JP2007287291A - 多層光記録媒体、及び多層光記録媒体の初期化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】書き換え型の多層光記録媒体の、初期化条件のマージンを拡大し、情報記録層が３層以上の場合でも初期化を可能とするものである。
【解決手段】本発明は、基板上に、相変化材料からなる２以上の情報記録層と、情報記録層の間に初期化補助層とを有する書き換え型の多層光記録媒体であって、初期化補助層は、初期化補助層のレーザ光が入射する側に配置された情報記録層をレーザ光により初期化する際は、透過率が低く、初期化補助層のレーザ光が入射する側と対向する側に配置された情報記録層を、レーザ光を用いて初期化する際は、レーザ光により初期化補助層の透過率が増加することを特徴とする書き換え型の多層光記録媒体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光の照射、加熱により情報の記録、再生及び消去を行う光記録媒体、及びその初期化方法に関するものである。

従来から、光記録媒体はその可搬性や非接触の記録再生による扱いやすさにより、オーディオビジュアルの分野において広く普及し、近年コンピュータの分野においても各種情報を記録する記録媒体として応用されつつある。オーディオビジュアルの分野においては、その映像や音声のデジタル化、高品質化から、情報量は増加の一途を辿っており、それに伴って光記録媒体に求められる記録容量も増加している。また小型コンピュータの普及や、情報の多様化が進み、小型大容量の光記録媒体が要求されている。

この光記録媒体にはいくつかの種類があるが、大きく分けて、情報の読み出しだけが可能な再生専用型、記録・再生だけが可能な追記型、及び、情報の記録・再生並びに消去が可能な書換え型などがある。

このうちユーザー自らが情報の記録を行うことのできるディスクは、追記型と書換え型である。中でも書換え型は、情報の記録及び再生のみならず消去して再記録することも可能であることから繰り返し情報を書き換える用途に適している。

書換え型光記録媒体の情報記録層としては、相変化型の材料が用いられている。

書換え型光記録媒体は、相変化型の材料が、レーザ光の照射によってアモルファスと結晶との間（或いは、結晶とさらに異なる構造の結晶との間）で可逆的に状態変化を起こすことを利用している。書換え型光記録媒体は、相変化型の材料にレーザ光が照射され、相変化型の材料の屈折率、或いは、消衰係数のうち少なくとも何れか一方が変化することを利用して情報記録層の情報の書き込み・消去が行われる。相変化型光記録媒体では、記録が行われた部分に照射されたレーザ光の透過光あるいは反射光の振幅が変化し、その結果、検出系に至る透過光量、或いは、反射光量が変化することを検出して信号を再生する。

一般には、書換え型光記録媒体では、情報記録層を構成する相変化型の材料が結晶状態である場合を未記録状態とし、情報記録層材料がアモルファス状態となった場合を記録状態としている。情報記録層材料がアモルファス状態の記録状態の書換え形光記録媒体に記録時よりも低いレーザ光パワーを照射し、情報記録層を再度結晶状態とすることで情報記録層を未記録状態とすることができる。

相変化型の材料としては、一般的にカルコゲン化合物を用いることが多い。カルコゲン化合物からなる情報記録層は、アモルファス状態で成膜されるので、製造された光記録媒体は、一回全体を未記録状態（結晶化）にする必要がある。この作業を初期化と呼んでいる。初期化のためのエネルギーは、記録された状態（アモルファス）を結晶化（消去）する時のエネルギーに比べて、高いことが知られている。

初期化処理は、ディスク製造工程の一部に組み込まれ、レーザ光、或いは、フラッシュ光源を用いて情報記録層を結晶状態にする。レーザ光を用いる場合には、ディスクを回転させながらレーザ光を照射するとともに情報記録層にフォーカスシングし、その光学ヘッドの位置をディスクの半径方向にずらすことにより、ディスク全面を初期化が行なわれている。

初期化条件として、レーザ光のレーザパワー、線速度、デフォーカス量、送りピッチなどの条件が、下記の条件を満たすように決められている。初期化条件は、一般に、初期化領域全面においてアモルファス状態が残ることなく均一に結晶化され、かつ情報をオーバーライトした場合に、１回目の記録から複数回（数１０回ぐらい）オーバーライトした場合の信号品質が一定となるように決められている。

単位面積あたりの光記録媒体の記録容量を増加させる観点から多層構造の光記録媒体の研究開発が行なわれている。多層構造の光記録媒体は、情報の記録再生を光記録媒体の両方の側から行う方法と情報の記録再生を光記録媒体の一方の側から行う方法とがある。

情報の記録再生を光記録媒体の両方の側から行う場合、情報記録層は、光記録媒体の両方の側に設けられ、情報の記録再生を光記録媒体の一方の側から行う場合は、情報記録層は、光記録媒体の片側に２層以上設けられている。

情報記録層を光記録媒体一方の側に２層構成し、２層の情報記録媒体に、光記録媒体の一方の側からレーザビームを入射して２層の情報記録層に対し情報の記録再生を行う技術が特許文献１および２等に開示されている。

片面２層構成の光記録媒体は、レーザビーム入射側からみて手前に配置された第１の情報記録層を透過したレーザビームを用いて、レーザビーム入射側からみて奥側に配置された第２の情報記録層の記録再生を行う。このため、第１の情報記録層においては情報記録層の膜厚を薄くして透過率を高める等の工夫が成される。ところが、情報記録層が薄くなってくると、情報記録層が結晶化する際に形成される結晶核が減少し、また、原子が移動できる距離も短くなる。このため、情報記録層の膜厚が薄いほど結晶相が形成されにくく、即ち結晶化速度が低下することとなる。従って、情報記録層の膜厚が薄い第１の情報記録層では、情報記録層をより結晶化能の高い材料で形成するか、結晶化促進効果の高い界面層を情報記録層に接して設ける等の工夫が成されている。
特開２０００−３６１３０号公報 特開２００２−１４４７３６号公報

しかしながら、多層光記録媒体の場合、レーザビーム入射側に位置する情報記録層は透過率が高いため、情報記録層の初期化が充分に行えない場合があるといった問題があった。

また、この問題を解消するために、レーザビーム入射側からみて手前側の情報記録層に対して、初期化が充分に行なわれるよう高いパワーを投入する例がある。この場合、奥側の情報記録層にも影響を与えてしまい、記録再生特性が悪化してしまう場合があるといった問題もあった。

本発明は、このような課題を解決する方法を提供するものである。単位面積あたりの光記録媒体の記録容量を増加させる観点から情報記録層の多層化を行った場合、例えば、情報記録層が２層の光記録媒体では、初期化条件のマージン拡大が可能となる。また、情報記録層が３層以上の光記録媒体では、夫々の情報記録層に対する初期化が可能な光記録媒体が提供できる。

上記目的は、以下の光記録媒体により達成される。

本発明は、基板上に、相変化材料からなる２以上の情報記録層と、前記情報記録層の間に初期化補助層とを有する書き換え型の多層光記録媒体であって、前記初期化補助層が、前記初期化補助層のレーザ光が入射する側に配置された前記情報記録層を前記レーザ光により初期化する前後で透過率が増加する膜であることを特徴とする書き換え型の多層光記録媒体である。

更に、基板上に、相変化材料からなる２以上の情報記録層と、前記情報記録層の間に初期化補助層とを有する書き換え型の多層光記録媒体を前記多層光記録媒体の一方の側からレーザ光を照射し、前記レーザ光の照射される側に近い側に配された前記情報記録層から順に初期化を行う書き換え型の多層光記録媒体の初期化方法であって、
前記初期化補助層のレーザ光が入射する側に配置された前記情報記録層を前記レーザ光により初期化する第１の初期化工程が、前記初期化補助層の透過率を上げる工程を含むことを特徴とする多層光記録媒体の初期化方法である。

本発明によれば、単位面積あたりの光記録媒体の記録容量を増加させる観点から情報記録層の多層化を行った書換え型多層光記録媒体、例えば、情報記録層が２層の光記録媒体では、初期化条件のマージン拡大が可能となる。また、情報記録層が３層以上の光記録媒体では、複数配置される夫々の情報記録層に対する初期化が可能な光記録媒体を提供できる。

本発明は、２層以上の情報記録層を持った多層光記記録媒体の、情報記録媒体の間に初期化補助層を設けたものである。初期化補助層は、初期状態では光透過度の低い膜である。初期化補助層の光が入射する側の第１の記録層を初期化する際に、初期化補助層は光透過度の低い状態（入射光に対して５０％＜）から光透過度の高い状態（入射光に対して５０％＞）に変化する。このために、第１の記録層を初期化する光のエネルギーを効率良く第１の記録層の初期化に利用でき、また、初期化補助層の入射する側に対向する側の第２の記録層への影響を抑えることが可能となる。

一方、第２の記録層を初期する際の光が入射した場合、この初期化補助層は透過率が高い状態であるので、第２の記録層を初期化する際の障害にならない。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明による光記録媒体の一実施態様を示す模式的断面図である。基板１００１の一主面上に、第１の情報記録層１００２、第一中間層１００３、第一初期化補助層１００４、第２の情報記録層１００５、第二中間層１００６、第二初期化補助層１００７、第３の情報記録層１００８、第三中間層１００９、第三初期化補助層１０１０、第４の情報記録層１０１１、及び、保護層１０１２が順次積層されている。

基板１００１の各層（第１の情報記録層１００２から保護層１０１２）が形成される側の一主面には、情報の記録再生を行う際に光学スポットを導くための案内溝となる凹凸部（図示せず）が形成されている。基板１００１の厚さは、光記録媒体の規格により決定され、現行のＣＤでは１．２ｍｍ、ＤＶＤ及びＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ）では０．６ｍｍ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｋ（以下、ＢＤと称す）では１．１ｍｍになっている。

基板１００１に用いる材料は、記録／再生に用いられるレーザ光の波長で透過率が高いものが好ましく、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、またはアクリル系樹脂などのプラスチック材料や、ガラスなどが用いられる。

第一中間層１００３、第二中間層１００６、及び第三中間層１００９は、アクリル系、又はエポキシ系の紫外線硬化性樹脂を溶剤に溶解して樹脂溶液を作製し、スピンコート法等により形成することができる。各中間層の保護層１０１２側の一主面には、情報の記録再生を行う際に光学スポットを導くための案内溝となる凹凸部（図示せず）が形成されている。この凹凸部は、例えば紫外線構成樹脂による樹脂層を形成し、これに２Ｐ法（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）によって形成することができる。

各中間層の厚みは、適宜光学設計により最適値に設定されればよく、特に限定はされないが、本実施形態の情報記録層が４層構成場合、例えば第一中間層１５μｍ、第二中間層２０μｍ、及び第三中間層１０μｍとすることができる。

保護層１０１２は、平面円環形状を有する光透過性シート（フィルム）と、この光透過性シートを第４の情報記録層１０１１に貼り合わせるための接着層（共に図示せず）とから構成される。接着層は、例えば紫外線硬化樹脂あるいは感圧性粘着剤を用いることができる。

保護層１０１２となる光透過性シートは、記録／再生に用いられるレーザ光に対して、吸収能が低い材料からなることが好ましく、透過率が９０％以上の材料であることがより好ましい。材料としては、例えばポリカーボネート樹脂材料やポリオレフィン系樹脂が好ましい。

光透過性シートの材料として、ポリカーボネート（ＰＣ）を用いる場合、熱膨張係数が７．０×１０^-5（１／℃）程度、曲げ弾性率が２．４×１０⁴（ＭＰａ）程度の材料が用いられることが多い。また、光透過性シートの材料として、ポリオレフィン系樹脂（例えばゼオネックス（登録商標））を用いる場合、熱膨張係数が６．０×１０^-5（１／℃）程度、曲げ弾性率が２．３×１０⁴（ＭＰａ）程度の材料が用いられることが多い。

また、ＢＤの場合、保護層１０１２となる光透過性シートの厚さは、３〜１００μｍの範囲内から選ばれ、上述の各中間層と接着層との合計の厚さが１００μｍになるように決められている。このような薄い保護層１０１２と、波長４０５ｎｍの青色レーザと０．８５程度の高ＮＡ化された対物レンズとを組み合わせることによって、高密度記録を実現している。

本実施形態による光透過性シートは、例えば、ポリカーボネート樹脂などの材料を押出機に投入し、ヒータ（図示せず）を用いて２５０〜３００℃の温度で溶融させ、複数個の冷却ロールを用いてシート状に成形する。その後、基板１００１に合わせた形状に裁断することにより形成される。

また、保護層１０１２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層をさらに形成してもよい。この場合にも記録再生を行うレーザの波長に対して吸収能を殆ど有しない材料が望ましい。

図２は、本実施形態による第１の情報記録層１００２を示す模式的断面図である。この態様においては、基板１００１の側から順に第１反射層２００１、第１下層誘電体層２００２、第１情報記録層２００３、及び第２上層誘電体層２００４が積層されている。

第１反射層２００１の材料は、例えば、反射機能および熱伝導を考慮して選ばれる。すなわち、記録再生用に用いられるレーザ光の波長に対して反射能を有するとともに、熱伝導率が例えば４．０×１０^-2〜４．５×１０²Ｊ／ｍ・Ｋ・ｓ（４．０×１０^-4〜４．５×１０^-4Ｊ／ｃｍ・Ｋ・ｓ）の範囲内の値を有する金属元素、半金属元素、およびこれらの化合物または混合物から選ばれる。具体的には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇｅなどの単体、またはこれらの単体を主成分とする合金を挙げることができる。実用性の面を考慮すると、これらのうちのＡｌ系、Ａｇ系、Ａｕ系、Ｓｉ系またはＧｅ系の材料が好ましい。なお、第１反射層２００１の材料として合金を用いる場合には、例えば、ＡｌＣｕ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、ＡｌＣｏ、ＡｌＳｉ、ＡｌＭｇＳｉ、ＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＰｄＴｉ、ＡｇＣｕＴｉ、ＡｇＰｄＣａ、ＡｇＰｄＭｇ、ＡｇＰｄＦｅ、ＡｇまたはＳｉＢなどが好ましい。

第１反射層２００１の厚さは、８０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下に選ばれることが好ましく、例えば１００ｎｍに選ばれる。第１反射層２００１の厚さを８０ｎｍ未満にすると、第１情報記録層２００３において生じる熱の拡散が十分にできず、熱冷却が不十分になってしまい、再生時に再生パワーによりジッター特性が低下してしまう。他方、第１反射層２００１の厚さを１４０ｎｍより大きくしても、熱特性や光学的な特性に差が生じず、実用上あまり意味が無い。

第１下層誘電体層２００２、及び第１上層誘電体層２００４は、複数の誘電体層を積層することにより構成される。積層された誘電体層は、記録再生用のレーザ光に対して、吸収能が低い材料から構成され、消衰係数ｋが０＜ｋ≦３の関係を満たす材料より構成されることが好ましい。

図３に、第１下層誘電体層２００２、及び第１上層誘電体層２００４の構成の一例を示す。第１下層誘電体層２００２は、第１２下層誘電体層３００１、並びにこの第１２下層誘電体層を構成する材料と第１情報記録層２００３及び第１反射層２００１を構成する材料とが反応することを防止する第１１下層誘電体層３００２及び第１３下層誘電体層３００３から構成される。第１上層誘電体層２００４は、第１２上層誘電体層３００４、及びこの第１２上層誘電体層を構成する材料と第１情報記録層２００３を構成する材料とが反応することを防止する第１１上層誘電体層３００５から構成される。

第１１下層誘電体層３００２、第１３下層誘電体層３００３、及び第１１上層誘電体層３００５は、例えばＳｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｔａ−Ｎといった窒化物、またはこれらを含む窒化酸化物を用いることができる。また、ＣまたはＳｉＣといった炭化物を用いることもできる。また、第１２下層誘電体層３００１、及び第１２上層誘電体層３００４は、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体が好ましい。混合体は、例えば、モル比率が約４：１のＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体が選ばれる。

第１３下層誘電体層３００３の厚さは、４ｎｍ以上１０ｎｍ以下から選ばれることが好ましく、例えば５ｎｍに選ばれる。第１３下層誘電体層３００３の厚さを４ｎｍ未満にすると、第１２下層誘電体層３００１を構成する材料である硫黄（Ｓ）が拡散することにより、第一反射層２００１が腐食してしまう。これに対し、第１３下層誘電体層３００３の厚さを１０ｎｍより大きくすると、反射率が減少して所望の信号特性が得られなくなってしまう。

第１２下層誘電体層３００１の厚さは、４ｎｍ以上２５ｎｍ以下から選ばれることが好ましく、例えば１０ｎｍに選ばれる。第１２の層誘電体層３００１の厚さを４ｎｍ未満とすると、均一な厚さを有する第１２下層誘電体層３００１を形成することが困難となってしまう。これに対し、２５ｎｍより大きくすると、反射率が減少して所望の信号特性が得られなくなってしまう。

第１２上層誘電体層３００４の厚さは、４ｎｍ以上６０ｎｍ以下から選ばれることが好ましく、例えば４５ｎｍに選ばれる。第１２上層誘電体層３００４の厚さを４ｎｍ未満とすると、均一な厚さを有する第１２上層誘電体層３００４を形成することが困難となってしまう。これに対し、第１２上層誘電体層３００４の厚さを６０ｎｍより大きくすると、熱が第一情報記録層２００３内に蓄熱されやすくなり、再生安定性の劣化を招いてしまう。

第１１下層誘電体層３００２、及び第１１上層誘電体層３００５の厚さは、４ｎｍ以上１０ｎｍ以下から選ばれることが好ましく、例えば５ｎｍに選ばれる。第１１下層誘電体層３００２、及び第１１上層誘電体層３００５の厚さを４ｎｍ未満にすると、第１２下層誘電体層３００１、及び第１２上層誘電体層３００４を構成する材料である硫黄（Ｓ）が拡散することにより、第１情報記録層２００３が腐食してしまう。これに対し、第１１下層誘電体層３００２、及び第１１上層誘電体層３００５の厚さを１０ｎｍより大きくすると、反射率が減少して所望の信号特性が得られなくなってしまう。

第１情報記録層２００３は、結晶−アモルファスの構造相変化を利用して情報信号を記録する相変化情報記録層である。この第一情報記録層２００３の材料として、好ましくはカルコゲン化合物が選ばれ、より好ましくはＳｂＴｅ系合金材料が選ばれる。このＳｂＴｅ系合金材料として、好ましくはＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅが選ばれる。この場合、好ましくは、Ｇｅの含有率が２原子パーセント以上８原子パーセント以下、Ｔｅに対するＳｂの比率が３．４倍以上４．０倍以下に選ばれる。より好ましくは、Ｇｅの含有率が２原子パーセント以上８原子パーセント以下、Ｔｅに対するＳｂの比率が４．２倍以上４．８倍以下に選ばれる。

第一情報記録層２００３の厚さは、６ｎｍ以上１６ｎｍ以下から選ばれることが好ましく、例えば１０ｎｍに選ばれる。第一情報記録層２００３の厚さを、６ｎｍ未満に選ぶと、十分な再生耐久性を得ることが困難となってしまう。これに対し、１６ｎｍより大きいと、記録感度が悪くなるため、情報信号を記録することが困難となってしまう。

図４は、本実施形態による第２の情報記録層１００５、第３の情報記録層１００８、及び第４の情報記録層１０１１を示す模式的断面図である。この態様においては、基板１００１に近い側から順に、高屈折率層４００１、第二反射層４００２、第２下層誘電体層４００３、第２情報記録層４００４、及び第２上層誘電体層４００５が夫々積層されている。ここで、第二反射層４００２、第２下層誘電体層４００３、及び第２上層誘電体層４００５を構成する材料は、先の第一反射層２００１、第１下層誘電体層２００２、及び第１上層誘電体層２００４のそれと同じでよい。但し、これら各層の膜厚は適宜光学設計により所望の値とすれば良く、特に限定されない。

第２情報記録層４００４の構成材料は、結晶化能を高める工夫としてＧｅの一部がＳｎで置換されている以外は、第１情報記録層２００３と同じ材料で構成されている。

高屈折率層４００１は、各情報記録層における透過率を高めるために重要な層であり、屈折率が大きい材料、たとえば屈折率が２．３以上の材料で形成することが好ましい。例えばＴｅＯ₂、ＺｎＯ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、またはＴｉＯ₂といった材料が適し、中でもＴｉＯ₂が好適である。この高屈折率層４００１の存在により、透過率が絶対値で５〜１０％上昇する。

図５は、本実施形態による初期化補助層（第一初期化補助層１００４、第二初期化補助層１００７、第三初期化補助層１０１０）を示す模式的断面図である。初期化補助層は、第１の反応層５００１と第２の反応層５００２とが積層された構造である。第１の反応層５００１は入射レーザ光から見て手前に配置され、第２の反応層５００２は入射レーザ光から見て奥側に配置される。ここで、第１の反応層５００１は、ＳｉＮ、ＳｉＣ、又はＳｉＯ₂を主成分とし水素を含有してなり、第２の反応層５００２は、Ｔｂ又はＬａの希土類元素を主成分としている。

第１の反応層５００１の主成分と、第２の反応層５００２の主成分との好ましい組合せはＳｉＮＨ／Ｔｂである。更に、第１の反応層５００１には、記録時以外における酸化或いは硫化に対する安定性を向上させる観点から、上述の主成分となる元素の他に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ等が添加されていてもよい。

各初期化補助層の層厚は、初期化時にレーザ光の照射を受けた各初期化補助層の部分が速やかに希土類金属の水素化物を形成することができる厚さであれば特に限定されない。また、第１の反応層５００１と第２の反応層５００２との膜厚比率も特に限定はされないが、第２の反応層５００２は初期化処理を施す前に各情報記録層の透過率を低くしておく必要があるため、１０ｎｍ以上であることが好ましい。

初期化補助層を、初期化する情報記録層の入射レーザ光の面に対向する側に接して設けているが、初期化する情報記録層と、次に初期化する情報記録層との間であればどこに配置されても良い。

次に、上記書換え型多層光記録媒体の製造方法の一例について説明する。

基板１００１上に配置される各情報記録層、及び各初期化層の形成には、夫々の層の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法により形成することができる。このような気相成長法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。

また、保護層１０１２は、上述した光透過性シート以外にも、例えば、アクリル系又はエポキシ系の紫外線硬化性樹脂を溶剤に溶解して樹脂溶液を作製し、スピンコート法等により形成することも可能である。

なお、上記書換え型光記録媒体の製造方法は、上記製造方法に特に限定されるものではなく、公知の光記録媒体の製造に採用される製造技術を用いることができる。

次に、上記書換え型光記録媒体に対する初期化方法について説明する。

先ず図１に示すように、この書換え型光記録媒体に対して、所定の出力を有するレーザ光１０１３を保護層１０１２側から入射し第４の情報記録層１０１１に照射する。すると、第４の情報記録層内では、アモルファス状態で形成された情報記録層が結晶化状態へ遷移する。このとき同時に、第三初期化補助層１０１０においては、第１の反応層５００１から水素元素の解離／離脱が生じ水素を含有しない誘電体膜へと変化する。他方、第２の反応層５００２においては、第１の反応層５００１から離脱した水素と、希土類金属との間で水素化反応が生じ希土類金属の水素化物膜が形成される。これにより、第２の反応層は略透明となり、初期化処理後に第三初期化補助層の透過率が増大するものである。

また、初期化補助層内に形成された、化学量論組成近傍の誘電体膜と、希土類金属の水素化物とは、熱的安定性に優れ、初期化補助層の透過率変化は不可逆な現象となる。
（第２の実施形態）
本発明による第２の実施形態では、前記各初期化補助層が、温度により光学特性が変化するサーモクロミック材料からなるサーモクロミック膜である以外は第１の実施形態と同様の構成を有している。但し、第２の実施形態における初期化補助層の配置位置は、各情報記録層に隣接して入射レーザ光から見て奥側、即ち各中間層に接する配置に限定される。

サーモクロミック膜の材料は、例えば電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色材、有極性化合物の混合系、又は電子供与性呈色化合物とフェノール系顕色材の混合物などがあげられる。電子供与性呈色化合物としては、フルオラン系化合物、スピロピラン系化合物、フタリド系化合物、ラクタム系化合物などをあげることができる。

有極性化合物としては、例えば、アルコール類が用いられ、ｎ−オクチルアルコール、ｎ−デシルアルコール、ｎ−ラウリルアルコール、ｎ−ミリスチルアルコール、ｎ−セチルアルコール、ｎ−ステアリルアルコール等から選ぶことができる。

また、本実施形態の書換え型多層光記録媒体の製造方法、及び初期化方法は、上述の第１の実施形態と略同等であるが、初期化補助層における反応のメカニズムが第１の実施形態とは異なる。つまり、サーモクロミック層を構成する材料が初期化処理時の熱により中間層を形成する樹脂層内に拡散することで、互いの分子が相互作用を及ぼさない程度の距離に引き離されてしまい、温度が低くなっても再着色しなくなるものである。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記第１及び第２の実施形態に限定されるものではない。

例えば、初期化補助層は、第１の反応層と第２の反応層とが夫々１層から成る、２層構成の場合について説明したが、少なくとも１つの第１の反応層とこれに接触する少なくとも１つの第２の反応層を有するものであれば、２層以上の多層で構成された初期化補助層であってもよい。例えば、２つの第２の反応層と、２つの第２の反応層間に配置された１つの第１の反応層とからなる３層構造の初期化補助層を有するものであってもよい。

＜実施例＞
以下に、具体的な実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明はその主旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
直流、ＲＦ、及びマイクロ波電源を有するプラズマＣＶＤとマグネトロンスパッタの混合装置に、トラッキング用の案内溝の形成されたポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、２×１０−５Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。その後、真空排気したままプロセスガス、或いは材料ガスをチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタ、或いはプラズマＣＶＤを用いて各層を成膜した。ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体成膜時にはＡｒガスに加えてＯ２ガスを導入しスパッタ成膜した。また、第１の反応層５００１の形成は、ＳｉＨ４ガス、Ａｒガス、及びＮ２ガスを導入しマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて行った。また、第２の反応層５００２の成膜時にＯ₂ガス、及びＮ₂ガスが混入していると酸化や窒化などを起こし易く水素化特性に影響を与えるため、第１の反応層１００４とその他の層は別のチャンバーにて成膜を行った。

先ず初めに、基板１００１上に第１の情報記録層１００２の形成を行った。

Ａｒガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、第１反射層２００１としてＡｇＮｄＣｕ層を８０ｎｍ形成した。その後、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスとＮ２ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とする。その後、第１２下層誘電体層３００２としてＳｉＮ層を５ｎｍ成膜した。その後、別のチャンバーにてＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体からなる第１１下層誘電体層３００１を１０ｎｍ成膜した。

相変化膜の成膜時にＮ２ガスが混入していると窒化などを起こし結晶化特性に影響を与えるため、誘電体層とその他の相変化層は別のチャンバーにて成膜を行った。第１１下層誘電体層成膜後に、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスをチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を所望の値とし、第１情報記録層２００３としてＧｅＳｂＴｅ層を１０ｎｍ成膜した。その後、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体からなる第１１上層誘電体層３００３を膜厚４５ｎｍ、ＳｉＮからなる第１２上層誘電体層３００４を膜厚５ｎｍ、それぞれ順次成膜した。

基板１００１は、直径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍを有する。第１の情報記録層１００２を形成する側の一主面には、グルーブ、ランドと称する凹凸が形成されており、この凹凸の繰り返し幅（トラックピッチ）は、０．３２μｍである。また、第１反射層２００１におけるＮｄの含有率は０．４ａｔ％、Ｃｕの含有率は０．６ａｔ％とした。

第一中間層１００３の形成は、基板を一旦成膜機から取り出し、エポキシ系の紫外線硬化性樹脂を溶剤に溶解して樹脂溶液を作製し、スピンコート法により１５μｍ形成した。第一中間層１００３の一主面上には、紫外線構成樹脂を用いて２Ｐ法（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）によりトラッキング用の案内溝として凹凸も同時形成した。

第一中間層１００３の形成後、ディスクを再度、成膜装置内に戻し、２×１０−５Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。その後、第一中間層１００３上に、第一初期化補助層１００４の形成を行った。

先ず、Ａｒガスを導入しコンダクタンス調整により所望の圧力とし、第２の反応層５００２としてＴｂ層を２０ｎｍ成膜した。その後、別のチャンバーにて、ＳｉＨ４ガスを２００ｓｃｃｍ、及びＮ２ガスを５００ｓｃｃｍチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値（４〜１３Ｐａ）とし、プラズマＣＶＤを用いて１．５ｋｗの投入パワーで第１の反応層５００１として水素含有ＳｉＮ層を２０ｎｍ成膜した。この層の水素含有量は２．１×１０²²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³、膜応力は−１．０ｋｇ／ｍｍ²（圧縮応力状態）であった。

その後、別チャンバーに基板を移し、第２の情報記録層１００５の形成を行った。

先ず、ＡｒガスとＯ₂ガスをチャンバー内に導入しコンダクタンス調整により所望の圧力とし、高屈折率層４００１としてＴｉＯ₂を２０ｎｍ形成した。次いで、別チャンバーにてＡｒガスにより第２反射層４００２としてＡｇ合金を１０ｎｍ成膜した。その後、第２下層誘電体層４００３としてＳｉＮ層を５ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体を３０ｎｍ、夫々成膜した。第２下層誘電体層４００３形成後に、第２情報記録層４００４としてＧｅＳｎＳｂＴｅ層を８ｎｍ成膜した。その後、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体４５ｎｍ、及びＳｉＮ膜５ｎｍから成る第２上層誘電体層４００５を、それぞれ順次成膜した。

この後、上述した第一中間層１００３から第２の情報記録層１００５までの工程を二回繰り返して、第二中間層１００６から第４の情報記録層１０１１までの形成を行い、情報記録層を４層分積層した。

第３の情報記録層は、
高屈折率層：ＴｉＯ₂を１５ｎｍ、
反射層：Ａｇ合金を８ｎｍ、
下層誘電体層：ＳｉＮ層を５ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体を３０ｎｍ、
情報記録層：ＧｅＳｎＳｂＴｅ層を８ｎｍ、
上層誘電体層：ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体４５ｎｍ、及びＳｉＮ膜５ｎｍを形成した。

第４の情報記録層は、
高屈折率層：ＴｉＯ₂を１０ｎｍ、
反射層：Ａｇ合金を６ｎｍ、
下層誘電体層：ＳｉＮ層を５ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体を３０ｎｍ、
情報記録層：ＧｅＳｎＳｂＴｅ層を６ｎｍ、
上層誘電体層：ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合体４５ｎｍ、及びＳｉＮ膜５ｎｍを形成した。

多層光記録媒体を形成後に、各層の透過率・反射率を測定することは困難であるので、表１に示した、各層の光学特性（反射率、及び透過率）は、情報記録層単層、或いは各情報記録層＋各初期化補助層の単独における測定値である。光記録媒体完成後では、４層ある情報記録層全てが４〜６％の反射率であった。

最後に、第４の情報記録層１０１１の上に、保護層１０１２として、光透過性カバー層を積層し本実施例における光記録媒体を完成した。

このようにして作製された、本実施例における光記録媒体に対して、保護１０１２側からレーザ光を照射し、第４の情報記録層１０１１から順に一般的な条件で各情報記録層の初期化を行った。ここで、照射光の波長λは８１０ｎｍ、スポット径は９６×１９２μｍ、線速度は３ｍ／ｓとした。レーザ出力は、各層独立の場合は、１Ｗ、積層の場合は第４の情報記録層が１Ｗ、第３の情報記録層が１．２Ｗ，第２の情報記録層が１．５Ｗ、第１の情報記録層が２Ｗであった。

その結果、各情報記録層４層全てにおいて、ＳＵＭ信号レベル、即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて増加しており、且つ、信号記録時の変調度におけるＨｉｇｈレベルまで達しており、初期化工程により結晶化が行われていることが確認できた。

本実施例における光記録媒体は、記録によりディスクの反射率が低下する、所謂Ｈｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗタイプのディスクである。

（実施例２）
第１の反応層５００１として、ＳｉＣを用いた以外は実施例１と同じ構成の光記録媒体を作製した。この層の水素含有量は３．０×１０²²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³、膜応力は−１．５ｋｇ／ｍｍ２（圧縮応力状態）であった。また、プラズマＣＶＤ装置の製膜条件は次の通りである。ＳｉＨ₄ガス２００ｓｃｃｍ、Ｃ₂Ｈ₂ガス２００ｓｃｃｍ、ガス圧力４〜１３Ｐａ、投入パワー１．５ｋｗとした。

このようにして作製された、本実施例における光記録媒体に対して、実施例１と同様に保護１０１２側からレーザ光を照射し、第４の情報記録層１０１１から順に一般的な条件で各情報記録層の初期化を行った。

その結果、実施例１と同様に各情報記録層４層全てにおいて、ＳＵＭ信号レベル即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて増加し、且つ、信号記録時の変調度におけるＨｉｇｈレベルまで達しており、初期化工程により結晶化が行われていることが確認できた。

（実施例３）
第１の反応層５００１として、ＳｉＯ₂を用いた以外は実施例１と同じ構成の光記録媒体を作製した。この層の水素含有量は２．６×１０²²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³、膜応力は−０．５ｋｇ／ｍｍ²（圧縮応力状態）であった。また、プラズマＣＶＤ装置の製膜条件は次の通りである。ＳｉＨ₄ガス２００ｓｃｃｍ、Ｏ₂ガス５００ｓｃｃｍ、ガス圧力４〜１３Ｐａ、投入パワー１．５ｋｗとした。

このようにして作製された、本実施例における光記録媒体に対して、実施例１と同様に保護１０１２側からレーザ光を照射し、第４の情報記録層１０１１から順に一般的な条件で各情報記録層の初期化を行った。

その結果、実施例１と同様に各情報記録層４層全てにおいて、ＳＵＭ信号レベル即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて増加し、且つ、信号記録時の変調度におけるＨｉｇｈレベルまで達しており、初期化工程により結晶化が行われていることが確認できた。

（実施例４）
第２の反応層５００２としてＬａを２０ｎｍとした以外は実施例１と同じ構成の光記録媒体を作製した。

このようにして作製された、本実施例における光記録媒体に対して、実施例１と同様に保護１０１２側からレーザ光を照射し、第４の情報記録層１０１１から順に一般的な条件で各情報記録層の初期化を行った。

その結果、実施例１と同様に各情報記録層４層全てにおいて、ＳＵＭ信号レベル即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて増加し、且つ、信号記録時の変調度におけるＨｉｇｈレベルまで達しており、初期化工程により結晶化が行われていることが確認できた。

（実施例５）
第一初期化補助層１００４、第二初期化補助層１００７、及び第三初期化補助層１０１０として、ロイコ色素ＧＮ２（山本化成（株）製）を２０ｎｍ、及びビスフェノール系化合物ＢＨＰＥ（１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタンを４０ｎｍ真空加熱蒸着法で形成した以外は実施例１と同じ構成の光記録媒体を作製した。

このようにして作製された、本実施例における光記録媒体に対して、実施例１と同様に保護１０１２側からレーザ光を照射し、第４の情報記録層１０１１から順に一般的な条件で各情報記録層の初期化を行った。

その結果、実施例１と同様に各情報記録層４層全てにおいて、ＳＵＭ信号レベル即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて増加し、且つ、信号記録時の変調度におけるＨｉｇｈレベルまで達しており、初期化工程により結晶化が行われていることが確認できた。

（比較例１）
第一初期化補助層１００４、第二初期化補助層１００７、及び第三初期化補助層１０１０を設けない以外は、実施例１と同様にしてサンプルの作製を行った。

このようにして作製された、本実施例における光記録媒体に対して、実施例１と同様に保護１０１２側からレーザ光を照射し、第４の情報記録層１０１１から順に一般的な条件で各情報記録層の初期化を行った。

その結果、第１の情報記録層１００２、及び第２の情報記録層１００５は、実施例１と同様に、ＳＵＭ信号レベル即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて増加しており、且つ、信号記録時の変調度におけるＨｉｇｈレベルまで増加していることが分かった。ところが、第３の情報記録層１００８、及び第４の情報記録層１０１１においては、ＳＵＭ信号レベル即ちディスクの反射率がＡｓ−ｄｅｐｏに比べて殆ど変化しておらず、初期化工程による膜の結晶化が不十分であることが分かった。

以上、実施例、及び比較例を用いて詳細に説明したように、本発明の光記録媒体によれば、単位面積あたりの光記録媒体の記録容量を増加させる情報記録層の多層化を行った場合でも、各情報記録層に対する初期化が適切に行える光記録媒体の提供が可能となる。

ＳＵＭ信号レベルは評価機上での再生により測定した。再生パワーを揃えた場合、ＳＵＭ信号レベルと反射率は線形に対応する。判定基準は、単層で初期化した際に見られるＳＵＭ信号レベルの増加と比較を行った。

本発明による光記録媒体の第１の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の第１の実施形態における第１の情報記録層を示す模式断面図である。 本発明の第１の実施形態における第１下層誘電体層、及び第１上層誘電体層を示す模式断面図である。 本発明の第１の実施形態における第２の情報記録層、第３の情報記録層、及び第４の情報記録層を示す模式断面図である。 本発明の第１の実施形態における初期化補助層を示す模式断面図である。

符号の説明

１００１ 基板
１００２ 第１の情報記録層
１００３ 第一中間層
１００４ 第一初期化補助層
１００５ 第２の情報記録層
１００６ 第二中間層
１００７ 第二初期化補助層
１００８ 第３の情報記録層
１００９ 第三中間層
１０１０ 第三初期化補助層
１０１１ 第４の情報記録層
１０１２ 保護層
１０１３ レーザ光
２００１ 第１反射層
２００２ 第１下層誘電体層
２００３ 第１情報記録層
２００４ 第１上層誘電体層
３００１ 第１２下層誘電体層
３００２ 第１１下層誘電体層
３００３ 第１３下層誘電体層
３００４ 第１２上層誘電体層
３００５ 第１１上層誘電体層
４００１ 高屈折率層
４００２ 第２反射層
４００３ 第２下層誘電体層
４００４ 第２情報記録層
４００５ 第２上層誘電体層
５００１ 第１の反応層
５００２ 第２の反応層

Claims (10)

1. 基板上に、相変化材料からなる２以上の情報記録層と、前記情報記録層の間に初期化補助層とを有する書き換え型の多層光記録媒体であって、
   前記初期化補助層が、前記初期化補助層のレーザ光が入射する側に配置された前記情報記録層を前記レーザ光により初期化する前後で透過率が増加する膜であることを特徴とする書き換え型の多層光記録媒体。
2. 前記初期化補助層が、ＳｉＮ、ＳｉＣ、又はＳｉＯ₂を主成分とし、水素を含有する誘電体から成る第１の反応層と、
   前記第１の反応層に接触し、初期化時に前記第１の反応層が含有する水素により水素化されるＴｂ又はＬａを主成分とする希土類金属から成る第２の反応層とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の書換え型多層光記録媒体。
3. 前記初期化補助層において、前記第１の反応層が前記第２の反応層よりも入射レーザ光に対して手前側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の書換え型多層光記録媒体。
4. 前記初期化補助層が、前記初期化補助層の前記レーザ光が入射する側に配置された前記情報記録層と接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の書き換え型の多層光記録媒体。
5. 前記２以上の情報記録層の間に中間層を有し、
   前記初期化補助層が、前記中間層に接して配され、
   前記初期化補助層が、電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色剤とを主成分とするサーモクロミック膜から成ることを特徴とする請求項１に記載の書換え型多層光記録媒体。
6. 基板上に、相変化材料からなる２以上の情報記録層と、前記情報記録層の間に初期化補助層とを有する書き換え型の多層光記録媒体を前記多層光記録媒体の一方の側からレーザ光を照射し、前記レーザ光の照射される側に近い側に配された前記情報記録層から順に初期化を行う書き換え型の多層光記録媒体の初期化方法であって、
   前記初期化補助層のレーザ光が入射する側に配置された前記情報記録層を前記レーザ光により初期化する第１の初期化工程が、前記初期化補助層の透過率を上げる工程を含むことを特徴とする多層光記録媒体の初期化方法。
7. 前記初期化工程により、前記初期化補助層の前記初期化工程前の透過率をＴ１とし、前記初期化工程後の透過率をＴ２としたときに、Ｔ１＜５０％、Ｔ２＞５０％であることを特徴とする請求項６に記載の書き換え型の多層光記録媒体の初期化方法。
8. 前記初期化補助層が、ＳｉＮ、ＳｉＣ、又はＳｉＯ₂を主成分とし、水素を含有する誘電体から成る第１の反応層と、
   前記第１の反応層に接触し、初期化時に前記第１の反応層が含有する水素により水素化されるＴｂ又はＬａを主成分とする希土類金属から成る第２の反応層とを有する、ことを特徴とする請求項５に記載の書き換え型の多層光記録媒体の初期化方法。
9. 前記初期化補助層において、前記第１の反応層が前記第２の反応層よりも入射レーザ光に対して手前側に配置されることを特徴とする請求項６に記載の書き換え型の多層光記録媒体の初期化方法。
10. 前記初期化補助層が、電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色剤とを主成分とするサーモクロミック膜から成ることを特徴とする請求項５に記載の書き換え型の多層光記録媒体の初期化方法。

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