JP2004005920A

JP2004005920A - Phase-transition type information recording medium

Info

Publication number: JP2004005920A
Application number: JP2003074522A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Shinozuka; 篠塚　道明; Takuro Sekiya; 関谷　卓朗
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-layer recording medium, having twice the capacity of the conventional one by improving cooling capability and repeated writing for the recording medium. <P>SOLUTION: This recording medium is a rewritable recording medium made with two laminated recording media. The first recording layer 101 is composed by laminating a layer, mainly composed of a first ZnS-SiO<SB>2</SB>layer 102, a Ge-Sb-Te layer 104, a ZnS-SiO<SB>2</SB>layer 106, and a first heat-radiating layer 107. The second recording layer 201 is made similar to the first recording layer except for the first heat-radiating layer 107. An intermediate heat-radiating layer 108 and an isolation layer 109 are disposed between the two layers. Writing is carried out, by using a laser beam in the power range of 4 mW to 10 mW and the erasing power is made larger for the second recording layer than for the first recording layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の照射等の光学的な手段を用いた、高密度、高速度での情報の記録再生および書き換えが可能な大容量の光学情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学情報記録媒体は、記録材料にレーザ光を局所的に照射することによって生じる光学特性の違いを記録状態として利用するものである。この光学特性の変化が可逆的である材料を用いた場合、情報記録の書き換えが可能となる。書き換え型の媒体としては、光磁気型記録媒体や相変化型記録媒体が一般によく知られている。これらの光記録媒体は、大容量の情報を記録することができると共に、高速での記録、再生、及び書き換えが可能であり、かつ、可搬性にも優れているため、高度情報化社会において、今後ますますその需要が増加するものと考えられ、さらなる大容量化、高速度化が望まれている。
【０００３】
相変化型記録媒体は、特定波長の光に対する反射光量が結晶状態と非晶質状態とで異なることを記録状態として利用するものであり、レーザの出力パワーを変調することにより、記録の消去と上書きの記録とを同時に行なうことができる。このため、容易に高速での情報信号の書き換えを行なうことができる。
【０００４】
図４に、従来の相変化型記録媒体の層構成の一例を示す。図４に示されるように、従来の相変化型記録媒体は、基板（１）と、基板（１）の上に順次積層された、保護層（２）と、記録層（４）と、保護層（８）と、反射層（６）とにより構成されている。基板（１）としては、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ等の樹脂又はガラス等が用いられ、基板（１）には、レーザ光を導くための案内溝が形成されている。記録層（４）は、光学特性の異なる状態を有し、この状態間を可逆的に変化し得る物質からなる。書き換え型の相変化型光記録材料の場合、記録層（４）の材料としては、Ｔｅ、Ｓｅを主成分とするカルコゲナイド系材料、例えばＴｅ−Ｓｂ−Ｇｅ、Ｔｅ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｔｅ−Ｓｂ−Ｇｅ−Ｓｅ、Ｔｅ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ａｕ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｓｅ、Ｉｎ−Ｔｅ−Ｓｅ等を主成分とする材料が一般的に用いられる。反射層（６）は、一般に、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ等の金属、又はこれら金属の合金からなり、放熱効果や記録層（４）の効果的な光吸収を目的として設けられている。また、図中では省略しているが、光学情報記録媒体の酸化、腐食やほこり等の付着の防止を目的として、反射層（６）の上にオーバーコート層を設けた構成、あるいは紫外線硬化樹脂を接着剤として用い、ダミー基板を張り合わせた構成が一般的に用いられている。保護層（２）、（８）は、記録層（４）の材料の酸化、蒸発や変形を防止するといった記録層（４）の保護機能を担っている。また、保護層（２）、（８）の膜厚を調節することにより、記録媒体の吸収率や、記録部と消去部との間の反射率差を調節することができるため、保護層（２）、（８）は記録媒体の光学特性の調節機能をも担っている。保護層（２）、（８）を構成する材料の条件としては、上記目的を満たすだけではなく、記録層（４）の材料や基板（１）との接着性が良好であること、保護層（２）、（８）自身がクラックを生じない耐候性の良い膜であることが不可欠である。また、これらの保護層（２）、（８）が記録層（４）に接して用いられる場合には、記録層（４）の材料の光学的変化を損なわない材料でなければならない。保護層（２）、（８）の材料としては、ＺｎＳ等の硫化物、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物、Ｇｅ−Ｎ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_３Ｎ_４等の窒化物、Ｇｅ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ−Ｏ−Ｎ等の窒酸化物のほか、炭化物、弗化物等の誘電体、あるいはこれらの適当な組み合わせが提案されている。一般的には、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２がよく用いられている。
【０００５】
従来より、記録の書き換えを行なった場合、書き換え後のマーク位置が微妙にずれ、オーバーライト歪みが生じるといった現象が知られている。この歪みが生じるのは、書き換え前の記録層（４）の状態がアモルファスであるか結晶であるかによって、レーザ光の照射時の温度上昇の様子が異なり、書き換え後のマークが所定の長さよりもずれてしまうからである。すなわち、マークがアモルファス状態であるとすると、書き換え前の状態が結晶であった部分では、アモルファス状態に相変化するための潜熱が必要であるが、書き換え前の状態がアモルファスであった部分ではこれを必要としないため、余った熱量が所定長さ以上の記録層（４）をアモルファス化してしまうのである。これを解決するために、記録層（４）がアモルファス状態であるときの記録層（４）の光吸収率をＡａ、記録層（４）が結晶状態であるときの記録層（４）の光吸収率をＡｃとしたとき、Ａｃ／Ａａを１よりも大きいある一定の範囲に保つという、いわゆる吸収補正が可能な構成が採られる。これにより、結晶部分での温度上昇を助けることができるため、書き換え後のマーク領域内での温度上昇が均一となり、マーク歪みが生じ難くなる。
【０００６】
Ａｃ／Ａａ＞１を実現する方法としては、いくつかの方法が提案されている。例えば、アモルファス状態の反射率Ｒａを結晶状態の反射率Ｒｃよりも高くする構成（Ｒｃ＜Ｒａ）が提案されている。この場合には、アモルファス状態と結晶状態との間の反射率差Ｒａ−Ｒｃを大きくとっても、Ａｃ／Ａａの値を大きくすることができる。具体的には、例えば図４において基板（１）と保護層（２）との間に別の層を設け、この層の光学定数をある一定の範囲内とすることにより、Ｒｃ＜Ｒａを実現することができる。
【０００７】
また、Ｒｃ＞Ｒａの場合でも、Ａｃ／Ａａ＞１を実現することができる。この方法としては、主として光透過型と光吸収型が知られている。光透過型は、媒体に透過率を生じさせ、記録層がアモルファス状態であるときの媒体の透過率をＴａ、記録層が結晶状態であるときの媒体の透過率をＴｃとしたとき、０＜Ｔｃ＜Ｔａとなる構成を採る方法である。光吸収型は、媒体中に吸収を生じる層を設け、この層での光吸収を、記録層がアモルファス状態であるときＡａ２、記録層が結晶状態であるときＡｃ２としたとき、０＜Ａｃ２＜Ａａ２となる構成を採る方法である。具体的には、光透過型の場合、例えば図４において反射層（６）を薄くし、光透過を生じさせることによって実現することができる。光吸収型の場合には、例えば図４において反射層（６）と保護層（８）との間に光を吸収する層を挿入することによって実現することができる。
【０００８】
Ｒｃ＜Ｒａの反射率構成を有する媒体の場合、上述したように、Ａｃ／Ａａ＞１となる構成を設計し易いという大きな利点があるが、アモルファス部と結晶部の反射率の和が、Ｒｃ＞Ｒａの反射率構成を有する媒体に比べて概して大きくなるため、信号再生時のノイズが増加し易いという欠点もある。Ｒｃ＞Ｒａの反射率構成を有する媒体の場合、このような欠点は生じにくいが、Ａｃ／Ａａの値をより大きくとるという点では不利である。したがって、必要な媒体に応じてこれらの方法を使い分けるのが望ましい。
【０００９】
Ｒｃ＞Ｒａかつ０＜Ｔｃ＜Ｔａを満たす光透過型の構成に関して、従来より幾つかの改良が提案されている。
例えば、特許文献１には、記録層と光透過型の反射層を有し、光透過型反射層の熱拡散を助ける熱拡散補助層を反射層に接して設ける技術が開示されている。しかし、この公報には、熱拡散補助層に積極的に光学的効果を持たせる技術に関する記載はなく、その膜厚は光学設計を妨げない範囲とされている。また、特許文献２には、光透過型反射層の上に誘電体層を設ける技術が開示されている。しかし、この場合、誘電体層は、位相差を低減するために設けられたものであって、この公報には、誘電体層を設けることによる熱的な効果に関する記載はなく、また、その膜厚を調節することによって得られる光学的な効果についての記載もない。
【００１０】
また、光透過型の媒体を応用した例として、２層記録媒体の技術が知られている。これは、媒体の大容量化を達成するために、２組の記録媒体を透明な分離層を介して設け、片側のみからレーザ光を入射させることによって全ての記録媒体へのアクセスを可能にするというものである。この技術を用いれば、レーザ光の入射方向における記録密度を増大させることができ、２層記録媒体全体としての容量を増大させることが可能となる。
【００１１】
光透過型の構成は、媒体中にこもる余分な熱が比較的少ないため、繰り返し特性や隣接消去特性の点で有利である。しかし、反射層が薄いため、記録層が熱せられた後の冷却を急速に行なうことが困難であり、マークが形成されに難いという問題点がある。さらに、特にＲｃ＞Ｒａを満たす構成の場合、根本的にＡｃ／Ａａの値を非常に大きくとることは困難であった。また、２層記録媒体を構成するために、レーザ光の入射側に配置される光透過型の媒体を設計する際、従来においては、透過率を充分大きくとるために記録層の膜厚を薄くする必要があった。しかし、記録層が非常に薄い場合には、結晶化が困難となるため、高透過率と高消去率とを両立させることは困難であった。また、光透過型の媒体の繰り返し記録特性をさらに向上させる技術について考慮した例はなく、さらに繰り返し記録特性を向上させる新たな技術が求められている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−５０７３９号公報
【特許文献２】
特開平９−９１７５５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、記録媒体の冷却能の向上と繰り返し記録特性の向上を可能とし、記録容量を従来の２倍とすることができる２層記録媒体用の光透過型記録媒体を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、幅０．１〜０．２５μｍ、深さ０．０１〜０．０３μｍの溝を０．２８〜０．４６μｍピッチで形成した基板上に、２組の記録媒体を積層し、記録媒体側から基板に向けて波長３６０〜４２０ｎｍ、スポット径０．３〜０．５２μｍ（１／ｅ^２）のレーザ光を照射し、２組の記録媒体にそれぞれ記録あるいは再生を行なう２層構成型光記録媒体であって、最初にレーザ光が入射する第１の記録層構成体は、第１のＺｎＳ−ＳｉＯ_２、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、第２のＺｎＳ−ＳｉＯ_２の各材料を主たる構成材料とした層をレーザ光入射側から順に積層するとともに、前記第２のＺｎＳ−ＳｉＯ_２層にＡｇを主たる構成材料とした第１の放熱層をレーザ光入射の反対側に設けてなる構成体であり、前記第１の記録層構成体を透過したレーザ光が入射する第２の記録層構成体は、前記第１の放熱層を除いて前記第１の記録層構成体と同様の層構成とし、該層構成体と接し、前記溝を形成した基板と接する部分に金属材料よりなる第２の放熱層を設けてなる構成体であり、前記第１の記録層構成体と第２の記録層構成体は、前記第１の放熱層に接する中間放熱層と該中間放熱層に前記第２の記録層構成体側に接する分離層とを介して積層されるとともに、前記レーザ光の書き込みパワーを４ｍＷ〜１０ｍＷの範囲にして記録を行ない、消去時には，前記第２の記録層構成体への消去パワーを前記第１の記録層構成体へのそれより大とした２層構成型光記録媒体であって、前記第１の記録層構成体の厚さＴ１と中間放熱層の厚さｔの比率ｔ／Ｔ１を０．２〜１の範囲にした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
図１は単層の光学情報記録媒体の層構成を示す断面図である。図１に示すように、単層の光学情報記録媒体は、基板（１）と、基板（１）の上に順次積層された、保護層（２）と、記録層（４）と、光透過型反射層（６）と、熱拡散層（７）とにより構成されている。ここで、記録層（４）は、レーザ光の照射によって光学特性が可逆的に変化する材料からなっている。
なお、このような光学情報記録媒体は上記構成に限定されるものではなく、記録層（４）と、光透過型反射層（６）と、光透過型反射層（６）に接する熱拡散層（７）を備えた構成であればよい。
【００１６】
基板（１）の材料としては、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ等の樹脂、又はガラス等を用いるのが好ましい。また、基板（１）にはレーザ光を導くための案内溝が形成されているのが好ましい。
【００１７】
保護層（２）は、記録層（４）での効果的な光吸収を可能にするといった光学特性の調節を主な目的として設けられている。保護層（２）の材料としては、ＺｎＳ等の硫化物、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物、Ｇｅ−Ｎ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_３Ｎ_４等の窒化物、Ｇｅ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ−Ｏ−Ｎ等の窒酸化物のほか、炭化物、フッ化物等の誘電体、あるいはこれらの適当な組み合わせ（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２等）など、上記目的を達成することが可能な材料が用いられる。
【００１８】
記録層（４）の材料としては、光学特性が可逆的に変化する材料が用いられる。相変化型記録媒体の場合には、Ｔｅ、Ｓｅを主成分とするカルコゲナイド系材料を用いるのが好ましい。
例えば、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ｚｎ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ａｇ、Ｔｅ−Ｂｉ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｅ、Ｔｅ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ａｇ−Ｉｎ、Ｓｅ−Ｉｎ−Ｓｂ、Ｔｅ−Ｓｅ−Ｉｎを主成分とする材料等が挙げられる。
【００１９】
記録層（４）中にはＡｒ、Ｋｒ等のスパッタガス成分やＨ、Ｃ、Ｈ_２Ｏ等が不純物として含まれることがあるが、その含有率が信号の記録再生を妨げない程度に抑えられていればよい。また、種々の目的のために記録層（４）の主成分に他の物質を微量（約１０ａｔ％以下）添加する場合もあるが、この場合にもその含有率が信号の記録再生を妨げない程度に抑えられていればよい。
【００２０】
記録層（４）の膜厚は、３ｎｍ以上６０ｎｍ以下であるのが好ましい。記録層（４）の膜厚が３ｎｍ未満の場合には、記録材料が均一な層状になりにくく、アモルファスと結晶との間で効果的な相変化が起こりにくくなるからであり、記録層（４）の膜厚が６０ｎｍより大の場合には、記録層膜面内での熱拡散が大きくなるために、高密度で記録を行なった際に隣接消去が生じ易くなるからである。
【００２１】
反射層（６）の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうち少なくとも１つを含んだ材料が用いられる。これらの材料を用いるのは、その光学定数がＡｃ／Ａａの値を大きくとる上で有利であるからであり、また、熱伝導率が高いために、膜厚が薄くても大きい冷却能を得ることができるからである。また、反射層（６）の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちの少なくとも１つと、他の材料との混合物、又は合金を用いてもよい。これらの他の材料は、腐食防止やより効果的な光学設計を可能にする目的のために用いられる。具体的には、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ等が挙げられるが、用途に応じて適宜選択された材料を用いればよい。
【００２２】
反射層（６）の膜厚は、１ｎｍ以上４０ｎｍ以下であるのが好ましい。反射層（６）の膜厚が１ｎｍ未満の場合には、膜が均一な層状とすることが困難となって、熱的、光学的な反射層の効果が低下するからであり、反射層（６）の膜厚が４０ｎｍよりも厚い場合には、媒体の光透過が小さくなるために、既述の光吸収補正（Ａｃ／Ａａ＞１）を実現することが困難となるからである。
【００２３】
次に、本発明の特徴をなす主な部分である熱拡散層（７）について説明する。熱拡散層（７）は２つの重要な役割を担っている。
熱拡散層（７）の役割は、記録層（４）で生じた熱を冷却することである。反射層（６）として光透過型の薄い層を用いる場合、反射層（６）での冷却効果は低下してしまう。これを補うために、媒体としての光学的な特性を損なわずに、すなわち媒体の透過率を保ったまま、熱拡散層（７）において効果的に熱拡散が行なわれる。このため、熱拡散層（７）の記録再生レーザ波長域における吸収はある程度低くなければならない。熱拡散層（７）の、記録再生レーザ波長における複素屈折率をｎ−ｉｋとおいたとき、吸収係数ｋはｋ≦１．５の関係を満たすのが好ましい。また、熱拡散層（７）での冷却効果をより大きなものとするために、熱拡散層（７）を構成する材料の熱伝導率はできるだけ大きい方がよい。目安としては、５００Ｋにおける熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料を用いるのが好ましい。なお、これらに加えて、熱拡散層（７）がクラックや腐食、剥離等を生じない良好な膜であるべきことは言うまでもない。
この熱拡散層（７）の冷却効果により、記録信号のＣ／Ｎ比を向上させることが可能となる。また、媒体への熱負荷を低下することができるため、繰り返し記録特性も向上させることが可能となる。
【００２４】
これらの条件を満たす具体的な材料としては、例えば、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ−Ｃ、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｎ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｃ、Ｔｉ−Ｎ、ＴｉＯ_２、Ｔｉ−Ｃ、Ｔａ−Ｎ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔａ−Ｏ−Ｎ、Ｔａ−Ｃ、Ｚｎ−Ｏ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｒ−Ｎ、Ｚｒ−Ｏ−Ｎ、Ｚｒ−Ｃ、Ｗ−Ｃが挙げられる。あるいは、これらの混合物を用いてもよいし、これらの材料と適量の金属、半金属との混合物、又は合金を用いてもよい。
本発明における光学情報記録媒体は、光透過型となるように構成するものであるため、片面からのレーザ光の照射による情報の記録再生が可能な多層記録媒体を構成することができる。これにより、さらに高密度記録が可能な光学情報記録媒体を実現することができる。
【００２５】
図２に、２組の媒体によって構成される２層記録媒体の構成例を示す。
図２に示すように、この２層記録媒体は、基板（カバー基板）（１００）と溝付基板（２００）の間に、第１の記録層構成体（１０１）と、第２の記録層構成体（２０１）とが挟み込まれた構成となっており、第１の記録層構成体（１０１）と第２の記録層構成体（２０１）とは、中間放熱層（１０８）と分離層（１０９）とを間に介した構成とされている。ここで、溝付基板（２００）は、幅０．１〜０．２５μｍ、深さ０．０１〜０．０３μｍの溝を０．２８〜０．４６μｍピッチで形成した基板であり、その溝は図示しないが、第２の記録層構成体（２０１）と接する側に設けている。また、波長３６０〜４２０ｎｍ、スポット径０．３〜０．５２μｍ（１／ｅ^２）のレーザ光が、基板（カバー基板）（１００）側から照射され、書き込み時のパワーは、４ｍＷ〜１０ｍＷの範囲にして記録を行なうようにしている。
【００２６】
第１の記録層構成体（１０１）は、基板（カバー基板）（１００）側から順次積層された、保護層（１０２）と、記録層（１０４）と、保護層（１０６）と、第１の放熱層（１０７）とにより構成されている。また、第２の記録層構成体（２０１）は、分離層（１０９）側から順次積層された、保護層（２０２）と、記録層（２０４）と、保護層（２０６）と、第２の放熱層（２０７）とにより構成されている。
保護層（１０２）、（１０６）、（２０２）、（２０６）は、記録層（１０４）、（２０４）での効果的な光吸収を可能にするといった光学特性の調節を主な目的として設けられている。保護層（１０２）、（１０６）、（２０２）、（２０６）の材料としては、ＺｎＳ等の硫化物、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物、Ｇｅ−Ｎ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_３Ｎ_４等の窒化物、Ｇｅ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ−Ｏ−Ｎ等の窒酸化物、炭化物、フッ化物等の誘電体、あるいはこれらの適当な組み合わせ（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２等）など、上記目的を達成することが可能な材料が用いられる。本発明者らの検討結果では、図２に示したような本発明の構成においては、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２が最も良好な性能を示した。
【００２７】
記録層（１０４）、（２０４）の材料としては、光学特性が可逆的に変化する材料が用いられる。相変化型記録媒体の場合には、Ｔｅ、Ｓｅを主成分とするカルコゲナイド系材料を用いるのが好ましい。例えば、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ｚｎ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ａｇ、Ｔｅ−Ｂｉ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｅ、Ｔｅ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ａｕ、Ｓｂ−Ｔｅ−Ａｇ−Ｉｎ、Ｓｅ−Ｉｎ−Ｓｂ、Ｔｅ−Ｓｅ−Ｉｎを主成分とする材料等が挙げられる。
【００２８】
記録層（１０４）、（２０４）中にはＡｒ、Ｋｒ等のスパッタガス成分やＨ、Ｃ、Ｈ_２Ｏ等が不純物として含まれることがあるが、その含有率が信号の記録再生を妨げない程度に抑えられていればよい。また、種々の目的のために記録層（１０４）、（２０４）の主成分に他の物質を微量（約１０ａｔ％以下）添加する場合もあるが、この場合にもその含有率が信号の記録再生を妨げない程度に抑えられていればよい。
本発明者らの検討結果では、図２に示したような本発明の構成においては、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅが最も良好な性能を示した。
【００２９】
記録層（１０４）、（２０４）の膜厚は、３ｎｍ以上４０ｎｍ以下であるのが好ましい。記録層（１０４）、（２０４）の膜厚が３ｎｍ未満の場合には、記録材料が均一な層状になりにくく、アモルファスと結晶との間で効果的な相変化が起こりにくくなるからであり、記録層（１０４）、（２０４）の膜厚が４０ｎｍより大の場合には、記録層膜面内での熱拡散が大きくなるために、高密度で記録を行なった際に隣接消去が生じ易くなるからである。
【００３０】
第１の放熱層（１０７）の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうち少なくとも１つを含んだ材料が用いられる。これらの材料を用いるのは、その光学定数がＡｃ／Ａａの値を大きくとる上で有利であるからであり、また、熱伝導率が高いために、膜厚が薄くても大きい冷却能を得ることができるからである。また、第１の放熱層（１０７）の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちの少なくとも１つと、他の材料との混合物、又は合金を用いてもよい。これらの他の材料は、腐食防止やより効果的な光学設計を可能にする目的のために用いられる。具体的には、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ等が挙げられるが、用途に応じて適宜選択された材料を用いればよい。
本発明者らの検討結果では、図２に示したような本発明の構成においては、Ａｇを主たる構成材料とした場合に最も良好な性能を示した。
【００３１】
第１の放熱層（１０７）の膜厚は、１ｎｍ以上８０ｎｍ以下であるのが好ましい。第１の放熱層（１０７）の膜厚が１ｎｍ未満の場合には、膜が均一な層状とすることが困難となって、熱的、光学的な放熱層の効果が低下するからであり、第１の放熱層（１０７）の膜厚が８０ｎｍよりも厚い場合には、媒体の光透過が小さくなるために、既述の光吸収補正（Ａｃ／Ａａ＞１）を実現することが困難となるからである。
【００３２】
第２の放熱層（２０７）の材料としては金属材料が用いられ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうち少なくとも１つを含んだ材料が用いられる。これらの材料を用いるのは、その光学定数がＡｃ／Ａａの値を大きくとる上で有利であるからであり、また、熱伝導率が高いために、膜厚が薄くても大きい冷却能を得ることができるからである。また、第２の放熱層（２０７）の材料としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちの少なくとも１つと、他の材料との混合物、又は合金を用いてもよい。これらの他の材料は、腐食防止やより効果的な光学設計を可能にする目的のために用いられる。具体的には、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ等が挙げられるが、用途に応じて適宜選択された材料を用いればよい。
本発明者らの検討結果では、図２に示したような本発明の構成においては、Ａｌ合金を主たる構成材料とした場合に最も良好な性能を示した。
【００３３】
第２の放熱層（２０７）の膜厚は、１ｎｍ以上８０ｎｍ以下であるのが好ましい。第２の放熱層（２０７）の膜厚が１ｎｍ未満の場合には、膜が均一な層状とすることが困難となって、熱的、光学的な放熱層の効果が低下するからであり、第２の放熱層（２０７）の膜厚が８０ｎｍよりも厚い場合には、媒体の光透過が小さくなるために、既述の光吸収補正（Ａｃ／Ａａ＞１）を実現することが困難となるからである。
【００３４】
次に、本発明の特徴をなす主な部分である中間放熱層（１０８）について説明する。
中間放熱層（１０８）は２つの重要な役割を担っている。すなわち、第１の記録層構成体（１０１）で生じた熱を冷却することと、記録再生レーザ光を第２の記録層構成体（２０１）へ良好に透過することである。
第１の放熱層（１０７）の材料として光透過型の薄い層を用いる場合、第１の放熱層（１０７）での冷却効果は低下してしまう。これを補うために、媒体としての光学的な特性を損なわずに、すなわち媒体の透過率を保ったまま、中間放熱層（１０８）において効果的に熱拡散が行なわれる。このため、中間放熱層（１０８）の記録再生レーザ波長域における吸収はある程度低くなければならない。このような中間放熱層（１０８）に要求される熱的特性としては、その材料の熱伝導率は一般に０．１５〜１７Ｗ／ｍＫ程度のものであるが、安定した熱的特性（放熱特性）はその中間放熱層（１０８）の熱容量によってほぼ決まる。そしてそれは中間放熱層（１０８）単独で決められるものではなく、記録層の熱容量も考慮して決められる。なお、熱容量は各層の厚さによってほぼ決まる。
【００３５】
前述のように本発明は図２に示したような２組の媒体によって構成される２層記録媒体である。このように第１の記録層構成体（１０１）を透過して、第２の記録層構成体（２０１）に良好に記録を行なうには、放熱特性や透過率などを考慮した構成を検討する必要がある。
また、記録層構成体が２層ある（第１、第２）ので、使用時の発熱量も通常の単層の光学情報記録媒体のときよりもはるかに大であり、放熱特性を充分に考慮する必要がある。本発明ではこの点に鑑み、これら２層の記録層構成体全体の熱容量をこれら２層の記録層構成体をはさむ構成をなしている基板（カバー基板）（１００）や溝付基板（２００）のそれより小さくなるようにしている。
これらの基板は、たとえばポリカーボネート、ＰＭＭＡ等の樹脂、又はガラス等によって形成され、その材料の種類によって、それぞれ熱伝導率が異なるが、全体の熱容量を大きく左右する因子はその体積である。よって本発明では、これらの基板の厚さを上記２層の記録層構成体全体（中間放熱層および分離層も含む）の厚さより大とし、言い換えるならば記録層構成体全体の厚さを基板の厚さより小とし、記録層構成体全体の熱容量を基板のそれより小さくなるようにしている。
【００３６】
これを実現する具体的な基板厚さとして、たとえば本発明では、０．２ｍｍから１．５ｍｍの厚さのポリカーボネート基板を使用するが、０．２ｍｍから１．５ｍｍの厚さ、あるいはそれ以上であれば熱容量的には問題ない。他の材料でも、厚さをこの程度にすれば熱容量的には問題ない。
【００３７】
なお，記録層構成体が２層ある本発明においては、このような構成に特有の課題として、書き換えのための消去パワーを考慮する必要がある。すなわち、消去のためのレーザ光を第１の記録層構成体（１０１）と第２の記録層構成体（２０１）とで同じにすると、レーザ光が第１の記録層構成体（１０１）を透過して第２の記録層構成体（２０１）の消去を行なう際に、消去パワーは、書き込みパワーと違って小さいため、第１の記録層構成体（１０１）を透過する際に、その減衰によって充分な消去パワーが得られないことがある。
【００３８】
本発明ではこの点に鑑み、第２の記録層構成体（２０１）の消去を行なう消去パワーは、第１の記録層構成体（１０１）を透過する際の減衰を考慮して、必ず第１の記録層構成体（１０１）の消去を行なう消去パワーより大としている。具体的には０．５ｍＷ〜５ｍＷの範囲が好適に使用され、その範囲内において、第２の記録層構成体（２０１）の消去を行なう消去パワーは、第１の記録層構成体（１０１）のそれより大とされる。
【００３９】
本発明では、これらの点を考慮し、第１の記録層構成体（１０１）と中間放熱層（１０８）の厚さを変えた図２の層構成の光学情報記録媒体を製作して、その記録特性を評価した。なおここで中間放熱層（１０８）は、ＩｎＯとＳｎＯからなるＩＴＯによって形成した。
また、このときの第１の記録層構成体（１０１）の構成および各層の厚さは、第１の記録層構成体（１０１）全体が１５０ｎｍの場合に、記録層（１０４）としてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅを３０ｎｍ、保護層（１０２）、（１０６）としてＺｎＳ−ＳｉＯ_２をそれぞれ４０ｎｍ、放熱層（１０７）としてＡｇを４０ｎｍとしたものである。なお第１の記録層構成体（１０１）全体が２５０ｎｍ、３００ｎｍの場合には各層の厚さはほぼ比例して増加した厚さであり、第２の記録層構成体（２０１）もほぼ同構成およびほぼ比例して増加した厚さである。また基板は、カバー基板、溝付基板とも、１ｍｍ厚さのポリカーボネート基板を使用した。
このときの記録条件等は以下のとおりである。
【００４０】
実施例１
レーザ波長：４０２ｎｍ
スポット径：０．３μｍ（１／ｅ^２）
記録パワー／消去パワー：第１の記録層構成体（７ｍＷ／３ｍＷ）、第２の記録層構成体（８．５ｍＷ／３．３ｍＷ）
再生パワー：０．６ｍＷ
変調コード：１−７変調
記録線速：１６．５ｍ／ｓ
再生線速：５．７ｍ／ｓ
ライトストラテジー：マルチパルスの数が（ｎ−１）タイプ（３Ｔではマルチパルスが２個のタイプ）、ここでＴは基準クロックの周波数の逆数
先頭パルス幅：０．４Ｔ
マルチパルス幅：０．４Ｔ
オフパルス幅：０．４Ｔ
【００４１】
実施例２
レーザ波長：４１０ｎｍ
スポット径：０．５２μｍ（１／ｅ^２）
記録パワー／消去パワー：第１の記録層構成体（７．５ｍＷ／３．３ｍＷ）、第２の記録層構成体（９．５ｍＷ／３．５ｍＷ）
再生パワー：０．５５ｍＷ
変調コード：１−７変調
記録線速：１６．５ｍ／ｓ
再生線速：５．７ｍ／ｓ
ライトストラテジー：マルチパルスの数が（ｎ−１）タイプ（３Ｔではマルチパルスが２個のタイプ）、ここでＴは基準クロックの周波数の逆数
先頭パルス幅：０．４Ｔ
マルチパルス幅：０．４Ｔ
オフパルス幅：０．４Ｔ
【００４２】
以下に、その評価結果を示す。表１は実施例１の結果、表２は実施例２の結果である。ここで記録特性は、実際に実用に供しうるかどうかということで表中に○および×で評価したが、第１の記録層における評価で、○はジッタ特性が１０％未満で、記録再生特性が実用に供しうる良好な状態を示している。×は蓄熱により急激にジッタ特性が悪く（１５％以上）なり、エラー修復不能な状態になったものである。また、第２の記録層における評価においても、○はジッタ特性が１０％未満で、記録再生特性が実用に供しうる良好な状態を示している。×は記録層において良好なアモルファス化ができなかった（＝記録ができない）ため、再生特性が実用に供しないレベルにあるものを示している。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【表２】

【００４５】
以上の結果より、第１の記録層構成体と中間放熱層の厚さ比を０．２〜１の範囲にすることによって、第１の記録層構成体で発生した熱が蓄熱されることなく良好に放熱され、良好な記録特性が得られることがわかる。よって、本発明のような２層構成とすることにより、記録媒体への熱負荷を低下することができ、繰り返し記録特性も向上し、従来の光記録媒体の２倍の記録容量を実現することが可能となった。
なお、このような本発明に適用される中間放熱層としては、上記実施例の他に以下の材料の中から選んでもよい。例えば、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ−Ｃ、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｎ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｃ、Ｔｉ−Ｎ、ＴｉＯ_２、Ｔｉ−Ｃ、Ｔａ−Ｎ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔａ−Ｏ−Ｎ、Ｔａ−Ｃ、Ｚｎ−Ｏ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｒ−Ｎ、Ｚｒ−Ｏ−Ｎ、Ｚｒ−Ｃ、Ｗ−Ｃなどが挙げられる。あるいは、これらの混合物を用いてもよいし、これらの材料と適量の金属、半金属との混合物、又は合金を用いてもよい。
更に他の例として、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３、ＩｎＯ_２−ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２などが挙げられる。
【００４６】
分離層（１０９）は、第１の記録層構成体（１０１）と第２の記録層構成体（２０１）とを光学的に分離することを主な目的として設けられ、記録再生に用いるレーザ光に対する光吸収ができるだけ小さくなる材料により構成される。例えば、紫外線硬化樹脂や遅効性樹脂等の有機材料からなる樹脂、光ディスク用両面接着シート、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＳ等の無機誘電体、あるいはガラス材料などを用いることができる。
【００４７】
分離層（１０９）の厚さは、一方の媒体を記録再生する際に、他方の媒体からのクロストークを無視できる程度に小さく抑えるために、レーザ光の焦点深度△Ｚ以上の厚さとすることが必要である。ここで、焦点深度△Ｚは、集光点の強度が無収差の場合の８０％の点を基準とした場合、近似的に下記の式で標記することができる。
【数１】
△Ｚ＝λ／｛２×（ＮＡ）２｝
ここで、ＮＡは対物レンズの開口数、λは記録・再生を行なう際のレーザ光の波長である。
例えば、λ＝４００ｎｍ、ＮＡ＝０．６０の場合、焦点深度は△Ｚ＝０．５６μｍとなる。したがって、この場合、約±０．６０μｍの範囲内は焦点深度内となってしまうため、分離層（１０９）の厚さを少なくとも１．２０μｍよりも大きい値に設定する必要がある。
また、分離層（１０９）の厚さは、２つの媒体間の距離が対物レンズの集光可能な範囲となるように、対物レンズの許容可能な公差内とするのが望ましい。
【００４８】
第２の記録層構成体（２０１）の記録再生は、レーザ光を第１の記録層構成体（１０１）中を透過させることにより行なわれる。このため、記録再生を行なうレーザ光の波長に対する第１の記録層構成体（１０１）の透過率をＴ１、反射率をＲ１、第２の記録層構成体（２０１）のみでの反射率をＲ２としたとき、第１の記録層構成体（１０１）を通して第２の記録層構成体（２０１）を再生する際の反射率ｒ２は、下記の式で標記される。
【数２】
ｒ２＝Ｒ２×Ｔ１×Ｔ１
また、信号振幅についても同様に、第２の記録層構成体（２０１）そのものの反射率差を△Ｒ２、第１の記録層構成体（１０１）を通して第２の記録層構成体（２０１）を再生する場合の第２の記録層構成体（２０１）の反射率差を△ｒ２としたとき、下記の関係式が成り立つ。
【数３】
△ｒ２＝△Ｒ２×Ｔ１×Ｔ１
例えば、△Ｒ２＝２４％、Ｔ１＝５０％のときは、第１の記録層構成体（１０１）を通して第２の記録層構成体（２０１）を再生する場合の第２の記録層構成体（２０１）の反射率差△ｒ２は、△ｒ２＝２４％×０．５×０．５＝６％となる。
【００４９】
以上のことから分かるように、第２の記録層構成体（２０１）から充分な信号を得るためには、第１の記録層構成体（１０１）の透過率Ｔ１をできるだけ高く、第２の記録層構成体（２０１）の信号振幅をできるだけ大きくとる必要がある。それと同時に、第１の記録層構成体（１０１）の反射率差をある程度高くする必要があり、かつ、第２の記録層構成体（２０１）の記録感度を非常に高くする必要がある。第１の記録層構成体（１０１）、第２の記録層構成体（２０１）の光学設計は、これらの要因が全てバランスするように定めなければならない。
【００５０】
以下に、具体的な光学設計例を示す。
一例として、第１の記録層構成体（１０１）の記録層（１０４）が結晶状態のときの反射率Ｒ１ｃが７．５％、アモルファス状態のときの反射率Ｒ１ａが０．５％、第２の記録層構成体（２０１）の記録層（２０４）が結晶状態のときの反射率Ｒ２ｃが１５％、アモルファス状態のときの反射率Ｒ２ａが４３％、第１の記録層構成体（１０１）にのみ記録を行なった場合の第１の記録層構成体（１０１）の透過率が５０％となるように設計した。光学設計値の調節は、主に記録層（１０４）、保護層（１０２）、（１０６）、第１の放熱層（１０７）の膜厚を変化させることによって行なった。
【００５１】
以上の例の場合、第１の記録層構成体（１０１）を通して第２の記録層構成体（２０１）を記録再生する場合の反射率差は△ｒ２＝（４３−１５）×０．５×０．５＝７％、また、第１の記録層構成体（１０１）の反射率差も７．５−０．５＝７％となっている。このように、第１の記録層構成体（１０１）、第２の記録層構成体（２０１）の反射率差、すなわち信号振幅の大きさがほぼ同等となるように設計するのが望ましい。このように設計すれば、記録再生を行なう媒体を第１の記録層構成体（１０１）と第２の記録層構成体（２０１）との間で切り替える際、信号振幅が極端に変化することによってトラッキングが不安定になるのを防止することができる。
【００５２】
また、第１の記録層構成体の高透過率と第２の記録層構成体の高反射率差とを両立させることは大変困難であるため、設計を行なった後の反射率差は比較的小さく、信号振幅が比較的小さくなってしまうことが多い。この場合には、再生光のパワーレベルＰ３を従来よりもやや大きく設定し、再生信号振幅を大きくとるのが好ましい。但し、Ｐ３のレベルを大きく設定し過ぎると、記録マークが熱的に影響を受け、再生信号が劣化してしまうため、この再生光による信号劣化が生じない範囲でＰ３のレベルを設定しなければならない。また、第１の記録層構成体（１０１）と第２の記録層構成体（２０１）の再生パワーレベルはそれぞれ異なっていても構わない。また、第１の記録層構成体（１０１）と第２の記録層構成体（２０１）の再生を行なうレーザ光の波長は異なっていてもよいが、同一波長のレーザ光を用いるのが一般的である。
【００５３】
次に、以上説明した光学情報記録媒体の製造方法について説明する。上記光学情報記録媒体を構成する多層膜を作製する方法としては、スパッタリング法、真空蒸着、ＣＶＤ等の方法がある。ここでは、スパッタリング法を用いた場合を例に挙げて説明する。図３は成膜装置の一例を示す概略図である。
図３に示すように、真空容器（９）には、排気口（１５）を介して真空ポンプ（図示せず）が接続されており、これにより真空容器（９）内を高真空に保つことができるようにされている。また、真空容器（９）にはガス供給口（１４）が設けられており、このガス供給口（１４）から一定流量の希ガス、窒素、酸素、又はこれらの混合ガスを供給することができるようにされている。図３中、（１０）は真空容器（９）内に配置された基板であり、この基板（１０）は、基板（１０）の自転・公転を行なうための駆動装置（１１）に取り付けられている。（１２）は真空容器（９）内に基板（１０）と対向させて複数配置されたスパッタターゲットであり、これらのスパッタターゲット（１２）はそれぞれ陰極（１３）に接続されている。ここで、陰極（１３）は、図示しないスイッチを介して直流電源又は高周波電源（図示せず）に接続されている。また、真空容器（９）を接地することにより、真空容器（９）及び基板（１０）は陽極に保たれている。
【００５４】
成膜ガスとしては、希ガス、あるいは場合に応じて希ガスに微量の窒素又は酸素等を混合したガスが用いられる。希ガスとしては、Ａｒ、Ｋｒ等の成膜可能なガスを用いればよい。一般に、記録層（１０４）、（２０４）や保護層（１０２）、（１０６）、（２０２）、（２０６）を成膜する際に、希ガスと微量の窒素又は微量の酸素との混合ガスを用いると、媒体の繰り返し記録時の物質移動を抑制することができ、繰り返し特性が向上することが知られている。
【００５５】
中間放熱層（１０８）として、窒化物や酸化物を用いる場合、反応性スパッタリング法によってスパッタすると、良好な膜質の膜が得られる。また、膜が硬質である場合や膜応力が大きい場合等には、必要に応じて微量の酸素を成膜ガス中に混合することにより、良好な膜質の層を得ることができる場合がある。
【００５６】
次に、以上のようにして形成した光学情報記録媒体の記録再生方法、消去方法について説明する。信号の記録再生、消去には、レーザ光源と対物レンズを搭載した光ヘッドと、レーザ光を照射する位置を所定の位置へと導くための駆動装置と、トラック方向及び膜面に垂直な方向の位置を制御するためのトラッキング制御装置及びフォーカシング制御装置と、レーザパワーを変調するためのレーザ駆動装置と、媒体を回転させるための回転制御装置とが用いられる。
【００５７】
信号の記録、消去は、まず、媒体を回転制御装置を用いて回転させ、光学系を用いてレーザ光を微小スポットに絞りこんで、媒体へ照射することによって行なわれる。レーザ光の照射によって記録層（４）のうちの局所的な一部分がアモルファス状態へと可逆的に変化し得るアモルファス状態生成パワーレベルをＰ１、同じくレーザ光の照射によって結晶状態へと可逆的に変化し得る結晶状態生成パワーレベルをＰ２とし、レーザパワーをＰ１とＰ２との間で変調させることによって記録マーク、あるいは消去部分を形成する。これにより、情報の記録、消去、及び上書き記録が行なわれる。Ｐ１のパワーを照射する部分は、パルスの列で形成する、いわゆるマルチパルスとするのが一般的である。
また、前記Ｐ１、Ｐ２のいずれのパワーレベルよりも低く、そのパワーレベルでのレーザ光の照射によって記録マークの光学的な状態が影響を受けず、かつその照射によって媒体から記録マークの再生のために充分な反射率が得られるパワーレベルを再生パワーレベルＰ３とし、Ｐ３のパワーのレーザ光を照射することによって得られる媒体からの信号を検出器で読み取ることにより、情報信号の再生が行なわれる。
なお、本発明は前記請求項に記載の通りの層構成とするものであるが、この基本構成に加えて、部分改良的な付加的な層を追加した場合であっても、当然ではあるが本発明の権利範囲に含まれるものである。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細且つ具体的な説明より明らかなように、本発明の２層構成型光記録媒体において、最初にレーザ光が入射する記録層構成体の厚さと中間放熱層の厚さの関係を最適化したので、第１、第２のそれぞれの記録層構成体において良好な記録再生が可能となり、通常の１層だけのものに対して２倍の記録容量を実現できるようになった。また、この最適化により、記録媒体への熱負荷を低下することができるため、繰り返し記録特性も向上させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学情報記録媒体の層構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の、２組の媒体によって構成される２層記録媒体の層構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の光学情報記録媒体の製造に用いられる成膜装置の一例を示す概略図である。
【図４】従来の相変化型記録媒体の層構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　基板
２　保護層
４　記録層
６　反射層
７　熱拡散層
８　保護層
９　真空容器
１０　基板
１１　基板駆動装置
１２　ターゲット
１３　陰極
１４　ガス供給口
１５　排気口
１００　基板（カバー基板）
１０１　第１の記録層構成体
１０２　保護層
１０４　記録層
１０６　保護層
１０７　第１の放熱層
１０８　中間放熱層
１０９　分離層
２００　溝付基板
２０１　第２の記録層構成体
２０２　保護層
２０４　記録層
２０６　保護層
２０７　第２の放熱層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a large-capacity optical information recording medium capable of recording / reproducing and rewriting information at high density and at high speed using optical means such as laser light irradiation.
[0002]
[Prior art]
The optical information recording medium uses a difference in optical characteristics caused by locally irradiating a recording material with a laser beam as a recording state. When a material whose change in optical characteristics is reversible is used, information recording can be rewritten. As rewritable media, magneto-optical recording media and phase-change recording media are generally well known. These optical recording media can record a large amount of information, can be recorded, reproduced, and rewritten at high speed, and are excellent in portability. It is thought that the demand will increase further in the future, and further higher capacity and higher speed are desired.
[0003]
The phase-change recording medium uses the fact that the amount of reflected light with respect to light of a specific wavelength differs between a crystalline state and an amorphous state as a recording state. Recording of overwriting can be performed simultaneously. Therefore, the information signal can be easily rewritten at a high speed.
[0004]
FIG. 4 shows an example of a layer configuration of a conventional phase change recording medium. As shown in FIG. 4, a conventional phase-change recording medium includes a substrate (1), a protective layer (2), a recording layer (4), and a protective layer (2) sequentially laminated on the substrate (1). It is composed of a layer (8) and a reflective layer (6). As the substrate (1), a resin such as polycarbonate or PMMA, glass, or the like is used, and a guide groove for guiding a laser beam is formed in the substrate (1). The recording layer (4) has a state in which the optical characteristics are different, and is made of a substance that can change reversibly between the states. In the case of a rewritable phase-change optical recording material, the material of the recording layer (4) is a chalcogenide-based material containing Te or Se as a main component, for example, Te-Sb-Ge, Te-Sn-Ge, Te-Sb. -Ge-Se, Te-Sn-Ge-Au, Ag-In-Sb-Te, In-Sb-Se, In-Te-Se and the like are generally used as materials. The reflection layer (6) is generally made of a metal such as Au, Al, or Cr, or an alloy of these metals, and is provided for the purpose of a heat radiation effect and effective light absorption of the recording layer (4). Although not shown in the drawings, a configuration in which an overcoat layer is provided on the reflective layer (6) for the purpose of preventing oxidation, corrosion, dust and the like of the optical information recording medium, or an ultraviolet curable resin Is used as an adhesive, and a configuration in which a dummy substrate is bonded is generally used. The protective layers (2) and (8) have a protective function of the recording layer (4) such as preventing oxidation, evaporation and deformation of the material of the recording layer (4). Further, by adjusting the thickness of the protective layers (2) and (8), the absorptance of the recording medium and the reflectance difference between the recording portion and the erasing portion can be adjusted. 2) and (8) also have a function of adjusting the optical characteristics of the recording medium. The conditions for the material constituting the protective layers (2) and (8) not only satisfy the above-mentioned object, but also that the material of the recording layer (4) and the adhesion to the substrate (1) are good. (2), (8) It is indispensable that the film itself does not cause cracks and has good weather resistance. When these protective layers (2) and (8) are used in contact with the recording layer (4), they must be materials that do not impair the optical change of the material of the recording layer (4). As a material of the protective layers (2) and (8), a sulfide such as ZnS, SiO 2 ₂ , Ta ₂ O ₅ , Al ₂ O ₃ Oxides such as Ge-N, Si ₃ N ₄ , Al ₃ N ₄ And nitrides such as Ge-ON, Si-ON and Al-ON, dielectrics such as carbides and fluorides, or appropriate combinations thereof. . Generally, ZnS-SiO ₂ Is often used.
[0005]
2. Description of the Related Art Conventionally, when recording is rewritten, a phenomenon that a mark position after rewriting is slightly shifted and overwrite distortion occurs is known. This distortion occurs because the temperature rise during laser light irradiation differs depending on whether the state of the recording layer (4) before rewriting is amorphous or crystalline, and the mark after rewriting is longer than a predetermined length. This is because they also shift. That is, assuming that the mark is in an amorphous state, a portion where the state before rewriting was crystalline requires latent heat to change phase to an amorphous state. Therefore, the recording layer (4) having a surplus amount of heat equal to or longer than a predetermined length becomes amorphous. In order to solve this, the light absorptance of the recording layer (4) when the recording layer (4) is in an amorphous state is Aa, and the light absorption of the recording layer (4) when the recording layer (4) is in a crystalline state. Assuming that the absorption rate is Ac, a configuration is employed in which Ac / Aa is maintained in a certain range greater than 1; that is, so-called absorption correction is possible. As a result, the temperature rise in the crystal part can be assisted, so that the temperature rise in the mark area after rewriting becomes uniform, and mark distortion hardly occurs.
[0006]
Several methods have been proposed as methods for achieving Ac / Aa> 1. For example, a configuration (Rc <Ra) has been proposed in which the reflectance Ra in the amorphous state is higher than the reflectance Rc in the crystalline state. In this case, the value of Ac / Aa can be increased even if the reflectance difference Ra-Rc between the amorphous state and the crystalline state is increased. Specifically, for example, Rc <Ra is realized by providing another layer between the substrate (1) and the protective layer (2) in FIG. 4 and keeping the optical constant of this layer within a certain range. can do.
[0007]
Also, Ac / Aa> 1 can be realized even when Rc> Ra. As this method, a light transmission type and a light absorption type are mainly known. In the light transmission type, a transmittance is generated in a medium, and when the transmittance of the medium when the recording layer is in an amorphous state is Ta and the transmittance of the medium when the recording layer is in a crystalline state is Tc, 0 < This is a method that adopts a configuration in which Tc <Ta. In the light absorption type, when a layer that causes absorption is provided in a medium, and the light absorption in this layer is Aa2 when the recording layer is in an amorphous state and Ac2 when the recording layer is in a crystalline state, 0 <Ac2 < This is a method that employs a configuration that becomes Aa2. Specifically, in the case of the light transmission type, for example, it can be realized by making the reflection layer (6) thin in FIG. 4 to cause light transmission. In the case of the light absorption type, for example, it can be realized by inserting a layer that absorbs light between the reflective layer (6) and the protective layer (8) in FIG.
[0008]
In the case of a medium having a reflectance configuration of Rc <Ra, as described above, there is a great advantage that a configuration satisfying Ac / Aa> 1 is easy to design, but the sum of the reflectances of the amorphous portion and the crystal portion is Rc Since it is generally larger than a medium having a reflectance configuration of> Ra, there is also a disadvantage that noise during signal reproduction is likely to increase. In the case of a medium having a reflectance configuration of Rc> Ra, such a defect is unlikely to occur, but is disadvantageous in that the value of Ac / Aa is made larger. Therefore, it is desirable to use these methods properly according to the required medium.
[0009]
Several improvements have been conventionally proposed for a light transmission type configuration that satisfies Rc> Ra and 0 <Tc <Ta.
For example, Patent Literature 1 discloses a technique having a recording layer and a light-transmitting reflective layer, and providing a heat-diffusion auxiliary layer for assisting heat diffusion of the light-transmitting reflective layer in contact with the reflective layer. However, there is no description in this publication regarding a technique for positively imparting an optical effect to the heat diffusion auxiliary layer, and the thickness thereof is in a range that does not hinder optical design. Patent Document 2 discloses a technique in which a dielectric layer is provided on a light-transmitting reflective layer. However, in this case, the dielectric layer is provided to reduce the phase difference, and this publication does not describe the thermal effect of providing the dielectric layer. There is no description about the optical effect obtained by adjusting the thickness.
[0010]
Also, as an example of applying a light transmission type medium, a technique of a two-layer recording medium is known. This means that in order to achieve a large capacity of the medium, two sets of recording media are provided via a transparent separation layer, and all the recording media can be accessed by irradiating a laser beam from only one side. That is. If this technique is used, the recording density in the direction of incidence of the laser beam can be increased, and the capacity of the entire two-layer recording medium can be increased.
[0011]
The light transmission type configuration is advantageous in terms of repetition characteristics and adjacent erasure characteristics because extra heat stored in the medium is relatively small. However, since the reflective layer is thin, it is difficult to rapidly cool the recording layer after the recording layer is heated, and it is difficult to form a mark. Furthermore, particularly in the case of a configuration that satisfies Rc> Ra, it was fundamentally difficult to make the value of Ac / Aa very large. Further, when designing a light transmission type medium disposed on the laser beam incident side to form a two-layer recording medium, conventionally, the thickness of the recording layer is reduced to sufficiently increase the transmittance. I needed to. However, when the recording layer is very thin, crystallization becomes difficult, and it has been difficult to achieve both high transmittance and high erasure rate. Further, there is no example in which a technique for further improving the repetitive recording characteristics of a light transmission type medium is considered, and a new technique for further improving the repetitive recording characteristics is required.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-8-50739
[Patent Document 2]
JP-A-9-91755
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the related art, and it is possible to improve the cooling capacity of the recording medium and the repetitive recording characteristics, and to double the recording capacity as compared with the related art. It is an object to provide a light transmission type recording medium for a layer recording medium.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides two sets of grooves formed on a substrate having a width of 0.1 to 0.25 μm and a depth of 0.01 to 0.03 μm at a pitch of 0.28 to 0.46 μm. And a spot diameter of 0.3 to 0.52 μm (1 / e) from the recording medium side toward the substrate. ² ) Is a two-layer type optical recording medium that irradiates the laser beam and records or reproduces data on two sets of recording media, respectively. The first recording layer component on which the laser beam first enters is a first recording layer component. ZnS-SiO ₂ , Ge-Sb-Te, second ZnS-SiO ₂ Are laminated in order from the laser beam incident side, and the second ZnS-SiO ₂ A first heat radiation layer mainly composed of Ag in the layer, which is provided on the side opposite to the laser beam incident side, wherein the second recording layer in which the laser beam transmitted through the first recording layer structural member is incident; The layer structure has the same layer structure as the first recording layer structure except for the first heat radiation layer, and a portion in contact with the layer structure and in contact with the substrate on which the groove is formed is made of a metal material. The first recording layer structure and the second recording layer structure are provided with a second heat dissipation layer, and the first recording layer structure and the second recording layer structure are provided with an intermediate heat dissipation layer in contact with the first heat dissipation layer and the intermediate heat dissipation layer. The recording is performed with the laser beam writing power set in the range of 4 mW to 10 mW while being stacked via the separation layer in contact with the second recording layer structure side. Layer having an erasing power higher than that of the first recording layer structure A molded optical recording medium, and the ratio t / T1 of the thickness t of the first recording layer structure thickness T1 and the intermediate heat dissipation layer in the range of 0.2-1.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
FIG. 1 is a sectional view showing the layer structure of a single-layer optical information recording medium. As shown in FIG. 1, a single-layer optical information recording medium includes a substrate (1), a protective layer (2), a recording layer (4), which are sequentially laminated on the substrate (1). It comprises a mold reflection layer (6) and a heat diffusion layer (7). Here, the recording layer (4) is made of a material whose optical characteristics change reversibly by irradiation with a laser beam.
Note that such an optical information recording medium is not limited to the above configuration, but includes a recording layer (4), a light transmission type reflection layer (6), and a heat diffusion layer in contact with the light transmission type reflection layer (6). Any configuration having (7) may be used.
[0016]
As a material of the substrate (1), it is preferable to use a resin such as polycarbonate and PMMA, or glass. Further, it is preferable that a guide groove for guiding a laser beam is formed in the substrate (1).
[0017]
The protective layer (2) is provided mainly for the purpose of adjusting optical characteristics such as enabling effective light absorption in the recording layer (4). As a material of the protective layer (2), a sulfide such as ZnS, SiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , Al ₂ O ₃ Oxides such as Ge-N, Si ₃ N ₄ , Al ₃ N ₄ And nitrides such as Ge-ON, Si-ON and Al-ON, and dielectrics such as carbides and fluorides or a suitable combination thereof (ZnS-SiO ₂ And the like, which can achieve the above object.
[0018]
As a material of the recording layer (4), a material whose optical characteristics change reversibly is used. In the case of a phase change recording medium, it is preferable to use a chalcogenide-based material containing Te and Se as main components.
For example, Ge-Sb-Te, Sb-Te, Sb-Te-Zn, Sb-Te-Ag, Te-Bi-Ge, Sb-Te-Ge-Se, Te-Sn-Ge-Au, Sb-Te- Materials including Ag-In, Se-In-Sb, and Te-Se-In as main components are exemplified.
[0019]
In the recording layer (4), sputter gas components such as Ar and Kr and H, C, H ₂ O and the like may be contained as impurities, but it is sufficient that the content is suppressed to such an extent that recording and reproduction of signals are not hindered. In some cases, a small amount (about 10 at% or less) of another substance is added to the main component of the recording layer (4) for various purposes. In this case, however, the content does not hinder recording and reproduction of signals. It is sufficient if it is suppressed to the extent.
[0020]
The thickness of the recording layer (4) is preferably 3 nm or more and 60 nm or less. If the thickness of the recording layer (4) is less than 3 nm, it is difficult for the recording material to form a uniform layer, and it is difficult for an effective phase change to occur between amorphous and crystalline. If the film thickness is larger than 60 nm, the thermal diffusion in the recording layer film surface becomes large, so that adjacent erasure is likely to occur when recording is performed at high density.
[0021]
As a material for the reflective layer (6), a material containing at least one of Au, Ag, and Cu is used. These materials are used because their optical constants are advantageous in increasing the value of Ac / Aa, and because of their high thermal conductivity, a large cooling capacity is obtained even when the film thickness is small. Because you can do it. Further, as a material of the reflective layer (6), a mixture or an alloy of at least one of Au, Ag, and Cu with another material may be used. These other materials are used for the purpose of preventing corrosion and enabling more effective optical designs. Specific examples include Cr, Pt, Pd, Al, Mg, W, Ni, Mo, Si, Ge, and the like, and a material appropriately selected according to the intended use may be used.
[0022]
The thickness of the reflective layer (6) is preferably 1 nm or more and 40 nm or less. When the thickness of the reflective layer (6) is less than 1 nm, it is difficult to form the film into a uniform layer, and the thermal and optical effects of the reflective layer are reduced. If the film thickness of 6) is larger than 40 nm, the light transmission of the medium becomes small, so that it is difficult to realize the above-described light absorption correction (Ac / Aa> 1).
[0023]
Next, the thermal diffusion layer (7), which is a main feature of the present invention, will be described. The thermal diffusion layer (7) plays two important roles.
The role of the thermal diffusion layer (7) is to cool the heat generated in the recording layer (4). When a light transmitting thin layer is used as the reflective layer (6), the cooling effect of the reflective layer (6) is reduced. To compensate for this, the thermal diffusion is effectively performed in the thermal diffusion layer (7) without impairing the optical characteristics of the medium, that is, while maintaining the transmittance of the medium. Therefore, the absorption of the thermal diffusion layer (7) in the recording / reproducing laser wavelength region must be low to some extent. Assuming that the complex refractive index of the thermal diffusion layer (7) at the recording / reproducing laser wavelength is n-ik, the absorption coefficient k preferably satisfies the relationship k ≦ 1.5. Further, in order to increase the cooling effect in the thermal diffusion layer (7), it is preferable that the thermal conductivity of the material forming the thermal diffusion layer (7) is as large as possible. As a guide, it is preferable to use a material having a thermal conductivity at 500 K of 0.05 W / m · K or more. In addition, it goes without saying that the thermal diffusion layer (7) should be a good film that does not cause cracks, corrosion, peeling, and the like.
Due to the cooling effect of the heat diffusion layer (7), the C / N ratio of the recording signal can be improved. Further, since the heat load on the medium can be reduced, the repetitive recording characteristics can be improved.
[0024]
Specific materials satisfying these conditions include, for example, Al-N, Al-ON, Al-C, Si, Si-N, SiO ₂ , Si-ON, Si-C, Ti-N, TiO ₂ , Ti-C, Ta-N, Ta ₂ O ₅ , Ta-ON, Ta-C, Zn-O, ZnS, ZnSe, Zr-N, Zr-ON, Zr-C, and WC. Alternatively, a mixture of these materials may be used, or a mixture of these materials with an appropriate amount of a metal or metalloid, or an alloy may be used.
Since the optical information recording medium of the present invention is configured to be of a light transmission type, a multilayer recording medium capable of recording and reproducing information by irradiating laser light from one side can be configured. This makes it possible to realize an optical information recording medium capable of higher-density recording.
[0025]
FIG. 2 shows a configuration example of a two-layer recording medium composed of two sets of media.
As shown in FIG. 2, the two-layer recording medium includes a first recording layer structure (101) and a second recording layer between a substrate (cover substrate) (100) and a grooved substrate (200). The first recording layer component (101) and the second recording layer component (201) have an intermediate heat dissipation layer (108) and a separation layer (201). 109). Here, the grooved substrate (200) is a substrate in which grooves having a width of 0.1 to 0.25 μm and a depth of 0.01 to 0.03 μm are formed at a pitch of 0.28 to 0.46 μm. Although not shown, it is provided on the side in contact with the second recording layer structure (201). Further, a wavelength of 360 to 420 nm and a spot diameter of 0.3 to 0.52 μm (1 / e ² ) Is irradiated from the substrate (cover substrate) (100) side, and recording is performed with the power at the time of writing in the range of 4 mW to 10 mW.
[0026]
The first recording layer structure (101) includes a protective layer (102), a recording layer (104), a protective layer (106), and a first layer laminated sequentially from the substrate (cover substrate) (100) side. And the heat radiation layer (107). The second recording layer structure (201) includes a protective layer (202), a recording layer (204), a protective layer (206), and a second layer sequentially stacked from the separation layer (109) side. It is composed of a heat dissipation layer (207).
The protective layers (102), (106), (202) and (206) are provided mainly for the purpose of adjusting optical properties such as enabling effective light absorption in the recording layers (104) and (204). Have been. As a material of the protective layers (102), (106), (202), and (206), a sulfide such as ZnS, SiO 2 ₂ , Ta ₂ O ₅ , Al ₂ O ₃ Oxides such as Ge-N, Si ₃ N ₄ , Al ₃ N ₄ , Nitrides such as Ge-ON, Si-ON, Al-ON, dielectrics such as carbides and fluorides, or a suitable combination thereof (ZnS-SiO ₂ And the like, which can achieve the above object. According to the results of the study by the present inventors, in the configuration of the present invention as shown in FIG. ₂ Showed the best performance.
[0027]
As the material of the recording layers (104) and (204), a material whose optical characteristics change reversibly is used. In the case of a phase change recording medium, it is preferable to use a chalcogenide-based material containing Te and Se as main components. For example, Ge-Sb-Te, Sb-Te, Sb-Te-Zn, Sb-Te-Ag, Te-Bi-Ge, Sb-Te-Ge-Se, Te-Sn-Ge-Au, Sb-Te- Materials including Ag-In, Se-In-Sb, and Te-Se-In as main components are exemplified.
[0028]
In the recording layers (104) and (204), sputtering gas components such as Ar and Kr and H, C and H ₂ O and the like may be contained as impurities, but it is sufficient that the content is suppressed to such an extent that recording and reproduction of signals are not hindered. For various purposes, a small amount (about 10 at% or less) of another substance may be added to the main components of the recording layers (104) and (204). It suffices if it is suppressed so as not to hinder reproduction.
According to the examination results of the present inventors, Ge-Sb-Te showed the best performance in the configuration of the present invention as shown in FIG.
[0029]
The thickness of the recording layers (104) and (204) is preferably 3 nm or more and 40 nm or less. When the thickness of the recording layers (104) and (204) is less than 3 nm, the recording material does not easily form a uniform layer, and an effective phase change between amorphous and crystal hardly occurs. When the thickness of the recording layers (104) and (204) is larger than 40 nm, the thermal diffusion within the recording layer film surface becomes large, so that adjacent recording is likely to occur when recording is performed at high density. Because it becomes.
[0030]
As a material of the first heat radiation layer (107), a material containing at least one of Au, Ag, and Cu is used. These materials are used because their optical constants are advantageous in increasing the value of Ac / Aa, and because of their high thermal conductivity, a large cooling capacity is obtained even when the film thickness is small. Because you can do it. Further, as a material of the first heat radiation layer (107), a mixture or an alloy of at least one of Au, Ag, and Cu with another material may be used. These other materials are used for the purpose of preventing corrosion and enabling more effective optical designs. Specific examples include Cr, Pt, Pd, Al, Mg, W, Ni, Mo, Si, Ge, and the like, and a material appropriately selected according to the intended use may be used.
According to the study results of the present inventors, in the configuration of the present invention as shown in FIG. 2, the best performance was shown when Ag was used as a main constituent material.
[0031]
The thickness of the first heat radiation layer (107) is preferably 1 nm or more and 80 nm or less. If the thickness of the first heat radiation layer (107) is less than 1 nm, it is difficult to form the film into a uniform layer, and the thermal and optical effects of the heat radiation layer are reduced. When the thickness of the first heat radiation layer (107) is larger than 80 nm, the light transmission of the medium becomes small, so that it is difficult to realize the above-described light absorption correction (Ac / Aa> 1). Because it becomes.
[0032]
A metal material is used as a material of the second heat radiation layer (207), and a material containing at least one of Al, Au, Ag, and Cu is used. These materials are used because their optical constants are advantageous in increasing the value of Ac / Aa, and because of their high thermal conductivity, a large cooling capacity is obtained even when the film thickness is small. Because you can do it. Further, as a material of the second heat radiation layer (207), a mixture or an alloy of at least one of Al, Au, Ag, and Cu with another material may be used. These other materials are used for the purpose of preventing corrosion and enabling more effective optical designs. Specifically, Cr, Pt, Pd, Mg, W, Ni, Mo, Si, Ge and the like can be mentioned, but a material appropriately selected according to the application may be used.
According to the study results of the present inventors, in the configuration of the present invention as shown in FIG. 2, the best performance was shown when the main constituent material was an Al alloy.
[0033]
The thickness of the second heat radiation layer (207) is preferably 1 nm or more and 80 nm or less. If the thickness of the second heat radiation layer (207) is less than 1 nm, it is difficult to form a uniform film, and the thermal and optical effects of the heat radiation layer are reduced. If the thickness of the second heat radiation layer (207) is larger than 80 nm, the light transmission of the medium becomes small, so that it is difficult to realize the above-described light absorption correction (Ac / Aa> 1). Because it becomes.
[0034]
Next, the intermediate heat dissipation layer (108), which is a main part of the present invention, will be described.
The intermediate heat dissipation layer (108) plays two important roles. That is, the heat generated in the first recording layer structure (101) is cooled, and the recording / reproducing laser beam is transmitted well to the second recording layer structure (201).
When a light-transmitting thin layer is used as the material of the first heat radiation layer (107), the cooling effect of the first heat radiation layer (107) is reduced. To compensate for this, thermal diffusion is effectively performed in the intermediate heat radiation layer (108) without impairing the optical characteristics of the medium, that is, while maintaining the transmittance of the medium. For this reason, the absorption of the intermediate heat dissipation layer (108) in the recording / reproducing laser wavelength region must be low to some extent. As the thermal characteristics required for such an intermediate heat dissipation layer (108), the thermal conductivity of the material is generally about 0.15 to 17 W / mK, but stable thermal properties (heat dissipation properties). Is substantially determined by the heat capacity of the intermediate heat dissipation layer (108). And it is not determined by the intermediate heat radiation layer (108) alone, but is determined in consideration of the heat capacity of the recording layer. Note that the heat capacity is substantially determined by the thickness of each layer.
[0035]
As described above, the present invention is a two-layer recording medium constituted by two sets of media as shown in FIG. As described above, in order to transmit light through the first recording layer structure (101) and perform good recording on the second recording layer structure (201), a structure considering heat radiation characteristics, transmittance, and the like is examined. There is a need.
In addition, since there are two recording layer structures (first and second), the amount of heat generated during use is much larger than that of an ordinary single-layer optical information recording medium, and heat radiation characteristics are sufficiently considered. There is a need to. In view of this point, in the present invention, the heat capacity of the entire two-layered recording layer structure is reduced by a substrate (cover substrate) (100) or a grooved substrate (200) configured to sandwich the two-layered recording layer structure. To be smaller than that of.
These substrates are formed of, for example, a resin such as polycarbonate or PMMA, glass, or the like, and have different thermal conductivity depending on the type of the material. However, the factor that largely affects the overall heat capacity is the volume. Therefore, in the present invention, the thickness of these substrates is set to be larger than the thickness of the entire two-layer recording layer structure (including the intermediate heat dissipation layer and the separation layer). And the heat capacity of the entire recording layer structure is made smaller than that of the substrate.
[0036]
As a specific substrate thickness for realizing this, for example, in the present invention, a polycarbonate substrate having a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm is used, but a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm or more is used. If there is, there is no problem in terms of heat capacity. Even if other materials have such a thickness, there is no problem in terms of heat capacity.
[0037]
In the present invention having two recording layer structures, it is necessary to consider an erasing power for rewriting as a problem specific to such a structure. That is, when the laser light for erasing is the same in the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201), the laser light irradiates the first recording layer structure (101). When erasing the second recording layer structure (201) by transmitting the light, the erasing power is small unlike the writing power, so that when the light passes through the first recording layer structure (101), its attenuation is reduced. In some cases, sufficient erasing power cannot be obtained.
[0038]
In view of this point, in the present invention, the erasing power for erasing the second recording layer structure (201) is always set to the first power in consideration of attenuation when transmitting through the first recording layer structure (101). Of the recording layer structure (101). Specifically, a range of 0.5 mW to 5 mW is preferably used, and within the range, the erasing power for erasing the second recording layer structure (201) is the first recording layer structure (101). Is greater than that of
[0039]
In the present invention, in consideration of these points, an optical information recording medium having a layer structure shown in FIG. 2 in which the thickness of the first recording layer structure (101) and the thickness of the intermediate heat radiation layer (108) are changed is manufactured. The recording characteristics were evaluated. Here, the intermediate heat dissipation layer (108) was formed of ITO made of InO and SnO.
At this time, the configuration of the first recording layer structure (101) and the thickness of each layer are such that when the entire first recording layer structure (101) is 150 nm, Ge-Sb is used as the recording layer (104). -Te of 30 nm, ZnS-SiO as protective layers (102) and (106) ₂ Are each 40 nm, and Ag is 40 nm as the heat radiation layer (107). When the entire first recording layer structure (101) has a thickness of 250 nm or 300 nm, the thickness of each layer increases almost in proportion, and the second recording layer structure (201) has substantially the same structure. And approximately proportionally increased thickness. As the substrate, a polycarbonate substrate having a thickness of 1 mm was used for both the cover substrate and the grooved substrate.
The recording conditions at this time are as follows.
[0040]
Example 1
Laser wavelength: 402nm
Spot diameter: 0.3 μm (1 / e ² )
Recording power / erasing power: first recording layer structure (7 mW / 3 mW), second recording layer structure (8.5 mW / 3.3 mW)
Reproduction power: 0.6mW
Modulation code: 1-7 modulation
Recording linear velocity: 16.5 m / s
Reproduction linear velocity: 5.7m / s
Write strategy: The number of multi-pulses is (n-1) type (3T has two multi-pulses), where T is the reciprocal of the frequency of the reference clock
First pulse width: 0.4T
Multi-pulse width: 0.4T
Off pulse width: 0.4T
[0041]
Example 2
Laser wavelength: 410nm
Spot diameter: 0.52 μm (1 / e ² )
Recording power / erasing power: First recording layer structure (7.5 mW / 3.3 mW), second recording layer structure (9.5 mW / 3.5 mW)
Reproduction power: 0.55mW
Modulation code: 1-7 modulation
Recording linear velocity: 16.5 m / s
Reproduction linear velocity: 5.7m / s
Write strategy: The number of multi-pulses is (n-1) type (3T has two multi-pulses), where T is the reciprocal of the frequency of the reference clock
First pulse width: 0.4T
Multi-pulse width: 0.4T
Off pulse width: 0.4T
[0042]
The evaluation results are shown below. Table 1 shows the results of Example 1, and Table 2 shows the results of Example 2. Here, the recording characteristics were evaluated by ○ and × in the table as to whether or not they could actually be put to practical use. In the evaluation of the first recording layer, ○ indicates that the jitter characteristics were less than 10% and the recording / reproduction characteristics were poor. It shows a good state that can be put to practical use. × indicates that the jitter characteristics suddenly deteriorated (15% or more) due to the heat storage, and the error could not be repaired. Also, in the evaluation of the second recording layer, ○ indicates that the jitter characteristic was less than 10% and the recording / reproducing characteristics were good enough to be put to practical use. X indicates that the recording layer was not able to be made into a good amorphous state (= recording was not possible), so that the reproduction characteristics were at a level that was not practical.
[0043]
[Table 1]

[0044]
[Table 2]

[0045]
From the above results, by setting the thickness ratio between the first recording layer structure and the intermediate heat dissipation layer to be in the range of 0.2 to 1, heat generated in the first recording layer structure is not stored. It can be seen that heat is radiated well and good recording characteristics are obtained. Therefore, by adopting the two-layer structure as in the present invention, the thermal load on the recording medium can be reduced, the repetitive recording characteristics can be improved, and the recording capacity twice that of the conventional optical recording medium can be realized. Became possible.
The intermediate heat dissipation layer applied to the present invention may be selected from the following materials in addition to the above embodiment. For example, Al-N, Al-ON, Al-C, Si, Si-N, SiO ₂ , Si-ON, Si-C, Ti-N, TiO ₂ , Ti-C, Ta-N, Ta ₂ O ₅ , Ta-ON, Ta-C, Zn-O, ZnS, ZnSe, Zr-N, Zr-ON, Zr-C, WC, and the like. Alternatively, a mixture of these materials may be used, or a mixture of these materials with an appropriate amount of a metal or metalloid, or an alloy may be used.
As yet another example, In ₂ O ₃ -SnO ₂ , ZrO ₂ -Y ₂ O ₃ , InO ₂ -ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ -ZrO ₂ And the like.
[0046]
The separation layer (109) is provided mainly for the purpose of optically separating the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201), and a laser beam used for recording and reproduction. It is made of a material that minimizes light absorption with respect to light. For example, a resin made of an organic material such as an ultraviolet curing resin or a slow-acting resin, a double-sided adhesive sheet for an optical disc, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ An inorganic dielectric such as ZnS or a glass material can be used.
[0047]
The thickness of the separation layer (109) should be equal to or greater than the focal depth of the laser beam ΔZ in order to suppress crosstalk from the other medium to a negligible level when recording / reproducing one medium. is necessary. Here, the depth of focus △ Z can be approximately expressed by the following equation, with reference to a point at which the intensity of the light-converging point is 80% of the case where there is no aberration.
(Equation 1)
ΔZ = λ / {2 × (NA) 2}
Here, NA is the numerical aperture of the objective lens, and λ is the wavelength of the laser light when recording / reproducing.
For example, when λ = 400 nm and NA = 0.60, the depth of focus is ΔZ = 0.56 μm. Therefore, in this case, since the range of about ± 0.60 μm falls within the depth of focus, it is necessary to set the thickness of the separation layer (109) to at least a value larger than 1.20 μm.
Also, the thickness of the separation layer (109) is desirably within an allowable tolerance of the objective lens so that the distance between the two media is within the range where the objective lens can collect light.
[0048]
Recording and reproduction of the second recording layer structure (201) are performed by transmitting a laser beam through the first recording layer structure (101). Therefore, the transmittance of the first recording layer structure (101) is T1, the reflectance is R1, and the reflectance of only the second recording layer structure (201) is R2 with respect to the wavelength of the laser beam for recording and reproduction. Then, the reflectance r2 when reproducing the second recording layer structure (201) through the first recording layer structure (101) is represented by the following equation.
(Equation 2)
r2 = R2 × T1 × T1
Similarly, regarding the signal amplitude, the reflectance difference of the second recording layer structure (201) itself is ΔR2, and the second recording layer structure (201) is passed through the first recording layer structure (101). Assuming that the reflectance difference of the second recording layer structure (201) in the case of reproduction is Δr2, the following relational expression holds.
[Equation 3]
Δr2 = ΔR2 × T1 × T1
For example, when ΔR2 = 24% and T1 = 50%, the second recording layer structure (201) is reproduced when the second recording layer structure (201) is reproduced through the first recording layer structure (101). The reflectance difference Δr2 of 201) is Δr2 = 24% × 0.5 × 0.5 = 6%.
[0049]
As can be seen from the above, in order to obtain a sufficient signal from the second recording layer structure (201), the transmittance T1 of the first recording layer structure (101) is set as high as possible, It is necessary to make the signal amplitude of the layer structure (201) as large as possible. At the same time, the reflectance difference of the first recording layer structure (101) needs to be increased to some extent, and the recording sensitivity of the second recording layer structure (201) needs to be extremely high. The optical design of the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201) must be determined so that all of these factors are balanced.
[0050]
Hereinafter, a specific optical design example will be described.
As an example, the reflectance R1c when the recording layer (104) of the first recording layer structure (101) is in a crystalline state is 7.5%, the reflectance R1a when the recording layer (104) is in an amorphous state is 0.5%, The reflectance R2c when the recording layer (204) of the recording layer structure (201) is in a crystalline state is 15%, the reflectance R2a when the recording layer (204) is in an amorphous state is 43%, and the first recording layer structure (101) It was designed so that the transmittance of the first recording layer structure (101) when only recording was performed was 50%. The adjustment of the optical design value was mainly performed by changing the film thickness of the recording layer (104), the protective layers (102) and (106), and the first heat radiation layer (107).
[0051]
In the case of the above example, the reflectance difference when recording and reproducing the second recording layer structure (201) through the first recording layer structure (101) is Δr2 = (43−15) × 0.5 × 0.5 = 7%, and the reflectance difference of the first recording layer structure (101) is also 7.5-0.5 = 7%. Thus, it is desirable to design the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201) so that the difference in reflectance, that is, the magnitude of the signal amplitude is substantially equal. With such a design, when the medium for recording and reproduction is switched between the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201), the signal amplitude is extremely changed. Tracking can be prevented from becoming unstable.
[0052]
In addition, it is very difficult to achieve both high transmittance of the first recording layer structure and high reflectance difference of the second recording layer structure. Therefore, the reflectance difference after designing is relatively small. Often, the signal amplitude is relatively small. In this case, it is preferable to set the power level P3 of the reproduction light to be slightly higher than in the past and to increase the reproduction signal amplitude. However, if the level of P3 is set too high, the recording mark is thermally affected and the reproduced signal is degraded. Therefore, the level of P3 must be set within a range in which the signal deterioration due to the reproduced light does not occur. No. Further, the reproduction power levels of the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201) may be different from each other. Further, the wavelength of the laser beam for reproducing the first recording layer structure (101) and the second recording layer structure (201) may be different, but it is common to use laser light of the same wavelength. It is.
[0053]
Next, a method for manufacturing the optical information recording medium described above will be described. As a method for producing a multilayer film constituting the optical information recording medium, there are methods such as sputtering, vacuum deposition, and CVD. Here, a case where a sputtering method is used will be described as an example. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a film forming apparatus.
As shown in FIG. 3, a vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum container (9) through an exhaust port (15), thereby keeping the inside of the vacuum container (9) at a high vacuum. Have been able to. Further, a gas supply port (14) is provided in the vacuum vessel (9), and a constant flow rate of rare gas, nitrogen, oxygen, or a mixed gas thereof can be supplied from the gas supply port (14). It has been like that. In FIG. 3, reference numeral (10) denotes a substrate arranged in a vacuum vessel (9). The substrate (10) is attached to a driving device (11) for rotating and revolving the substrate (10). I have. Reference numeral (12) denotes a plurality of sputter targets arranged in the vacuum vessel (9) so as to face the substrate (10). Each of these sputter targets (12) is connected to the cathode (13). Here, the cathode (13) is connected to a DC power supply or a high-frequency power supply (not shown) via a switch (not shown). Also, by grounding the vacuum vessel (9), the vacuum vessel (9) and the substrate (10) are kept at the anode.
[0054]
As the film forming gas, a rare gas or a gas obtained by mixing a small amount of nitrogen, oxygen, or the like with a rare gas as the case may be used. As the rare gas, a gas capable of forming a film, such as Ar or Kr, may be used. Generally, when forming the recording layers (104) and (204) and the protective layers (102), (106), (202) and (206), a mixed gas of a rare gas and a trace amount of nitrogen or a trace amount of oxygen is used. It has been known that the use of is able to suppress mass transfer during repeated recording on a medium and improve the repetition characteristics.
[0055]
When a nitride or an oxide is used as the intermediate heat dissipation layer (108), a film having good film quality can be obtained by sputtering using a reactive sputtering method. In the case where the film is hard or the film stress is large, a layer of good film quality may be obtained by mixing a small amount of oxygen into the film formation gas as needed.
[0056]
Next, a recording / reproducing method and an erasing method of the optical information recording medium formed as described above will be described. For recording, reproducing and erasing signals, an optical head equipped with a laser light source and an objective lens, a driving device for guiding a position to be irradiated with laser light to a predetermined position, a track direction and a direction perpendicular to the film surface. A tracking control device and a focusing control device for controlling the position, a laser drive device for modulating the laser power, and a rotation control device for rotating the medium are used.
[0057]
Recording and erasing of signals are performed by first rotating a medium using a rotation control device, narrowing a laser beam to a minute spot using an optical system, and irradiating the medium with the laser light. The amorphous state generation power level at which a local portion of the recording layer (4) can be reversibly changed to an amorphous state by irradiation with laser light is P1, and the power level is also reversibly changed to a crystalline state by irradiation with laser light. A recordable mark or an erased portion is formed by setting the possible crystal state generation power level to P2 and modulating the laser power between P1 and P2. Thus, recording, erasing, and overwriting of information are performed. Generally, a portion to be irradiated with the power of P1 is a so-called multi-pulse formed by a train of pulses.
In addition, the optical level of the recording mark is lower than the power level of either P1 or P2, and the optical state of the recording mark is not affected by the irradiation of the laser beam at that power level. An information signal is reproduced by reading a signal from a medium obtained by irradiating a laser beam having a power of P3 with a detector by setting a power level at which sufficient reflectivity is obtained as a reproduction power level P3.
Although the present invention has a layer configuration as described in the claims, in addition to this basic configuration, even when a partially improved additional layer is added, it goes without saying that It is included in the scope of the present invention.
[0058]
【The invention's effect】
As apparent from the detailed and specific description above, in the two-layered optical recording medium of the present invention, the relationship between the thickness of the recording layer structure on which laser light is first incident and the thickness of the intermediate heat radiation layer is optimized. As a result, good recording and reproduction can be achieved in each of the first and second recording layer structures, and a recording capacity twice as large as that of a normal single-layer structure can be realized. In addition, since this optimization can reduce the heat load on the recording medium, the repetitive recording characteristics can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of an optical information recording medium of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of a two-layer recording medium including two sets of media according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a film forming apparatus used for manufacturing the optical information recording medium of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of a conventional phase change recording medium.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 Protective layer
4 Recording layer
6 Reflective layer
7 Thermal diffusion layer
8 Protective layer
9 Vacuum container
10 Substrate
11 Substrate drive
12 Target
13 Cathode
14 Gas supply port
15 Exhaust port
100 substrate (cover substrate)
101 First recording layer structure
102 protective layer
104 recording layer
106 protective layer
107 First heat dissipation layer
108 Intermediate heat dissipation layer
109 Separation layer
200 grooved substrate
201 Second recording layer structure
202 Protective layer
204 recording layer
206 Protective layer
207 Second heat dissipation layer

Claims

Two sets of recording media are stacked on a substrate in which grooves having a width of 0.1 to 0.25 μm and a depth of 0.01 to 0.03 μm are formed at a pitch of 0.28 to 0.46 μm. Is irradiated with a laser beam having a wavelength of 360 to 420 nm and a spot diameter of 0.3 to 0.52 μm (1 / e ² ) to perform recording or reproduction on two sets of recording media, respectively. there, the layer first recording layer structure is obtained by first _{ZnS-SiO 2, Ge-Sb} -Te, a second of each material of ZnS-SiO ₂ as a main constituent material of the first laser beam is incident Are laminated in this order from the laser light incident side, and a first heat radiation layer made of Ag as a main constituent material is provided on the second ZnS-SiO ₂ layer on the side opposite to the laser light incident side. Laser light transmitted through the first recording layer structure enters The second recording layer structure has a layer structure similar to that of the first recording layer structure except for the first heat radiation layer, and is in contact with the layer structure and in contact with the substrate on which the groove is formed. A second heat radiation layer made of a metal material is provided on the first heat radiation layer, and the first recording layer structure and the second recording layer structure are provided with an intermediate heat radiation layer in contact with the first heat radiation layer. The laser beam is stacked on the intermediate heat dissipation layer with a separation layer in contact with the second recording layer structure side, and the recording is performed with the writing power of the laser beam in the range of 4 mW to 10 mW. An optical recording medium having a two-layer structure in which an erasing power for a recording layer structure is larger than that for the first recording layer structure, wherein a thickness T1 of the first recording layer structure and an intermediate heat radiation. A two-layer structure characterized in that the ratio t / T1 of the layer thickness t is in the range of 0.2 to 1. Molded optical recording medium.