(57)【要約】【課題】  青色レーザ波長以下の領域、特に４５０ｎｍ以下の波長領域で高密度の記録再生を行っても容易に記録再生でき、記録感度、変調度、ジッタといったような記録特性や、保存特性の改善を実現できる、２層以上の記録層を有する追記型光記録媒体の提供。【解決手段】  案内溝を有する基板と記録により混ざり合う２層以上の記録層を有し、案内溝のトラックピッチが０．２５〜０．５μｍ、深さが１０〜１５０ｎｍ、溝底幅が０．１０〜０．２５μｍであり、記録を行った際に記録マーク部の変形の最大高さＨと案内溝の深さＤとが、０．０５＜Ｈ／Ｄ＜１という関係を満足し、４５０ｎｍ以下の波長のレーザ照射時間又はレーザ照射パワーを２値以上に変調させることにより記録再生を行うことができることを特徴とする追記型光記録媒体。【選択図】        図１
2005116058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内溝を有する基板と記録により混ざり合う２層以上の記録層を有し、案内溝のトラックピッチが０．２５〜０．５μｍ、深さが１０〜１５０ｎｍ、溝底幅が０．１０〜０．２５μｍであり、記録を行った際に記録マーク部の変形の最大高さＨと案内溝の深さＤとが、０．０５＜Ｈ／Ｄ＜１という関係を満足し、４５０ｎｍ以下の波長のレーザ照射時間又はレーザ照射パワーを２値以上に変調させることにより記録再生を行うことができることを特徴とする追記型光記録媒体。
【請求項２】
初期化したままの状態を除く未記録部の反射率が２〜５０％であることを特徴とする請求項１記載の追記型光記録媒体。
【請求項３】
ビ−ム径以上の長さを有する記録マ−ク部の前端エッジと後端エッジの変調度差が±２０％以内となる再生信号を発生することを特徴とする請求項１又は２記載の追記型光記録媒体。但し、上記変調度差は、後端エッジの変調度をＴ、前端エッジの変調度をＬとして、下記式で定義されるものである。
変調度差（％）＝（Ｔ−Ｌ）×１００／Ｔ
【請求項４】
記録により混ざり合う２層以上の記録層が無機材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の追記型光記録媒体。
【請求項５】
記録により混ざり合う２層以上の記録層の少なくとも１層はＳｉを主成分として含み、少なくとも１層はＣｕを主成分として含むことを特徴とする請求項４記載の追記型光記録媒体。
【請求項６】
記録により混ざり合う２層以上の記録層の少なくとも１層はＩｎを主成分として含み、少なくとも１層はＧｅ及び／又はＴｅを主成分として含むことを特徴とする請求項４記載の追記型光記録媒体。
【請求項７】
ＧｅとＴｅの原子比が５：９５〜３０：７０の範囲であることを特徴とする請求項６記載の追記型光記録媒体。
【請求項８】
隣接する２層の記録層のうち少なくとも一方が０．０１〜３０原子％の酸素を含有することを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の追記型光記録媒体。
【請求項９】
照射時間と照射パワーの少なくとも一方が３段階以上に設定されたレーザにより、グルーブに沿った記録再生用レーザの進行方向における任意の単位長さ及びこれと直行する方向の任意の単位幅となる仮想記録セルに３種類以上の大きさの異なる記録マークが形成される事により、光反射率が変調され情報を多値記録できる事を特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の追記型光記録媒体。
【請求項１０】
記録マーク部の変形の最大高さＨと案内溝の深さＤとの関係が０．０５＜Ｈ／Ｄ＜１という関係を満足し、ビ−ム径以上の長さを有する記録マ−ク部の前端エッジと後端エッジの変調度差が±２０％以内となる再生信号を発生する記録部を形成できるような記録パワー又は記録ストラテジで２値以上に変調させて記録を行うことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の追記型光記録媒体の記録方法。但し、上記変調度差は、後端エッジの変調度をＴ、前端エッジの変調度をＬとして、下記式で定義されるものである。
変調度差（％）＝（Ｔ−Ｌ）×１００／Ｔ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色レーザ波長領域でも高密度の記録が可能な追記型光記録媒体（ＷＯＲＭ：Ｗｒｉｔｅ  Ｏｎｃｅ  Ｒｅａｄ  Ｍａｎｙ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高密度の記録が可能となる青色レーザの開発は急速に進んでおり、それに対応した追記型光記録媒体の開発が行われている。
従来の追記型光記録媒体では、有機材料からなる記録層にレーザ光を照射し、主に有機材料の分解・変質による屈折率変化を生じさせることで記録ピットを形成させており、記録層に用いられる有機材料の光学定数や分解挙動が、良好な記録ピットを形成させるための重要な要素となっている。
従って、記録層に用いる有機材料としては、青色レーザ波長に対する光学的性質や分解挙動の適切な材料を選択する必要がある。即ち、未記録時の反射率を高め、またレーザの照射によって有機材料が分解し大きな屈折率変化が生じるようにするため（これによって大きな変調度が得られる）、記録再生波長は大きな吸収帯の長波長側の裾に位置するように選択される。
何故ならば、有機材料における大きな吸収帯の長波長側の裾は、適度な吸収係数を有し且つ大きな屈折率が得られる波長領域となるためである。
しかしながら、青色レーザ波長に対する光学的性質が従来並みの値を有する有機材料は未だ見出されていない。これは、青色レーザ波長近傍に吸収帯を持つ有機材料を得るためには、分子骨格を小さくするか又は共役系を短くする必要があるが、そうすると吸収係数の低下、即ち屈折率の低下を招くためである。
つまり、青色レーザ波長近傍に吸収帯を持つ有機材料は多数存在し、吸収係数を制御することは可能となるが、大きな屈折率を持たないため、大きな変調度を得ることができなくなるのである。
【０００３】
特許文献１には、基板上に反射層と記録層の機能を有する複合機能層、保護層を順次形成した層構成で、基板と複合機能層がバンプを形成することで記録を行う技術が開示されている。なお、複合機能層としては、ニッケル、クロム、チタン等の金属、又はそれらの合金との規定がある。
特許文献２には、基板上に金属薄膜層、変形可能な緩衝層、反射層、保護層を順次形成した層構成で、基板と金属薄膜層を変形させ、同時にこの変形部での緩衝層膜厚を薄くさせることで記録を行う技術が開示されている。なお、金属薄膜層としては、ニッケル、クロム、チタン等の金属、又はそれらの合金との規定がある。また、緩衝層としては、変形し易く適当な流動性を持つ樹脂が用いられ、変形を促進させるために色素を含有させても良いとの記載がある。
特許文献３には、基板上に金属薄膜層、緩衝層、反射層を順次積層した層構成で、基板と金属薄膜層を変形させ、同時にこの変形部での緩衝層膜厚と光学定数とを変化させることで記録を行う技術が開示されている。なお、金属薄膜層としては、ニッケル、クロム、チタン等の金属、又はそれらの合金が好ましいとの記載がある。また、緩衝層は色素と有機高分子の混合物からなり、記録再生波長近傍に大きな吸収帯を有する色素が用いられる。
【０００４】
特許文献４には、基板上に金属記録層、バッファ層、反射層を順次積層した層構成で、基板と金属記録層を変形させ、同時にこの変形部でのバッファ層膜厚と光学定数とを変化させることで記録を行う技術が開示されている。なお、金属記録層としては、ニッケル、クロム、チタン等の金属、又はそれらの合金が好ましいとの記載がある。また、バッファ層は色素と樹脂の混合物からなり、記録再生波長近傍に大きな吸収帯を有する色素が用いられる。
しかし、これら金属薄膜層を用いた文献には、光源として４００〜８５０ｎｍの波長のレーザを用いる事ができるという記載はあるものの、実際に実施例で用いているのはＣＤ−Ｒ用の７８０ｎｍのレーザのみであって、ＣＤ−Ｒ用の低記録密度の場合しか効果が確認されていない。しかも評価項目はＣＮＲであり、３Ｔのみ（記述無し）のシングルパターンでの評価である。周知のように、２値記録ではランダムパターンでの記録においてジッタ評価を行わなければ実用上意味がない。従って、これらの文献に高密度の２値記録を実現できる技術が記載されているとは言えない。
【０００５】
特許文献５には、相変化材料などの記録層を、ＺｎＳ・ＳｉＯ２などの保護層材料に代えてＴｅＯ層で挟み、記録層との接着性を改善すると共に、ＺｎＳ・ＳｉＯ２などのＳが記録膜の中に拡散して特性が劣化するのを防止する発明が開示されているが、信頼性の向上のために本発明とは全く異なる範囲の酸化度を有するＴｅＯを用いており、該発明の効果も本発明とは全く異なるものである。
更に、本出願人の先願である特願２００２−２２３７２０号には、ＩｎとＧｅＴｅとの２層拡散混合型光記録媒体の発明が記載されているが、本発明のような４５０ｎｍ以下の短波長記録を課題とする発明ではなく、３ＴのシングルパターンのＣ／Ｎしか評価していないし、短波長記録用の基板の溝形状に関する記載や限定もない。
また、「ＣＥＡＴＥＣ  ＪＡＰＡＮ  ２００２」においてＴＤＫは、基板／ＺｎＳＳｉＯ２／Ｓｉ／Ｃｕ／ＺｎＳＳｉＯ２／Ａｇという構成の媒体を発表した。この媒体の特性は変調度６５％、ジッタ６％、反射率１４％であると報告されたが、本発明者が追試したところ、ＳｉとＣｕを隣接積層させると、放置、保存試験などで徐々に相互拡散をしてしまい、特性の劣化が見られた。これは２層拡散混合型の一つの欠点である。また、この媒体は変調度を得るために誘電体膜であるＺｎＳＳｉＯ２を上下２層必要とするなど、多くの工程、コストがかかる。
以上のように、上記従来技術は青色レーザ波長領域での追記型光記録媒体の実現のために充分ではなく、青色レーザ波長領域で有効となる層構成や記録方法ではない。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６５６６０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３４４１５号公報
【特許文献３】特開平１１−３０６５９１号公報
【特許文献４】特開平１０−１２４９２６号公報
【特許文献５】特開２００２−２９８４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点を解決し、青色レーザ波長以下の領域、特に４５０ｎｍ以下の波長領域で高密度の記録再生を行っても容易に記録再生でき、記録感度、変調度、ジッタといったような記録特性や、保存特性の改善を実現できる、２層以上の記録層を有する追記型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】
【０００８】
上記課題は、次の１）〜１０）項の発明（以下、本発明１〜１０という）によって解決される。
１）  案内溝を有する基板と記録により混ざり合う２層以上の記録層を有し、案内溝のトラックピッチが０．２５〜０．５μｍ、深さが１０〜１５０ｎｍ、溝底幅が０．１０〜０．２５μｍであり、記録を行った際に記録マーク部の変形の最大高さＨと案内溝の深さＤとが、０．０５＜Ｈ／Ｄ＜１という関係を満足し、４５０ｎｍ以下の波長のレーザ照射時間又はレーザ照射パワーを２値以上に変調させることにより記録再生を行うことができることを特徴とする追記型光記録媒体。
２）  初期化したままの状態を除く未記録部の反射率が２〜５０％であることを特徴とする１）記載の追記型光記録媒体。
３）  ビ−ム径以上の長さを有する記録マ−ク部の前端エッジと後端エッジの変調度差が±２０％以内となる再生信号を発生することを特徴とする１）又は２）記載の追記型光記録媒体。但し、上記変調度差は、後端エッジの変調度をＴ、前端エッジの変調度をＬとして、下記式で定義されるものである。
変調度差（％）＝（Ｔ−Ｌ）×１００／Ｔ
４）  記録により混ざり合う２層以上の記録層が無機材料からなることを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の追記型光記録媒体。
５）  記録により混ざり合う２層以上の記録層の少なくとも１層はＳｉを主成分として含み、少なくとも１層はＣｕを主成分として含むことを特徴とする４）記載の追記型光記録媒体。
６）  記録により混ざり合う２層以上の記録層の少なくとも１層はＩｎを主成分として含み、少なくとも１層はＧｅ及び／又はＴｅを主成分として含むことを特徴とする４）記載の追記型光記録媒体。
７）  ＧｅとＴｅの原子比が５：９５〜３０：７０の範囲であることを特徴とする６）記載の追記型光記録媒体。
８）  隣接する２層の記録層のうち少なくとも一方が０．０１〜３０原子％の酸素を含有することを特徴とする４）〜７）の何れかに記載の追記型光記録媒体。
９）  照射時間と照射パワーの少なくとも一方が３段階以上に設定されたレーザにより、グルーブに沿った記録再生用レーザの進行方向における任意の単位長さ及びこれと直行する方向の任意の単位幅となる仮想記録セルに３種類以上の大きさの異なる記録マークが形成される事により、光反射率が変調され情報を多値記録できる事を特徴とする１）〜８）の何れかに記載の追記型光記録媒体。
１０）  記録マーク部の変形の最大高さＨと案内溝の深さＤとの関係が０．０５＜Ｈ／Ｄ＜１という関係を満足し、ビ−ム径以上の長さを有する記録マ−ク部の前端エッジと後端エッジの変調度差が±２０％以内となる再生信号を発生する記録部を形成できるような記録パワー又は記録ストラテジで２値以上に変調させて記録を行うことを特徴とする１）〜９）の何れかに記載の追記型光記録媒体の記録方法。但し、上記変調度差は、後端エッジの変調度をＴ、前端エッジの変調度をＬとして、下記式で定義されるものである。
変調度差（％）＝（Ｔ−Ｌ）×１００／Ｔ
【０００９】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明者は、記録を行った際の記録マーク部の変形の最大高さＨと案内溝の深さＤとが０．０５＜Ｈ／Ｄ＜１という関係を満足し、照射レーザ光パワーの２値以上の変調により記録・再生を行うことができ、４５０ｎｍ以下の波長の光により記録再生可能であり、記録により２層以上の記録層が混ざり合って引き起こされる反射率変化に伴い、モジュレーションが向上しクロストークが低減しジッタが下がり、パワーマージンの広い媒体が実現できることを見出した。特に連続書き（重ね波）の際に顕著な効果を奏し、２値以上のレベル記録による高密度記録に効果を発揮する。
記録により混ざり合う２層以上の記録層を用いる場合、０．０５＜Ｈ／Ｄの基板変形を起こさせることにより記録信号のエッジが明瞭になりジッタが向上する。しかし、Ｈ／Ｄが１以上では、クロストークが増大し、ジッタ、パワーマージンが悪化する。また、Ｈ／Ｄが０．０５以下であると、混ざり合う２層以上の記録層上の記録信号はその端部が滲み、ジッタが低くなる。より好ましい範囲は０．１＜Ｈ／Ｄ＜０．９である。
【００１０】
また、４５０ｎｍ以下のレーザによる記録再生に適合させるため、案内溝のトラックピッチが０．２５〜０．５μｍ、溝深さが１０〜１５０ｎｍ、溝底幅が０．１０〜０．２５μｍの基板を用いる必要がある。更に、初期化したままの状態（初期化後に一度も記録を行っていない状態）を除く未記録部の反射率が２〜５０％であるようにすれば、クロストーク、パワーマージン、ジッタを一層向上させることができる。
通常、記録により混ざり合う２層以上の記録層を用いる場合には基板変形は起こらないので、本発明の媒体に記録する際には、基板変形を誘発するため記録パワーを通常よりも強くすることが好ましい。基板変形を誘発する方法としては例えばストラテジを改良するなど、他の方法を用いる事もできる。
また、変調度差が±２０％以内となる再生信号を発生させるように設計すれば、更に顕著な記録再生特性の向上を図ることができる。
なお、変調度差（％）の定義中の前端エッジ、後端エッジは、図１５に概念的に示した記録部の前後端部のことである。
【００１１】
また、記録により混ざり合う２層以上の記録層に無機材料を用いることにより拡散速度が大きくなり記録速度を速くする事が可能となるし、記録信号のエッジに比較的滲みが少なくなり、良好なジッタを得ることができる。
特に、記録により混ざり合う２層以上の記録層の少なくとも１層がＳｉを主成分として含み、少なくとも１層がＣｕを主成分として含むことにより、或いは、記録により混ざり合う２層以上の記録層の少なくとも１層がＩｎを主成分として含み、少なくとも１層がＧｅ及び／又はＴｅを主成分として含むことにより、記録に変形を伴い易くなり、記録マークのエッジに滲みがなくなり、良好なジッタを得ることができる。更に、このような構成により、ＺｎＳ・ＳｉＯ２などの耐熱保護層（誘電体層）がなくても大きなモジュレーションを得ることができるので、工程やコストを大幅に減少させることができる。もちろん耐熱保護層はあっても良い。なお、ここで主成分とは、材料全体の５０原子％以上を占めることを意味する。
【００１２】
また、ＧｅとＴｅの原子比が５：９５〜３０：７０の範囲にあると、低い融点を実現でき感度の高い媒体を実現できる上に、記録による相互拡散に伴い大きな反射率変化を実現でき、信号の変調度を大きくすることができる。
また、無機材料からなる隣接する２層の記録層のうち少なくとも一方が酸素を含有する場合には、２層の間に酸化物障壁が生じ、信頼性が大きく向上する。従来技術では、拡散混合する層を隣接して積層すると、放置、保存試験などで徐々に相互拡散してしまい、特性の劣化が見られた。これは２層拡散混合型の欠点の一つであったが、本発明では酸化物障壁により保存試験などでの自己拡散が殆どなく、記録時のみに拡散が行われるようになり、信頼性の問題を解決することができる。
隣接する２層の記録層の少なくとも一方に含まれる酸素の割合は０．０１〜３０原子％とする。０．０１原子％よりも小さい場合には、酸素障壁による相互拡散防止効果が十分に得られない。３０原子％よりも大きい場合には、記録層のバンドギャップが大きくなり過ぎ反射率が下がるし、そのために感度も落ちジッタも悪くなる。
【００１３】
従来の光記録媒体のような再生信号の長さを多段階に変えることによってデータを記録する方法に対して、再生信号の深さを多段階に切り換えることにより、同じ長さの各信号に複数のデータを記憶する方法に関する研究が数多くなされている。
この光記録方法によれば、単にピットの有無による２値のデータを記録した場合と比較して、深さ方向に複数のデータを記録できるため、一定の長さに割り当てられる信号の量を増やすことができ、従って、線記録密度を向上させることが可能となる。なお、ここでは反射信号の変調度が互いに異なる３種類以上の記録データを記録することを多値記録と呼ぶ。
本発明者は、本発明の追記型光記録媒体において、照射時間と照射パワーの少なくとも一方が３段階以上に設定されたレーザにより、グルーブに沿った記録再生用レーザの進行方向における任意の単位長さ及びこれと直行する方向の任意の単位幅となる仮想記録セルに３種類以上の大きさの異なる記録マークが形成される事により、光反射率が変調され情報を多値記録でき、良好な信号を得られる事を確認した。
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の層構成例を図１及び図２に示す。図１は基板側からレーザを入射して記録再生を行う例の要部拡大断面図である。この光記録媒体は、片面に微細な凹凸状のプリフォーマットパターン（図示せず）を有する基板１、第１記録層３、第２記録層４、保護層７がこの順に積層された層構成を有する。
図２の光記録媒体は、片面に微細な凹凸状のプリフォーマットパターン（図示せず）を有する基板１、下部耐熱保護層２、第１記録層３、第２記録層４、上部耐熱保護層５、反射層６、保護層７がこの順に積層された層構成を有する。
【００１５】
基板としては、例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテン、エポキシ樹脂、ポリエステル、非晶質ポリオレフィンなどの透明樹脂材料（好ましくはガラス転移温度Ｔｇが１００〜２００℃のもの）を所望の形状に成形し、その片面に所望のプリフォーマットパターンを転写したものや、所望の形状に形成されたガラス等の透明セラミックス板の片面に所望のプリフォーマットパターンが転写された透明樹脂層を密着したものなど、公知に属する任意の透明基板を用いることができる。
また、ディスク状光記録媒体（光ディスク）を構成する基板の場合には、中心部にセンタ孔を有する円盤状に形成する。
なお、基板の作製は、公知の方法で行うことができる。
【００１６】
プリフォーマットパターンは、少なくとも記録・再生用レーザビームを記録トラックに追従させるためのビーム案内部を含んで構成される。例えば、ビーム案内部を、センタ孔と同心の渦巻状又は同心円状に形成された案内溝をもって構成し、当該案内溝に沿ってアドレスピットやクロックピット等のプリピットを形成することができる。
プリピットを案内溝上に重ねて形成する場合には、両者を光学的に識別できるようにするため、案内溝とプリピットを異なる深さに形成する。プリピットを相隣接する案内溝の間に形成する場合には、両者を同じ深さにすることもできる。
なお、ビーム案内部としては、案内溝に代えて、ウォブルピットを記録トラックに沿って形成することもできる。また、プリピットを省略し、案内溝のみで形成しても良い。
また、アドレス情報等をプリフォーマット信号として基板に予め形成させることができる。そのための形態としては、凹又は凸形状のエンボスピット方式、或いは、情報に応じてグルーブ部やランド部の幅を変調するウォーブル方式が可能である。ウォーブル方式としては、グルーブ部の内周側と外周側の何れか一方又は両方の側面を蛇行させる方式を採用することができる。
【００１７】
下部耐熱保護層及び上部耐熱保護層の材料としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＺｎＯ・ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２などの金属酸化物；Ｓｉ２Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの窒化物；ＺｎＳ、Ｉｎ２Ｓ３、ＴａＳ４などの硫化物；ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの炭化物；ダイヤモンド状カーボン；或いはそれらの混合物が挙げられる。これらの材料は単体で保護層とすることもできるが、お互いの混合物としてもよい。また、必要に応じて不純物を含んでいてもよい。但し、耐熱保護層の融点は記録層の融点よりも高いことが必要であり、更に、熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さく、密着性が良いことも要求される。また、必要に応じて耐熱保護層を多層化することもできる。
下部耐熱保護層の膜厚としては２０〜３００ｎｍ、好適には３５〜２００ｎｍとするのがよい。２０ｎｍよりも薄くなると耐熱保護層としての機能が失われ、３００ｎｍよりも厚くなると基板変形が全く起こらなくなる。
上部耐熱保護層の膜厚としては５〜１００ｎｍとするのがよい。５ｎｍより薄いと基本的に層間のバリアとしての効果が低下し好ましくない。１００ｎｍを越えると基板変形を必要以上に抑制してしまう。
なお、図１に示した例のように、耐熱保護層を省略してもモジュレーションは高い値を維持することができる。
【００１８】
記録層には、記録により混ざり合う種々の材料を組み合わせて用いることができるが、中でも無機材料が好ましい。具体例としては、Ｓｉを主成分とする材料とＣｕを主成分とする材料の組み合わせ、或いはＩｎを主成分とする材料とＧｅ及び／又はＴｅを主成分とする材料の組み合わせが挙げられる。
また、記録層材料にＳｉ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ａｇから選ばれた少なくとも１種の添加元素を加えることにより、高い変調度で高感度な光記録媒体を作成することもできる。更に必要に応じて、上記添加元素以外の不純物（添加物）を加えることもできる。
各記録層の膜厚は、５〜７０ｎｍ、好ましくは１０〜６０ｎｍである。５ｎｍより薄いと吸収能が低下し記録層としての機能を果たさなくなる。また７０ｎｍより厚いと記録感度が低下し、膜剥離やクラックが生じ易くなったり、基板変形が起こらなくなる。
【００１９】
また、本発明では必要に応じて反射層（反射機能を有する層）を設けることができる。反射層には、再生光の波長における反射率が十分高い材料、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｐｄから選ばれる金属を単独で或いは合金にして用いることができる。中でもＡｕ、Ａｌ、Ａｇは、反射率が高く反射層の材料として適している。
また、上記の材料を主成分とし、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｂｉなどの金属及び半金属を含む材料でもよい。中でもＡｇを主成分とする合金は、コストが安いこと、高反射率が出易いことから特に好ましい。
金属以外の材料で低屈折率薄膜と高屈折率薄膜を交互に積み重ねて多層膜を形成し、反射層として用いることも可能である。
反射層の膜厚は、５０〜１００ｎｍ程度が好ましい。
反射層を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学蒸着法、真空蒸着法等が挙げられる。
【００２０】
保護層は、例えばＳｉＯ、ＳｉＮ、ＡｌＮ等の無機材料や、光硬化性樹脂などの有機材料を用いて形成することができる。
無機保護層は、真空成膜法によって形成することができ、有機保護層は、反射層上に光硬化性樹脂膜（例えば、大日本インキ化学工業社製のＳＤ１７００、ＳＤ３１８、ＳＤ３０１）をスピンコートした後、樹脂硬化光を照射することによって形成できる。
また、高密度化を図るため高ＮＡのレンズを用いる場合には、保護層を光透過性とする必要がある。
更に、高ＮＡ化する場合には再生光が透過する部分の厚さを薄くする必要がある。これは、高ＮＡ化に伴い、光学ピックアップの光軸に対してディスク面が垂直からズレる角度（いわゆるチルト角、光源の波長の逆数と対物レンズの開口数の積の２乗に比例する）により発生する収差の許容量が小さくなるためであり、このチルト角が基板の厚さによる収差の影響を受け易いためである。従って、基板の厚さを薄くしてチルト角に対する収差の影響をなるべく小さくするようにする必要がある。
【００２１】
そこで、例えば基板上に凹凸を形成して記録層とし、その上に反射層を設け、更にその上に光を透過する薄膜である光透過性のカバー層を設けるようにする。また、基板上に反射層を設け、その上に本発明の記録層、耐熱保護層などを設け、更にその上に光透過性を有するカバー層を設けるようにし、カバー層側から再生光を照射して記録層の情報を再生するような光記録媒体が提案されている。このようにすれば、カバー層を薄型化していくことで対物レンズの高ＮＡ化に対応可能である。つまり、薄いカバー層を設け、このカバー層側から記録再生することで、更なる高記録密度化を図ることができる。
なお、このようなカバー層は、ポリカーボネートシートや紫外線硬化型樹脂により形成する方法、又は、厚さ７０μｍのシート（カバー基板）を厚さ３０μｍの接着剤で固定する方法が一般的である。接着剤で固定する場合の保護層と接着層の合計厚みは０．１ｍｍ程度が好適である。
【００２２】
ディスク形態の場合には、反射層を内側に挟む形で２枚の基板を貼り合わせた構造としてもよいし、２枚の基板を貼り合せないで、いわゆる単板の構造としてもよい。更に、必要に応じて接着層や保護層を設けた２枚の基板を貼り合わせた構造としてもよい。これらの２枚の基板は、それぞれが記録層を有しており、光ビームをどちらか一方の基板から照射することによって、それぞれの記録層に情報の記録を行い、光ビームを照射する側の基板、第一の光吸収層、第二の光吸収層及び熱受容層が上記光ビームのうち４０％以上を透過する構成とする。
このとき、光ビームを基板側から照射することによって、それぞれの記録層に情報の記録を行ってもよいし、光ビームを基板と反対側から照射することによって、それぞれの記録層に情報の記録を行ってもよい。
上記のように、光ビームをある一方向から照射して複数の記録層に情報の記録を行うような場合、光ビーム入射側の記録層と、その反対側の記録層とが異なる膜厚を有していてもよい。また、光ビーム入射側の層の主成分となる材料と、その反対側の層の主成分となる材料とは、同一でも異なっていてもよい。
【００２３】
本発明では片面に２層の記録再生可能な層を有する媒体とすることもできる。その構成は、２枚の基板にそれぞれ記録層及び記録補助層を形成し、両者を透明な材料で貼り合わせ、どちらか一方の基板側からレーザ光を入射し、両方の記録層に対して情報の記録及び再生を行うものである。貼り合わせ材料としては、紫外線硬化樹脂、両面テープなど平坦性の良好なものを用いる。
また本発明では、１枚の基板上に２層の記録再生可能な層を形成した媒体とすることもできる。その構成は、１枚の基板に２層の記録層及び記録補助層を形成し、基板側或いは基板と反対側からレーザ光を入射し、両方の記録層に対して情報の記録及び再生を行うものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明１によれば、青色レーザ波長以下の領域、特に４５０ｎｍ以下の波長領域で高密度の記録再生を行っても容易に記録再生でき、記録感度、変調度、ジッタといったような記録特性や保存特性の改善を実現できる、２層以上の記録層を有する追記型光記録媒体を提供できる。
本発明２〜３によれば、更にクロストークを低減し、ジッタを下げ、パワーマージンを広くすることができる。
本発明４〜８によれば、記録層が安定でより良好な特性を持つ追記型光記録媒体を提供できる。
本発明９〜１０によれば、３段階以上の多値記録において安定な信号を得る事が可能な高密度光記録媒体とその記録方法を提供できる。
【実施例】
【００２５】
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が、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。例えば実施例は、ディスク状光記録媒体（光ディスク）に係るものであるが、カード状、スティック状、テープ状などの他の形態の媒体にも応用できることは勿論である。
【００２６】
実施例１〜５
トラックピッチ０．４３μｍ、溝底幅０．１４μｍ、溝深さ２０ｎｍの案内溝を有するポリカーボネート基板上に、スパッタにより下部耐熱保護層、記録層、上部耐熱保護層、反射層を順次成膜した。
下部耐熱保護層にはＺｎＳ・ＳｉＯ２誘電体を用い、７０ｎｍの厚さとした。
記録層は、第１記録層としてＳｉを３０ｎｍ、次いで第２記録層としてＣｕを３０ｎｍ積層させた。記録層を製膜する際はアルゴン雰囲気下（５×１０−３ｔｏｒｒ）又はアルゴン＋酸素混合ガス雰囲気下（５×１０−３ｔｏｒｒ）で行った。
上部耐熱保護層には、下部耐熱保護層と同じＺｎＳ・ＳｉＯ２誘電体を用い、１０ｎｍの厚さとした。
反射層にはＡｇを用い、厚さ１４０ｎｍとした。
更に、反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂からなる保護層を、スピナーによって厚さ５〜１０μｍ塗布し紫外線硬化させた。
更に、保護層上に、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板を接着シートにより貼り合わせて光ディスクとし、その信号特性と保存特性を評価した。
【００２７】
記録再生には、パルステック工業社製の光ディスク評価装置ＤＤＵ−１０００を用い、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５のピックアップを用いた。記録の変調方式はＥＦＭ＋変調方式で下記の２値変調記録条件により２値ランダムパターンによる記録を行った。記録パワーは１０．２〜１０．８ｍＷにし、再生パワーは０．５ｍＷとした。特に記録パワーは通常の２層拡散型媒体の記録パワー８．５ｍＷよりも強い照射を行ない、その基板の変形を誘発させた。線密度は０．０９２μｍ／ｂｉｔとした。ジッタは、ｄａｔａ  ｔｏ  ｃｌｏｃｋ（データ・ツー・クロック）で測定した。記録線速は６ｍ／ｓとした。
＜２値変調記録条件＞
・記録線速度        ：６．０（ｍ／ｓ）
・記録ストラテジ    ：Ｂａｓｉｃ  ｓｔｒａｔｅｇｙ（基本ストラテジ）
Ｔｔｏｐ−Ｔｍｐ＝１．４０−０．７５（Ｔ）
・記録クロック周波数：６５．４ＭＨｚ
【００２８】
また、上記光ディスクに対して次の多値変調記録条件により多値記録を行ったところ、図３に示すように４つの連続した重ね波と孤立波の波形の高さが均一に揃っていた。
＜多値（８値）変調記録条件＞
・仮想記録セル長    ：１２Ｔ
・記録線速度        ：６．０（ｍ／ｓ）
・記録クロック周波数：６５．４ＭＨｚ
・記録パワー        ：１０．２〜１０．８ｍＷ
・波形（ストラテジ）について
レベル    １    ２    ３    ４    ５    ６    ７    ８
信号      ０Ｔ  ２Ｔ  ４Ｔ  ５Ｔ  ６Ｔ  ７Ｔ  ８Ｔ  １０Ｔ
・孤立波の記録プログラム（図６に対応する）
１１２１１３１１４１１５１１６１１７１１８１１
即ち、２つのレベル１（スペース）を挟んで各レベルの孤立多値信号を記録した。
（図６中の突出した波形部分が、レベル２〜８に対応する）
・重ね・孤立波の記録プログラム（図３に対応する）
８８８８１１８１１７７７７１１７１１６６６６１１６１１５５５５１１５
１１４４４４１１４１１３３３３１１３１１２２２２１１２１１
即ち、２つのレベル１（スペース）を挟んで４つの連続した重ね波と１つの孤立波
を記録した。（図３中の突出した波形部分が、レベル８〜２に対応する）
【００２９】
次に、記録後の光ディスクの銀反射膜側を、粘着テープを用いて基板と下部耐熱保護層との界面において剥がし、基板表面のＡＦＭ観察を行った。結果を図４、図５に示す。
なお、図３のレーザ進行方向は左→右であるが、図４、図５のＡＦＭ観察像のレーザ進行方向は逆であって、左←右なので注意が必要である。また、この関係は、後述する全ての波形を示す図とＡＦＭ観察像を示す図の組合せにおいても同様である。
図４、図５に示すＡＦＭ像から、最も大きな信号（レベル８）４つの連続書き（重ね波）においても、その形状はほぼ均一であり、波形が安定していることが分る。
孤立波を記録した図６に対応する光ディスクについても上記と同様の処理をしてＡＦＭ観察を行った。結果を図７に示す。
次に、図８を用いて、本実施例の多値記録において、本発明の範囲以上の基板変形が起こるような記録を行った際に生じる変調度差という不良信号について説明する。この図から、重ね・孤立波において、その記録エネルギー投入量が大きくなり、基板の溝深さ以上、即ち１＜Ｈ／Ｄの変形が生じると、４つの連続重ね波のうち、４つ目の変調度差が特に大きくなってしまうことが分る（詳細は比較例２で説明）。これを変調度差と呼ぶ。
なお、本実施例では多値記録における重ね・孤立波を示したが、２値記録におけるビ−ム径以上の長さを有する長い記録マ−ク部の前端エッジと後端エッジの変調度差（図１５参照）についても同様の現象は起り、２値記録における変調度差に対しても本発明の効果は同じである。
【００３０】
次に、上記多値記録における変調度差の大きさ（図８参照）と基板変形高さとの関係を調べたところ、図９に示すようにＨ／Ｄ＝１を境に変調度差が急激に大きくなること、即ち連続記録ができ難くなること、変調度差が２０％を超えると多値記録におけるエラーが大きくなり過ぎ読み出しが不可能となることが分った。従って、基板変形高さを基板の溝深さよりも低くすれば、隣接する信号に影響を及ぼさず高密度で高信頼性を有する追記型光記録媒体を得ることができる。
本発明者は多値記録の評価において、仮想記録セルの光反射率のばらつきによって生じる誤り訂正前のビットエラー率を測定した。光ディスクシステムとしては誤り訂正前のビットエラー率が１０−５以下であることが要求される。
【００３１】
以上の条件で２値記録と多値記録を行い、第１記録層と第２記録層をそれぞれの組成にした場合の基板変形のＨ／Ｄ値、ジッタ、ビットエラー率、変調度を測定した。
また、各記録層中の酸素割合（原子％）を蛍光Ｘ線で測定した。
また、保存特性については、各光ディスクを６０℃、湿度８０％において１週間放置し、その反射率が全く変化しなかったものを◎、反射率は低下したが記録はできたものを○、反射率が変化して（２層が反応したため）良好な記録ができなくなったものを×として評価した。結果を纏めて表１に示す。
なお、各光ディスクの未記録部の反射率は全て１０〜１７％の範囲内であった。
表１から分るように、何れの実施例もジッタ、ビットエラー率、変調度、パワーマージン、保存特性について良好な結果を示した。
【００３２】
実施例６
下部耐熱保護層を設けなかった点以外は、実施例１と同様にして光ディスクを作成し、記録パワーを１０．３ｍＷに変えた点以外は実施例１と同様にして記録を行い評価した。結果を表１に示す。なお、未記録部の反射率は１５％であった。
表１から分るように、変調度、反射率、モジュレーションを向上させるための下部耐熱保護層を積層させることなく、各特性において良好な結果を示した。
【００３３】
実施例７〜１３
ポリカーボネート基板上に、Ｉｎ又はＩｎ＋Ｏからなる厚さ３５ｎｍの第１記録層、ＧｅＴｅ又はＧｅＴｅ＋Ｏからなる厚さ６０ｎｍの第２記録層を順にスパッタ法により積層し、その上に紫外線硬化樹脂層をスピンコートして紫外線照射により保護層を形成した。第１記録層製膜時にはアルゴン雰囲気下（５×１０−３ｔｏｒｒ）又はアルゴン＋酸素混合ガス雰囲気下（５×１０−３ｔｏｒｒ）、第２記録層の製膜時にはアルゴン雰囲気下（５×１０−３ｔｏｒｒ）又はアルゴン＋酸素混合ガス雰囲気下（５×１０−３ｔｏｒｒ）で行った。酸素混合ガス下での製膜の際には、酸素の混合割合を０．１〜５流量％の範囲で振り（変化させ）、それぞれの表１に示す酸化割合となるようにした。
次いで、ラジカルＵＶ方式でポリカーボネート製カバー基板を貼り合せて光ディスクとし、実施例１と同様にして、その信号特性と保存特性を評価すると共に、記録層中の酸素割合を蛍光Ｘ線で測定した。結果を表１に示す。
なお、各光ディスクの未記録部の反射率は全て１０〜１６％の範囲内であった。
表１から分るように、何れの実施例もジッタ、ビットエラー率、変調度、パワーマージン、保存特性ついて良好な結果を示した。
【００３４】
比較例１
実施例１と同じ光ディスクに対し、７．５ｍＷという低いパワーで記録を行い基板変形が発生しないようにした点以外は、実施例１と同様にして評価を行った。
結果は表１に示す通りであるが、基板変形がないために記録信号のエッジが滲み、ジッタは悪い値となった。またビットエラー率も同様であった。
【００３５】
比較例２
実施例１と同じ光ディスクに対し、１１．６ｍＷという高いパワーで記録を行い基板変形を大きくして本発明の規定範囲外とした点以外は実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。
また、図１０に重ね・孤立波の波形を示す。変調度は７１％であり実施例１と比較して高いが、４つの重ね波のうち始めの３つが小さな波形として観測されている。これではマルチレベル記録媒体としては利用できないことが分る。この状態のＡＦＭ観察像を図１１、図１２に示す。
図１２から分るように、孤立波の部分（左側の部分）を断面から観察すると中央部が窪んでいる。これにより変調度が大きくなることがシミュレーションから計算されているが、重ね波の部分（右側の部分）になると前半の３つのマークは中央部が凸状になっている。これは隣接して大きな信号が記録された場合、その直前のマークが凸状に変形することを表している。マークが凸状になると変調度は小さくなることもシミュレーションから計算されている。
即ち、隣接して記録された３つのマークは凸状に基板変形して変調度が低下し、最後の４つ目だけ、本来の窪んだ形状になっていることがＡＦＭ観察により判明した。
図１３に孤立波の波形を示す。また、図１４に孤立波を記録したときのＡＦＭ観察像を示す。このＡＦＭ観察像から各マルチレベル記録のマークの基板変形高さを測定したところ、最大変形量はＨ／Ｄ＝１．４に近い値であった。これは基板の溝深さを大きく超える基板変形量を意味する。実施例は最大でも基板の溝深さ未満の基板変形量であり、これ以上記録パワーを投入すると４つ目の波形の変調度だけが大きくなるという現象が出てきた。これらのことから、基板変形の大きさが基板の溝深さよりも小さいか否かで記録特性の良否が別れることが分る。
即ち、基板変形の最大高さが基板の溝深さよりも大きくなってしまうことにより、上記のような欠点を生じることが分り、基板変形の最大高さを基板の溝深さよりも小さくすることによりマルチレベル記録特性を格段に改良できることが分った。このことは２値レベル記録での基板評価においても同様である。
【００３６】
比較例３
それぞれの記録層を全く酸化しなかった点以外は、実施例７と同様にして光ディスクを作成し、評価した。結果を表１に示す。
Ｉｎ／ＧｅＴｅ系の場合、酸化障壁がないと自己拡散が起り易く、保存試験によりその特性は劣化した。
【００３７】
比較例４
第２記録層の酸素割合を本発明８で規定する範囲よりも多くした点以外は、実施例７と同様にして光ディスクを作成し評価した。結果を表１に示す。
反射率は５％と大きく下がり、ジッタも劣化した。また、保存特性も悪かった。
【００３８】
比較例５
実施例７と同じ光ディスクに対し、７．３ｍＷという低いパワーで記録を行い基板変形が発生しないようにした点以外は、実施例７と同様にして評価を行った。
結果は表１に示す通りであるが、基板変形がないために記録信号のエッジが滲み、ジッタは悪い値となった。またビットエラー率も同様であった。
【表１】
2005116058.tif 000003
【００３９】
以上の実施例から、本発明の追記型光記録媒体の層構成と記録原理が、青色レーザ波長対応の追記型光記録媒体、更には高変調度が確保できる追記型光記録媒体の実現に非常に有効であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の追記型光記録媒体の層構成の一例を示す要部拡大断面図。
【図２】本発明の追記型光記録媒体の層構成の他の例を示す要部拡大断面図。
【図３】実施例１の重ね・孤立波の波形を示す図。
【図４】レベル８信号の重ね・孤立波を記録したときのＡＦＭ観察データを示す上視図。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図。
【図６】実施例１の孤立波の波形を示す図。
【図７】孤立波を記録したときのＡＦＭ観察データを示す上視図。
【図８】実施例１の媒体に本発明の範囲以上の基板変形をもたらすようにマルチレベル記録したときに発生する変調度差の説明図。
【図９】基板変形高さと変調度差の関係を示す図。
【図１０】比較例２の重ね・孤立波の波形を示す図。
【図１１】比較例２のレベル８信号の重ね・孤立波を記録したときのＡＦＭ観察データを示す上視図。
【図１２】図１１のＸ−Ｘ断面図。
【図１３】比較例２の孤立波の波形を示す図。
【図１４】孤立波を記録したときのＡＦＭ観察データを示す上視図。
【図１５】前端エッジ、後端エッジを説明するための図。
【符号の説明】
【００４１】
１  基板
２  下部耐熱保護層
３  第１記録層
４  第２記録層
５  上部耐熱保護層
６  反射層
７  保護層
Ｌ  前端エッジの変調度
Ｔ  後端エッジの変調度
【図１】
2005116058.tif 000004
【図２】
2005116058.tif 000005
【図３】
2005116058.tif 000006
【図６】
2005116058.tif 000007
【図８】
2005116058.tif 000008
【図９】
2005116058.tif 000009
【図１０】
2005116058.tif 000010
【図１３】
2005116058.tif 000011
【図１５】
2005116058.tif 000012
【図４】
2005116058.tif 000013
【図５】
2005116058.tif 000014
【図７】
2005116058.tif 000015
【図１１】
2005116058.tif 000016
【図１２】
2005116058.tif 000017
【図１４】
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