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WO2006025162A1 - 光学的情報記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

光学的情報記録媒体およびその製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2006025162A1
WO2006025162A1 PCT/JP2005/013246 JP2005013246W WO2006025162A1 WO 2006025162 A1 WO2006025162 A1 WO 2006025162A1 JP 2005013246 W JP2005013246 W JP 2005013246W WO 2006025162 A1 WO2006025162 A1 WO 2006025162A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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layer
recording medium
optical information
recording
information recording
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/013246
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideki Kitaura
Rie Kojima
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to US10/578,898 priority Critical patent/US20070065759A1/en
Priority to JP2006531368A priority patent/JPWO2006025162A1/ja
Priority to EP05766313A priority patent/EP1796088A4/en
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Definitions

  • the present invention relates to an optical information recording medium and a manufacturing method thereof, and more particularly to an optical information recording medium capable of recording / reproducing an information signal by irradiating a laser or the like and a manufacturing method thereof.
  • a thin film of a chalcogen material or the like formed on a substrate is irradiated with laser light with different irradiation conditions and subjected to local heating, so that amorphous materials with different optical constants (refractive index n, extinction coefficient k) can be obtained. It is possible to change the phase of the heating part between the crystalline phase and the crystalline phase. Research and development of so-called phase-change optical information recording media using this phenomenon has been actively conducted.
  • the laser output is modulated between at least two power levels of the recording level and the erasing level in accordance with the information signal, and the laser is irradiated onto the information track to It is possible to record new signals at the same time while erasing these signals.
  • a protective layer made of a dielectric material having excellent heat resistance is provided close to the recording layer substrate, on the side (lower side) and on the side opposite to the substrate (upper side).
  • a reflective layer that has the same strength as the metal / alloy material for the purpose of using incident light efficiently and improving the cooling rate to make it easier to become amorphous.
  • the interface layer promotes crystallization of the recording layer, improves the erasing characteristics, and prevents interdiffusion of atoms and molecules between the recording layer and the dielectric protective layer, thereby improving durability in repeated recording. Has work etc. Furthermore, it is desirable to have environmental reliability that does not cause peeling or corrosion with the recording layer.
  • (1) the ratio of light absorption between the case where the recording layer is crystalline and the case where it is amorphous is adjusted to increase the erasure rate by preventing the mark shape from being distorted during overwriting.
  • the mainstream in recent years is an optical system having a wavelength of 660 nm and an objective lens numerical aperture of about 0.6, as represented by a recordable DVD.
  • a Blu-ray disc using an optical system that uses a blue laser diode with a wavelength of around 400 nm and has a numerical aperture increased to about 0.85 has been put into practical use.
  • the numerical aperture is increased in this way, the tolerance for the tilt of the optical disc is reduced, so the thickness of the transparent substrate on the laser beam incident side is reduced to about 0.1 mm from the 0.6 mm force of the recordable DVD. .
  • a multilayer structure medium in which a plurality of layers for recording and reproducing information has been proposed.
  • Such a multilayer recording medium is close to the laser light source, and the information layer on the side absorbs light. Therefore, recording / reproduction is performed with the attenuated laser light on the information layer on the side far away from the laser light source. Sensitivity decreases during recording, and reflectance and amplitude decrease during playback. Therefore, in a multilayer recording medium, the information layer on the side is close to the laser light source, and the transmittance is high, and the information layer on the side is far from the laser light source. It is necessary to obtain sufficient recording / reproduction characteristics with the laser power.
  • the optical information recording medium it is important to increase the recording density as described above, but it is also important to increase the recording speed in order to handle a large amount of data in a short time.
  • recording speed of newly developed recording / reproduction tends to be higher, and a medium corresponding to this is required.
  • the element with the highest thermal conductivity is Ag, which is often used as a reflective layer material because it is cheaper than Au. Since Ag thin films are susceptible to corrosion, it is common to add other elements, and many alloys have been proposed. However, the greater the amount added, the lower the thermal conductivity, so it is preferable to reduce the amount added as much as possible. However, if the amount added is too small, corrosion tends to occur. Furthermore, atomic diffusion may occur between adjacent layers and the recording medium may not function, and this is likely to cause a problem particularly when the above-described light absorption layer is provided.
  • Patent Document 1 JP 2000-215516 A
  • the present invention solves the above-described problems, provides good recording / reproducing characteristics in a high density and wide linear velocity range, and is highly reliable! ⁇ ⁇ ⁇
  • the purpose is to provide a recording medium and a method for manufacturing the same.
  • the optical information recording medium of the present invention is a recording layer that changes between different states that are at least optically detectable by irradiation with a light beam on a transparent substrate, 50 at%.
  • a light-absorbing layer having a material force containing 95 at% or less of Si and a reflecting layer having a material force containing 95 at% or more of Ag and 5 at% or less of In are provided in this order.
  • the optical information recording medium of the present invention includes n information layers from a first information layer to an nth information layer (where n is an integer of 2 or more) on a transparent substrate.
  • the nth information layer is a recording layer that changes between different states that can be detected optically by irradiation with a light beam from a side close to the transparent substrate, and is made of a material containing Si of 50 at% to 95 at%.
  • a light absorbing layer, and a reflective layer having a material force containing 95 at% or more of Ag and 5 at% or less of In.
  • This also provides a highly reliable recording medium having good recording / reproduction characteristics in a high density and wide linear velocity range.
  • the reflective layer is preferably in contact with the light absorbing layer.
  • the material of the light absorption layer includes Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, or W.
  • a lower dielectric layer is provided between the transparent substrate and the recording layer.
  • a lower interface layer is provided between the recording layer and the lower dielectric layer.
  • the lower interface layer is composed of Mg, Ca, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, Al, Ga, In, and Si. It is preferable that the material strength includes two or more selected from elemental compounds.
  • the crystallization of the recording layer at the time of high speed recording can be promoted while maintaining the ease of making the recording layer amorphous at the time of low speed recording.
  • an upper dielectric layer is provided between the recording layer and the light absorption layer.
  • an upper interface layer is provided between the recording layer and the upper dielectric layer.
  • the upper interface layer is composed of Mg, Ca, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, Al, Ga, In, and Si. It is also preferred that the material strength includes two or more selected from. Accordingly, the crystallization of the recording layer at the time of high speed recording can be promoted while maintaining the ease of making the recording layer amorphous at the time of low speed recording.
  • the method for producing an optical information recording medium of the present invention comprises a recording layer on a transparent substrate that is at least optically detectable by irradiation with a light beam and changes between different states, 50 at%
  • An optical information recording medium comprising: a light absorbing layer having a material force containing 95 at% or less of Si; and a reflecting layer having a material force containing 95 at% or more of Ag and 5 at% or less of In in this order. It is preferable that the pressure during the production is kept at 0.01 Pa or less so that the light absorption layer and the reflection layer are continuously formed without being exposed to the atmosphere.
  • the method for producing an optical information recording medium of the present invention includes n pieces from the first information layer to the n-th information layer (where n is an integer of 2 or more) on a transparent substrate.
  • a method for producing an optical information recording medium comprising: a light absorbing layer made of a material containing a light reflecting layer; and a reflective layer made of a material containing 95 at% or more of Ag and 5 at% or less of In. It is preferable to keep the pressure during production below 0. OlPa so that it is not exposed to the atmosphere during the subsequent formation of the absorber and reflector layers.
  • the present invention it is possible to provide a high-reliability recording medium and a method for manufacturing the same, which can provide high-density and wide-ranging, linear-velocity range, excellent recording / reproducing characteristics.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a configuration example of an optical information recording medium of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a configuration example of an optical information recording medium of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a configuration example of an optical information recording medium of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an example of a recording / reproducing apparatus for an optical information recording medium of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a recording pulse waveform used for recording / reproduction of the optical information recording medium of the present invention. Explanation of symbols
  • FIG. 1 are partial cross-sectional views of a configuration example of the optical information recording medium of the present invention.
  • a transparent substrate on which at least a recording layer 2, a light absorbing layer 3, a reflective layer 4, and a protective substrate 5 are provided in this order.
  • the optical information recording medium is focused on the laser beam 6 by the objective lens 7 and irradiated from the transparent substrate 1 side for recording / reproduction.
  • the lower dielectric layer 8 is formed between the transparent substrate 1 and the recording layer 2
  • the upper dielectric layer 9 is disposed between the recording layer 2 and the light absorbing layer 3, and the lower dielectric layer is further formed.
  • a lower interface layer 10 may be provided between 8 and the recording layer 2
  • an upper interface layer 11 may be provided as appropriate between the recording layer 2 and the upper dielectric layer 9.
  • the optical information recording medium of the present invention includes a first information layer 13 to an nth information layer 14 (provided that the separation layer 12 is interposed between the transparent substrate 1 and the protective substrate 5).
  • n information layers (n is an integer of 2 or more) may be provided.
  • at least the n-th information layer 14 needs to have the same multilayer thin film structure as that shown in FIG. 1 or 2 in the order of the lateral force close to the transparent substrate 1.
  • Laser light 6 is collected by the objective lens 7 on each information layer of the optical information recording medium, and recording / reproduction is performed by irradiating the lateral force of the transparent substrate 1.
  • the material of the transparent substrate 1 is preferably a polycarbonate resin, polymethyl methacrylate resin, polyolefin resin, norbornene resin, UV curable resin, which is preferably substantially transparent to the wavelength of the laser beam 6. , Glass, or a combination of these may be used. Further, the thickness of the transparent substrate 1 is not particularly limited, but a substrate having a thickness of about 0.01 to about L 5 mm can be used.
  • the materials of the lower dielectric layer 8 and the upper dielectric layer 9 are, for example, Y, Ce, Ti, Zr, Nb, Ta, Co, Zn, Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Te
  • Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, etc. Ti, Zr, Nb, Ta Carbides such as Cr, Mo, W and Si, sulfides such as Zn and Cd, selenides or tellurides, fluorides such as rare earth such as Mg, Ca and La, simple substances such as C, Si and Ge, or Mixtures of these can be used.
  • a material that is substantially transparent and has low thermal conductivity such as a mixture of ZnS and SiO.
  • the lower dielectric layer 8 and the upper dielectric layer 9 may be made of materials having different composition's as necessary, or may be made of the same material 'composition.
  • the film thickness of the upper dielectric layer 9 is preferably 2 nm or more and 80 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 50 nm or less. If the upper dielectric layer 9 is too thin, the distance between the recording layer 2 and the reflective layer 4 becomes too close, and the cooling effect of the reflective layer 4 becomes strong, and the thermal diffusion from the recording layer 2 increases and recording is performed. Sensitivity decreases and the recording layer 2 becomes difficult to crystallize.
  • the thickness of the lower dielectric layer 8 is preferably lOnm or more and 200 nm or less! /.
  • materials for the lower interface layer 10 and the upper interface layer 11 among the materials listed above as the materials for the lower dielectric layer 8 and the upper dielectric layer 9, there are several materials that play this role. .
  • materials for the lower dielectric layer 8 and the upper dielectric layer 9 there are several materials that play this role.
  • materials for the lower dielectric layer 8 and the upper dielectric layer 9 there are several materials that play this role.
  • materials for the lower dielectric layer 8 and the upper dielectric layer 9 there are several materials that play this role.
  • materials that play this role For example, from nitrides based on Ge, Si, etc., or compounds of elements such as Mg, Ca, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, Al, Ga, In, and Si
  • a material containing two or more selected materials can be used.
  • the molar ratio is between 4: 1.
  • the film thickness of the lower interface layer 10 and the upper interface layer 11 is not particularly limited, but if it is too thin, the effect as an interface layer cannot be exhibited, and if it is too thick, it leads to a decrease in recording sensitivity, etc.
  • the following is preferable.
  • the lower interface layer 10 and the upper interface layer 11 are effective only by providing either one, but the effect is enhanced by providing both. When both are provided, different materials 'composition' may be used as necessary, or the same material 'composition' may be used.
  • the material of the recording layer 2 for example, the general formula Ge (Bi Sb) Te (where x ⁇ 1, 0 ⁇ y x y 1-y 2 x + 3
  • An alloy represented by ⁇ 1) whose main component is 80 at% or more, more preferably 90 at% or more can be used.
  • the recording layer 2 has Sn, In, Ga, Zn, Cu, Ag for the purpose of adjusting the crystallization speed, thermal conductivity, optical constant, etc., or improving the durability, heat resistance or environmental reliability.
  • the thickness of the recording layer 2 is 2 nm or more and 20 nm or less, more preferably 4 nm or more and 14 nm or less, a sufficient CZN ratio can be obtained. If the thickness of the recording layer 2 is less than 2 nm, a sufficient reflectivity and change in reflectivity cannot be obtained, resulting in a low CZN ratio. On the other hand, when the film thickness exceeds 20 nm, the thermal diffusion within the thin film surface of the recording layer 2 is large, and the CZN ratio becomes low in high-density recording.
  • the material of the light absorption layer 3 is (1) adjusting the ratio of the light absorption rate between the case where the recording layer 2 is crystalline and the case where it is amorphous so that the mark shape is not distorted at the time of overwriting.
  • the erasure rate is increased particularly at high linear speeds
  • the CZN ratio is increased.
  • a material that absorbs light with a high refractive index that is, a refractive index n of 2 to 6 and an extinction coefficient k of 1 to 4 can be used. More preferably, n is 3 or more and 5 or less, and k is 1.5 or more and 3 or less.
  • Si-based materials are optically suitable, and are thermally suitable because of their high heat resistance and moderately high thermal conductivity.
  • Si needs to be contained in at least 50 at% or more and 95 at% or less, more preferably 60 at% or more and 90 at% or less, and a material in which a metal element is added to this can be used. If the proportion of Si is small, the thermal conductivity increases and a higher recording power is required, so that the recording mark expands too much and erases a part of the mark on the adjacent track. On the other hand, if the proportion of Si is large, the thermal conductivity becomes low and it becomes difficult to form a sufficiently large recording mark, so the CZN ratio becomes low.
  • a compound with a metal element having a high melting point such as Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo or W, is preferable because it is thermally stable. CrSi, MoSi etc.
  • the stoichiometric composition is more stable and more preferable.
  • non-metals such as 0, N, F, C, S, and B are used as elements other than the above for the purpose of adjusting thermal conductivity or optical constant, improving heat resistance or environmental reliability, etc. Elemental force is also selected.
  • one or more elements may be added as appropriate within a composition ratio within 40 at%, more preferably within 20 at%, and even more preferably within 10 at% of the entire light absorbing layer 3. Also good. If the film thickness of the light absorption layer 3 is 5 nm or more and lOOnm or less, more preferably lOnm or more and 70 nm or less, a sufficient CZN ratio is obtained. Can be obtained.
  • the thickness of the light absorption layer 3 is less than 5 nm, the difference in reflectance between the case where the recording layer 2 is crystalline and the case where it is amorphous becomes small, and the CZN ratio becomes low.
  • the film thickness exceeds 1 OOnm, the heat of the recording layer 2 is difficult to escape, and a sufficiently large recording mark is formed, so that the CZN ratio becomes low.
  • an alloy of Ag having high thermal conductivity is preferable.
  • In which is effective in preventing corrosion and refining the grain size in a small amount, is suitable.
  • Ag is 95 at% or more, In is 5 at% or less, more preferably, Ag is 98 at% or more and In is 2 at% or less.
  • Ag is 99.98 at% or less, In is 0.02 at% or more, more preferably, Ag is 99.9 at% or less, and In is 0.1 &% or more. Need to be.
  • the reflective layer 4 as a third element other than Ag and In, Sn, Ga, and the like are used for the purpose of preventing grain coarsening, adjusting thermal conductivity or optical constant, improving heat resistance or environmental reliability, etc.
  • the thickness of the reflective layer 4 is 20 nm or more and 200 nm or less, more preferably 40 nm or more and 150 nm or less, a sufficient CZN ratio can be obtained. If the film thickness of the reflective layer 4 is less than 20 nm, the heat of the recording layer 2 is difficult to escape, and it becomes difficult to form a sufficiently large recording mark, so the CZN ratio becomes low. On the other hand, when the film thickness exceeds 200 nm, the heat of the recording layer 2 tends to escape and a higher recording performance is required, so that the recording mark spreads too much and erases a part of the mark on the adjacent track. .
  • the reflective layer 4 made of Ag-In may cause atomic diffusion between layers depending on the material in contact therewith.
  • the light-absorbing layer 3 that also has Si-based material strength does not cause atomic diffusion even under high-temperature and high-humidity conditions, and can maintain stable recording and reproduction characteristics.
  • the multilayer thin film can be examined for the material and composition of each layer by a method such as Auger electron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, or secondary ion mass spectrometry.
  • a method such as Auger electron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, or secondary ion mass spectrometry.
  • the composition of the target material of each layer and the composition of the actually formed thin film were substantially equivalent.
  • deposition equipment, deposition conditions, or target manufacturing method Depending on the method, etc., the composition of the target material may differ from the composition of the thin film actually formed. In that case, it is preferable to determine the composition of the target material so that a thin film having the desired composition can be obtained by finding a correction coefficient that corrects the deviation of the composition from the empirical rule.
  • the material the same materials as those mentioned for the transparent substrate 1 can be used.
  • the thickness of the protective substrate 5 is not particularly limited, but a thickness of about 0.01 to 3. Omm can be used.
  • the thickness of the separation layer 12 is at least the numerical aperture NA of the objective lens 7 so that the crosstalk from other layers becomes small when reproducing one of the first information layer 13 to the nth information layer 14. And a thickness greater than the depth of focus determined by the wavelength ⁇ of the laser beam 6. It is also necessary for the thickness of the information layer to be within a condensable range.
  • the thickness of the separation layer 12 may be made thinner than the above.
  • the first information layer 13 needs to have a transmittance of at least 30%, but not only a rewritable type but also a write-once type or a read-only type can be used.
  • the amount of information that can be stored per medium can be further doubled by laminating the two optical information recording media with their protective substrates 5 facing each other to form a double-sided structure. it can.
  • Each of the above thin films can be formed, for example, by a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an MBE (Molecular Beam Epitaxy; method).
  • a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an MBE (Molecular Beam Epitaxy; method).
  • the thin film layer and the separation layer 12 may be sequentially formed on the transparent substrate 1 and then the protective substrate 5 may be formed or bonded. Conversely, the transparent substrate 1 may be formed or bonded after being sequentially formed on the protective substrate 5. In particular, the latter is thin so that the transparent substrate 1 is 0.3 mm or less. Suitable for In this case, the concave / convex pattern such as the group for the laser beam guiding and the address signal is formed on the surface of the protective substrate 5 and the separation layer 12, that is, the desired concave / convex pattern such as a stamper is formed. Need to be transcribed.
  • the 2P method photo-polymerization method
  • the pressure during production is kept at 0. OlPa or less so as not to be exposed to the atmosphere. This is because defects on the film surface increase when exposed to the atmosphere.
  • the recording layer 2 of the optical recording medium is generally in an amorphous state when it is formed as it is. Therefore, the disc is annealed with a laser beam or the like and subjected to an initialization process to obtain a crystal state, so that a completed disc is obtained and recording / reproduction can be performed.
  • FIG. 4 shows an example of a schematic diagram of a minimum necessary apparatus configuration of a recording / reproducing apparatus that performs recording / reproducing of the optical information recording medium of the present invention.
  • the laser beam 6 emitted from the laser diode 15 is focused on an optical information recording medium 18 rotated by a motor 17 through a half mirror 16 and an objective lens 7, and the reflected light is incident on a photodetector 19 to be a signal. Is detected.
  • the intensity of the laser beam 6 is modulated between a plurality of power levels.
  • the laser intensity may be modulated by modulating the drive current of the semiconductor laser, or means such as an electro-optic modulator or an acousto-optic modulator may be used.
  • a single rectangular pulse with a peak power P1 may be used for the portion forming the mark.
  • peak power P1 and bottom power P3 where PI> P3
  • a plurality of recording pulse trains having a row force of 6 ⁇ Luss's is used.
  • a cooling section with cooling power P4 may be provided after the last node. For parts where no marks are formed, the bias power P2 (where P1> P2) is kept constant.
  • the laser power modulation pulse waveform for forming the recording mark By making the laser power modulation pulse waveform for forming the recording mark a value obtained by dividing the time integral of the light emission power by the maximum light emission power to a value as high as the high linear velocity, good recording can be performed in a wider linear velocity range. Reproduction characteristics can be maintained.
  • Increasing the value obtained by dividing the time integral of the light emission power by the maximum light emission power is, for example, shown in FIG. This can be realized by increasing the width of part or all of each pulse of peak power P1, or by increasing the power level P3 in the pulse waveform, which is particularly effective for improving the erasure rate at a high linear velocity. .
  • each pattern such as the length of the mark to be recorded and the length of the space before and after it may cause unevenness in the mark edge position, which may increase jitter.
  • the position or length of each pulse of the pulse train is set to the edge position for each pattern as necessary. Can be adjusted and compensated for.
  • a transparent substrate made of polycarbonate resin with a diameter of 12 cm, a thickness of 0.6 mm, a groove pitch of 1.23 ⁇ m, and a group depth of about 55 nm was prepared.
  • the laser modulation waveform when recording a signal is a single rectangular pulse with a width of 1.5T (power level P1) for a 3T signal at any linear velocity, and a width of 1.5T for an 11T signal.
  • the pulse train (power level P1) is composed of the first pulse followed by 8 sub-pulses with a width of 0.5T, and the width between each pulse (power level P3) is also 0.5T.
  • continuous light of power level P2 is used.
  • P3 P2
  • P3 P2 + lmW.
  • the recording power level P1 is 1.5 times the lower limit of the power with a C / N ratio exceeding 45 dB
  • the power level P2 is the median value of the power range with an erasure rate exceeding 20 dB.
  • the playback power level P5 is 1. OmW.
  • Table 1 shows the results of measuring the CZN ratio and erasure rate of each disk under the above conditions. Note that the CZN ratio and erasure rate were not significantly different between groups and lands for each disk, but Table 1 shows the lower values. In addition, the CZN ratio measurement after storage for 100 hours at 90 ° C and 80% RH did not show a significant change in the carrier level, so the increase in noise level is also shown in Table 1.
  • disk 1 had good values for both CZN ratio and erasure rate at each linear velocity, and was strong without any increase in noise after storage.
  • disk 4 with an increased amount of In applied force up to 8 at% has a low CZN ratio and a lack of cooling capacity due to a decrease in thermal conductivity.
  • the low CZN ratio is also observed in disks 5 to 7 in which the elements added to Ag in the reflective layer are changed. This is also due to a decrease in thermal conductivity. Disks 8 and 9 show the same good characteristics as force disk 1, which changes the light-absorbing layer to another Si-based material. On the other hand, in the disk 10 using a Ge-based material for the light absorption layer rather than the Si-based material, the noise increase after storage is remarkable, which is due to corrosion or atomic diffusion between the light absorption layer and the reflection layer. Conceivable.
  • optical information recording medium and the manufacturing method thereof according to the present invention are useful for a highly reliable recording medium that can obtain good recording and reproducing characteristics in a high density and wide range and a linear velocity range and a manufacturing method thereof.

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Abstract

　本発明では、高密度かつ広い線速度範囲において良好な記録再生特性が得られ、信頼性の高い記録媒体とその製造方法を提供する。そのために、光学的情報記録媒体において、透明基板上に少なくとも、光ビームの照射により光学的に検出可能である異なる状態間で変化する記録層、５０ａｔ％以上９５ａｔ％以下のＳｉを含む材料からなる光吸収層、９５ａｔ％以上のＡｇおよび５ａｔ％以下のＩｎを含む材料からなる反射層をこの順に備える。

Description

光学的情報記録媒体およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、光学的情報記録媒体およびその製造方法に関し、特にレーザ等を照射 することにより、情報信号を記録 ·再生することのできる光学的情報記録媒体とその製 造方法に関する。
背景技術
[0002] 基板上に形成したカルコゲン材料等の薄膜に、照射条件の異なるレーザ光を照射 して局所的な加熱を行うことで、光学定数 (屈折率 n、消衰係数 k)の異なる非晶質相 と結晶相との間で加熱部を相変化させることが可能である。そして、この現象を応用 した、いわゆる相変化方式の光学的情報記録媒体の研究開発が盛んに行われてい る。
相変化方式の光学的情報記録媒体においては、情報信号に応じて、レーザ出力 を記録レベルと消去レベルの少なくとも 2つのパワーレベル間で変調して、レーザを 情報トラック上に照射することにより、既存の信号を消去しつつ、同時に新しい信号を 記録することが可能である。
このような光学的情報記録媒体においては、記録層以外に、繰り返し記録する際の 記録層の蒸発や基板の熱変形を防止し、光学的干渉効果により記録層の光吸収率 や光学的変化をェンハンスする等の目的で、耐熱性に優れた誘電体材料等からなる 保護層を記録層の基板に近 、側（下側）および基板と反対の側（上側）に設けて 、る 。また、入射光を効率良く使い、冷却速度を向上させて非晶質化しやすくする等の目 的で、金属 ·合金材料等力もなる反射層を設けるのが一般的である。
さらに、記録層と誘電体層との間に界面層を設けることが提案されている。界面層 は、記録層の結晶化を促進し、消去特性を向上させる働きや、記録層と誘電体保護 層の間の原子 ·分子の相互拡散を防止し、繰り返し記録における耐久性を向上させ る働き等を有している。さらには、記録層との間に剥離や腐食を生じさせない環境信 頼性も兼ね備えて 、ることが望ま 、。 また、 (1)記録層が結晶である場合と非晶質である場合との光吸収率の比を調整し 、オーバーライト時にマーク形状が歪まないようすることで消去率を高める、（2)記録 層が結晶である場合と非晶質である場合の反射率の差を大きくし、 CZN比を大きく する、等の目的で、屈折率が高ぐかつ適度に消衰係数の高い光吸収層を、上側誘 電体層と反射層の間に設けることも提案されている (例えば、特許文献 1参照)。 こういった光学的情報記録媒体の 1枚あたりに蓄積できる情報量を増やすための基 本的な手段として、レーザ光の波長を短くする、および Zまたは、レーザ光を集光す る対物レンズの開口数を大きくすることにより、レーザ光のスポット径を小さくし、記録 面密度を向上させる方法がある。近年の主流は、記録型 DVDに代表されるように、 波長 660nmで対物レンズ開口数 0. 6程度の光学系を用いるものである。さらには、 波長 400nm近傍の青色レーザダイオードを適用し、開口数を 0. 85程度まで高めた 光学系を用いる Blu— ray discも実用化されている。このように開口数を高くすると、 光ディスクのチルトに対する許容幅が小さくなるため、レーザ光入射側の透明基板の 厚さを、記録型 DVDの 0. 6mm力ら 0. 1mm程度に薄くしている。
さらに、媒体 1枚あたりに蓄積できる情報量を増やすために、情報を記録再生する 層を複数積層した多層構造媒体も提案されている。このような多層記録媒体は、レー ザ光源に近 、側の情報層が光を吸収するため、レーザ光源力 遠 、側の情報層に は減衰したレーザ光で記録 ·再生を行うことになり、記録時には感度低下が、再生時 には反射率 ·振幅低下が問題となる。したがって、多層記録媒体においては、レーザ 光源から近!、側の情報層は透過率を高く、レーザ光源から遠!、側の情報層は反射 率、反射率差および感度を高くして、限られたレーザパワーで十分な記録再生特性 が得られるようにする必要がある。
また、光学的情報記録媒体において、上述のように記録密度を高めることも重要で あるが、さらには記録速度を高めることも、大量のデータを短時間で扱うために重要 である。高速記録に対応するためには、記録層の結晶化速度を高める必要がある。 上述のように、新規に開発される記録再生の記録速度はより高速化する傾向にあり 、媒体もこれに対応したものが要求される。同時に、低速でしか記録できない既存の ドライブとの互換性を確保するためには、同じ媒体でも低速で記録できる必要がある 媒体を高速記録に対応するためには、上述のように結晶化速度の速い記録層を使 用する必要があるが、これを低速での記録に用いると、結晶化速度が速すぎることに なる。すなわち、非晶質ィ匕が困難となり、マークが大きくなりにくいために信号振幅が 低下するという問題が生じる。これに対しては、熱伝導率の高い反射層を用いて急冷 化することで、低速記録でも非晶質化しやすくすることが有効である。
最も熱伝導率の高い元素は Agであり、 Au等に比べると安価であるため反射層材 料としてよく用いられる。 Ag単体の薄膜では腐食しやすいため、他の元素を添加す るのが一般的であり、多くの合金が提案されている。し力しながら、その添加量が多い ほど熱伝導率は低くなるため添加量は極力少なくするのが好ましいが、逆に少なくす ると腐食しやすくなつてしまう。さらには、隣接する層との間で原子拡散が生じて記録 媒体として機能しなくなることもあり、特に上述の光吸収層を設ける場合等に問題とな る可能性が高い。
特許文献 1 :特開 2000— 215516号公報
発明の開示
本発明は、上記課題を解決し、高密度かつ広い線速度範囲において良好な記録 再生特性が得られ、かつ信頼性の高！ヽ記録媒体とその製造方法を提供することを目 的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板上に少 なくとも、光ビームの照射により光学的に検出可能である異なる状態間で変化する記 録層、 50at%以上 95at%以下の Siを含む材料力もなる光吸収層、 95at%以上の A gおよび 5at%以下の Inを含む材料力 なる反射層をこの順に備える。
これにより、高密度かつ広い線速度範囲において良好な記録再生特性を有する、 信頼性の高!ヽ記録媒体が得られる。
また、上記課題を解決するために、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板上 に第 1情報層から第 n情報層（但し、 nは 2以上の整数)までの n個の情報層を備え、 第 n情報層が、透明基板に近い側から、光ビームの照射により光学的に検出可能で ある異なる状態間で変化する記録層、 50at%以上 95at%以下の Siを含む材料から なる光吸収層、 95at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含む材料力もなる反射層 をこの順に備える。
これによつても、高密度かつ広い線速度範囲において良好な記録再生特性を有す る、信頼性の高い記録媒体が得られる。
本発明の光学的情報記録媒体において、反射層は、光吸収層に接していることが 好ましい。
これにより、例えば、安定な記録再生特性を保持できる。
また、本発明の光学的情報記録媒体において、光吸収層の材料は、 Sc、 Y、 Ti、 Z r、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Moまたは Wを含む。
これにより、熱的により安定した光吸収層が得られる。
本発明の光学的情報記録媒体において、透明基板と記録層との間に、下側誘電 体層を備えることが好ましい。
これにより、例えば、より安定な記録再生特性が得られる。
また、本発明の光学的情報記録媒体において、記録層と下側誘電体層との間に、 下側界面層を備えることが好まし 、。
さらに、本発明の光学的情報記録媒体においては、下側界面層は、 Mg、 Ca、 Y、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Zn、 Al、 Ga、 Inおよび Siの各元素の化合物から選 ばれた 2種以上を含む材料力 なることが好ましい。
これらにより、記録層の低速記録時の非晶質化し易さを保ちつつ、高速記録時の 記録層の結晶化を促進できる。
本発明の光学的情報記録媒体において、記録層と光吸収層との間に、上側誘電 体層を備えることが好ましい。
これにより、例えば、より安定な記録再生特性が得られる。
また、本発明の光学的情報記録媒体において、記録層と上側誘電体層との間に、 上側界面層を備えることが好まし 、。
さらに、本発明の光学的情報記録媒体において、上側界面層が Mg、 Ca、 Y、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Zn、 Al、 Ga、 Inおよび Siの各元素の化合物から選ばれ た 2種以上を含む材料力もなることが好ま 、。 これらにより、記録層の低速記録時の非晶質化し易さを保ちつつ、高速記録時の 記録層の結晶化を促進できる。
上記課題を解決するために、本発明の光学的情報記録媒体の製造方法は、透明 基板上に少なくとも、光ビームの照射により光学的に検出可能である異なる状態間で 変化する記録層、 50at%以上 95at%以下の Siを含む材料力もなる光吸収層、 95at %以上の Agおよび 5at%以下の Inを含む材料力 なる反射層をこの順に備えたこと を特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法であって、光吸収層と反射層を続けて 形成する間に大気に曝されぬよう製造中の圧力を 0. 01 Pa以下に保つことが好まし い。
これにより、膜面上の欠陥を低減できる。
また、上記課題を解決するために、本発明の光学的情報記録媒体の製造方法は、 透明基板上に第 1情報層から第 n情報層（但し、 nは 2以上の整数)までの n個の情報 層を備え、第 n情報層が、透明基板に近い側から、光ビームの照射により光学的に検 出可能である異なる状態間で変化する記録層、 50at%以上 95at%以下の Siを含む 材料からなる光吸収層、 95at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含む材料からな る反射層をこの順に備えたことを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法であつ て、光吸収層と反射層を続けて形成する間に大気に曝されぬよう製造中の圧力を 0. OlPa以下に保つことが好まし 、。
これにより、膜面上の欠陥を低減できる。
本発明によれば、高密度かつ広!、線速度範囲にお!、て良好な記録再生特性が得 られ、信頼性の高 、記録媒体とその製造方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
[図 2]本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
[図 3]本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図。
[図 4]本発明の光学的情報記録媒体の記録再生装置の一例の概略図。
[図 5]本発明の光学的情報記録媒体の記録再生に用いる記録パルス波形の一例の 概略図。 符号の説明
1 透明基板
2 記録層
3 光吸収層
4 反射層
5 保護基板
6 レーザ光
7 対物レンズ
8 下側誘電体層
9 上側誘電体層
10 下側界面層
11 上側界面層
12 分離層
13 第 1情報層
14 第 n情報層
15 レーザダイオード
16 ハーフミラー
17 モータ
18 光学的情報記録媒体
19 フォトディテクタ
発明を実施するための最良の形態
(実施の形態 1)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 図 1〜3は、本発明の光学的情報記録媒体の一構成例の部分断面図である。 図 1に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板 1上に、少なくとも 記録層 2、光吸収層 3、反射層 4および保護基板 5がこの順に設けられている。この光 学的情報記録媒体に対し、レーザ光 6を対物レンズ 7で集光し、透明基板 1の側から 照射して記録再生を行う。 また、図 2に示すように、透明基板 1と記録層 2の間に下側誘電体層 8、記録層 2と 光吸収層 3の間に上側誘電体層 9、さらには下側誘電体層 8と記録層 2の間に下側 界面層 10、記録層 2と上側誘電体層 9の間に上側界面層 11を、それぞれ適宜設け てもよい。
また、図 3に示すように、本発明の光学的情報記録媒体は、透明基板 1と保護基板 5の間に、分離層 12を介して第 1情報層 13から第 n情報層 14 (但し、 nは 2以上の整 数)までの n個の情報層を設けてもよい。その際、少なくとも第 n情報層 14が、透明基 板 1に近い側力 順に、図 1または図 2に示したものと同じ多層薄膜構造である必要 がある。この光学的情報記録媒体の各情報層に対し、レーザ光 6を対物レンズ 7で集 光し、透明基板 1の側力 照射して記録再生を行う。
透明基板 1の材料は、レーザ光 6の波長に対して略透明であることが好ましぐポリ カーボネイト樹脂、ポリメチルメタタリレート榭脂、ポリオレフイン榭脂、ノルボルネン系 榭脂、紫外線硬化性榭脂、ガラス、あるいはこれらを適宜組み合わせたもの等を用い ることができる。また、透明基板 1の厚さは特に限定されないが、 0. 01〜： L 5mm程 度のものを用いることができる。
下側誘電体層 8および上側誘電体層 9の材料は、例えば、 Y、 Ce、 Ti、 Zr、 Nb、 T a、 Co、 Zn、 Al、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 Sb、 Bi、 Te等の酸ィ匕物、 Ti、 Zr、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 B、 Al、 Ga、 In, Si、 Ge、 Sn、 Pb等の窒ィ匕物、 Ti、 Zr、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Si等の炭化物、 Zn、 Cd等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、 Mg、 Ca、 L a等の希土類等のフッ化物、 C、 Si、 Ge等の単体、あるいはこれらの混合物を用いる ことができる。中でも特に、略透明で熱伝導率の低い材料、例えば ZnSと SiOの混
2 合物等が好ましい。下側誘電体層 8および上側誘電体層 9は、必要に応じて異なる 材料'組成のものを用いてもよいし、同一の材料'組成のものを用いることもできる。 ここで、上側誘電体層 9の膜厚は 2nm以上 80nm以下であることが好ましぐさらに は 5nm以上 50nm以下であることがより好ましい。上側誘電体層 9の膜厚が薄過ぎる と、記録層 2と反射層 4の間の距離が近付き過ぎて反射層 4の冷却効果が強くなり、 記録層 2からの熱拡散が大きくなつて記録感度が低下し、記録層 2が結晶化しにくく なってしまう。逆に、上側誘電体層 9が厚すぎると、記録層 2と反射層 4の間の距離が 離れ過ぎて反射層 4の冷却効果が弱くなり、記録層 2からの熱拡散が小さくなつて記 録層 2が非晶質ィ匕しに《なってしまう。また、下側誘電体層 8の膜厚は、 lOnm以上 200nm以下であることが好まし!/、。
下側界面層 10および上側界面層 11の材料としては、上記の下側誘電体層 8およ び上側誘電体層 9の材料として挙げたものの中に、その役割を果たすものが幾つか 存在する。例えば Ge、 Si等をベースにした窒化物、あるいは、 Mg、 Ca、 Y、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Zn、 Al、 Ga、 Inおよび Si等の各元素の化合物から選ばれた 2種以上を含む材料を用いることができる。中でも特に、 Zr、 Hf、 Nbおよび Ta力も選 ばれる元素の酸化物と Cr、 Mo、 W、 Zn、 Al、 Ga、 Inおよび Siから選ばれる元素の 酸ィ匕物とを 1 :4から 2 : 1の間のモル比率で混合することが好ましい。さらには、前記 材料のうち Zr、 Hf、 Nbおよび Taから選ばれる元素の酸化物の一部を、 Mg、 Caおよ ひ Ύ力 選ばれる元素の酸化物で置換えて、両者が 49 : 1から 4 : 1の間のモル比率と することがより好ましい。光吸収層 3および反射層 4を有する構成に、上記のような材 料からなる下側界面層 10および Zまたは上側界面層 11を追加することで、記録層 2 の低速記録時の非晶質ィ匕し易さを保ちつつ、高速記録時の記録層 2の結晶化を促 進できる。したがって、記録再生特性の良好な線速度範囲を広くすることができ、また 、繰り返し記録時の耐久性も高めることができる。下側界面層 10および上側界面層 1 1の膜厚は特に限定されないが、薄すぎると界面層としての効果が発揮できなくなり、 厚すぎると記録感度低下等につながるため、例えば 0. 2nm以上 20nm以下であるこ とが好ましい。下側界面層 10と上側界面層 11は、いずれか片方設けるだけでも効果 を発揮するが、両方設けることで効果がより高くなる。両方設ける場合は、必要に応じ て異なる材料'組成のものを用いてもよいし、同一の材料'組成のものを用いることも できる。
記録層 2の材料としては、例えば、一般式 Ge (Bi Sb ) Te (但し、 x≥ 1、 0≤y x y 1-y 2 x+3
≤1)で表される、主成分が 80at%以上、より好ましくは 90at%以上を占める合金を 用いることができる。記録層 2には、結晶化速度、熱伝導率または光学定数等の調整 、あるいは繰り返し耐久性、耐熱性または環境信頼性の向上等の目的で、 Sn、 In、 G a、 Zn、 Cu、 Ag、 Au、 Crあるいは追加の Ge、 Bi、 Sb、 Te等の金属、半金属または 半導体元素、または 0、 N、 F、 C、 S、 B等の非金属元素力も選ばれる 1つまたは複数 の元素を、必要に応じて記録層 2全体の 10at%以内、より好ましくは 5at%以内の組 成割合の範囲で適宜添加してもよい。記録層 2の膜厚は、 2nm以上 20nm以下、より 好ましくは 4nm以上 14nm以下とすれば、十分な CZN比を得ることができる。記録 層 2の膜厚が、 2nm未満では、十分な反射率および反射率変化が得られないため C ZN比が低くなる。また、 20nmを越える膜厚では、記録層 2の薄膜面内の熱拡散が 大きいため、高密度記録において CZN比が低くなつてしまうのである。
光吸収層 3の材料としては、（1)記録層 2が結晶である場合と非晶質である場合と の光吸収率の比を調整して、オーバーライト時にマーク形状が歪まな 、ようすること で、特に高線速での消去率を高める、（2)記録層 2が結晶である場合と非晶質である 場合の反射率の差を大きくし、 CZN比を大きくする等の目的で、屈折率が高ぐ適 度に光を吸収する、すなわち、例えば屈折率 nが 2以上 6以下、消衰係数 kが 1以上 4 以下であるものを用いることができる。より好ましくは、 nが 3以上 5以下、 kが 1. 5以上 3以下であればよい。具体的には、 Siをベースとした材料が光学的に適しており、耐 熱性が高く熱伝導率も適度に高いため、熱的にも適している。 Siは、少なくとも 50at %以上 95at%以下、より好ましくは 60at%以上 90at%以下含まれている必要があり 、これに金属元素を加えた材料を用いることができる。 Siの割合が少ないと熱伝導率 が高くなり、より高い記録パワーが必要となるため、記録マークが拡がりすぎて隣接ト ラックのマークの一部を消してしまう。一方、 Siの割合が多いと熱伝導率が低くなり、 十分な大きさの記録マークが形成されにくくなるため、 CZN比が低くなつてしまうの である。上記材料として、融点の高い金属元素、例えば Sc、 Y、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Moまたは W等との化合物が熱的にも安定で好ましい。 CrSi、 MoSi等は
2 2 化学両論組成近傍がより安定で、さらに好ましい。光吸収層 3には、上記以外の元素 として、熱伝導率または光学定数の調整、耐熱性または環境信頼性の向上等の目的 で、 0、 N、 F、 C、 S、 B等の非金属元素力も選ばれる、 1つまたは複数の元素を必要 に応じて、光吸収層 3全体の 40at%以内、より好ましくは 20at%以内、さらに好ましく は 10at%以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。光吸収層 3の膜厚は、 5n m以上 lOOnm以下、より好ましくは lOnm以上 70nm以下とすれば、十分な CZN比 を得ることができる。光吸収層 3の膜厚が、 5nm未満では、記録層 2が結晶である場 合と非晶質である場合の反射率の差が小さくなるため、 CZN比が低くなる。また、 1 OOnmを越える膜厚では、記録層 2の熱が逃げにくくなり、十分な大きさの記録マーク が形成しに《なるため、 CZN比が低くなつてしまうのである。
反射層 4の材料としては、熱伝導率の高い Ag合金が好ましぐその添加元素として は、少量で腐食防止および粒径微細化の効果が高い Inが適している。十分な熱伝 導率を得るためには、 Agは 95at%以上、 Inは 5at%以下、より好ましくは、 Agは 98a t%以上、 Inは 2at%以下の含有量である必要がある。逆に、腐食を防止するために は、 Agは 99. 98at%以下、 Inは 0. 02at%以上、より好ましくは、 Agは 99. 9at%以 下、 Inは 0. 1&％以上の含有量である必要がある。反射層 4には、 Agおよび In以外 の第 3の元素として、粒径粗大化の防止、熱伝導率または光学定数の調整、耐熱性 または環境信頼性の向上等の目的で、 Sn、 Ga、 Zn、 Cu、 Cr、 Ge、 Bi、 Sb、 Te等の 金属、半金属または半導体元素、または 0、 N、 F、 C、 S、 B等の非金属元素から選 ばれる 1つまたは複数の元素を必要に応じて反射層 4全体の 5at%以内、より好まし くは 2at%以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。反射層 4の膜厚は、 20nm 以上 200nm以下、より好ましくは 40nm以上 150nm以下とすれば、十分な CZN比 を得ることができる。反射層 4の膜厚力 20nm未満では、記録層 2の熱が逃げにくく なり、十分な大きさの記録マークが形成しにくくなるため、 CZN比が低くなつてしまう 。また、 200nmを越える膜厚では、記録層 2の熱が逃げやすくなり、より高い記録パ ヮ一が必要となるため、記録マークが広がりすぎて隣接トラックのマークの一部を消し てしまうのである。
Ag-Inからなる反射層 4は、これに接する材料によっては、層間で原子拡散を生じ てしまう場合がある。しかし、 Siベースの材料力もなる光吸収層 3とは、高温高湿条件 下でも原子拡散を生じず、安定な記録再生特性を保持できる。
なお、上記の多層薄膜は、オージュ電子分光法、 X線光電子分光法または 2次ィォ ン質量分析法等の方法により、各層の材料および組成を調べることが可能である。本 実施例においては、各層のターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成が、 略同等であることを確認した。ただし、成膜装置、成膜条件またはターゲットの製造方 法等によっては、ターゲット材料組成と実際に形成された薄膜の組成とが異なる場合 もある。その場合には、あらカゝじめ組成のずれを補正する補正係数を経験則から求 め、所望の組成の薄膜が得られるようにターゲット材料の組成を決めることが好ま Uヽ 保護基板 5の材料としては、透明基板 1の材料として挙げたのと同じものを用いるこ とができる。一方、透明基板 1とは異なる材料としてもよぐレーザ光 6の波長に対して 必ずしも透明でなくてもよい。また、保護基板 5の厚さは特に限定されないが、 0. 01 〜3. Omm程度のものを用いることができる。
分離層 12としては、紫外線硬化性榭脂等を用いることができる。分離層 12の厚さ は、第 1情報層 13から第 n情報層 14までのいずれか一層を再生する際に、他層から のクロストークが小さくなるように、少なくとも対物レンズ 7の開口数 NAとレーザ光 6の 波長 λにより決定される焦点深度以上の厚さである必要がある。また、全ての情報層 が集光可能な範囲に収まる厚さである必要もある。例えば、分離層 12の厚さは、 λ = 660nm、 NA=0. 6の場合は 10 m以上 100 m以下、また、 λ =405nm, N A=0. 85の場合は少なくとも 5 μ m以上 50 μ m以下である必要がある。但し、層間 のクロストークを低減できる光学系が開発されれば、分離層 12の厚さは上記より薄く できる可能性もある。
第 1情報層 13としては、少なくとも 30%以上の透過率が必要であるが、書換型のみ ならず、追記型または再生専用型の 、ずれでも可能である。
また、上記光学的情報記録媒体 2枚を、それぞれの保護基板 5の側を対向させて 貼り合わせ、両面構造とすることにより、媒体 1枚あたりに蓄積できる情報量をさらに 2 倍にすることができる。
上記の各薄膜は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、 CVD (Chemical Vapor Deposition;法、 MBE (Molecular Beam Epitaxy; 法等の気相薄膜堆積法によって、形成することができる。
上記の薄膜層や分離層 12は、透明基板 1上に順次形成した後に、保護基板 5を形 成または貼り合せてもよい。逆に、保護基板 5上に順次形成した後に、透明基板 1を 形成または貼り合せてもよい。特に、後者は、透明基板 1が 0. 3mm以下のように薄 い場合に適している。その場合、レーザ光案内用の溝であるグループやアドレス信号 等の凹凸パターンは、保護基板 5および分離層 12の表面上に形成、すなわちスタン パ等のあら力じめ所望の凹凸パターンが形成されたものから転写される必要がある。 その際、特に分離層 12のようにその層厚が薄ぐ通常用いられているインジェクション 法が困難な場合は、 2P法 (photo— polymerization法）を用いることができる。 光吸収層 3と反射層 4を続けて形成する間、製造中の圧力は、大気に曝されぬよう 0. OlPa以下に保たれる。大気に曝されると、膜面上の欠陥が増大するためである。 上記光学的記録媒体の記録層 2は、一般に、成膜したままの状態では非晶質状態 である。したがって、レーザ光等でァニールし、結晶状態とする初期化処理を施すこ とで完成ディスクとなり、記録再生を行うことができる。
図 4に、本発明の光学的情報記録媒体の記録再生を行う記録再生装置の、最小限 必要な装置構成の概略図の一例を示す。レーザダイオード 15を出たレーザ光 6は、 ハーフミラー 16および対物レンズ 7を通じて、モータ 17によって回転されている光学 的情報記録媒体 18上にフォーカシングされ、その反射光をフォトディテクタ 19に入 射させて信号を検出する。
情報信号の記録を行う際には、レーザ光 6の強度を複数のパワーレベル間で変調 する。レーザ強度を変調するには、半導体レーザの駆動電流を変調して行うのが良く 、あるいは電気光学変調器、音響光学変調器等の手段を用いることも可能である。マ ークを形成する部分に対しては、ピークパワー P1の単一矩形パルスでもよい。特に 長いマークを形成する場合は、過剰な熱を省き、マーク幅を均一にする目的で、図 5 に示すようなピークパワー P1およびボトムパワー P3 (但し、 PI >P3)との間で変調さ れた、複数のノ《ルスの列力らなる記録パルス列を用いる。また、最後尾のノ《ルスの後 に、冷却パワー P4の冷却区間を設けても良い。マークを形成しない部分に対しては 、バイアスパワー P2 (但し、 P1 >P2)で一定に保つ。
記録マークを形成するためのレーザパワー変調パルス波形を、その発光パワーの 時間積分を最大発光パワーで割った値が高線速度程度に大きいものとすることで、 より広い線速度範囲で良好な記録再生特性を保つことができる。発光パワーの時間 積分を最大発光パワーで割った値を大きくすることは、具体的には、例えば図 6に示 すパルス波形において、ピークパワー P1の各パルスの一部または全ての幅を広くす る力、あるいは、パワーレベル P3を高くすることで実現でき、特に高線速度での消去 率向上に効果がある。
なお、記録するマークの長さ、さらにはその前後のスペースの長さ等の各パターン によってマークエッジ位置に不揃いが生じ、ジッタ増大の原因となることがある。本発 明の光学的情報記録媒体の記録再生方法では、これを防止し、ジッタを改善するた めに、上記パルス列の各パルスの位置または長さを、必要に応じてパターン毎にエツ ジ位置が揃うように調整し、補償することもできる。
[実施例]
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明 を限定するものではない。
<実施例 1 >
透明基板として、ポリカーボネイト樹脂からなり、直径 12cm、厚さ 0. 6mm、グルー ブピッチ 1. 23 ^ m,グループ深さ約 55nmのものを準備した。この透明基板のグル ーブが形成された表面上に、 (ZnS) (SiO ) 力もなる膜厚 120nmの下側誘電体
80 2 20
層、（ZrO ) (Y O ) (Cr O ) 力らなる膜厚 5nmの下側界面層、 Ge Sb Bi Te か
2 46 2 3 4 2 3 50 40 4 4 52 らなる膜厚 8. 5nmの記録層、（ZrO ) (Y O ) (Cr O ) 力もなる膜厚 5nmの上側
2 46 2 3 4 2 3 50
界面層、（ZnS) (SiO ) 力もなる膜厚 40nmの上側誘電体層、 CrSi力もなる膜厚
80 2 20 2
30nmの光吸収層、 Ag In力もなる膜厚 lOOnmの反射層、の各層を、 Ar雰囲気中
98 2
でスパッタリング法により順次積層した。こうして形成された多層薄膜面上に紫外線 硬化性榭脂を介して、ポリカーボネイトからなる保護基板を貼り合せ、紫外線光を照 射して硬化させた。そして、このディスクの透明基板側からレーザ光でァニールするこ とにより記録層全面を初期化した。これをディスク 1とし、さらに表 1に示すとおり、光吸 収層および Zまたは反射層の材料組成を変えたディスク 2〜13を同様に作製した。
[表 1] 8.2m/sSEIi 20.5m sf己錄
Disc 反射層
初期 保存後 初期
光吸収 fB Agの ¾加元素
No.
(添加量: at%> ノイズ
C/N比 消去率 C/N比 消去率
坩加
1 Cr Si 2 Ag 9β !π 2 O ® © ® ◎
2 Cr Si 2 Ag 99-5 In 0.5 © ◎ ◎ 0
3 Cr Si 2 Ag 96 ln 4 O ® ◎ O ◎
4 Cr Si 2 Ag 92 In θ Δ ◎ ◎ Δ ©
5 Cr Si 2 Ag 98 Pd 2 厶 © ◎ O
6 Cr Si 2 Ag 98 Nd 2 Δ o @ O ©
7 Cr Si 2 Ag 98 Ti 2 X @ ◎ 厶 ©
8 Mo Si 2 Ag 96 In 2 0 ◎ ©
9 Zr Si 2 Ag ge In 2 O © ◎ ◎
10 Ge 80 Cr 20 Ag 98 In 2 O © X o ◎
11 Ge ao Cr 20 Ag 98 Pd 2 厶 @ o 厶
12 Cr Ag 9β In 2 © o o © 厶
13 Al 98 Cr 2 Ag Θ In 2 Δ o © o X
<各記号の意味 >
Figure imgf000016_0001
これらのディスクを、線速度 8. 2mZs (基準クロック T= 17. Ins)および線速度 20 . 5mZs (基準クロック T=6. 9ns)の 2つの条件で回転させ、波長 660nm、かつ NA 0. 6の光学系を用いて記録再生を行った。いずれの線速度においても、グループお よびランドに 3T信号と 11T信号を交互に 11回記録し、 3T信号が記録された状態で このトラックを再生してその CZN比をスペクトラムアナライザで測定した。そして、さら に、 11T信号を 1回記録したときの消去率、すなわち 3T信号振幅の減衰比をスぺタト ラムアナライザで測定した。また、各ディスクの信頼性を調べるために、線速度 8. 2m Zsで 3T信号を記録した状態で、 90°C80%RHに保たれた恒温恒湿槽にディスクを 投入し、 100時間保存して力 取り出した後で、再度 CZN比を測定した。 信号を記録する際のレーザ変調波形は、いずれの線速度においても、 3T信号の 場合は、幅 1. 5T (パワーレベル P1)の単一矩形パルスとし、 11T信号の場合は、幅 1. 5Tの先頭パルスとこれに続く幅 0. 5Tの 8つのサブパルスとからなるパルス列（パ ワーレベル P1)とし、各パルス間（パワーレベル P3)の幅も 0. 5Tとした。マークを記 録しない部分では、パワーレベル P2の連続光とした。線速度 8. 2mZsの場合は、 P 3 = P2、線速度 20. 5mZsの場合は、 P3 = P2+ lmWとした。各パワーレベルの決 め方としては、記録パワーレベル P1は、 C/N比が 45dBを超えるパワーの下限値の 1. 5倍、パワーレベル P2は、消去率が 20dBを超えるパワー範囲の中央値、再生パ ワーレベル P5は、 1. OmWとした。
以上の条件で、各ディスクの CZN比と消去率を測定した結果を表 1に示す。なお、 CZN比および消去率は、各ディスクともグループとランドで大きな差はな力つたが、 表 1には低い方の値を示している。また、 90°C80%RHで 100時間保存後の CZN 比測定では、キャリアレベルに大きな変化が見られなかったため、ノイズレベルの増 加量を同じく表 1に示した。
表 1によると、ディスク 1は、各線速度において CZN比 ·消去率とも良好な値が得ら れており、保存後のノイズ増加も見られな力つた。これに対し、反射層の In添加量を 各々 0. 5at%および 4at%としたディスク 2および 3では、若干 CZN比と消去率に違 いが見られるものの特に問題はな力つた。一方、 In添力卩量を 8at%まで増やしたディ スク 4では、 CZN比が明らかに低ぐ熱伝導率低下による冷却能不足となっているこ とがわかる。
反射層の Agへの添加元素を変えたディスク 5〜7においても CZN比が低ぐこれ もまた熱伝導率の低下によるものと考えられる。ディスク 8および 9では、光吸収層を S iベースの別の材料に変えている力 ディスク 1と同様に良好な特性を示している。こ れに対し、 Siベースではなぐ Geベースの材料を光吸収層に用いたディスク 10では 、保存後のノイズ増加が顕著であり、腐食または光吸収層と反射層の間の原子拡散 によるものと考えられる。同じ Geベース材料力もなる光吸収層を用いたディスク 11で は、反射層の Agへの添加元素を変えることで保存後のノイズ増加は抑えられるもの の、熱伝導率低下によると思われる CZN比の低下が見られた。また、光吸収層をよ り Siベース材料よりも熱伝導率の高い材料に代えたディスク 12および 13では、特に 高速での消去率の低下が顕著であり、過剰な急冷化により記録層の結晶化が不十 分となっていると考えられる。さらに、ディスク 13では、光吸収層の光学定数が不適 当なため力 CZN比も低 、。
以上の結果から、 50at%以上 95at%以下の Siを含む材料力もなる光吸収層と、 9 5at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含む材料力 なる反射層とを併せて用いる ことで、広 ヽ線速度範囲にぉ ヽて良好な記録再生特性と高 ヽ信頼性が得られること がわかった。
産業上の利用可能性
本発明にかかる光学的情報記録媒体およびその製造方法は、高密度かつ広!、線 速度範囲において良好な記録再生特性が得られる、信頼性の高い記録媒体とその 製造方法に関して有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 透明基板上に少なくとも、光ビームの照射により光学的に検出可能である異なる状 態間で変化する記録層、 50at%以上 95at%以下の Siを含む材料力もなる光吸収 層、 95at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含む材料力 なる反射層をこの順に 備えた、光学的情報記録媒体。
[2] 透明基板上に第 1情報層から第 n情報層（但し、 nは 2以上の整数)までの n個の情 報層を備え、前記第 n情報層が、前記透明基板に近い側から、光ビームの照射により 光学的に検出可能である異なる状態間で変化する記録層、 50at%以上 95^%以 下の Siを含む材料力 なる光吸収層、 95at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含 む材料力もなる反射層をこの順に備えた、光学的情報記録媒体。
[3] 前記反射層は、前記光吸収層に接している、請求項 1または 2に記載の光学的情 報記録媒体。
[4] 前記光吸収層の材料は、 Sc、 Y、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Moまたは Wを含 む、請求項 1〜3の何れかに記載の光学的情報記録媒体。
[5] 前記透明基板と前記記録層との間に、下側誘電体層を備えた、請求項 1〜4の何 れかに記載の光学的情報記録媒体。
[6] 前記記録層と前記下側誘電体層との間に、下側界面層を備えた、請求項 5に記載 の光学的情報記録媒体。
[7] 前記下側界面層の材料は、 Mg、 Ca、 Y、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Zn、 Al、
Ga、 Inおよび Siの各元素の化合物力 選ばれた 2種以上を含む、請求項 6に記載の 光学的情報記録媒体。
[8] 前記記録層と前記光吸収層との間に上側誘電体層を備えた、請求項 1〜7の何れ かに記載の光学的情報記録媒体。
[9] 前記記録層と前記上側誘電体層との間に上側界面層を備えた、請求項 6に記載の 光学的情報記録媒体。
[10] 前記上側界面層の材料は、 Mg、 Ca、 Y、 Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Zn、 Al、 Ga、 Inおよび Siの各元素の化合物力 選ばれた 2種以上を含む、請求項 9に記載の 光学的情報記録媒体。
[11] 透明基板上に少なくとも、光ビームの照射により光学的に検出可能である異なる状 態間で変化する記録層、 50at%以上 95at%以下の Siを含む材料力もなる光吸収 層、 95at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含む材料力 なる反射層をこの順に 備えた、光学的情報記録媒体の製造方法であって、
前記光吸収層と前記反射層を続けて形成する間、大気に曝されぬよう製造中の圧 力を 0. OlPa以下に保つ、光学的情報記録媒体の製造方法。
[12] 透明基板上に第 1情報層から第 n情報層（但し、 nは 2以上の整数)までの n個の情 報層を備え、前記第 n情報層が、前記透明基板に近い側から、光ビームの照射により 光学的に検出可能である異なる状態間で変化する記録層、 50at%以上 95^%以 下の Siを含む材料力 なる光吸収層、 95at%以上の Agおよび 5at%以下の Inを含 む材料力 なる反射層をこの順に備えた、光学的情報記録媒体の製造方法であって 前記光吸収層と前記反射層を続けて形成する間、大気に曝されぬよう製造中の圧 力を 0. OlPa以下に保つ、光学的情報記録媒体の製造方法。
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