JP4719172B2 - 多層光記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、光ビームを照射することにより記録層材料に光学的な変化を生じさせて情報の記録再生を行い、かつ記録が可能な記録層を複数有する多層光記録媒体（以下、「多層相変化型光記録媒体」、「多層光情報記録媒体」、「多層光ディスク」と称することもある）に関する。
ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷなどの記録可能な光ディスクは、一般にプラスチックの基板上に、記録層を設け、その上に、記録層の光吸収率を向上させかつ熱拡散効果を有する反射層を設けた構成が基本であり、基板面側からレーザ光を照射して、情報の記録再生を行うものである。
光照射による加熱によって起こる記録層の酸化、蒸散又は変形を阻止する目的で、通常、基板と記録層との間に下部保護層（以下、「下部誘電体層」と称することもある）、及び記録層と反射層との間に上部保護層（以下、「上部誘電体層」と称することもある）が設けられている。これらの保護層はその厚さを調節することによって、光記録媒体の光学特性の調節機能を有し、下部保護層は、記録層への記録時の熱によって基板が軟化するのを防止する機能を併せ持つものである。
光照射による加熱によって起こる記録層の酸化、蒸散又は変形を阻止する目的で、通常、基板と記録層との間に下部保護層（以下、「下部誘電体層」と称することもある）、及び記録層と反射層との間に上部保護層（以下、「上部誘電体層」と称することもある）が設けられている。これらの保護層はその厚さを調節することによって、光記録媒体の光学特性の調節機能を有し、下部保護層は、記録層への記録時の熱によって基板が軟化するのを防止する機能を併せ持つものである。
近年、コンピュータ等で扱う情報量が増加したことによって、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷのような記録可能な光ディスクの信号記録容量が増大し、信号情報の高密度化が進んでいる。ＤＶＤは４．７ＧＢ程度であるが、今後更に高記録密度化の要求が高まることが予想される。また、情報量の増加に伴って、記録速度の向上も要求されると考えられる。
使用するレーザ波長を青色領域まで短波長化すること、或いは記録再生を行うピックアップに用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくして、光記録媒体に照射されるレーザ光のスポットサイズを小さくすることが提案され、研究開発が行われ、更には実用化されている。
光記録媒体自体を改良して記録容量を高める方法として、基板の片面側に少なくとも記録層と反射層からなる情報層を２つ重ねて、これら情報層間を紫外線硬化樹脂等で接着して作製される２層記録可能な光記録媒体が各種提案されている。これらの情報層間の接着部分である分離層（以下、「中間層」と称することもある）は、２つの情報層を光学的に分離する機能を有するもので、記録再生に用いるレーザ光がなるべく奥側の情報層に到達する必要があるため、その光をなるべく吸収しないような材料から構成されている。
使用するレーザ波長を青色領域まで短波長化すること、或いは記録再生を行うピックアップに用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくして、光記録媒体に照射されるレーザ光のスポットサイズを小さくすることが提案され、研究開発が行われ、更には実用化されている。
光記録媒体自体を改良して記録容量を高める方法として、基板の片面側に少なくとも記録層と反射層からなる情報層を２つ重ねて、これら情報層間を紫外線硬化樹脂等で接着して作製される２層記録可能な光記録媒体が各種提案されている。これらの情報層間の接着部分である分離層（以下、「中間層」と称することもある）は、２つの情報層を光学的に分離する機能を有するもので、記録再生に用いるレーザ光がなるべく奥側の情報層に到達する必要があるため、その光をなるべく吸収しないような材料から構成されている。
このような２層記録可能な光記録媒体については、未だ多くの課題が存在している。例えば、レーザ光照射側から見て手前側にある情報層（第１情報層）をレーザ光が十分に透過しなければ、奥側にある情報層（第２情報層）の記録層に情報を記録しそれを再生することができないため、第１情報層を構成する反射層は極薄な半透明反射層としなければならない。
そこで、光透過率と放熱効果が得られない構成であるため、半透明反射層に接して熱拡散層を成膜して光透過率と放熱効果を補うようにする必要がある。また、第１情報層の層構成は、熱の逃げにくい構成であるため、保存安定性においては、記録材料であれば何でもよいということは無く、記録層材料とその組成を限定する必要がある。
そこで、光透過率と放熱効果が得られない構成であるため、半透明反射層に接して熱拡散層を成膜して光透過率と放熱効果を補うようにする必要がある。また、第１情報層の層構成は、熱の逃げにくい構成であるため、保存安定性においては、記録材料であれば何でもよいということは無く、記録層材料とその組成を限定する必要がある。
例えば、特許文献１〜６には、波長３６０ｎｍ〜４２０ｎｍのレーザ光を用いる２層相変化型の光記録媒体について開示されており、熱拡散層がＩｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｓｂ酸化物、及びＺｎ酸化物の少なくともいずれかを含有するものが提案されている。
しかしながら、レーザ光照射側から見て一番奥側以外の各情報層の光透過率を高くし、各情報層において安定した記録再生を行えるようにし、繰り返し耐久性に優れ、かつ優れた保存安定性を有する多層光記録媒体は提供されておらず、更なる改良、開発が望まれているのが現状である。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、レーザ光照射側から見て一番奥側以外の各情報層の光透過率を高くし、各情報層において安定した記録再生を行えるようにし、繰り返し耐久性に優れ、かつ優れた保存安定性を有する多層光記録媒体を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 波長λのレーザ光照射側から見て手前側の第１基板と、奥側の第２基板との間に、少なくとも記録層を有する情報層を中間層を介して複数有してなり、
前記基板がその記録面側に蛇行した螺旋状の案内溝を有し、
前記第１基板側から見て、一番奥側の情報層以外の各情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、調整層、半透明反射層、及び熱拡散層を有し、
前記一番奥側の情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、及び反射層を有し、
前記調整層のグレインサイズが、前記半透明反射層のグレインサイズよりも小さいことを特徴とする多層光記録媒体である。
＜２＞ 調整層のグレインサイズＡ（μｍ）と、半透明反射層のグレインサイズＢ（μｍ）とが、次式、Ｂ−Ａ＞０．０５μｍを満たす前記＜１＞に記載の多層光記録媒体である。
＜３＞ 調整層の結晶占有率が４０％以上である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜４＞ 調整層が、半透明反射層と同じ材料からなる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜５＞ 半透明反射層が、Ａｇ及びＣｕのいずれかを含有し、該Ａｇ及びＣｕのいずれかの含有量が９５質量％以上である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜６＞ 熱拡散層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及びＳｉ酸化物を含有し、それぞれの含有率［モル％］をａ、ｂ、ｃ、及びｄとすると、次式、３≦ａ≦２０、０≦ｄ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００を満たす前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜７＞ 記録層が、少なくともＧｅ、Ｓｂ、及びＴｅからなり、それぞれの組成比［原子％］をα、β、及びγとすると、次式、２≦α≦２０、６０≦β≦７５、６≦γ≦３０、α＋β＋γ＝１００を満たす前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜８＞ 第１基板側から見て、一番奥側以外の各情報層の上部保護層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及び（Ｓｉ酸化物又はＴａ酸化物）を含有し、それぞれの含有率［モル％］をｅ、ｆ、ｇ、及びｈとすると、次式、３≦ｅ≦２０、５０≦（ｆ又はｇ）≦９０、０≦ｈ≦２０、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝１００を満たす前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜９＞ 各情報層における下部保護層が、ＺｎＳとＳｉＯ２からなる前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜１０＞ 基板の屈折率をｎとし、案内溝の深さをＨとすると、次式、λ／（１５×ｎ）≦Ｈ≦λ／（１１．５×ｎ）を満たす前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜１＞ 波長λのレーザ光照射側から見て手前側の第１基板と、奥側の第２基板との間に、少なくとも記録層を有する情報層を中間層を介して複数有してなり、
前記基板がその記録面側に蛇行した螺旋状の案内溝を有し、
前記第１基板側から見て、一番奥側の情報層以外の各情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、調整層、半透明反射層、及び熱拡散層を有し、
前記一番奥側の情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、及び反射層を有し、
前記調整層のグレインサイズが、前記半透明反射層のグレインサイズよりも小さいことを特徴とする多層光記録媒体である。
＜２＞ 調整層のグレインサイズＡ（μｍ）と、半透明反射層のグレインサイズＢ（μｍ）とが、次式、Ｂ−Ａ＞０．０５μｍを満たす前記＜１＞に記載の多層光記録媒体である。
＜３＞ 調整層の結晶占有率が４０％以上である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜４＞ 調整層が、半透明反射層と同じ材料からなる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜５＞ 半透明反射層が、Ａｇ及びＣｕのいずれかを含有し、該Ａｇ及びＣｕのいずれかの含有量が９５質量％以上である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜６＞ 熱拡散層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及びＳｉ酸化物を含有し、それぞれの含有率［モル％］をａ、ｂ、ｃ、及びｄとすると、次式、３≦ａ≦２０、０≦ｄ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００を満たす前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜７＞ 記録層が、少なくともＧｅ、Ｓｂ、及びＴｅからなり、それぞれの組成比［原子％］をα、β、及びγとすると、次式、２≦α≦２０、６０≦β≦７５、６≦γ≦３０、α＋β＋γ＝１００を満たす前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜８＞ 第１基板側から見て、一番奥側以外の各情報層の上部保護層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及び（Ｓｉ酸化物又はＴａ酸化物）を含有し、それぞれの含有率［モル％］をｅ、ｆ、ｇ、及びｈとすると、次式、３≦ｅ≦２０、５０≦（ｆ又はｇ）≦９０、０≦ｈ≦２０、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝１００を満たす前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜９＞ 各情報層における下部保護層が、ＺｎＳとＳｉＯ２からなる前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
＜１０＞ 基板の屈折率をｎとし、案内溝の深さをＨとすると、次式、λ／（１５×ｎ）≦Ｈ≦λ／（１１．５×ｎ）を満たす前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の多層光記録媒体である。
本発明によると、従来における問題を解決することができ、一番奥側以外の各情報層の光透過率を高くし、安定したトラッキング精度の下で各情報層での記録再生を行えるようにし、繰り返し耐久性にも優れ、かつ優れた保存安定性を持つ多層相変化型光記録媒体を提供できる。
本発明の多層光記録媒体は、波長λのレーザ光照射側から見て手前側の第１基板と、奥側の第２基板との間に、少なくとも記録層を有する情報層を中間層を介して複数有してなり、
前記第１基板及び第２基板が、その記録面側に蛇行した螺旋状の案内溝を有し、
前記第１基板側から見て、一番奥側の情報層以外の各情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、調整層、半透明反射層、及び熱拡散層を有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記一番奥側の情報層が、少なくとも下部保護層、相変化記録層、上部保護層、及び反射層を有し、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記第１基板及び第２基板が、その記録面側に蛇行した螺旋状の案内溝を有し、
前記第１基板側から見て、一番奥側の情報層以外の各情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、調整層、半透明反射層、及び熱拡散層を有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記一番奥側の情報層が、少なくとも下部保護層、相変化記録層、上部保護層、及び反射層を有し、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
ここで、前記多層型光記録媒体としては、レーザ光線が照射される側から第１情報層と、第２情報層とを有する２層型の光記録媒体が特に好適に用いられる。以下においては、２層型光記録媒体を代表例として説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る２層型光記録媒体の概略断面図である。この２層型光記録媒体は、第１基板３の上に、第１情報層１、中間層４、第２情報層２、及び第２基板５をこの順に積層してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
図１は、本発明の一実施形態に係る２層型光記録媒体の概略断面図である。この２層型光記録媒体は、第１基板３の上に、第１情報層１、中間層４、第２情報層２、及び第２基板５をこの順に積層してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記第１情報層１は、第１下部保護層１１、第１記録層１２、第１上部保護層１３、調整層１４、第１半透明反射層１５、及び熱拡散層１６を有している。
前記第２情報層２は、第２下部保護層２１、第２記録層２２、第２上部保護層２３、及び第２反射層２５を有している。
なお、第１上部保護層１３と第１半透明反射層１５との間、及び第２上部保護層２３と第２反射層２５との間にバリア層を設けても構わない。
前記第２情報層２は、第２下部保護層２１、第２記録層２２、第２上部保護層２３、及び第２反射層２５を有している。
なお、第１上部保護層１３と第１半透明反射層１５との間、及び第２上部保護層２３と第２反射層２５との間にバリア層を設けても構わない。
−調整層−
前記調整層が、結晶性を有するとその層の上に形成される第１半透明反射層が影響されることは容易に推定できる、しかし、スパッタ法等で、しかも温度を加えずに結晶性を持たせることは、容易ではない。そこで、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）マイクロ波プラズマ法、又はイオンプレーティング法により調整層を形成することで高品質な薄膜形成（高い密度、緻密な組織、良好な結晶性、超平滑な表面、良好な密着性、少ない残留応力）が得られることを知見した。
また、第１半透明反射層と同じ材料からなる結晶性が高い調整層を下地に形成することで、Ｃｕの場合だと、（１１１）、（５１１）、（１００）が出てくるが、（１１１）方向が通常のスパッタ法では１８．８％に対してＥＣＲ法では６０．３％、イオンプレーティング法では４８％となり、結晶方位を占める割合が高くなり、第１情報層（Ｌ０層）の膜面に対する透過率がＥＣＲ法では１．２％、イオンプレーティング法では０．８％向上した。なお、比較は、ＲＦスパッタ法で形成した場合の第１情報層（Ｌ０層）（実施例１と同じ調整層の厚みをイオンプレーティング法で形成した。
第１情報層（Ｌ０層）の透過率が高くなると第２情報層（Ｌ１層）（２層の場合の光入射に対して奥側の層）の記録層の記録感度が向上する。書き換え型ＤＶＤの場合、透過率の１％向上で２ｍＷ以上の記録感度の向上が期待できる。なお、Ａｇの場合もＣｕと同様に（０１１）方向に結晶が成長する。
前記調整層が、結晶性を有するとその層の上に形成される第１半透明反射層が影響されることは容易に推定できる、しかし、スパッタ法等で、しかも温度を加えずに結晶性を持たせることは、容易ではない。そこで、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）マイクロ波プラズマ法、又はイオンプレーティング法により調整層を形成することで高品質な薄膜形成（高い密度、緻密な組織、良好な結晶性、超平滑な表面、良好な密着性、少ない残留応力）が得られることを知見した。
また、第１半透明反射層と同じ材料からなる結晶性が高い調整層を下地に形成することで、Ｃｕの場合だと、（１１１）、（５１１）、（１００）が出てくるが、（１１１）方向が通常のスパッタ法では１８．８％に対してＥＣＲ法では６０．３％、イオンプレーティング法では４８％となり、結晶方位を占める割合が高くなり、第１情報層（Ｌ０層）の膜面に対する透過率がＥＣＲ法では１．２％、イオンプレーティング法では０．８％向上した。なお、比較は、ＲＦスパッタ法で形成した場合の第１情報層（Ｌ０層）（実施例１と同じ調整層の厚みをイオンプレーティング法で形成した。
第１情報層（Ｌ０層）の透過率が高くなると第２情報層（Ｌ１層）（２層の場合の光入射に対して奥側の層）の記録層の記録感度が向上する。書き換え型ＤＶＤの場合、透過率の１％向上で２ｍＷ以上の記録感度の向上が期待できる。なお、Ａｇの場合もＣｕと同様に（０１１）方向に結晶が成長する。
したがって本発明においては、前記調整層のグレインサイズが、前記第１半透明反射層のグレインサイズよりも小さいことを特徴とし、前記調整層のグレインサイズＡ（μｍ）と、第１半透明反射層のグレインサイズＢ（μｍ）とが、次式、Ｂ−Ａ＞０．０５μｍを満たすことが好ましく、Ｂ−Ａ＞０．１μｍを満たすことがより好ましい。
前記調整層のグレインサイズが、前記第１半透明反射層のグレインサイズよりも小さいことで結晶の占有率が高くなり、第１情報層（Ｌ０）の透過率が向上し、第２情報層（Ｌ１）の記録感度が向上する。前記調整層のグレインサイズが、前記第１半透明反射層のグレインサイズよりも大きくなると、第１半透明反射層の結晶の方向が揃わなくなり、第１情報層（Ｌ０）の透過率が向上しなくなり、第２情報層（Ｌ１）への光入射量が増えないことにより、第２情報層（Ｌ１）の良好な記録感度が得られないことがある。
ここで、前記グレインサイズとは、結晶方位が揃っている領域の大きさを意味する。前記調整層のグレインサイズは、０．０９μｍ〜０．１２μｍであることが好ましい。前記第１半透明反射層のグレインサイズは、０．１９μｍ〜０．２５μｍであることが好ましい。
前記調整層及び前記第１半透明反射層のグレインサイズは、例えば高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）により数枚写真を撮り、撮影した写真上でグレイン部を実測し、倍率換算して測定することができる。
前記調整層のグレインサイズが、前記第１半透明反射層のグレインサイズよりも小さいことで結晶の占有率が高くなり、第１情報層（Ｌ０）の透過率が向上し、第２情報層（Ｌ１）の記録感度が向上する。前記調整層のグレインサイズが、前記第１半透明反射層のグレインサイズよりも大きくなると、第１半透明反射層の結晶の方向が揃わなくなり、第１情報層（Ｌ０）の透過率が向上しなくなり、第２情報層（Ｌ１）への光入射量が増えないことにより、第２情報層（Ｌ１）の良好な記録感度が得られないことがある。
ここで、前記グレインサイズとは、結晶方位が揃っている領域の大きさを意味する。前記調整層のグレインサイズは、０．０９μｍ〜０．１２μｍであることが好ましい。前記第１半透明反射層のグレインサイズは、０．１９μｍ〜０．２５μｍであることが好ましい。
前記調整層及び前記第１半透明反射層のグレインサイズは、例えば高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）により数枚写真を撮り、撮影した写真上でグレイン部を実測し、倍率換算して測定することができる。
前記調整層の結晶占有率（結晶方位の占める割合）は４０％以上であることが好ましく、５０％〜６５％がより好ましい。前記結晶占有率が４０％未満であると、第１情報層（Ｌ０）の透過率向上が少なく、第２情報層（Ｌ１）の記録感度が向上しないことがある。Ｌ０の透過率が高くなると第２情報層（Ｌ１）の記録感度が向上し、ＤＶＤの書き換えメディアの場合で、１％で２ｍＷ以上の感度向上が期待できる。
ここで、前記結晶占有率は、例えば高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）により測定し、算出することができる。
ここで、前記結晶占有率は、例えば高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）により測定し、算出することができる。
前記調整層は、前記第１半透明反射層と同じ材料からなり、その詳細については後述する。
前記調整層は、イオンプレーティング法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）マイクロ波プラズマ法などにより形成されるが、低温で行え、低ダメージプロセスであり、結晶性を高くできる点からＥＣＲ法が特に好ましい。
前記電子サイクロトロン共鳴(ＥＣＲ)マイクロ波プラズマとは、電子サイクロトロン共鳴という、電場と磁場の相互作用を利用したプラズマ生成法によって、高密度・高活性なプラズマを生成する。このプラズマを活用して、基板のクリーニング、薄膜堆積中にプラズマからのイオンアシストを効果的に行うことができる。
従来のスパッタ法と違って、プラズマ生成がターゲットへの電圧印可とは独立して行われるので、低電圧スパッタや広範囲のプロセスパラメータ制御が可能である。またターゲットからスパッタされた原子は、高密度なプラズマの中を掻い潜って基板に到達するので、飛来原子のイオン化率が高く、イオンプレーティング的な薄膜形成も可能である。
前記調整層の厚みは、３ｎｍ〜６ｎｍが好ましい。
前記調整層は、イオンプレーティング法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）マイクロ波プラズマ法などにより形成されるが、低温で行え、低ダメージプロセスであり、結晶性を高くできる点からＥＣＲ法が特に好ましい。
前記電子サイクロトロン共鳴(ＥＣＲ)マイクロ波プラズマとは、電子サイクロトロン共鳴という、電場と磁場の相互作用を利用したプラズマ生成法によって、高密度・高活性なプラズマを生成する。このプラズマを活用して、基板のクリーニング、薄膜堆積中にプラズマからのイオンアシストを効果的に行うことができる。
従来のスパッタ法と違って、プラズマ生成がターゲットへの電圧印可とは独立して行われるので、低電圧スパッタや広範囲のプロセスパラメータ制御が可能である。またターゲットからスパッタされた原子は、高密度なプラズマの中を掻い潜って基板に到達するので、飛来原子のイオン化率が高く、イオンプレーティング的な薄膜形成も可能である。
前記調整層の厚みは、３ｎｍ〜６ｎｍが好ましい。
−第１半透明反射層−
前記第１半透明反射層は、主成分としてＡｇ又はＣｕを含有する。これにより、第１記録層での記録特性及び保存特性を良好にすることが可能となる。ここで主成分とはＣｕ又はＡｇが９５質量％以上含まれていることを意味する。Ｃｕ又はＡｇを主成分とする第１半透明反射層が好適である理由を以下に述べる。Ｃｕ又はＡｇ以外の成分としては、例えばＭｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ａｕ、などが挙げられる。
前記第１半透明反射層は、主成分としてＡｇ又はＣｕを含有する。これにより、第１記録層での記録特性及び保存特性を良好にすることが可能となる。ここで主成分とはＣｕ又はＡｇが９５質量％以上含まれていることを意味する。Ｃｕ又はＡｇを主成分とする第１半透明反射層が好適である理由を以下に述べる。Ｃｕ又はＡｇ以外の成分としては、例えばＭｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ａｕ、などが挙げられる。
図１のように、記録層を２層有する相変化型光記録媒体では、第２情報層にできるだけ記録再生用のレーザ光を透過させることが好ましい。したがって、第１半透明反射層には、レーザ光が吸収され難くかつ透過し易い材料を用いることが好ましい。
そこで、本発明者らは、各種の反射層について波長６６０ｎｍにおける光学的な測定を行った。ここではＡ（吸収率）、Ｒ（反射率）、Ｔ（透過率）のデータを測定した。測定用サンプルは、０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に各金属膜１０ｎｍを成膜したものを用いた。その結果、図２に示すようになった。この図２の結果からＰｔ、Ｐｄ、Ｔｉは透過率が低く吸収率が高いことから、第１半透明反射層としては好ましくないことが予想される。
次に、透過率が比較的高く吸収率が比較的低いＣｕ、Ａｇについて厚みを振って（変化させて）調査したところ、図３（Ｃｕ）及び図４（Ａｇ）のような結果が得られた。即ち、厚みによる変化はＡｇの方が大きいことが分かった。これは、Ｃｕの方が、成膜されたときの厚みに対する光学定数の安定性が優れていることを表している。更に、分光透過率の測定結果を図５に示すが、４５０ｎｍ程度の波長域でＡｇとＣｕの透過率が交差していることが分った。これにより、４５０ｎｍ程度の波長域よりも長い波長領域ではＣｕの方が透過率が高く、６６０ｎｍ付近でのレーザ光に対しては、第１半透明反射層としてＣｕを用いた方が特に好適であることが分った。
更に、第１半透明反射層にＣｕ、Ａｇ、Ａｕを用いた各記録媒体に対し、波長６６０ｎｍで３Ｔシングルパターンを第１記録層に記録し、そのＣ／Ｎを測定したところ、図６のような結果となった。即ち、Ｃｕを用いた場合に、一番高いＣ／Ｎが得られた。このように記録特性の観点から見ても、Ｃｕが好適であることが分かった。なお、図６の各プロットは、複数の実験データを横に並べたものである。
そこで、本発明者らは、各種の反射層について波長６６０ｎｍにおける光学的な測定を行った。ここではＡ（吸収率）、Ｒ（反射率）、Ｔ（透過率）のデータを測定した。測定用サンプルは、０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に各金属膜１０ｎｍを成膜したものを用いた。その結果、図２に示すようになった。この図２の結果からＰｔ、Ｐｄ、Ｔｉは透過率が低く吸収率が高いことから、第１半透明反射層としては好ましくないことが予想される。
次に、透過率が比較的高く吸収率が比較的低いＣｕ、Ａｇについて厚みを振って（変化させて）調査したところ、図３（Ｃｕ）及び図４（Ａｇ）のような結果が得られた。即ち、厚みによる変化はＡｇの方が大きいことが分かった。これは、Ｃｕの方が、成膜されたときの厚みに対する光学定数の安定性が優れていることを表している。更に、分光透過率の測定結果を図５に示すが、４５０ｎｍ程度の波長域でＡｇとＣｕの透過率が交差していることが分った。これにより、４５０ｎｍ程度の波長域よりも長い波長領域ではＣｕの方が透過率が高く、６６０ｎｍ付近でのレーザ光に対しては、第１半透明反射層としてＣｕを用いた方が特に好適であることが分った。
更に、第１半透明反射層にＣｕ、Ａｇ、Ａｕを用いた各記録媒体に対し、波長６６０ｎｍで３Ｔシングルパターンを第１記録層に記録し、そのＣ／Ｎを測定したところ、図６のような結果となった。即ち、Ｃｕを用いた場合に、一番高いＣ／Ｎが得られた。このように記録特性の観点から見ても、Ｃｕが好適であることが分かった。なお、図６の各プロットは、複数の実験データを横に並べたものである。
前記第１半透明反射層は、各種の気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などにより形成できる。これらの中でも、スパッタリング法が量産性、膜質等の点から優れている。
前記第１半透明反射層の厚みは、２ｎｍ〜５ｎｍが好ましい。
前記第１半透明反射層の厚みは、２ｎｍ〜５ｎｍが好ましい。
−第１基板及び第２基板−
前記第１基板は、記録再生のために照射する光を十分透過する必要があり、当該技術分野において従来から知られているものが適用される。材料としては、通常、ガラス、セラミックス又は樹脂が用いられるが、特に樹脂が成形性、コストの点で好適である。
前記樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、成形性、光学特性、コストの点で優れるポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂が特に好ましい。
前記第１基板は、記録再生のために照射する光を十分透過する必要があり、当該技術分野において従来から知られているものが適用される。材料としては、通常、ガラス、セラミックス又は樹脂が用いられるが、特に樹脂が成形性、コストの点で好適である。
前記樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、成形性、光学特性、コストの点で優れるポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂が特に好ましい。
前記第１基板及び第２基板の情報層を形成する面側（記録面側）には、レーザ光トラッキング用の螺旋状又は同心円状の蛇行溝を有し、ランド部及びグルーブ部と称される凹凸パターンが形成されている。これは通常射出成形法又はフォトポリマー法など、金型内に取り付けられたスタンパによって溝が転写され、基板成形される。第１基板の厚さは、１０μｍ〜５９０μｍ程度が好ましい。
また、第２基板の材料としては、第１基板と同様の材料を用いてもよいが、記録再生光に対して不透明な材料を用いてもよく、第１基板とは材質や溝形状が異なってもよい。第２基板の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、第１基板の厚さとの合計が１．２ｍｍになるように第２基板の厚さを選択することが好ましい。また溝の深さは第１基板と同等の深さとする。
また、第２基板の材料としては、第１基板と同様の材料を用いてもよいが、記録再生光に対して不透明な材料を用いてもよく、第１基板とは材質や溝形状が異なってもよい。第２基板の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、第１基板の厚さとの合計が１．２ｍｍになるように第２基板の厚さを選択することが好ましい。また溝の深さは第１基板と同等の深さとする。
溝深さで規定することにより、溝の凹凸部（一般的には、凹：ランド、凸：グルーブと呼ばれている）それぞれからの反射光に位相差を生じさせ、反射光量の差を検出することによって、光反射率が低い２層光記録媒体の記録再生を安定した
トラッキングの下で行うことができる。また、レーザ光照射側から見て一番奥側以外の各情報層の熱拡散層をＩｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｓｉ酸化物からなる材料で構成することにより、第１情報層の光透過率を上げることが可能となる。そのため、第２情報層からの光の反射率を高くできるので、安定したトラッキングの下で情報の記録再生を行うことができる。
光記録媒体の中心穴とトラック中心間の偏心や軸ブレなどにより、数十μｍオーダーの偏心が生じる。特に、多層型記録媒体のように、光ピックアップから見て遠い情報層では手前側よりも偏心量が顕著である。このため多層光記録媒体の各情報層のトラックに正確に追従させるためには、光ピックアップでトラッキングエラー検出を行い、サーボ回路によりトラッキングアクチュエータを駆動して対物レンズの微小位置を制御することによって、レーザ光スポットを常に正確に情報トラック上で走査させることが必要である。したがって、多層相変化型光記録媒体のように反射率の低い媒体に対しては、基板の溝深さの設計が特に重要である。トラッキングエラー信号の代表例として、プッシュプル信号がある。
トラッキングの下で行うことができる。また、レーザ光照射側から見て一番奥側以外の各情報層の熱拡散層をＩｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｓｉ酸化物からなる材料で構成することにより、第１情報層の光透過率を上げることが可能となる。そのため、第２情報層からの光の反射率を高くできるので、安定したトラッキングの下で情報の記録再生を行うことができる。
光記録媒体の中心穴とトラック中心間の偏心や軸ブレなどにより、数十μｍオーダーの偏心が生じる。特に、多層型記録媒体のように、光ピックアップから見て遠い情報層では手前側よりも偏心量が顕著である。このため多層光記録媒体の各情報層のトラックに正確に追従させるためには、光ピックアップでトラッキングエラー検出を行い、サーボ回路によりトラッキングアクチュエータを駆動して対物レンズの微小位置を制御することによって、レーザ光スポットを常に正確に情報トラック上で走査させることが必要である。したがって、多層相変化型光記録媒体のように反射率の低い媒体に対しては、基板の溝深さの設計が特に重要である。トラッキングエラー信号の代表例として、プッシュプル信号がある。
プッシュプル信号はトラックピッチｐの案内溝をもつディスクから反射光を対物レンズで取り込んで、背後にある分割されたフォトダイオードで検出する。周期的に配列された案内溝は一種の回折格子となり、反射光は直進する０次光と角度θで回折する±１次光が生じる。ここでθはｓｉｎ−１(λ/ｐ)で表される。対物レンズへの反射光は０次光のほかに±１次光の一部が取り込まれる。０次と１次の回折光が重なる領域では光の干渉が起こり、その光強度はビームのトラックズレによって変化する。２分割（４分割でもよい）フォトダイオードは０次光と±１次光の重なる部分を個別に検出し、その差動をとってトラッキングエラー信号を発生する。図１５に、反射光の強度分布を示す。案内溝（グルーブ）にビーム中心が一致している時は、反射光強度分布は左右対称な分布となりフォトダイオードの各出力はＸ＝Ｙとなる。トラッキングずれが生じると強度分布は非対称となりＸ＞Ｙとなる。
トラッキングエラー信号ＺをＺ＝Ｘ−Ｙとすると、Ｚ＝４（Ｓ１）（Ｅ０）（Ｅ１）sin（φ１）ｓｉｎ（２πΔｐ／ｐ）となる。ここでＳ１はディテクタ上で０次と１次の回折光が重なる面積、Ｅ０及びＥ１はそれぞれ０次光と１次光の振幅、φ１は０次光と１次光の位相差、ｐはトラックピッチ、Δｐはトラックずれ量である。Ｚは、トラックずれΔｐに依存した量になり、また奇関数となるのでいずれの方向にずれているかも分かることになる。
トラッキングエラー信号ＺをＺ＝Ｘ−Ｙとすると、Ｚ＝４（Ｓ１）（Ｅ０）（Ｅ１）sin（φ１）ｓｉｎ（２πΔｐ／ｐ）となる。ここでＳ１はディテクタ上で０次と１次の回折光が重なる面積、Ｅ０及びＥ１はそれぞれ０次光と１次光の振幅、φ１は０次光と１次光の位相差、ｐはトラックピッチ、Δｐはトラックずれ量である。Ｚは、トラックずれΔｐに依存した量になり、また奇関数となるのでいずれの方向にずれているかも分かることになる。
図１６に、光ディスクの溝とトラッキングエラーの関係を示す。トラッキングエラー信号はビーム中心がグルーブ中心と一致した時、又はランドの中心と一致した時には０となり、その前後では符号が逆転して、トラックずれ量と方向が分かりサーボ信号として使用される。またトラッキングエラー信号Ｚは、ｓｉｎ（φ１）が最大の時、最大振幅が得られる。これは溝形状が矩形の時は、溝深さがλ／（８ｎ）（ｎ：基板の屈折率）のときにφ１＝π／２となり最大振幅となる。このため、光ディスクの案内溝の深さはλ／（８ｎ）近辺にすることが多い（図１７参照）。しかし、光記録媒体の層構成による光学特性や熱特性なども影響して記録特性が溝深さにより変化するため、本発明の２層相変化型光記録媒体の層構成と組み合わせた基板の溝深さＨとしては、λ／（１５×ｎ）≦Ｈ≦λ／（１１．５×ｎ）であることが好ましい。国際公開第０２／０２９７８７号パンフレットでは０〜λ／４ｎとしているが、この範囲の全ての値に溝深さを設定した場合、良好な記録特性と安定したトラッキング精度を両立させるのは困難である。プッシュプル信号振幅は高いほどよい。ただし記録特性とのバランスを考慮すると高すぎてもよいとは言えず、双方の特性を考慮した溝深さの設計が必要となる。表２のＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ ｓｉｇｎａｌは、図８に示すフォトディテクタにおいて、[（Ｉａ＋Ｉｂ）−（Ｉｃ＋Ｉｄ）]／[Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ]を測定したものである。
−熱拡散層−
前記熱拡散層は、従来から光ディスクの熱拡散層としてＩｎ酸化物とＳｎ酸化物を混合したＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３（主成分）−ＳｎＯ２）や、Ｉｎ酸化物とＺｎ酸化物を混合したＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３（主成分）−ＺｎＯ２）を用いた技術が開示されている。しかし、Ｉｎ酸化物リッチな材料は非常に高価であり、生産するにはコスト面で問題が生じる。更には第１情報層の光透過率が充分に得られないことが開発の過程で分かった。このため、第１情報層の光透過率を上げて、第２情報層の光反射率を上げ、トラッキング精度を向上させるためには、従来熱拡散層に使用されてきたＩＴＯやＩＺＯとは別の、スパッタレートが速く、かつ記録特性や光透過率を確保できる材料を見出す必要がある。
前記熱拡散層は、従来から光ディスクの熱拡散層としてＩｎ酸化物とＳｎ酸化物を混合したＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３（主成分）−ＳｎＯ２）や、Ｉｎ酸化物とＺｎ酸化物を混合したＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３（主成分）−ＺｎＯ２）を用いた技術が開示されている。しかし、Ｉｎ酸化物リッチな材料は非常に高価であり、生産するにはコスト面で問題が生じる。更には第１情報層の光透過率が充分に得られないことが開発の過程で分かった。このため、第１情報層の光透過率を上げて、第２情報層の光反射率を上げ、トラッキング精度を向上させるためには、従来熱拡散層に使用されてきたＩＴＯやＩＺＯとは別の、スパッタレートが速く、かつ記録特性や光透過率を確保できる材料を見出す必要がある。
第１基板側から見て、一番奥側以外の各情報層の熱拡散層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及びＳｉ酸化物を含有し、それぞれの含有率［モル％］をａ、ｂ、ｃ、及びｄとすると、次式、３≦ａ≦２０、０≦ｄ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００を満たすことが好ましい。
前記Ｉｎ酸化物は、３モル％未満であると充分な熱伝導率が得られないことがあり、導電性が下がるためスパッタしにくくなる。２０モル％を超えると光透過率が確保できなくなるし、コストが高くなる。Ｓｉ酸化物は、第１情報層の繰り返し記録耐久性を良好とできるのでこの範囲にあるのが好ましい。Ｚｎ酸化物及びＳｎ酸化物の好ましい組成範囲は特に限定しないが、どちらか一方の含有率が高いほどスパッタレートが高くなる傾向にある。（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｓｉ）酸化物は導電性が高く、ＤＣスパッタ（直流スパッタ）が可能なため、厚み６０ｎｍ程度の熱拡散層を成膜する際には短時間で成膜することができるＩｎ酸化物の含有率を少なくしたことによって光透過率を向上させることができる（図１２参照）。Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｓｉ酸化物は、何れも反射層に対して劣化を促進しない材料である。
前記Ｉｎ酸化物は、３モル％未満であると充分な熱伝導率が得られないことがあり、導電性が下がるためスパッタしにくくなる。２０モル％を超えると光透過率が確保できなくなるし、コストが高くなる。Ｓｉ酸化物は、第１情報層の繰り返し記録耐久性を良好とできるのでこの範囲にあるのが好ましい。Ｚｎ酸化物及びＳｎ酸化物の好ましい組成範囲は特に限定しないが、どちらか一方の含有率が高いほどスパッタレートが高くなる傾向にある。（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｓｉ）酸化物は導電性が高く、ＤＣスパッタ（直流スパッタ）が可能なため、厚み６０ｎｍ程度の熱拡散層を成膜する際には短時間で成膜することができるＩｎ酸化物の含有率を少なくしたことによって光透過率を向上させることができる（図１２参照）。Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｓｉ酸化物は、何れも反射層に対して劣化を促進しない材料である。
前記熱拡散層は、各種の気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などによって形成できる。これらの中でも、スパッタリング法が量産性、膜質等の点から特に好ましい。
前記熱拡散層の厚みは、４０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましい。前記厚みが、４０ｎｍ未満であると、放熱性が悪くなり繰り返し記録耐久性が悪くなることがあり、８０ｎｍを超えると、光透過率が低下することがある。
前記熱拡散層の厚みは、４０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましい。前記厚みが、４０ｎｍ未満であると、放熱性が悪くなり繰り返し記録耐久性が悪くなることがあり、８０ｎｍを超えると、光透過率が低下することがある。
−中間層−
前記中間層は、記録再生を行うために照射する光の波長における光吸収が小さいことが好ましく、材料としては成形性やコストの点で樹脂が好適であり、紫外線硬化性（ＵＶ）樹脂、遅効性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
前記中間層は、記録再生を行う際に、ピックアップが第１情報層と第２情報層とを識別して光学的に分離可能とするものであり、その厚さは１０μｍ〜７０μｍが好ましい。前記厚みが、１０μｍ未満であると、情報層間クロストークが生じることがあり、７０μｍを超えると、第２記録層を記録再生するときに球面収差が発生し、記録再生が困難になる傾向がある。
前記中間層は、記録再生を行うために照射する光の波長における光吸収が小さいことが好ましく、材料としては成形性やコストの点で樹脂が好適であり、紫外線硬化性（ＵＶ）樹脂、遅効性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
前記中間層は、記録再生を行う際に、ピックアップが第１情報層と第２情報層とを識別して光学的に分離可能とするものであり、その厚さは１０μｍ〜７０μｍが好ましい。前記厚みが、１０μｍ未満であると、情報層間クロストークが生じることがあり、７０μｍを超えると、第２記録層を記録再生するときに球面収差が発生し、記録再生が困難になる傾向がある。
−第１記録層及び第２記録層−
従来の記録層の材料開発には、大きく分けて２通りの流れがある。即ち、追記型の記録層材料であるＧｅＴｅ、ＢｉＣｕ、可逆的に相変化できるＳｂとＴｅとの合金であるＳｂ２Ｔｅ３、及び、この２つの材料の固溶体又は共晶組成から生まれたＧｅＳｂＴｅの３元合金からなる記録層材料が１つの流れである。もう１つの流れは、同じくＳｂとＴｅとの合金であるがＳｂとＳｂ２Ｔｅ３との共晶組成であるＳｂ含有量が７０％前後となるＳｂＴｅに、微量元素を添加した記録層材料である。
２つの記録層を有する光記録媒体では、特にレーザ光照射側から見て手前側の情報層は、奥側の情報層の記録及び再生のことを考慮すると、透過率が高いことが要求され、そのために金属層の吸収率を少なくする取り組みと並行して、記録層を薄膜化することが要求される。記録層の厚みを薄くしていくと結晶化速度が低下するため、記録層材料自体を結晶化速度の速いものにすることが有利である。そこで、上記材料系列の流れの中では、後者のＳｂ含有量が７０％前後となるＳｂＴｅ共晶組成の方が好ましい。
しかし、本発明者らが検討したところによると、結晶化速度を速くするために、即ち対応できる線速を速くするためにＳｂ量を増大させていくと、結晶化温度が低下すると共に、保存特性が劣化していくことが分かった。
２層光記録媒体では、レーザ光照射側から見て奥側の情報層を再生する際には、手前側の情報層による吸収などが原因で反射率が低く、再生信号の振幅が小さいという問題がある。それを考慮すると、記録層が単層の光記録媒体で再生するときよりも高い再生光パワーが必要である。
相変化型のＳｂＴｅ系では、結晶化速度を速くするためにはＳｂ量を増やせばよいが、それによって結晶化温度が下がる傾向にある。そのため手前側の情報層にＳｂＴｅ系を用いた場合、高い再生光パワーを用いると、アモルファスマークが再結晶化を起こし再生できなくなるという問題が生じる。同時に結晶化温度が低くなるということは保存状態も不安定となり好ましくない。そこで、ＳｂＴｅ系に第３の元素Ｇｅを加えることにより、結晶化温度を高い状態に保持する。これによって、高い再生光パワーで再生してもアモルファスマークが再結晶化せず、保存状態を安定なものとすることができるようになる。
また、上記ＧｅＳｂＴｅの３元素系に、他の材料を添加しても構わない。添加元素としてはＡｇ、Ｉｎなどが好ましく、保存特性をよくする場合などに用いられる。添加元素の合計組成比は、８原子％以下にすることが好ましい。８原子％を超えると、保存特性はよいが記録層の結晶化スピードが遅くなり、高速で記録することが困難となる。また、再生光に対する記録状態の安定性が悪くなるため好ましくない。
従来の記録層の材料開発には、大きく分けて２通りの流れがある。即ち、追記型の記録層材料であるＧｅＴｅ、ＢｉＣｕ、可逆的に相変化できるＳｂとＴｅとの合金であるＳｂ２Ｔｅ３、及び、この２つの材料の固溶体又は共晶組成から生まれたＧｅＳｂＴｅの３元合金からなる記録層材料が１つの流れである。もう１つの流れは、同じくＳｂとＴｅとの合金であるがＳｂとＳｂ２Ｔｅ３との共晶組成であるＳｂ含有量が７０％前後となるＳｂＴｅに、微量元素を添加した記録層材料である。
２つの記録層を有する光記録媒体では、特にレーザ光照射側から見て手前側の情報層は、奥側の情報層の記録及び再生のことを考慮すると、透過率が高いことが要求され、そのために金属層の吸収率を少なくする取り組みと並行して、記録層を薄膜化することが要求される。記録層の厚みを薄くしていくと結晶化速度が低下するため、記録層材料自体を結晶化速度の速いものにすることが有利である。そこで、上記材料系列の流れの中では、後者のＳｂ含有量が７０％前後となるＳｂＴｅ共晶組成の方が好ましい。
しかし、本発明者らが検討したところによると、結晶化速度を速くするために、即ち対応できる線速を速くするためにＳｂ量を増大させていくと、結晶化温度が低下すると共に、保存特性が劣化していくことが分かった。
２層光記録媒体では、レーザ光照射側から見て奥側の情報層を再生する際には、手前側の情報層による吸収などが原因で反射率が低く、再生信号の振幅が小さいという問題がある。それを考慮すると、記録層が単層の光記録媒体で再生するときよりも高い再生光パワーが必要である。
相変化型のＳｂＴｅ系では、結晶化速度を速くするためにはＳｂ量を増やせばよいが、それによって結晶化温度が下がる傾向にある。そのため手前側の情報層にＳｂＴｅ系を用いた場合、高い再生光パワーを用いると、アモルファスマークが再結晶化を起こし再生できなくなるという問題が生じる。同時に結晶化温度が低くなるということは保存状態も不安定となり好ましくない。そこで、ＳｂＴｅ系に第３の元素Ｇｅを加えることにより、結晶化温度を高い状態に保持する。これによって、高い再生光パワーで再生してもアモルファスマークが再結晶化せず、保存状態を安定なものとすることができるようになる。
また、上記ＧｅＳｂＴｅの３元素系に、他の材料を添加しても構わない。添加元素としてはＡｇ、Ｉｎなどが好ましく、保存特性をよくする場合などに用いられる。添加元素の合計組成比は、８原子％以下にすることが好ましい。８原子％を超えると、保存特性はよいが記録層の結晶化スピードが遅くなり、高速で記録することが困難となる。また、再生光に対する記録状態の安定性が悪くなるため好ましくない。
Ｓｂ量（β）が、６０≦β≦７５（原子％）の範囲にある場合には、相変化記録材料として安定した記録再生を行うことができる。Ｓｂ量が６０原子％未満では、安定した記録が行えず、更に多層の相変化型光記録媒体としては高速記録に向かない記録層となってしまう。Ｓｂ量が７５原子％よりも多くなると、結晶化速度は向上するが結晶化温度が下がり始めてしまい、高い再生光パワーで再生しづらくなり保存状態が不安定となる。
Ｔｅは、アモルファス化を促進し結晶化温度を向上させるが効果がある。しかし、Ｓｂに対してＴｅのみを単独で組み合わせると、アモルファス化促進作用を利用した結晶化速度の調整は可能であるものの、結晶化温度の上がり方が不十分であり、アモルファス相の安定性に乏しいため、長期保存又は高温保存により記録済みのアモルファスマークが消失してしまう恐れがある。これに対し、ＴｅをＧｅと組み合わせて用いると、アモルファス相の安定性がＧｅにより確保され、更に、結晶相の安定性が向上するという利点がある。結晶状態は一般的に安定性の高い状態であるが、ここで取り上げているような高速記録材料の場合、初期化時又は記録時には高速で結晶化が進行するため、形成された結晶状態は必ずしも安定とは言えない。このため、長期保存後、又は高温保存後に改めて記録を行うと、記録特性や記録条件が保存前と変化してしまっているという問題を生じる。これは、保存により保存前に比べて結晶状態が変化してしまったためと考えられる。しかし、Ｔｅを添加すると、このような保存による記録特性や記録条件のずれが低減できる。
このように結晶の安定性を向上させることにより、保存前後の記録特性や記録条件のずれを低減する効果を得るためには、Ｔｅを６原子％以上（６≦γ）添加することが好ましい。しかし、多すぎても結晶化速度が遅くなりすぎてしまい、高速繰り返し記録ができなくなってしまう。少なくとも、２層相変化型光記録媒体の第１記録層に用いられる場合は、Ｔｅ量を３０原子％以内とすること（γ≦３０）が好ましい。
また、Ｇｅ量（α）が２≦α≦２０（原子％）の範囲にある場合には、高パワーでの再生が可能で、保存状態を良好とすることができる。Ｇｅ量が２原子％未満では、Ｇｅの添加効果が現れず保存状態が良好とならない。また、Ｇｅ量が２０原子％より多く含有されていると、結晶化温度は高くできるので再生光安定性や保存特性は良好となるが、Ｇｅ自身の融点が高いために記録感度が悪くなってしまうという不具合が生じる。
Ｔｅは、アモルファス化を促進し結晶化温度を向上させるが効果がある。しかし、Ｓｂに対してＴｅのみを単独で組み合わせると、アモルファス化促進作用を利用した結晶化速度の調整は可能であるものの、結晶化温度の上がり方が不十分であり、アモルファス相の安定性に乏しいため、長期保存又は高温保存により記録済みのアモルファスマークが消失してしまう恐れがある。これに対し、ＴｅをＧｅと組み合わせて用いると、アモルファス相の安定性がＧｅにより確保され、更に、結晶相の安定性が向上するという利点がある。結晶状態は一般的に安定性の高い状態であるが、ここで取り上げているような高速記録材料の場合、初期化時又は記録時には高速で結晶化が進行するため、形成された結晶状態は必ずしも安定とは言えない。このため、長期保存後、又は高温保存後に改めて記録を行うと、記録特性や記録条件が保存前と変化してしまっているという問題を生じる。これは、保存により保存前に比べて結晶状態が変化してしまったためと考えられる。しかし、Ｔｅを添加すると、このような保存による記録特性や記録条件のずれが低減できる。
このように結晶の安定性を向上させることにより、保存前後の記録特性や記録条件のずれを低減する効果を得るためには、Ｔｅを６原子％以上（６≦γ）添加することが好ましい。しかし、多すぎても結晶化速度が遅くなりすぎてしまい、高速繰り返し記録ができなくなってしまう。少なくとも、２層相変化型光記録媒体の第１記録層に用いられる場合は、Ｔｅ量を３０原子％以内とすること（γ≦３０）が好ましい。
また、Ｇｅ量（α）が２≦α≦２０（原子％）の範囲にある場合には、高パワーでの再生が可能で、保存状態を良好とすることができる。Ｇｅ量が２原子％未満では、Ｇｅの添加効果が現れず保存状態が良好とならない。また、Ｇｅ量が２０原子％より多く含有されていると、結晶化温度は高くできるので再生光安定性や保存特性は良好となるが、Ｇｅ自身の融点が高いために記録感度が悪くなってしまうという不具合が生じる。
前記第１記録層及び第２記録層は、各種気相成長法、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などによって形成できるが、これらの中でも、スパッタリング法が、量産性、膜質等に優れているので特に好ましい。
前記第１記録層の厚みは、４ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい。前記厚みが、４ｎｍ未満であると、反射率が低くなりすぎてしまい信号品質が低下するし、繰り返し記録特性が悪くなることがあり、１０ｎｍを超えると、光透過率が低下してしまうことがある。
前記第２記録層の厚みは、１０ｎｍ〜２０ｎｍが好ましい。前記厚みが、１０ｎｍ未満であると、繰り返し記録特性が悪くなることがあり、２０ｎｍを超えると、記録感度が悪くなることがある。
前記第１記録層の厚みは、４ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい。前記厚みが、４ｎｍ未満であると、反射率が低くなりすぎてしまい信号品質が低下するし、繰り返し記録特性が悪くなることがあり、１０ｎｍを超えると、光透過率が低下してしまうことがある。
前記第２記録層の厚みは、１０ｎｍ〜２０ｎｍが好ましい。前記厚みが、１０ｎｍ未満であると、繰り返し記録特性が悪くなることがあり、２０ｎｍを超えると、記録感度が悪くなることがある。
−上部保護層−
従来の単層相変化型光記録媒体で上部保護層に用いられる材料は、透明で光をよく通し、かつ融点が記録層よりも高い材料からなるものが好ましく、記録層の劣化変質を防ぎ、記録層との接着強度を高め、かつ記録特性を高めるなどの作用を有するもので、特にＺｎＳ−ＳｉＯ２がよく用いられ、その場合の混合比としてはＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル比）が最も好ましいことが知られている。
しかし、２層相変化型光記録媒体の場合、第１記録層に記録を行う際に、第１反射層の厚みが薄いために放熱性が悪くなり記録しづらくなるという不具合が生じる。そのため、第１上部保護層はできるだけ熱伝導性のよい材料を用いた方がよい。ＺｎＳ−ＳｉＯ２を第１上部保護層に用いると、熱伝導性が低いために記録特性が悪くなるし、記録後の保存安定性が悪いため、２層相変化型光記録媒体の第１上部保護層には適さない（図７参照）。したがって、ＺｎＳ−ＳｉＯ２よりも放熱性が高いＺｎ酸化物やＳｎ酸化物を用いることが好ましい。Ｚｎ酸化物やＳｎ酸化物が単体であると、優れた保存安定性が得られないので、Ｉｎ酸化物、Ｓｉ酸化物又はＴａ酸化物を含有させることが好ましい。これらの金属酸化物は光に対して透明でかつ熱伝導率が高いため、２層相変化型光記録媒体の第１情報層に用いると光透過率、記録特性、保存安定性を良好とできる。これらの酸化物を用いた第１上部保護層は、５ｎｍ程度の薄い膜において充分な変調度や反射率が確保できるので、ＲＦスパッタリング法であればスパッタ可能な（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ）酸化物＋Ｔａ酸化物でも成膜できるし、ＲＦスパッタリングでもＤＣスパッタリングでもスパッタ可能な（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ）酸化物＋Ｓｉ酸化物を用いてもよい。Ｓｎ酸化物、Ｚｎ酸化物が第１上部保護層に多い場合は記録層の結晶化速度を促進するため記録速度を高めることができる。
従来の単層相変化型光記録媒体で上部保護層に用いられる材料は、透明で光をよく通し、かつ融点が記録層よりも高い材料からなるものが好ましく、記録層の劣化変質を防ぎ、記録層との接着強度を高め、かつ記録特性を高めるなどの作用を有するもので、特にＺｎＳ−ＳｉＯ２がよく用いられ、その場合の混合比としてはＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル比）が最も好ましいことが知られている。
しかし、２層相変化型光記録媒体の場合、第１記録層に記録を行う際に、第１反射層の厚みが薄いために放熱性が悪くなり記録しづらくなるという不具合が生じる。そのため、第１上部保護層はできるだけ熱伝導性のよい材料を用いた方がよい。ＺｎＳ−ＳｉＯ２を第１上部保護層に用いると、熱伝導性が低いために記録特性が悪くなるし、記録後の保存安定性が悪いため、２層相変化型光記録媒体の第１上部保護層には適さない（図７参照）。したがって、ＺｎＳ−ＳｉＯ２よりも放熱性が高いＺｎ酸化物やＳｎ酸化物を用いることが好ましい。Ｚｎ酸化物やＳｎ酸化物が単体であると、優れた保存安定性が得られないので、Ｉｎ酸化物、Ｓｉ酸化物又はＴａ酸化物を含有させることが好ましい。これらの金属酸化物は光に対して透明でかつ熱伝導率が高いため、２層相変化型光記録媒体の第１情報層に用いると光透過率、記録特性、保存安定性を良好とできる。これらの酸化物を用いた第１上部保護層は、５ｎｍ程度の薄い膜において充分な変調度や反射率が確保できるので、ＲＦスパッタリング法であればスパッタ可能な（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ）酸化物＋Ｔａ酸化物でも成膜できるし、ＲＦスパッタリングでもＤＣスパッタリングでもスパッタ可能な（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ）酸化物＋Ｓｉ酸化物を用いてもよい。Ｓｎ酸化物、Ｚｎ酸化物が第１上部保護層に多い場合は記録層の結晶化速度を促進するため記録速度を高めることができる。
第１基板側から見て、一番奥側以外の各情報層の上部保護層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及び（Ｓｉ酸化物又はＴａ酸化物）を含有し、それぞれの含有率［モル％］をｅ、ｆ、ｇ、及びｈとすると、３≦e≦２０、５０≦（ｆ又はｇ）≦９０、０≦ｈ≦２０、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝１００を満たすことが好ましい。
５０モル％以上含有させることで記録層の結晶化を促進させることにより、記録速度を向上させることができるので好ましい。記録層の結晶化速度は、それに代わる特性として転移線速がある。転移線速は、連続光照射後の反射率を線速でモニターし、反射率が変化し始める線速である。図９では転移線速は２１ｍ／ｓである。一般に転移線速が速いほど記録速度が向上する。ここでは連続光パワーを１５ｍＷとしている。５０モル％以上含有している場合に高速で記録したときのジッタが良好となる（図１１参照）。また、Ｓｎ酸化物やＺｎ酸化物を９０モル％以下にすると、保存安定性が向上するので好ましい。９０モル％を超えると優れた保存信頼性が得られない（図１０参照）。
５０モル％以上含有させることで記録層の結晶化を促進させることにより、記録速度を向上させることができるので好ましい。記録層の結晶化速度は、それに代わる特性として転移線速がある。転移線速は、連続光照射後の反射率を線速でモニターし、反射率が変化し始める線速である。図９では転移線速は２１ｍ／ｓである。一般に転移線速が速いほど記録速度が向上する。ここでは連続光パワーを１５ｍＷとしている。５０モル％以上含有している場合に高速で記録したときのジッタが良好となる（図１１参照）。また、Ｓｎ酸化物やＺｎ酸化物を９０モル％以下にすると、保存安定性が向上するので好ましい。９０モル％を超えると優れた保存信頼性が得られない（図１０参照）。
なお、第２上部保護層については、従来どおりＺｎＳ−ＳｉＯ２を用いてもよい。理由は、第２記録層に記録する場合は、第２反射層を充分厚く成膜できるため充分な放熱性が得られるからである。但し上部保護層にＺｎＳ−ＳｉＯ２を用い、第２反射層にＡｇを用いる場合は、第２上部保護層と第２反射層との間にＴｉＣ−ＴｉＯ２などの界面層を挿入しておくことが好ましい。
前記第１上部保護層の厚みは、２ｎｍ〜１５ｎｍが好ましい。前記厚みが、２ｎｍよりも薄いと反射率が高くなりすぎてしまい変調度が低下することがあり、１５ｎｍを超えると、光透過率が下がり好ましくないし、熱が逃げにくくなるため記録特性が悪くなる。
前記第２上部保護層の厚みは、３ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。前記厚みが、３ｎｍ未満であると、記録感度が悪くなり、３０ｎｍよりも厚い場合は熱が篭り易くなって記録特性が悪くなる。
前記第１上部保護層の厚みは、２ｎｍ〜１５ｎｍが好ましい。前記厚みが、２ｎｍよりも薄いと反射率が高くなりすぎてしまい変調度が低下することがあり、１５ｎｍを超えると、光透過率が下がり好ましくないし、熱が逃げにくくなるため記録特性が悪くなる。
前記第２上部保護層の厚みは、３ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。前記厚みが、３ｎｍ未満であると、記録感度が悪くなり、３０ｎｍよりも厚い場合は熱が篭り易くなって記録特性が悪くなる。
−第２反射層−
前記第２反射層は、第１半透明反射層のように半透明である必要は無い。
前記第２反射層の厚みは１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にあることが好ましい。１００ｎｍよりも薄いと充分な放熱性が得られず繰り返し記録特性が悪くなり、２００ｎｍよりも厚い場合は放熱性が変わらないのに無駄な厚みを成膜することになるし、記録媒体自体の機械特性が悪くなる。
前記第２反射層は、各種の気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などにより形成できる。これらの中でも、スパッタリング法が量産性、膜質等の点で優れている。
前記第２反射層は、第１半透明反射層のように半透明である必要は無い。
前記第２反射層の厚みは１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にあることが好ましい。１００ｎｍよりも薄いと充分な放熱性が得られず繰り返し記録特性が悪くなり、２００ｎｍよりも厚い場合は放熱性が変わらないのに無駄な厚みを成膜することになるし、記録媒体自体の機械特性が悪くなる。
前記第２反射層は、各種の気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などにより形成できる。これらの中でも、スパッタリング法が量産性、膜質等の点で優れている。
−下部保護層−
第１下部保護層及び第２下部保護層は、透明で光をよく通し、かつ融点が記録層よりも高い材料からなるものが好ましく、記録層の劣化変質を防ぎ、記録層との接着強度を高め、かつ記録特性を高めるなどの作用を有するもので、金属酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などが主に用いられる。例として、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２などの金属酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ２Ｓ３、ＴａＳ４などの硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの炭化物、ダイヤモンド状カーボン、或いは、それらの混合物が挙げられる。これらの材料は、単体で保護膜とすることもできるが、互いの混合物としてもよい。また、必要に応じて不純物を含んでもよい。例えば、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物や、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２の混合物が挙げられる。特にＺｎＳ−ＳｉＯ２がよく用いられるが、その場合の混合比としてはＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル比）が最も好ましい。この材料は、屈折率ｎが高く消衰係数ｋがほぼゼロであるため、記録層の光の吸収効率を上げることができ、かつ、熱伝導率が小さいため光吸収により発生した熱の拡散を適度に抑えることができるので、記録層を溶融可能な温度まで昇温することができる。
第１下部保護層及び第２下部保護層は、透明で光をよく通し、かつ融点が記録層よりも高い材料からなるものが好ましく、記録層の劣化変質を防ぎ、記録層との接着強度を高め、かつ記録特性を高めるなどの作用を有するもので、金属酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などが主に用いられる。例として、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２などの金属酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ２Ｓ３、ＴａＳ４などの硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの炭化物、ダイヤモンド状カーボン、或いは、それらの混合物が挙げられる。これらの材料は、単体で保護膜とすることもできるが、互いの混合物としてもよい。また、必要に応じて不純物を含んでもよい。例えば、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物や、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２の混合物が挙げられる。特にＺｎＳ−ＳｉＯ２がよく用いられるが、その場合の混合比としてはＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル比）が最も好ましい。この材料は、屈折率ｎが高く消衰係数ｋがほぼゼロであるため、記録層の光の吸収効率を上げることができ、かつ、熱伝導率が小さいため光吸収により発生した熱の拡散を適度に抑えることができるので、記録層を溶融可能な温度まで昇温することができる。
第１下部保護層の厚みは４０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲にあることが好ましい。４０ｎｍよりも薄いと繰り返し記録耐久性が悪くなり記録特性が悪くなるし、光透過率が下がり好ましくない。８０ｎｍよりも厚い場合は光透過率が下がり好ましくない。
第２下部保護層の厚みは１１０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲にあることが好ましい。１１０ｎｍよりも薄いと第２情報層からの光の反射率が低くなり再生信号品質が悪くなるし、繰り返し記録耐久性が悪くなる。１６０ｎｍよりも厚い場合は、第２情報層からの光の反射率が低くなり再生信号品質が悪くなるし、記録媒体自体の機械特性が悪くなる。
以上のような第１、第２上部保護層、及び第１、第２下部保護層は、各種の気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などにより形成できる。これらの中でも、スパッタリング法が量産性、膜質等の点から優れている。
第２下部保護層の厚みは１１０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲にあることが好ましい。１１０ｎｍよりも薄いと第２情報層からの光の反射率が低くなり再生信号品質が悪くなるし、繰り返し記録耐久性が悪くなる。１６０ｎｍよりも厚い場合は、第２情報層からの光の反射率が低くなり再生信号品質が悪くなるし、記録媒体自体の機械特性が悪くなる。
以上のような第１、第２上部保護層、及び第１、第２下部保護層は、各種の気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などにより形成できる。これらの中でも、スパッタリング法が量産性、膜質等の点から優れている。
＜多層型光記録媒体の製造方法＞
本発明の多層型光記録媒体は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下のようにして製造されるのが好ましい。製造方法としては、成膜工程、初期化工程、密着工程からなり、基本的にはこの順に各工程を行う。
本発明の多層型光記録媒体は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下のようにして製造されるのが好ましい。製造方法としては、成膜工程、初期化工程、密着工程からなり、基本的にはこの順に各工程を行う。
成膜工程としては、図１において、第１基板のグルーブが設けられた面に第１情報層を、第２基板のグルーブが設けられた面に第２情報層をそれぞれ成膜する。第１情報層、第２情報層は、各種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などによって形成できる。中でもスパッタリング法が、量産性、膜質等の点から優れている。前記スパッタリング法は、一般にアルゴンなどの不活性ガスを流しながら成膜を行うが、その際、酸素、窒素などを混入させながら反応スパッタリングさせてもよい。
初期化工程として、第１情報層、第２情報層に対して、レーザ光などのエネルギー光を照射することにより全面を初期化、即ち記録層を結晶化させる。初期化工程の際にレーザ光エネルギーにより膜が浮いてきてしまう恐れのある場合には、初期化工程の前に、第１情報層、第２情報層の上にＵＶ樹脂などをスピンコートし、紫外線を照射して硬化させ、オーバーコートを施してもよい。また、次の密着工程を先に行った後に、第１基板側から第１情報層、第２情報層を初期化させても構わない。
密着工程として、第１情報層と第２情報層とを向かい合わせながら、第１基板と第２基板とを中間層を介して貼りあわせる。例えば、いずれか一方の膜面にＵＶ樹脂を塗布し、膜面同士を向かい合わせて両基板を加圧、密着させ、紫外線を照射して樹脂を硬化させることができる。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。評価装置としてはパルステック工業株式会社製のＯＤＵ１０００を用い、記録層への記録を行う際に照射されるレーザ波長は６６０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）＝０．６５である。また、記録する際の記録線速は９．２ｍ／ｓ、再生光パワーは１．２ｍＷで行った。光波形発生装置としてはパルステック工業株式会社製のＭＳＧ３Ａを用いた。記録方法は、手前側の第１情報層（Ｌ０層）には１Ｔ周期記録ストラテジを用い、奥側の第２情報層（Ｌ１層）は２Ｔ周期記録ストラテジを用いた。実験で使用した記録ストラテジのパラメータは表Ａ及び表Ｂに示した。パラメータについての説明は、図１３及び図１４である。表Ａ及び表Ｂのε１は、（消去パワーＰｅ／記録パワーＰｗ）の比率を表す。
（実施例１）
直径１２ｃｍ、厚さ０．５７５ｍｍで、片面にトラックピッチ０．７４μｍの蛇行した連続溝によるトラッキングガイドの凹凸（溝深さは２７．０ｎｍ）を持ち、凸部（グルーブ）の幅が０．２５μｍであるポリカーボネート樹脂からなる第１基板上を用意した。
前記第１基板上に、スパッタパワー４ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）からなる厚み７０ｎｍの第１下部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー０．４ｋＷ、Ａｒ流量３５ｓｃｃｍのもとでＡｇ０．２Ｉｎ３．５Ｇｅ７Ｓｂ６８．７Ｔｅ２０．６からなる厚み７．５ｎｍの第１記録層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー１ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＩｎ２Ｏ３（７．５モル％）−ＺｎＯ（２２．５モル％）−ＳｎＯ２（６０モル％）−Ｔａ２Ｏ５（１０モル％）からなる厚み５ｎｍの第１上部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、調整層として、スパッタパワー１ｋＷ、Ａｒ流量２０ｓｃｃｍのもとでＣｕ‐Ｍｏ（Ｍｏ含有量＝１．１質量％）からなる厚み４ｎｍの調整層をＥＣＲ法で成膜した。
次に、スパッタパワー０．５ｋＷ、Ａｒ流量２０ｓｃｃｍのもとでＣｕ‐Ｍｏ（Ｍｏ含有量＝１．１質量％）からなる厚み４ｎｍの第１半透過反射層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー２ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＩｎ２Ｏ３（８．８モル％）−ＺｎＯ（４１．７モル％）−ＳｎＯ２（３５．２モル％）−ＳｉＯ２（１４．３モル％）からなる厚み６５ｎｍの熱拡散層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。以上により、第１情報層（Ｌ０層）を作製した。
直径１２ｃｍ、厚さ０．５７５ｍｍで、片面にトラックピッチ０．７４μｍの蛇行した連続溝によるトラッキングガイドの凹凸（溝深さは２７．０ｎｍ）を持ち、凸部（グルーブ）の幅が０．２５μｍであるポリカーボネート樹脂からなる第１基板上を用意した。
前記第１基板上に、スパッタパワー４ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）からなる厚み７０ｎｍの第１下部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー０．４ｋＷ、Ａｒ流量３５ｓｃｃｍのもとでＡｇ０．２Ｉｎ３．５Ｇｅ７Ｓｂ６８．７Ｔｅ２０．６からなる厚み７．５ｎｍの第１記録層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー１ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＩｎ２Ｏ３（７．５モル％）−ＺｎＯ（２２．５モル％）−ＳｎＯ２（６０モル％）−Ｔａ２Ｏ５（１０モル％）からなる厚み５ｎｍの第１上部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、調整層として、スパッタパワー１ｋＷ、Ａｒ流量２０ｓｃｃｍのもとでＣｕ‐Ｍｏ（Ｍｏ含有量＝１．１質量％）からなる厚み４ｎｍの調整層をＥＣＲ法で成膜した。
次に、スパッタパワー０．５ｋＷ、Ａｒ流量２０ｓｃｃｍのもとでＣｕ‐Ｍｏ（Ｍｏ含有量＝１．１質量％）からなる厚み４ｎｍの第１半透過反射層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー２ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＩｎ２Ｏ３（８．８モル％）−ＺｎＯ（４１．７モル％）−ＳｎＯ２（３５．２モル％）−ＳｉＯ２（１４．３モル％）からなる厚み６５ｎｍの熱拡散層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。以上により、第１情報層（Ｌ０層）を作製した。
また、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍで、片面にトラックピッチ０．７４μｍの蛇行した連続溝によるトラッキングガイドの凹凸（溝深さは２７．０ｎｍ）を持ち、凸部（グルーブ）の幅が０．２４μｍであるポリカーボネート樹脂からなる第２基板上に、スパッタパワー３ｋＷ,Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＡｇからなる厚み１４０ｎｍの第２反射層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー２ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＴｉＣ（７０モル％）−ＴｉＯ２（３０モル％）からなる厚み４ｎｍの界面層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー１．５ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）からなる厚み２０ｎｍの第２上部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー０．４ｋＷ、Ａｒ流量３５ｓｃｃｍのもとでＡｇ０．２Ｉｎ３．５Ｓｂ７１．４Ｔｅ２１．４Ｇｅ３．５からなる厚み１５ｎｍの第２記録層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー４ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）からなる厚み１４０ｎｍの第２下部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。以上により、第２情報層（Ｌ１層）を作製した。
なお、スパッタ装置は、ユナクシス社製のＤＶＤスプリンタを用いた。
次に、スパッタパワー２ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＴｉＣ（７０モル％）−ＴｉＯ２（３０モル％）からなる厚み４ｎｍの界面層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー１．５ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）からなる厚み２０ｎｍの第２上部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー０．４ｋＷ、Ａｒ流量３５ｓｃｃｍのもとでＡｇ０．２Ｉｎ３．５Ｓｂ７１．４Ｔｅ２１．４Ｇｅ３．５からなる厚み１５ｎｍの第２記録層をＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー４ｋＷ、Ａｒ流量１５ｓｃｃｍのもとでＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）からなる厚み１４０ｎｍの第２下部保護層をＲＦマグネトロンスパッタリング法で成膜した。以上により、第２情報層（Ｌ１層）を作製した。
なお、スパッタ装置は、ユナクシス社製のＤＶＤスプリンタを用いた。
次に、第１情報層の膜面側上に紫外線硬化樹脂（日本化薬株式会社製、カヤラッドＤＶＤ８０２）を塗布し、第２基板の第２情報層面側をスピンコートし、貼り合わせて第１基板側から紫外線を照射し、硬化させて厚み５０μｍの中間層とし、図１に示す２つの情報層を有する２層相変化型光記録媒体を作製した。
次に、第２情報層、第１情報層の順番にレーザ光を照射させて、初期化処理を行った。
初期化は、半導体レーザ（発光波長８１０±１０ｎｍ）から出射されるレーザ光を、光ピックアップ（ＮＡ＝０．５５）により集光することにより行った。第２記録層の初期化条件は、ＣＬＶ（線速度一定）モードにより回転させ、線速７ｍ／ｓ、送り量４０μｍ／回転、半径位置２２ｍｍ〜５９ｍｍ、初期化パワー２，０００ｍＷとした。第１記録層の初期化条件は、ＣＬＶ（線速度一定）モードにより回転させ、線速６ｍ／ｓ、送り量６０μｍ／回転、半径位置２２ｍｍ〜５９ｍｍ、初期化パワー１１００ｍＷとした。
初期化後の結晶質の反射率は、Ｌ０層が６．２％、Ｌ１層が６．０％となり、バランスの取れた２層相変化型光記録媒体であった。
初期化は、半導体レーザ（発光波長８１０±１０ｎｍ）から出射されるレーザ光を、光ピックアップ（ＮＡ＝０．５５）により集光することにより行った。第２記録層の初期化条件は、ＣＬＶ（線速度一定）モードにより回転させ、線速７ｍ／ｓ、送り量４０μｍ／回転、半径位置２２ｍｍ〜５９ｍｍ、初期化パワー２，０００ｍＷとした。第１記録層の初期化条件は、ＣＬＶ（線速度一定）モードにより回転させ、線速６ｍ／ｓ、送り量６０μｍ／回転、半径位置２２ｍｍ〜５９ｍｍ、初期化パワー１１００ｍＷとした。
初期化後の結晶質の反射率は、Ｌ０層が６．２％、Ｌ１層が６．０％となり、バランスの取れた２層相変化型光記録媒体であった。
得られた２層相変化型光記録媒体について、以下のようにして、調整層及び第１半透過反射層のグレインサイズ、及び調整層の結晶占有率を測定した。結果を表１−１〜表１−３に示す。
＜調整層及び第１半透過反射層のグレインサイズの測定＞
前記調整層及び第１半透過反射層のグレインサイズは、高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）により数枚写真を撮り、撮影した写真上でグレイン部を実測し、倍率換算して求めた。
前記調整層及び第１半透過反射層のグレインサイズは、高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）により数枚写真を撮り、撮影した写真上でグレイン部を実測し、倍率換算して求めた。
＜調整層の結晶占有率の測定＞
前記調整層の結晶占有率は、高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）で測定し、算出した。
前記調整層の結晶占有率は、高分解能分析電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）で測定し、算出した。
（実施例２〜６及び比較例１〜２）
実施例１において、調整層及び半透過反射層を表１−１及び表１−２に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６及び比較例１〜２の各２層相変化光記録媒体を作製した。なお、調整層厚みと半透過層厚みの合計厚みを８ｎｍに固定とした。
得られた各２層相変化型光記録媒体について、実施例１と同様にして、調整層及び半透過反射層のグレインサイズ、及び調整層の結晶占有率を測定した。結果を表１−１〜表１−３に示す。
実施例１において、調整層及び半透過反射層を表１−１及び表１−２に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６及び比較例１〜２の各２層相変化光記録媒体を作製した。なお、調整層厚みと半透過層厚みの合計厚みを８ｎｍに固定とした。
得られた各２層相変化型光記録媒体について、実施例１と同様にして、調整層及び半透過反射層のグレインサイズ、及び調整層の結晶占有率を測定した。結果を表１−１〜表１−３に示す。
（実施例７〜１２及び比較例１〜３）
実施例１において、第１及び第２基板の案内溝の深さを表２に示した値に変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例７〜１２及び比較例１〜３の各２層相変化光記録媒体を作製した。
実施例７〜１２及び比較例１〜３の各２層相変化光記録媒体について評価を行った。結果を表１に纏めて示す。
実施例１において、第１及び第２基板の案内溝の深さを表２に示した値に変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例７〜１２及び比較例１〜３の各２層相変化光記録媒体を作製した。
実施例７〜１２及び比較例１〜３の各２層相変化光記録媒体について評価を行った。結果を表１に纏めて示す。
トラッキング精度を評価する信号の１つとして、プッシュプル信号がある。表２中のＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ ｓｉｇｎａｌは、図８のフォトディテクタにおいて、[（Ｉａ＋Ｉｂ）−（Ｉｃ＋Ｉｄ）]／[Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ]を測定したものである。測定は、蛇行したウォブルの周波数成分（約８２０ｋＨｚ）やその他のノイズ成分が測定時に混在しないように、カットオフ周波数３０ｋＨｚ（−３ｄＢ）のローパスフィルタでフィルタリングした。プッシュプル信号は、０．２８以上を合格基準とした。
（実施例１３〜２２及び比較例４〜６）
実施例１において、熱拡散層材料組成を表３に示す組成にした以外は、実施例１と同様にして、実施例１３〜２２及び比較例４〜６の各２層相変化光記録媒体を作製した。
第１情報層の光透過率の合格基準は４２％とし、更に繰り返し記録耐久性の良し悪しを判定するため５００回の繰り返し記録後のジッタ（ＤＯＷ５００ジッタ）を評価した。合格基準は１０％とした。Ｉｎ酸化物が３モル％よりも少ないと、透過率はよいがＤＯＷ５００ジッタが悪くなる。Ｉｎ酸化物が２０モル％よりも多いと、ＤＯＷ５００ジッタはよいが透過率が下がる傾向にある。また、Ｓｉ酸化物が３０モル％よりも多いと、スパッタレートが下がる傾向にある。
実施例１において、熱拡散層材料組成を表３に示す組成にした以外は、実施例１と同様にして、実施例１３〜２２及び比較例４〜６の各２層相変化光記録媒体を作製した。
第１情報層の光透過率の合格基準は４２％とし、更に繰り返し記録耐久性の良し悪しを判定するため５００回の繰り返し記録後のジッタ（ＤＯＷ５００ジッタ）を評価した。合格基準は１０％とした。Ｉｎ酸化物が３モル％よりも少ないと、透過率はよいがＤＯＷ５００ジッタが悪くなる。Ｉｎ酸化物が２０モル％よりも多いと、ＤＯＷ５００ジッタはよいが透過率が下がる傾向にある。また、Ｓｉ酸化物が３０モル％よりも多いと、スパッタレートが下がる傾向にある。
（実施例２３〜３１及び比較例７〜１１）
実施例１において、記録層材料組成を表４に示す組成にした以外は、実施例１と同様にして、実施例２３〜３１及び比較例７〜１１の各２層相変化光記録媒体を作製した。
記録特性と保存安定性を確認する実験を行った。記録線速９．２ｍ／ｓで１０回の繰り返し記録を行った後のジッタ（ＤＯＷ１０ジッタ）を測定し１０％未満である場合を○、１０％以上の場合を×とした。更に８０℃３００時間後のジッタ変化量が２％未満である場合を○、２％以上の場合を×とした。なお、保存試験は８０℃８５％の環境下にある恒温槽に２層相変化型光記録媒体を３００時間保存した。Ｇｅが２％よりも少ない場合は、結晶化温度が低いために保存安定性が悪い。Ｇｅが２０％よりも多い場合は、結晶化温度は充分高いが繰り返し記録特性が悪い。Ｓｂが６０％よりも少ない場合は記録層の転移線速が遅いために高速記録ができていないものと考えられる。Ｓｂが７５％よりも多い場合は、転移線速が速すぎて記録が行えないのと、結晶化温度が下がるので保存安定性が悪い。Ｔｅが６％よりも少ないと、初期化が行いにくくなりジッタが悪い。Ｔｅが３０％よりも多い場合は、転移線速が遅くなり記録特性が悪い。
実施例１において、記録層材料組成を表４に示す組成にした以外は、実施例１と同様にして、実施例２３〜３１及び比較例７〜１１の各２層相変化光記録媒体を作製した。
記録特性と保存安定性を確認する実験を行った。記録線速９．２ｍ／ｓで１０回の繰り返し記録を行った後のジッタ（ＤＯＷ１０ジッタ）を測定し１０％未満である場合を○、１０％以上の場合を×とした。更に８０℃３００時間後のジッタ変化量が２％未満である場合を○、２％以上の場合を×とした。なお、保存試験は８０℃８５％の環境下にある恒温槽に２層相変化型光記録媒体を３００時間保存した。Ｇｅが２％よりも少ない場合は、結晶化温度が低いために保存安定性が悪い。Ｇｅが２０％よりも多い場合は、結晶化温度は充分高いが繰り返し記録特性が悪い。Ｓｂが６０％よりも少ない場合は記録層の転移線速が遅いために高速記録ができていないものと考えられる。Ｓｂが７５％よりも多い場合は、転移線速が速すぎて記録が行えないのと、結晶化温度が下がるので保存安定性が悪い。Ｔｅが６％よりも少ないと、初期化が行いにくくなりジッタが悪い。Ｔｅが３０％よりも多い場合は、転移線速が遅くなり記録特性が悪い。
（実施例３２〜３９）
実施例１において、第１上部保護層組成を表５に示す組成に変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例３２〜３９の各２層相変化光記録媒体を作製した。
第１情報層の転移線速、１０回繰り返し記録後のジッタを評価した。スパッタリングレートはほぼ同じであるが、ＺｎＯ又はＳｎＯ２の何れか一方が５０モル％以上含有させると転移線速が向上するため記録特性が良好である。
実施例１において、第１上部保護層組成を表５に示す組成に変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例３２〜３９の各２層相変化光記録媒体を作製した。
第１情報層の転移線速、１０回繰り返し記録後のジッタを評価した。スパッタリングレートはほぼ同じであるが、ＺｎＯ又はＳｎＯ２の何れか一方が５０モル％以上含有させると転移線速が向上するため記録特性が良好である。
（実施例４０〜５１及び比較例１２）
実施例１において、第１半透明反射層材料を表６に示す材料に変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例４０〜５１及び比較例１２の各２層相変化光記録媒体を作製した。
８０℃、８５％ＲＨで３００時間後のジッタ変化量を評価した。変化量が１％未満である場合を合格とした。
実施例１において、第１半透明反射層材料を表６に示す材料に変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例４０〜５１及び比較例１２の各２層相変化光記録媒体を作製した。
８０℃、８５％ＲＨで３００時間後のジッタ変化量を評価した。変化量が１％未満である場合を合格とした。
本発明の多層光記録媒体は、レーザ光照射側から見て一番奥側以外の各情報層の光透過率を高くし、各情報層において安定した記録再生を行えるようにし、繰り返し耐久性に優れ、かつ優れた保存安定性を有するので、例えばＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＢＤ−ＲＥ、ＨＤ ＤＶＤ ＲＷ等の相変化記録層を有する各種多層光記録媒体に好適である。
１ 第１情報層
２ 第２情報層
３ 第１基板
４ 中間層
５ 第２基板
１１ 第１下部保護層
１２ 第１記録層
１３ 第１上部保護層
１４ 調整層
１５ 第１半透明反射層
１６ 熱拡散層
２１ 第２下部保護層
２２ 第２記録層
２３ 第２上部保護層
２５ 第２反射層
Ａ 吸収率
Ｒ 反射率
Ｔ 透過率
２ 第２情報層
３ 第１基板
４ 中間層
５ 第２基板
１１ 第１下部保護層
１２ 第１記録層
１３ 第１上部保護層
１４ 調整層
１５ 第１半透明反射層
１６ 熱拡散層
２１ 第２下部保護層
２２ 第２記録層
２３ 第２上部保護層
２５ 第２反射層
Ａ 吸収率
Ｒ 反射率
Ｔ 透過率
Claims (10)
- 波長λのレーザ光照射側から見て手前側の第１基板と、奥側の第２基板との間に、少なくとも記録層を有する情報層を中間層を介して複数有してなり、
前記基板がその記録面側に蛇行した螺旋状の案内溝を有し、
前記第１基板側から見て、一番奥側の情報層以外の各情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、調整層、半透明反射層、及び熱拡散層を有し、
前記一番奥側の情報層が、少なくとも下部保護層、記録層、上部保護層、及び反射層を有し、
調整層が、半透明反射層と同じ材料からなり、
前記調整層及び前記半透明反射層が、各々Ａｇ及びＣｕのいずれかを含有し、該Ａｇ及びＣｕのいずれかの含有量が９５質量％以上であり、
前記調整層のグレインサイズが、前記半透明反射層のグレインサイズよりも小さいことを特徴とする多層光記録媒体。 - 調整層のグレインサイズＡ（μｍ）と、半透明反射層のグレインサイズＢ（μｍ）とが、次式、Ｂ−Ａ＞０．０５μｍを満たす請求項１に記載の多層光記録媒体。
- 調整層の結晶占有率が４０％以上である請求項１から２のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 調整層及び半透明反射層が、各々Ｃｕを含有し、該Ｃｕの含有量が９５質量％以上である請求項１から３のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 調整層及び半透明反射層が、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｇｅ、及びＡｕのいずれかを更に含有する請求項１から４のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 熱拡散層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及びＳｉ酸化物を含有し、それぞれの含有率［モル％］をａ、ｂ、ｃ、及びｄとすると、次式、３≦ａ≦２０、０≦ｄ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００を満たす請求項１から５のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 記録層が、少なくともＧｅ、Ｓｂ、及びＴｅからなり、それぞれの組成比［原子％］をα、β、及びγとすると、次式、２≦α≦２０、６０≦β≦７５、６≦γ≦３０、α＋β＋γ＝１００を満たす請求項１から６のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 第１基板側から見て、一番奥側以外の各情報層の上部保護層が、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及び（Ｓｉ酸化物又はＴａ酸化物）を含有し、それぞれの含有率［モル％］をｅ、ｆ、ｇ、及びｈとすると、次式、３≦ｅ≦２０、５０≦（ｆ又はｇ）≦９０、０≦ｈ≦２０、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝１００を満たす請求項１から７のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 各情報層における下部保護層が、ＺｎＳとＳｉＯ２からなる請求項１から８のいずれかに記載の多層光記録媒体。
- 基板の屈折率をｎとし、案内溝の深さをＨとすると、次式、λ／（１５×ｎ）≦Ｈ≦λ／（１１．５×ｎ）を満たす請求項１から９のいずれかに記載の多層光記録媒体。
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