(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、少なくともTe、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素から選ばれる少なくとも１種の原子）を含有する情報層を備え、
前記情報層中のＯ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下であり、
前記情報層の膜厚が10nm以上70nm以下であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項２】
前記情報層の前記透明基板と反対側の表面が、透明な材料からなる層と接している請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項３】
情報層の上にさらにオーバーコート層を有する請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項４】
透明基板上に情報層を備えた情報記録媒体が２枚、前記情報層を内側にして接着層を介して一体化されており、前記少なくとも一方の情報層が請求項１に記載の情報層である光学的情報記録媒体。
【請求項５】
情報層の上にさらに分離層を介して複数の情報層を備え、前記情報層のうち基板に最も近い情報層が、請求項１の情報層である光学的情報記録媒体。
【請求項６】
基板に最も近い情報層の膜厚が10nm以上50nm以下である請求項５に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項７】
基板に最も近い情報層の光透過率が40％以上である請求項５に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項８】
オーバーコート層の厚みが２〜100μｍの範囲である請求項３に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項９】
接着層の厚みが２〜100μｍの範囲である請求項４に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１０】
分離層の厚みが、波長λの光ビームを開口数NAの対物レンズを介して照射する場合、相隣り合う情報層がΔＺ＝λ／｛２（NA）２｝で定義される焦点深度以上の膜厚を有する請求項５に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１１】
分離層の厚みが２〜100μｍの範囲である請求項５に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１２】
Ｍ原子が、Al,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg,Tl及びPbから選ばれる少なくとも１つの金属元素、B,C,As,Se,Sb及びBiから選ばれる少なくとも１つの半金属元素、Si,Ge及びSnから選ばれる少なくとも１つの半導体元素のうちから選ばれる少なくとも１種の原子である請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１３】
ＭがPdである請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１４】
情報層中のＯ原子の含有割合が45atom％を超え60atom％以下である請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１５】
透明基板上に、少なくともTe、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素から選ばれる少なくとも１種の原子）を含有するとともに、前記Ｏ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、前記Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、前記Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下である情報層を含む光学的情報記録媒体を、前記透明基板側から光ビームを照射し情報信号を記録・再生する方法であって、前記光ビームが対物レンズを通して前期光学的情報記録媒体に照射される際、ビーム強度分布をガウス分布で近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット径と定義した場合、前記スポット径がｄとなり、記録ビット長をｂとして、前記ビット長ｂの前記スポット径ｄに対する比b/dが0.7以下となる条件で記録・再生を行う光学的情報記録媒体の記録・再生方法。
【請求項１６】
光ビームの強度を、少なくとも、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を結晶化させるに十分なパワーレベルP1、光を無変調で照射しても照射部を結晶化させないパワーレベルP2及びP3（但し、P1＞P2≧P3≧０）の間で変調し、記録しようとする幾つかの異なる長さのマークのうち少なくとも最も短いマークよりも長いマークを形成する場合、一つのマークを形成するためのパルス波形を、パワーレベルP1とP3の間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列とし、マークを形成しない部分はパワーレベルP2で一定に保つ請求項15に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生方法。
【請求項１７】
パワーレベルP1を、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を瞬時溶融させることが可能なパワーとする請求項15に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生方法。
【請求項１８】
記録パルス列のうち、少なくとも先頭のパルスと最後のパルスを除いた全てのパルスが各々の幅が等しい矩形パルスであり、前記矩形パルス間も各々の幅が等しい請求項15に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生方法。
【請求項１９】
記録パルス列の最後のパルスの直後にパワーレベルP3の冷却区間を設けた請求項15に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生方法。
【請求項２０】
透明基板上に、少なくともTe、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素から選ばれる少なくとも１種の原子）を含有するとともに、前記Ｏ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、前記Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、前記Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下である情報層を含む光学的情報記録媒体を、前記透明基板側から光ビームを照射し情報信号を記録・再生する装置であって、前記光ビームが対物レンズを通して前記光学的情報記録媒体に照射することにより情報信号のビット列を少なくとも記録する際、ビーム強度分布をガウス分布で近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット系と定義した場合、前記スポット径がｄとなり、記録ビット長をｂとして、前記ビット長ｂの前記スポット径ｄに対する比b/dが0.7以下となるように前記光ビームの強度を変調する変調手段を備えたことを特徴とする光学的情報記録媒体の記録・再生装置。
【請求項２１】
光ビームの強度を、少なくとも、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を結晶化させるに十分なパワーレベルP1、光を無変調で照射しても照射部を結晶化させないパワーレベルP2及びP3（但し、P1＞P2≧P3≧０）の間で変調し、記録しようとする幾つかの異なる長さのマークのうち少なくとも最も短いマークよりも長いマークを形成する場合、一つのマークを形成するためのパルス波形を、パワーレベルP1とP3の間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列とし、マークを形成しない部分はパワーレベルP2で一定に保つ前記光ビームの強度を変調する変調手段を備えた請求項20に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生装置。
【請求項２２】
パワーレベルP1を、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を瞬時溶融させることが可能なパワーとする請求項20に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生装置。
【請求項２３】
記録パルス列のうち、少なくとも先頭のパルスと最後のパルスを除いた全てのパルスが各々の幅が等しい矩形パルスであり、前記矩形パルス間も各々の幅が等しい請求項20に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生装置。
【請求項２４】
記録パルス列の最後のパルスの直後にパワーレベルP3の冷却区間を設けた請求項20に記載の光学的情報記録媒体の記録・再生装置。
【請求項２５】
透明基板上に、少なくともTe、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素から選ばれる少なくとも１種の原子）を含有する材料薄膜を用いて、気相薄膜堆積法により、膜厚が10nm以上70nm以下であるとともに、Ｏ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下の情報層を成膜することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
【請求項２６】
前記情報層の前記透明基板と反対側の表面が、透明な材料からなる層と接している請求項25に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
【請求項２７】
情報層の上に、さらにエネルギー線硬化樹脂をコーティングした後、エネルギー線を照射して硬化させてオーバーコート層を形成する請求項25に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
【請求項２８】
透明基板上に情報層を備えた情報記録媒体を２枚準備し、前記情報層を内側にしてその間にエネルギー線硬化樹脂またはホットメルト樹脂接着層を塗布して接着一体化する請求項25に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
【請求項２９】
情報層の上に、さらにエネルギー線硬化樹脂をコーティングした後、エネルギー線を照射して硬化させて分離層を形成し、その上にさらに第２の情報層を形成する請求項25に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
【請求項３０】
情報層中のＯ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下である請求項25に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
光学的情報記録媒体とその製造方法、光学的情報記録・再生方法及び光学的情報記録・再生装置技術分野  本発明は、基板上に形成された薄膜に、レーザービーム等の高エネルギービームを照射することにより、信号品質の高い情報信号を記録・再生することのできる光学的情報記録媒体、その製造方法、記録・再生方法及び記録・再生装置に関するものである。
【０００２】
背景技術
背景技術  透明基板上に薄膜を形成し、この薄膜に微少なスポットに絞り込んだレーザー光線を照射して情報の記録・再生を行う技術は公知である。近年、基板上に形成された薄膜に、レーザービーム等の高エネルギービームを照射することにより、信号品質の高い情報信号を記録・再生する技術を利用した光学的情報記録媒体１枚あたりの扱える情報量を増やすために様々な検討が盛んに行われている。その方法は大きく２つに分けることができる。
【０００３】
１つは単位面積当たりの情報量を向上させる方法である。レーザー光の波長を短くする、またはこれ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ー光のスポット径を小さくし、より小さなマークの記録・再生が可能となる。これによりディスクの周方向及び半径方向の記録密度が向上し、媒体１枚あたりの扱える情報量が向上する。さらに周方向の記録密度向上のために記録マークの長さが情報となるマークエッジ記録が、半径方向の記録密度向上のためにレーザー光案内用の溝（グルーブ）及び溝間（ランド）の両方に記録するランド＆グルーブ記録が発明され、盛んに応用されている。また、こういった高密度記録・再生技術の進歩にあわせて、それに適応した薄膜材料及びそれを用いたディスク構成の開発も進められている。
【０００４】
もう１つの方法として、情報を記録・再生する層を複数積層することにより記録媒体１枚あたりの扱える情報量を倍増させる多層構造媒体及びその記録・再生方法が提案されている（例えば特願平07−82248号（WO96/31875））。また、この多層構造記録媒体に適した記録材料としても多くの材料薄膜が提案されているが、基本的には１層のみで良好な記録特性の得られるものをそのまま用いる場合が多い。
【０００５】
レーザービーム等の高エネルギービームを照射することにより、信号品質の高い情報信号を記録・再生する技術を利用した光学的情報記録媒体（ただし情報層が単層）としては、基板上にTeとTeO2の混合物であるTeOx（０＜ｘ＜２）を主成分とする材料薄膜を設けたものがある（特開昭50−46317号公報）。このような記録媒体は、再生用の光ビームの照射において反射率変化を大きく得ることができる。
【０００６】
しかし、TeOxにおいては、記録後信号が飽和するまで、すなわち記録薄膜中のレーザー光照射部の結晶化が十分進むまでに若干の時間を要する。これは、例えばデータをディスクに記録し、一回転後にそのデータを検証するコンピューター用データファイルの場合などのように高速応答性が要求される記録媒体としては不適当である。
【０００７】
そこで上記欠点を補うために、TeOxに第３の元素として例えばPdを添加した記録媒体が、例えば特開昭61−68296号公報に提案されている。Te及びPdは光に感知する金属として作用し、TeOxは耐酸化性を保持する作用をする。そしてTeOxはマトリックス（海）成分として存在しており、Te及びPdは島成分として存在している。PdはTeOx薄膜中において、レーザー光照射時にTeの結晶成長を促進する結晶核のような働きをしていると考えられており、これによって、結晶性のより進んだTe、またはTe−Pd合金の結晶粒が高速で生成される。その結果として高速での結晶化記録が可能となり、上記高速応答性が得られる。さらに、Pdはその高い耐酸化性のために、TeOx薄膜の耐湿性を損なうことがない。
【０００８】
しかし、近年の情報の大容量化に伴ってさらなる記録密度の向上が要求されるようになってきており、短波長・高NAの光学系を用いた高密度記録に対応できる記録媒体を開発することが必要となってきている。すなわち、上記のTeOxにPdを添加した公報に記載の光学的情報記録媒体の組成範囲の多くの部分では、この公報の中に示された実験条件よりも高い高密度記録で記録しようとすると、例えばC/N比の低下、及びジッタが大きくなるといった記録・再生特性が低下することがわかった。ここでC/N比とは、特定の周波数の信号において、キャリア（搬送波）／ノイズ（雑音）の比をいう。
【０００９】
この原因は以下のように考えられる。同じ光学系を用いてより高密度な記録・再生をする場合に、記録薄膜の熱伝導率が所定の範囲にないと、十分な記録特性が得られない。すなわち、記録薄膜の熱伝導率が低すぎると、レーザー光で加熱された部分から熱が拡がりにくく、記録パワーを大きくしても記録マークが大きくならないため感度が悪く、C/N比も低くなってしまう傾向がある。逆に記録薄膜の熱伝導率が高すぎると、レーザー光で加熱された部分から熱が拡がりやすく、少し記録パワーを大きくすれば記録マークが大きくなるため感度は良く、C/N比も高くなる傾向があるが、記録マークのエッジがぼやけやすく、レーザー光の記録パワーを最適なパワーより少しでもあげると、隣接マークどうしがつながりはじめ、C/N比が低下してしまうので、パワーマージンが狭く実用上問題がある。これは同じ光学系での記録・再生において、マーク間隔を狭くしてより高密度になるほど顕著であると考えられる。また、高いC/N比が得られていても、ビットエラーが少ないとは限らない。例えば、先に述べた記録薄膜の熱伝導率が高い場合などには、記録マーク間で熱的な干渉を生じやすく、その結果、検出される記録マークの位置が変動してしまい、反射率変化やC/N比が高くてもビットエラーが多いなどといったケースが考えられる。これは近年主流となっているマークエッジ記録方式においてはより顕著になると考えられる。このビットエラーの多さを比較的簡便に評価する手段として、ジッタの評価がある。ジッタとは、記録の原信号と再生信号の時間軸上のズレをいう。
【００１０】
本明細書においては、各信号のもつジッタの標準偏差の総和（σsum）をとり、これを信号検出のウィンドウ幅（Ｔ）で割った値のことをジッタ（σsum/T）と表現し、この値を測定により求めている。
【００１１】
例えば、ジッタが12.8％以下であることは、前記時間軸上のズレが正規分布すると仮定すれば、ビットエラー率が10-4以下であることに相当することが知られている。
【００１２】
また、上記公報の記録条件は、レーザー波長830nm、波長限界0.8μｍ、回転数1800rpm、記録位置（半径）75mm、記録周波数5MHzと記されている。これは昭和61年というこの発明当時の技術的背景を斟酌すると、マーク位置記録方式であると考えられるので、上記半径位置及び回転数から計算した線速度14.1m/sの条件において、最短マーク間隔は2.83μｍ、ビット長ｂは最短マーク間隔をビット密度1.5で除して1.89μｍとなる。
また、同公報でいう波長限界0.8μｍとは、通常、レーザー光のビーム強度がガウス分布すると近似し、ビーム強度がスポット中心の1/2となる直径を波長限界と定義することが当時は一般的であったことを考え合わせると、レンズNAを0.5として計算したものと考えられる。
【００１３】
これはレーザー光のビーム強度がガウス分布すると近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット径ｄとした場合、スポット径ｄは1.01μｍとなる。以上より、ビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/dが1.87となる。上記公報においては、b/d＝1.87の条件下で50dB以上、組成によっては60dB程度の高いC/N比が得られている。
【００１４】
しかし近年、記録媒体として要求される記録容量は数年で倍になる状況であり、上記b/dをかなり小さくしなければならなくなってきている。例えば、CD−ROMの４倍程度、すなわち2.6ギガバイトの情報信号を、CD−ROMと同サイズの基板上に成膜したディスクに記録する場合を考える。マークエッジ記録方式で溝部とランド部両方に記録する場合、溝ピッチを1.48μｍとすると、最短マーク長は0.62μｍとなるので、ビット長ｂは最短マーク長をビット密度1.5で除して0.41μｍとなる。また波長680nm、NA0.6といった近年技術的に確立され、大量に生産されるようになった光学系を用いれば、スポット径ｄは0.59μｍとなる。したがって上記条件では、b/d＝0.6程度となる。この条件は、上記公報に比べて格段にb/dが小さく、上記公報の記録媒体をそのまま用いても、この条件下で良好な記録特性を示すとは限らない。
【００１５】
したがって、b/dの小さいより高密度な記録・再生において、C/N比が高く、ジッタの小さい良好な記録特性を、広いパワーマージンにおいて得るためには、上記公報に記載の記録膜組成をそのまま適用するわけにはいかず、これに適する記録薄膜組成を記録条件との関係で見直す必要があると考えられる。
【００１６】
さらに、情報を記録・再生する層を複数積層した多層記録媒体とするためには、記録感度が重要な問題となり、膜の透過率や反射率も最適に設計する必要がある。すなわち、多層構造媒体において、特にレーザー入射側から数えて１層目の第１の情報層は、２層目の第２の情報層に対し十分なパワーで情報を記録・再生するために高い透過率を必要とし、また第１の情報層自身からも十分な反射光量を得るために高い反射率も必要となる。そのため必然的に第１の情報層は吸収率を低くすることになり、十分な記録感度を確保することが困難となる。従来報告されている記録可能な多層構造媒体は各層の記録密度が上述した現在のレベルからすると低いために、結果として記録媒体１枚あたりの扱える情報量を向上させるに到らない。また、レーザーのパワーは２層両方に信号を記録し、十分な反射光量を得るために20mW以上を必要とするなど、量産可能な半導体レーザーでは達成が困難であるといえる。
【００１７】
TeOx系記録薄膜の従来例に限っていうと、この材料が記録可能媒体としての使用に適することが確認されていたのは、上記公知例等に記載のとおり、膜厚120nm程度の非常に厚い膜厚であり、これはレーザー光をほとんど透過しない。したがって前述のように多層構造記録媒体の第１の情報層として用いるためにはレーザー光がかなり透過する膜にしなくてはならず、そういった領域での記録特性については未知であり、なおかつ良好な記録特性を高密度かつ高感度に達成する必要がある。
【００１８】
発明の開示
本発明は、前記従来の問題を解決するため、記録ビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/dの小さい情報の記録・再生において、C/N比が高く、ジッタの小さい良好な記録特性が広いパワーマージンで得られる光学的情報記録媒体とその製造方法、光学的情報記録・再生方法及び光学的情報記録・再生装置を提供することを目的とする。
【００１９】
前記目的を達成するため、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Te、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素のうちから選ばれる少なくとも１種の原子）を含有する情報層を備え、前記情報層中のＯ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下であり、前記情報層の膜厚が10nm以上70nm以下であることを特徴とする。この光学的情報記録媒体記録によれば、ビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/dの小さい情報の記録・再生において、C/N比が高く、ジッタの小さい良好な記録特性が広いパワーマージンで得られる光学的情報記録媒体が実現できる。
【００２０】
また前記本発明の記録媒体においては、情報層の上にさらにオーバーコート層を有することが好ましい。情報層の保護ができるからである。
【００２１】
また前記本発明の記録媒体においては、透明基板上に情報層を備えた情報記録媒体が２枚、前記情報層を内側にして接着層を介して一体化されており、前記少なくとも一方の情報層が請求項１の情報層であることが好ましい。多層構造とすることにより、記録容量を向上できるからである。
【００２２】
また前記本発明の記録媒体においては、情報層の上にさらに分離層を介して複数の情報層を備え、前記情報層のうち基板に最も近い情報層が、請求項１の情報層であることが好ましい。同様に多層構造とすることにより、記録容量を向上できるからである。
【００２３】
また前記本発明の記録媒体においては、基板に最も近い情報層の膜厚が10nm以上50nm以下であることが好ましい。多層構造にする場合は、基板側からレーザー光を照射するので、情報層の膜厚を薄くし、光透過率を低下させないためである。
【００２４】
また前記本発明の記録媒体においては、基板に最も近い情報層の光透過率が40％以上であることが好ましい。光透過率が40％以上であれば、第２の情報層に対しても基板側からレーザー光を照射して記録・再生できる。ここで光透過率とは、分光器などにより、記録・再生に用いるレーザー光の波長における値を測定する。例えば、光の波長680nmを照射して測定する。
【００２５】
また前記本発明の記録媒体においては、オーバーコート層の厚みが２〜100μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の厚さであれば、保護層としての機能を発揮できる。
【００２６】
また前記本発明の記録媒体においては、接着層の厚みが２〜100μｍの範囲であることが好ましい。同様にこの範囲の厚さであれば、接着層としての機能を発揮でき、かつ第１情報層と第２情報層の間のシールドが十分にとれる。
【００２７】
また前記本発明の記録媒体においては、分離層の厚みが、波長λの光ビームを開口数NAの対物レンズを介して照射する場合、相隣り合う情報層がΔＺ＝λ／｛２（NA）２｝で定義される焦点深度以上の膜厚を有することが好ましい。第１情報層と第２情報層の間のシールドを十分にとるためである。より具体的には、分離層の厚みが２〜100μｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
また前記本発明の記録媒体においては、Ｍ原子が、Al,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg,Tl及びPbから選ばれる少なくとも１つの金属元素、B,C,As,Se,Sb及びBiから選ばれる少なくとも１つの半金属元素、Si,Ge及びSnから選ばれる少なくとも１つの半導体元素のうちから選ばれる少なくとも１種の原子であることが好ましい。本発明で用いるTe酸化物［TeOx（０＜ｘ＜２）］は、記録してからマークが十分大きくなる、すなわち結晶化が完全に進行するのに長い場合、数分の時間を要し、単一成分だけでは実用的記録媒体として適さない。そこで第３成分である前記Ｍ原子を添加することにより、結晶化を促進し、数十μsec（ディスクの１回転する時間）以内に結晶化を完了させるようにする。らせん状のTeの結晶構造の成長には時間がかかるが、前記Pb等のＭ原子を添加することにより、架橋がおこり高速に結晶化が進行する。特に好ましくは、ＭがPdである。Pd原子は、とくに高速結晶化に優れているからである。
【００２９】
また前記本発明の記録媒体においては、情報層中のＯ原子の含有割合が45atom％を越え60atom％以下であることが好ましい。マトリックス（海）成分として適正な量であり、かつ記録層の耐酸化性に優れているからである。
【００３０】
次に本発明の記録・再生方法は、透明基板上に、少なくともTe、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素または半導体元素の内の少なくともいずれか１種の原子）を含有するとともに、前記Ｏ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、前記Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atm％以下、前記Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下である情報層を含む光学的情報記録媒体を、前記透明基板側から光ビームを照射し情報信号を記録・再生する方法であって、前記光ビームが対物レンズを通して前記光学的情報記録媒体に照射される際、ビーム強度分布をガウス分布で近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット径と定義した場合、前記スポット径がｄとなり、記録ビット長をｂとして、前記ビット長ｂの前記スポット径ｄに対する比b/dが0.7以下となる条件で記録・再生を行うことを特徴とする。この記録・再生方法によれば、高密度情報記録及びその再生方法が実現できる。
【００３１】
前記記録・再生方法においては、光ビームの強度を、少なくとも、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を結晶化させるに十分なパワーレベルP1、光を無変調で照射しても照射部を結晶化させないパワーレベルP2及びP3（但し、P1＞P2≧P3≧０）の間で変調し、記録しようとする幾つかの異なる長さのマークのうち少なくとも最も短いマークよりも長いマークを形成する場合、一つのマークを形成するためのパルス波形を、パワーレベルP1とP3の間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列とし、マークを形成しない部分はパワーレベルP2で一定に保つことが好ましい。この方法を採用すると、後に説明する図６のように、さらに正確な記録を行うことができる。
【００３２】
また前記記録・再生方法においては、パワーレベルP1を、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を瞬時溶融させることが可能なパワーとすることが好ましい。この方法を採用すると、溶融結晶化による、さらに正確な記録を行うことができる。
【００３３】
また前記記録・再生方法においては、記録パルス列のうち、少なくとも先頭のパルスと最後のパルスを除いた全てのパルスが各々の幅が等しい矩形パルスであり、前記各矩形パルス間も各々の幅が等しいことが好ましい。この方法を採用すると、パルス変調の基本クロック信号が１種類で済み、パルス数を増減するだけで制御できるので、制御が容易となる。
【００３４】
また前記記録・再生方法においては、記録パルス列の最後のパルスの直後にパワーレベルP3の冷却区間を設けたことが好ましい。レーザー光照射により溶融された部分の後端部の過熱を防止するためである。
【００３５】
次に本発明の記録・再生装置は、透明基板上に少なくともTe、Ｏ及びＭ原子（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素から選ばれる少なくとも１種の原子）を含有するとともに、前記Ｏ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、前記Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、前記Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下である情報層を備えた光学的情報記録媒体に前記透明基板側から光ビームを照射し情報信号を少なくとも記録する記録・再生装置であって、前記光ビームが対物レンズを通して前記光学的情報記録媒体に照射することにより情報信号のビット列を少なくとも記録する際、ビーム強度分布をガウス分布で近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット径と定義した場合、前記スポット径がｄとなり、記録ビット長をｂとして、前記ビット長ｂの前記スポット径に対する比b/dが0.7以下となるように前記光ビームの強度を変調する変調手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
前記記録・再生装置においては、光ビームの強度を、少なくとも、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を結晶化させるに十分なパワーレベルP1、光を無変調で照射しても照射部を結晶化させないパワーレベルP2及びP3（但し、P1＞P2≧P3≧０）の間で変調し、記録しようとする幾つかの異なる長さのマークのうち少なくとも最も短いマークよりも長いマークを形成する場合、一つのマークを形成するためのパルス波形を、パワーレベルP1とP3の間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列とし、マークを形成しない部分はパワーレベルP2で一定に保つ前記光ビームの強度を変調する変調手段を備えたことが好ましい。
【００３７】
また前記記録・再生装置においては、パワーレベルP1を、光を変調しつつ照射した場合においても照射部を瞬時溶融させることが可能なパワーとすることが好ましい。また前記記録・再生装置においては、記録パルス列のうち、少なくとも先頭のパルスと最後のパルスを除いた全てのパルスが各々の幅が等しい矩形パルスであり、前記各矩形パルス間も各々の幅が等しいことが好ましい。また前記記録・再生装置においては、記録パルス列の最後のパルスの直後にパワーレベルP3の冷却区間を設けたことが好ましい。
【００３８】
次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、Te、Ｏ及び元素Ｍ（但し、Ｍは金属元素、半金属元素及び半導体元素のうちから選ばれる少なくとも１種の原子）を含有する材料薄膜を用いて、気相薄膜堆積法により、膜厚が10nm以上70nm以下であるとともに、Ｏ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下、Te原子の含有割合が15atom％以上58atom％以下の情報層を成膜することを特徴とする。この製法によれば、本発明の情報記録媒体を効率よく合理的に製造できる。
【００３９】
前記製造方法においては、情報層の上に、さらにエネルギー線硬化樹脂をコーティングした後、エネルギー線を照射して硬化させてオーバーコート層を形成することが好ましい。エネルギー線としては例えば紫外線を用いることができる。
また前記製造方法においては、透明基板上に情報層を備えた情報記録媒体を２枚準備し、前記情報層を内側にしてその間にエネルギー線硬化樹脂またはホットメルト樹脂接着層を塗布して接着一体化することが好ましい。
【００４０】
また前記製造方法においては、情報層の上に、さらにエネルギー線硬化樹脂をコーティングした後、エネルギー線を照射して硬化させて分離層を形成し、その上にさらに第２の情報層を形成することが好ましい。
【００４１】
また前記製造方法においては、情報層中のＯ原子の含有割合が40atom％以上60atom％以下、Ｍ原子の含有割合が2atom％以上25atom％以下であることが好ましい。
【００４２】
また前記製造方法においては、情報層の膜厚が10nm以上70nm以下であることが好ましい。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の請求項１の光学的情報記録媒体の記録薄膜組成範囲を示す。
図２は本発明の一実施の形態の光学的情報記録媒体の模式的断面図である。
図３は本発明の別の実施の形態の光学的情報記録媒体の模式的断面図である。
図４は本発明のさらに別の実施の形態の光学的情報記録媒体の模式的断面図である。
図５は本発明の一実施の形態の光学的情報記録媒体の記録・再生装置図である。
図６は本発明の記録に適用できるパルス波形の一実施の形態の波形図で、図6Aは7Tマークを記録する場合の一例の波形図、図6Bは7Tマークを記録する場合の他の波形図、図6Cは7Tマークを記録する場合の別の波形図である。
図７は本発明の一実施の形態の光学的情報記録媒体の製造方法を示した図であり、図7Aは第１の成膜工程を示す図、図7Bは第２の成膜工程を示す図、図7Cは接合工程示す図である。
図８は本発明の一実施の形態におけるディスクの反射率の膜厚依存性を示した図である。
図９は本発明の一実施の形態における十分な記録特性の得られる組成範囲の記録条件依存性を示した図である。
図10は本発明の一実施の形態におけるディスクの光反射率及び光透過率の膜厚依存性を示した図である。
【００４４】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１はTe−Ｏ−Pdの３元系の組成図であり、図１においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで囲まれた領域は、本発明による光学的情報記録媒体の記録薄膜の組成範囲を示す。この組成範囲が本発明の目的を達成する上で最適であるという結論に到った過程については後で詳しく述べる。
【００４５】
図２は、本発明による光学的情報記録媒体の一構成例の断面図である。図２において、１は透明なディスク基板、２は記録薄膜でTe、Ｏ及びＭ（但し、Ｍは金属元素、半金属元素または半導体元素の内の少なくともいずれか１種）を含有する材料薄膜からなる情報層、３はオーバーコート層である。
【００４６】
透明基板１の材料としては、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、アートン樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００４７】
また、透明基板１の厚さは特に限定されないが、0.3〜1.5mm程度のものを用いることができる。
【００４８】
記録薄膜２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）法等の通常の気相薄膜堆積法によって形成することができる。
【００４９】
また、本発明の光学的情報記録媒体は、図２に示すように紫外線硬化性樹脂でオーバーコートして単板ディスクとするか、図３に示すように紫外線硬化性樹脂またはホットメルトタイプの接着剤４で貼り合わせて両面ディスクとしても使える。
【００５０】
また、本発明の光学的情報記録媒体は、記録薄膜の熱的損傷によるノイズの増加を抑制する等の目的で、例えばZnS−SiO2混合材料等の誘電体保護層を記録薄膜の基板側及び基板と反対側のいずれか一方、または両方に必要に応じて適宜設けることもできる。
【００５１】
また、本発明の光学的情報記録媒体は、吸収率向上、光反射率向上、記録薄膜の熱負荷の軽減等の目的で、例えばAu、Al等の金属、またはこれらをベースとした合金材料からなる反射層を記録薄膜の基板と反対側に必要に応じて設けることもできる。
【００５２】
図４は本発明による複数の情報層を備えた光学的情報記録媒体の一構成例の断面図である。図４において、１は透明基板、５はTe、Ｏ及びＭを主成分とする記録薄膜からなる第１の情報層、６は分離層、７は第２の情報層であり、透明基板１の側からレーザー光８を対物レンズ９を通して照射し、記録・再生を行う。
【００５３】
透明基板１の材料としては、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、アートン樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００５４】
また、透明基板１の厚さは特に限定されないが、0.3〜1.5mm程度のものを用いることができる。
【００５５】
第１の情報層５及び第２の情報層７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法、MBE法等の通常の気相薄膜堆積法によって形成することができる。
【００５６】
また、上記元素Ｍの主な役割は、第１の情報層２に対してレーザー加熱による記録をした後に信号強度が飽和するのに時間がかかる現象の抑制であり、そのためには効果の大小に差はあるものの、半金属および半導体を含めたほとんど全ての金属元素を適用することが可能であり、なかでも貴金属元素は耐酸化性に優れるため、耐湿性・耐食性で好ましく、さらにその中でもPd、Auなどは信号の強度を大きくする上で有利である。
【００５７】
分離層６はレーザー光８を有効に利用するためにレーザー光８の波長領域の、とりわけ第１の情報層５を透過した光に対する吸収が小さい材料であることが望ましい。従って、透明な接着剤または基板と同様に樹脂、ガラス材料等が適用できる。
【００５８】
また分離層６の厚さは、一方の情報層を再生する際に他方の情報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９の開口数NAとレーザー光８の波長λにより決定される焦点深度ΔＺ以上の厚さであることが必要である。ここで焦点深度ΔＺは、集光点の強度が無収差の80％を基準とすると、一般的に下記式（数１）で近似できる。
【００５９】
ΔＺ＝λ／｛２（NA）２｝                （数１）
【００６０】
例えば、λ＝680nm、NA＝0.60の場合はΔＺ＝0.944μｍとなる。従って、±1.0μｍ以内は焦点深度内となってしまうので、この光学系を用いた場合、分離層６の厚さは具体的には少なくとも2.0μｍを越える値に設定すると良く、上限は100μｍが好ましい。
【００６１】
また、分離層６の厚さは、２つの情報層に高密度な情報の記録・再生を可能にするため、両層間の距離が対物レンズ９の集光可能な範囲にあるよう、透明基板１の厚さと併せて対物レンズの許容できる基材厚公差内にある必要がある。
【００６２】
また、Te、Ｏ及びＭを含有する第１の情報層５は、記録膜の熱的損傷によるノイズの増加を抑制する、または光学的に第１の情報層５の光反射率・光透過率等を制御する等の目的で、例えばZnS−SiO2混合材料等の誘電体保護層を、光反射率向上、記録薄膜の熱負荷の軽減等の目的で、例えばAu、Al等の金属、またはこれらをベースとした合金材料からなる反射層等を第１の情報層５の記録薄膜の基板側及び基板と反対側のいずれか一方、または両方に必要に応じて適宜設けることもできる。
【００６３】
なお、第２の情報層７は情報の記録・消去・再生が可能な書き換え型、情報の記録・再生が可能な追記型、または予め蓄えられた情報の再生が可能な再生専用のいずれの媒体とすることも可能である。また、その原理は光学的または磁気的に異なる複数の状態を検出することにより情報信号として扱うものとすることができる。
【００６４】
また、第２の情報層７を第１の情報層５と同じくTe−Ｏ−Ｍを主成分とする薄膜とし、適正な光透過率及び光反射率の得られる膜厚とすることにより、さらに第３の情報層を設けてこれに記録・再生を行う、すなわち３層以上の多層記録媒体を得ることも可能である。
【００６５】
また、上記多層構造媒体２枚を、それぞれの第２の情報層７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枚あたりの取り扱える情報量がさらに２倍にできる。
【００６６】
以上のディスク構成において、いずれの情報層に対しても品質の高い信号を記録及び／または再生することはもちろん、各層からの信号レベルが同等であることが再生装置の構成からも望ましい。そのためには、各層から得られる反射光量が同等となるよう光学設計を行う必要がある。以下、この光学設計について説明する。
【００６７】
第１の情報層５単独の場合の光反射率をR1、光透過率をT1、第２の情報層７単独の場合の光反射率をR2とする。第２の情報層７を再生する際の媒体の光反射率r2は、レーザー光８が第１の情報層５を透過し、第２の情報層７により反射され、再び第１の情報層５を透過したものであり、これが第１の情報層５を再生する際の媒体の光反射率r1と同等であることが望ましい。ここでr1及びr2は下記式（数２）のように表せる。
【００６８】
r1＝R1、r2＝T12×R2                     （数２）
【００６９】
このr1とr2が等しいことが理想的であるが、実際にはr1のr2に対する比Ｋ＝r1/r2は例えば0.2＜Ｋ＜5.0以下といったような一定の許容範囲があるのが普通で、その範囲内に収まるような光反射率及び光透過率となるように材料・組成・膜厚を選定すればよい。なお、各層が記録可能な情報層である場合、記録前後で各層の光反射率や光透過率が変わるので、全ての場合についてＫの値が許容範囲を越えないよう光学的に設計することが必要である。
【００７０】
図５は、本発明による光学的情報記録媒体の記録・再生を行うための装置の概略図である。半導体レーザー10を出たレーザービーム８は、コリメータレンズ11で集光されて平行光線となり、ビームスプリッター12、λ/4波長板13、対物レンズ９を通じて光ディスク17上に、対物レンズをボイスコイル16で上下に動かすことによってフォーカシングされる。光ディスク17は、ターンテーブル14上に固定され、モーター18によって回転され、情報信号の記録が行われる。20は入力信号、21は再生出力信号である。
【００７１】
情報信号の記録を行う際には、レーザー光の強度を、少なくとも光を変調しつつ照射した場合においても照射部を結晶化させるに十分なパワーレベルP1、光を無変調で照射しても照射部を結晶化させないパワーレベルP2及びP3（但し、P1＞P2≧P3≧０）の間で変調する。
【００７２】
記録しようとする幾つかの異なる長さのマークのうち、少なくとも最も短いマークよりも長いマークを形成する場合には、一つのマークを形成するためのパルス波形を、パワーレベルP1とP3との間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列とし、マークを形成しない部分は、パワーレベルP2で一定に保つ。
【００７３】
図６に、上記記録パルス列の内、7Tマークを記録する場合の波形図の例をいくつか示す。本発明の実施の形態においては、図６のうち図6Aのパルスを用いたが、図6B、図6Cまたはその他の波形パターンであっても使用することができる。
【００７４】
この情報信号を再生する場合には、再生パワーP4の連続光を記録時と同じように光ディスクに照射し、その反射光を検出器15に入射させ、その反射光量変化を再生信号として検出する。
【００７５】
また、図４に示したような複数の情報層を備えた光学的情報記録媒体に情報を記録・再生する場合、複数の情報層のいずれか一方を選択して情報を記録・再生するためには層認識手段及び層切り替え手段等が必要であるが、これは例えば特願平07−82248号（WO96/31875）等に記載されており、また、既に商品化されている再生専用光ディスクDVDの記録・再生装置などにも搭載されており、これらの技術的に確立されているものを用いることができる。
【００７６】
次に本発明の光学的情報記録媒体の代表的な製造方法について説明する。
【００７７】
図７はその工程図である。まず第１の成膜工程（図7A）として、第１の基板１上に前述の方法でTe、Ｏ及び金属元素Ｍを含有する膜を第１の情報層５として膜厚は10nm以上、50nm以下の範囲内、組成はＯ原子が40atom％以上、60atom％以下、かつ前記Ｍ原子が2atom％以上、25atom％以下の組成割合の範囲内となるよう成膜する。同様に第２の成膜工程（図7B）として、第２の基板19上に第２の情報層７を成膜する。そして、接合工程（図7C）として、第１または第２のいずれか一方の基板の膜面上に紫外線硬化性樹脂等の接合材料を塗布し、もう一方の基板の膜面を対向させて接合し、必要であればいずれか一方の基板の側から紫外線などの光を照射する等、所定の方法で接合材料を硬化させ、分離層６を形成する。なお、成膜工程を１回にする等の理由で、第１の基板１または第２の基板19のどちらか一方に第１の情報層５、分離層６、第２の情報層７を形成した後にもう一方の基板と接合するという方法も可能である。
【００７８】
（実施の形態１）
ポリカーボネイト樹脂からなる厚さ0.6mm、溝ピッチ1.48μｍのレーザー案内用溝（グルーブ）の設けられた透明基板上にTe、Ｏ、Pdからなる記録薄膜を、Te及びPdのいずれも４インチの単体材料ターゲットを用いて、スパッタガスとして全圧２〜3mTorrのAr及びO2の雰囲気中で、スパッタパワー30〜150Wの範囲でスパッタリング法にて約40nm積層し、紫外線硬化性樹脂でオーバーコートした単体のディスクNo.1〜20を作成した。これらは記録特性の記録薄膜組成に対する依存性を調べるためにその組成を変化させたディスクである。表１に各ディスクの記録薄膜のオージェ電子分光法（以下AESと略す）による元素分析結果を示す。また、この結果に基づいて各ディスクの組成を図１に示した。
【００７９】
【表１】0003638152.tif 000002
【００８０】
なお、スパッタ法による成膜の原材料としてはTe及びPdの単体ターゲットを用いたが、Te−Pd合金、TeO2のターゲットなどを用いても同様な記録薄膜を得ることができる。
【００８１】
ここで、膜厚を約40nmとしたが、これは光反射率変化が大きくなるよう選んだものである。その一例として、ディスクNo.7と同じ組成の膜について、波長680nmにおける光反射率の膜厚依存性を図８に示す。
【００８２】
図８においてRaは成膜後そのままの状態（as  depo.状態）、すなわち未記録状態での光反射率、Rcは結晶状態での光反射率、ΔＲは光反射率差、すなわちRcからRaを引いたものである。なおこれらの値は、ポリカーボネイト基板上に、様々な膜厚のTe−Ｏ−Pd膜を積層し、分光器で光反射率を測定したものである。結晶状態のサンプルは、所定のパワーのレーザー光で結晶化処理することにより作成した。
【００８３】
図８によると、この組成の膜は、膜厚40nm及び140nm近傍でΔＲが極大となる。特に膜厚40nm近傍は、未記録状態の光反射率Raが大きいためフォーカス及び／またはトラッキング等のサーボの安定性の面で有利であり、なおかつ比較的薄いためコストが低減できるメリットもある。
【００８４】
ただし、これは波長680nmの特定の組成のみの結果であり、光学的情報記録媒体としての使用に適する膜厚範囲は、Te・Ｏ・Pdの組成、記録薄膜に接する誘電体保護層の有無、及び／または、レーザー波長等によっても異なるが、10nm以上70nm以下である。
【００８５】
上記ディスクに対し、波長680nm、NA0.6の光学系を用い、線速度6.0m/sでビット長ｂ＝0.41μｍのマークエッジ記録を行った。なお、この条件では、レーザー光のビーム強度がガウス分布すると近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット径ｄと定義した場合、スポット径ｄ＝0.69μｍとなり、ビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/d＝0.6となる。
【００８６】
この条件で、レーザーパワーを5.0〜17.0mWの範囲の記録パワー（ピークパワー）P1、2.0〜4.0mW程度のバイアスパワーP2、1mWのボトムパワーP3間で図6Aに示すように変調し、3T周期の単一信号、または（８−16）変調のランダム信号を未記録のトラックに１回記録して、3T信号のC/N比及びランダム信号のジッタを評価した。
【００８７】
なお、C/N比は、一般的に記録して数分後程度のものを測定するが、記録薄膜の組成によっては記録後信号が飽和するまで、すなわち記録薄膜中のレーザー光照射部の結晶化が十分進むまでに若干の時間を要する場合があるので、データをディスクに記録して一回転後（34msec後）と数分後との再生波形を比較し、時間とともにC/N比が増加しないか調べた。
【００８８】
表１は各ディスクNo.1〜20の評価結果であり、記録して一回転後と数分後のC/N比及びジッタが12.8％以下となる記録パワーマージンを示してある。表１によると、記録薄膜中Ｏ原子が40atom％未満の領域では、記録薄膜の熱伝導率が高すぎるため、記録マーク間の熱干渉が顕著になり、ピークパワーを上げてもC/N比が上がらず、ジッタ値も12.8％以上である。
これに対し、記録薄膜中Ｏ原子が40atom％以上の領域では、記録薄膜の熱伝導率が低くなるため、感度が少し悪くなるが、ジッタが12.8％以下のパワーマージンは広くなる。現実の記録・再生に適用する実用的な記録媒体としては、ある程度のパワー変動に対応しなければならないことから、この方が適しているといえる。
【００８９】
また、記録薄膜中Ｏ原子が60atom％を越える領域では、記録薄膜の熱伝導率が低くなりすぎるため、記録マークが十分大きく書けず、C/N比が低く、感度も不十分となってしまい実用に適さない。
【００９０】
これらの現象は以下のように説明できる。すなわち、Te−Ｏ−Pd記録薄膜は、TeO2マトリックス中にTe及びPd原子が分散していると考えられる。
この記録膜がレーザー光照射により加熱されると、分散していたTe及びPd原子が移動を始め、結合することにより結晶化が進み、その結果光反射率が上がる。
【００９１】
その際に、TeO2マトリックスに対してTe及びPd原子の占める割合が比較的大きい場合には、Te及びPd原子は比較的短い移動距離で結合することができる。このため、比較的小さい記録パワーで、比較的短い時間で、マークが形成される。
【００９２】
しかし、記録パワーを高くすると余剰な熱が大きくなり、この熱がマークの周辺部分に伝わって結晶化領域を不必要に拡げるため、マークのエッジがぼやけ、ジッタが大きくなってしまうのである。
【００９３】
逆に、TeO2マトリックスに対してTe及びPd原子の占める割合が比較的小さい場合、Te及びPd原子が結合するためには比較的長い距離を移動しなければならない。このため、マーク形成には比較的高い記録パワーと比較的長い時間が必要となる。したがって、記録パワーを高しても結晶化領域が拡がりにくく、C/N比が低く、感度が悪くなってしまうのである。こういったメカニズムから考えて、TeO2マトリックスに対しTe及びPd原子の占める割合が多すぎず、少なすぎず、適当な範囲にないと、高密度での良好な記録特性が得られない。
【００９４】
その適当な範囲は、厳密にはマトリックス部分のTeO2に対し結晶化する部分のTe及びPdの比率の範囲で示されるべきであるが、ほぼ記録膜中に含有されるＯ原子の割合の範囲で示すのとほとんど同じで、そのＯ原子の割合の範囲が40atom％以上60atom％以下なのである。
【００９５】
また、記録薄膜中にPd原子が含まれない組成では、記録薄膜の結晶化、すなわち記録信号の飽和に時間を要し、記録直後はC/N比が低い。これはPdを添加することにより解消される。
【００９６】
Pdは前記したように、TeOx薄膜中において、レーザー光照射時にTeの結晶成長を促進する働きをしていると考えられており、これによって結晶性のより進んだTeまたはTe−Pd合金の結晶粒が高速で生成される。その結果が得られる最低限の量が、記録薄膜全体に対してPd2atom％程度であった。
【００９７】
逆に、Pd量は多すぎてもいけない。Teと結合するだけの量よりも過剰なPdは、相変化に寄与しないので、結晶化に伴う光反射率変化を光学的に小さくしてしまい、C/N比が低くなってしまう。その限界は、記録薄膜全体に対してPd25atom％程度であった。
【００９８】
したがって、C/N比（記録直後を含む）、感度、ジッタなどすべてを考慮に入れると、記録薄膜中Ｏ原子が40atom％以上60atom％以下、Pd原子が2atom％以上25atom％以下の組成範囲がこの記録条件に適しているといえる。なお、この範囲は図１にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで囲まれた領域である。また、当該組成範囲は、例えば線速度等の記録・再生条件に応じて適宜選択することができる。
【００９９】
また、全く同じ条件で記録密度のみをビット長0.48μｍ及び0.35μｍに各々変えた場合、すなわちビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/d＝0.7及びb/d＝0.5の条件で上記ディスクNo.1〜20の記録・再生を行い、その結果から上記b/d＝0.6の場合と同様に、その条件下で十分な記録特性を示す組成範囲を求めた。その結果をb/d＝0.6の場合も含めて図９に示す。図９によると、十分な記録特性を示す組成範囲はＯ、Pdともにb/dが小さくなるとともに狭くなっているのがわかる。
【０１００】
また、以上の説明では、記録薄膜としてTe、Ｏ、Pdの３元素のみからなる材料を用いた例で説明したが、熱伝導率、光学定数等の各特性の微調整、または耐熱性、環境信頼性の向上等の目的で、Au、Pt、Ag、Cu、Bi、Si、Se、Ｓ、Ｎ、Ｆ、Ｃ等の金属・半金属・半導体及び非金属元素から選ばれる少なくとも１つの元素を副成分として、必要に応じて適宜記録薄膜に添加してもよい。なお、当該副成分は、一般的に記録薄膜全体の５程度atom％以内の組成割合の範囲で添加することができる。
【０１０１】
また、本発明のＯ原子を40atom％以上60atom％以下、Pd原子を2atom％以上25atom％以下の組成割合のTe・Ｏ・Pdを主成分とする光学的情報記録媒体は、上述したように例えばb/dが0.7以下になる条件での記録・再生方法に適した組成ではあるが、b/dが0.7を越える従来の記録・再生方法にも適用することができる。
【０１０２】
（実施の形態２）
ポリカーボネイト樹脂からなる厚さ0.6mm、溝ピッチ1.48μｍのレーザー案内用溝（グルーブ）の設けられた第１の透明基板上に第１の情報層としてTe、Ｏ、Pdからなる記録薄膜を、Te及びPdのいずれも４インチの単体材料ターゲットを用いて、スパッタガスとしては全圧２〜3mTorr程度のAr及びO2の雰囲気中で、スパッタパワー30〜150Wの範囲でスパッタリング法にて約20nm積層した。次に、第１の基板と同様の第２の基板に第２の情報層としてTe、Ｏ、Pdからなる記録薄膜を同様の方法で約60nm積層した。
【０１０３】
いずれの情報層の組成も、オージェ電子分光法（以下AESと略す）によるとTe:O:Pd＝42:46:12（原子数比）であった。なお、スパッタ法による成膜の原材料としてはTe及びPdの単体ターゲットを用いたが、Te−Pd合金、TeO2のターゲットなどを用いても同様な記録薄膜を得ることができる。
【０１０４】
こうして得られた第２の基板の薄膜面を上に向けて水平に保持し、その薄膜面上に分離層として紫外線硬化性樹脂を塗布し、この上に第１の基板の薄膜面を下にして押しつけ、分離層が所望の厚さとなるよう一定速度で一定時間回転させ、余分な紫外線硬化性樹脂を排除した。そして第１の基板の側から紫外線ランプ光を照射することにより樹脂を硬化させた。この結果、分離層の厚さを測定すると約40μｍであり、前述の焦点深度よりも厚くすることができた。
【０１０５】
また、今回選んだ膜厚は、以下の光学設計に基づくものである。図10は波長680nmにおけるTe−Ｏ−Pd膜の光反射率及び光透過率の膜厚依存性である。図10においてRa及びTaは、成膜後そのままの状態（as  depo.状態）、すなわち未記録状態での光反射率及び光透過率、Rc及びTcは結晶状態での光反射率及び光透過率、ΔＲは光反射率差、すなわちRcからRaを引いたものである。なお、これらの値は、ポリカーボネイト基板上に、様々な膜厚のTe−Ｏ−Pd膜を積層し、分光器で光反射率および光透過率を測定したものである。結晶状態のサンプルは、所定のパワーのレーザー光で結晶化処理することにより作成した。
【０１０６】
記録した信号の強度を大きくするためにはΔＲを大きくするべきであるが、図６によると、この組成の膜は膜厚40nm及び140nm近傍でΔＲが極大となる。このうち膜厚140nm近傍はほとんど光を透過しないのに対し、40nm近傍はある程度光透過率があるので第１の情報層として適しており、また、光反射率も大きいため十分な反射光量が得られるので信号の再生及びフォーカスやトラッキング等のサーボの安定性の面で有利である。以上のような理由で、この40nm近傍で第１及び第２の情報層の膜厚を選んだ。第１の情報層としては光透過率を重視して、40nmよりも薄く、ある程度光反射率もある20nmを、第２の情報層としては光反射率を重視して、光反射率が最大となる55nmとした。
【０１０７】
この膜厚構成の光学的情報記録媒体の、波長680nmの光に対する、各情報層の、それぞれが成膜したままの状態（as  depo.状態）または結晶状態である各場合における前記R1、T1、R2の実測値及びr1、r2の（数２）による計算値を下記の表２に示す。
【０１０８】
【表２】0003638152.tif 000003
【０１０９】
表２によると、第１及び第２の情報層は、成膜したままの状態でr1が６％、r2が６％または３％なので、r1のr2に対する比Ｋ＝r1/r2の値は1.0または2.0となる。また、第１及び第２の情報層は、結晶状態でr1が14％、r2が13％または７％なので、Ｋの値は1.1または2.0となる。したがって全ての場合を考慮して、Ｋの値は1.0以上2.0以下の範囲内に収まる。
【０１１０】
ここで、このようにＫの値が許容範囲に収まるためには第１の情報層が高い光透過率と適正な光反射率を有することが必要である。特に量産可能な半導体レーザーは、出力が15mW程度なので、最低でも6mWの記録を要する一般的な記録薄膜を第２の情報層に用いた場合においては、光透過率は40％以上であることが好ましい。これを満たす膜厚の範囲は、組成、レーザー光の波長等によっても異なるが、図10より10nm以上、50nm以下の範囲であった。
【０１１１】
上記ディスクに対し、波長680nm、NA0.6の光学系を用い、線速度6.0m/sでビット長ｂ＝0.41μｍのマークエッジ記録を行った。なお、この条件では、レーザー光のビーム強度がガウス分布すると近似し、ビーム強度がスポット中心の1/eとなる直径をスポット径ｄと定義した場合、スポット径ｄ＝0.69μｍとなり、ビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/d＝0.6となる。
【０１１２】
この条件で、レーザーパワーを5.0〜15.0mWの範囲の記録パワー（ピークパワー）P1、2.0〜3.0mW程度のバイアスパワーP2、1mWの再生パワーP3間で図6Aに示すように変調し、3T周期の単一信号を記録してC/N比を測定し、また、（８−16）変調のランダム信号を記録してジッタを測定した。
【０１１３】
なお、C/N比は、一般的に記録して数分後程度のものを測定するが、記録薄膜の組成によっては記録後信号が飽和するまで、すなわち記録薄膜中のレーザー光照射部の結晶化が十分進むまでに若干の時間を要する場合があるので、データをディスクに記録して一回転後（34msec後）と数分後との再生波形を比較し、時間とともにC/N比が増加しないかについても調べた。
【０１１４】
その結果、3T周期の単一信号を記録した場合、第１の情報層では9mW以上の記録パワーで51dB程度、第２の情報層では、第１の情報層が未記録の場合、11mW以上の記録パワーで50dB程度の、第１の情報層が記録済みの場合は12mW以上の記録パワーで49dB程度のC/N比が得られた。また、（８−16）変調のランダム信号を記録した場合、いずれの情報層においても再生信号の良好なアイパターンが得られ、ジッタ＜12.8％となるパワーマージンは30％pp以上であった。
【０１１５】
産業上の利用可能性
以上説明したとおり、本発明によれば、特に記録ビット長ｂのスポット径ｄに対する比b/dの小さい情報の記録・再生において、C/N比が高く、ジッタの小さい良好な記録特性が、広いパワーマージンで得られる光学的情報記録媒体を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図６Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図６Ａ】
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【図５】
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【図７Ａ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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