(57)【要約】本発明は、ＵＶ波長範囲における光ビーム、とりわけ２３０乃至２７０ｎｍの範囲に波長を持つ光ビームを利用して情報を記録するための光記録担体に関する。前記光記録担体は基板層（Ｓ）と記録積層（Ｒ）とを有し、前記記録積層は、２つの誘電層（Ｉ１、Ｉ２）と、前記誘電層（Ｉ１、Ｉ２）の間に挟まれた情報層（Ｐ）とを有し、前記情報層は紫外の光ビームの照射により情報を表すマーク及びスペースを形成するための記録物質を有し、前記記録物質はＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＡｓを含む物質の群の少なくとも２つの物質を有する合金である。
2006501593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外の波長範囲における光ビーム、とりわけ２３０乃至２７０ｎｍの範囲に波長を持つ光ビームを利用して情報を記録するための光記録担体において、前記光記録担体は基板層と記録積層とを有し、前記記録積層は、
２つの誘電層と、
前記誘電層の間に挟まれた情報層とを有し、前記情報層は紫外の光ビームの照射により情報を表すマーク及びスペースを形成するための記録物質を有し、前記記録物質はＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＡｓを含む物質の群の少なくとも２つの物質を有する合金である光記録担体。
【請求項２】
前記情報層は３乃至５０ｎｍ、とりわけ５乃至２５ｎｍの範囲に厚さを持つ、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項３】
前記記録物質は、ＩｎがドープされたＳｂ−Ｔｅ合金物質である、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項４】
入射紫外光ビームに面する前記誘電層は１０ｎｍより大きな厚さを持ち、他方の前記誘電層は２乃至５０ｎｍ、とりわけ３乃至２５ｎｍの範囲に厚さを持つ、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項５】
前記誘電層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｃ、ＮａＣｌ、ＺｒＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＬｉＦ及びＫＣｌを含む物質の群の物質からできたものである、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項６】
前記基板層と、入射紫外光ビームに面しない前記誘電層との間に金属のヒートシンク層を更に有する、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項７】
前記金属のヒートシンク層は５ｎｍよりも大きな、とりわけ１５ｎｍよりも大きな厚さを持つ、請求項６に記載の光記録担体。
【請求項８】
入射紫外光ビームに面する前記誘電層上に金属のヒートシンク層を更に有し、前記金属のヒートシンク層は半透明である、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項９】
前記金属のヒートシンク層は３乃至５０ｎｍ、とりわけ５乃至１５ｎｍの範囲に厚さを持つ、請求項８に記載の光記録担体。
【請求項１０】
前記金属のヒートシンク層は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｎｉ，Ｏｓ、Ｗを含む物質の群の物質又は該群の物質に基づく合金でできたものである、請求項６又は８に記載の光記録担体。
【請求項１１】
前記金属のヒートシンク層は半透明又は透明である、請求項６又は８に記載の光記録担体。
【請求項１２】
前記記録積層は更に、付加的な誘電層又は多層構造を、該記録積層のいずれかの又は両方の側に有する、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項１３】
少なくとも１つの付加的な記録積層と、前記記録積層を互いから離隔するための少なくとも１つの透明なスペーサ層とを有し、前記スペーサ層はとりわけポリジメチルシロキサン（Sylgard（登録商標） 184 Silicone Elastomer）でできたものであり、１乃至１００μｍの範囲に厚さを持つ、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項１４】
入射紫外光ビームに面する側の前記記録担体の側面上に透明な被覆層を更に有し、前記被覆層はポリジメチルシロキサン（Sylgard（登録商標） 184 Silicone Elastomer）でできたものであり、５乃至３００μｍの範囲に厚さを持つ、請求項１に記載の光記録担体。
【請求項１５】
入射紫外光ビームに面する側の前記記録担体の側面上に透明又は半透明なハードコーティング層を更に有し、前記ハードコーティング層は５乃至３００μｍの範囲に厚さを持つ、請求項１に記載の光記録担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外の波長範囲における光ビーム、とりわけ２３０乃至２７０ｎｍの範囲に波長を持つ光ビームを利用して情報を記録するための光記録担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録担体においては、対物レンズの開口数を増大させることにより、及びレーザ波長の減少によって、データ容量の発展的な増大が見られている。総データ容量は、６５０Mbyte（ＣＤ、ＮＡ＝０．４５、λ＝７８０ｎｍ）から、４．７Gbyte（ＤＶＤ、ＮＡ＝０．６５、λ＝６７０ｎｍ）乃至Blu-rayディスクについては２５Gbyte（ＢＤ、ＮＡ＝０．８５、λ＝４０５ｎｍ）まで増大させられた。ＢＤのデータ密度は、光スケーリングによりＤＶＤ容量から得られた。データ密度の更なる増大を達成するため、１つの可能性は、レーザ波長を紫外（ＵＶ）波長範囲まで更に減少させることである。適切なＵＶレーザは近い将来利用可能となるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
欧州特許出願公開EP0731454A1は、ＵＶレーザを用いた使用のための光記録方法、光記録装置及び光記録媒体を開示している。オーディオ、ビデオ又はキャラクタデータが記録される情報記録エリアの外の適切な補助情報記録エリアに記録媒体の識別情報を記録するために、１９０乃至３７０ｎｍの範囲に波長を持つＵＶレーザと、０．４以下の開口数を持つレンズとが利用される。
【０００４】
本発明の目的は、データ容量の増大が好適に達成される、ＵＶ光ビームの利用によって情報を記録する光記録担体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的は、前記光記録担体は基板層と記録積層とを有し、前記記録積層は、
２つの誘電層と、
前記誘電層の間に挟まれた情報層とを有し、前記情報層は紫外の光ビームの照射により情報を表すマーク及びスペースを形成するための記録物質を有し、前記記録物質はＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＡｓを含む物質の群の少なくとも２つの物質を有する合金である、請求項１に記載の光記録担体によって、本発明により達成される。
【０００６】
ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのような知られた光記録担体においては、光ディスクは一般に、ポリカーボネート基板層とプラスチック被覆層との間に挟まれた記録積層を有する。データは、前記ディスクの透明なポリカーボネート基板層又は被覆層を通して書き込まれ読み出される。しかしながら、２３０乃至２７０ｎｍの範囲における波長においては、前記基板及び被覆層用に現在利用されている物質は、レーザ放射に対して透明でない。本発明によれば、データ記録及び読み出しのために空気入射又は被覆入射のいずれかが好適に利用され、ここで被覆層は入射ＵＶ光ビームに対して透明な物質でできている。空気入射の場合、前記情報層と前記入射ＵＶ光ビームとの間に被覆層又は基板層は配置されない。
【０００７】
本発明により提案される記録積層は基本的には、２つの誘電層と、前記誘電層の間に挟まれた情報層とのみを有する。前記情報層における記録物質としての利用のための物質は、該物質がＵＶ光ビームを利用する記録に適するものとなるように、物質の光及び熱的特性に基づいて選択される。ドーパント及び積層の設計の適切な選択により適切な熱的及び光性能が達成されるため、ドープされたＳｂ−Ｔｅ相変化合成物が適切な物質であることが分かっている。
【０００８】
本発明の好適な実施例は、従属請求項において定義されている。前記情報層及び前記誘電層における利用のための好適な物質は、請求項３及び５に定義されている。前記情報層及び前記誘電層についての厚さの範囲は、請求項２及び４に定義されている。
【０００９】
他の好適な実施例によれば、請求項６乃至１１に定義されるように、１以上の金属のヒートシンク層が更に備えられる。かようなヒートシンク層は、マーク形成を可能とするために、書き込みの間の急速な熱の除去（急冷）のために必要とされる。同時に、かような金属のヒートシンク層はまた、データの読み出しを増強させ、前記記録層による入射ＵＶ光ビームの吸収を増大させる反射材としても働く。かような金属のヒートシンク層は、両方の誘電層上に備えられても良い。金属のヒートシンク層が前記ＵＶ光が入射する側に備えられる場合には、前記層は半透明又は完全に透明であるべきである。
【００１０】
請求項１２及び１３において定義される更なる実施例においては、スペーサ層及び／又は付加的な誘電層又は多層構造によって離隔される付加的な記録積層が予見されている。
【００１１】
更に、請求項１４において定義されるように、前記入射ＵＶ光ビームに向く前記誘電層の上に付加的な被覆層を備えることが好ましい。ここでは前記被覆層用に適切な物質及び厚さの範囲が言及される。前記被覆層は、引っ掻き傷等から前記情報層を保護する保護コーティングとして働く。
【００１２】
更に、請求項１５において定義されるように、前記入射ＵＶ光ビームに向く前記誘電層の上に、又は前記被覆層の上に、付加的なハードコーティング層を備えることが好ましい。ここでは前記被覆層用の適切な物質及び厚さの範囲が定義される。前記被覆層は、引っ掻き傷等から前記情報層を保護する保護コーティングとして働く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、図を参照しながら以下より詳細に説明される。
【００１４】
現在の世代（ＤＶＤ）及び第三世代（ＢＤ）の相変化型光記録担体に一般に用いられている殆どの誘電物質は、２３０乃至２７０ｎｍの範囲におけるＵＶ記録波長においてレーザ光を吸収しすぎてしまう。このことは、熱的性能及び光学的性能の両方に対する重要さを持つ。例えば、光記録積層に一般に用いられる物質であるＺｎＳ−ＳｉＯ２は、この波長範囲においてかなり高い吸収係数を持つ。図１は、２６６ｎｍの波長における、空気中でのＺｎＳ−ＳｉＯ２の層の透過率を、該層の厚さの関数として示す（ｎ＝２．６５５、ｋ＝０．５２７）。従来のＩＰＩＭ記録積層において（ここでＩはＺｎＳ−ＳｉＯ２でできた誘電層を、Ｐは相変化情報層を、Ｍは金属のヒートシンク層を示す）、２つの前記誘電層における著しい吸収は、光スケーリング条件に基づいて予想されるものよりも、かなり広い温度分散へと導く。より広い温度分散はより広いマークに導き、更にクロスライト（cross-write）現象に導くため、実現されるデータ容量は、第三世代のＢＤ記録担体の容量と同じ大きさのものとなる。
【００１５】
このことは、図２及び図３に示されている。ここでは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ及びＵＶの条件について、データの消去を表す連続レーザによる加熱（図２）及びデータの書き込みを表すパルスによる加熱（図３）の結果の、径方向の温度分散が示されている。図２及び図３ｂにおいて、半径方向の座標は、光スポットの半径を用いてスケーリングされている。図３においては、データは径方向の座標の関数としてプロットされている。ＵＶ条件における記録については前記誘電層における吸収は想定されておらず、温度プロファイルは光スポットを用いてスケーリングしており、他の３つのシステム（ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ）についても同様である。しかしながらＺｎＳ−ＳｉＯ２の場合のように、吸収がある場合においては、相変化層における温度分散は、隣接する誘電層における吸収のために広げられる。このことは図３においても見られ、ここではＺｎＳ−ＳｉＯ２誘電層が利用される場合にＢＤプロファイルがＵＶプロファイルと一致する。
【００１６】
短いパルスに対する温度応答が考慮される場合、熱拡散は重要ではなく、熱応答が殆ど光応答である。しかしながら、データの直接の上書き及び消去のため、消去レベルは常に必要とされる。別個の消去サイクルでデータを消去することが考慮される場合でも、スケーリングの問題に基づくものであり得る、温度分散がトラックピッチよりもかなり広いという事実のため、近隣のトラックにおけるデータも消去される。
【００１７】
記録積層の感度も前記誘電層における吸収に依存する。相変化層以外の層で吸収される全ての光エネルギーは、一次的には失われると考えられる。実際には、熱抵抗が増大し、それ故より少ない熱が絶縁誘電層に流れる。しかしながら、このことは二次効果として考えられる。書き込みパワーに対する最適な感度を達成するために、レーザ光は好ましくは前記情報層において吸収されるべきである。
【００１８】
データの読み出しは比較的低いパワーで実行される必要がある。前記誘電層の吸収が大きすぎると、読み出し信号の信号対ノイズ比が低くなりすぎる。
【００１９】
このことは、好ましくはＺｎＳ−ＳｉＯ２以外の誘電物質が、ＵＶ光と組み合わせて利用される光記録担体について必要とされることを示す。とり得る物質は、スパッタ堆積及び光分析を含む調査によって得られる。かくして、本発明による光記録担体における誘電層として、以下の物質の群からの物質が有利に利用されることができることが分かっている：Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｃ、ＮａＣｌ、ＺｒＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＬｉＦ、ＫＣｌ。光、熱及び力学的特性を更に改善するために、前記物質はドープされても良い。図４は、２６６ｎｍ波長における前記誘電物質の幾つかの透過率を厚さの関数として示す。
【００２０】
前記情報層において利用されるべき適切な相変化記録物質として、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｐｂ及びＡｓのうちの少なくとも２つの物質を有する合金が見出されている。
【００２１】
前記誘電層及び相変化層に加え、マーク形成を可能とするため書き込みの間の急速な熱の除去（急冷）のために必要とされる金属のヒートシンク層が備えられても良い。かような金属層は、データの読み出し及び／又は記録層による入射光の吸収を増強するリフレクタとしても働く。ＵＶ波長範囲における光記録のための記録積層において、以下の金属又はその合金が利用されることができる：Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ，Ａｕ，Ｉｒ、Ｍｏ、Ｒｈ，Ｐｔ、Ｎｉ，Ｏｓ及びＷ。図５において、２６６ｎｍ波長における、これらの物質の幾つかの反射率が厚さの関数として示されている。
【００２２】
本発明による光記録担体の他の実施例が、図６において断面図として示されている。図６ａは、Ｍ／Ｉ２／Ｐ／Ｉ１記録積層Ｒを有するかような記録担体の第１のレイアウトを示す。ここでＭは反射／ヒートシンク層、Ｐは相変化情報層、Ｉ１及びＩ２は保護／干渉層（誘電層）又は多層構造である。一般に記録積層は、記録された状態の反射率が記録されていない状態の反射率よりも高いロー・トゥ・ハイ（low-to-high）信号極性のものか、記録されていない状態の反射率が記録された状態の反射率よりも高いハイ・トゥ・ロー（high-to-low）信号極性のものかのいずれかである。
【００２３】
一般に金属のヒートシンク層Ｍの厚さは１０ｎｍよりも大きく、とりわけ１５ｎｍよりも大きい。相変化情報層Ｐの厚さは３乃至５０ｎｍの範囲内にあり、とりわけ５乃至２５ｎｍである。第２の誘電層Ｉ２の厚さは２乃至５０ｎｍの範囲内にあり、とりわけ３乃至２５ｎｍである。第１の誘電層Ｉ１の厚さは５ｎｍよりも大きく、とりわけ１０ｎｍよりも大きい。
【００２４】
例として、誘電層Ｉ１及びＩ２としてＳｉ３Ｎ４、金属のヒートシンク層ＭとしてＡｌ、相変化情報層ＰとしてＩｎがドープされたＳｂ−Ｔｅ合金を持つ記録積層が好適に提案される。この積層設計は図６ａに示されたようにＭ／Ｉ２／Ｐ／Ｉ１であり、図６ａにおいてＭはディスク基板Ｓ上に配置された第１の層であり、ＵＶレーザビームＬは、好ましくは２６６ｎｍの波長で、Ｉ１層側から前記積層に入射する。
【００２５】
図７において、かような光記録担体の光学特性が示されている。結晶（記録されていない状態）の反射率Ｒｃ、光学定数Ｃ及び反射率の差ｄＲが、Ｉ１層の厚さの関数として計算される。前記計算は、１００ｎｍの厚さのＭ層、１８ｎｍの厚さのＩ２層及び１０ｎｍの厚さのＰ層を持つ積層について為される。Ｉ１層の厚さが１４ｎｍに選択された場合、この光積層は、記録されていない状態において１０．３％の反射率、９０％の光コントラスト、及びディスク上の記録されていないエリアと記録されたエリアとの間の９．３％の反射率の差を持つ。
【００２６】
本発明による記録担体の他の実施例は図６ｂに示される。ここでは、金属のヒートシンク層が含められない。Ｉ層は、比較的高い熱伝導性を持つ誘電物質を有する多層構造であっても良い。所謂ＩＰＩ積層と呼ばれる記録積層を保護するため、Ｉ１層の上に付加的な保護層Ｃが備えられても良い。前記被覆層として好適な物質はポリジメチルシロキサン（Sylgard（登録商標） 184 Silicone Elastomer）であり、５乃至３００μｍの範囲に厚さを持つ。
【００２７】
２つの金属のヒートシンク層Ｍ１及びＭ２を有する光記録担体が図６ｃに示される。本実施例により、光コントラストが改善される。レーザビームが入射する第１のヒートシンク層Ｍ１は、透明又は半透明である必要がある。第２のヒートシンク層Ｍ２も透明であっても良い。
【００２８】
被覆層Ｃ及びハードコーティング層ＨＣを有する光記録担体が図６ｄに示される。前記ハードコーティング層により、前記記録担体の力学的な耐性が改善される。前記ハードコーティング層は好ましくはＳｉ、Ｃ又はＳを含む物質でできたものであり、５ｎｍよりも大きな厚さを持つ。
【００２９】
図８において、かような記録担体（前記ハードコーティング層を持たない）の光性能が示される。結晶（記録されていない状態）の反射率（Ｒｃ）、光コントラスト（Ｃ）及び反射率の差（ｄＲ）が、Ｉ１層の厚さの関数として計算される。前記計算は、１００ｎｍの厚さのＭ層、３０ｎｍの厚さのＩ２層、及び８ｎｍの厚さのＰ層を持つ積層について為される。Ｉ１層の厚さが５０ｎｍに選択された場合、光積層は、記録されていない状態において６．８％の反射率、９２％の光コントラスト、及びディスク上の記録されていないエリアと記録されたエリアとの間の６．３％の反射率の差を持つ。
【００３０】
１より多い記録積層を有する多層光記録担体が図６ｅに示される。図示されるように、前記担体はスペーサ層ＳＰによって離隔された２つの記録積層Ｒ１及びＲ２を有する。かような記録担体は、１つだけの記録積層を有する記録担体よりも高い（本例の場合においては２倍の）容量を持つ。かような記録担体における全ての記録積層は、該記録担体の同一の側からの入射ＵＶ光によってアクセスされる。
【００３１】
基板の両側に記録積層Ｒ１及びＲ２を有する両面光記録担体が図６ｆに示される。図示されるように、前記記録担体は基板Ｓの各側に１つの記録積層Ｒ１又はＲ２を持つ。かような記録担体は、１つだけの記録積層を有する記録担体よりも高い（本例の場合においては２倍の）容量を持つ。かような担体においては、基板Ｓの両側に配置された記録積層Ｒ１及びＲ２は、それぞれの記録積層が配置された側の基板Ｓの側面からの入射ＵＶ光ビームによりアクセスされる。両面の多層媒体も予見され得る。
【００３２】
２ｎｓの書き込みパルスを用いたパルス戦略が、提案される記録担体におけるマーク形成を調査するために利用された。チャネルビット長は４４ｎｍにとられた。典型的なモデリング結果は図９に示される。４ｎｓの冷却ギャップを持つ６つの書き込みパルスから成るパルス列が適用された。記録速度は１０ｍ／ｓであった。実線は溶解端を示す。囲まれたエリアは記録されたマークである。次の書き込みパルスによる非結晶物質の再結晶化は明らかであり、ＢＤ条件についてのマーク形成の知識と一致している。冷却ギャップが減少させられると、更なる再結晶化が起こる。
【００３３】
記録のためには、ＢＤ担体について利用されるような同様の装置が利用されることができる。
【００３４】
本発明によれば、記録のために好ましくは２３０乃至２７０ｎｍの範囲の波長におけるＵＶ光ビームを用いた使用のための再書き込み可能な光記録担体が提案される。ＮＡ＝０．８５の開口数に加えて、λ＝２６６ｎｍを用いるシステムの有効スポット径（近似ガウス分布の１／ｅ）はＲ０＝９９ｎｍである。有効スポットエリアが考慮される場合、かような記録担体については６０乃至６５Ｇｂｙｔｅのデータ容量が達成可能であることが分かる。更に、より低い開口数（例えばＮＡ＝０．６５）においては得られるデータ密度は低くなりすぎ、ＮＡ＝０．８５の開口数が必要とされることも分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ＺｎＳ：ＳｉＯ２（８０：２０）の透過率を厚さの関数として示す。
【図２】ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ及びＵＶの条件についての、連続レーザによる加熱の結果の径方向の温度プロファイルを示す。
【図３（ａ）】ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ及びＵＶの条件についての、レーザパルスによる加熱の結果の径方向の温度プロファイルを示す。
【図３（ｂ）】ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ及びＵＶの条件についての、レーザパルスによる加熱の結果の径方向の温度プロファイルを示す。
【図４】幾つかの物質の透過率を、厚さの関数として示す。
【図５】幾つかの物質の反射率を、厚さの関数として示す。
【図６（ａ）】本発明による記録担体の実施例を示す。
【図６（ｂ）】本発明による記録担体の実施例を示す。
【図６（ｃ）】本発明による記録担体の実施例を示す。
【図６（ｄ）】本発明による記録担体の実施例を示す。
【図６（ｅ）】本発明による記録担体の実施例を示す。
【図６（ｆ）】本発明による記録担体の実施例を示す。
【図７】図６ａに示された光記録担体の光学特性を示す。
【図８】図６ｄに示された光記録担体の光学特性を示す。
【図９】本発明による記録担体におけるマーク形成シミュレーションのモデリング結果を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2006501593.tif 000014
2006501593.tif 000015
2006501593.tif 000016