(57)【要約】【課題】クロスイレースや多値記録マークの面積変調率のばらつきを抑え、従来のＤＤＰＲ多値判定技術を用いて従来よりも高密度な記録ができる、面積変調方式による多値記録が可能な相変化型光記録媒体とその記録方法の提供。【解決手段】等しい面積に分割された各記録領域に１つの記録マークが形成される多値記録可能な光記録媒体であって、少なくとも基板上に、記録再生レーザビームの入射側から、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層、Ｓｂ及びＴｅを主成分とする記録層、第３保護層及び反射層を有し、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層の記録再生波長λにおける屈折率をそれぞれｎ１、ｎ、ｎ２として、ｎ１＜ｎ＜ｎ２又はｎ１＞ｎ＞ｎ２のときの透明熱伝導層の厚さが実質的にλ／４ｎであるか、或いは、ｎ１＜ｎかつｎ＞ｎ２のとき、又はｎ１＞ｎかつｎ＜ｎ２のときの透明熱伝導層の厚さが実質的にλ／２ｎである相変化型光記録媒体。【選択図】        図１
2005004836.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のうち、記録マークを形成する領域（以後、この分割された領域をセルと記す）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ていて、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記録される光記録媒体であって、少なくとも基板上に、記録再生レーザビームの入射側から、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、原子比率Ｓｂ／（Ｓｂ＋Ｔｅ）が０．６５〜０．８５である記録層、第３保護層及び反射層を有し、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層の記録再生波長λにおける屈折率をそれぞれｎ１、ｎ、ｎ２として、ｎ１＜ｎ＜ｎ２又はｎ１＞ｎ＞ｎ２のときの透明熱伝導層の厚さが実質的にλ／４ｎであるか、或いは、ｎ１＜ｎかつｎ＞ｎ２のとき、又はｎ１＞ｎかつｎ＜ｎ２のときの透明熱伝導層の厚さが実質的にλ／２ｎであるように設定されていることを特徴とする相変化型光記録媒体。
【請求項２】
記録層が結晶状態の時の反射率がアモルファス状態の時の反射率よりも高く、かつ該第３保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする材料からなり、その膜厚が５〜２０ｎｍであり、波長３８０〜４３０ｎｍの光で記録再生できる請求項１記載の相変化型光記録媒体。
【請求項３】
第１保護層と第２保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする同一材料からなる請求項１又は２記載の相変化型光記録媒体。
【請求項４】
第１保護層と第２保護層の屈折率が実質的に同一である請求項１又は２記載の相変化型光記録媒体。
【請求項５】
第１保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする材料からなり、かつ第２保護層がＺｒＯ２を主成分とする材料からなる請求項４記載の相変化型光記録媒体。
【請求項６】
透明熱伝導層がＡｌＮを主成分とする材料からなる請求項１〜５の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
【請求項７】
第２保護層の膜厚が５〜２０ｎｍである請求項１〜６の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
【請求項８】
記録層が次の組成式で表される合金からなる請求項１〜７の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＧｅαＸβ（ＳｂγＴｅ１−γ）１−α−β
（式中、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、α、β、γは原子比、０．０１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５である。）
【請求項９】
反射層がＡｕ及び／又はＡｇを主成分として含む請求項１〜８の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
【請求項１０】
波長３８０〜４３０ｎｍの光で記録再生を行う際のセル密度が、Ｗ＝０．８２×λ／ＮＡ（λ：記録再生波長、ＮＡ：光学系の開口数）で示される集光レーザビームの収束直径Ｗの１／２以下である請求項１〜９の何れかに記載の相変化型光記録媒体への記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ピットの記録再生信号レベルが２値より多い多値記録可能な相変化型光記録媒体とその記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル化の進展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記録媒体が求められている。こうした用途に応える記録媒体として、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知られている。記録材料としては、ＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３擬似二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−Ｔｅ三元合金材料、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、結晶とアモルファスにおける記録層の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】
上記相変化型光記録媒体では、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することで、高密度化及び高速化が可能である。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（非特許文献１）。しかしながら、このシステムでは、高ＮＡ化によって記録系と情報記録面とのワーキングディスタンスが小さくなるため、光記録媒体面の汚れ等に弱いという問題を抱えていた。
【０００４】
一方、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。
記録マーク占有率の違いで多値情報を記録する従来方法について説明する。
図１に、マーク占有率とＲｆ信号（再生信号）の関係を示す。記録マークは各セルの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になるように、位相ピットの光学的溝深さがλ／４（λは記録再生レーザの波長）である必要がある。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。
【０００５】
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）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としたときの結果である。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、Ｐｗ（ピークパワー）、Ｐｅ（イレースパワー）、Ｐｂ（バイアスパワー）の各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で形成できる。
【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（＝セル長を短くしていく）と、次第に集光ビーム径に対するセル長さの比が小さくなり、ついには対象となるセルを再生するときの集光ビームが、対象となるセルの前後のセルにはみ出すようになる。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。従って、対象となるセルがどの記録マークのパタンであるかを判定するためには、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、連続する３つのデータセルを用いた多値判定技術ＤＤＰＲ（Ｄａｔａ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ、データ・ディテクション・ユージング・パターン・レコグニション、非特許文献２参照）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連続マークパタンを予測した後、前記パタ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セル密度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る。或いは、同じＳＤＲ値であっても、エラー率を低くすることが可能になる。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。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。
【０００８】
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、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、エラー率ＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ、ビット・エラー・レイト）は、光記録システムとして誤り訂正可能な１０−５台に抑えることができる。
しかしながら、セル密度を集光ビーム径の約１／２以下、且つトラック密度を集光ビーム径以下程度にまで記録密度を上げていくと、記録マーク自体の面積変調率（マーク形状）のばらつきが問題となり、上記多値判定技術だけでは、ＳＤＲ値或いはエラー率を光記録システムとして実用的な値にまで低くすることが困難であった。
これに対し、特許文献１には、記録マークの面積変調率のばらつき自体を小さくするための具体的な媒体構造について開示がない。また、特許文献２の発明では、媒体の反射率がアモルファス状態＞結晶状態となるいわゆるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ（ロー・ツー・ハイ）記録媒体とするために、レーザビーム側から見て記録層の奥に位置する保護層の膜厚が３０〜５０ｎｍと厚く、本質的に熱が篭り易いため、記録層の手前側にＡｇからなる半透明放熱層を設けても十分な放熱効果が得られず、記録線速を３〜５ｍ／ｓ以上に上げることは出来ない。即ち、高線速記録に不向きである。このように、上記特許文献で開示された発明は、光学条件及び熱的条件が最適化されておらず、セル密度が集光ビーム径の約１／２以下となるような高密度記録と高速記録の実現は不可能である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−８４５９１号公報
【特許文献２】
特開２００２−８４５９１号公報
【非特許文献１】
ＩＳＯＭ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ２０００，２１０頁
【非特許文献２】
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒｙ  ２００１，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ２００１，Ｐｄ−２７
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、クロスイレースや多値記録マークの面積変調率のばらつきを抑え、従来のＤＤＰＲ多値判定技術を用いて従来よりも高密度な記録ができる、面積変調方式による多値記録が可能な相変化型光記録媒体とその記録方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）〜１０）の発明（以下、本発明１〜１０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のうち、記録マークを形成する領域（以後、この分割された領域をセルと記す）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ていて、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記録される光記録媒体であって、少なくとも基板上に、記録再生レーザビームの入射側から、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、原子比率Ｓｂ／（Ｓｂ＋Ｔｅ）が０．６５〜０．８５である記録層、第３保護層及び反射層を有し、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層の記録再生波長λにおける屈折率をそれぞれｎ１、ｎ、ｎ２として、ｎ１＜ｎ＜ｎ２又はｎ１＞ｎ＞ｎ２のときの透明熱伝導層の厚さが実質的にλ／４ｎであるか、或いは、ｎ１＜ｎかつｎ＞ｎ２のとき、又はｎ１＞ｎかつｎ＜ｎ２のときの透明熱伝導層の厚さが実質的にλ／２ｎであるように設定されていることを特徴とする相変化型光記録媒体。
２）  記録層が結晶状態の時の反射率がアモルファス状態の時の反射率よりも高く、かつ該第３保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする材料からなり、その膜厚が５〜２０ｎｍであり、波長３８０〜４３０ｎｍの光で記録再生できる１）記載の相変化型光記録媒体。
３）  第１保護層と第２保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする同一材料からなる１）又は２）記載の相変化型光記録媒体。
４）  第１保護層と第２保護層の屈折率が実質的に同一である１）又は２）記載の相変化型光記録媒体。
５）  第１保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする材料からなり、かつ第２保護層がＺｒＯ２を主成分とする材料からなる４）記載の相変化型光記録媒体。
６）  透明熱伝導層がＡｌＮを主成分とする材料からなる１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
７）  第２保護層の膜厚が５〜２０ｎｍである１）〜６）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
８）  記録層が次の組成式で表される合金からなる１）〜７）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＧｅαＸβ（ＳｂγＴｅ１−γ）１−α−β
（式中、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、α、β、γは原子比、０．０１≦α≦０．１０、０．００１≦β≦０．１０、０．６５≦γ≦０．８５である。）
９）  反射層がＡｕ及び／又はＡｇを主成分として含む１）〜８）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
１０）  波長３８０〜４３０ｎｍの光で記録再生を行う際のセル密度が、Ｗ＝０．８２×λ／ＮＡ（λ：記録再生波長、ＮＡ：光学系の開口数）で示される集光レーザビームの収束直径Ｗの１／２以下である１）〜９）の何れかに記載の相変化型光記録媒体への記録方法。
【００１２】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
前述のように、多値信号の標準偏差σｉが小さいほど、また、ダイナミックレンジが大きいほど、ＳＤＲ値＝Σσｉ／（ｎ×ＤＲ）は小さくなり、エラー率は低くなる。また、限られたＤＲにおいて、多値階調数ｎを大きく取るほど、ＳＤＲ値は大きくなりエラー率は高くなる。特に、従来の記録型ＤＶＤの赤色記録再生系（約６５０ｎｍ）に比べて、現在実用化が進みつつある青色記録再生系（約４０５ｎｍ）の方がより多値化が困難である。何故ならば、基本的にダイナミックレンジは、結晶状態とアモルファス状態の反射率差で与えられるが、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍のＳｂ及びＴｅを主成分とした記録材料の場合、図５のように、現在実用化が進みつつある青色レーザ（約４０５ｎｍ）の波長域では、記録膜の屈折率が小さくなると共に、吸収係数ｋの差が、これまでの赤色波長に比べて著しく小さくなる。更に、ドライブ装置の受光器感度低下も重なって、結晶状態とアモルファス状態の反射率差（コントラスト）が得難くなり、ダイナミックレンジが、赤色記録再生系のそれに比べて１／２〜１／４に激減してしまう。これは、回路システム側の電気ノイズが変わらないとすれば、信号のＳＮが１／２〜１／４に悪化することを意味するからである。
【００１３】
このような、青色記録再生系の狭いダイナミックレンジに多値レベルを割り付けようとすると、標準偏差σｉ、即ち、図２（６値の場合）或いは図４（８値の場合）に示した多値信号のＲｆ信号分布を、これまで以上に小さく抑えなければならない。多値信号のＲｆ信号分布には、前後マークの符号間干渉による原理的な分散や、隣接トラックのクロストークなどの再生時の光学的要因によるものと、クロスイレースや記録マーク自体の面積変調率（マーク形状）のばらつきなど、記録時の熱的要因によるものとが混在している。このうち、後者のクロスイレースとマーク形状のばらつきについては、媒体構造を急冷構造にし、マーク形成時の冷却勾配をより急峻にすることで低減することができる。即ち、溶融した記録層の熱を媒体の積層膜方向に積極的に逃がすことで、トラック横方向のマークの拡がりを抑え、クロスイレースが軽減できる。同様に、トラック方向にも、前後マークの熱干渉を受け難くでき、再現性良くマークが形成できるようになる。また、冷却勾配を急峻にすることで、アモルファス凍結時の熱的揺らぎが抑えられ、シャープなマークが書けるようになる。
【００１４】
媒体の急冷構造化には、レーザビーム側から見て記録層奥側に位置する保護層を薄膜化し、反射層により効率的に放熱する手段がある。しかしながら、該保護層の極端な薄膜化は、繰り返し記録特性を悪化させてしまう。また、レーザエネルギーの大部分が反射層に伝達してしまうため、パワーマージンのない非実用的な媒体になってしまう。即ち、記録層奥側保護層の薄膜化には限界がある。
また、記録層手前側に放熱層を設ける手段がある。一般的には、レーザビームのエネルギーを有効に使うために、放熱層には透明誘電体を用いる。しかしながら、この場合、記録層手前での反射界面が増えて、媒体積層構造の干渉条件が変わるため、媒体の反射率が大きく変化する一方で、コントラストは変化しないか、むしろ小さくなる傾向がある。このため、Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍のＳｂ及びＴｅを主成分とした記録材料を用いて、青色記録再生系で多値記録を実現する場合は、ダイナミックレンジが小さくならないように、光学条件及び熱的条件を最適に調整する必要がある。
【００１５】
そこで、本発明者等は鋭意検討の結果、上記本発明の相変化型光記録媒体とその記録方法を発明するに至った。
本発明１では、前述したように、透明熱伝導層の厚さを実質的にλ／４ｎ或いはλ／２ｎに設定する。ここで、実質的にλ／４ｎ或いはλ／２ｎであるとは、望ましくはλ／４ｎ（又はλ／２ｎ）±１０ｎｍ以内、より望ましくはλ／４ｎ（又はλ／２ｎ）±５ｎｍ以内の膜厚を指す。また、個々の媒体の透明熱伝導層の厚さは、媒体に特有の記録再生波長に対応させて上記要件を満足するように設計すればよい。
本発明１の構成とすれば、第１保護層と透明熱伝導層の界面からの反射光と、透明熱伝導層と第２保護層の界面からの反射光とが、最も弱め合う条件で干渉するため、透明熱伝導層を設けても光学条件を大きく変化させることがない。即ち、ダイナミックレンジを減じることなく急冷構造が実現できる。
また、本発明２の構成とすれば、現在実用化が進みつつある青色レーザの波長域である３８０〜４３０ｎｍの光で記録再生を行う場合に、記録層が結晶状態の時の反射率がアモルファス状態の時の反射率よりも高いため、第３保護層を５〜２０ｎｍ程度に薄くでき、記録層の溶融ピーク温度を高く保った後、反射層への効果的な放熱が行われるので、最適な急冷構造を実現できる。なお、ＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とするとは、材料全体の８０重量％以上を占めることを意味するが、通常はＺｎＳとＳｉＯ２のみからなる材料を用いることが好ましい。
【００１６】
また、本発明３のように、第１保護層と第２保護層にＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする同一材料を用いることが好ましく、これにより、第１保護層と透明熱伝導層の界面からの反射光と、透明熱伝導層と第２保護層の界面からの反射光とが、干渉により完全に打ち消し合うため、透明熱伝導層を設けても光学条件の変化がない。主成分の定義は上記本発明２の場合と同様である。
また、本発明４のように、第１保護層と第２保護層の屈折率が実質的に同一であることが好ましい。ここで、屈折率が実質的に同一であるとは、第１保護層の屈折率をｎ１、第２保護層の屈折率をｎ２としたとき、好ましくは（ｎ１−ｎ２）≦±０．２、より好ましくは（ｎ１−ｎ２）≦±０．１であることを指す。この好ましい構成によれば、第１保護層と透明熱伝導層の界面からの反射光と、透明熱伝導層と第２保護層の界面からの反射光とが、干渉によりほぼ完全に打ち消し合うため、透明熱伝導層を設けても光学条件の変化がない。
【００１７】
また、本発明５のように、第１保護層がＺｎＳとＳｉＯ２を主成分とする材料からなり、かつ第２保護層がＺｒＯ２を主成分とする材料からなることが好ましい。例えば、ＺｎＳを７０〜８０モル％含むＺｎＳ・ＳｉＯ２からなる第１保護層と、ＺｒＯ２からなる第２保護層は、波長４０５ｎｍ付近の屈折率が約２．２で実質的に同一である。このため、第１保護層と透明熱伝導層の界面からの反射光と、透明熱伝導層と第２保護層の界面からの反射光とが、干渉によりほぼ完全に打ち消し合うため、透明熱伝導層を設けても光学条件の変化がない。なお、第１保護層の主成分の定義は、上記本発明２の場合と同様である。また、第２保護層のＺｒＯ２については、材料全体の７０モル％以上、好ましくは８０モル％以上を占めることを意味する。ＺｒＯ２に添加する好ましい材料としては、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＳ、ＺｎＯ等が挙げられる。
また、本発明６のように、透明熱伝導層がＡｌＮを主成分とする材料からなることが好ましく、ＡｌＮは金属に匹敵する高い熱伝導率（〜３００Ｗ／ｍＫ）を有するため、最適な急冷構造を実現できる。なお、ＡｌＮを主成分とするとは、材料全体の８０重量％以上を占めることを意味するが、通常はＡｌＮのみからなる材料を用いることが好ましい。
【００１８】
また、本発明７のように、第２保護層の膜厚を５〜２０ｎｍとすることにより、記録層の溶融ピーク温度を高く保った後、透明熱伝導層への効果的な放熱により、最適な急冷構造を実現できる。
また、本発明８のような組成式の合金を記録層材料として用いれば、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、実用的な保存安定性を満足させることができる。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。
また、本発明９のように、反射層がＡｕ及び／又はＡｇを主成分として含むことが好ましく、これにより、反射層の熱伝導率が高くなり大きい冷却能を有するため、反射層への効果的な放熱により最適な急冷構造を実現できる。なお、これらの金属の純度はなるべく高い方が好ましく、少なくとも９０原子％、好ましくは９５原子％以上の純度のものを用いる。
【００１９】
また、本発明１０のように、現在実用化が進みつつある青色レーザの波長域である３８０〜４３０ｎｍの光で記録再生を行う場合には、Ｗ＝０．８２×λ／ＮＡ（λ：記録再生波長、ＮＡ：光学系の開口数）で示される集光レーザビームの収束直径Ｗの１／２以下のセル密度で記録することが好ましい。この構成によれば、記録媒体が急冷構造を有し、前後マーク間の熱干渉が抑制されるため、セル密度を収束直径Ｗの１／２以下に上げても、再現性良くマークが形成でき、ＤＤＰＲ多値判定技術を用いてＳＤＲを低く保つことが可能である。
また、上記本発明の相変化型光記録媒体の各層は、スパッタリングなどの公知の真空製膜法により作成することができる。
【００２０】
本発明の相変化型光記録媒体の一例を図６に示す。
図６の例では、基板１上に、第１保護層２、透明熱伝導層３、第２保護層４、記録層５、第３保護層６、反射層７、有機保護層８が順次形成されている。即ち、光入射側から見て記録層５の手前側に、第２保護層４を介して透明熱伝導層３を配置し、急冷構造を実現している。なお、記録型ＤＶＤとの互換性を取り易くするためには、基板１の厚さを０．６ｍｍとし、図示していないもう１枚の厚さ０．６ｍｍの基板を有機保護層８側に貼り合わせて厚さ１．２ｍｍとする。
基板１の材料としては、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が挙げられる。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、安価でもあるので最も好ましい。基板には通常グルーブ溝９が形成されており、その深さは２００〜４５０Å程度、溝ピッチは０．４０〜０．６０μｍである。
【００２１】
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。ここで主成分とは材料全体の９０原子％以上を占めることを意味する。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比が０．８５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って（１〜２ｍ／ｓ）実用的でなくなる。従って、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。
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に、数十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、１０原子％以下、好ましくは３〜８原子％、更に好ましくは４〜８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ため、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４〜８原子％が最適である。
【００２２】
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Ｘを含むことができる。このような元素Ｘを含有する好ましい合金としては、本発明８で規定する組成式のものが挙げられる。
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、結晶成長が三次元的になるため、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。
【００２３】
第１保護層、第２保護層及び第３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、単体で又は混合物として用いることができる。これらの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、密着性等を考慮して決定される。
本発明者等は、種々の材料を検討した結果、これらの保護層の材料としては、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物が最も好ましいという結論に至った。
そして、第１保護層及び第２保護層の材料をＺｎＳ・ＳｉＯ２として、両保護層の組成を同一にするか、或いは屈折率が実質的に同一となるような組み合わせの組成を選んだとき、透明熱伝導層の厚さを実質的にλ／２ｎとすると、第１保護層と透明熱伝導層の界面からの反射光と、透明熱伝導層と第２保護層の界面からの反射光とを、干渉により完全に或いはほぼ完全に打ち消せるため、透明熱伝導層を設けることによる光学条件の変化がなくなる。即ち、光学条件を変化させることなく、急冷構造が最適になるように第２保護層の膜厚を調整することが可能になる。
【００２４】
第２保護層の材料としては、ＺｒＯ２を主成分とする材料も好適である。ＺｒＯ２を含む混合物には、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｙ、希土類から選ばれる１種以上の元素の酸化物を、ＺｒＯ２に対して２〜１５モル％固溶させたものをスパッタリングのターゲットとして用いる。これにより、部分的又は全体的に、ＺｒＯ２の最高温相である立方晶を室温で安定相とすることができ、相転移による大きな体積変化が回避され、ターゲット作成中の割れを防止できる。また、第１保護層と屈折率を実質的に同一にするため、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｎＳ等を混合して用いることもできる。
【００２５】
第１保護層の膜厚は、２０〜１００ｎｍであることが望ましい。２０ｎｍより薄いと、ダイナミックレンジが得られなくなってしまう。また、１００ｎｍより厚いと、第１保護層、透明熱伝導層、第２保護層全体の膜厚が厚くなり、基板に熱的なダメージが残留し易くなる。
第２保護層の膜厚は、５〜２０ｎｍであることが望ましい。５ｎｍより薄いと、レーザエネルギーの大部分が透明熱伝導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るため、ダイナミックレンジ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。逆に、２０ｎｍより厚いと、透明熱伝導層の放熱効果が薄れ、急冷構造が得られなくなる。
【００２６】
第３保護層の膜厚は、５〜２０ｎｍであることが望ましい。膜厚が５ｎｍ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るため、ダイナミックレンジ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。
逆に、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、逆にクロスイレースが増大してしまう。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。
Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍のＳｂ及びＴｅを主成分とした記録材料を用いた、記録層がアモルファス状態の時の反射率が結晶状態の時の反射率よりも高い、いわゆるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型光記録媒体は、光学条件として記録層奥側の保護層膜厚を４０ｎｍ程度に厚くする必要があるため、本質的に急冷構造が困難であり、高速記録には不向きである。
【００２７】
透明熱伝導層には、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＺｒＣ、ＣｄＳ等の化合物を単体で又は混合物として用いることができる。中でも、透明性を有すると共に下記表１に示すように高い熱伝導率を有するＡｌＮが急冷構造を実現する上で最も望ましい。第１保護層及び第２保護層の材料を屈折率２．２のＺｎＳ・ＳｉＯ２膜としたとき、記録再生波長４０５ｎｍにおいては、ＡｌＮ（屈折率約１．８）の膜厚を、ｄ＝λ／２ｎ＝１１３ｎｍを中心値として、１１３±１０ｎｍ、好ましくは１１３±５ｎｍとする。
【表１】
2005004836.tif 000003
【００２８】
反射層材料としてはＡｕ、Ａｇが好ましく、中でも熱伝導率の高いＡｇが最も好適である（表１参照）。Ａｇ合金は比較的安価であり、経時安定性に優れた媒体を形成することができる。
反射層の膜厚は、８０〜１５０ｎｍが望ましい。膜厚が８０ｎｍ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。反射層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を使用できるが、１５０ｎｍより厚くしても、もはや記録特性は変化しなくなり、成膜に時間がかかるだけなので、１５０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明する。なお、これらの実施例は、本発明の好適な実施の形態であって、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明は、これらの態様に限られるものではない。
【００３０】
実施例１〜１０、比較例１〜６
トラックピッチ０．４６μｍ、溝深さ２５ｎｍ、溝幅０．２０μｍのグルーブを設けた、厚さ０．６ｍｍ、直径１２０ｍｍのポリカーボネート基板上に、下記表２に示す材料を用いてスパッタリング法により表２に示す膜厚の各層を順に形成し、情報基板を作製した。この情報基板の反射層上に厚さ０．６ｍｍのカバー基板を貼り合わせて、厚さ１．２ｍｍの光記録媒体を得た。なお、これらの実施例及び比較例では、第３保護層が硫黄を含む材料で、且つ反射層がＡｇを主成分とする材料である場合にのみ、両者の境界にＡｇの硫化を防ぐためのバリア層として、厚さ２ｎｍのＳｉＣ膜を形成した。
これらの各媒体に対し、レーザ波長４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５の光学系（収束直径＝φ０．５１μｍ）を用い、記録線速＝６．０ｍ／ｓで８値の多値記録を行った。セル長は、特に断らない限り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。
記録特性の評価は、多値判定技術ＤＤＰＲを用いてＳＤＲを求め、実用システムとして許容できるＳＤＲ≦３．２％の場合を○、３．２％よりも大きい３％台の場合を△、４％以上の場合を×とした。保存特性については、温度８０℃、湿度８５％の条件下で１００時間放置後のＳＤＲを実験室環境で測定し、同様の評価基準で○、△、×を付与した。評価結果を纏めて表２に示す。なお、保存特性の欄の「−」は、評価しなかったか、評価できなかったことを示す。
【００３１】
【表２】
2005004836.tif 000004
【００３２】
表２の結果から以下のようなことが分る。
実施例１〜１０は、何れも透明熱伝導層がＡｌＮで、その膜厚が実質的にλ／２ｎ（実施例１〜４、６〜９）或いはλ／４ｎ（実施例５、１０）なので、ダイナミックレンジを減ずることなく急冷構造が実現でき、実用システムとして十分なＳＤＲ≦３．２％を満足できている。また、記録層にＧｅを５原子％含むため、保存試験結果も良好である。
比較例１及び２は、透明熱伝導層３が無いため、セル長が収束直径の半分以下となるような高密度では、ＤＤＰＲによってもＳＤＲが高くなってしまい、実用が困難である。比較例１及び２において、ＳＤＲ≦３．２％を満足させるためには、セル長を０．２５μｍよりも大きくする必要がある。即ち、媒体の記憶容量を減らさなくてはならない。
比較例３及び４は、ＡｌＮの透明熱伝導層３を有するが、その膜厚が実質的にλ／２ｎではないため、ダイナミックレンジが小さくなってしまい、ＳＤＲを満足できない。特に、光学条件を大きく乱してしまう比較例４の方がＳＤＲの上昇が激しい。
比較例５及び６は、記録層のＳｂ比率が０．６５〜０．８５の範囲を外れるため、良好なアモルファスマークの形成ができず、ＳＤＲを満足できなかった。
【００３３】
【発明の効果】
面積変調方式による多値記録が可能な相変化型光記録媒体、特に、青色レーザの波長域でダイナミックレンジが得られ難くなるＳｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍のＳｂ及びＴｅを主成分とする記録材料を用いた光記録媒体において、光記録媒体の急冷構造によって、クロスイレースや多値記録マークの面積変調率のばらつきを抑え、従来のＤＤＰＲ多値判定技術を用いて、より高密度な記録ができる相変化型光記録媒体とその記録方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録マーク占有率の違いで多値情報を記録する従来方法におけるマーク占有率とＲｆ信号の関係を示す図。
【図２】図１に示すような面積変調方式により、記録マークパタン数＝６で多値記録を行ったときの、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に示す多値記録を行うための記録ストラテジを示す図。
【図４】図１に示すような面積変調方式により、記録マークパタン数＝８で多値記録を行ったときの、各記録マークパタンからのＲｆ信号値の分布を示す図。
【図５】Ｓｂ７０Ｔｅ３０共晶組成近傍のＳｂ及びＴｅを主成分とした記録材料の屈折率ｎと吸収係数ｋの波長による変化を示す図。
【図６】本発明の相変化型光記録媒体の一例を示す図。
【符号の説明】
Ｐｗ  ピークパワー
Ｐｅ  イレースパワー
Ｐｂ  バイアスパワー
【図１】
2005004836.tif 000005
【図２】
2005004836.tif 000006
【図３】
2005004836.tif 000007
【図４】
2005004836.tif 000008
【図５】
2005004836.tif 000009
【図６】
2005004836.tif 000010