(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも記録層が成膜された情報記録媒体であって、前記記録層は、光ビームの照射によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆的相変態を生起する相変態層と、前記相変態層の結晶化能を向上させる結晶化能向上層なる層を含み、前記相変態層を成膜する前に前記結晶化能向上層を成膜し、前記相変態層が成膜中に結晶核生成および結晶成長を生起し、前記相変態層の少なくとも一部が成膜後に結晶相に形成され、結晶化能向上層が、テルル化物からなり、前記テルル化物が、ＳｎＴｅ、ＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3共融組成(以下、ＧｅＳｂＴｅ共融とする)、およびＧｅＴｅ−Ｂｉ2Ｔｅ3共融組成（以下ＧｅＢｉＴｅ共融とする）から選ばれる少なくとも一つであり、前記記録層に記録される記録マークが非晶質である書換型情報記録媒体。
【請求項２】
前記結晶化能向上層を成膜した場合の前記相変態層を結晶化させるためのエネルギーをＡ、前記結晶化能向上層を成膜しない場合の前記相変態層を結晶化させるためのエネルギーをＢとしたとき、Ａ＜Ｂである請求項１に記載の書換型情報記録媒体。
【請求項３】
前記相変態層の結晶構造が岩塩型である請求項１または２に記載の書換型情報記録媒体。
【請求項４】
前記相変態層がＧｅＳｂＴｅを含む請求項１〜３のいずれかの項に記載の書換型情報記録媒体。
【請求項５】
前記結晶化能向上層の結晶構造が岩塩型である請求項１または２に記載の書換型情報記録媒体。
【請求項６】
前記テルル化物から選ばれた前記結晶化能向上層の厚みdt(nm)が、1≦dt≦10である請求項１または２に記載の書換型情報記録媒体。
【請求項７】
前記記録層の初期化を必要としない請求項１〜６のいずれかに記載の書換型情報記録媒体。
【請求項８】
前記基板が第一の基板と第二の基板の２つの基板からなり、前記２つの基板に前記記録層が形成されており、前記２つの基板を外側にして貼り合わせた二層情報記録媒体である請求項１〜７のいずれかに記載の書換型情報記録媒体。
【請求項９】
前記基板が第一の基板と第二の基板の２つの基板からなり、前記第一の基板側に前記記録層が形成されており、前記２つの基板を外側にして貼り合わせた二層情報記録媒体である請求項１〜７のいずれかに記載の書換型情報記録媒体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかの情報記録媒体の製造方法であって、前記結晶化能向上層を成膜し、その後前記相変態層を成膜するに際し、前記相変態層の成膜中に、前記相変態層を結晶化させることを特徴とする書換型情報記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光学的に情報の記録、再生、消去、書き換えが可能な情報記録媒体ならびにその製造方法およびその記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、相変化型情報記録媒体は、成膜工程において透明なディスク基板上にスパッタリングなどの方法で、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的相変態を生起する記録層を含んだ多層膜が成膜される。成膜後の記録層の構造は非晶質であり、光学的または熱的手段を用いて記録層全面を非晶質から結晶相にする工程(以下、初期化工程)を経て、相変化型情報記録媒体は製造される。(本明細書中ではこのように成膜で形成された非晶質をas-depo非晶質とし、以下に述べる高パワ−レ−ザの照射により溶融後急冷して形成された非晶質と区別する。)
相変化型情報記録媒体は、単一レーザビームを高パワーと低パワーに変調させて記録層に照射することにより、信号の記録や書き換えができる。高パワーレーザビームが照射され、記録層が溶融し急冷すると非晶質(記録状態)が形成され、低パワーのレーザビームが照射され、記録層が昇温し徐冷すると結晶相(消去状態)が形成され、0.数μm(数100nm)レベルの記録マークがトラックに形成される。信号の再生は、記録層が結晶相である場合の媒体の反射率Rc(%)と、記録層が非晶質である場合の媒体の反射率Ra(%)との差△R(%)(△R＝｜Rc-Ra｜）を利用して行う。Rc＞RaまたはRa＞Rcのいずれの媒体でも信号の記録再生はできる。
【０００３】
先に述べた初期化工程においては媒体の反射率がRaからRcに変化する。特にRa＞Rcに光学設計された媒体は、反射率が下がってしまうため、Rcは10%以上あることが望ましい。
【０００４】
初期化工程には光学的または熱的手段を具備した設備を要する。たとえば光学的手段として半導体レ−ザを用いた場合、レーザビームの形状、レーザ照射パワー、冷却速度、媒体の回転速度、所要時間等、多々の条件を各種媒体に対して最適化するという作業も要する。また、記録層は非晶質から結晶相に相変態する際に、数%の体積収縮が生じることがわかっている。そのため、多層膜成膜後に記録層を結晶化させると、記録層の体積収縮により、少なくとも記録層に接する層には成膜後には無かった新たな内部応力が発生する。また、10nm以下のごく薄い記録層であれば、光吸収が小さく熱も拡散しやすいため、結晶化にはより大きなパワー密度を要し、基板上に予め転写されていた溝やアドレスピットに熱負荷がかかる等、初期化工程は多くの課題を有する。
【０００５】
初期化工程を不要にすることができれば、設備投資や開発費が削減でき、媒体の大きなコストダウンにつながる。(1)Rc＞Raの媒体、(2)Ra＞Rcの媒体、各々に対して初期化を不要にできる異なる方式が考えられる。良好なサーボ特性を得るために、反射率は高い方に維持することが好ましく、(1)の場合、成膜後に記録層が結晶相になっていること(初期状態Rc)、(2)の場合、成膜後に記録層が非晶質になっていること(初期状態Ra)、が条件である。(初期状態は、記録する事前の媒体の状態を言う。)これらを実施するためには、成膜中に記録層を結晶化させる技術およびas-depo非晶質に記録する技術を要する。
【０００６】
相変化型光学情報記録媒体の記録層を成膜中に結晶化させる方法が国際公開番号WO98/47142号に開示されている。結晶構造が面心立方格子系または菱面体格子系である材料からなる結晶化促進層を設けた後、その結晶化促進層の直上に記録層を成膜する製造方法、および記録層成膜中の基板温度を45℃から110℃にする製造方法である。また、結晶化促進層の材料としては、Sb,Bi,Sb化合物、Bi化合物の少なくともいずれか一つを含み、この製造方法で製造された相変化型光学情報記録媒体の記録層が結晶状態で成膜されていることが開示されている。
【０００７】
また、Ra＞Rcとなるように構成された、相変化型光学情報記録媒体の製造方法として、記録層成膜中の基板温度を35℃以上150℃以下とする製造方法および記録層成膜直前の基板温度を35℃以上95℃以下とする製造方法が、国際公開番号WO98/38636号に開示されている。この製造方法で製造された相変化型光学情報記録媒体は、as-depo非晶質の記録層に初期化工程を行わないで記録を行った場合でも、初回記録時から高い記録特性が得られることが開示されている。
【０００８】
しかしながら、WO98/47142号については、Biは融点が約271℃と低く、スパッタリングパワーがあげられない。また、WO98/38636号については、基板を加熱して記録層をas-depo非晶質になるように成膜するには、基板全面を一様に昇温しその温度を保持しなくてはならない。たとえば、基板ホルダ−自体を加熱する場合、基板に熱を伝導するには基板ホルダ−と基板が全面接触しなければ一様に昇温することは非常に困難である。しかしながら、基板をホルダ−に全面接触させると基板表面に傷や汚れが発生しやすくなるという問題がある。また、高周波誘導やフラッシュ加熱などを行う場合には、真空装置内で非接触に基板を一様に加熱するには成膜設備が複雑になることに加えて、成膜直前または成膜中に一定温度を安定に保持することは困難であるという問題がある。さらに、真空装置内で基板の温度を非接触で測定し、その温度を装置外で監視する必要性も発生し、装置の煩雑化且つ大型化は避けられない。
【０００９】
従来、as-depo非晶質に記録を行うことが困難であったのは、as-depo非晶質と、結晶相にレーザを照射することによって形成される非晶質とが異なる性質であるためと考えられる。一般に、非晶質にはいくつかの準安定なエネルギー状態が存在し、媒体を長期間あるいは高温度条件下で保存すると、その間に保存前と異なるエネルギー状態に移ってしまうことがある。そのため、保存前後で最適な記録再生条件が異なるために、同じ条件で記録再生を行うと記録再生特性が変化してしまうことがある。例えば、記録層の記録マークがより安定なエネルギー状態に移ってしまった場合は、記録層を結晶化させる消去感度が低下するため、情報信号のオーバーライト時における消去率が低下してしまうことがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するもので、融点が高い材料を使用し、基板を温めることなく、記録層が成膜後に結晶相となり初期化工程を不要とする情報記録媒体、ならびにその製造方法を提供すること、及び結晶化に要するエネルギ−を低減する情報記録媒体を提供することを第１番目の目的とする。
【００１１】
また、本発明は上記課題を解決するもので、成膜直前および成膜中にも基板の温度の厳密な制御が必要なく、Ra＞Rcに光学設計された情報記録媒体に、初期化工程を行わなくても記録層がas-depo非晶質の状態で記録動作を行うことが可能な情報記録媒体を提供することを第２番目の目的とする。
【００１２】
また、本発明は上記課題を解決するもので、初期化工程が不要であり、Rcがほとんど0%であっても安定してアドレスの読みとりやトラッキングサーボ制御が可能な情報記録媒体、ならびにその製造方法およびその記録再生方法を提供することを第３番目の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、基板上に少なくとも記録層が成膜された情報記録媒体であって、前記記録層は、光ビームの照射によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆的相変態を生起する相変態層と、前記相変態層の結晶化能を向上させる結晶化能向上層なる層を含み、前記相変態層を成膜する前に前記結晶化能向上層を成膜することにより、前記相変態層が成膜中に結晶核生成および結晶成長を生起し、前記相変態層の少なくとも一部が成膜後に結晶相になっていることを特徴とする。この際、結晶化能向上層はテルル化物またはハロゲン化物より選ぶことが好ましい。具体的には、テルル化物はSnTe,PbTe,Te,Sb2Te3,Bi2Te3,GeSbTe,GeBiTe共融より選ばれ、その膜厚は1nmから10nmが望ましい。ハロゲン化物はZnF2,AlF3,KF,CaF2,NaF,BaF2,MgF2,LaF3,LiFより選ばれ、その膜厚は1nmから20nmが望ましい。また、相変態層はGeSbTeを主成分とした、結晶構造が岩塩型である材料であることが好ましく、結晶化能向上層の結晶構造も岩塩型であればなおよい。相変態層を成膜する際の成膜速度は、5nm/分から20nm/分の範囲で成膜することが好ましい。テルル化物またはハロゲン化物である材料を結晶化能向上層に用いて、相変態層を低成膜速度で成膜することにより、相変態層を成膜後に結晶相にすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、結晶化能向上層を成膜した場合の記録層を結晶化させるためのエネルギ−をA、結晶化能向上層を成膜しない場合の記録層を結晶化させるためのエネルギ−をBとしたとき、AがBより小さくなる作用をも有する。
【００１５】
また、本発明は、上記課題を解決する手段として、第一の基板上に少なくとも第一の記録層が成膜された第一情報記録媒体と、第二の基板上に少なくとも第二の記録層が成膜された第二情報記録媒体とを貼り合わせた、二層情報記録媒体であって、前記第一の記録層は、光ビームの照射によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆的相変態を生起する相変態層と、前記相変態層の結晶化能を向上させる結晶化能向上層なる層を含み、前記相変態層を成膜する前に前記結晶化能向上層を成膜することにより、前記相変態層が成膜中に結晶核生成および結晶成長を生起し、前記相変態層の少なくとも一部が成膜後に結晶相になっていることを特徴とする。本構成により、第一の記録層が成膜中に結晶核生成および結晶成長を生起し、第一の記録層の少なくとも一部が成膜後に結晶相になる作用を有する。
【００１６】
また、本発明は、基板上に少なくとも記録層を備える情報記録媒体であって、前記記録層は、光ビームの照射によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆的相変態を生起する相変態層(ここで、層とは、一面に均一に形成されている場合に限らず、島状に形成されている場合も含む。結晶核供給層も同様である。)と、相変態層に積層され相変態層の結晶化を容易にする結晶核供給層とを含むことを特徴とする。上記情報記録媒体によれば、相変態層がas-depo非晶質の状態のままで、記録を開始することが可能となる。また、上記情報記録媒体によれば、高密度・高線速度な情報信号の記録再生における信頼性の高い情報記録媒体が得られる。
【００１７】
上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層と前記相変態層とが、前記基板側からこの順序で積層されていることが好ましい。上記情報記録媒体では、前記相変態層の結晶化を容易にする第2の結晶核供給層をさらに含み、前記相変態層と前記第2の結晶核供給層とが前記基板側からこの順序で積層されていることが好ましい。上記情報記録媒体では、前記相変態層と前記結晶核供給層とが、前記基板側からこの順序で積層されていることが好ましい。
【００１８】
上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層の非晶質から結晶相への転移温度(以下、結晶化温度という)Ｔx1(℃)と、前記相変態層の結晶化温度Ｔx2(℃)とが、Ｔx2＞Ｔx1の関係を満たすことが好ましい。上記構成によって、相変態層の結晶化が容易になる。上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層の融点Ｔm1(℃)と、前記相変態層の融点Ｔm2(℃)とが、Ｔm1＞Ｔm2の関係を満たすことが好ましい。上記構成によって、結晶核供給層が、相変態層に対してレーザビームの入射側に配置された場合にも、結晶核供給層の安定性が高い情報記録媒体が得られる。
【００１９】
上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層がTeを含むことが好ましい。上記構成によって、Teが結晶核として機能するため、相変態層の結晶化が容易になる。上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層が、SnTeおよびPbTeから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層が、SnTe-M(ただし、MはN,Ag,Cu,Co,Ge,Mn,Nb,Ni,Pd,Pt,Sb,Se,Ti,V,ZrおよびPbTeから選ばれる少なくとも一つを含む)を含むことが好ましい。ここで、SnTe-Mとは、Snに対するTeの存在比を変えずに、SnTeにMを加えたものである。たとえば、SnTeとMとの化合物やSnTeとMとの共晶などを含む。上記Mの含有量は、高々50%が好ましい。より好ましいMの含有量は0.5-50atom%の範囲である。また、SnTeは、Sn50Te50(Sn:Te＝50:50）の化学量論組成がより好ましいが、Sn45Te55(Sn:Te＝45:55)、Sn55Te45(Sn:Te＝55:45)のような、±5%程度の許容は可能である。
【００２０】
上記情報記録媒体では、前記相変態層が、カルコゲン系材料からなることが好ましい。上記構成によって、高密度記録が可能な情報記録媒体が得られる。上記情報記録媒体では、前記相変態層が、GeTe,GeSbTe,TeSnSe,InSbTe,GeBiTeおよびAgInSbTeから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。上記情報記録媒体では、前記相変態層が、GeSbTeと、Ag,Sn,Cr,Mn,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,AlおよびNから選ばれる少なくとも一つの元素とを含むことが好ましい。
【００２１】
上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層の厚みd1(nm)と、前記相変態層の厚みd2(nm)とが、d2＞d1の関係を満たすことが好ましい。上記構成によって、相変態層に入射するレーザビームの光量が不足することを防止できる。上記情報記録媒体では、前記結晶核供給層の厚みd1(nm)が、0.3＜d1≦5の関係を満たすことが好ましい。上記情報記録媒体では、前記相変態層の厚みd2(nm)が、3≦d2≦20の関係を満たすことが好ましい。
【００２２】
上記情報記録媒体では、前記相変態層が結晶相である場合の情報記録媒体の反射率Rc(%)と、前記相変態層が非晶質である場合の情報記録媒体の反射率Ra(%)とが、Ra＞Rcの関係を満たすことが好ましい。上記構成によって、基板に形成された溝やアドレスの検出が特に容易な情報記録媒体が得られる。
【００２３】
また、本発明の情報記録媒体の製造方法は、少なくとも記録層を備える情報記録媒体の製造方法であって、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的に相変態を起こす相変態層と、前記相変態層に積層され前記相変態層を結晶化しやすくする結晶核供給層とを含む前記記録層を形成する工程を含むことを特徴とする。上記情報記録媒体の製造方法によれば、本発明の情報記録媒体を容易に製造できる。上記製造方法では、前記相変態層を形成する工程が、前記相変態層が非晶質となる条件で行われることが好ましい。上記構成によってas-depo記録が可能となる。
【００２４】
上記製造方法では、前記相変態層の成膜速度r(nm/分)が、r≧30の関係を満たすことが好ましい。上記構成によって、非晶質の状態で相変態層を成膜できる。
【００２５】
また、本発明の情報記録媒体の記録再生方法は、記録層を備える情報記録媒体に情報を記録する方法であって、前記記録層は、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的に相変態を起こす相変態層と、前記相変態層に積層され前記相変態層の結晶化を容易にする結晶核供給層とを含み、前記記録層にレーザビームを照射することによって、前記相変態層を相変態させて情報を記録することを特徴とする。上記情報記録媒体の記録再生方法によれば、信頼性よく情報の記録ができる。
【００２６】
上記記録再生方法では、前記結晶核供給層が、SnTeおよびPbTeから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。上記構成によれば、特に信頼性よく情報の記録ができる。
【００２７】
上記記録再生方法では、前記相変態層が、GeTe,GeSbTe,TeSnSe,InSbTe,GeBiTeおよびAgInSbTeから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。上記構成によれば、特に信頼性よく情報の記録ができる。
【００２８】
上記記録再生方法では、前記相変態層が、非晶質の状態で成膜され、結晶化することなく非晶質の状態で前記情報の記録が開始されることが好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図1から3は、初期化不要を目的とし、成膜後に相変態層を結晶化させる発明を説明する。
【００３０】
図1は、本発明の情報記録媒体50の一構成例を示し、基板1上に保護層2、結晶化能向上層3、相変態層4、保護層6、反射層7を順次積層して、接着層8でダミ−基板9と貼り合わせた構造としている。記録層5は、結晶化能向上層3と相変態層4の二つの層よりなる。
【００３１】
基板1としては透明な円盤状で、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、紫外線硬化性樹脂、ガラス等を用いることができる。基板1の厚さは特に限定されないが、0.05〜2.0mm程度のものを用いることができる。また、基板1の膜を形成する側の表面には、必要に応じてレーザ光のトラッキング用のスパイラル状または同心円状の案内溝が設けられている。膜を形成しない側の表面は、平滑であるものを使用する。
【００３２】
保護層2,6は誘電体薄膜で、光学距離を調節して記録層への光吸収効率を高め、記録前後の反射光量の変化を大きくして信号振幅を大きくする働きがある。また、記録層５の熱的損傷等によるノイズ増加の抑制、レーザ光27に対する反射率、吸収率及び反射光の位相の調整等の目的で、物理的・化学的に安定で、記録層５の融点よりも融点及び軟化温度が高く、記録層の材料と固溶しない材料を用いることが好ましい。例えば、Y,Ce,Ti,Zr,Nb,Ta,Co,Zn,Al,Si,Ge,Sn,Pb,Sb,Bi,Te等の酸化物、Ti,Zr,Nb,Ta,Cr,Mo,W,B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Pb等の窒化物、Ti,Zr,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Si等の炭化物、Zn,Cd等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、Mg,Ca等のフッ化物、C、Si、Ge等の単体、またはこれらの混合物からなる誘電体または誘電体に準ずる材料を用いることができる。これらの中でも混合物であるZnS-SiO2は非晶質材料で、高屈折率を有し、成膜速度も速く、機械特性および耐湿性も良好な、特に優れた保護層である。保護層の膜厚は、例えばマトリクス法(例えば久保田広著「波動光学」岩波新書,1971年,第3章を参照)に基づく計算により、記録層結晶状態(記録前)と記録層非晶質状態(記録後)の反射光量の変化がより大きく且つ記録層5への光吸収率がより大きくなる条件を満足するように厳密に決定することができる。保護層2および6は、必要に応じて異なる材料・組成のものを用いてもよいし、同一の材料・組成のものを用いることもできる。
【００３３】
本発明の結晶化能向上層3は、結晶化能向上層3上に成膜された相変態層4の結晶核生成と結晶成長を生起させ、成膜中に相変態層4を結晶化させる働きを有する。結晶化能向上層3自体が、成膜後に結晶構造となっていれば、その働きはより大きくなる。一般に、気相を冷却して得られる薄膜の構造は、基板の構造の影響を受けやすい。相変態層4を形成する前に結晶性の材料層を設けることにより、結晶化が促進されるものと考えられる。記録層がもつ結晶構造と同じである方が効果が大きいものと考えられる。例えば、Ge-Sb-Te系の場合には岩塩型であるので、結晶化能向上層3も岩塩型構造の結晶であればその働きはより大きくなる。結晶化能向上層3の材料としては、高速結晶化材料のSnTe,PbTe、低融点材料のTe,Sb2Te3,Bi2Te3,GeSbTe共融,GeBiTe共融などのTe化物、またはCaF2,MgF2,LaF,AlF3,NaF,BaF2,KF,LiF,ZnF2などのハロゲン化物が結晶化効果を有する。特に、SnTe,PbTe,NaF,LiF,KFは効果が大きかった。相変態層4への光吸収がより大きくなるように、Te化物の場合は結晶化能向上層3自体に光吸収があるため1nmから10nmの極薄い膜厚が好ましく、ハロゲン化物の場合は結晶化能向上層3自体に光吸収がほとんどないため1nmから20nmの範囲で膜厚を設定することが可能である。
【００３４】
相変態層4は、光ビ−ムの照射によって結晶相状態と非晶質状態との間で可逆的な相変態を起こし、その光学定数(屈折率n、消衰係数k)が変化する材料を用いることが好ましい。Teを主成分としたGe-Sb-Te,Ge-Bi-Teの系、またはこれらの系にAu、Ag、Cu、Al、Pd、Pt、Ce、Sn、Mn、Cr、Tiのうちいずれかを添加した材料を使用することもできる。また、窒素添加も可能である。特にGe-Sb-TeはGeTe-Sb2Te3擬二元系組成が高速結晶化材料として良好な記録消去性能を確保することができる。GeTe:Sb2Te3＝x:1(1≦x≦6)の組成範囲が相安定性に優れ、実用的に好ましい組成である。これらTeを主成分とした材料を母材として、Arガス及びN2ガス雰囲気中で反応性スパッタリング法により窒素を含んだ相変態層4を形成した。結晶化能向上層3および相変態層4の成膜後の相構造の評価は、石英ガラスに10nmほどの薄膜を成膜してHe-Neレ−ザにより約350℃まで昇温しながら、光学的変化が生じる温度を調べた。また、結晶化能向上層3の膜厚と反射率、透過率を実験的に調べて所定のレーザ波長に対する複素屈折率を算出した。得られた複素屈折率を用いてマトリクス法による多層膜の光学計算を行い、情報記録媒体の構成を決定した。
【００３５】
本発明の記録層5は、結晶性の結晶化能向上層3を成膜した後、相変態層4を成膜した二層構成となっている。二層構成とすることにより、相変態層4の結晶化能向上層3側界面に結晶核が生成されやすくなり、相変態層4は結晶成長を生起し成膜後に結晶状態となる。情報の記録再生は、相変態層4の光学的変化により行う。以下特に断りのない場合、相変態層4が結晶状態または非晶質状態である場合のことを、それぞれ記録層5が結晶状態または非晶質状態であると表現する。
【００３６】
反射層7は光学的には記録層5に吸収される光量を増大させ、熱的には記録層5で生じた熱を速やかに拡散させ、非晶質化しやすくするという働きをもち、さらには多層膜を使用環境から保護する役割をも兼ね備えている。反射層7の材料としては、例えば、Al、Au、Ag、Cu等の熱伝導率の高い単体金属材料、あるいはこれらのうちの1つまたは複数の元素を主成分とし、耐湿性の向上あるいは熱伝導率の調整等のために適宜1つまたは複数の他の元素を添加したAl-Cr、Al-Ti、Ag-Pd、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti等の合金材料を用いることができる。これらの材料はいずれも耐食性に優れ且つ急冷条件を満足する優れた材料である。なお、反射層7は、線速度等の記録条件あるいは相変態層の組成等によっては急冷効果がなくとも十分非晶質化しやすい場合もあり、省略することも可能である。
【００３７】
保護層2から反射層7成膜後は、反射層7上に接着層8をスピンコ−トしてダミ−基板9と貼り合わせた。
【００３８】
接着層8としては、耐熱性及び接着性の高い材料、例えば、紫外線硬化性樹脂などの接着樹脂を用いることができ、アクリル樹脂を主成分とした材料またはエポキシ樹脂を主成分とした材料を用いることができる。これと同じ材質、または異なる材質の紫外線硬化性樹脂などの接着樹脂、両面テープ、誘電体膜、あるいはこれらを適宜組み合わせて用い、図1の様に別のダミー基板と貼り合わせて片面構造ディスクとしてもよいし、同じものの膜面同士を向かい合わせに貼り合わせて両面構造ディスクとしてもよい。
【００３９】
ダミー基板9は、情報記録媒体50の機械的強度を高めるとともに、積層された多層膜を保護するためのものである。ダミー基板9の材料としては、基板1の材料より選ぶことができる。貼り合わせた構造の情報記録媒体50に機械的な反り、歪みが発生しないことが重要であり、ダミー基板9と基板1は、必ずしも同一材料である必要はなく、また、同じ厚みである必要もない。
【００４０】
図2は、本発明の情報記録媒体51の一構成例を示し、基板1上に保護層2,界面層10,結晶化能向上層3,相変態層4,界面層11,保護層6,光吸収補正層12、反射層7を順次積層して、接着層8でダミ−基板9とを貼り合わせた構造としている。この構成は記録層5を結晶状態としたときの記録層5の光吸収率Acが、記録層5を非晶質状態としたときの光吸収率Aaよりも大きくなるよう、保護層6と反射層7の間に光吸収補正層12を設けて、光吸収バランスをとった構成である。この構成においても結晶化能向上層3を相変態層4の事前に成膜することにより相変態層4の結晶化が検証できた。
【００４１】
基板1、保護層2,6、結晶化能向上層3,相変態層4,反射層7、接着層8、ダミー基板9は図1と同じ系の材料を用いることができる。
【００４２】
界面層10,11は、繰り返し記録による保護層2と記録層5および保護層6と記録層5の間で生じる物質移動を防止する機能を持ち、Si,Al,Zr,Ti,Ge,Ta,Crなどを主成分とした窒化物、酸化物、窒化酸化物、炭化物、あるいはこれらの混合物を主成分とした材料が好ましい。また、界面層10または11のいずれか片方設けるだけでも上記機能を発揮するが、両方設けることがより好ましく、その場合は必要に応じて異なる材料・組成のものを用いてもよいし、同一の材料・組成のものを用いることもできる。これらの界面層材料は、金属母材をArガス及び反応ガス雰囲気中で反応性スパッタリングするかもしくは、化合物母材をArガス雰囲気中でスパッタリングすることにより形成できる。これら界面層の膜厚が厚いと多層構成の反射率や吸収率が大きく変化して記録消去性能に影響を与えるため、2nmから10nmが望ましく、より好ましい膜厚は約2nmから5nmである。
【００４３】
光吸収補正層12は、記録層5が結晶状態である場合と非晶質状態である場合との光吸収率比を調整し、オーバーライト時にマーク形状が歪まないようにすること、および、記録層5が結晶状態である場合と非晶質状態である場合の反射率差を大きくし、信号振幅を大きくすること等の目的で、屈折率が高く、適度に光を吸収する材料が好ましい。例えば屈折率nが3以上・6以下、消衰係数kが1以上4以下である材料を用いることができる。具体的にはGe-Cr、Ge-Mo、Si-Cr、Si-Mo、Si-Wなどの非晶質であるGe合金及びSi合金、Te化物、あるいはTi、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、SnTe、PbTeなどの結晶性の金属、半金属及び半導体材料を使用することが好ましい。
【００４４】
図3は、本発明の二層情報記録媒体52の一構成例を示し、第一情報記録媒体20と第二情報記録媒体29を貼り合わせた構造である。第一の基板側13側からレーザ光27を入射させ、両情報記録媒体20,29を片側から記録再生するので、媒体を裏返す必要はなく、記録再生容量が約2倍となる方式である。
【００４５】
第一の基板13、第二の基板28は、図1の基板1と同じ系の材料を用いることができる。
【００４６】
第一の保護層14,19、第二の保護層22,26は、図1の保護層2,6と同じ系の材料を用いることができる。
【００４７】
第一の界面層15,18、第二の界面層23,25は、図2の界面層10,11と同じ系の材料を用いることができる。
【００４８】
本発明の結晶化能向上層3は、第一光学情報記録媒体20に形成され、図1と同じ系の材料が用いられる。
【００４９】
第二情報記録媒体29は、第一情報記録媒体20を通って入射してきたレーザ光27によって記録再生するため、第一情報記録媒体20の透過率はできるだけ高くなるように光学設計する。そのため情報媒体20の相変態層4は約5nmから約8nmの極薄い膜厚に設定する。結晶化能向上層3も1nmから3nmの薄い膜厚が好ましい。相変態層4は膜厚が薄いため、初期化工程でより大きいレ−ザエネルギ−を要するが、結晶化能向上層3を1nmでも形成することで相変態層4が結晶化しやすくなり、レーザエネルギーを大幅に低減できた。さらに3nm形成することで相変態層4は成膜後に結晶化していた。
【００５０】
第二の記録層24は、相変態層4と同じ系の材料が用いられる。
【００５１】
本発明の第一の記録層17は、図1の記録層5と同じ働きを有する。
【００５２】
分離層21は、第一情報記録媒体20及び第二情報記録媒体29のそれぞれに対してレーザ光27で記録再生を行うために、レーザ光27の波長λにおいて、透明で耐熱性及び接着性の高い材料であることが好ましい。具体的には、例えば、紫外線硬化性樹脂などの接着樹脂、両面テープ、誘電体膜、あるいはこれらを適宜組み合わせて用いることができる。また、分離層21の厚さは、第一情報記録媒体20及び第二情報記録媒体29のどちらか一方に対して記録再生を行う際に、他方に記録されている信号情報を乱してしまう、あるいはそれが漏れ込んでしまうことを避けるために、焦点深度以上、例えば2μm以上であることが必要であり、なおかつ第一情報記録媒体20及び第二情報記録媒体29のどちらにもレーザ光27を集光できるよう、基材厚との合計が基材厚公差の範囲内、例えば100μm以下であることも必要である。
【００５３】
反射層7は、図1と同じ系の材料が用いられる。
【００５４】
以下、図5から7は、初期化不要を目的とし、as-depo非晶質に記録する発明を説明する。
【００５５】
図5は、本発明の情報記録媒体53の一構成例を示し、基板1上に保護層2、界面層10、結晶核供給層32、相変態層33、界面層11、保護層6、反射層7を順次積層して、接着層8でダミ−基板9と貼り合わせた構造としている。記録層31は、基板1側から順に積層された結晶核供給層32と相変態層33とを含む。(以下の実施形態において同様である)。
【００５６】
記録層31は、基板1の上方に積層された結晶核供給層32と相変態層33とを含む。結晶核供給層32は、相変態層33の結晶化を容易にするための層である。また、相変態層33は、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的に相変態を起こす層であり、この相変態によって情報を記録する層である。情報記録媒体53では、記録層31が上記構成を有するため、相変態層33は、結晶核供給層32との界面から結晶化が生じやすくなる。
【００５７】
相変態層33の結晶化を生じやすくするためには、結晶核供給層32の方が相変態層33と比較して結晶化温度(非晶質から結晶相への転移温度)が低く、結晶状態が安定している材料からなることが好ましい。すなわち、結晶核供給層32の結晶化温度Tx1(℃)と相変態層33の結晶化温度Tx2(℃)とが、Tx2＞Tx1の関係を満たすことが好ましい(以下の実施形態において同様である)。
【００５８】
相変態層33は、光ビームの照射によって結晶状態と非晶質状態との間で可逆的な相変態を起こす材料からなる。相変態層33は、たとえば、カルコゲン系材料からなる。具体的には、相変態層33は、カルコゲン系材料の中でも、GeTe,GeSbTe,TeSnSe,InSbTe,GeBiTeおよびAgInSbTeから選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。また、相変態層33には、GeSbTeと、Ag,Sn,Cr,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,Al,Mn,CuおよびNから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料を用いてもよい。特に、Ge-Sb-Te系材料では、GeTe-Sb2Te3擬二元系組成が高速結晶化材料として良好な記録消去性能を確保することができるため好ましい。この場合には、GeTe:Sb2Te3＝1〜6:1の組成範囲が相安定性に優れるため、実用的に好ましい組成である。相変態層33の結晶化温度は約140℃から約240℃であり、融点は約600℃から約650℃である。また、相変態層33の結晶構造は、レーザ照射による結晶化の場合、NaCl型である。また、相変態層33は、形成時に非晶質状態であり、as-depo記録が可能である。相変態層33の膜厚は、たとえば、3nm以上20nm以下である。
【００５９】
したがって、結晶核供給層32の材料としてはTeを含む材料が好ましく、SnTeおよびPbTeから選ばれる少なくとも一つを含む材料が特に好ましい。
【００６０】
情報記録媒体53のように、相変態層33のレーザ入射側に結晶核供給層32を形成する場合には、結晶核供給層32に先に光ビームが到達し吸収されるため、結晶核供給層32の融点は相変態層33の融点よりも高いことが好ましい。すなわち、結晶核供給層32の融点Tm1(℃)と相変態層33の融点Tm2(℃)とが、Tm1＞Tm2の関係を満たすことが好ましい。これは、高パワーのレーザビームを相変態層33に照射して信号を記録する際、溶融し急冷する過程において、結晶核供給層32も同時に融解して結晶核供給層としての機能が損なわれることを防ぐためである。ここで、表1に、結晶核供給層32の材料として、Teを含む材料の結晶化温度と融点を示す。
【００６１】
【表１】
0004227278.tif 000002
【００６２】
表1に示すように、融点の点からは、結晶核供給層の材料としては、SnTeおよびPbTeが特に好ましいことがわかる。
【００６３】
結晶核供給層32は結晶状態で安定していることが好ましいため、結晶核供給層32の膜厚は、2nm以上であることが好ましく、さらに厚い方がより好ましい(薄いと結晶化に必要な原子数が不足するため)。しかしながら、結晶核供給層32の膜厚が厚いと、結晶核供給層32にエネルギービームが吸収されてしまい、相変態層33にエネルギービームが到達しなくなってしまう。したがって、結晶核供給層32の厚みは、2nm以上で4nm以下が好ましい。
【００６４】
結晶核供給層32は、ArガスまたはAr-N2混合ガス雰囲気中で母材をスパッタリングすることによって形成できる。また、相変態層33は、ArガスまたはAr-N2混合ガス雰囲気中で母材をスパッタリングすることによって形成できる。この際、相変態層３３が成膜後にas-depo非晶質であるためには、相変態層33の成膜速度は約30nm/分以上であることが好ましい。本発明者らの実験によれば、結晶化能向上層の膜厚が5nmで記録層の膜厚が10nmでは、記録層の成膜速度が5nm/分から20nm/分では記録層は成膜中に結晶化し、30nm/分から40nm/分ではas-depo非晶質と結晶相の混合状態となり、50nm/分以上ではas-depo非晶質となった。可逆的光学情報記録媒体10のように結晶核供給層32がある場合でも、相変態層33の成膜速度が遅いと相変態層33が成膜中に結晶化する場合がある。結晶核供給層32の膜厚と相変態層33の膜厚との組み合わせによって、相変態層33が成膜中に結晶化する成膜速度は異なるが、相変態層33の結晶化を防止するためには、相変態層33の成膜速度は30nm/分以上であることが好ましく、40nm/分以上であることがより好ましい。
【００６５】
情報記録媒体53では、結晶核供給層32として、SnTe,SnTe-M(ただし、Mは、N,Ag,Cu,Co,Ge,Mn,Nb,Ni,Pd,Pt,Sb,Se,Ti,V,ZrおよびPbTeから選ばれる少なくとも一つを含む),PbTe,Sb2Te3,Bi2Te3,Te,GeSbTe共晶,GeBiTe共晶のいずれを用いた場合も、相変態層33がas-depo非晶質の状態で情報を記録すること(as-depo記録)が可能であった。特に、融点が高いSnTeを含む材料、またはPbTeを含む材料を用いた場合に良好な結果が得られた。
【００６６】
また、相変態層33として、GeTe,GeSbTe,TeSnSe,InSbTe,GeBiTe,AgInSbTeおよびGeSbTeから選ばれる少なくとも一つを含み、且つAg,Sn,Cr,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,Al,MnおよびNから選ばれる少なくとも一つを添加した材料のいずれを用いた場合も、as-depo記録が可能であった。
【００６７】
以上のように、情報記録媒体53によれば、as-depo記録が可能となる。
【００６８】
図6は、本発明の情報記録媒体54の一構成例を示し、断面図を示す。図6を参照して、情報記録媒体54は、基板1と、基板1上に順次積層された保護層2、界面層10、記録層34、界面層11、保護層6および反射層7と、反射層7上に接着層8によって接着されたダミー基板9とを備える。そして、記録層34は、基板1側から順に積層された相変態層33と結晶核供給層35とを含む。なお、記録層34を除く部分については、図5で説明した情報記録媒体53と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００６９】
記録層34、結晶核供給層35および相変態層33の機能は、それぞれ、図5で説明した記録層31、結晶核供給層32および相変態層33と同様である。すなわち、結晶核供給層35は、相変態層33の結晶化を容易にするための層である。また、相変態層33は、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的に相変態を起こす層であり、この相変態によって情報を記録する層である。情報記録媒体54では、記録層34が上記構成を有するため、相変態層33は、結晶核供給層35との界面から結晶化が生じやすくなる。
【００７０】
情報記録媒体54では、図5の場合と異なり、記録層34は、基板1側から順に積層された相変態層33と結晶核供給層35とを備える。
【００７１】
相変態層33は、情報記録媒体53の相変態層33と同様である。
【００７２】
情報記録媒体53の結晶核供給層32と異なり、結晶核供給層35は、相変態層33に対してレーザ入射側と反対側に積層されている。したがって、結晶核供給層35には、相変態層33の融点よりも低い融点を有する材料も好適に使用できる。具体的には、図5で説明した結晶核供給層32の材料の他に、Teを含む材料として、SnTe,PbTeに加えて、Sb2Te3,Bi2Te3,Te,GeSbTe共晶組成,GeBiTe共晶組成も好適に使用できる。また、情報記録媒体54では、エネルギービームが相変態層33を通過してから結晶核供給層35に入射するため、情報記録媒体53と比較して結晶核供給層35の膜厚を厚くできる。具体的には、結晶核供給層35の膜厚は、約2nmから5nmが好ましい。また、相変態層33の成膜速度は、約30nm/分以上が好ましく、非晶質の状態で成膜される。
【００７３】
情報記録媒体54では、結晶核供給層35として、SnTe,SnTe-M(ただし、MはN,Ag,Cu,Co,Ge,Mn,Nb,Ni,Pd,Pt,Sb,Se,Ti,V,Zr及びPbTeから選ばれる少なくとも一つ),PbTe,Sb2Te3,Bi2Te3,Te,GeSbTe共晶，またはGeBiTe共晶のいずれを用いた場合も、相変態層33がas-depo非晶質の状態で情報の記録をすることが可能であった。情報記録媒体54では、いずれの材料を用いた場合にも良好な結果が得られた。
【００７４】
また、相変態層33として、GeTe,GeSbTe,TeSnSe,InSbTe,GeBiTe,AgInSbTe、またはGeSbTeを含んで且つAg,Sn,Cr,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,Al,MnおよびNから選ばれる少なくとも一つを添加した材料のいずれを用いた場合も、as-depo記録が可能であった。
【００７５】
以上のように、図6の情報記録媒体54によれば、情報記録媒体53と同様の効果が得られる。
【００７６】
図7では本発明の情報記録媒体について、一例を説明する。情報記録媒体55は、基板1と、基板1上に順次積層された保護層2、界面層10、記録層36、界面層11、保護層6および反射層7と、反射層7上に接着層8によって接着されたダミー基板9とを備える。そして、記録層36は、基板1側から順に積層された結晶核供給層32と相変態層33と結晶核供給層35とを含む。なお、記録層36を除く部分については、図5で説明した情報記録媒体53と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００７７】
結晶核供給層32および35は、図5で説明した結晶核供給層32と同様の機能を有する。すなわち、結晶核供給層32および35は、相変態層33の結晶化を容易にするための層である。情報記録媒体55では、記録層36が上記構成を有するため、相変態層33は、結晶核供給層32または35との界面から結晶化が生じやすくなる。
【００７８】
情報記録媒体55では、図5の情報記録媒体53と異なり、相変態層33が結晶核供給層32と結晶核供給層35とによって挟まれている。
【００７９】
相変態層33は、図5で説明したものと同様の材料を用いる。
【００８０】
結晶核供給層32には、図5で説明した結晶核供給層32と同様の材料を用いることができる。結晶核供給層32は、Teを含む材料の中でも、融点が相変態層33よりも高い材料からなることが好ましい。
【００８１】
結晶核供給層35には、図6で説明した結晶核供給層35と同様の材料を用いることができる。結晶核供給層35には、Teを含む材料の中でも、融点が相変態層33の融点より低い材料も好適に用いることができる。
【００８２】
結晶核供給層32の材料と結晶核供給層35の材料とは、異なっていてもよい。たとえば、結晶核供給層32がSnTeからなり、結晶核供給層35がPbTeからなる場合でもよい。また、結晶核供給層32がPbTeからなり、結晶核供給層35がGeBiTe共晶組成からなる場合でもよい。なお、結晶核供給層32と結晶核供給層35とに同じ材料を用いた方が、成膜時に母材の数が少なくてすみ、また成膜装置をより簡素化できるという利点がある。
【００８３】
結晶核供給層32の膜厚と結晶核供給層35の膜厚とは、異なっていてもよいが、両膜厚の合計は5nm以下であることが好ましい。たとえば、結晶核供給層32の膜厚を1nmとし結晶核供給層35の膜厚を2nmとしてもよいし、あるいは、結晶核供給層32の膜厚を2nmとし結晶核供給層35の膜厚を3nmとしてもよい。
【００８４】
情報記録媒体55において、結晶核供給層32および35として、SnTe,SnTe-M(ただし、MはN,Ag,Cu,Co,Ge,Mn,Nb,Ni,Pd,Pt,Sb,Se,Ti,V,ZrおよびPbTeから選ばれる少なくとも一つ),PbTe,Sb2Te3,Bi2Te3,Te,GeSbTe共晶、またはGeBiTe共晶のいずれを用いた場合も、as-depo記録することが可能であった。特に、結晶核供給層32に融点が高いSnTeを含む材料またはPbTeを含む材料を用いた場合に良好な結果が得られた。
【００８５】
また、相変態層33としてGeTe,GeSbTe,TeSnSe,InSbTe,GeBiTe,AgInSbTe,またはGeSbTeを含んで且つAg,Sn,Cr,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,Al,MnおよびNから選ばれる少なくとも一つを添加した材料のいずれを用いた場合も、as-depo記録することが可能であった。
【００８６】
以上のように、図7の情報記録媒体55によれば、情報記録媒体53と同様の効果が得られる。
【００８７】
図5から7で説明した情報記録媒体は、Ra＞Rcに設計され、相変態層33がas-depo非晶質である状態のまま、初期化工程をすることなく信号が記録できる。
【００８８】
次に、本発明の情報記録媒体の製造方法について、一例を説明する。
【００８９】
本発明の情報記録媒体の製造方法は、記録層を備える情報記録媒体を製造する方法であって、結晶状態と非晶質状態との間で可逆的に相変態を起こす相変態層と、相変態層に積層され相変態層を結晶化しやすくする結晶核供給層とを含む記録層を形成する工程を含む。以下に、図5で説明した情報記録媒体53を製造する方法について、図5を参照しながら説明する。
【００９０】
まず、基板1上に、保護層2および界面層10を形成する。これらの層は、Arガスおよび反応ガス雰囲気中で材料となるターゲット(金属母材)を反応性スパッタリングするか、または、化合物母材をArガス雰囲気中かもしくはArガスおよび反応ガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。
【００９１】
次に、界面層10上に結晶核供給層32と相変態層33とを積層する。結晶核供給層32及び相変態層33は、ArガスまたはAr-N2混合ガス雰囲気中で母材をスパッタリングすることによって形成できる。なお、相変態層33は、非晶質となるような条件で形成される。相変態層33が成膜後にas-depo非晶質であるためには、図5で説明したように、相変態層33の成膜速度は約30nm/分以上であることが好ましい。
【００９２】
次に、相変態層33上に、界面層11と保護層6とを積層する。これらの層は、保護層2および界面層10と同様の方法によって形成できる。
【００９３】
次に、保護層6上に反射層7を形成する。反射層7は、スパッタリング法や蒸着法によって形成できる。
【００９４】
最後に、反射層7上に接着層8をスピンコート法によって塗布し、ダミー基板9を貼り合わせたのち、紫外線を照射して接着層8を硬化させた。このようにして、情報記録媒体53を製造できる。
【００９５】
なお、情報記録媒体54または55は、上記方法と同様の方法によって容易に製造できる。
【００９６】
上記の製造方法によれば、本発明の情報記録媒体を容易に製造できる。
【００９７】
次に、本発明の情報記録媒体の記録再生方法について一例を説明する。
【００９８】
本記録再生方法は、図5ないし7のいずれかに記載した本発明の情報記録媒体を用いる記録再生方法である。
【００９９】
具体的には、図5ないし7のいずれかに説明した情報記録媒体に変調したレーザビームを照射することによって、相変態層に非晶質域と結晶相域とを形成し、信号の記録を行う。レーザビームを低パワーにして相変態層の非晶質域に照射することによって、照射部分の非晶質域を結晶化できる。また、レーザビームを高パワーにして相変態層の結晶相域に照射することによって、照射部分の結晶相域を非晶質化できる。
【０１００】
本記録再生方法によれば、信頼性よく情報信号の記録を行うことができる。特に、図5ないし7に記載の情報記録媒体を用いることによって、as-depo記録が可能になる。
【０１０１】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【０１０２】
実施例1から13は、初期化不要を目的とし、成膜後に相変態層を結晶化させる発明についての実施例である。
【０１０３】
実施例14から26は、初期化不要を目的とし、相変態層がas-depo非晶質の状態で記録する発明についての実施例である。実施例26は信頼性に関する実施例である。
【０１０４】
(実施例1)
相変態層を成膜中に結晶化させるという結晶化能向上層としての機能には、結晶化能向上層自体が成膜後に結晶であることが必要条件と考えられる。結晶が構造的により安定である高速結晶化材料もしくは低融点材料を数種選び、それらの薄膜の成膜後の相構造を調べた。材料はBi2Te3,Sb2Te3,Sb,Te,SnTe,PbTe,GeSbTe共融，GeBiTe共融の8種類である。直径：100mm、厚み：6mm(以下、100mmφ×6mmtのように表示する)のスパッタリングタ−ゲットを、Ar雰囲気中でDCスパッタリングして、石英基板上に各々5nmの薄膜を形成した。得られた8種類の薄膜を、He-Neレ−ザで毎分50℃の速さで昇温しながら透過率を測定した。温度と透過率の関係を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。成膜後の構造が非晶質であれば、図４（ａ）の様に相対的に室温での透過率が高く昇温中にある温度で、結晶相への相変態に伴う急激な透過率低下が観察される。この温度を結晶化温度と定義する。成膜後の構造が非晶質と結晶相の混合状態の場合、室温での透過率が図４（ａ）の場合より低く、図４（ｂ）の様に昇温中にわずかな透過率変化が観察される。また、結晶化温度は図４（ａ）の場合より低く、図4Aの状態より結晶化しやすくなっている。図４（ｂ）中のa,b,cのラインは、結晶状態と非晶質状態の割合が異なり、a,b,cの順に結晶相の含まれる割合が多くなる。成膜後の構造が結晶相であれば、相対的に室温での透過率は最も低く、図４（ｃ）の様に昇温しても透過率の変化はほとんど見られない。このような違いから相構造を判断することが可能である。8種類の薄膜の室温での構造を表2に示す。
【０１０５】
【表２】
0004227278.tif 000003
【０１０６】
(実施例2)
実施例1の薄膜が結晶化能向上層としての機能を有するかを調べた。真空チャンバ−にて石英基板上に結晶化能向上層を成膜し、その上に相変態層を連続成膜した試料の、成膜後の相構造を調べた。膜厚は、石英｜結晶化能向上層(5nm)｜相変態層(10nm)である。結晶化能向上層のスパッタリング条件は実施例1と同様で、相変態層の材料はGe2Sb2Te5である。相変態層の相構造は実施例1と同様に透過率測定で調べた。
【０１０７】
【表３】
0004227278.tif 000004
【０１０８】
結晶化能向上層がない場合Ge2Sb2Te5相変態層は成膜後は非晶質で図4Aの様な透過率変化を示した。結晶化温度は約200℃であった。結晶化能向上層にSbを使った場合、相変態層の結晶化温度は下がらず、結晶化および結晶核生成が認められなかった。結晶化能向上層にBi2Te3,Sb2Te3,Te,GeSbTe共融を使った場合、相変態層は非晶質と結晶相の混合状態となった。結晶化能向上層にSnTe,PbTe,GeBiTe共融を使った場合、図4Cの様な結果となり相変態層の結晶化が認められた。この結果から、Te化物を結晶化能向上層として使うと、相変態層の結晶化が促進されることがわかった。また、Te化物の中でも結晶構造が岩塩型である材料はより結晶化効果が大きいことも明らかになった。
【０１０９】
(実施例3)
結晶化能向上層にSnTeを使って膜厚と結晶化効果の関係を調べた。石英基板上にSnTeを1nmから20nmまで変えて成膜し、その上に相変態層を10nm成膜した。これらの試料の相変態層の構造を表4に示す。
【０１１０】
【表４】
0004227278.tif 000005
【０１１１】
1nmでは非晶質と結晶の混合状態であったが、結晶化能向上層がない場合よりも結晶化が容易になるという効果が認められた。3nm以上あれば相変態層は結晶化した。
【０１１２】
(実施例4)
相変態層の成膜条件と結晶化効果を調べた。石英基板上にSnTeを5nm成膜し、その上に相変態層を10nm、成膜速度を変えて成膜した。これらの試料の相変態層の構造を表5に示す。
【０１１３】
【表５】
0004227278.tif 000006
【０１１４】
結晶化能向上層が相変態層を結晶化させる効果は、相変態層の成膜速度に依存することがわかった。相変態層の成膜速度が5nm/分から20nm/分で結晶化し、30nm/分から40nm/分で非晶質と結晶相の混合状態になった。それ以上の速度では非晶質であった。相変態層の成膜速度が低速度の方が相変態層は結晶化しやすい。最も好ましい成膜速度は5nm/分から10nm/分であった。
【０１１５】
(実施例5)
SnTeの複素屈折率を実験的に求めたところ、屈折率n＝4.2,消衰係数k＝4.5であった。この複素屈折率から光学計算により、光学情報記録媒体の構成を決定し試作した。光学情報記録媒体の反射率を測定して相変態層が結晶化しているか調べた。
【０１１６】
図1に示すように、ポリカ−ボネート基板上に保護層を100nm,結晶化能向上層を5nm,相変態層を18nm,保護層を25nm,反射層を80nmこの順にバッチ式スパッタ装置を使用して、真空チャンバ−内で連続成膜した。各々の詳細な成膜条件は表6に示す。
【０１１７】
【表６】
0004227278.tif 000007
【０１１８】
光学情報記録媒体の反射率は、パルステック製相変化光ディスク評価装置で測定した。光源は、波長660nm、NA0.6である。光学情報記録媒体を線速度8m/sで回転させ、半径40mm位置の鏡面部の反射率を測定した。その結果20%の反射率が得られた。
【０１１９】
完全に結晶化しているか調べるために、同位置に通常結晶化させるに十分なパワーで半導体レ−ザビームを照射した後、反射率を測定した。この場合20.3%の反射率が得られた。相変態層が成膜後にほぼ完全に結晶化していたことが検証できた。PbTe,GeBiTe共融についても同様の効果が認められた。
【０１２０】
(実施例6)
実施例5の多層膜構成で結晶化能向上層の膜厚のみを変えた場合、光学情報記録媒体の反射率と記録感度がどのように変化するか測定した。結晶化能向上層としてはSnTeを用いた。反射率測定条件は実施例5と同様で、記録感度は同装置で3T信号を溝間に1回記録し、CNR値が50dB得られる記録パワ−と定義した。結果を表7に示す。
【０１２１】
【表７】
0004227278.tif 000008
【０１２２】
結晶化能向上層の膜厚が厚いほど多層膜の反射率は高くなるが、記録感度が低下し15nm以上の膜厚では、14mＷ以上の記録パワ−が必要であり実用困難である。この結果から結晶化能向上層の膜厚としては、1から10nmが好ましいことがわかった。
【０１２３】
(実施例7)
実施例5で試作した光学情報記録媒体のオーバーライトジッター特性を評価した。比較のため、結晶化能向上層のない従来構成で半導体レーザによる結晶化工程を経た光学情報記録媒体のオーバーライトジッター特性も評価した。3T信号を溝間に1回から20回まで記録してジッター値の変化を調べた。その結果を表8に示す。
【０１２４】
【表８】
0004227278.tif 000009
【０１２５】
表中ジッター値は、記録マークの前端間ジッター値と後端間ジッター値の平均値である。
【０１２６】
尚、前端間ジッターと後端間ジッターの差は、記録回数に依らず0.5%以内であった。
【０１２７】
相変態層の結晶化が不十分で結晶相に非晶質が残っていると、2回目から4回目辺りの記録時にジッター値が増大する。本実施例では、結晶化能向上層を設けて成膜中に相変態層を結晶化させた光学情報記録媒体に記録を行っても2回目から4回目辺りでのジッタ−値の増大は認められなかった。従来の成膜後に半導体レーザビームを照射して結晶化させた記録膜とほぼ同等の結晶相が得られた。
【０１２８】
(実施例8)
図3の二層情報記録媒体の第一情報記録媒体の構成で、結晶化能向上層の効果を調べた。ポリカ−ボネート基板上に保護層を100nm,界面層を5nm,結晶化能向上層を3nm,相変態層を7nm,界面層を5nm,保護層を90nmとし、この順にバッチ式スパッタ装置を使用して、真空チャンバ−内で連続成膜した。結晶化能向上層材料の異なる7種類の情報記録媒体と結晶化能向上層がない情報記録媒体を試作した。同時に、石英基板上に同構成で多層膜を成膜した試料片も作製した。この試料片で成膜後の相変態層の相構造を調べた。Bi2Te3,Sb2Te3,Te,GeSbTe共融を使った場合は、非晶質と結晶相の混合であった。これらは、完全な非晶質ではないので結晶化しやすさを評価するため、光学情報記録媒体で半導体レ−ザビーム照射による結晶化をも試みた。結晶化能向上層がない場合は、初期化に要する半導体レーザのパワーは800mWであった。これはほぼレーザ出力上限であった。結晶化能向上層を使った場合の結果を表9に示す。
【０１２９】
【表９】
0004227278.tif 000010
【０１３０】
相変態層が完全な結晶相にならなくても、結晶化能向上層を3nmでも設けることで初期化のパワ−がほぼ半減し、結晶化がより容易になることがわかった。結晶化能向上層1nmでも同様の効果が得られた。
【０１３１】
(実施例9)
図2に示すように光吸収層を有する構成についても、実施例5を行った。
【０１３２】
ポリカ−ボネート基板上に保護層のZnS−SiO2を120nm,界面層のGeNを5nm,結晶化能向上層のSnTeを5nm,相変態層のGeSbTeを10nm,界面層のGeNを5nm,保護層のZnS-SiO2を50nm,光吸収補正層のSi合金を30nm,反射層のAg合金を80nm成膜して、情報記録媒体を試作した。成膜後、結晶化能向上層の効果で相変態層は結晶化しており、17.0%の反射率が得られた。また、同位置に半導体レ−ザビームを照射した後、反射率を測定しても16.9%の反射率が得られ、成膜後完全に結晶化していることが検証できた。図2の構成でも結晶化能向上層の効果は認められた。
【０１３３】
(実施例10)
実施例9まではＴｅ化物を結晶化能向上層として採用し優れた効果が得られた。が、結晶化能向上層が光を吸収するため、膜厚範囲が5nm以下と極薄い範囲に限定される。そこで、光吸収が小さく且つ岩塩型構造の化合物も含むハロゲン化物についても結晶化能向上層としての機能があるか調べた。材料はZnF2,AlF3,KF,CaF2,NaF,BaF2,MgF2,LaF3,LiFの9種類のF化物である。各々100mmφ×6mmtの化合物スパッタリングタ−ゲットを、Ar雰囲気中でRFスパッタリングして、石英基板上に10nmの薄膜を形成した。引き続き、その上に相変態層を10nm連続成膜した試料の、成膜後の相変態層の相構造を調べた。実施例1と同様に、He-Neレ−ザで毎分50℃の速さで昇温しながら透過率を測定した。図4(a)-図4(c)から、9種類の試料の相構造を判断した結果、すべて非晶質と結晶相の混合状態であった。図4(b)の透過率変化を示したが、岩塩型構造の材料LiF,NaF,KFはbのラインに近く、他の材料はaのラインに近かった。岩塩型構造の材料を結晶化能向上層に用いた方が相変態層の結晶相の割合が増え、結晶化能向上層としての効果が高かった。
【０１３４】
(実施例11)
結晶化能向上層としてハロゲン化物を10nm形成して、実施例8を行った。その結果を表10に示す。
【０１３５】
【表１０】
0004227278.tif 000011
【０１３６】
相変態層が非晶質と結晶相の混合状態でも、初期化レ−ザパワ−は結晶化能向上層がない場合に比べて大幅に低減した。ハロゲン化物の結晶化能向上層を設けることにより、結晶化に要するエネルギ−が小さくなっていることがわかる。ハロゲン化物の結晶化能向上層を設けた場合も、相変態層が結晶化しやすくなるという効果が得られた。
【０１３７】
(実施例12)
結晶化能向上層としての機能が高かったLiF,NaF,KFの複素屈折率を決定する。石英基板上に各々の結晶化能向上層を成膜し、段差計で膜厚を測定し、分光器で反射率と透過率を測定して複素屈折率を算出した。得られた複素屈折率を表11に示す。
【０１３８】
【表１１】
0004227278.tif 000012
【０１３９】
これらの膜は、k＝0の透明膜であった。
【０１４０】
(実施例13)
実施例8の多層膜構成で結晶化能向上層の膜厚のみを変えた場合、光学情報記録媒体の反射率と記録感度がどのように変化するか測定した。結晶化能向上層としてはLiFを用いた。結果を表12に示す。
【０１４１】
【表１２】
0004227278.tif 000013
【０１４２】
結晶化能向上層の膜厚が厚いほど多層膜の反射率は高くなる。1nmでは反射率が15%を下回った。また25nmを超える記録感度が14mW以上になる。この結果からハロゲン化物結晶化能向上層の膜厚としては、5nm以上20nm以下が好ましい。実施例６の結果と比較すると、結晶化能向上層自体のｋが小さい方が結晶化能向上層の膜厚をより厚く設定できることがわかる。
【０１４３】
尚、以上の実施例では図1,2,3の構成で結晶化能向上層の効果について述べたが、これらの構成に限られるものではなく、相変態層を成膜する事前に結晶化能向上層が成膜されていれば、その効果は保護層の膜厚や界面層の有無などに関係なく得られる。
【０１４４】
以上のように本発明によれば、相変態層の基板側界面に結晶化能向上層を成膜することにより、相変態層の成膜後の相構造が結晶相となり、熱的手段を必要とする結晶化工程が不要となるかもしくはより少ないパワ−で結晶化できるという結果が得られる。
【０１４５】
(実施例14)
実施例14では、結晶核供給層の材料について検討した結果を示す。
【０１４６】
相変態層を初期化せずにas-depoの状態で情報の記録を開始するためには、as-depo非晶質の部分を結晶化しながら記録しなければならないため、as-depo非晶質からなる相変態層に結晶核が生成されやすくなっていることが必要である。結晶核がより多く生成されると、非晶質から結晶相への転移温度(結晶化温度)がより低くなる。
【０１４７】
結晶核供給層の材料として、結晶相がNaCl型構造である材料、高速結晶化材料および低融点材料を数種類選び、これらの材料に相変態層を積層した場合の相変態層の結晶化温度を調べた。
【０１４８】
結晶核供給層の材料は、Bi2Te3,Sb2Te3,Sb,Te,SnTe,PbTe,SnTe-PbTe,SnTe-Ag,SnTe-Se,SnTeN,GeSbTe共晶，GeBiTe共晶、TiN,ZrNである。相変態層の材料はGeSbTeである。
【０１４９】
試料としては、石英基板/結晶核供給層(膜厚2nm)/相変態層(膜厚10nm)の層構成のものを用いた。SnTeN,TiNおよびZrN以外の結晶核供給層は、直径100mm×厚さ6mmのスパッタリングタ−ゲットを、Arガス雰囲気中でDCスパッタリングすることによって形成した。SnTeN,TiNまたはZrNからなる結晶核供給層は、SnTe,Ti,Zrの各々のスパッタリングタ−ゲットをAr-N2混合ガス雰囲気中でRFスパッタリングすることによって形成した。GeSbTeからなる相変態層は、Arガス雰囲気中でターゲットをDCスパッタリングすることによって成膜した。
【０１５０】
また、結晶核供給層の無い試料も作製した。そして、結晶核供給層がある試料と無い試料とを、それぞれ、He-Neレーザで毎分50℃の速さで昇温しながら透過率を測定した。相変態層が結晶化温度に達すると試料の透過率が急激に低下するため、透過率の変化から結晶化温度が明らかになる。各試料の結晶化温度について、測定値を表13に示す。
【０１５１】
【表１３】
0004227278.tif 000014
【０１５２】
結晶核供給層が無い場合には、相変態層であるGeSbTeの結晶化温度は192℃であった。Teを含む材料を結晶核供給層に使うと、相変態層の結晶化温度が下がり、結晶核生成に効果があると考えられる。TiNとZrNは結晶相がNaCl型構造であるが、結晶核生成には効果が見られなかった。Sbにも効果が見られなかった。
【０１５３】
(実施例15)
実施例15では、実施例14で結晶核生成に効果があった材料を用いて情報記録媒体53を製造し、as-depo記録を行った一例について説明する。
【０１５４】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2(80mol%ZnS-20mol%SiO2。以下、同様である。)、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層を2nm、相変態層としてGeSbTeを10nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。結晶核供給層の材料としては、Bi2Te3,Sb2Te3,Te,SnTe,SnTe-PbTe,SnTe-Ag,SnTe-Se,SnTeN,PbTe,GeSbTe共晶，またはGeBiTe共晶を用いた。
【０１５５】
次に、各材料の成膜条件について説明する。ZnS-20mol%SiO2はZnS-20mol%SiO2を母材としてArガス雰囲気中でRFスパッタリング法によって成膜した。GeNはGeを母材としてAr-N2混合ガス雰囲気中でRFスパッタリング法によって成膜した。結晶核供給層は実施例1と同様の条件で成膜した。GeSbTeからなる相変態層は、GeSbTeを母材としてAr-N2混合ガス雰囲気中でDCスパッタリング法によって成膜した。Ag合金からなる反射膜は、Ag合金を母材としてArガス雰囲気中でDCスパッタリング法によって成膜した。実施例15の情報記録媒体は、Raが約28%でRcが約10%になるように両保護層の膜厚を厳密に決定した。
【０１５６】
λ＝660nm、NA＝0.6のレーザを搭載した評価用ドライブを用いて、実施例2の可逆的光学情報記録媒体を評価した。評価項目は溝上の3T信号の振幅,ノイズレベル,CNRである。評価は、レーザビーム照射部分の線速度が8.2m/sの条件で行った。記録は、レーザビームを高パワーPp(mW)と低パワーPb(mW)で変調して行った。変調記録波形を図8に示す。元の状態に関係なく(as-depo非晶質、初期化した結晶相、記録状態)、レーザビームを変調することにより非晶質と結晶相が形成され、新たな情報が記録される。なお、Pr(mW)は再生パワーである。
【０１５７】
情報記録媒体の一部の環状領域を初期化することによって、as-depoのまま初期化を行っていないas-depo非晶質域と、初期化を行った結晶相域とを同一面内に形成した。そして、両状態域のCNRを比較することによって、as-depo記録が可能であるかどうかを判断した。各媒体とも、Raが約28%でRcが約10%あるので、両状態域においてアドレスの読みとりは良好であり、サーボは安定し、CNRの評価が可能であった。3T信号を溝上に1回記録した。評価結果を表14に示す。
【０１５８】
【表１４】
0004227278.tif 000015
【０１５９】
表14から明らかなように、SnTeを含む材料またはPbTeを含む材料を用いた場合には、as-depo非晶質域のCNRと結晶相域のCNRとがほぼ同レベルであった。どちらかといえば、as-depo非晶質域の方が約1dBノイズレベルが低い分だけ、CNRは結晶相域より高かった。初期化によってわずかなノイズ上昇があると考えられる。Teを含む他の材料を用いた場合には、as-depo非晶質域でのCNRが結晶相域のCNRより約3dBから5dB低かったが45dB以上は得られた。以上の結果から、上記材料ではas-depo記録が可能であることがわかった。
【０１６０】
相変態層であるGeSbTeの融点は約620℃であり、SnTeおよびPbTe以外の結晶核供給層材料は融点が620℃以下である。そのため、記録時に相変態層に結晶核供給層が溶けて混ざり、光学的特性が変わってしまうためにCNRが数dB低いと考えられる。したがって、結晶核供給層の後に相変態層を成膜する構成では、結晶核供給層の材料として、SnTeを含む材料またはPbTeを含む材料がより好ましいことがわかった。
【０１６１】
(実施例16)
実施例16では、実施例14で結晶核生成に効果があった材料を用いて情報記録媒体54を製造し、as-depo記録を行った一例について説明する。
【０１６２】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、相変態層としてGeSbTeを10nm、結晶核供給層を2nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。結晶核供給層には、Bi2Te3,Sb2Te3,Te,SnTe,SnTe-PbTe,SnTe-Ag,SnTe-Se,SnTeN,PbTe,GeSbTe共晶，またはGeBiTe共晶を用いた。各層の成膜条件は、実施例15と同様である。
【０１６３】
情報記録媒体の一部の環状領域を初期化して、成膜後未初期化のas-depo非晶質域と初期化後の結晶相域とを同一面内に形成した。そして、両状態域のCNRを比較することにより、as-depo記録の可否を判断した。
【０１６４】
記録条件と評価条件は実施例2と同様である。評価結果を表15に示す。
【０１６５】
【表１５】
0004227278.tif 000016
【０１６６】
表15から、結晶核供給層としていずれの材料も、as-depo非晶質域のCNRと結晶域のCNRとがほぼ同レベルであり、as-depo非晶質への記録が可能であることがわかった。このように、相変態層の後に結晶核供給層を成膜する構成において、結晶核供給層の材料として相変態層より融点が低い材料を用いてもas-depo記録ができることがわかった。
【０１６７】
(実施例17)
実施例17では、実施例15でas-depo記録ができることがわかったSnTeを用いて結晶核供給層を形成し、as-depo記録の結晶核供給層の膜厚依存性および記録回数依存性を調べた。実施例17では、実施例15と同様の方法で情報記録媒体53を作製した。この際、各サンプルごとに情報記録媒体の結晶核供給層の膜厚を、0nmから7nmまで、0.5nmごとに変えた。
【０１６８】
未初期化の非晶質状態に3T信号を1回、2回および10回記録した。評価条件は実施例15と同様である。評価結果を表16に示す。
【０１６９】
【表１６】
0004227278.tif 000017
【０１７０】
表16から明らかなように、結晶核供給層の膜厚が2nm以上であれば、1回記録からほぼ飽和CNRが得られた。膜厚が1.5nm以下と薄い場合、1回記録では振幅が小さく、2回記録ではノイズレベルが高いために、CNRが低い。またノイズレベルは記録回数と共に下がるが、飽和CNRを得るには7回記録が必要であった。膜厚の厚い4.5nm以上では、記録パワー15mWで飽和CNRが得られなかった。結晶核供給層が厚いと、相変態層の記録感度が低下することがわかった。as-depo記録が可能で且つ、記録感度も良好である結晶核供給層の膜厚は、約2nmから約4nmであった。
【０１７１】
したがって、実施例17の情報記録媒体では、結晶核供給層の膜厚としては約2nmから約4nmが好ましいことがわかった。
【０１７２】
(実施例18)
実施例18では、実施例17と同様の実験を、情報記録媒体54について行った。
【０１７３】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、相変態層としてGeSbTeを10nm、結晶核供給層としてSnTeを、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。結晶核供給層であるSnTeの膜厚を、0nmから7nmまで、0.5nmごとに変えた。実施例17と同様の測定をした結果を、表17に示す。
【０１７４】
【表１７】
0004227278.tif 000018
【０１７５】
表17から明らかなように、結晶核供給層の膜厚が2nm以上あれば1回記録からほぼ飽和CNRが得られた。5.5nm以上では、記録パワー15mＷで飽和CNRが得られなかった。実施例17の結果と同様に、結晶核供給層の膜厚が厚くなると、相変態層の記録感度が低下する。実施例18の情報記録媒体では、as-depo記録が可能で且つ、記録感度も良好である結晶核供給層の膜厚は、約2nmから約5nmであった。したがって、相変態層の後に結晶核供給層を積層する構成では、結晶核供給層の膜厚としては約2nmから約5nmが好ましい。
【０１７６】
(実施例19)
実施例19では、可逆的光学情報記録媒体55を作製した一例について説明する。
【０１７７】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層32としてSnTeを、相変態層としてGeSbTeを10nm、結晶核供給層35としてSnTeを、界面層としてGeNを5nm、第2の保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。結晶核供給層32,35の膜厚を変えて、実施例17と同様の条件でas-depo記録を行った。評価結果を表18に示す。
【０１７８】
【表１８】
0004227278.tif 000019
【０１７９】
相変態層を結晶核供給層で挟む場合は、結晶核供給層32および35の膜厚がそれぞれ1nmでas-depo記録が可能であった。また、両結晶核供給層の膜厚をそれぞれ3nmとすると記録感度が不足した。相変態層の片側のみに結晶核供給層を設ける場合と比較して、相変態層の両側に結晶核供給層を設ける場合には、核生成効果が相乗されることが考えられる。したがって、相変態層の両側に結晶核供給層を形成する場合には、核結晶核供給層の膜厚は約半分でよく、約1nmから約2nmがより好ましい。
【０１８０】
(実施例20)
実施例20では、情報記録媒体53について、結晶核供給層の膜厚と、相変態層の成膜速度と相変態層の成膜後の状態との関係について調べた一例を説明する。
【０１８１】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTe、相変態層としてGeSbTeを10nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。
【０１８２】
各サンプルの情報記録媒体は、相変態層の成膜速度r(nm/分)が異なり、5nm/分から60nm/分まで変えた。結晶核供給層の膜厚d1は2nmと5nmである。d1＝2nmの情報記録媒体は、非晶質域の反射率Raが約28%で、結晶相域の反射率Rcが約10%となるように光学設計し、d1＝5nmの情報記録媒体は非晶質域の反射率Raが約30%で、結晶相域の反射率Rcが約12%となるように光学設計した。貼り合わせ後、情報記録媒体の一部の環状領域を初期化して、同一面内に成膜後に初期化していないas-depo非晶質域と初期化後の結晶相域を形成し、両状態域の反射率を測定した。
【０１８３】
反射率は、λ＝660nm、NA＝0.6のレーザを搭載した評価用ドライブを使って、線速度8.2m/sでフォーカスサーボを動作させた状態で、基板に形成されたミラー部分の反射率を測定した。相変態層の成膜速度と反射率との関係を表19に示す。
【０１８４】
【表１９】
0004227278.tif 000020
【０１８５】
表19から、d1＝2nmの場合には、r≧20(nm/分)のときに未初期化域の反射率が約28%となっており、成膜後の状態が非晶質であると判定できる。一方、r＜20(nm/分)のときには反射率が10数%しか得られず、相変態層の少なくとも一部が成膜中に結晶化していることが考えられる。
【０１８６】
また、d1＝5nmの場合には、r≧50(nm/分)のときに未初期化域の反射率が約30%となっており、成膜後の状態が非晶質であると判定できる。一方、r＜50(nm/分)では、相変態層の少なくとも一部が成膜中に結晶化していることが考えられる。このように相変態層の成膜速度と結晶核供給層の膜厚とによって、相変態層の成膜後の状態が決まる。相変態層を非晶質の状態で成膜するには、結晶核供給層が厚いほど、相変態層の成膜速度を大きくすることが好ましい。
【０１８７】
(実施例21)
実施例21では、情報記録媒体53を用いて、Rcがほとんど0%である情報記録媒体でも、as-depo記録ができれば、ドライブでサーボの安定性と良好なアドレス読みとり性が得られるかを調べた。
【０１８８】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTeを2nm、相変態層としてGeSbTeを10nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。
【０１８９】
両保護層の膜厚を厳密に決定して、Ra(相変態層が非晶質である場合の情報記録媒体の反射率)＞Rc(相変態層が結晶相である場合の情報記録媒体の反射率)の情報記録媒体を4種類作製した。
【０１９０】
情報記録媒体の一部の環状領域を初期化して、初期化していないas-depo非晶質域(Ra)と初期化後の結晶相域(Rc)とを同一面内に形成し、両状態域のサーボの安定性とアドレスの読みとり性およびCNRを評価した。評価結果を表20に示す。
【０１９１】
【表２０】
0004227278.tif 000021
【０１９２】
表20に示すように、情報記録媒体のRcが5.3%の場合には、初期化した結晶相域ではアドレスが読み取りにくかった。また、Rcが0.9%の場合には、初期化した結晶相域では、トラッキングサーボが動作しにくかった。
【０１９３】
一方、Rc＞10(%)であれば、結晶相域でもサーボ特性が安定し、アドレス読み取り性も良好であった。このように、Ra＞Rcで光学設計した情報記録媒体を初期化してしまうと、Rcの下限値が制約される。これに対して、成膜後に初期化していないas-depo非晶質域では、Rcの値に関係なく、アドレス読みとり性は良好であった。初期化しなければアドレス部の反射率はRaで保存されるため、Rcの下限値は制約を受けない。このように、結晶核供給層と相変態層を積層した相変態層を使うと、as-depo記録が可能であり、Rcが0%に近くても、アドレス部分の反射率はRaで十分大きく保たれることから、情報記録媒体のアドレスが読みとれ、サーボも安定することが検証できた。また、良好なCNRも得られた。
【０１９４】
(実施例22)
実施例22では、実施例21と同様に情報記録媒体を作製し、λ＝405nmのレーザを使用して反射率の測定を行った一例について説明する。
【０１９５】
情報記録媒体53を作製するため、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTeを2nm、相変態層としてGeSbTeを12nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。
【０１９６】
保護層、界面層、結晶核供給層、相変態層、反射層は、λ＝405nmのレーザビームに対する複素屈折率をエリプソメトリで測定し、λ＝405nmの記録波長に対して△R(△R＝Rc-Ra)の絶対値が十分大きくなるように各層の膜厚を厳密に決定した。as-depo非晶質域と結晶相域の溝上に3T信号を1回記録し、CNRを測定した。測定結果を表21に示す。
【０１９７】
【表２１】
0004227278.tif 000022
【０１９８】
λ＝405nmの短波長でもas-depo記録が可能であり、as-depo記録ができると、Rcが低くてもサーボが安定して、アドレス読みとり性も良好であった。このように、結晶核供給層と相変態層を積層した相変態層を使うと、短波長のレーザビームを用いたas-depo記録が可能であり、高密度化記録にも実施できることが検証された。
【０１９９】
(実施例23)
実施例23では、情報記録媒体53について、相変態層としてAgInSbTe使い、as-depo記録を行った一例について説明する。
【０２００】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTeを、相変態層としてAgInSbTeを10nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。ZnS-20mol%SiO2はZnS-20mol%SiO2を母材としてArガス雰囲気中でRFスパッタリングすることによって成膜した。GeNはGeを母材としてAr-N2混合ガス雰囲気中でRFスパッタリングすることによって成膜した。結晶核供給層は母材をArガス雰囲気中でDCスパッタリングすることによって成膜した。AgInSbTeはAgInSbTeを母材としてArガス雰囲気中でDCスパッタリングすることによって成膜した。Ag合金はAg合金を母材としてArガス雰囲気中でDCスパッタリングすることによって成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。各サンプルの情報記録媒体は、結晶核供給層の膜厚が異なる。膜厚は、0nmから7nmまで、0.5nmごとに変えた。また、3T信号をas-depo非晶質状態に1回、2回および10回記録した。結果を表22に示す。
【０２０１】
【表２２】
0004227278.tif 000023
【０２０２】
表22に示すように、結晶核供給層の膜厚が2nm以上であれば1回記録からほぼ飽和CNRが得られることがわかった。結晶核供給層の膜厚が1.5nm以下と薄い場合、1回記録では振幅が小さく、2回記録ではノイズレベルが高いために、CNRが低いことがわかった。また、ノイズレベルは記録回数と共に下がるが、飽和CNRを得るには7回記録が必要であった。結晶核供給層の膜厚が4.5nm以上と厚い場合には、記録パワー15mWで飽和CNRが得られなかった。結晶核供給層の膜厚が厚いほど、相変態層の記録感度が低下する。as-depo記録が可能で、且つ記録感度も良好となる結晶核供給層の膜厚は、約2nmから約4nmであった。相変態層にAgInSbTeを使ってもas-depo記録は可能であり、結晶核供給層としてSnTeの効果が検証できた。
【０２０３】
AgInSbTeは、InSbとAgSbTe2の混合物であることが報告されており、AgSbTe2がNaCl型構造であるため、SnTeによる結晶核生成が促進されやすいのではないかと考えられる。
【０２０４】
(実施例24)
実施例24では、GeSbTeにAg,Sn,Cr,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,AlまたはMnのうちいずれかを添加したものを相変態層として用いて情報記録媒体53を作製した一例について説明する。
【０２０５】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTeを2nm、相変態層としてGeSbTe＋M(Mは、Ag,Sn,Cr,Pb,Bi,Pd,Se,In,Ti,Zr,Au,Pt,AlまたはMnのうちいずれか)を10nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。
【０２０６】
上記サンプルについて、as-depoの状態で記録実験を行った結果を表23に示す。なお、表23中、(△CNR(dB))＝(10回目記録のCNR(dB))-(1回目記録のCNR(dB))である。
【０２０７】
【表２３】
0004227278.tif 000024
【０２０８】
表23に示すように、GeSbTeにいずれの元素を添加しても、1回目からほぼ飽和CNRが得られた。したがって、相変態層として組成式GeSbTe＋Mで表される材料を使っても、as-depo記録が可能なことがわかった。
【０２０９】
(実施例25)
実施例25では、相変態層の膜厚が異なる情報記録媒体53を作製し、as-depo記録実験を行った一例について説明する。
【０２１０】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTeを2nm、相変態層としてGeSbTeを、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。相変態層の膜厚は、2nmから25nmまで変えた。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。貼り合わせ後、情報記録媒体の一部の環状領域を初期化して、成膜後に初期化していないas-depo非晶質域と初期化後の結晶相域とを同一面内に形成した。
【０２１１】
記録条件と評価条件は、実施例15と同様であり、両状態域に各々3T信号を溝上に1回記録してCNRを測定した。測定結果を表24に示す。
【０２１２】
【表２４】
0004227278.tif 000025
【０２１３】
表24に示すように、相変態層の膜厚が2nmの場合には、結晶化しなかった。相変態層の膜厚が3nmからas-depo記録は可能であるが、25nmでは記録パワー15mWでCNRが飽和せず、記録感度不足であった。as-depo記録には、相変態層は3nmから20nmが実用可能であり、5nmから15nmが好ましい膜厚である。
【０２１４】
(実施例26)
実施例26では、情報記録媒体53について、結晶核供給層の記録特性信頼性への効果を調べた一例について説明する。
【０２１５】
案内溝を有するポリカ−ボネ−ト基板上に、保護層としてZnS-20mol%SiO2、界面層としてGeNを5nm、結晶核供給層としてSnTeを2nm、相変態層としてGeSbTeを10nm、界面層としてGeNを5nm、保護層としてZnS-20mol%SiO2、反射層としてAg合金をこの順で連続成膜した。成膜後、紫外線硬化樹脂をAg合金上にスピンコートしてダミー基板と貼り合わせた。実施例26の情報記録媒体は、Ra＞Rcになるように作製した。また、相変態層は、初期化しないでas-depo非晶質の状態で信号の記録を開始した。
【０２１６】
上記実施例26の情報記録媒体を作製したのち、90℃で20%RHの環境に24時間放置し、放置前後のジッター変化を測定した。測定は、試験1、試験2および試験3の3種類について行った。試験1では、放置前にas-depo記録して測定し、放置後は測定のみを行った。試験2では、放置前にas-depo記録して測定し、放置後に重ね書きし測定を行った。試験3では、放置前は未記録で、放置後にas-depo記録して測定を行った。
【０２１７】
λ＝660nm、NA＝0.6のレーザで、情報記録媒体を評価した。溝間および溝上の3T信号のジッター値を評価した。3T信号は1回記録した。線速度8.2m/sである。放置前後の溝間ジッター差を表25に示し、溝上ジッター差を表26に示す。なお、ここで、(ジッター差)＝(放置後のジッター値)-(放置前のジッター値)である。
【０２１８】
【表２５】
0004227278.tif 000026
【０２１９】
【表２６】
0004227278.tif 000027
【０２２０】
表25-26に示すように、溝間または溝上のいずれにおいても、試験1、試験2および試験3のジッター差は2%以下であり、as-depo非晶質へ記録した場合も信頼性は良好であった。このように結晶核供給層と相変態層(可逆的相変態を起こす部分)とを積層することによって、as-depo記録が可能で、オーバーライトの信頼性も確保できるという2つの効果が得られた。
【０２２１】
以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
【０２２２】
例えば、情報記録媒体については、上記実施形態の構成に限定されず、結晶核供給層と相変態層とが積層された相変態層を備える情報記録媒体であればよい。
【０２２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の情報記録媒体は、結晶核供給層と相変態層とが積層された相変態層を備えるため、情報の記録を信頼性よく容易に行うことができる。また、本発明の情報記録媒体は、初期化工程を必要とせずにas-depo記録が可能である。特に、Ra＞Rcである情報記録媒体において、Rcが0%に近くてもアドレスの読みとり性とサーボの安定性が良好であるという効果が得られる。
【０２２４】
また、本発明の情報記録媒体の製造方法は、本発明の情報記録媒体を容易に製造することができる。
【０２２５】
また、本発明の情報記録媒体の記録再生方法は、情報の記録を信頼性よく容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の情報記録媒体の一構成例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の情報記録媒体の別の一構成例を示す部分断面図である。
【図３】本発明の情報記録媒体の中の二層情報記録媒体の一構成例を示す部分断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の結晶化能向上層または結晶化能向上層上に積層した記録層の、相構造を判断するための、透過率の温度依存性を示すグラフである。横軸が温度で縦軸が透過率である。（ａ）は相構造が非晶質である場合のグラフである。（ｂ）は相構造が非晶質と結晶相の混合状態である場合のグラフである。（ｃ）は相構造が結晶相である場合のグラフである。
【図５】本発明の情報記録媒体の別の一構成例を示す部分断面図である。
【図６】本発明の情報記録媒体の別の一構成例を示す部分断面図である。
【図７】本発明の情報記録媒体の別の一構成例を示す部分断面図である。
【図８】本発明の情報記録媒体の記録再生方法について記録に用いるレーザビームの変調波形を示す図で、横軸が時間で、縦軸がレーザパワーである。
【符号の説明】
50,51,52,53,54,55,56  情報記録媒体
1  基板
2,6  保護層
3  結晶化能向上層
4  相変態層
5,31,34,36,38  記録層
7  反射層
8  接着層
9  ダミ−基板
10,11  界面層
12  光吸収補正層
13  第一の基板側
14,19  第一の保護層
15,18  第一の界面層
17  第一の記録層
20  第一情報記録媒体
21  分離層
22,26  第二の保護層
23,25  第二の界面層
27  レーザ光
28  第二の基板
29  第二情報記録媒体
32,35  結晶核供給層
33,37  相変態層
【図１】
0004227278.tif 000028
【図２】
0004227278.tif 000029
【図３】
0004227278.tif 000030
【図４】
0004227278.tif 000031
【図５】
0004227278.tif 000032
【図６】
0004227278.tif 000033
【図７】
0004227278.tif 000034
【図８】
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