(57)【要約】【課題】  青色波長のレーザで面積変調方式の記録を行ったとき、最小記録マークのトラック方向長さ（最短マーク長）が０．１μｍ以下である高密度記録が可能であり、実用的な低いＳＤＲを実現できる相変化型多値光記録媒体の提供。【解決手段】  光照射による結晶とアモルファスの相転移現象を利用した光記録媒体であり、基板上に少なくとも、第１保護層、相変化記録層、第２保護層及び反射層とをこの順又は逆順に有し、第２保護層がＮｂ酸化物及び／又はＴａ酸化物を３０モル％以上含有し、青色波長のレーザで面積変調方式の記録を行ったときの最小記録マークのトラック方向長さが０．１μｍ以下である事を特徴とする相変化型多値光記録媒体。【選択図】        図６
2006252600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射による結晶とアモルファスの相転移現象を利用した光記録媒体であり、基板上に少なくとも、第１保護層、相変化記録層、第２保護層及び反射層とをこの順又は逆順に有し、第２保護層がＮｂ酸化物及び／又はＴａ酸化物を３０モル％以上含有し、青色波長のレーザで面積変調方式の記録を行ったときの最小記録マークのトラック方向長さが０．１μｍ以下である事を特徴とする相変化型多値光記録媒体。
【請求項２】
記録マークを形成する領域（以後、この分割された仮想的な領域をセルと記す）が互いに等しい面積に分割され、且つ前記セルに対して１つの記録マークが形成され、この記録マークが前記セルに対して占有する割合の情報として、記録すべき情報が多値情報に変調されて記録・再生が行われる光記録媒体であって、トラックピッチ＝０．４０〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍのグルーブ溝を有する厚さ＝０．６±０．０５ｍｍの基板を有し、反射層の主成分がＡｇである事を特徴とする請求項１記載の相変化型多値光記録媒体。
【請求項３】
第２保護層が、Ｃｅ酸化物及び／又はＳｉ酸化物を含有し、実質的にＳ原子を含有しない事を特徴とする請求項１又は２記載の相変化型多値光記録媒体。
【請求項４】
第２保護層の膜厚が８〜２０ｎｍである請求項１〜３の何れかに記載の相変化型多値光記録媒体。
【請求項５】
相変化記録層と第２保護層の間に、ＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする第３保護層を有する事を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の相変化型多値光記録媒体。
【請求項６】
第３保護層の膜厚が２〜１５ｎｍである請求項５記載の相変化型多値光記録媒体。
【請求項７】
反射層の厚さが１８０〜２４０ｎｍであることを特徴とする請求項５又は６記載の相変化型多値光記録媒体。
【請求項８】
相変化記録層が以下の組成であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の相変化型多値光記録媒体。
ＧｅαＸβ（ＳｂγＴｅ１−γ）１−α−β
Ｘは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎ、Ｐ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｔｂ、Ｄｙの中から選ばれる少なくとも１種の元素、α、β、γは原子比、０．０１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ピットの記録再生信号レベルが２値より多い相変化型多値記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されている光記録媒体として結晶状態と非晶質（アモルファス）状態の可逆的相変化を利用したいわゆる相変化型光記録媒体がある。その記録材料としては、ＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３擬似２元系組成を有していて、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５などの化合物組成に代表されるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ３元合金材料、及びＳｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍を主成分とし、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに代表されるＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料がある。前者のＧｅＳｂＴｅ系材料はＤＶＤ−ＲＡＭとして、後者のＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ及びＤＶＤ＋ＲＷとして広く実用化されている。
これらの相変化型光記録媒体は、何れも螺旋状又は同心円状の溝を有するプラスチック基板上に、下部保護層、記録層、上部保護層、反射層などを積層した構造を有し、記録層の結晶とアモルファスにおける光学定数変化及び前記積層構造の多重干渉を利用して反射率を制御し、２値情報の記録・再生を行うものである。
【０００３】
一方、近年、デジタル化の進展やブロードバンドの普及に伴って扱う情報量が増大し、高密度かつ高速でデータを記録・再生できる新たな記録媒体が求められている。このような背景から、上記相変化型光記録媒体においては、記録再生波長の短波長化や開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）の増大により、集光ビーム径を小さくして、記録されるマークのサイズを小さくし、高密度化及び高速化を狙った技術開発が盛んに行われている。例えば、現状の記録型ＤＶＤは、記録再生波長λ＝６５０ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．６５、記録容量４．７ＧＢであるが、記録再生波長をλ＝４００〜４２０ｎｍと短波長化し、開口数ＮＡ＝０．８５とした記録容量２０ＧＢ以上の光記録システムが提案されている（特許文献１）。しかしながら、このシステムでは、高ＮＡ化によってＤＶＤとの互換が難しくなり、加えて指紋などの記録媒体面の汚れに弱いという致命的な問題を抱えていた。
【０００４】
これに対し、開口数ＮＡを従来の記録型ＤＶＤシステムの０．６５程度に保ったままで高密度化及び高速化を実現する技術として多値記録方式が注目されている。本出願人は、アモルファス記録マークの周辺結晶部に対する占有率の違いで多値情報を記録し、記録容量２０ＧＢ以上を達成する方法について既に提案している（非特許文献１、特許文献２〜３）。このシステムは、ワーキングディスタンスが従来のように広く取れるため、ＣＤ−ＲＷや記録型ＤＶＤと同様に専用ケースを必要としないベアディスクが使用できる。また光学系のＮＡが従来のＤＶＤと同じなので、１つの光学系でＣＤ及びＤＶＤを含めた３世代の互換が取り易いというメリットもある。以下、この従来技術について説明する。
【０００５】
図１に、マーク占有率とＲｆ信号の関係を示す。記録マークは各セルの略中心に位置している。記録マークが書換え可能な相変化材料の相状態或いは基板の凹凸形状として記録された位相ピットでも同じ関係となる。記録マークが基板の凹凸形状として記録された位相ピットの場合は、Ｒｆ信号の信号利得が最大となるように、位相ピットの光学的溝深さをλ／４（λは記録再生レーザの波長）とする必要がある。Ｒｆ信号値は、記録再生用の集光ビームがセルの中心に位置する場合の値で与えられ、１つのセルに占める記録マークの占有率の大小によって変化する。一般的にＲｆ信号値は、記録マークが存在しないときに最大となり、記録マークの占有率が最も高いときに最小となる。
このような面積変調方式により、例えば、記録マークパタン数（多値レベル数）＝６で多値記録を行うと、各記録マークパタンからのＲｆ信号値は図２のような分布を示す。Ｒｆ信号値は、その最大値と最小値の幅（ダイナミックレンジ、ＤＲ）を１として正規化された数値で表記されている。記録再生は、λ＝６５０ｎｍ、ＮＡ＝０．６５（集光ビーム径＝約０．８μｍ）の光学系を用いて行い、セルの円周方向長さ（以下、セル長と記す）を約０．６μｍとした。このような多値記録マークは、図３のような記録ストラテジで、記録パワーＰｗ、消去パワーＰｅ、ボトムパワーＰｂのパワー及びその開始時間をパラメータとしてレーザ変調することにより形成できる。
【０００６】
上記のような多値記録方式においては、記録線密度を上げていく（トラック方向のセル長を短くしていく）と、次第に集光ビーム径に対してセル長の方が短くなり、対象となるセルを再生するとき、集光ビームが前後のセルにはみ出すようになる。そのため対象となるセルのマーク占有率が同じでも、前後のセルのマーク占有率の組合せにより、対象となるセルから再生されるＲｆ信号値が影響を受ける。即ち、前後のマークとの符号間干渉が起こるようになる。この影響で、図２に示すように、各パタンにおけるＲｆ信号値は偏差を持った分布になる。即ち、対象となるセルがどの記録マークのパタンであるかを誤り無く判定するためには、各記録マークから再生されるＲｆ信号値の間隔が、前記偏差以上に離れている必要がある。図２の場合、各パターン番号の記録マークのＲｆ信号値の間隔と偏差はほぼ同等であり、記録マークパタンの判定ができる限界になっている。
【０００７】
この限界を打破する技術として提案されたのが、非特許文献１に開示された、連続する３つのデータセルを用いた多値判定技術である。この技術は、連続する３つのデータセルの組み合わせパターン（８値記録時、８３＝５１２通り）からなる多値信号分布を学習し、そのパターンテーブルを作成するステップと、未知データの再生信号結果から３連続マークパターンを予測した後、前記パターンテーブルを参照して再生対象となる未知信号を多値判定するステップとからなる。これにより、再生時に符号間干渉が生じるような従来のセル密度或いはＳＤＲ値においても、多値信号判定のエラー率を低くすることが可能になった。ここでＳＤＲ値とは、多値階調数をｎとした時の各多値信号の標準偏差σｉの平均値と、多値Ｒｆ信号のダイナミックレンジＤＲとの比＝Σσｉ／（ｎ×ＤＲ）で表され、２値記録におけるジッターに相当する信号品質である。一般に、多値階調数ｎを一定とすると、多値信号の標準偏差σｉが小さいほど、且つダイナミックレンジＤＲが大きいほどＳＤＲ値は小さくなり、多値信号の分別性が良くなってエラー率は低くなる。逆に、多値階調数ｎを大きくすると、ＳＤＲ値は大きくなりエラー率は高くなる。
このような多値判定技術を用いると、例えば多値階調数を８に増やして、各Ｒｆ信号値の分布が重なり合ってしまう図４のような場合でも、エラーレート１０Ｅ−５台で８値の多値判定が可能となる。
【０００８】
しかし、従来技術では、記録再生に青色レーザを用いた場合、青色記録特有の問題として、誘電体層が青色波長で吸収を有する事、青色領域でフォトディテクターの感度が低下する事、更に記録マークが微細化する事から記録信号が微弱になるため、ＳＤＲを低く抑える事が困難であった。
青色波長レーザ記録での微細マーク形成に関する従来技術としては、例えば特許文献４において、０．２６μｍの微細マークを形成するために、反射層にＡｇを使用し、第２の誘電体層にＺｎＳ−ＳｉＯ２を使用している。その時に、保存信頼性を確保するために第２の誘電体層と反射層の間にバリア層を有することが必須であるとしている（層構成を図５に示す）。バリア層の材料としては、Ａｇの腐食を防止する役割のみの評価で、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｇｅのうち少なくとも１種を含む、酸化物、窒化物、炭化物であればよいとしている。
【０００９】
また、特許文献５では、青色波長レーザ記録で０．２６μｍの微細マークを形成するときの課題として、消去特性が悪化する事及びコントラストが小さくなる事を挙げ、その解決策として、上部保護層と反射層の間に冷却制御層を設けている。冷却制御層の膜厚は１０〜２３０ｎｍであり、上部保護層との合計膜厚を６０〜２４０ｎｍとしている。また冷却制御層と上部誘電体層の屈折率差を０．１以上にするとコントラストも増大するとしている。
しかし、上記何れの文献の場合も、マーク長は０．２６μｍであり、本発明の最小マークの０．１μｍよりも遥かに大きい。
また、多値記録媒体に関する従来技術としては、特許文献６において、青色波長記録の困難を回避するために、赤色波長において多値記録を使用して記録容量を増大しようとしている。しかし、最短マーク長は０．９６μｍであり、前記青色波長記録の課題や、微細マーク形成の課題を解決するものではない。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３２６４３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８７００号公報
【特許文献３】特開２００４−１５２４１６号公報
【特許文献４】特開２００２−７４７４６号公報
【特許文献５】国際公開０２／００５２７５号パンフレット
【特許文献６】特開２００１−８４５９１号公報
【非特許文献１】Ｄａｔａ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒｙ  ２００１，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ２００１，Ｐｄ−２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、青色波長のレーザで面積変調方式の記録を行ったとき、最小記録マークのトラック方向長さ（最短マーク長）が０．１μｍ以下である高密度記録が可能であり、実用的な低いＳＤＲを実現できる相変化型多値光記録媒体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は次の１）〜８）の発明（以下、本発明１〜８という）によって解決される。
１）  光照射による結晶とアモルファスの相転移現象を利用した光記録媒体であり、基板上に少なくとも、第１保護層、相変化記録層、第２保護層及び反射層とをこの順又は逆順に有し、第２保護層がＮｂ酸化物及び／又はＴａ酸化物を３０モル％以上含有し、青色波長のレーザで面積変調方式の記録を行ったときの最小記録マークのトラック方向長さが０．１μｍ以下である事を特徴とする相変化型多値光記録媒体。
２）  記録マークを形成する領域（以後、この分割された仮想的な領域をセルと記す）が互いに等しい面積に分割され、且つ前記セルに対して１つの記録マークが形成され、この記録マークが前記セルに対して占有する割合の情報として、記録すべき情報が多値情報に変調されて記録・再生が行われる光記録媒体であって、トラックピッチ＝０．４０〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍのグルーブ溝を有する厚さ＝０．６±０．０５ｍｍの基板を有し、反射層の主成分がＡｇである事を特徴とする１）記載の相変化型多値光記録媒体。
３）  第２保護層が、Ｃｅ酸化物及び／又はＳｉ酸化物を含有し、実質的にＳ原子を含有しない事を特徴とする１）又は２）記載の相変化型多値光記録媒体。
４）  第２保護層の膜厚が８〜２０ｎｍである１）〜３）の何れかに記載の相変化型多値光記録媒体。
５）  相変化記録層と第２保護層の間に、ＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする第３保護層を有する事を特徴とする１）〜４）の何れかに記載の相変化型多値光記録媒体。
６）  第３保護層の膜厚が２〜１５ｎｍである５）記載の相変化型多値光記録媒体。
７）  反射層の厚さが１８０〜２４０ｎｍであることを特徴とする５）又は６）記載の相変化型多値光記録媒体。
８）  相変化記録層が以下の組成であることを特徴とする１）〜７）の何れかに記載の相変化型多値光記録媒体。
ＧｅαＸβ（ＳｂγＴｅ１−γ）１−α−β
Ｘは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎ、Ｐ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｔｂ、Ｄｙの中から選ばれる少なくとも１種の元素、α、β、γは原子比、０．０１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５
【００１３】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明は、開口数ＮＡ＝０．６５程度において、青色波長レーザと面積変調方式の多値記録を組み合わせて、ＣＤサイズに２５ＧＢの記録容量を実現しようとするものである。
本発明１のように、第２保護層に、該波長領域での吸収係数が小さいＮｂ酸化物及び／又はＴａ酸化物を３０モル％以上含有させる事により、ダイナミックレンジが増大すると共に、記録感度が向上するため、再生信号の品質と記録の品質が共に向上する。これにより最小記録マークのトラック方向長さが０．１μｍ以下の記録が可能となる。なお、本発明でいう青色波長とは、発光可能なＬＤがあれば特に制限はないが、現在実用化されつつある青色ＬＤの発光波長は３８０〜４１０ｎｍである。
本発明２におけるグルーブの溝幅とは、溝底面の最も深い部分の寸法である。基板の厚さは、０．６±０．０５ｍｍ、望ましくは０．６±０．０２ｍｍ、より望ましくは０．６±０．０１ｍｍとする。そして、トラックピッチ＝０．４０〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍ、基板の厚さ０．６±０．０５とすることにより、記録型ＤＶＤと同じＮＡ＝０．６５の光学系と青色波長のレーザを用いて良好な記録再生が可能である。
【００１４】
今、典型的な青色波長４０５ｎｍのレーザと、ＮＡ＝０．６５の光学系を用いた場合、レーザビームの収束直径は約０．５μｍである。したがって、トラックピッチは０．５０μｍ以下が望ましい。これよりもトラックピッチが広いと、例えば、デジタルハイビジョン放送の２時間録画に必要な２０数ＧＢの記憶容量を得るために、多値記録のセル密度を上げなくてはならず、符号間干渉が大きくなって、良好な再生信号品質が得られなくなってしまう。逆に、トラックピッチが０．４０μｍ未満になると、隣接トラック間でのクロスイレースやクロストークが顕著になり、同様に信号品質を落としてしまう。また、トラッキングにプッシュプル法を用いる場合、グルーブ記録に適した溝深さ２０〜３０ｎｍにおいて、プッシュプル信号の信号振幅が小さくなるため、安定したトラッキングサーボが困難になる。このような理由から、トラックピッチを０．４０〜０．５０μｍとすることが望ましい。
【００１５】
一方、グルーブの溝幅は０．２０〜０．３０μｍであることが望ましい。前記トラックピッチの範囲で溝幅が０．３０μｍよりも広くなると、溝形状のランド部分が狭くなり過ぎてプッシュプル信号振幅が小さくなってしまうとともに、十分な振幅のウォブル信号を得るのが困難になってしまう。また、狭いランド部の形状を均一に形成しなければならないため、基板成形やスタンパの原盤作製が非常に困難になる。逆に、溝幅を０．２０μｍ未満にすると、記録マークがランド部にはみ出し易くなるので、クロスイレースにより信号品質が劣化してしまう。また、溝深さ２０〜３０ｎｍにおいて、反射率及びダイナミックレンジは溝幅が広いほど高くなるため、ＳＤＲを十分に低くするためにも、溝幅は０．２０μｍ以上であることが望ましい。
上記のような溝形状により、記録型ＤＶＤと同じＮＡ＝０．６５の光学系を用いて波長略４００ｎｍで記録再生が可能となり、一つの光学系でＤＶＤとの互換を取り易くなる。
更に、本発明の光記録媒体は、微細記録マーク形成に最も適したＡｇを主成分とする反射層と第２保護層の組み合わせで、最短マークが０．１μｍ以下の場合に特に有効である。
【００１６】
本発明３は、好ましい第２保護層の材料を限定したものであるが、実質的にＳ原子を有しないことから、反射層Ａｇの腐食に対する信頼性が特に高い。なお、実質的にＳ原子を有しないとは、含有量が凡そ１原子％以下であることを意味するが、積層構造形成後に分析を行なった場合には、第２保護層の膜厚が数ｎｍと薄い場合などに、他層からの拡散の影響などで５原子％程度以上のＳ原子が計測される場合もある。
また、第２保護層の膜厚を８〜２０ｎｍにすれば、膜強度と蓄熱特性、放熱特性を兼ね備えた保護層とすることができる。
また、本発明５のような第３保護層を設けると、ＺｎＳ−ＳｉＯ２は、その蓄熱性から急速昇温及び急速冷却性に優れているため、微細マークの記録に適した媒体が得られる。また、第３保護層の膜厚を２〜１５ｎｍにすれば、膜強度と蓄熱特性、放熱特性を兼ね備えた保護層とすることができる。
また、本発明５又は６のように第３保護層を設ける場合には、本発明７のように、Ａｇ系反射層を１８０〜２４０ｎｍの厚さとする事により最も記録品質が良好となる。
また、記録層は本発明８で規定する組成であることが望ましい。この組成ではＧｅを含むため、アモルファスマークの安定性が高く、実用的な保存信頼性と耐再生光安定性とを満足することができる。更に、第四元素Ｘの添加により、記録速度、感度、繰り返し特性等の記録特性を最適に調整できる。
【００１７】
本発明の相変化型多値光記録媒体の層構成の一例を図６に示す。
基板１の材料には、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。中でもポリカーボネート樹脂は、ＣＤやＤＶＤにおいて実績があり、安価な上に波長４００ｎｍ付近でも高い透過率を示すため最も好ましい。基板にはグルーブ溝が形成されており、その深さは２００〜４５０Å程度である。また、記録再生波長を４０５ｎｍとした場合、ポリカーボネートの屈折率は約１．６である。
第１保護層の材料には、金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物等の透明性が高い高融点材料を用いることができる。具体的には、ＳｉＯｘ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、ＴａＳ４等の硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物が挙げられ、単体又は混合物として用いることができる。同保護層に最適な材料は、屈折率、熱伝導率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定される。中でも、ＺｎＳを６０〜９０モル％含むＳｉＯ２との混合膜が最も好ましい。
第１保護層の膜厚は、保護層として一般的なＺｎＳ−２０モル％ＳｉＯ２膜を用いた場合は４０〜６０ｎｍ又は１３０〜１５０ｎｍとするのが望ましい。４０ｎｍよりも薄いと基板の熱ダメージが大きくなり、繰り返し記録をする事ができない。また、６０ｎｍより厚く１３０ｎｍより薄い範囲及び１５０ｎｍを超える場合は、反射率が高すぎるため記録に不適切である。また、１５０ｎｍを超える場合は、成膜プロセスにおける膜厚バラツキが大きい事も問題となる。
【００１８】
第２保護層の材料は、Ｎｂ酸化物及び／又はＴａ酸化物を３０％モル以上含有する必要がある。３０モル％未満ではこれらの酸化物を用いることによる効果が明瞭に現れない。また、熱膨張率や熱伝導率を最適化するために、更にＳｉ酸化物及び／又はＣｅ酸化物を添加することが好ましい。Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２の混合物の場合のようにＳ原子を含有しない場合は、Ａｇを主成分とする反射層の保存信頼性が高い。微細マークの形成に最も適している純Ａｇ組成の反射膜の使用が可能となる。更に、前記酸化物は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２と比べて青色領域での吸収が小さい事から、ダイナミックレンジが大きい。高密度化のために反射率を情報とする多値記録の場合には特に有効である。ＴａとＮｂとＳｉの比率を変える事により、熱伝導率及び屈折率を調整する事ができる。例えば、Ｎｂの比率を高くすると屈折率が高くなる。ＴａとＮｂとＳｉ材料の選択及び比率を、記録層組成、記録線速度、記録密度、それぞれ場合で最適化することにより記録マージンを拡大する事ができる。また、第２保護層材料に、金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物等の透明性が高い高融点材料を添加しても良い。具体的には、ＳｉＯｘ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２等の金属酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、ＴａＳ４等の硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物が挙げられる。例えば、結晶質のＺｎＯやＣｅＯ２を添加する事により線膨張係数が大きくなり、繰り返し記録耐性を向上する事ができる。
【００１９】
第２保護層の膜厚は、８〜２０ｎｍであることが望ましい。膜厚が８ｎｍより薄いと、機械的強度が低下し、繰り返し記録特性上好ましくない。また、レーザエネルギーの大部分が金属反射層に伝熱してしまい、溶融領域が小さくなるに伴って、マーク幅が小さくなってしまうため、ダイナミックレンジＤＲが取れなくなってしまう。また、感度が低く、パワーマージンのない非実用的な媒体になってしまう。膜厚が２０ｎｍより厚いと放熱効果が薄れ、急冷構造が得られないばかりか、逆に隣接トラック間のクロスイレースや前後マーク間の熱干渉が増大してしまう。特に、膜厚が４０ｎｍ程度以上に厚くなると、アモルファスマークの形成すら困難になってしまう。このため、結晶化速度の遅い記録材料しか使えなくなり、記録線速が上げられなくなる。
記録層と第２の保護層の間にＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする第３の保護層を設けても良い。ＺｎＳ−ＳｉＯ２は、急速昇温及び急速冷却性に優れるている。例えば、ＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ２（２０モル％）の場合、そのバルク密度が４．１ｇ／ｃｃと低く、熱容量が小さいことがその一因と考えられる。
第３保護層の膜厚は１５ｎｍ以下である事が望ましい。膜厚が１５ｎｍより厚いと放熱効果が薄れ、急冷構造が得られないばかりか、逆に隣接トラック間のクロスイレースや前後マーク間の熱干渉が増大してしまう。また、第３保護層を設ける場合は、第２保護層と第３保護層の合計膜厚を８〜２０ｎｍとすることが好ましい。
【００２０】
記録層は、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍のＳｂ及びＴｅを主成分とした記録材料であることが好ましい。この材料は、繰り返し記録特性に優れた相変化記録材料であり、ＳｂとＴｅの原子数比を変えることにより、結晶化速度を調整することが可能である。一般に、Ｓｂの比率を高くすると結晶化速度を速くすることができるが、Ｓｂが８５原子％を越えると、結晶化速度が急激に上昇して非晶質マークの形成が困難になり、アモルファスマークの保存安定性も著しく劣化してしまう。逆に、Ｓｂが０．６５原子％よりも小さいと、繰り返し記録によるジッターの上昇が大きくなり、かつ、記録線速が遅くなって（１〜２ｍ／ｓ）実用的でなくなる。したがって、記録層のＳｂ比＝Ｓｂ／（Ｓｂ＋Ｔｅ）は、０．６５〜０．８５とするのが好ましい。
【００２１】
記録層には、保存安定性改善のためＧｅを含むことが望ましい。Ｓｂ−Ｔｅの二元系だけでは、例えば、７０〜８０℃程度の高温環境下におかれた場合、数１０時間で非晶質マークが消失（結晶化）してしまう。非晶質マークの安定性を確保するために好適なＧｅの含有量は、１〜１０原子％、好ましくは３〜８原子％、更に好ましくは５〜８原子％である。Ｇｅ量が１０原子％を超えると、繰り返し記録において、相分離が起こり易くなる。また、Ｇｅは結晶化速度を遅くするので、結晶化速度調整のためにＧｅの添加に伴いＳｂ比を高くする必要があるが、Ｓｂ比が高くなると記録感度が低下してしまい好ましくないため、前述のようにＧｅ量は５〜８原子％が最適である。その他、記録層には、結晶化速度や感度、保存安定性等の調整の目的で、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎ、Ｐ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｔｂ、Ｄｙ等から選ばれる少なくとも１種類の元素を含むことができる。
記録層の望ましい膜厚は５〜２０ｎｍである。５ｎｍ未満では反射率が低くなり過ぎ、また、膜成長初期の不均一な組成、疎な膜の影響が現れ易いので好ましくない。一方、２０ｎｍよりも厚いと熱容量が大きくなり記録感度が悪くなる。また、結晶成長が３次元的になるため、非晶質マークのエッジが乱れ、ジッタが高くなる傾向にある。
【００２２】
反射層は熱伝導率の高いＡｇを主成分とすることが望ましい。Ａｇに添加される元素としては、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｂｉ、その他遷移金属元素、希土類元素等が適している。これらの不純物添加により、Ａｇ膜の高温環境下で凝集や結晶粒成長を抑制できる。但し、その総含有量は、Ａｇの良好な熱伝導率を損ねることのないように、望ましくは２原子％以下、より望ましくは１原子％以下、最も望ましくは０．５原子％以下である。
反射層の膜厚としては、１００〜２８０ｎｍが望ましい。膜厚が１００ｎｍ以上であれば、透過光が殆どなくなるため光を効率的に利用できる。反射膜の膜厚が厚いほど、冷却速度が速くなり結晶化速度の速い記録層が使用できるが、２８０ｎｍより厚くすると成膜に時間がかかるし、成膜時の熱ストレスが大きくなるため、プラスチック基板が変形する恐れがある事から、２８０ｎｍ以下とすることが好ましい。
ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第３保護層と、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉを含有する第２保護層を併せて用いる場合は、反射層の膜厚は１８０〜２４０ｎｍが特に望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、青色波長のレーザで面積変調方式の記録を行ったとき、最小記録マークのトラック方向長さ（最短マーク長）が０．１μｍ以下である高密度記録が可能であり、実用的な低いＳＤＲを実現できる相変化型多値光記録媒体を提供できる。
【実施例】
【００２４】
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。なお、これらの実施例は、本発明の好適な実施の態様を示すものであるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、これらの態様に限られるものではない。
【００２５】
実施例１〜２１、比較例１〜９
厚さ０．６ｍｍ、直径１２０ｍｍのポリカーボネート基板上に、スパッタリング法により各層を積層して、表１に示す層構成の情報基板を作製した。次いでその上に紫外線硬化樹脂（大日本インキ製ＳＤ３１８）を厚さ７μｍ塗布して環境保護層とした後、紫外線硬化型樹脂（日本化薬製ＤＶＤ００３）を用いて厚さ０．６ｍｍのカバー基板を貼り合わせ、図６に示す構造の厚さ１．２ｍｍの光記録媒体を得た。上記基板には、トラックピッチ＝０．４６μｍで、溝深さ＝２１ｎｍ、溝幅＝０．２８μｍのグルーブが形成されている。
この光記録媒体の記録層を、波長７８０ｎｍ、ビーム径２００μｍ×１μｍ（半径方向×トラック方向）の大口径ＬＤを用いた初期化装置で結晶化（初期化）した。光記録媒体はＣＬＶ（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｌｉｎｅａｒ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）により線速３．０ｍ／ｓで媒体を回転させ、一回転させる毎に３６μｍ送りながら行なった。
初期化した光記録媒体に対し、４０５ｎｍの青色レーザとＮＡ＝０．６５の光学系（収束直径＝φ０．５１μｍ）を用いて、記録線速＝６．０ｍ／ｓで８値の多値記録を行った。セル長は０．２５μｍとした。記録ストラテジーは図３に示す従来の波形を用い、Ｐｗ、Ｐｅ、Ｐｂのパワー及びそれぞれの開始時間を最適化して行った。
媒体の評価は、まずＭ１からＭ７のマーク及びマークなしのＭ０の８値の情報をランダムに記録した。各レベルの反射信号の変動の揺らぎ、即ち前記ＳＤＲを測定するために、８０ｓｅｃｔｏｒ分（１ｓｅｃｔｏｒは１２２１個のセル数）のデータを取り込んだ。このとき１ｓｅｃｔｏｒの先頭にＭ０，Ｍ７の連続データを３７セル分記録した。
再生した信号（Ｒｆ信号）は、図８のような流れにより、フィルターを通して、トラック１周に存在する数ｋＨｚレベル以下の大きな反射信号の変動を除去した後に、先に記録したＭ０，Ｍ７の連続データを用いてＡＧＣ（オートゲインコントロール）処理を行った。ＡＧＣ処理とはＭ０，Ｍ７の振幅を基準にして、その後に記録されているランダム信号の振幅変動差をなくし、一定レベルの振幅を持った信号に加工することである。更にその後、波形等価（ＥＱ）回路を通して、特にＭ１、Ｍ２マークのように振幅の小さな信号を増幅させた。この信号を取り込んで各レベルの反射電位の標準偏差を求め、ＳＤＲ値を求めた。
このようにして求めたＳＤＲは、ＳＤＲ≦３．０％の場合には実用システムとして十分なマージンがとれる。また、３．０＜ＳＤＲ≦３．２％の場合は実用システムとして許容できる。最適記録パワーにおけるＳＤＲの評価結果を表１に示した。
比較例１〜６は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２／バリア層／Ａｇという層構成であり、従来技術で開示されているバリア層材料を用いた層構成である。最短マーク０．２６μｍの記録では良好な特性を示すとされているが、比較例１〜６の場合の最短マーク長は０．１μｍ未満であり、実用に足りるＳＤＲの値を得られなかった。これに対して、実施例１１〜２１では、実用に足りるＳＤＲを得られた。これらの結果から、最短マーク長０．１μｍ未満の微細マークを有する高密度記録の場合には、ＮｂやＴａを主成分とする材料を用いる必要が有る事が分る。
比較例７〜９は、一般的に保護層材料として知られている材料を第２保護層に用いた例であるが、約０．１μｍ未満の微細マークを有する高密度記録の場合、実用に足りるＳＤＲの値が得られなかった。
また、実施例１１〜１６の結果をみると、Ａｇ反射層の膜厚が１８０〜２４０ｎｍの場合（実施例１３、１４）に特に低いＳＤＲ値が得られている。これに対して、従来のバリア構造の比較例１〜６では、Ａｇ反射層の膜厚を１５０ｎｍより厚くしてもＳＤＲに変化はなく、１８０ｎｍより厚くなるとＳＤＲは増加している（図７参照）。
【００２６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】マーク占有率とＲｆ信号の関係を示す図。
【図２】非特許文献１の面積変調方式により、記録マークパタン数（多値レベル数）＝６で多値記録を行った場合の、各記録マークパタンからのＲｆ信号値の分布を示す図。
【図３】図２の多値記録を行うための記録ストラテジを示す図。
【図４】多値階調数を８に増やすことにより、各Ｒｆ信号値の分布が重なり合ってしまう例を示す図。
【図５】特許文献４の光記録媒体の層構成を示す図。
【図６】本発明の相変化型多値光記録媒体の層構成の一例を示す図。
【図７】実施例１１〜１６、及び比較例１〜６のＡｇ反射層の膜厚とＳＤＲ値の関係を示す図。
【図８】Ｒｆ信号（再生信号）からＳＤＲ値を求める流れを示す図。
【符号の説明】
【００２８】
Ｐｗ  記録パワー
Ｐｅ  消去パワー
Ｐｂ  ボトムパワー
Ｒｆ信号  再生信号
ＨＰＦ  ハイパスフィルター
ＬＰＦ  ローパスフィルター
ＡＧＣ  オートゲインコントロール
ＥＱ  波形等価回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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