(57)【要約】【課題】  大容量データストレージも可能な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の光情報記録媒体を提供する。【解決手段】  光照射による結晶とアモルファス間の相転移光情報記録媒体において、等しい面積に分割された記録マークを形成する領域に、多値の記録マークを形成し、該記録マークにより記録・再生を行う。基板上には、トラックピッチ＝０．４５〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍのグルーブ溝を有し、少なくとも、第１保護層、相変化記録層、第２保護層および反射層がこの順に設けられている。また、第２保護層の主成分はＮｂ、Ｓｉ、Ｔａから選ばれた少なくとも２種以からなる。反射層の主成分は、Ａｇである。【選択図】  図３
2006079696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射により結晶とアモルファス間を相転移し、等しい面積に分割された記録マークを形成する領域に多値の前記記録マークを形成し、前記記録マークにより記録・再生を行う光情報記録媒体であって、
トラックピッチ＝０．４５〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍのグルーブ溝を有する基板上に、第１保護層、相変化記録層、第２保護層、及び反射層をこの順に有し、
前記第２保護層の主成分がＮｂ、Ｓｉ、Ｔａのうち少なくとも２種以上からなること、
前記反射層の主成分がＡｇからなることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記相変化記録層に対する前記第２保護層は、
Ｎｂ2Ｏ5とＳｉＯ2との混合物からなること、
Ｓ原子を含有しないことを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記相変化記録層に対する前記第２保護層は、
Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、及びＳｉＯ2の混合物からなること、
Ｓ原子を含有しないことを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記相変化記録層に対する前記第２保護層の膜厚が８〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記相変化記録層と前記第２保護層との間にＺｎＳとＳｉＯ2とを主成分とする第３の保護層を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記相変化記録層に対する前記第２保護層の膜厚が２〜１５ｎｍであることを特徴とする請求項５記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
前記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から６のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
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種類の元素
１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５
【請求項８】
記録後の最小アモルファスの記録トラック方向長さが０．１μｍ未満であることを特徴とする請求項１から７記載の光情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体に関し、特に、大容量データストレージも可能な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の光情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、青色レーザを用いた高密度記録に最適な記録メディアの反射層材料はＡｇである。また、最適な上部保護層材料が、ＺｎＳ−ＳｉＯ2である。この組み合わせの保存信頼性を向上するために、上部保護層と反射層との間に膜厚(１〜２０ｎｍ)のバリア層が設けられている。バリア層は、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、炭化物である。特許文献１では、最短記録マーク長は０．２６μｍ、記録波長４００ｎｍ（ＮＡ＝０．６５）、記録線速度は８．６ｍ／ｓｅｃである技術が提案されている。
【０００３】
また、青色レーザで記録を行うと消去特性が悪化しコントラストが小さくなることが問題となる。この解決策として、上部保護層と反射層との間に冷却制御層を設け、冷却制御層の膜厚（１０〜２３０ｎｍ）と上部保護層との合計を６０〜２４０ｎｍとする。冷却制御層と上部誘電体層との屈折率差を０．１以上にする。かつ、冷却制御層の屈折率の方を大きくしてコントラストを増大し、最短記録マーク長を０．２６μm、記録波長を４１０ｎｍ（ＮＡ＝０．６５）、記録線速度を８．０ｍ／ｓｅｃとする方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
多値記録ＲＷメディアに関する従来技術の好ましい保護層材料に、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＴａＳ2、又は希土類硫化物を単独または混合物として５０〜９０％含む複合誘電体を用い、最短マーク長を０．９６μｍ、記録波長を６３７ｎｍ（ＮＡ＝０．６５）、記録線速度を２．４ｍ／ｓｅｃとする方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
現在、実用化されている光情報記録媒体として、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情報記録媒体が知られている。その記録材料には、ＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3の擬似２元系組成を有し、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。
【０００６】
前者のＧｅＳｂＴｅ系材料はＤＶＤ−ＲＡＭとして利用されている。一方、後者のＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、及びＤＶＤ＋ＲＷとして広く利用されている。これらの相変化型光記録媒体は、いずれも螺旋状もしく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およ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・再生を行っている。
【０００７】
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い、処理する情報量が増大し、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。そのため、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、記録されるマークのサイズを小さくし、高密度化かつ高速化を求める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（例えば特許文献４参照）。
【０００８】
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る。更には、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。
【０００９】
一方、開口数ＮＡを従来の記録型ＤＶＤシステムの０．６５程度に維持しつつ、高密度化およ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。特許文献１においては、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されている。
【００１０】
このシステムは、ワーキングディスタンスが従来通りに広く取れ、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およびＤＶＤを含めた３世代間の互換が取りやすいというメリットを有している。以下、この従来技術について説明する。
【００１１】
図１に、マーク占有率とＲｆ信号の関係を示す。記録結晶化部（以下記録マークと称する）４は、各セル２の中心部付近に位置している。記録マークが、書換え可能な相変化材料あるいは基板の凹凸形状として記録された位相ピットにおいても同様である。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、Ｒｆ信号の信号利得が最大にするため、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。Ｒｆ信号値は、記録再生用の露光ビーム径（以下集光ビームと称する）３がセルの中心に位置する場合の値で与えられる。したがって、Ｒｆ信号値は１つのセルに占める記録マークの占有率により変化する。なお、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。
【００１２】
例えば、記録マークパターン数（多値レベル数）＝６で多値記録を行った場合、各記録マークパターンからの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）とを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）は約０．６μｍである。このような多値記録マークは、図３に示す記録ストラテジーで、Ｐｗ、Ｐｅ、Ｐｂのパワーおよ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で形成される。
【００１３】
上述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さの方が短くなる。そのため、対象となるセルを再生する際、集光ビームが対象となる前後のセルにはみ出してしまう。このため、対象となるセルのマーク占有率が同じでも、前後セルのマーク占有率の組み合わせにより、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。つまり、前後のマークとの符号間干渉が生じ、図２に示すような各パターンにおけるＲｆ信号値は偏差を持った分布になる。よって、対象となるセルがどの記録マークのパター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、各記録マークのＲｆ信号値の間隔と偏差とはほぼ同等であり、記録マークのパターンを誤り無く判定することが困難である。
【００１４】
そこで、非特許文献１では、連続する３つのデータセルを用いた多値判定技術ＤＤＰＲが提案されている。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。次に、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。以上により、再生時に符号間干渉が生じるような従来のセル密度あるいは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。
【００１５】
ここで、ＳＤＲ値は、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）とで表され、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が小さくなる。また、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向上し、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。
【００１６】
上記の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、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。
【特許文献１】特開２００２−７４７４６号公報
【特許文献２】国際公開第０２／００５２７５号パンフレット
【特許文献３】特開２００１−８４５９１号公報
【特許文献４】特開平１０−３２６４３５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】
【００１７】
開口数ＮＡ=０．６５の青色領域波長レーザと多値記録とを組み合わせて、ＣＤのサイズに２５ＧＢの記録容量を格納する際、最小記録マークのトラック方向長さは０．１μｍ未満である。よって、記録再生に約４００ｎｍの青色レーザを用いた場合、青色記録特有の問題として従来の誘電体層が青色波長で吸収が有ること、青色領域でフォトディテクターの感度が低下すること、及び記録マークが微細化することから記録信号が微弱になりＳＤＲ値を低く抑えることが困難であった。
【００１８】
特許文献１では、０．２６μｍの微細マークを形成するために、反射層にはＡｇを使用し、第２誘電体層２５には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誘電体２と反射層Ａｇとの間にバリア層が必要である。
【００１９】
バリア層の材料としては、Ａｇの腐食を防止するために、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、炭化物としている。
【００２０】
また、特許文献２において、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こと及びコントラストが小さくなることを挙げられている。解決策としては、上部保護層と反射層との間に、冷却制御層を設けている。冷却制御層の膜厚は１０〜２３０ｎｍで、上部保護層との合計を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。前記いずれの場合も、マーク長は０．２６μｍであり、本発明の最小マーク長の約５倍である。
【００２１】
また、特許文献３では、青色波長での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、記録容量を増大している。最短マーク長は０．９６μｍである。なお、特許文献３において提案された発明は、青色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無い。
【００２２】
本発明は、上述した問題を考慮してなされたもので、面積変調方式による相変化型多値記録媒体において、記録再生波長を約４００ｎｍと短波長化した際に生じる上述の問題点を解決し、ＳＤＲ値が低い光情報記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
請求項１記載の発明は、光照射により結晶とアモルファス間を相転移し、等しい面積に分割された記録マークを形成する領域に多値の前記記録マークを形成し、前記記録マークにより記録・再生を行う光情報記録媒体であって、トラックピッチ＝０．４５〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍのグルーブ溝を有する基板上に、第１保護層、相変化記録層、第２保護層、及び反射層をこの順に有し、前記第２保護層の主成分がＮｂ、Ｓｉ、Ｔａのうち少なくとも２種以上からなること、前記反射層の主成分がＡｇからなることを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光情報記録媒体において、前記相変化記録層に対する前記第２保護層は、Ｎｂ2Ｏ5とＳｉＯ2との混合物からなること、Ｓ原子を含有しないことを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の光情報記録媒体において、前記相変化記録層に対する前記第２保護層は、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、及びＳｉＯ2の混合物からなること、Ｓ原子を含有しないことを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の光情報記録媒体において、前記相変化記録層に対する前記第２保護層の膜厚が８〜２０ｎｍであることを特徴とする。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の光情報記録媒体において、前記相変化記録層と前記第２保護層との間にＺｎＳとＳｉＯ2とを主成分とする第３の保護層を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光情報記録媒体において、前記相変化記録層に対する前記第２保護層の膜厚が２〜１５ｎｍであることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の光情報記録媒体において、前記相変化記録層が以下の組成であることを特徴とする。
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種類の元素
１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５
【００３０】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の光情報記録媒体において、記録後の最小アモルファスの記録トラック方向長さが０．１μｍ未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、記録再生波長が４０５ｎｍ付近の青色レーザを用いた最短マーク長０．１μｍの高密度記録において、ＳＤＲ値を低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に関わる光情報記録媒体は、トラックピッチ＝０．４５〜０．５０μｍ、溝幅＝０．２０〜０．３０μｍのグルーブ溝３０を有する厚さ略０．６ｍｍの基板上に、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に有する。なお、第２保護層の主成分は、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａの少なくとも２種以上からなる。反射層の主成分は、Ａｇからなる（なお、以下のＡｇを主成分とする反射層は、Ａｇを９５％以上含んでいるものとする）。
【００３３】
ここで、グルーブの溝幅は、溝底面の最も深い部分の寸法を表す。また、基板厚さ略０．６ｍｍは、０．６±０．０５ｍｍ、０．６±０．０２ｍｍ、又は０．６±０．０１ｍｍである。
【００３４】
本発明による光情報記録媒体は、トラックピッチが０．４５〜０．５０μｍ、溝幅が０．２０〜０．３０μｍ、基板厚さが約０．６ｍｍであるため、記録型ＤＶＤと同じＮＡ＝０．６５の光学系と波長４００ｎｍのレーザとを用いて良好な記録再生が可能である。ここで、波長４００ｎｍとは、現在実用化されつつある波長３８０〜４１０ｎｍのレーザーダイオード波長を指す。
【００３５】
波長４０５ｎｍのレーザとＮＡ＝０．６５の光学系とを用いた場合、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り良好な再生信号品質が得られない。
【００３６】
逆に、トラックピッチが０．４５μｍ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、同様に信号品質が落ちる。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り、安定したトラッキングサーボが得られない。以上の理由より、トラックピッチは０．４５〜０．５０μｍであることが望ましい。
【００３７】
一方、グルーブの溝幅は０．３０μｍ以下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より広くなると、溝形状のランド部分が狭くなり、プッシュプル信号振幅が小さくなると同時に、十分な振幅のウォブル信号を得るのが困難である。また、狭いランド部の形状を均一に形成するために、基板成形やスタンパの原盤作製が非常に困難になる。
【００３８】
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やすくなり、クロスイレースにより信号品質が劣化する。また、グルーブ記録に適した溝深さ２０〜３０ｎｍにおいて、溝幅が広いほど反射率およびダイナミックレンジは高くなる。よって、ＳＤＲ値を十分に低くするために、溝幅は０．２０μｍ以上であることが望ましい。以上の理由から、溝幅は０．２０〜０．３０μｍであることが望ましい。
【００３９】
上記のような溝形状により、本発明による光記情報録媒体は、記録型ＤＶＤと同じＮＡ＝０．６５の光学系を用い、波長４００ｎｍで記録再生が可能となる。また、一つの光学系でＤＶＤとの互換を取りやすくなる。
【００４０】
さらに、本発明による光情報記録媒体は、微細記録マーク形成に最も適した反射層Ａｇと第２誘電体層との組み合わせであり、特に、最短マークが０．１μｍ以下の場合に有効である。
【００４１】
本発明を適用した光情報記録媒体は、第２誘電体層にＳ原子を有しないため、反射層Ａｇの腐食に対する信頼性が特に高い。
【００４２】
本発明を適用した光情報記録媒体は、第２誘電体層の膜厚が８ｎｍ〜２０ｎｍであり、膜強度と蓄放熱特性とを兼ね備えている。
【００４３】
また、本発明を適用した光情報記録媒体は、記録層と第２の保護層との間にＺｎＳとＳｉＯ2を主成分とする第３の保護層を有する。ＺｎＳ−ＳｉＯ2は、急速昇温及び急速冷却性に優れているため、微細マークを記録に適している。また、光情報記録媒体は、第２誘電体層の膜厚が２ｎｍ〜１５ｎｍであるため、膜強度と蓄放熱特性とを兼ね備えている。
【００４４】
前記発明の光情報記録媒体の構成においては、記録層に以下の組成を用いた。
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種類の元素
０．０１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５
【００４５】
上記の組成においては、記録層に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が得られる。さらに、第四元素Ｘの添加により、記録速度や感度、繰り返し特性等の記録特性を最適に調整できる。また、上記の光情報記録媒体は、最小マークが０．１μｍ未満であり、高密度記録が可能である。
【００４６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４７】
本発明による相変化型光情報記録媒体の例を図６に示す。基板（第１基板２２、第１基板２９）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。特に、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。第１基板２２にはグルーブ溝３０が形成されており、その深さは２００Å〜４５０Å程度である。なお、記録再生波長を４０５ｎｍとした場合のポリカーボネートの屈折率は約１．６である。
【００４８】
第１保護層２３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。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等の炭化物などを用いた。なお、これらの金属酸化物、窒化物、硫化物、及び炭化物などは、単体もしくは混合物として用いた。
【００４９】
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する。なお、ＺｎＳを６０〜９０ｍｏｌ％含むＳｉＯ2との混合膜が最も好ましい。
【００５０】
保護層として一般的なＺｎＳ−２０ｍｏｌ％ＳｉＯ2膜を用いた場合、第１保護層の膜厚は４０〜６０ｎｍまたは１３０〜１５０ｎｍとする。４０ｎｍよりも薄いと基板の熱ダメージが大きくなり、繰り返し記録できない。また、６０ｎｍ〜１３０ｎｍ、又は１５０ｎｍ以上の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以上の場合、成膜プロセスにおける膜厚バラツキが大きいことも問題となる。
【００５１】
第２保護層の材料には、Ｎｂ、Ｓｉ、及びＴａのうち少なくとも２種を主成分とする、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。ＮＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ3の混合物のようにＳ原子を含有しない場合、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と比べ青色領域での吸収が小さいため、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有効である。ＴａとＮｂとＳｉの比率を変えることで、熱伝導率および屈折率を調整できる。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材料の選択および比率を、記録層組成、記録線速度、記録密度、それぞれ場合で調整することにより記録マージンを拡大できる。
【００５２】
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を添加することで線膨張係数が大きくなり、繰り返し記録耐性を向上できる。
【００５３】
第２保護層の膜厚は、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。膜厚が１０ｎｍより薄くすると、機械的強度が低下し、繰り返しの記録に適さない。また、レーザーエネルギーの大部分が金属反射層２７に伝熱し、溶融領域が小さくなる。同時に、マーク幅が小さくなるため、ダイナミックレンジＤＲが取れなくなる。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。
【００５４】
逆に、膜厚を２０ｎｍより厚くすると放熱効果が低下し、急冷構造が得られないばかりでなく、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する。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が困難になる。このため、結晶化速度の遅い記録材料しか使えなくなり、記録線速が遅くなる。
【００５５】
記録層２４と第２の保護層２５との間にZnSとSiO2を主成分とする第３の保護層を有しても良い。ＺｎＳ-ＳｉＯ2は、急速昇温及び急速冷却性に優れている。例えば、ＺｎＳ(８０mol%)-ＳｉＯ2(２０ｍｏｌ％)の場合、バルク密度が４．１ｇ/ｃｃと低く、熱容量が小さい。
【００５６】
第３の保護層の膜厚は、１８ｎｍ以下である事が望ましい。膜厚を２０ｎｍより厚くすると放熱効果が薄れ、急冷構造が得られないと同時に、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する。
【００５７】
記録層２４は、Ｓｂ70Ｔｅ30共晶組成近傍のＳｂおよび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、結晶化速度を調整できる。一般に、Ｓｂの比率を高くすることで結晶化速度を速くできる。しかし、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する。逆に、Ｓｂ比が０．６５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る（１〜２ｍ/ｓ）。したがって、記録層のＳｂ比＝Ｓｂ／（Ｓｂ＋Ｔｅ）は、０．６５以上０．８５以下とするのが好ましい。
【００５８】
記録層２４は、保存安定性改善のため、Ｇｅを含むことが望ましい。仮に、Ｓｂ−Ｔｅの二元系のみで記録層２４を構成し７０〜８０℃程度の高温環境下においた場合、数１０時間で非晶質マークが消失（結晶化）する。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、１０原子％以下、３〜８原子％、又は、５〜８原子％である。Ｇｅ量が１０原子％を超えると、繰り返し記録する際、相分離が起こりやすくなる。また、Ｇｅは結晶化速度を遅くするため、Ｇｅの添加に伴いＳｂ比を高くし結晶化速度を調整する必要がある。しかし、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、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。
【００５９】
記録層２４の望ましい膜厚は５〜２０ｎｍである．５ｎｍ未満では反射率が低すぎる。また、膜成長初期の不均一な組成、疎な膜の影響が現れ易くなる。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次元的になり、非晶質マークのエッジが乱れ、ジッターが高くなる。
【００６０】
金属反射層２７は、熱伝導率の高いＡｇを主成分とする。Ａｇに添加される元素には、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膜の高温環境下における凝集や結晶粒成長を抑制できる。ただし、その総含有量は、Ａｇの良好な熱伝導率の損失を防止するため、２原子％以下、１原子％以下、０．５原子％以下である。
【００６１】
反射膜の膜厚は、１００〜２００ｎｍ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。しかし、２００ｎｍより厚くしても記録特性や感度には変化がないため、２００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【実施例】
【００６２】
次に、本発明による相変化型光情報記録媒体の実施例および比較例を示す。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００６３】
表１に示す例および比較例では、厚さ０．６ｍｍ、直径１２０ｍｍのポリカーボネート基板を用意し、表１層構成を有する情報基板をスパッタリング法で作製し、紫外線硬化樹脂（大日本インキ製ＳＤ３１８）を７μｍ塗布形成し環境保護層とした後、紫外線硬化型樹脂（日本化薬 ＤＶＤ００３）を用いて厚さ０．６ｍｍのカバー基板を貼り合わせ、図６に示した構造の厚さ１．２ｍｍの記録媒体とした。情報基板には、トラックピッチ＝０．４６μｍ、溝深さ＝２１ｎｍ、溝幅＝０．２８μｍのグルーブが形成されている。
【００６４】
この記録媒体を波長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記録層を結晶化（初期化）した。媒体はCLV(constant linear velocity)として、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。初期化した後に、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のパワーおよびそれぞれの開始時間を最適化して行った。
【００６５】
媒体の評価は、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揺らぎ、すなわち前記ＳＤＲ値を測定するために、８０sector（１sectorは１２２１個のセル数）分のデータを取りこむ。このときに１sectorの先頭にＭ０及びＭ７の連続データを３７セル分記録している。再生した信号は、図７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処理を行なう。このＡＧＣ処理とはＭ０、Ｍ７の振幅を基準に、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もった信号に加工することである。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る。この信号を取りこんで各レベルの反射電位の標準偏差を求め、ＳＤＲ値を求める。
【００６６】
算出したＳＤＲ値が、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値の評価結果を表１に示した。
【００６７】
比較例１は、ＺｎＳ−ＳｉＯ2/バリア層/Ａｇから構成され、従来技術で開示されているバリア層材料を用いた構成である。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値を得られない。一方、本発明における例１１及び例１２では、実用に足りるＳＤＲ値を得られている。特に、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、ＮｂやＴａを主成分とする材料を使用する必要が有る。
【００６８】
比較例２〜４は、一般的に保護層材料として知られている材料であるが、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の値を得られておらず、使用できない。一方、本発明における例１〜１０では実用に足りるＳＤＲ値が得られており、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、第２保護層材料としてＮｂ、Ｔａ、Ｓｉを主成分とする材料を使用する必要が有る。
【００６９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るマーク占有率とＲｆ信号の関係を示す説明図である。
【図２】従来のマークパターンとＲｆ信号の関係を示す説明図である。
【図３】本発明の方法でパワーおよび開始時間の最適化を行う場合の説明図である。
【図４】本発明の多値判定技術を用い各Ｒｆ信号値の分布が重なる場合の説明図である。
【図５】従来の誘電体と反射層の間にバリア層を有する光記録媒体の断面図である。
【図６】本発明の相変化型光情報記録媒体の層の一例の断面図である。
【図７】本発明の再生信号の流れを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    記録トラック幅
２    セル
３    露光ビーム径（集光ビーム）
４    記録結晶化部(記録マーク)
５    未記録部
１１    セル
１２    多値記録マーク
１３    再生用ビーム径
１４    結晶部
２１    記録再生光
２２    第１基板
２３    第１誘電体層
２４    記録層
２５    第２誘電体層
２６    バリア層
２７    反射放熱層（金属反射層）
２８    樹脂層
２９    第２基板
３０    グルーブ溝
【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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