transmittance is increased as compared with, for example, the case of only Au alone (around 5 to 20 nm), so that the film thickness is increased.
  • the degree of freedom in setting the film thickness is expanded.
  • the mixing ratio may be appropriately adjusted using the optical constant and the thermal conductivity as design factors.
  • the dielectric any material (see the description of the dielectric layer described later) can be used.
  • a transmission type reflective layer Au, A 1, A g, S i, G material and Z is either a mainly composed of e n S- S i 0 2 mixture (in particular the molar ratio of about 4: 1 ) And a mixture thereof.
  • the reflective layer may be composed of two or more different layers (one of a material, a composition, and a complex refractive index is different). These layers may be continuous, or a dielectric layer may be interposed therebetween.
  • a material having no absorption capacity for the wavelength of the recording / reproducing laser is desirable, and specifically, a material having an extinction coefficient k of 0.3 or less is preferable.
  • Such materials For example Z n S- S i 0 2 mixture (in particular the molar ratio of about 4: 1) can be exemplified.
  • the material is either used in the Z n S- S i 0 2 mixture optical recording medium conventionally besides applicable to the dielectric layer.
  • nitrides, oxides, and the like of metals and metalloids such as Al, Si, Ta, Ti, Zr, Nb, Mg, B, Zn, Pb, Ca, La, Ge, etc.
  • a layer made of carbide, fluoride, sulfide, nitride oxide, nitride carbide, oxycarbide, or the like and a layer containing these as a main component can be used.
  • S i 3 N, S i Ox (1 ⁇ 2) in particular S i 0 2, S i 0 , M gO, Y 2 O 3, Mg A 1 T i O x (l ⁇ x 2), in particular T i O 2 , B aT i ⁇ 3 , S t T i 0 3 , T a 2 0 5 — x (0 ⁇ x ⁇ l), especially T a 2 O 5 , Ge Ox (l ⁇ x ⁇ 2)
  • S i C ZnS, PbS, Ge-N, Ge
  • the dielectric layer may be composed of two or more successive different layers (one of which differs in material, composition, or complex refractive index).
  • the refractive index n of two adjacent dielectric layers is particularly high in optical design (for example, Ac / Aa is easily increased). It is desirable that the difference between the two is as follows. In particular, it is desirable to be 0.2 or more. For example, commonly used Z n S- S i 0 2 (molar ratio 4: 1) with respect to, for example S i 0 2, L i F , Mg F 2, C a F 2, N If materials such as a F, Zn S, and T i 0 2 are set adjacent to each other, it becomes easy to increase the absorptance ratio A c / A a.
  • any number of layers may be used as long as adjacent dielectric layers are different (different in material, composition, or refractive index). As the number of layers increases, the degree of freedom in optical design increases, so increase A c / A a It will be easier. Further, the position of the multilayer dielectric may be any of the positions shown in the figure, but is particularly effective when it is set between the light transmission protection layer and the recording layer because the optical effect is large.
  • the light absorption control layer has an absorption capacity for the wavelength of the recording / reproducing laser, and only the light absorption control layer
  • It is characterized by being composed of a metal element, a metalloid element, a semiconductor, and a compound or mixture thereof having a transmittance of 3% or more (in a single layer).
  • a metal element a metalloid element, a semiconductor, and a compound or mixture thereof having a transmittance of 3% or more (in a single layer).
  • the absorptance of only the light absorption control layer is 3% or more
  • the transmittance of the light absorption control layer only (single layer) is 20% or more
  • the effect of the absorptivity control is effective. Get higher. If the transmittance of a single layer is lower than 3%, the recording and erasing sensitivity will deteriorate.
  • the light absorption control layer may be a simple substance such as Al, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pd, Co, Si, Ta, W, Mo, Ge or the like.
  • An alloy as a main component can be used.
  • Au, Al, Ag, Si, and Ge alone, or a compound or mixture containing any one of them as a main component is particularly preferable from the viewpoint of practicality.
  • the thickness of Au may be set to 3 to 30 nm and the thickness of Si may be set to 3 to 50 nm. .
  • N i, C r, T i, P d, C o, T a, W, Mo, etc. can also be applied by reducing the thickness to, for example, 15 nm or less. You. Also, when a mixture of a metal or metalloid shown above, such as AU, and a dielectric is used, the transmittance is increased as compared with, for example, the case of using only Au alone. The degree of freedom of setting expands. The mixing ratio in this case may be appropriately adjusted using the optical constant and the thermal conductivity as design factors. As the dielectric in this case, any material (see the description of the dielectric layer) can be used.
  • a light absorption control layer A u, A 1, A g , S i, material composed mainly of either a G e and Z n S- S i 0 2 mixture (in particular the molar ratio of about 4: 1) And a mixture thereof.
  • the absorption control layer may be composed of two or more successive different layers (different in material, composition, or complex refractive index). These layers may be continuous or a dielectric layer may be interposed therebetween.
  • the wavelength of the recording / reproducing laser is arbitrary.
  • recording and reproduction may be performed using a red laser having a wavelength of 630 to 65 nm, or recording and reproduction may be performed using a blue-violet laser having a wavelength of 380 nm to 420 nm. Good.
  • the above-mentioned film design is necessary according to the wavelength of the recording / reproducing laser used.
  • the present invention is highly effective when applied to a system with a large capacity and a high transfer rate in which the channel clock is 60 MHz or more. Conversely, in a system with a channel clock of 60 MHz or more, the technology of the present invention is required.
  • Example 1 As a typical example of the present invention, an optical disk having a configuration shown in FIG. 11 was manufactured. This optical disk has a first dielectric layer 12, a transmissive reflective layer 13, a second dielectric layer 14, a first crystallization promoting layer 15, a recording layer 16, on a transparent substrate 11. It is formed by laminating a second crystallization promoting layer 17, a third dielectric layer 18, and a light transmission protection layer 19.
  • the materials and thicknesses used for each layer are as follows.
  • Transmissive reflective layer 13 Si (40 nm thick)
  • the crystallization promoting layer 1 5 5 S i are used to 1 7 - CH-0 uses the S i C target was deposited by RF sputtering evening ring method using a r gas containing H 2 0 of 30 0 p pm. Its composition was analyzed by the RBS (Rutherford backscattering) method. The analytical values are shown in Table 1 (unit is atomic%). ⁇ table 1 ⁇
  • This optical disc is referred to as AQCM.
  • This AQCM corresponds to Example 1.
  • FIG. 12 shows the configuration of AQCM, QCM, and ACM in comparison.
  • Polycarbonate substrate (1. 2 mm) / ZnS- S i 0 2 (150 nm) / S i (40 nm) / Z nS- S i 0 2 (20 nm) / G e 2 S b 2 T e 5 (1 5 nm) / ZnS—Si 2 (60 nm) / Polycarbonate sheet (0.1 mm)
  • Table 2 shows the optical properties (calculated values) of these samples at a wavelength of 640 nm.
  • the complex refractive index (n_ik) (n: refractive index, k: extinction coefficient) (measured value) of each material used in the calculation is as follows.
  • Polycarbonate substrate n 1 5 8
  • Evaluation conditions are as follows. Evaluation conditions
  • NA of objective lens (two-group lens) 0.85
  • -Recording pulse Comb-shaped pulse (See Fig. 13: The figure shows an example of 5 T pulse. ⁇ ⁇ T pulse consists of n-1 pulses. Also, P c ⁇ P 1 and P p is there. )
  • Track pitch 0.45 ⁇ m (Land 'Group recording') Land and group definitions: The concave side is the land and the convex side is the group for the recording / reproducing light.
  • the durability was rated as ⁇ when the zipper value after 100 000 times DOW was 13% or less, and as X when it was greater than 13%.
  • the cross-write characteristics are as follows: D ⁇ W is performed on the main track 100 times D ⁇ W, and after the tracks on both sides of the track are D ⁇ W 100 times, the rise value of the jitter value of the main track is 1 % Or less, X was defined as 2% or more, and X was defined between them.
  • the storage stability of the mark is as follows: When the mark that has been DOW 1000 times has been stored for 100 hours in a thermostat (nitrogen atmosphere) at 90 ° C for 100 hours, the rise in the zipper value is 3% or less. Is indicated by ⁇ , and X when it is larger than 3%.
  • the repetitive playback characteristics are as follows: When the mark that has been DOW played repeatedly at a playback power of 0.5 mW is repeatedly played back with a playback power of 0.5 mW, the jitter value starts to increase. ⁇ , X when the number of times was less than 100,000 times, and ⁇ between them.
  • the optimum channel clock measures the relationship between the channel clock at the time of recording and the jitter value after 100 times DOW, and determines the approximate center range of the channel clock range where the jitter value is 11% or less. .
  • Samples (i) to samples (iv) were prepared with the same film configuration as AQCM and with different film thicknesses as shown in Table 4.
  • Table 4 also shows the calculated values of the absorptivity Aa in the amorphous state for each sample.
  • the number of playbacks at which the jitter value starts to rise is measured by measuring the fluctuation of the jitter value with the number of playbacks, for example, as shown in Fig. 19, and from the inflection point at which the jitter value starts to rise sharply at each playback power.
  • Aa was reduced within the range of Aa ⁇ 60% among AQCMs, the repetitive reproduction characteristics were improved.
  • higher reliability can be obtained, and an increase in laser noise and a decrease in the amount of light for servo due to a decrease in laser power can be suppressed, so that the degree of freedom in drive design can be increased.
  • the thickness of the crystallization promoting layer is 2 nm or more, the effect of reducing the jitter value is obtained, and at 4 nm, the effect is almost saturated. Based on this result, in the above-described representative example, the thickness of the crystallization promoting layer was set to 4 nm.
  • SiC and Si—C—H— ⁇ were selected as materials for the crystallization promoting layer, and the recording / reproducing characteristics were evaluated.
  • S i C used was S i 5 . C 5. It is.
  • the composition of S i — C — H — ⁇ is as shown in Table 1 above.
  • the film configuration of the created optical disc is the same as that of the AQCM of the above-described representative embodiment.
  • the evaluation conditions are the same as those of the above-described representative example.
  • the difference widens when the channel clock is large.By introducing oxygen and hydrogen into the SiC, recording at a higher linear velocity can be achieved. It can be said that it is possible.
  • the zigzag value after D 0 W 1000 times is reduced by 1 to 2%. This is thought to be due to an increase in the crystallization speed. Also, the durability has been improved. Note that the jitter value temporarily worsens until about 10 times DOW, but this is simply because the initialization conditions have not been optimized and has nothing to do with the nature of the recording / reproducing characteristics.
  • the crystallization accelerating layer contains Si—C, Si—N, Si—C-10, Si—C—H, SiCHO, Si—NO, and Si—.
  • a material containing any of A 1 to ⁇ as a main component is preferable.
  • This example is an example of an optical disk of a light absorption control layer type.
  • an optical disc having the configuration shown in FIG. 26 was manufactured.
  • This optical disc has a reflective layer 22, a first dielectric layer 23, a crystallization promoting layer 24, a recording layer 25, a crystallization promoting layer 26, and a second dielectric layer 2 on a transparent substrate 21. 7, a light absorption control layer 28, a third dielectric layer 29, and a light transmission protection layer 30.
  • the materials and thicknesses used for each layer are as follows.
  • Transparent substrate 21 Polycarbonate substrate
  • Reflective layer 2 2 A (60 nm thickness)
  • This example is an example of a transmission type reflection film type optical disk.
  • an optical disc having the configuration shown in FIG. 27 was manufactured.
  • This optical disc has a first dielectric layer 32, a transmissive reflective layer 33, a second dielectric layer 34, a crystallization promoting layer 35, a recording layer 36, a crystallization promoting layer 37, and a third dielectric layer 32 on a transparent substrate 31.
  • the dielectric layer 38 and the light transmission protection layer 39 are laminated.
  • the materials and thicknesses used for each layer are as follows.
  • Transmissive reflective layer 33 A (15 nm thick)
  • This example is an example of an optical disk of a transmission type reflective film two-layer type. That is, in this example, an optical disc having the configuration shown in FIG. 29 was manufactured.
  • This optical disc has a first dielectric layer 42, a first transmission type reflection layer 43, a second transmission type reflection layer 44, a second dielectric layer 45, a crystallization promoting layer on a transparent substrate 41. It is formed by laminating a layer 46, a recording layer 47, a crystallization promoting layer 48, a third dielectric layer 49, and a light transmission protection layer 50.
  • the material and thickness used for each layer are as follows. It is as follows.
  • Transparent substrate 4 1 Polycarbonate substrate
  • Second transmissive reflective layer 44 Si (40 nm thick)
  • the present invention achieves high performance and high reliability in a good balance.
  • the use of a phase-change recording medium in shortening the laser wavelength, increasing the number of disks (recording layers), further miniaturizing the spot size, or near-field (near-field) recording. It provides the technology that is essential for

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Description

明 細 書 光記録媒体 技 術 分 野 本発明は、 相変化型の光記録媒体に関するものであり、 高速ダイ レク 卜オーバーライ ト可能な相変化型光記録媒体に関するものであ る。 背 景 技 術 相変化記録材料を用いた書き換え可能な光ディスクの実用例とし て、 いわゆる D V D— R A Mが市販されており、 線速 6 m/秒、 ビ ッ ト長 0 . 4 1〃 m/秒、 トラックピッチ 0 . 7 4〃 m、 レーザ波 長およそ 6 5 0 n m、 データ転送レ一ト 1 1 M b p s、 記録容量 2 6 G Bが実現されている。
これをさらに上回る大容量、 高転送レートを実現するためには、 記録レーザのスポッ トサイズを小さく し、 記録線速を上げることが 有効である。 ここで、 記録レ一ザのスポッ トサイズを小さくする具 体的手法としては、 レーザ波長を短くする方法や、 対物レンズの開 口数を大きくする方法が挙げられる。
特にレーザ波長を短くする方法と対物レンズの開口数を大きくす る方法の二つを併用すると、 スポッ トサイズはそれぞれを単独に用 いた場合よりも小さくすることができる。 例えば、 光源に波長 4 0 0 n m付近の青紫色レーザーを用い、 かつ対物レンズの開口数 N A が 0 . 8 5の対物レンズを用いると、 さらなる高密度記録が理論上 可能となる。
しかしながら、 その反面、 以下に述べるような理由により、 相変 化光ディスクに対して高速でダイレク トォ一バーライ トを行うため の条件は一層厳しいものとなる。
一般に、 相変化光ディスクでは、 高いパワーのレ一ザ—を照射す ることにより記録層の温度を記録層の融点以上に高めて溶融した後、 急冷することで記録マークの書き込みが行われる。 記録されたマー クは記録層の結晶化開始温度と融点の間の温度範囲にその記録層が 結晶となるために必要とされる時間保持されることで結晶化、 すな わち消去が行われる。
上記レーザ波長を短くする方法や対物レンズの開口数を大きくす る方法を採用した場合、 さらには記録線速が高い条件下では、 光デ イスク上の一点の温度が従来以上に短い時間で変化する。 例えば、 ディスク上の一点の温度が時間の経過に対してどのように変化する かを計算により求めたものを図 1に示す。 この図 1から明らかなよ うに、 高線速になるに従って、 また対物レンズの開口数 N Aが大き くなるに従って、 結晶化温度 （例えば 4 0 0 °Cと仮定する。 ） 以上 に保持される時間は短くなる。
そのため、 従来と同じ結晶化速度を有する記録材料では、 記録さ れたアモルファスマークの結晶化すなわち消去を行うことが困難と なる。
また、 一つのレーザーのパワーレベルを時間的に制御して記録を 行う， いわゆるダイ レク トオーバ一ライ ト （D O W ) を考えた場合、 スポッ トサイズが小さいと、 あるいは記録線速が高いと、 相変化記 録に特有の問題であるアモルファスと結晶の物理的性質の差に起因 するマーク形状の歪みを助長することになる。 すなわち、 この条件 下では、 既に書き込まれている記録マークに重ねて次のマークがォ 一バーライ 卜される場合には、 何も書かれていない結晶状態の部分 に新しく書き込まれる場合よりも、 記録マークが大きくなる傾向が ある。
これは、 アモルファス相のレーザ一光に対する応答 （光学定数） 、 レーザ一光との反応により生じる熱の伝わり方 （熱伝導率） やその 熱の使われ方 （溶解時の潜熱不要） が結晶相の場合と違うためであ る。 なお、 スポッ トサイズが大きく低線速である場合は、 記録膜の 温度変化は時間的に緩やかであり、 既に存在するマークがレーザー に到達するより前に熱が伝導して前もって結晶化温度に保持される ため、 事実上そこにはマークが存在しなかったのと同等の状態を生 み出すことができ （先行結晶化） 、 この問題は生じない。
これらの問題のために、 一般に採用されている Z n S— S i 0 2 層、 記録層、 Z n S— S i 0 2 層、 反射層の 4層よりなる構造の相 変化記録ディスクでは、 さらなる高密度、 高転送レートを実現する ことは事実上困難である。 例えば、 図 2に示すように、 線速が上が るにつれてジッ夕一値が悪くなることが実験により確かめられてい る。
この問題を解決するための手段としては、 先ず、 記録層の結晶化 速度を高める方法が考えられる。 すなわち、 結晶化に必要な時間を 短くすることで消去率を上げ、 また先行結晶化を生じ易くすればよ い。 しかしながら、 相変化が可逆的におこる材料で且つ過去に得られ ている以上の結晶化速度を有するものを見い出し、 これを光デイス クに適用することは事実上不可能に近い。
そこで、 記録材料そのものの結晶化速度を高めるのではなく、 ァ モルファスの結晶化速度を高めるのに有効な結晶化促進材料を記録 層に接する形で設けることにより記録層の結晶化速度を高める技術 が特開平 1 - 9 2 9 3 7号、 特開平 6 - 1 9 5 7 4 7号、 特願平 9 - 5 3 2 4 2 4号等において提案されている。
しかしながら、 この手法には、 日常使用条件下における温度範囲 で記録マークの保存安定性を低くすることにつながることや、 再生 時のレーザによっても記録マークが消去されてしまう等の問題があ る。
他方、 この結晶化促進とは別に、 通常はアモルファスの方が結晶 より高い吸収率を、 光学的薄膜の積層構成を制御することにより逆 転させ （結晶部とアモルファス部の昇温速度をバランスさせ） て前 述のマーク形状の歪みを補正する， いわゆる吸収率制御の手法が、 特開平 8— 1 2 4 2 1 8号公報ゃ特開平 9 - 9 1 7 5 5号公報等に おいて提唱されている。
しかしながら、 この手法には、 光学的設計 （吸収率、 反射率等） の自由度が小さくなること、 繰り返しオーバーライ 卜に対する耐久 性が高くないこと等の問題がある。
さらに、 スポッ ト径がより小さくなり且つ高線速の条件下では、 吸収率制御の効果を得るための必要条件である基本的な消去能力 (例えば D C光による消去比） が不足してしまう。 発 明 の 開 示 本発明は、 スポッ トサイズの微小化や記録線速の向上による高記 録密度、 高転送レートに対応可能であり、 繰り返し耐久性や記録さ れた信号の保存安定性を低減させることなく、 良好なダイレク トォ —バーライ 卜が実現可能な光記録媒体を提供することを目的とする < 上述の目的を達成するために、 本発明の光記録媒体は、 少なく と も相変化材料よりなる記録層を有してなり、 記録再生光の波長に対 し上記記録層が結晶状態にあるときの記録層における吸収率 A cと アモルファス状態にあるときの記録層における吸収率 A aの比 A c / A aが 0 . 9以上であり、 且つ、 相変化材料の結晶化を促進する 結晶化促進材料が上記記録層の少なく とも一方の面に接しているこ とを特徴とするものである。
本発明は、 吸収率制御と結晶化促進を併用するというのが基本的 な考えであり、 これらを組み合わせることで、 結晶とアモルファス の物理的性質の差が確実に補償され、 良好なダイ レク トォ一バーラ ィ トが実現される。
また、 個々の手法、 すなわち吸収率制御と結晶化促進は、 これら の問題点が顕著とならない程度に抑えることができ、 繰り返し耐久 性や記録された信号の保存安定性を低減させることもない。
上記吸収率制御と結晶化促進は、 相変化材料層にとって相反する 方向の技術であり、 これらを組み合わせた場合、 互いに相殺されて しまうことが予想され、 これまでその組み合わせが試みられた例は ほとんどない。
本発明者等は、 高線速条件下では、 吸収率制御を施してもジッ夕 一値が低下しないという問題が生じ、 何らかの対応が必要であるこ とに気付き、 種々の検討を重ねてきた。
その中で、 吸収率制御と結晶化促進の組み合わせについて検討し たところ、 それぞれの利点が最大限に発揮され、 設計により各技術 の短所はほとんど顕在化しないとの知見を得るに至った。
すなわち、 吸収率制御では、 膜の積層構造によって記録層のァモ ルファス状態での吸収を下げている。 その結果、 繰り返し再生 * 耐 久性には強いが消去感度が下がることになる。
逆に、 結晶化促進層を設けることにより高速結晶化を可能にする と、 消去感度が上がることになるが、 繰り返し再生 ' 耐久性には弱 い。
これらを組み合わせると、 記録マークが消えて欲しいときに消え る。 つまり高速オーバ一ライ 卜が可能になる。 また、 記録マークが 消えて欲しくないときには、 消えない。 例えば、 クロスライ ト特性 が改善され、 保存安定性も良好になる。 再生回数の増加に伴うジッ 夕一値の上昇も小さい。
このような知見は、 これまで全く予想されなかったものであり、 本発明者等によってはじめて明らかにされたものである。 図 面 の 簡 単 な 説 明 図 1は、 線速及び開口数 N Aの相違による結晶化温度保持時間の 相違を示す特性図である。
図 2は、 従来構造の相変化光ディスクにおける線速とジッ夕一値 の関係を示す特性図である。 図 3は、 本発明を適用した光ディスクの基本的な構成例を示す要 部概略断面図である。
図 4は、 多層膜における反射率、 透過率、 吸収率を定義するため の模式図である。
図 5は、 核生成速度及び結晶成長速度の温度依存性を示す特性図 である。
図 6は、 反射層を設けた光ディスクの構成例を示す要部概略断面 図である。
図 7は、 光透過保護層層を設けた光ディスクの構成例を示す要部 概略断面図である。
図 8は、 反射層や記録層を多層化した光ディスクの構成例を示す 要部概略断面図である。
図 9は、 層間に誘電体層を挿入した光ディスクの構成例を示す要 部概略断面図である。
図 1 0は、 光吸収制御層を設けた光ディスクの構成例を示す要部 概略断面図である。
図 1 1は、 実施例 1の光ディスクの構成を示す要部概略断面図で ある。
図 1 2は、 AQ CM、 Q CM, A C Mの構成の違いを示す模式図 である。
図 1 3は、 記録パルスの波形を示す波形図である。
図 1 4は、 AQ CM、 Q CM, A CMについて、 ダイレク トォー バーライ ト回数によるジッ夕一値の変化を示す特性図である。 図 1 5は、 AQ CM、 Q CM, A CMについて、 クロスライ ト特 性を示す特性図である。 図 1 6は、 A Q CMと Q CMの記録マークの保存安定性の相違を 示す特性図である。
図 1 7は、 AQ CMと Q CMのチャンネルクロックによるジッ夕 一値の変化を示す特性図である。
図 1 8は、 アモルファス状態の吸収率 A aと再生可能回数の関係 を示す特性図である。
図 1 9は、 図 1 6における再生回数を説明するための特性図であ る。
図 2 0は、 S i— C一 H— 0の膜厚依存性を示す特性図である。 図 2 1は、 チャンネルクロック 6 6 MH zにおける S i Cと S i 一 C— H— Oの D OWに伴うジッ夕一値の変化を示す特性図である。 図 22は、 チャンネルクロック 7 6MH zにおける S i Cと S i ― C— H— 0の D OWに伴うジヅ夕ー値の変化を示す特性図である。 図 23は、 S i— Nを結晶化促進層としたときの D OW回数とジ ッ夕ー値の関係を示す特性図である。
図 24は、 A 1— Nを結晶化促進層としたときの D OW回数とジ ッ夕ー値の関係を示す特性図である。
図 2 5は、 S i〇2 を結晶化促進層としたときの D OW回数とジ ッ夕ー値の関係を示す特性図である。
図 2 6は、 実施例 2の光ディスクの構成を示す要部概略断面図で ある。
図 27は、 実施例 3の光ディスクの構成を示す要部概略断面図で ある。
図 2 8は、 実施例 3における D OW回数とジッ夕一値の関係を示 す特性図である。 図 2 9は、 実施例 4の光ディスクの構成を示す要部概略断面図で ある。
図 3 0は、 実施例 4における D O W回数とジッター値の関係を示 す特性図である。 発 明 を 実 施 す る た め の 最 良 の 形 態 以下、 本発明の光記録媒体 （光ディスク） について、 図面を参照 しながら詳細に説明する。
図 3は、 本発明を適用した光ディスクの基本的な構成を示すもの で、 例えば厚さ 0 . 3 m m以上の透明基板 1上に、 記録層 2が形成 され、 さらに、 記録層 2の両面に接して結晶化促進層 3 , 4が形成 されている。
上記結晶化促進層は、 記録層 2のいずれか一方の面にのみ形成さ れていてもよい。
通常、 相変化型の光記録媒体においては、 A 1等の金属のある程 度厚さが厚い膜が反射膜として用いられる。 この場合、 記録再生光 は、 この反射層によりほとんど全てが反射され、 記録層 2が結晶状 態にあるときの吸収率 A cとアモルファス状態にあるときの吸収率 A aの比 A c / A aが 0 . 8程度である。
本発明では、 膜設計により、 例えば反射層をある程度光を透過す る透過型反射層とし、 その膜厚、 記録層 2の膜厚、 さらには後述の 誘電体層の厚さ等を制御することにより、 記録再生用レーザの波長 に対して （以下の記述についても同様である。 ） 、 記録層 2が結晶 状態にあるときの記録層における吸収率 A cとアモルファス状態に あるときの記録層における吸収率 A aの比 A c/A aを 0. 9以上 とする。 好ましくは、 Ac/Aaを 1. 2以上とする。 また、 特に アモルファス状態にあるときの吸収率 A aは、 60%以下であるこ とが好ましい。
Ac/Aaを 0. 9以上とするための構成は、 いくつかある。 例 えば、 一つは反射膜を透過型反射膜とする方法である。 一つは、 光 吸収制御層を用いる方法である。 また、 これらを用いずに、 誘電体 の膜厚や材料、 構成 （多層化等） を工夫することによつても実現で きる。 詳細については後述する。
上述のように吸収率の比 A。/八 &を0. 9以上とすることによ り、 相対的に結晶部分が加熱され易くなり、 何も書かれていない結 晶状態の部分に書かれる記録マークの大きさを、 アモルファス状態 にある記録マークに重ねて書かれる記録マークの大きさに近づける ことができる。
ただし、 上記吸収率の比 A c/A aを大きくする方向は、 例えば 反射層の厚さを薄くする方向でもあり、 ヒートシンクの点で問題が 生ずるので、 適正な範囲に抑えることが好ましい。
すなわち、 通常、 反射層は、 先にも述べたとおり、 ある程度厚さ の厚い金属膜からなり、 ヒートシンクの役割を果たしている。 これ に対し、 反射層に S iを用いたり、 厚さを薄くすると、 このヒート シンクの役割を十分に果たせなくなり、 熱が逃げにく くなる。 その 結果、 蓄熱構造となり、 繰り返し特性等の劣化を招く。
そこで、 上記吸収率の比 A c/A aには、 自ずと許容範囲 （上限） が決まってく るが、 この許容範囲は記録再生光の波長によっても異 なり、 例えば、 現状の波長域 （ 630 ηπ！〜 650 nm) では、 上 記吸収率の比 A c/A aを 2. 0以下にすることが好ましい。
ところで、 上記結晶状態にあるときの吸収率 Acは、 記録再生用 レーザの波長に対し、 記録層が結晶状態にあるときの記録層におけ る吸収率である。 同様に、 アモルファス状態にあるときの吸収率 A aは、 記録層がアモルファス状態にあるときの記録層における吸収 率である。
これらの値は、 多層構造においては直接測定することはできない。 多層膜による多重干渉の結果、 記録層に吸収される光強度を計算し、 これを入射光強度で割る必要がある。
そこで、 本発明においては、 吸収率 A cや吸収率 A aを次のよう 疋我ー 9 る。
先ず、 図 4に示すような多層膜 （m層） を考えた場合、 ディスク の反射率 R、 ディスクの透過率 T、 ディスクの吸収率 Α、 12 層 (例えば記録層） における吸収率 Α12、 1 m- i 層 （例えば反射層） における吸収率 An！は、 下記のように定義する。
ただし、 ここでは垂直入射 （斜め入射成分は無視） のみと仮定し、 また各界面は平滑 （グループ等の凹凸の影響は無視） と仮定する。 また、 多層膜での多重干渉のみを考えることとし、 基準となる入射 光強度 Iは、 実際の入射光強度 I Xから最表面での反射光強度 I y を差し引いた値とする。
ディスクの反射率 R 100 X I r / I (%)
ディスクの透過率 T 100 X I t / I (%)
ディスクの吸収率 A 100 X (I - I r- I t) ( )
12 層 （例えば記録層） における吸収率 A ： 100 X I 1 2/ I (%) lm -. 層 （例えば反射層） における吸収率 Alm - 1 0 0 x 1
Figure imgf000014_0001
ただし、 I rは多層膜から反射される反射光強度、 I tは多層膜 を透過する透過光強度であり、 112は 12 層 （例えば記録層） に吸 収される光強度、 I n ,は lm ！ 層 （例えば反射層） に吸収される 光強度である。
上記吸収率 A cや吸収率 Aaは、 多層膜による多重干渉の結果、 記録層 （結晶状態あるいはアモルファス状態） に吸収される光強度 を多重膜への入射光強度 Iで割った値である。
このような多重干渉の計算は、 レーザ波長、 各層の膜厚、 複素屈 折率 （n— i k) が分かれば特性マ ト リクスを導入することにより 可能である。
かかる多重干渉の計算方法に関する文献は多数出版されており、 例えば培風館発行、 鶴田匡夫著、 「応用光学 I」 （ 1ー 2 _ 2章 ： 光の強度） 、 「応用光学 II」 （ 4一 3— 2章 ： 多層膜） や、 共立出 版発行、 藤原史郎編、 光学技術シリーズ II 「光学薄膜」 （第 3章 ： 多層膜と四端子回路） 等を挙げることができる。
これらの文献にも記載されるように、 例えば J番目の境界上の電 場と磁場の接線成分と、 （J— 1 ) 番目のそれらとの関係が分かる。 光エネルギー Iは、 ボインティングべク トル Sの絶対値の平均 < I S I >で表すことができ、 J番目の層の吸収 A j は = I j- i - I 吸収率は （ I^!— U / I o ( I。は表面反射分を引いた後の 入射エネルギー） で表すことができる。
これらの計算を行うァルゴリズムは公知のものであり、 これらを 用いることにより容易に算出可能である。 なお、 本明細書中、 何々 のみ （単層） でのと言ったときは、 上記 m二 1の場合を指す。
次に、 結晶化促進層 3， 4の働きについて述べる。
一般に、 アモルファスの結晶化は、 結晶核生成と結晶成長の二段 階に進行する。 ここで、 結晶核生成がアモルファス相内部のすべて の場所でランダムに起こると仮定すると核生成速度 Iは、 図 5に示 すように、 温度の上昇と共に大きくなり、 ガラス転移点 T gより少 し上の温度で最大値に達し、 それ以上の温度では急激に小さくなる。 他方成長速度 Uはより融点 T mに近い温度で最大値に達する。
光ディスクのァモルファスマークの場合は、 上記の仮定と異なり 記録材料層 3が二つの表面を有するため、 核生成が記録材料層 3と それを挟む層との界面で起こりやすい。 この場合は界面の化学的あ るいは物理的性質が核発生の頻度に大きく影響を与えることが知ら れている。
従って、 結晶化速度を制御するためには、 記録層 2を挟む界面の 状態を制御することにより、 結晶核の生成頻度をコン 卜ロールする ことが有効である。
そこで、 本発明では、 記録層 2に接して結晶化促進層 3， 4 (い ずれか一方のみでもよい） を設け、 上記結晶核の生成頻度をコント ロールしている。 すなわち、 記録層 2に接した結晶化促進層 3， 4 により、 結晶核の生成が促進され結晶化速度を高めることが可能と なる。 このことが、 高転送レー卜の条件においても十分なオーバラ ィ ト消去比が得られ、 良好なジッ夕値を得ることにつながる。
なお、 上記結晶化促進層 3， 4は誘電体層の働きを兼ねた同一の ものであっても構わない。 例えば、 通常の誘電体層に Z n S _ S i 0 2 (特にモル比約 4 ： 1 ) を用い、 記録層 2と接する面に結晶化 を促進する層を別に設けても良いし、 誘電体そのものに結晶化を促 進する材料を用いてもよい。 つまり、 記録層 2に接して以下に示す 結晶化を促進する材料よりなる結晶化促進層が接してさえいれば、 誘電体層の有無、 あるいは誘電体層に用いる材料の種類は問わない。 また、 結晶化促進層は記録層 2の少なく とも一方の面に接していれ ば、 結晶化促進層を有しない場合と比べて記録層 2の結晶化速度が 上がることがわかっている。 ただし、 記録層 2の両側の面に接して 設けた場合に、 より大きな結晶化促進効果が得られる。
結晶化を促進する材料としては、 従来より光記録媒体に誘電体と して用いられている材料 （記録再生用レーザーの波長に対して消衰 係数 kの値が 0. 3以下） のうち硫化物を除くものがいずれも機能 することがわかっている。 例えば、 A 1、 S i、 T a、 T i、 Z r、 Nb、 Mg、 B、 Z n、 P b、 C a、 L a、 G e等の金属および半 金属等の元素の窒化物、 酸化物、 炭化物 フッ化物、 窒酸化物、 窒 炭化物、 酸炭化物等からなる層およびこれらを主成分とする層であ り、 例示するならば、 A 1 Νχ ( 0. 5≤χ≤ 1 ) 、 特に A 1 N、 A 12 Ο 3 0≤χ≤ 1 ) 、 特に A l 2〇3、 S i 3 Ν 4 0≤x≤ 1 ) 、 特に S i 3N4、 S i Ox ( l≤x≤ 2 ) 、 特に S i 02、 S i〇、 M g〇、 Y 2 O 3, M g A 12 O 4 , T i Ox ( 1≤x≤ 2 ) 、 特に T i O 2、 B aT i 03、 S t T i 03、 T a2〇5- x ( 0≤ x≤ 1 ) , 特に T a 205、 G e Ox ( l≤x≤ 2 ) S i C、 G e— N、 G e - N - 0、 S i— N— 0、 C a F 2 , L a F、 M g F 2、 N a F、 T hF4等から なる層及びこれらを主成分とする層が結晶化促進の機能を有する。 あるいはこれらの混合物、 例えば A 1 N— S i 02からなる層も同様 に結晶化を促進する機能を有する。 しかしながら、 これらの材料は、 全ての結晶化促進機能が十分で あるとは限らない等、 厳しい条件では十分良好な信号特性を得るこ とができない。
したがって、 これらの結晶化を促進する機能を有する材料の中で、 特に S i— C, S i— C一 0， S i - C - H , S i— C一 H—〇， S i - N, S i - N -〇， S i - N - H, S i -N-H-O, S i 一 C一 N, S i - C-N-O, S i - C-N-H, S i - C一 N - H - 0 , S i—〇， S i— 0— H, A 1 -N, A l—〇のいずれか の材料を結晶化促進層として用いることが好ましい。
例えば、 S i— C、 S i 3N4、 S i 02 s A 1 N、 A 12〇3等、 あるいはこれらを主成分とし酸素や水素、 窒素等の元素を導入した 材料等が挙げられる。
これらは、 本発明の特徴である吸収率制御 （A c/Aa 0. 9 ) との組み合わせにおいて、 結晶化促進効果が大きく、 本発明の実施 例に示したようにいずれも大きなジッ夕値低減効果が得られ、 且つ 繰り返しオーバライ ト耐久性の向上も確認された。 代表的な実施例 で示した構成に対しては、 特に S i Cを主成分とし 0または Hが導 入された材料が良好であった。 更に、 クロスライ トゃマーク保存安 定性等の特性においても良好な特性が得られた。 一方、 これらのい ずれも記録層との界面における剥離や合金化が起こらず光吸収能も 小さいことから記録層に接する材料として優れていた。 以上が上に 挙げた結晶化を促進する材料を特に好ましいとした理由である。 なお、 結晶化促進層の膜厚については特に規定しないが、 均一な 膜を形成するするためには 1 nm以上であることが望ましい。 また、 例えば代表的実施例で示した構成に対しては 2 n m以上でジッ夕一 値低減効果があった。
上記結晶化促進層の製造法は特に限定されない。 以下に例を挙げ る。
先ず、 S i Cは、 例えば S i Cターゲッ トを A rガスを用いて R Fスパッ夕リング法により成膜すれば形成することができる。
S i 3 N 4は、 例えば、 S iターゲッ トを A r— N 2 ガスを用いて 反応性スパッ夕リ ング法により成膜すれば形成することができる。
S i〇2は、 例えば、 S i〇2夕一ゲッ トを A rガスを用いて R F スパッ夕リング法により成膜すれば形成することができる。
A 1 Nは、 例えば、 A 1ターゲッ トを A r— N 2 ガスを用いて反 応性スパッタリング法により成膜すれば形成することができる。
A l 2〇3は、 例えば、 A 1ターゲッ トを A r _ 0 2 ガスを用いて 反応性スパッ夕リング法により成膜すれば形成することができる。
S i— C— H —〇は、 例えば、 S i Cターゲッ トを H 2 0 (例え ば 3 0 0 p p m ) を含む A rガスを用いて R Fスパッタリング法に より成膜すれば形成することができる。
上記結晶化促成層 3 , 4を設けることにより、 結晶核の生成が促 進され、 結晶化のスピードを高めることができる。 これは、 ダイ レ ク トオーバ一ライ 卜において非常に有利である。
ただし、 結晶化速度があまり大きすぎると、 形成された記録マ一 ク （アモルファスマーク） の保存安定性を損ねることにつながる。 また、 逆に結晶化速度が小さすぎても結晶化促進層 3 , 4の効果が 期待できない。 これらに鑑み、 結晶化速度は適度にコントロールす る必要がある。
以上が本発明を適用した光ディスクの基本構成であるが、 層構成 は任意に変更することが可能である。
図 6は、 反射層 5を形成した例であり、 この場合、 基板 1上に反 射層 5， 記録層 2の順に形成されている。
したがって、 記録層 2側から記録再生レーザを照射して記録再生 を行う。 この場合、 記録層 2上には、 光透過保護層を形成しておく ことが好ましい。
この光透過保護層を形成した例を図 7に示す。 この例では、 基板 1上に反射層 5、 記録層 2、 光透過保護層 6が順次形成され、 さら に、 記録層 2の両面に接して結晶化促進層 3 , 4が形成されている。 したがって、 この光ディスクでは、 光透過保護層 6側から記録再 生光が照射され、 記録層 2に対する記録 ·再生が行われる。
勿論、 これらに限らず、 透明基板 1上に記録層 2、 反射層 5の順 で成膜し、 透明基板 1側から記録再生を行うような構成としてもよ い。 しかしながら、 厚さの薄い光透過保護層 4側から記録再生を行 えばスキューマ一ジンを確保しながら対物レンズの開口数を大きく して高記録密度を実現できるので、 本発明を適用することによる効 果が顕著である。 これは、 記録スポッ トの微細化により、 光デイス ク上の一点の温度が短時間に変化するため、 線速の上昇と同様にダ ィレク トォ一バーライ トがより一層難しくなるからである。
あるいは、 図 8に示すように、 記録層を第 1の記録層 2 Aと第 2 の記録層 2 Bとすることも可能である。 さらには、 反射層を第 1の 反射層 5 Aと第 2の反射層 5 Bの 2層膜とすることも可能である。 記録層や反射層を 2層以上の多層構造とすることにより、 光学設計 の自由度が増す。 なお、 反射層を 2層以上の異なる層 （材料、 組成、 複素屈折率のいずれかが異なる。 ） で構成する場合、 反射層間の任 意の位置に誘電体層を挿入してもよい。 挿入する誘電体層の層数も 任意である。
さらには、 例えば、 図 9に示すように、 光透過保護層 6と記録層 2の間、 記録層 2と反射層 5の間、 あるいは反射層 5と透明基板 1 の間に誘電体層 7 ( 7 C , 7 B , 7 A ) を配することも可能である。 誘電体層を配するのは、 これらの間の 1力所以上である。 図 9では、 全ての間に誘電体層 7を配した例を示してある。
これら誘電体層 7を配し、 その膜厚を調整することにより、 光学 特性を制御することが可能となり、 上記吸収率制御が容易になる。 なお、 それぞれの誘電体層 7を連続する 2層以上の多層膜とする ことも可能である。
また、 図 1 0に示すように、 記録層 2よりも記録再生光照射側に 光吸収制御層 8を設け、 これにより吸収率を制御するようにしても よい。 この場合にも、 光吸収制御層 8と光透過保護層 6の間や、 光 吸収制御層 8と記録層 2の間を含めた任意の位置に誘電体層 7 ( 7 D , 7 C , 7 B , 7 A ) を挿入することが可能である。
この光吸収制御層 8も 2層以上の異なる層 （材料、 組成、 複素屈 折率のいずれかが異なる。 ） で構成してもよく、 この場合、 各光吸 収制御層間の任意の位置に誘電体層を挿入してもよい。 挿入する誘 電体層の層数も任意である。
これら構成の中で、 好ましい構成としては、 基板/第 1の誘電体 層/反射層/第 2の誘電体層/第 1の結晶化促進材料/記録層/第 2の結晶化促進材料/第 3の誘電体層/光透過保護層なる構成を挙 げることができる。
この場合、 上記基板の厚さを 1 . 0〜 1 . 2 m m、 第 1の誘電体 層の厚さを 200 nm以下、 反射層の厚さを 20〜 70 n m、 第 2 の誘電体層の厚さを 5〜 60 nm、 第 1の結晶化促進材料の厚さを 2〜20 nm、 記録層の厚さを 5〜25 nm、 第 2の結晶化促進材 料の厚さを 2〜 20 nm、 第 3の誘電体層の厚さを 40〜 1 00 n m、 光透過保護層の厚さを 0. 05〜0. 1 5 mmとすることが好 ましい。
特に、 記録再生用レーザ光の波長を 630〜650 nmとしたと きには、 基板の厚さを 1. 0〜 1. 2mm、 第 1の誘電体層の厚さ を 1 00〜 1 50 nm以下、 反射層の厚さを 30〜50 nm、 第 2 の誘電体層の厚さを 10〜 30 nm、 第 1の結晶化促進材料の厚さ を 2〜 1 0 nm、 記録層の厚さを 5〜 25 nm、 第 2の結晶化促進 材料の厚さを 2〜 10 nm、 第 3の誘電体層の厚さを 40〜 80 n m、 光透過保護層の厚さを 0. 05〜0. 1 5mmとすることが好 ましい。
上述の構成の光ディスクにおいて、 基板 1に用いる材料としては、 ポリ力一ボネィ ト、 アクリル系樹脂等のプラスチック材料がコス ト 等の点で優れているが、 ガラスを用いることもできる。 作製法には 射出成型法 （ィンジヱクシヨン法） や紫外線硬化樹脂を使うフォ ト ポリマ一法 （2 P法） を用いることができる。 これ以外にも所望の 形状 （例えば、 厚さ 1. 1 mm、 直径 120 mmのディスク形状） と光学的に十分な基板表面の平滑性が得られる方法であれば良い。 基板の厚さは特に限定されないが、 特に 0. 3mm以上 1. 3m m以下であると好ましい。 基板の厚さが 0. 3mmより薄いとディ スクの強度が下がつたり反りやすくなつたりする。 逆に 1. 3mm より厚いとディスクの厚みが C Dや D VDの 1. 2 mmより厚くな るので、 これら全てに対応する駆動装置を商品化するときに同じデ イスク 卜 レイを共用できなくなる可能性がある。
また、 記録再生のためのレーザ一が光透過保護層から入射する場 合においては、 基板の材料を金属等の非透明材料としてもよい。 一 方、 基板側から入射する場合は、 記録再生を行うレーザーの波長に 対して吸収能を殆ど有しない材料を用いる。 いずれにしろ、 基板の 種類は任意である。
なお、 基板側から記録再生光を入射する場合は、 基板と光透過保 護層の間に設置した層の形成順序を光透過保護層側から記録再生光 を入射する場合の形成順序とは逆にする。 つまり、 例えば C D (基 板厚 ： 1 . 2 m m ) や D V D (基板厚 ： 0 . 6 m m ) の構造に本発 明の技術を適用することも可能である。
また、 記録多層膜が形成される側の面には凹凸の溝トラックが形 成されていてもよい。 この溝を案内としてレーザービームがディス ク上の任意の位置へと移動できる。 溝形状はスパイ ラル状、 同心円 状、 ピッ ト列等、 各種の形状が適用可能である。
上記光透過保護層は、 記録再生を行うレーザーの波長に対して吸 収能を有しない材料からなることが好ましく、 具体的には透過率は 9 0 %以上の材料とする。 かつ光透過保護層の厚さは 0 . 3 m m以 下とすることが好ましい。 特に、 厚さを 3〃m〜 l 7 7 mとし、 高い開口数 N A (例えば 0 . 8 5 ) と組み合わせることで、 これま でにない高密度記録を実現することができる。
また、 光透過保護層の表面上にゴミが付着したり、 キズがついた りすることを防止する目的で、 有機系あるいは無機系の材料からな る保護膜を形成してもよい。 この場合も記録再生を行うレーザーの 波長に対して吸収能を殆ど有しない材料が望ましい。
上述の光透過保護層側から記録再生を行う光ディスクの作製法と しては、 大きく分けて以下の二つの方法を用いることができる。 第一の方法は、 案内溝が形成された基板上に多層膜を積層し、 最 後に平滑な光透過保護層を形成する方法である。
第二の方法は、 案内溝が形成された光透過保護層上に多層膜を積 層し、 最後に平滑な基板を形成する方法である。
ただし、 光透過保護層上に凹凸を形成する工程あるいは多層膜を 成膜する工程は必ずしも容易ではないので、 量産等を考えた場合に は第一の方法を用いる方が有利である。
第一の方法を用いる場合の作製方法は、 光透過保護層の形成方法 としては、 例えば、 厚さ 0 . 3 m m以下のポリカーボネィ ト、 ァク リル系樹脂等のプラスチック材料からなる光学的に十分平滑な光透 過性のシート （フィルム） を紫外線硬化樹脂を接着剤 （例えば 5〜 1 5〃mの厚さで） とし紫外線照射により貼合わせる方法を用いる ことができる。 また、 例えば、 紫外線硬化樹脂をスピンコ一夕一等 で 0 . 3 m m以下の所望の厚さになるように塗布した後、 紫外線照 射する方法を用いてもよい。
光透過保護層は、 これ以外にも透過率 9 0 %以上、 且つ厚さは 0 . 3 m m以下の条件を満たせばいかなる構成 ·作製も可能である。 ま た、 光透過保護層に凹凸の溝トラックを形成してもよい。 厚さ 0 . 3 m m以下の光透過保護層に凹凸の溝トラックを形成する方法とし ては、 射出成型 （イ ンジェクション） 法、 フォ トポリマ一法 （ 2 P 法） 、 圧着 ·加圧により凹凸の転写する方法等を用いることができ る。 上記各構成の光ディスクにおいて、 記録層 2は、 相変化材料によ り形成される。 すなわち、 レーザ一ビームの照射を受けて可逆的な 状態変化を生じる材料である。 特に、 アモルファス状態と結晶状態 の可逆的相変化を生じるものが好ましく、 カルコゲン化合物あるい は単体のカルコゲン等、 公知のものがいずれも使用可能である。 例示するならば、 T e , S e , G e - S b - T e , G e - T e , S b - T e , I n- S b - T e , A g- I n- S b - T e , Au- I n- S b - T e , G e - S b -T e -P d , G e - S b -T e - S e , I n- S b - S e , B i - T e , B i - S e , S b - S e , S b - T e , G e - S b -T e -B i , G e - S b - T e— C o， G e— S b— T e— Auを含む系、 あるいはこれらの系に窒素、 酸 素等のガス添加物を導入した系等を挙げることができる。 これらの うち、 特に好適なのは G e - S b - T e系を主成分とするものであ る。 これに任意の元素例えば S bや P dを添加したり、 あるいは窒 素や酸素等のガス元素を添加したり したものも好適である。
さらに、 G e— S b— T e系を用いる場合、 その組成を G exS b yT e z (但し、 式中の x， y， zは各元素の原子比を表す。 ） なる 組成式で表したときに、 1 7≤x≤ 2 5 , 1 7≤ y≤ 2 5 , 4 5≤ z≤ 65となる組成範囲である場合に良好な特性が得られる。
これらの記録層は、 レーザービームの強弱により、 アモルファス 状態と結晶状態の間を可逆的に相変化させることができる。 この状 態変化による反射率等の光学的変化を利用して、 記録、 再生、 消去、 オーバーライ ト等の動作を行うことが可能になる。 一般的には、 成 膜後、 一旦結晶化 （一般に初期化と呼ぶ） し、 記録再生等を行う。 なお、 記録層は連続する 2層以上の異なる層 （材料、 組成、 複素 屈折率のいずれかが異なる） で構成してもよい。
反射層は、 記録再生用レーザの波長に対して反射能を有し、 熱伝 導率が 0 . 0 0 0 4 [J/ c m ' K ' s：] 〜 4. 5 [ J/c m ' K
• s ] なる値を有する金属元素、 半金属元素、 半導体およびそれら の化合物または混合物からなることが好ましい。 基本的には従来の 光ディスクに用いられてきたいずれの反射膜も適用することができ る。
例示するならば、 A 1 , A g , Au , Ν i , C r , T i , Ρ d , C o , S i , Τ a , W, M o , G e等の単体、 あるいはこれらを主 成分とする合金を用いることができる。 このうち特に A 1系、 A g 系、 Au系、 S i系、 G e系の材料が実用性の面から好ましい。 合 金としては、 例えば A l — T i , A 1 - C r , A 1 - C o , A 1 - M g— S i , A g - P d - C u , A g— P d— T i , S i - B等が 挙げられる。 これらの材料を光学特性および熱特性を考慮し設定す る。 一般的には材料の膜厚を光が透過しない程度の厚さ （例えば 5 O nm以上） に設定すると、 反射率が高くなりまた熱が逃げやすく なる。 特に A 1系や A g系材料は短波長領域においても高反射率 (例えば； I = 4 0 0 nmのとき 8 0 %以上） を有するので好適であ る。
本明細書では、 吸収率制御 （A c /A a≥ 0. 9 ) を実現するた めの一例として、 光透過保護層側から入射したレーザビームの一部 が反射層を透過する構成を適用している （この場合に用いる反射層 を特に透過型反射層と呼ぶことにする） 。 また、 別の例として後述 するように光透過保護層と結晶化促進層を有する記録層との間の任 意の位置に光吸収制御層なる層を設定した構成を適用している。 前者の構成 （透過型反射層使用） では、 反射層に適用される材料 及び構成がより狭い範囲に限定される。 後者の構成 （光吸収制御層 使用） およびその他の構成 （誘電体層を多層にした構成等） におい ては、 反射層は、 前述の条件 （記録再生用レーザの波長に対して反 射能を有し、 熱伝導率が 0 · 0 004 [J/cm ' K ' s：] 〜 4. 5 [ J/cm · K · s ] なる値を有する金属元素、 半金属元素、 半 導体およびそれらの化合物または混合物からなることを特徴とする） を満たしていれば如何なるものであってもよい。
透過型反射層は、 反射層の定義 （記録再生用レーザの波長に対し て反射能を有し、 熱伝導率が 0. 0 004 [J/c m ' K ' s !！ 〜 4. 5 [ J/c m · K · s ] なる値を有する金属元素、 半金属元素、 半導体およびそれらの化合物または混合物からなることを特徴とす る） を満たすものの中で、 特に、 記録再生用レ一ザの波長に対して、 反射層のみ （単層） での透過率が 1 0 %以上またはこの反射層を適 用したディスクの透過率が 1 %以上であることが好ましい。 透過率 がこれらの値より低い場合は、 顕著な吸収率制御効果が得られない。 例示するならば、 S i , A u , G eの単体、 あるいはこれらを主成 分とする化合物あるいは混合物を用いることができる。 例えば、 波 長 630 n m〜 6 5 0 nmのレーザに対して S iを用いた場合、 S iの膜厚を 20〜 70 nm、 特に 3 0〜 50 nm付近に設定した場 合に良好な特性が得られる。 また、 波長 640 nmのレーザに対し て Auを用いた場合、 A uの膜厚を 5〜20 nm近傍に設定した場 合に良好な特性が得られる。 その他、 A l , Ag, N i， C r， T i , Ρ d , C o , Τ a， W, M o等も厚さを例えば 1 0 n m以下と 薄くすることにより適用可能であるが、 S iや G eは厚さを 20 η m以上としても透過率の条件を満たす特徴がある。 また、 例えば A u等上記に示した金属あるいは半金属と誘電体の混合物とした場合 は、 例えば A u単体のみの場合 （5〜20 nm近傍） に比べて透過 率が高まるので膜厚を厚くする設計も可能となり膜厚設定の自由度 が広がる。 混合比率は、 光学定数と熱伝導率を設計因子として適宜 調整すればよい。 この場合の誘電体としては、 任意のもの （後述の 誘電体層の説明を参照。 ） を用いることができる。 例えば、 透過型 反射層を Au, A 1 , A g , S i, G eのいずれかを主成分とする とする材料と Z n S— S i 02 混合体 （特にモル比約 4 ： 1 ) との 混合物で構成することができる。
なお、 反射層は 2層以上の異なる層 （材料、 組成、 複素屈折率の いずれかが異なる。 ） で構成してもよい。 これらの層は連続しても よいし、 間に誘電体層が介在されてもよい。
上記誘電体層 7に用いる材料としては、 記録再生用レーザーの波 長に対して吸収能のないものが望ましく、 具体的には消衰係数 kの 値が 0. 3以下である材料が好ましい。 かかる材料としては、 例え ば Z n S— S i 02 混合体 （特にモル比約 4 ： 1 ) を挙げることが できる。 ただし、 Z n S— S i 02 混合体以外にも従来より光記録 媒体に用いられている材料がいずれも誘電体層に適用可能である。 例えば、 Al、 S i、 T a、 T i、 Z r、 Nb、 Mg、 B、 Z n、 Pb、 Ca、 L a、 G e等の金属および半金属等の元素の窒化物、 酸化物、 炭化物、 フッ化物、 硫化物、 窒酸化物、 窒炭化物、 酸炭化 物等からなる層およびこれらを主成分とする層を用いることができ る。 具体的には、 Α 1Νχ (0. 5 x≤ l) 、 特に A 1N、 A 12 03 0≤ x≤ 1 ) 、 特に A l2〇3、 S i 3 N 4 0≤x≤ 1 ) 、 特に S i 3 N , S i Ox ( 1 ≤ 2 ) 、 特に S i 02、 S i 0、 M gO、 Y 2 O 3, Mg A 1 T i Ox ( l≤x 2) 、 特に T i O 2、 B aT i〇3、 S t T i 03、 T a205— x (0 ^x≤ l) 、 特に T a 2 O 5, Ge Ox ( l≤x≤ 2) S i C、 Z nS、 Pb S、 G e - N、 Ge— N— 0、 S i—N—◦、 CaF2、' LaF、 MgF2、 N aF、 T h F4等を挙げることができる。 これらからなる層及びこれ らを主成分とする層が適用可能である。 あるいはこれらの混合物、 例えば A 1 N- S i 02からなる層を誘電体層とすることも可能であ る。
なお、 誘電体層は連続する 2層以上の異なる層 （材料、 組成、 複 素屈折率のいずれかが異なる） で構成してもよい。
ここで、 誘電体を 2層以上連続して形成する構成の場合は、 光学 設計上 （例えば Ac/Aaを高めやすい） 、 特に隣接する 2つの誘 電体層の屈折率 n (記録再生用レーザに対する複素屈折率を n— i kとするとき） の差が大きい方が望ましい。 特に 0. 2以上である と望ましい。 例えば、 一般的に用いられている Z n S— S i 02 (モ ル比 4 ： 1 ) に対しては、 例えば S i 02 , L i F， Mg F2, C a F2, N a F , Z n S , T i 02等の材料を隣接して設定すると吸収 率比 A c/A aを高めることが容易になる。 また、 例えば連続する 3層以上の場合は、 全て異なる （材料、 組成、 複素屈折率のいずれ かが異なる） 層で構成してもよいし、 例えば Z n S— S i 02/S i 02/ZnS— S i 02というように同一層を 2層以上挿入した構成 としてもよい。 いずれにしろ、 隣接する誘電体同士が異なる （材料、 組成、 屈折率のいずれかが異なる） 層であれば何層であってもよい。 層の数が多くなるほど光学設計自由度が増すので A c/A aを高め やすくなる。 また、 多層誘電体の位置は図示したいずれの位置でも 構わないが、 特に光透過保護層と記録層の間に設定する場合に光学 的効果が大きいので有効である。
前述の反射層の項で説明したように、 本明細書では吸収率制御
( A c/A a≥ 0. 9 ) を実現するための一例として、 光透過保護 層と結晶化促進層を有する記録層との間の任意の位置に光吸収制御 層なる層を設定した構成を適用している。 光吸収制御層は、 記録再 生用レーザの波長に対して吸収能を有し、 且つ光吸収制御層のみ
(単層） での透過率が 3 %以上の金属元素、 半金属元素、 半導体お よびそれらの化合物または混合物からなることを特徴とする。 特に 光吸収制御層のみ （単層） での吸収率が 3 %以上で、 且つ光吸収制 御層のみ （単層） での透過率が 2 0 %以上である場合に吸収率制御 の効果が高くなる。 単層での透過率が 3 %より低い場合は記録およ び消去感度が悪くなつてしまう。 光吸収制御層には、 A l , A g, Au, N i , C r , T i , P d , C o , S i , T a , W, M o , G e等の単体、 あるいはこれらを主成分とする合金を用いることがで きる。 このうち特に Au， A l , A g , S i , G eの単体、 あるい はいずれかを主成分とする化合物または混合物が実用性の面から好 ましい。 Au， A l , A gを用いる場合は膜厚を 3〜 3 0 nmにす ることが光学的に好ましい。
例えば波長 6 4 0 nmの赤色レーザーに対して A uや S iを用い る場合、 Auの膜厚を 3〜 3 0 nmに、 S iの膜厚を 3〜 5 0 n m に設定すればよい。
その他の材料、 例えば N i , C r , T i , P d , C o , T a , W, M o等も厚さを例えば 1 5 nm以下とすることにより適用可能であ る。 また、 例えば A U等上記に示した金属あるいは半金属と誘電体 との混合物とした場合は、 例えば A u単体のみの場合に比べて透過 率が高まるので膜厚を厚くする設計も可能となり膜厚設定の自由度 が広がる。 この場合の混合比率は、 光学定数と熱伝導率を設計因子 として適宜調整すればよい。 この場合の誘電体としては、 任意のも の （誘電体層の説明を参照。 ） を用いることができる。
例えば、 光吸収制御層を A u， A 1 , A g , S i , G eのいずれ かを主成分とする材料と Z n S— S i 0 2混合体 （特にモル比約 4 ： 1 ) との混合物で構成することができる。
なお、 吸収制御層は連続する 2層以上の異なる層 （材料、 組成、 複素屈折率のいずれかが異なる） で構成してもよい。 これらの層は 連続してもよいし、 間に誘電体層が介在されてもよい。
本発明の光記録媒体において、 記録再生用レーザの波長は任意で ある。 例えば、 波長 6 3 0 ~ 6 5 0 n mの赤色レーザを用いて記録 再生を行ってもよいし、 波長 3 8 0 n m〜4 2 0 n mの青紫色レー ザを用いて記録再生を行ってもよい。 この場合、 用いる記録再生用 レーザの波長に応じて上記膜設計が必要であることは言うまでもな い。
また、 本発明は、 チャンネルクロックが 6 0 M H z以上の、 大容 量、 高転送レートのシステムに適用した場合に効果が大きい。 逆に 言えば、 チャンネルクロックが 6 0 M H z以上のシステムにおいて は、 本発明の技術が必要となる。
次に、 本発明を適用した具体的な実施例について、 実験結果に基 づいて説明する。
代表的実施例 （実施例 1 ) 本発明の代表的な実施例として、 図 1 1に示す構成の光ディスク を作製した。 この光ディスクは、 透明基板 1 1上に第 1の誘電体層 1 2 , 透過型反射層 1 3， 第 2の誘電体層 1 4 , 第 1の結晶化促進 層 1 5 , 記録層 1 6， 第 2の結晶化促進層 1 7 , 第 3の誘電体層 1 8 , 光透過保護層 1 9を積層形成してなるものである。 各層に使用 した材料、 厚さは下記の通りである。
透明基板 1 1 ポリカ一ボネー卜基板
(厚さ 1. 2 mm)
グループ付き
透過型反射層 1 3 S i (厚さ 40 nm)
記録層 1 6 G e 2S b2T e 5 (厚さ 1 5 nm) 光透過保護層 1 9 ポリカ一ボネィ ト製シ一ト
(厚さ 0. 1 mm)
結晶化促進層 1 5， 1 7 S i - C - H - 0 (厚さ 4 nm) 第 1の誘電体層 1 2 Z n S - S i 0 (厚さ 1 5 0 nm) 第 2の誘電体層 1 4 Z n S - S i 0 (厚さ 2 0 nm) 第 3の誘電体層 1 8 Z n S - S i 02 (厚さ 6 0 nm) なお、 結晶化促進層 1 5、 1 7に使用している S i - C-H-0 は、 S i Cターゲッ トを用い、 30 0 p pmの H20 を含む A rガ スを用いて RFスパッ夕リング法により成膜した。 その組成を RB S (ラザフォード後方散乱） 法により分析した。 分析値を表 1に示 す （単位は原子％) 。 【表 1】
RBS法による S i— C_H— 0膜の組成分析値 （原子％)
Figure imgf000032_0001
以下、 この光ディスクを A Q CMと称する。 この A Q CMが実施 例 1に相当する。
比較のために、 結晶化促進のみのサンプル （Q CMと称する。 ） 、 吸収率制御のみのサンプル （ A CMと称する。 ） 及び従来構成のサ ンプルも作成した。 AQCM、 Q CM, A CMの構成を図 12に比 較して示す。
Q CMの膜構成
ポリカ一ボネ一ト基板 （ 1. 2 mm) /A 1合金 （ 100 nm) /ZnS— S i 02 ( 10 nm) /S i-C-H-0 ( 4 nm) /G e 2 S b 2T e 5 (28 nm) /S i-C-H-0 ( 4 nm) /ZnS - S i 02 ( 85 nm) /ポリカ一ボネート製シ一ト （ 0 · 1 mm) A CMの膜構成
ポリカーボネート基板 （ 1. 2 mm) /ZnS— S i 02 ( 150 nm) /S i ( 40 nm) /Z nS— S i 02 ( 20 nm) /G e 2 S b 2 T e 5 ( 1 5 nm) /ZnS— S i〇2 ( 60 nm) /ポリカー ボネート製シート （ 0. 1 mm)
従来構成 ポリカーボネート基板 （ 1. 2 mm) /A 1合金 （ 1 00 nm) /Z n S - S i 02 ( 1 7 nm) /G e S b T e 5 ( 20 nm) / Z n S— S i 02 ( 9 5 nm) /ポリカ一ボネート製シ一ト （ 0. 1 mm)
これら各サンプルの波長 64 0 nmに対する光学特性 （計算値） を表 2に示す。 なお、 計算に用いた各材料の複素屈折率 （n_ i k) (n ：屈折率、 k ： 消衰係数） （実測値） は下記の通りである。 ポリ力一ボネィ ト基板 n = 1 5 8
ポリ力一ボネィ ト製シート n二 1 58
Z n S - S i 0 n = 2 1 3
S i - C - H - 0 n二 1 9
G e S b T e (結晶状態） n= 3 72
k = 3 5 2
G e S b T e (アモルファス状態） n二 3 70
k= 1 7 3
S i n = 3 8 6
k = 0 34
A 1合金 n = 1 3 5
k = 6 3 0
Au (他の実施例で使用） n二 0 1 9
k二 3 5 0 【表 2】
Figure imgf000034_0001
これらサンプルについて、 記録再生特性を調べた。 測定したのは、 下記の項目である。
評価項目
( 1 ) ダイレク トオーバライ ト （D OW) 回数によるジヅ夕一値の 変化
( 2) クロスライ ト測定 （メイ ントラックに 1 00 0回 D OWして おき、 その両隣のトラックを多数回 D OW)
( 3 ) 1 000回 D OWしたマークを 9 0°Cの恒温槽 （窒素雰囲気） 内に保存したときのジッター値と保存時間の関係
(4 ) 1 000回 D O Wしたマークを繰り返し再生した場合のジッ 夕値が上昇開始する再生回数と再生パワーの関係
( 5 ) 記録時のチヤンネルクロックと 1 00 0回 D 0 W後のジッ夕 値の関係
上記評価項目の測定に際しての評価条件は、 下記の通りである。 評価条件
レーザ—波長 ： 640 nm (半導体レーザー）
対物レンズ （ 2群レンズ） の NA ： 0. 8 5
線速 ： 9. 24 m/ s
( 1、 7 ) 変調
チャンネルクロック ： 6 6 MH z
(ユーザー転送レート ：約 3 5 Mb p s )
- 記録パルス ：櫛型パルス （図 1 3参照 ： 図は 5 Tパルスの例であ る。 η · Tパルスは、 n— 1個のパルスからなる。 また、 P c≤P 1く P pである。 ）
' 記録消去パワー ： P P = 6. 5 mW
P 1 = 2. 5 mW
P c = 1 mW
-再生パワー ： P r = 0. 5 mW
•線密度 ： 0. 2 1 zm/b i t
. トラックピッチ ： 0. 4 5〃m (ラン ド ' グル一ブ記録） ' ランド、 グループの定義 ：記録再生光に対して凹側がラン ド、 凸 側がグループ
(デ一夕は、 特に表記していない場合はグル ーブの場合）
比較例についても同様としたが、 記録パワー、 記録パルスについ ては各々最適化した。
評価結果を表 3及び図 1 4〜図 1 7に示す。
なお、 耐久性は、 1 0 0 0 0回 D OW後のジッ夕値が 1 3 %以下 の場合を〇、 1 3 %より大きい場合を Xとした。 クロスライ ト特性は、 メイン トラックに 1 0 0 0回 D〇 Wしてお き、 その両隣の トラックを 1 0 0 0回 D〇Wした後 のメイン トラ ックのジッ夕値の上昇値が 1 %以下の場合を〇、 2 %以上を X、 そ の間を△とした。
マークの保存安定性は、 1 0 0 0回 D O Wしたマークを 9 0 °Cの 恒温槽 （窒素雰囲気） 内に 1 0 0時間保存したときのジッ夕値の上 昇値が 3 %以下の場合を〇、 3 %より大きい場合を Xとした。
繰り返し再生特性は、 1 0 0 0回 D O Wしたマ一クを再生パワー 0 . 5 mWで繰り返し再生した場合のジッ夕値が上 昇開始する再 生回数が 1 0 0 0 0回以上の場合を〇、 1 0 0 0回以下の場合を X、 その間を△とした。
最適チヤンネルクロヅクは、 記録時のチャンネルクロックと 1 0 0 0回 D O W後のジヅ夕値の関係を測定し、 ジッ夕値が 1 1 %以下 になるチャンネルクロック範囲のおおよその中心範囲とした。
【表 3】
Figure imgf000036_0001
これらの評価結果より、 この代表的実施例 A Q C Mの優位性は明 らかである。 例えば、 Q CMの長所である高速オーバライ ト特性 （低ジッ夕、 高耐久性） を更に上回る高速対応を実現することができた。 これは- 高速化や線密度向上に繋がる。
また、 Q CMの短所であるクロスライ ト特性及び繰り返し再生特 性を吸収率を制御 （Ac/Aa≥ 0. 9) することにより抑制する ことができ、 トラック密度を向上することができることがわかった ( さらに、 QCMと同じ結晶化促進層を用いたにもかかわらず十分 なマークの保存安定性を実現することができ、 高信頼性を確保する ことができた。 これは、 記録時にアモルファスマーク中に生じる結 晶核の数が Q CMに比べて A Q CMでは少ないためと推測される。 アモルファス状態での吸収率 A aに関する検討
代表的実施例 （AQCM) と同様の構成の光ディスクについて、 記録層のアモルファス状態での吸収率 A aが記録再生特性に及ぼす 影響について調べた。
AQ CMと同様の膜構成とし、 膜厚を表 4に示すように変え、 サ ンプル （ i) 〜サンプル （iv) を作成した。 なお、 表 4には、 各サ ンプルにおけるアモルファス状態での吸収率 A aの計算値も併せて 示す。
【表 4】
ZnS-SiC Si ZnS-SiCh Si-C-H-0 GejSbTes Si-C-H-0 ZnS-SiO Aa
m) (nm) (nm) (nm) (nm) (nm) (nm)
(0 75 30 12 4 14 4 62 36.9%
(ii) 105 38 19 4 14 4 61 42.8%
(iii) 150 40 20 4 15 4 60 55.7%
(iv) 160 60 20 4 15 4 60 63.0% これらサンプルについて、 再生パワーとジッ夕ー値が上昇を始め る再生回数について、 測定を行った。 結果を図 1 8に示す。
なお、 ジッター値が上昇を始める再生回数は、 例えば図 19に示 すように再生回数に伴うジッター値の変動を測定し、 各再生パワー においてジッ夕ー値が急激に上昇し始める変曲点より決定した。 その結果、 AQCMの中でも特に Aa≤ 60%の範囲内で Aaを 低減した場合に繰り返し再生特性が改善することが実証された。 こ れにより、 さらなる高信頼性を得ることができ、 またレーザパワー 低下によるレーザノイズの増大やサ一ボ用光量の減少を抑制できる のでドライブ設計の自由度が増す効果もある。
結晶化促進層の厚さに関する検討
代表的実施例と同様の構成において、 結晶化促進層である S i— C— H— 0の厚さを変え、 1 000回オーバ一ライ ト後のジッター 値を測定した。 結果を図 20に示す。
この図 20から明らかなように、 結晶化促進層の厚さが 2 nm以 上であればジッター値低減効果があり、 4 nmで効果がほぼ飽和し ている。 この結果より、 先の代表的実施例においては、 結晶化促進 層の厚さを 4 nmに設定した。
結晶化促進層の材斜に関する検討
先ず、 結晶化促進層の材料として、 S i C及び S i— C— H—〇 を選び、 記録再生特性を評価した。
使用した S i Cは、 S i5。C5。である。 S i— C— H—〇の組成 は、 先の表 1に示す通りである。
作成した光ディスクの膜構成は、 先の代表的実施例の AQ CMと 同様である。 これら光ディスクについて、 チャンネルクロック 66 MH z (線 速 9. 24m/秒） でのダイ レク トオーバライ ト （D OW) 回数に よるジッ夕一値の変化 （図 2 1 ) 及び、 チャンネルクロック 76 M H z (線速 10. 6 m/秒） でのダイ レク トォ一バライ ト （D OW) 回数によるジッター値の変化 （図 22) を測定した。 評価条件は、 先の代表的実施例と同様である。
これら図 2 1及び図 22から明らかなように、 チャンネルクロッ クが大きい場合に差が拡大しており、 S i Cに酸素や水素が導入さ れることで、 より高線速に向いた記録が可能であると言える。
次に、 結晶化促進層を S i 3N A 1N、 S i〇2に変え、 同様の 評価を行った。 結果を図 23〜図 25に示す。
いずれの材料を用いた場合にも、 1000回 D 0 W後のジッ夕ー 値が 1〜 2 %低減している。 これは結晶化速度向上によるものと考 えられる。 また、 耐久性も向上している。 なお、 約 1 0回 DOWま でにジッ夕一値が一旦悪くなるが、 これは単に初期化条件が最適化 されていないことによるもので、 記録再生特性の本質とは無関係で ある。
このような効果は、 A 1203等でも見られた。
これらの実験結果に鑑みると、 結晶化促進層には、 S i— C, S i -N , S i - C一 0， S i - C一 H, S i-C-H-O, S i - N-O, S i - N - H, S i -N-H-O, S i - C一 N， S i - C -N - 0 , S i -C-N-H, S i-C-N-H-O, S i—〇， S i— 0— H, A 1 -N, A 1—〇のいずれかを主成分とする材料 が好適である。
他の実施例 実施例 2
本例は、 光吸収制御層タイプの光ディスクの例である。
すなわち、 本実施例では、 図 26に示す構成の光ディスクを作製 した。 この光ディスクは、 透明基板 2 1上に反射層 2 2 , 第 1の誘 電体層 2 3， 結晶化促進層 24， 記録層 2 5 , 結晶化促進層 2 6 , 第 2の誘電体層 2 7 , 光吸収制御層 2 8， 第 3の誘電体層 2 9 , 光 透過保護層 3 0を積層形成してなるものである。 各層に使用した材 料、 厚さは下記の通りである。
透明基板 2 1 ： ポリカーボネート基板
(厚さ 1. 2 mm)
グループ付き
反射層 2 2 A u (厚さ 6 0 nm)
記録層 2 5 G e 2 S b 2 T e 5 (厚さ 1 5 nm) 光透過保護層 3 0 ポリカーボネィ 卜製シー卜
(厚さ 0. 1 mm)
結晶化促進層 24 , 2 6 S i - C-H-0 (厚さ 4 nm) 光吸収制御層 2 8 A u (厚さ 1 3 nm)
第 1の誘電体層 2 3 Z n S - S i 02 (厚さ 1 5 nm) 第 2の誘電体層 2 7 Z n S - S i O 2 (厚さ 1 0 2 nm) 第 3の誘電体層 2 9 Z n S - S i 02 (厚さ 2 nm) 作成した光ディスクの光学特性を表 5に示す。 【表 5】
Figure imgf000041_0001
この光ディスクについて、 代表的実施例 （実施例 1) と同様の評 価を行ったところ、 1000回ダイ レク トオーバ一後のジッター値 は 1 5 %以下であった。
実施例 3
本例は、 透過型反射膜タイプの光ディスクの例である。
すなわち、 本実施例では、 図 27に示す構成の光ディスクを作製 した。 この光ディスクは、 透明基板 3 1上に第 1の誘電体層 32 , 透過型反射層 33， 第 2の誘電体層 34 , 結晶化促進層 35 , 記録 層 36 , 結晶化促進層 37 , 第 3の誘電体層 38 , 光透過保護層 3 9を積層形成してなるものである。 各層に使用した材料、 厚さは下 記の通りである。
透明基板 3 1 ポリカーボネ一ト基板
(厚さ 1. 2 mm)
グループ付き
透過型反射層 33 A (厚さ 15 nm)
記録層 36 G e S b T e (厚さ 14 nm) 光透過保護層 39 ポリカ一ボネィ ト製シ一ト
(厚さ 0. 1 mm)
結晶化促進層 35, 37 S i -C-H-0 (厚さ 4 nm) 第 1の誘電体層 3 2 Z n S - S i 0 (厚さ 5 4 nm) 第 2の誘電体層 3 4 Z n S - S i 0 (厚さ 1 0 nm) 第 3の誘電体層 3 8 Z n S - S i 0 (厚さ 5 4 nm) 作成した光ディスクの光学特性を表 6に示す
【表 6】
Figure imgf000042_0001
この光ディスクについて、 代表的実施例 （実施例 1 ) と同様の評 価を行ったところ、 1 0 0 0回ダイ レク トオーバ一後のジッ夕一値 は 1 5 %以下であった。 ダイ レク トオーバー回数によるジッ夕一値 の変化を図 2 8に示す。
実施例 4
本例は、 透過型反射膜 2層タイプの光ディスクの例である。 すなわち、 本実施例では、 図 2 9に示す構成の光ディスクを作製 した。 この光ディスクは、 透明基板 4 1上に第 1の誘電体層 4 2 , 第 1の透過型反射層 4 3， 第 2の透過型反射層 44， 第 2の誘電体 層 4 5， 結晶化促進層 4 6， 記録層 4 7， 結晶化促進層 4 8， 第 3 の誘電体層 4 9 , 光透過保護層 5 0を積層形成してなるものである < 各層に使用した材料、 厚さは下記の通りである。
透明基板 4 1 ： ポリカーボネート基板
(厚さ 1. 2 mm)
グループ付き 第 1の透過型反射層 43 A u (厚さ 8 n m) 第 2の透過型反射層 44 S i (厚さ 40 nm)
記録層 47 G e S b 2T e (厚さ 1 3 nm) 光透過保護層 40 ポリカ一ボネィ ト製シ一ト
(厚さ 0. 1 mm)
結晶化促進層 46 , 48 S i - C-H- 0 (厚さ 4 nm) 第 1の誘電体層 4 2 Z n S - S i 0 (厚さ 5 2 nm) 第 2の誘電体層 45 Z n S - S i 0 (厚さ 2 0 nm) 第 3の誘電体層 49 Z n S - S i 0 (厚さ 6 0 nm) 作成した光ディスクの光学特性を表 7に示す
【表 7】
Figure imgf000043_0001
この光ディスクについて、 代表的実施例 （実施例 1 ) と同様の評 価を行ったところ、 1 000回ダイ レク トオーバ一後のジヅ夕ー値 は 1 5 %以下であった。 ダイ レク トオーバー回数によるジッター値 の変化を図 3 0に示す。
以上の説明からも明らかなように、 本発明によれば、 光ディスク の高性能化に要求される 2大因子である高速化 （高転送レ一ト化） と大容量化を実現し、 かつ従来高速化を実現する妨げとなっていた 信頼性の確保も同時に実現することが可能である。
すなわち、 本発明は、 高性能かつ高信頼性をバラ ンス良く実現す る手法を提供するものであり、 レ一ザの短波長化、 ディスク （記録 層） の多層化、 スポッ トサイズの更なる微細化あるいはニァフィ一 ルド （近接場） 記録において相変化記録媒体を用いる場合に必須と なる技術を提供するものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 少なく とも相変化材料よりなる記録層を有してなり、 記録再生光の波長に対し、 上記記録層が結晶状態にあるときの記 録層における吸収率 A cとアモルファス状態にあるときの記録層に おける吸収率 A aの比 A c / A aが 0 . 9以上であり、
且つ、 相変化材料の結晶化を促進する結晶化促進層が上記記録層 の少なく とも一方の面に接していることを特徴とする光記録媒体。
2 . 基板上に上記記録層が形成されていることを特徴とする請求 の範囲第 1項記載の光記録媒体。
3 . 反射層を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光 記録媒体。
4 . 誘電体層を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 光記録媒体。
5 . 上記基板上に結晶化促進層を有する記録層が形成されるとと もに、 この結晶化促進層を有する記録層上に厚さ 0 . 3 m m以下の 光透過保護層が形成され、
上記光透過保護層側から記録再生光が照射されることを特徴とす る請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
6 . 上記光透過保護層の厚さが 3〜 1 7 7 mであることを特徴 とする請求の範囲第 5項記載の光記録媒体。
7 . 上記光透過保護層がポリカーボネート又は紫外線硬化樹脂か らなることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の光記録媒体。
8 . 上記基板上に反射層が形成され、 この上に結晶化促進層を有 する記録層が積層形成されていることを特徴とする請求の範囲第 5 項記載の光記録媒体。
9. 上記記録層が結晶状態にあるときの吸収率 A cとァモルファ ス状態にあるときの吸収率 A aの比 A c/A aが 1. 2以上である ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
1 0. 上記記録層がアモルファス状態にあるときの吸収率 A aが 60 %以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光記録 媒体。
1 1. 上記結晶化促進材料は、 S i— C、 S i— C— 0、 S i - C一 H、 S i - C— H_0、 S i - N、 S i— N - 0、 S i - N— H、 S i _N - H -〇、 S i - C一 N、 S i - C— N - 0、 S i - C一 N - H、 S i - C一 N - H - 0、 S i - 0、 S i— 0— H、 A 1— N、 A 1 _0から選ばれる少なくとも 1種であることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
1 2. 上記記録層は、 G e— S b— T e系の材料を記録材料とし て含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
1 3. 上記記録層は、 記録材料として G e XS byT e z (但し、 式中の x, y, zは各元素の原子比を表し、 1 7≤x≤ 2 5、 1 7 ≤ y≤ 2 5, 4 5≤ z≤ 6 5である。 ） を含有することを特徴とす る請求の範囲第 8項記載の光記録媒体。
1 4. 上記記録層は、 窒素及び/又は酸素を含有することを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
1 5. 上記反射層は、 記録再生用レーザ光の波長域において反射 能を有し、 熱伝導率が 0. 0 004 J/cm ' K ' s〜4. 5 J/ cm - K · sなる値を有する材料よりなることを特徴とする請求の 範囲第 3項記載の光記録媒体。
1 6. 上記反射層は、 金属、 半金属、 半導体、 及びそれらの化合 物又は混合物から選ばれる少なくとも 1種よりなることを特徴とす る請求の範囲第 3項記載の光記録媒体。
1 7. 上記反射層は、 単層状態において記録再生用レーザ光に対 する透過率が 1 0 %以上であり、
且つ光記録媒体全体での透過率が 1 %以上であることを特徴とす る請求の範囲第 3項記載の光記録媒体。
1 8. 上記反射層が A 1 , A g, Au, S i , G eの単体、 ある いはいずれかを主成分とする化合物または混合物からなることを特 徴とする請求の範囲第 3項記載の光記録媒体。
1 9. 記録再生用レーザ光の波長が 63 0 n m〜 6 5 0 nmであ り、 上記反射層に S iを用い、 その厚さ dを 2 0 nm< d < 70 n mとしたことを特徴とする請求の範囲第 1 8項記載の光記録媒体。
2 0. 上記反射層は、 金属、 半金属及びそれらの化合物又は混合 物から選ばれる少なく とも 1種と、 誘電体材料との混合物よりなる ことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の光記録媒体。
21. 上記誘電体材料が Z n S - S i 02 混合体であることを特 徴とする請求の範囲第 2 0項記載の光記録媒体。
2 2. 上記 Z n S— S i〇2 混合体における S i 02 の含有量が 1 5〜3 5モル％であることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載 の光記録媒体。
23. 上記反射層は、 異なる材料よりなる複数の層が連続的に積 層されてなることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の光記録媒体。
24. 上記記録層は、 異なる材料よりなる複数の層が連続的に積 層されてなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
2 5. 上記光透過保護層と記録層の間、 記録層と反射層、 反射層 と基板の間のいずれかの位置に誘電体層を設けたことを特徴とする 請求の範囲第 5項記載の光記録媒体。
2 6. 上記誘電体層は、 記録再生用レーザ光の波長域において消 衰係数 kの値が 0. 3以下の誘電体材料よりなることを特徴とする 請求の範囲第 4項記載の光記録媒体。
2 7. 上記誘電体層が複数の連続する層よりなり、 各層のうち少 なく ともいずれかが異なる材料よりなることを特徴とする請求の範 囲第 4項記載の光記録媒体。
2 8. 上記複数の層のうち、 隣接する誘電体層の屈折率 nの差が 0. 2以上であることを特徴とする請求の範囲第 2 7項記載の光記 録媒体。
2 9。 上記複数の層が、 Z n S— S i 02 混合体からなる層と、 S i O x (但し、 1≤x≤ 2である。 ） からなる層を含むことを特 徴とする請求の範囲第 2 8項記載の光記録媒体。
3 0. 上記記録層が G e - S b- T e系の材料を記録材料として 含み、 上記反射層に S iを用い、 上記結晶化促進材料として S i— C系材料を含み、 且つ誘電体層は Z n S - S i 02 混合体よりなる ことを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の光記録媒体。
3 1. 基板上に、 第 1の誘電体層、 反射層、 第 2の誘電体層、 第 1の結晶化促進材料、 記録層、 第 2の結晶化促進材料、 第 3の誘電 体層、 光透過保護層が順次成膜されていることを特徴とする請求の 範囲第 2 5項記載の光記録媒体。
3 2. 上記基板の厚さを 1. 0〜 1. 2 mm、 第 1の誘電体層の 厚さを 2 00 nm以下、 反射層の厚さを 2 0~ 7 0 nm、 第 2の誘 電体層の厚さを 5〜 60 nm、 第 1の結晶化促進材料の厚さを 2〜
20 nm、 記録層の厚さを 5〜 2 5 nm、 第 2の結晶化促進材料の 厚さを 2〜 2 O nm、 第 3の誘電体層の厚さを 40~ 1 0 0 nm、 光透過保護層の厚さを 0. 0 5〜0. 1 5 mmとしたことを特徴と する請求の範囲第 3 1項記載の光記録媒体。
3 3. 記録再生用レーザ光の波長を 630〜 6 5 0 nmとし、 上 記基板の厚さを 1. 0〜 1. 2 mm、 第 1の誘電体層の厚さを 1 0 0〜： L 5 0 nm以下、 反射層の厚さを 3 0〜 5 0 nm、 第 2の誘電 体層の厚さを 1 0〜 30 nm、 第 1の結晶化促進材料の厚さを 2〜 1 0 nm、 記録層の厚さを 5〜 2 5 nm、 第 2の結晶化促進材料の 厚さを 2〜 1 0 nm、 第 3の誘電体層の厚さを 40〜 8 0 nm、 光 透過保護層の厚さを 0. 0 5〜 0. 1 5 mmとしたことを特徴とす る請求の範囲第 32項記載の光記録媒体。
34. 上記結晶化促進層を有する記録層の記録再生レーザ光が入 射する側に光吸収制御層を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光記録媒体。
3 5. 上記光透過保護層と結晶化促進層を有する記録層の間に光 吸収制御層を設けたことを特徴とする請求の範囲第 5項記載の光記 録媒体。
3 6. 上記光吸収制御層は、 単層状態において記録再生用レーザ 光に対する吸収率が 3 %以上であり、 且つ透過率が 20 %以上であ ることを特徴とする請求の範囲第 34項記載の光記録媒体。
3 7. 上記光吸収制御層は、 金属、 半金属及びそれらの化合物又 は混合物から選ばれる少なく とも 1種よりなることを特徴とする請 求の範囲第 3 6項記載の光記録媒体。
38. 上記光吸収制御層に Au, A 1 , A gのいずれかを用い、 その厚さ dを 3 nm< d< 3 0 n mとしたことを特徴とする請求の 範囲第 3 6項記載の光記録媒体。
39. 上記光吸収制御層は、 金属、 半金属及びそれらの化合物又 は混合物から選ばれる少なく とも 1種と、 誘電体材料との混合物よ りなることを特徴とする請求の範囲第 3 6項記載の光記録媒体。
40. 上記誘電体材料が Z n S - S i 02 混合体であることを特 徴とする請求の範囲第 3 9項記載の光記録媒体。
4 1. 上記 Z n S— S i 02 混合体における S i 02 の含有量が 1 5〜 3 5モル％であることを特徴とする請求の範囲第 40項記載 の光記録媒体。
42. 上記光吸収制御層は、 異なる材料よりなる複数の層が連続 的に積層されてなることを特徴とする請求の範囲第 34項記載の光 記録媒体。
43. 記録時のチヤンネルクロックが 6 0 MH z以上であること を特徴とする請求の範囲第 1項記載の光記録媒体。
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