JP2003237237A

JP2003237237A - 光学記録媒体

Info

Publication number: JP2003237237A
Application number: JP2002041810A
Authority: JP
Inventors: Eiko Suzuki; 栄子鈴木; Yoshiyuki Kageyama; 喜之影山; Masato Harigai; 眞人針谷; Hajime Yuzurihara; 肇譲原; Hiroko Tashiro; 浩子田代; Yuji Miura; 裕司三浦; Miki Mizutani; 未来水谷; Mikiko Abe; 美樹子安部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶化速度の速い相変化記録層を形成した場
合においても、充分な変調度を有する記録が可能な光学
記録媒体を作製する。【解決手段】基板２上に、第１の保護層３、相変化記
録層４、第２の保護層５、反射放熱層６が積層形成され
てなり、第１の保護層３形成面側から、波長λのレーザ
光を照射して、相変化記録層４の非晶質相と結晶相との
可逆的な相変化を利用して記録再生を行う光学記録媒体
であって、相変化記録層４の組成について、ＳｂＴｅ合
金に、ＩｎまたはＧａ、あるいはＩｎとＧａとの混合
物、およびＳｂＴｅ合金の結晶化温度を高くする一種類
以上の元素を添加したものとし、かつ反射放熱層６につ
いて、波長λにおける屈折率（ｎ＋ｉｋ）のｎが１以
下、ｋが５以下の金属からなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相変化型の光学記
録媒体に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の相変化型の光学記録媒体として
は、特開２０００−７９７６１号公報、特開２０００−
３１３１７０号公報、特開平１１−２３８２５３号公
報、特開平７−１６１０７１号公報、特開２０００−１
８２２７７号公報に開示がなされている。

【０００３】特開２０００−７９７６１号公報には、記
録層の組成が、ＸαＧａβＭχＳｂδＴｅε、（Ｘ：Ａ
ｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｚｎ）、（Ｍ：Ｓｎ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｐ
ｄ）、（０．０≦α≦０．１、０．０１≦χ≦０．１
５、０．０３≦β＋χ≦０．２５）であるものとした光
学記録媒体が開示されている。

【０００４】特開２０００−３１３１７０号公報には、
記録層の組成が、（（Ｓｂ_ｘＴｅ_１ _−ｘ）_ｙＧ
ｅ_１−ｙ）_ｚＭ_１−ｚ、（Ｍ：Ｉｎ，Ｇａ）、（０．７
≦ｘ≦０．９、０．８≦ｙ≦１、０．８８≦ｚ≦１）で
あるものとした光学記録媒体が開示されている。

【０００５】また、特開平１１−２３８２５３号公報に
は、反射層がＡｇで、Ｓを含む上部保護層との間に中間
層が設けられてなり、中間層組成が、反射層側は、Ｔ
ａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｖの少なくともいず
れかを含有するものであり、保護層側が、Ａｌ，Ｓｉ，
Ｇｅ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｖの少なくともい
ずれかを含有する材料からなり、記録層の組成は、Ｍ_ｙ
（Ｓｂ_ｘＴｅ_１−ｘ）_１ _−ｙ（０．５≦ｘ≦０．９、０
≦ｙ≦０．３）、（Ｍ：Ｉｎ，Ｚｎ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓ
ｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｃ
ｏ，Ｏ，Ｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｂｉ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｒｈ，希土類）であるものとした光
学記録媒体が開示されている。

【０００６】特開平７−１６１０７１号公報には、基板
／誘電体層／記録層／誘電体層／高屈折率層／光吸収層
からなる構成を有する光学記録媒体であって、高屈折率
層がＧｅ，Ｓｉ，ＧｅＳｉの少なくともいずれかよりな
り、光吸収層がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，
Ｍｎ，Ｗ，Ｎｂ，Ｒｈ，ＮｉＣｒ合金，ＦｅＣｒ合金、
モネル合金の少なくともいずれかよりなる構成を有する
ものが開示されている。

【０００７】特開平２０００−１８２２７７号公報に
は、基板／誘電体層／記録層／吸収量補正層／反射層か
らなる光学記録媒体であって、吸収量補正層は、Ｓｉ、
Ｇｅの一種以上と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏから一
種以上との化合物からなり、吸収量補正層のｎ、ｋは、
２≦ｎ≦５．５、１≦ｋ≦４であり、記録層はＳｂとＴ
ｅとを含み、相変化記録層の片側、もしくは両側に硫化
物を含有しない境界層が形成されてなる構成を有するも
のが開示されている。

【０００８】上記特開２０００−７９７６１号公報、お
よび特開２０００−３１３１７０号公報に記載されてい
る光学記録媒体は、Ｓｂ_７０Ｔｅ_３０共晶近傍組成のＳ
ｂ−Ｔｅに、経時安定性を高める目的で、Ｇａ、Ｇｅ等
を添加している。記録線速は、ＣＤの６倍程度（７．２
〜８．４ｍ／ｓ）で、記録密度もＣＤ程度を想定したも
のである。

【０００９】これに対し近年においては、ＤＶＤと同等
以上の記録密度を有し、ＤＶＤの５倍（１７．５ｍ／
ｓ）相当までの高線速で、良好な記録特性を実現した光
学記録媒体が望まれている。

【００１０】特開平１１−２３８２５３号公報に記載さ
れている光学記録媒体は、広範囲な線速、具体的にはＣ
Ｄの２〜４倍速（２．４〜５．６ｍ／ｓ）、ＤＶＤの１
〜２倍速（３．５〜７ｍ／ｓ）で記録が可能とするため
に、反射層にＡｇを使用しており、このときの保存安定
性改良のため中間層を設けている。また、層構成は急冷
構造にするのではなく、上部保護層を３０〜６０ｎｍと
厚くし、高熱伝導率の反射膜（Ａｇ）を組み合わせると
線速依存性を改善できるとしている。

【００１１】これに対し、今後は記録層の充分な昇温を
保ちつつも、より急冷構造とすることにより、良好な記
録を行う光学記録媒体が望まれている。

【００１２】また、特開平７−１６１０７１号公報、特
開２０００−１８２２７７号公報は、記録層が結晶とア
モルファスの場合の吸収率差を小さくして、オーバーラ
イト時のマーク歪みを軽減するため、記録層上部に吸収
率補正として、Ｓｉ層等を設けたものであり、吸収率補
正効果を出すために、膜厚は２０〜５０ｎｍ（特開平７
−１６１０７１号公報）、２０〜１００ｎｍ（特開２０
００−１８２２７７号公報）と比較的厚く形成している
光学記録媒体が開示されているが、やはり同様に、記録
層の充分な昇温を保ちつつも、より急冷構造とすること
により、さらに良好な記録を行うようにすることが望ま
れている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した点に鑑みて、
ＤＶＤと同等以上の記録密度を有し、ＤＶＤの５倍速
（１７．５ｍ／ｓ）程度までの高線速記録に適した光学
記録媒体を提供することが望まれている。

【００１４】また、半導体レーザ光照射により、情報の
記録、再生および消去が可能な光学記録媒体には、磁化
の反転を行い記録消去する光磁気記録方式と、結晶と非
晶質の可逆的相変化を利用し記録消去する相変化記録方
式がある。後者は単一ビームオーバーライトが可能であ
り、ドライブ側の光学系もより単純であることを特徴と
し、コンピューター関連や映像音響に関する光学記録媒
体として応用されている。

【００１５】また、相変化型光学記録媒体は、基板上の
記録層薄膜にレーザ光を照射することにより記録層を加
熱し、記録層構造を結晶とアモルファス間で相変化させ
ることにより反射率を変化させて、情報を記録、消去す
るものである。通常は記録状態がアモルファス相、消去
状態が結晶相になるようにしている。

【００１６】記録（結晶からアモルファスに変化）した
い領域では、高パワーのレーザ光を照射し記録層を融点
以上に加熱する。加熱された記録層は溶融後、レーザ光
の通過に伴い、ある温度プロファイルで冷却される。こ
の冷却速度を、相変化記録層材料の持つ結晶化速度以上
にすることにより、相変化記録層はアモルファス化す
る。

【００１７】一方、消去（アモルファスから結晶に変
化）したい領域では、中間的なパワーのレーザ光を照射
し、記録層が結晶化できる温度以上に一定時間保持す
る。この温度で加熱された記録層はアモルファス状態か
らより安定な結晶状態へ相変化する。

【００１８】記録層材料としては、アモルファスを形成
しやすく、また、繰り返し記録によっても組成偏析が起
きにくいことからカルコゲナイドを中心とした材料が使
用されている。実用化されているものとしては、ＧｅＴ
ｅとＳｂ_２Ｔｅ_３との混合物、およびＳｂとＴｅとのモ
ル比が、７：３であるＳｂ_７Ｔｅ_３近傍の組成にＡｇや
Ｉｎを添加した系がある。特に後者は結晶成長速度が速
い材料として知られ、アモルファス部分の輪郭が明確で
あり、高密度、及び高線速記録に適した材料である。

【００１９】相変化型の光学記録媒体は、今後、高密度
画像記録への用途が拡大すると予想され、そのためには
高速オーバーライトを実現する必要がある。本発明者ら
は、特願平１２−２８９１２８号公報において、高線速
記録に適し、また、オーバーライト特性、保存特性に優
れた記録層組成を示した。この相変化材料は各元素の組
成比を調整することにより、結晶化速度の調整が可能で
ある。高速オーバーライトによっても消去比を向上させ
るためには、結晶化速度が速い方が有利である。

【００２０】しかし、結晶化速度の速い記録層を用いる
と記録マークが細くなりやすく、充分な変調度を有する
記録を行うことは困難であった。変調度が小さいと一般
的にジッターも悪く、良好な記録を行うことができな
い。この理由としては、結晶化速度が速いため、記録時
に溶融領域の再結晶化領域が大きくなってしまい、形成
されるアモルファス領域が小さくなってしまうことが挙
げられる。再結晶化領域を小さくするためには、上部保
護層を薄くして急冷構造とすればよいが、単純に上部保
護層を薄くしただけでは、急冷によって熱が奪われやす
い上に、記録層の吸収率も下がるため、記録層が充分に
昇温されず、溶融領域が小さくなってしまい、再結晶化
領域を小さくできたとしても、結局、形成されるアモル
ファス領域は小さくなり、充分な変調度を有する記録が
行えない。

【００２１】そこで、本発明においては、上述した問題
点に鑑みて、結晶化速度の速い相変化記録層を用いた場
合でも、充分な変調度を有する記録が可能な光学記録媒
体を提供することとした。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明にお
いては、基板上に少なくとも、第１の保護層、相変化記
録層、第２の保護層、反射放熱層が積層形成されてな
り、第１の保護層形成面側から、波長λのレーザ光を照
射して、相変化記録層の非晶質相と結晶相との可逆的な
相変化を利用して記録再生を行う光学記録媒体であっ
て、相変化記録層の組成は、下記〔化２〕で表されるも
のとし、かつ、反射放熱層は波長λにおける屈折率（ｎ
＋ｉｋ）のｎが１以下、ｋが５以下の金属からなる光学
記録媒体を提供する。

【００２３】

【化２】Ｘ_αＹ_β（Ｓｂ_γＴｅ_１−γ）_{１−α−β}

【００２４】但し、Ｘは、ＩｎまたはＧａ、あるいはＩ
ｎとＧａとの混合物であり、Ｙは（Ｓｂ_γＴｅ_１−γ）
の結晶化温度を高くする一種類以上の元素であり、α、
β、γは原子比率を表し、以下の数値範囲にあるものと
する。０．０１≦α≦０．１０≦β≦０．１０．６５≦γ≦０．８５

【００２５】請求項２に係る発明においては、反射放熱
層をＡｇ，Ａｕ，Ｃｕのいずれか一種類以上を主成分と
した構成の光学記録媒体を提供する。

【００２６】請求項３に係る発明においては、反射放熱
層をＡｇを主成分とした構成の光学記録媒体を提供す
る。

【００２７】請求項４に係る発明においては、反射放熱
層の膜厚を、９０ｎｍ以上であるものとした構成の光学
記録媒体を提供する。

【００２８】請求項５に係る発明においては、第２の保
護層を、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物からなるものとした
構成の光学記録媒体を提供する。

【００２９】請求項６に係る発明においては、第２の保
護層の膜厚を、３〜２０ｎｍであることとした構成の光
学記録媒体を提供する。

【００３０】請求項７に係る発明においては、反射放熱
層はＡｇを主成分としたものとし、第２の保護層はＺｎ
ＳとＳｉＯ_２の混合物からなるものとし、反射放熱層
と、第２の保護層との間に、反射放熱層の硫化を防止す
る機能を有する硫化防止界面層を、３ｎｍ以上の膜厚に
形成されている構成の光学記録媒体を提供する。

【００３１】請求項８に係る発明においては、硫化防止
界面層を、ＳｉＣを主成分とした構成の光学記録媒体を
提供する。

【００３２】請求項９に係る発明においては、硫化防止
界面層を、Ｓｉを主成分とした構成の光学記録媒体を提
供する。

【００３３】請求項１０に係る発明においては、相変化
記録層は、少なくともＧｅを含有するものとした構成の
光学記録媒体を提供する。

【００３４】請求項１１に係る発明においては、相変化
記録層は、少なくともＡｇを含有するものとした構成の
光学記録媒体を提供する。

【００３５】請求項１に係る発明によれば、結晶化速度
の速い相変化記録層を用いた場合でも、充分な変調度を
有する記録が可能な光学記録媒体が得られる。請求項２
に係る発明によれば、記録層の光吸収率が高い媒体であ
って、放熱特性の高い光学記録媒体が得られる。請求項
３に係る発明によれば、コストが安く酸化に対する経時
安定性に優れた光学記録媒体が得られる。請求項４に係
る発明によれば、光の利用効率の高い光学記録媒体が得
られる。請求項５に係る発明によれば、記録特性、保存
信頼性に優れた光学記録媒体が得られる。請求項６に係
る発明によれば、再生光安定性に優れた光学記録媒体が
得られる。

【００３６】請求項７に係る発明によれば、結晶化速度
の速い相変化記録層を用いた場合でも、充分な変調度を
有する記録が可能で、コストが安く酸化に対する経時安
定性に優れた光学記録媒体であって、反射放熱層の硫化
に対する安定性に優れた光学記録媒体が得られる。請求
項８に係る発明によれば、結晶化速度の速い相変化記録
層を用いた場合でも、充分な変調度を有する記録が可能
で、反射放熱層の硫化に対する安定性が特に優れ、記録
層の光吸収率を高く保ったまま冷却速度を速くできる光
学記録媒体が得られる。請求項９に係る発明によれば、
相変化記録層の光吸収率を高く保ったまま冷却速度を速
くするにはより一層有利なため、より結晶化速度の速い
相変化記録層を使用しても充分な変調度を有する記録が
可能な光学記録媒体が得られる。請求項１０に係る発明
によれば、相変化記録層組成のアモルファスマークの保
存信頼性を向上させた光学記録媒体が得られる。請求項
１１に係る発明によれば、初期結晶化後の反射率の均一
性に優れた光学記録媒体が得られる。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の光学記録媒体について、
図を参照して以下に説明する。なお、本発明の光学記録
媒体は、以下の例に限定されるものではない。図１に本
発明の相変化型光学記録媒体１０の概略構成図を示す。
この光学記録媒体１０は、所定の案内溝を有する基板２
上に、第１の保護層３、相変化記録層４、第２の保護層
５、反射放熱層６、および表面を保護する樹脂層７が積
層形成されている構成を有している。

【００３８】基板２形成用の材料としては、例えばガラ
ス、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共
重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ＡＢＳ樹
脂等、光学記録媒体の基板用材料として従来公知のもの
をいずれも適用することができる。

【００３９】第１の保護層３は、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｚ
ｎＯ、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、
ＭｇＯ、ＺｒＯ_２等の酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、Ｔ
ｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、
ＴａＳ_４等の硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、
ＺｒＣ等の炭化物や、ダイヤモンド状炭素、あるいはこ
れらの混合物を用いて形成することができる。第１の保
護層３は、スパッタリング、イオンプレーティング、真
空蒸着、プラズマＣＶＤ等によって製膜することができ
る。

【００４０】本発明の光学記録媒体において、相変化記
録層４の組成は、下記［化３］で表されるものとする。

【００４１】

【化３】Ｘ_αＹ_β（Ｓｂ_γＴｅ_１−γ）_{１−α−β}

【００４２】但し、Ｘは、ＩｎまたはＧａ、あるいはＩ
ｎとＧａとの混合物であり、Ｙは（Ｓｂ_γＴｅ_１−γ）
の結晶化温度を高くする一種類以上の元素であり、α、
β、γは原子比率を表し、以下の範囲にあるものとす
る。０．０１≦α≦０．１０≦β≦０．１０．６５≦γ≦０．８５

【００４３】この相変化記録層４の形成材料について以
下に考察する。ＳｂとＴｅのモル比が、７：３であるＳ
ｂ_７Ｔｅ_３近傍組成の合金は、繰り返し記録特性に優れ
た相変化記録材料である。このＳｂとＴｅの配合比を調
整することにより、結晶化速度を調整することが可能で
あり、Ｓｂの比率を高くすると、結晶化速度を速くする
ことができる。

【００４４】本発明者らの実験によれば、Ｓｂが６５ａ
ｔｏｍ％以上であれば、少なくともＣＤ（Compact Dis
c）の１Ｘの線速（１．２ｍ／ｓ）で信号記録を行うこ
とが可能である。Ｓｂが６５ａｔｏｍ％未満であると、
１．２ｍ／ｓでもオーバーライトによるジッターの上昇
が大きく、良好な記録を行うことができなかった。Ｓｂ
の比率を高くするに従い、結晶化速度も上昇し、より高
線速で良好な記録が可能になった。

【００４５】一方、Ｓｂが８５ａｔｏｍ％を越えると、
結晶化速度の上昇率が急激になり、アモルファスマーク
の形成がほとんどできなくなった。従って、ＳｂとＴｅ
の２元系におけるＳｂの比率は、６５ａｔｏｍ％以上８
５ａｔｏｍ％以下とすることが好ましい（すなわち上記
式において、０．６５≦γ≦０．８５）。

【００４６】しかし、Ｓｂ−Ｔｅの２元系だけでは、ア
モルファス相の安定性が悪く、例えば、７０〜８０℃程
度の高温環境化においては、約５０時間以内にはアモル
ファスマークが結晶化してしまうという問題がある。そ
のため、相変化記録層形成用の材料には、結晶化温度を
高くしてアモルファス相の安定性を高められるような第
３元素を１種類以上添加して用いることが好ましい。た
だし、Ｓｂの比率が高い程、第３元素を添加しても保存
信頼性は劣化してしまう傾向があるため、かかる場合に
はＳｂの含有比率をあまり高くすることはできない。

【００４７】従って、高速オーバーライトに有利な結晶
化速度の速い記録を形成するためには、Ｓｂの比率の比
率をあまり高くせずに結晶化速度を速くする必要があっ
た。このようなことに鑑みて、保存信頼性を向上させる
効果が高く、さらには結晶化速度を速くできる元素とし
て、Ｉｎを添加することとした。しかしながら、このＩ
ｎについても、添加量が多すぎるとオーバーライトによ
るジッター上昇が大きくなってしまう等の弊害を招く。
本発明者らの実験によれば、Ｉｎの添加量を材料の１０
ａｔｏｍ％以下とすると、オーバーライトによるジッタ
ー上昇が低いレベルに抑えられることが確かめられた。

【００４８】さらに本発明者らは、先に出願した特開平
１２−２８９１２８号公報で示したように、ＧａがＩｎ
よりも少量でも結晶化速度を速くする効果が大きい元素
であることを見出した。また、保存信頼性を向上させる
効果においても、ＧａはＩｎと同等以上に優れている。
ただし、この場合も添加量は材料の１０ａｔｏｍ％以下
とした方がオーバーライトによるジッター上昇を低く抑
えることができる。また、これらの添加量が１ａｔｏｍ
％よりも少ないと、相変化記録層の結晶化速度を速くし
たり、保存特性を向上させたりする効果が得られなかっ
た（以上のことから、上記式中０．０１≦α≦０．
１）。

【００４９】上述したことから、Ｓｂ_７Ｔｅ_３近傍組成
の合金ＳｂＴｅ系にＧａやＩｎ、あるいはそれらの混合
物を１〜１０％程度添加した系は、結晶化速度が速いと
同時に保存信頼性も高い優れた特性を持つ相変化記録材
料である。

【００５０】また、更には上記相変化記録材料にＧｅや
Ａｇを添加することにより、一層特性の向上を図ること
ができる。ＧｅおよびＡｇのいずれの元素も相変化記録
材料の結晶化温度を高くする効果があり、光学記録媒体
の保存信頼性の向上に寄与する。特にＧｅが保存信頼性
の向上に有効である。一方、Ａｇは相変化記録材料の初
期結晶化を容易にする効果がある。上記相変化記録材料
には、ＧｅやＡｇの他、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｅ，Ｓｎ，Ｄｙ，Ｂｉ等を必
要に応じて添加してもよい。これらの元素は、いずれも
相変化記録材料の結晶化温度を高くして、保存信頼性の
向上に寄与する効果があるが、この効果の他、それぞ
れ、結晶化速度を速したり、初期結晶化を容易にする等
の効果がある。

【００５１】しかしながら、Ｘ−Ｓｂ−Ｔｅ（Ｘ：Ｇａ
またはＩｎ、あるいはそれらの混合物）に添加されるＧ
ｅやＡｇの添加量が多すぎると、記録感度およびオーバ
ーライト特性の低下を招来するので、これを１０ａｔｏ
ｍ％以下とすることが必要である（上記式中、０≦β≦
０．１）。

【００５２】上述したような材料を用い、さらには各々
の組成比を調整して相変化記録層４を形成することによ
り、オーバーライト特性や保存特性、さらには初期結晶
化の容易性を満足しつつ、高線速記録に好適な結晶化速
度を具備する光学記録媒体１０を得ることができる。

【００５３】次に、反射放熱層６について説明する。従
来の相変化型の光学記録媒体においては、反射放熱層形
成用材料として、Ａｌを主成分とした合金が使用されて
いる。Ａｌは反射率が高く、熱伝導率も高いことに加
え、ディスク化した場合の経時安定性にも優れている材
料である。Ａｌを反射放熱層６形成用材料として用いた
場合には、基板２上に第１の保護層３、相変化記録層
４、第２の保護層５、反射放熱層６を成膜し、樹脂層７
としてトップコート層として従来公知の樹脂をオーバー
コートした簡単な構成で、記録特性、経時安定性に優れ
た光学記録媒体を形成することができる。

【００５４】しかしながら、結晶化速度の速い材料によ
り相変化記録層４を形成し、反射放熱層６としてＡｌを
適用した光学記録媒体では、記録マークが細くなりやす
く、充分なモジュレーションを有する記録を行うことは
困難な場合があった。この理由としては、相変化記録層
４の結晶化速度が速い場合には、信号の記録時に溶融領
域の再結晶化領域が大きくなってしまい、形成されるア
モルファス領域が小さくなってしまうことが挙げられ
る。

【００５５】溶融領域における再結晶化領域を小さくす
るためには、第２の保護層５の膜厚を充分に薄くし、い
わゆる急冷構造とすればよいが、単純に第２の保護層５
の膜厚のみを薄くしただけでは、急冷によって熱が奪わ
れやすい上に、相変化記録層の吸収率も低下するため、
相変化記録層４を充分に昇温することができなくなって
しまい、その結果、溶融領域が小さくなってしまい、た
とえ再結晶化領域を小さくできたとしても、結局、形成
されるアモルファス領域は小さくなってしまうという欠
点が生じる。

【００５６】上述した点に鑑みて、本発明においては、
反射放熱層６や後述するように第２の保護層の材料や膜
厚を特定することにより、相変化記録層４の充分な昇温
を確保しつつ、より急冷構造を考慮した構成を実現し
た。これにより、結晶化速度の速い相変化記録層材料を
適用しても、充分なモジュレーションを有する記録を行
うことができる光学記録媒体を作製することが可能にな
った。

【００５７】本発明においては、反射放熱層６形成用の
材料として、波長λにおける屈折率（ｎ＋ｉｋ）のｎが
１以下であり、ｋが５以下の金属を適用する。これによ
り、相変化記録層４の光吸収率の向上が図られる。

【００５８】図２は、基板２上に第１の保護層３（７６
ｎｍ）、相変化記録層４（１６ｎｍ）、第２の保護層５
（２０ｎｍ）、反射放熱層６（１４０ｎｍ）を順次積層
形成し、基板側から波長６６０ｎｍのレーザ光を照射し
た場合の、相変化記録層４（結晶相）の光吸収率を、反
射放熱層６の屈折率の値を種々の値に変更した場合の光
学シミュレーションにより求めた結果である。

【００５９】従来において反射放熱層６の形成材料とし
て適用されていたＡｌに、１ｗｔ％のＴｉを添加した合
金のスパッタ膜の屈折率は、ｎ＝１．３であり、ｋ＝
６．５であり、この場合の相変化記録層６の光吸収率の
計算値は５９％となる。

【００６０】これに対し、ｎが１以下ｋが５以下であれ
ば、いずれも吸収率は６０％以上であり、Ａｌ合金を用
いた場合よりも光吸収率が向上する。なお、相変化記録
層４や第１の保護層３、第２の保護層５として何を用い
るかによりそれらの屈折率も変化するので、ここで示し
た吸収率の値も変わってくるが、いずれの相変化記録層
や保護層を用いた場合でも、反射放熱層６として波長λ
における屈折率（ｎ＋ｉｋ）のｎが１以下、ｋが５以下
の金属を使用することにより、Ａｌ合金を用いた場合よ
りも相変化記録層の光吸収率は向上する。

【００６１】上記の条件を満たす金属としては、Ａｕ，
Ａｇ，Ｃｕおよびそれらを主要元素とした合金が挙げら
れる。これらの純金属の場合の、λ＝６６０ｎｍにおけ
るスパッタ膜の屈折率の実測値、及び、熱伝導率の文献
値（バルク）の値を表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】上記表１に示すように、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ
は同時にいずれもＡｌより熱伝導率が高い。従って、こ
れらを反射放熱層６形成用材料として用いると、相変化
記録層４の光吸収率を向上させ、相変化記録層４の温度
を上昇させて溶融領域を大きくする効果があるのと同時
に、冷却速度も向上させるため、冷却時の再結晶化領域
が小さくなり、Ａｌ合金を用いた場合よりも大きなアモ
ルファス領域を形成することが可能になる。

【００６４】さらには、相変化記録層４が結晶相の場合
とアモルファス相の場合との反射率の光学シミュレーシ
ョンから変調度を求め、反射放熱層のｎと変調度との関
係を、ｋを０〜７としたそれぞれの場合について、図３
に示した。図３に示すように、反射放熱層６としてｎが
１以下、ｋが５以下の材料を用いると、単純に光学的な
変調度もＡｌ合金を用いた場合よりも大きくなることが
わかる。記録マークの変調度は、光学的な変調度とマー
クの大きさによって決まり、光学的な変調度が大きく、
マークが大きい程大きくなる。従って、相変化記録層４
として、結晶化速度が速い材料を用いて、高線速記録を
行う場合でも、上記反射放熱層を用いると吸収率が大き
く冷却速度が速いことから大きな記録マークが形成で
き、また、結晶とアモルファスの反射率差も大きいこと
から変調度の大きい記録が可能になる。

【００６５】上述した３種類の金属、及びそれらを主要
元素とした合金の中でも、特にＡｇ及びＡｇ合金は比較
的安価であり、また、同様に安価なＣｕおよびＣｕ合金
に比べて酸化しにくいため、経時安定性に優れた光学記
録媒体を形成することができ、反射放熱層形成用材料と
して好適である。但し、これらは硫化されやすいため、
特に第２の保護層５の形成用材料としてＳを含有する場
合には、反射放熱層の硫化を防止するために、反射放熱
層６と第２の保護層５との間に、硫化を防止する機能を
有するいわゆる硫化防止界面層（図示せず）を形成する
ことが有効である。

【００６６】図４に反射放熱層６としてＡｇを用い、そ
の膜厚を変化させて作製した光学記録媒体における照射
レーザ光の反射率と透過率の計算値を示した。図４か
ら、反射放熱層６の膜厚は９０ｎｍ以上であれば、透過
率は１％以下となるため、レーザ光を効率的に利用する
ことができることがわかる。

【００６７】次に、第２の保護層５について詳細に説明
する。第２の保護層５には、溶融凝固を繰り返す相変化
記録層４が流動等により膜厚が変化したり、あるいは何
らかの反応により膜質が変化したりしてしまわないよう
にするという、相変化記録層４を保護する役割の他、相
変化記録層４が吸収した熱を反射放熱層６へ逃がす時間
を遅らせて、相変化記録層４の温度を高める役割を担
う。

【００６８】従って第２の保護層５は、耐熱性があり、
熱伝導率が低いという性質を有していることが求められ
る。このような性質をもつ材料としては種々の酸化膜や
窒化膜、硫化膜などが提案されており、よく知られてい
る材料としては、モル比が８：２近傍のＺｎＳとＳｉＯ
_２の混合物が挙げられる。

【００６９】本発明者らは、何種類かの保護層を用いて
光学記録媒体を形成し、記録特性や保存特性を確認し
た。その結果、記録特性においては、ＺｎＳとＳｉＯ_２
の混合物より優れている膜がいくつかあったが、保存特
性においては、ＺｎＳとＳｉＯ _２の混合物が最もアモル
ファスマークの安定性に優れていた。ＺｎＳとＳｉＯ_２
の混合物（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）は、結晶性を示さないた
め、アモルファスマークの安定化に有利に作用するため
だと考えられる。従って、第２の保護層５としては、Ｚ
ｎＳとＳｉＯ_２の混合物を適用することが望ましい。

【００７０】第２の保護層５は、膜厚が薄すぎると、相
変化記録層４の昇温が不充分となり、充分な大きさのマ
ークを形成できなくなる。また、厚すぎても冷却速度が
不充分となって、再結晶化領域が大きくなり、充分な大
きさのマークが形成できない。比較的結晶化速度の遅い
相変化記録層を用いた場合は、第２の保護層５を厚めに
すると、初回記録のジッターは良好であり、変調度も大
きい。しかし、温度が上がりすぎるため、オーバーライ
トによる膜劣化が進みやすい。また、再生光によっても
温度上昇が大きくなってしまうため、再生光安定性も悪
い。

【００７１】反射放熱層６として、屈折率（ｎ＋ｉｋ）
のｎが１以下でｋが５以下の材料を用いた場合には、相
変化記録層４の光吸収率が大きくなるために、従来のＡ
ｌ合金を用いた場合と記録パワーや線速が同じ条件で記
録する場合には、第２の保護層５の最適膜厚は、Ａｌ合
金を用いた場合よりは薄くなる。第２の保護層５の膜厚
が薄くなると、冷却速度は速くなるので再結晶化領域を
小さくすることができ、結晶化速度の速い相変化記録層
材料を用いた場合には、一層有利となる。第２の保護層
５の最適膜厚は、記録条件や界面層に使用する材料、膜
厚等によりその最適値が異なるが、波長６６０ｎｍ、
Ｎ．Ａ．０．６のピックアップヘッドで、０．７ｍＷ、
３．５ｍ／ｓで再生する場合の再生光安定性を考慮する
と、反射放熱層６にＡｇを用いた場合には２０ｎｍ以下
とする方が好ましい。

【００７２】ただし、反射放熱層６として、Ａｇあるい
はＡｇ合金を用いると、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物のよ
うに、第２の保護層５にＳが含まれていると、Ａｇが硫
化して欠陥を生じてしまう。そこで、反射放熱層６と第
２の保護層５との間に硫化防止機能を持ついわゆる硫化
防止界面層（図示せず）を設けることが好ましい。硫化
防止界面層は、３ｎｍ以上の厚さがあれば、スパッタに
より形成された膜はほぼ均一になり、硫化防止機能を発
揮する。３ｎｍより薄いと部分的に欠陥を生じる確率が
急に高くなってしまう。

【００７３】硫化防止界面層の材料に要求される性質と
しては、Ｓを含まないこと、Ｓを透過しないこと等が挙
げられる。本発明者らは、種々の酸化膜や窒化膜等を界
面層として形成し、記録特性や保存信頼性の評価を行っ
たところ、ＳｉＣ及び、Ｓｉが硫化防止界面層として優
れた機能を持つことがわかった。

【００７４】下記表２に、ＳｉＣ、ＳｉおよびＺｎＳ−
ＳｉＯ_２のスパッタ膜の屈折率の実測値と熱伝導率の文
献値（バルク）を示した。ＳｉＣおよびＳｉは、ＺｎＳ
−ＳｉＯ_２よりも１桁以上熱伝導率が高いことがわか
る。

【００７５】

【表２】

【００７６】図５に、上述した硫化防止界面層の膜厚を
変えた場合の相変化記録層４（結晶）の吸収率の変化の
光学シミュレーションの結果を示した。比較のために、
ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を硫化防止界面層と同ように第２の保
護層５上へ成膜したと想定した場合の結果を示した。

【００７７】基板２上に、第１の保護層３（７６ｎ
ｍ）、相変化記録層４（１６ｎｍ）、第２の保護層５
（１０ｎｍ）、硫化防止界面層（２〜２０ｎｍ）、反射
放熱層６（１４０ｎｍ）を順次積層形成し、基板２側か
ら、波長６６０ｎｍのレーザ光を入射した場合の結果で
あるものとする。図５に示すように、ＳｉＣはＺｎＳ−
ＳｉＯ_２とほぼ同様の結果であり、２０ｎｍまでの範囲
では、同じ膜厚であればＳｉの方が吸収率が高い。硫化
防止界面層にＳｉＣやＳｉを用いると、熱伝導率が大き
いため、単に第２の保護層５であるＺｎＳ−ＳｉＯ_２を
同程度の厚さに成膜した場合よりも、相変化記録層４の
吸収率を保ちつつ、急冷構造とすることができ、さらに
は、Ｓｉの方が膜厚が薄くても吸収率が高いため、相変
化記録層４を充分昇温し、かつ、急冷構造とするには有
利である。

【００７８】以下に本発明の光学記録媒体について具体
的な実施例を示して説明する。以下の例においては、い
ずれの場合も、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍ、トラッ
クピッチ０．７４μｍの案内溝付きのポリカーボネート
ディスク状の基板２上に、第１の保護層３、相変化記録
層４、第２の保護層５、硫化防止界面層、および反射放
熱層６を、順次スパッタにより成膜し、さらに反射放熱
層６上にスピンコートにより形成された有機保護膜を介
して直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート
ディスクを接着したものを大口径レーザ光により初期結
晶化して試料として用いた。記録再生は、基板側から波
長６６０ｎｍのレーザ光を照射して行う。

【００７９】下記表３に、層構成を変えた実施例１〜
６、比較例１〜４の光学記録媒体の構成条件を示した。
なお、これらの光学記録媒体の全ての場合において、第
１の保護層３としてＺｎＳ−ＳｉＯ_２（モル比ＺｎＳ／
ＳｉＯ_２＝８：２）を７６ｎｍ、相変化記録層４として
Ｇａ_３Ｇｅ_３Ｓｂ_７５Ｔｅ_１９を１６ｎｍ、第２の保護
層５として第１の保護層３と同じものを２０ｎｍの条件
で形成し、反射放熱層６の膜厚を１４０ｎｍとして形成
するものとした。

【００８０】

【表３】

【００８１】上記表３に示した形成層の項目をパラメー
タとして記録特性、および保存特性について評価した。
記録特性の評価は、レーザ光の波長：６６０ｎｍ、Ｎ．
Ａ．：０．６５のピックアップヘッドを用い、線密度
０．２６７μｍ／ｂｉｔ、ＥＦＭ＋変調方式にて行っ
た。記録は線速１４ｍ／ｓ、記録パワー１６ｍＷ、バイ
アスパワー０．２ｍＷ、消去パワー８．５ｍＷで、記録
ストラテジは各光学記録媒体に合わせて最適化して行っ
た。再生は全て線速３．５ｍ／ｓ、パワー０．７ｍＷで
実施した。

【００８２】図６に、実施例１〜６および比較例１、２
のオーバーライトによる記録回数とジッターとの関係を
示し、図７に実施例１〜６および比較例１、２のオーバ
ーライトによる記録回数と変調度との関係を示した。図
６および図７に示すように、実施例１〜６の光学記録媒
体については、いずれの場合もオーバーライト１０００
回目までのジッターは１０％以下であり、変調度は６０
％以上と、良好な記録特性を示していることがわかっ
た。

【００８３】比較例１は、反射放熱層６形成用材料とし
てＡｌを用い、第２の保護層も２０ｎｍと比較的厚く形
成した場合の例であるが、変調度が小さく、ジッターも
１０％以下にすることはできなかった。これは、相変化
記録層４に結晶化速度の速い材料を用いているため、再
結晶化領域が大きくなるためである。

【００８４】比較例２は、反射放熱層６にＡｌを用いた
場合に、再結晶化領域を小さくする目的で第２の保護層
５を薄くして急冷構造とした場合である。比較例１より
もさらに変調度が小さく、ジッターも悪化した。単純に
第２の保護層５を薄くして急冷構造とすると、相変化記
録層４の昇温が不充分で溶融領域が小さいため、大きな
マークを形成することができなかったためである。

【００８５】保存特性については、７０℃８５％ＲＨ環
境下に１０００時間保存した後のジッターと変調度の変
化を調べた。実施例１〜６および比較例１、２のいずれ
の場合もジッターの上昇は、保存前に比べて初回記録で
１％以内、オーバーライト１０００回でも２％以内であ
った。変調度の変化はいずれの場合も２％以内であり、
良好な保存特性を示した。また、いずれの場合もディス
ク欠陥は発生しなかった。

【００８６】比較例３、４については、硫化防止界面層
を極めて薄く形成した場合の光学記録媒体の例である
が、初期結晶化したディスクの保存による欠陥の発生状
況のみを調べた。どちらの場合も、７０℃８５％ＲＨ環
境下に１０００時間保存後には、目視でもわかるような
点状の欠陥がディスクの一部にまとまって現れた。これ
は、ディスク内の膜厚分布により部分的に硫化防止界面
層の膜厚が薄いところができてしまい、薄くなった部分
のＡｇ反射放熱層が硫化して欠陥となって確認できるも
のと考えられる。

【００８７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、相変化記
録層の光吸収率が高い光学記録媒体が得られた。請求項
２に係る発明によれば、相変化記録層の光吸収率が高
く、かつ、放熱特性に優れた光学記録媒体が得られた。
請求項３に係る発明によれば、相変化記録層の光吸収率
が高く、かつ、放熱特性にも優れ、コストが安く酸化に
対する経時安定性にも優れる光学記録媒体が得られた。
請求項４に係る発明によれば、相変化記録層の光吸収率
が高く、光の利用効率の高い光学記録媒体が得られた。
請求項５に係る発明によれば、相変化記録層の光吸収率
が高く、記録特性、保存信頼性にも優れる光学記録媒体
が得られた。請求項６に係る発明によれば、相変化記録
層の光吸収率が高く、再生光安定性にも優れる光学記録
媒体が得られた。請求項７に係る発明によれば、相変化
記録層の光吸収率が高く、放熱特性にも優れ、コストが
安く、酸化に対する経時安定性にも優れ、かつ、硫化に
対する経時安定性にも優れる光学記録媒体が得られた。
請求項８に係る発明によれば、相変化記録層の光吸収率
が高く、放熱特性にも優れ、コストが安く、酸化に対す
る経時安定性にも優れ、かつ硫化に対する経時安定性に
も特に優れ、相変化記録層の光吸収率を高く保ったま
ま、急冷構造にできるため、相変化記録層に結晶化速度
の速い材料を用いても、充分な変調度を有する記録が可
能な光学記録媒体が形成できた。請求項９に係る発明に
よれば、相変化記録層の光吸収率を高く保ったまま、急
冷構造にするにはより有利な光学記録媒体が形成でき
た。請求項１０に係る発明によれば、結晶化速度の速い
相変化記録層を用いた場合でも、充分な変調度を有する
記録が可能な光学記録媒体であって、アモルファスマー
クの保存信頼性に優れた光学記録媒体を形成できた。請
求項１１に係る発明によれば、結晶化速度の速い相変化
記録層を用いた場合でも、充分な変調度を有する記録が
可能な光学記録媒体であって、初期結晶化後の反射率の
均一性に優れた光学記録媒体を形成できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学記録媒体の一例の概略構成図を示
す。

【図２】反射放熱層の屈折率と相変化記録層の光吸収率
との関係を示す。

【図３】反射放熱層の屈折率と変調度との関係を示す。

【図４】反射放熱層の膜厚と反射率（透過率）との関係
を示す。

【図５】硫化防止界面層の膜厚と相変化記録層の光吸収
率との関係を示す。

【図６】オーバーライト時の記録回数とジッターとの関
係を示す。

【図７】オーバーライト時の記録回数と変調度との関係
を示す。

【符号の説明】

２基板３第１の保護層４相変化記録層５第２の保護層６反射放熱層７樹脂層１０光学記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 7/24 ５３５Ｇ１１Ｂ 7/24 ５３５Ｈ５３８Ｃ５３８５３８Ｅ５３８ＦＢ４１Ｍ 5/26 Ｘ (72)発明者譲原肇東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者田代浩子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者三浦裕司東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者水谷未来東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者安部美樹子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H111 EA04 EA23 FA11 FA12 FA14 FA23 FA24 FA25 FA27 FB05 FB09 FB12 FB17 FB21 FB30 5D029 JA01 JB18 LA13 LA17 LB07 LB11 MA13 MA14 MA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも第１の保護層、相
変化記録層、第２の保護層、反射放熱層が積層形成され
てなり、上記第１の保護層形成面側から、波長λのレーザ光を照
射して、上記相変化記録層の非晶質相と結晶相との可逆
的な相変化を利用して記録再生を行う光学記録媒体であ
って、上記相変化記録層の組成は、下記〔化１〕で表され、か
つ、上記反射放熱層は、波長λにおける屈折率（ｎ＋ｉ
ｋ）のｎが、１以下、ｋが５以下の金属からなることを
特徴とする光学記録媒体。【化１】Ｘ_αＹ_β（Ｓｂ_γＴｅ_１−γ）_{１−α−β} 但し、Ｘは、ＩｎまたはＧａ、あるいはＩｎとＧａとの
混合物であり、Ｙは（Ｓｂ_γＴｅ_１−γ）の結晶化温度
を高くする一種類以上の元素であり、α、β、γは原子
比率を表し、以下の範囲にあるものとする。０．０１≦α≦０．１０≦β≦０．１０．６５≦γ≦０．８５
【請求項２】上記反射放熱層は、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕの
いずれか一種類以上を主成分とすることを特徴とする請
求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項３】上記反射放熱層は、Ａｇを主成分とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項４】上記反射放熱層の膜厚が、９０ｎｍ以上
であることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒
体。
【請求項５】上記第２の保護層は、ＺｎＳとＳｉＯ_２
の混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の光
学記録媒体。
【請求項６】上記第２の保護層の膜厚は、３〜２０ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒
体。
【請求項７】上記反射放熱層はＡｇを主成分とし、上
記第２の保護層は、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物からな
り、上記反射放熱層と、上記第２の保護層との間に、上
記反射放熱層の硫化を防止する機能を有する硫化防止界
面層が、３ｎｍ以上の膜厚に形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の光学記録媒体。
【請求項８】上記硫化防止界面層は、ＳｉＣを主成分
とすることを特徴とする請求項７に記載の光学記録媒
体。
【請求項９】上記硫化防止界面層は、Ｓｉを主成分と
することを特徴とする請求項７に記載の光学記録媒体。
【請求項１０】上記相変化記録層は、少なくともＧｅ
を含有するものであることを特徴とする請求項１に記載
の光学記録媒体。
【請求項１１】上記相変化記録層は、少なくともＡｇ
を含有するものであることを特徴とする請求項１に記載
の光学記録媒体。