光学信息记录介质及其制造方法,以及记录方法

专利名称：光学信息记录介质及其制造方法,以及记录方法
专利说明光学信息记录介质 及其制造方法，以及记录方法 [发明所属的技术领域]本发明涉及光学信息记录介质及其制造方法，以及使用它的记录方法。迄今已知，借助于对由在基板上形成的硫族材料构成的薄膜照射激光束，可使之在非晶相和结晶相之间进行相变。因此，利用这一现象的所谓相变方式的光学信息记录介质的研究开发正在蓬勃进行。
在相变方式的记录介质中，通过在记录电平和擦除电平的2个功率电平间调制输出的激光束照射记录介质的信息轨迹，可以在擦除旧的信号的同时，记录新的信号。
一般来说，在这样的记录介质中，作为用于记录信息的信息层，使用了不仅包含可相变的记录层，而且还包含记录层以外的层的多层膜。例如，使用包含由电介质材料构成的保护层或由金属构成的反射层的多层膜作为信息层。
由电介质材料构成的保护膜具有如下的作用1)保护记录层免受来自外部的机械的损伤的作用，2)减少在反复进行信号改写时产生的热损伤，增加可改写次数的作用，3)利用多次反射的干涉效应增强光学特性变化的作用，4)防止由外部气氛影响引起的化学变化的作用。
作为能实现这些作用的保护层材料，迄今推出的有Al2O3、TiO2、SiO2等氧化物，Si3N4、AlN等氮化物，Si-O-N等氮氧化物(参照特开平3-104038号公报)，ZnS等硫化物以及SiC等碳化物。另外，作为保护层材料，还推出了ZnS和SiO2的混合物ZnS-SiO2(特开昭63-103453号公报)。在商品化的相变型光盘中，使用了这些材料之中的ZnS-SiO2。
使用ZnS-SiO2的理由之一是，在电介质中它的热导率小，能抑制进行记录时产生的热扩散，因而能提高记录灵敏度。另外，还有一个理由是，由于该材料的内部应力小，即使形成厚的层也难以产生裂痕，而且与记录层的粘结性好。
对于光学信息记录介质，借助于使照射的激光束的波长变短，可以增加记录密度。另外，借助于增大会聚激光束的物镜的数值孔径，可以减小激光束点的直径，增加记录密度。另外，借助于在激光束引导用沟槽(groove)和沟槽间(land，台面)两方记录信息也可以增加记录密度。进而，借助于使用多个记录层也能增加记录密度。关于具有多个记录层的记录介质及其记录、播放方法已被公开(特开平9-212917号公报、WO96/31875公报、特开2000-36130号公报)。另外，用于从多个记录层中选取1个记录层进行记录、播放的层识别方法和层切换方法也被公开了(参照WO96/31875公报)。由于光学信息记录介质一般使用通用的激光二极管作为记录、播放用的光源，所以必须在有限的激光输出功率的范围内进行记录。因此，如上所述，迄今都使用ZnS-SiO2作为与记录层相邻的电介质层材料。
但是，为了在短时间内记录、播放大容量的信息，要求以更高的线速度进行记录、播放。由于线速度越高，每单位面积的激光照射时间越短，所以必须提高记录层的记录灵敏度。特别是在具有多个记录层的记录介质的场合，提高在距激光的入射面最远的位置上配置的记录层的记录灵敏度尤为重要。因为这一点，正在寻求迄今所使用的ZnS-SiO2的替代材料。为提高记录层的记录灵敏度，必须使用由热导率比现有的电介质为低的电介质构成的保护层。
另外，由热导率低的电介质构成的保护层有抑制因记录时的热扩散而擦除相邻轨迹上的一部分标记的现象(所谓交叉擦除)的效果，对高密度化适宜。
鉴于这些情况，本发明的目的在于提供能够以高线速度和高可靠性进行信息记录的光学信息记录介质、它的制造方法以及它的记录、播放方法。为达到上述目的，本发明的光学信息记录介质是具有第1基板、与上述第1基板平行配置的第2基板、以及配置在上述第1基板与上述第2基板之间的信息层A的光学信息记录介质，其特征在于上述信息层A包含记录层和以与上述记录层的距离在20nm以下的方式配置的电介质层，上述记录层是借助于从上述第1基板侧入射的光束的照射，在可用光学方法识别的2种以上的不同状态间转换的层，上述电介质层，作为其主成分包含ZnS和Si。本发明人发现，采用由ZnS-Si(ZnS和Si的混合物)构成的电介质层的记录介质，与采用由ZnS-SiO2构成的电介质层的记录介质相比，可用低的激光功率进行记录。即，通过采用由ZnS-Si构成的电介质层，可以得到记录灵敏度高的记录介质。另外，ZnS-Si是热、化学以及机械方面稳定的材料。还有，由于ZnS-Si的溅射法的成膜速度比ZnS-SiO2的快，所以从生产方面看也是适宜的。
在上述记录介质中，也可以具有在上述第1基板与上述第2基板之间配置的多个信息层，并且上述多个信息层中的距上述第2基板最近的信息层是上述信息层A。
在上述记录介质中，上述信息层A可以包含在比上述记录层更靠近上述第2基板侧配置的反射层。
上述记录介质中的上述记录层可以在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间可逆地变化。这时，上述记录层可以由含Te和Sb的合金构成。还有，上述记录层也可以由Ge-Sb-Te系合金、Ge-Sn-Sb-Te系合金、Ag-In-Sb-Te系合金或Ag-In-Ge-Sb-Te系合金构成。另外，上述记录层也可由Ge-Sb-Te系合金构成，上述合金以30原子％以上的含有率含Ge。另外，上述记录层也可由Ge-Sn-Sb-Te系合金构成，上述合金以总计30原子％以上的含有率含Ge和Sn。另外，上述记录层的厚度可在3nm以上、20nm以下。
上述记录介质中的上述记录层也可以在可用光学方法识别的2种不同的状态之间不可逆地变化。这时，上述记录层可以由从Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au和Bi组成的组中选出的至少一种元素M以及Te和O构成。这时，上述记录层中的氧的含有率可以在25原子％以上、60原子％以下，上述记录层中的上述元素M的含有率可以在1原子％以上、35原子％以下。另外，上述记录层的厚度可以在5nm以上、70nm以下。
还有，本发明的记录方法是具有包含借助于光束的照射在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间变化的记录层以及以ZnS和Si为主成分的电介质层的信息层的光学信息记录介质的记录方法，其特征在于当在以VL(m/秒)的线速度进行记录的第1区和以比VL高的VH(m/秒)的线速度进行记录的第2区形成各长度分别相等的记录标记时，借助于在第1功率和比上述第1功率小的第2功率之间调制上述光束进行记录，对上述第1区照射上述第1功率的上述光束的时间TL(秒)、对上述第2区照射上述第1功率的上述光束的时间TH(秒)、上述VL和上述VH满足TL·VL＜TH·VH的关系。

图1是示出本发明的光学信息记录介质之一例的局部剖面图。
图2是示出本发明的光学信息记录介质之另一例的局部剖面图。
图3是示出本发明的光学信息记录介质之又一例的局部剖面图。
图4是原理性地示出本发明的光学信息记录介质的记录、播放装置之一例的结构图。
图5是一例在本发明的光学信息记录介质上记录信号时使用的激光束的波形图。下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。还有，在下面的实施形态中，对相同的部分标以相同的符号，并省略重复的说明。
(实施形态1)在实施形态1中，作为本发明的光学信息记录介质的一个例子，对具有1个信息层的记录介质进行说明。在图1中示出了实施形态1的光学信息记录介质10(以下往往称为记录介质10)的局部剖面图。
记录介质10包括透明的第1基板11、与第1基板11平行配置的第2基板12以及在第1基板11和第2基板12之间配置的信息层20(信息层A)。对于记录介质10，借助于透过物镜13从第1基板11侧入射的激光束14，进行信息的记录和播放。激光束14的波长例如在300nm～900nm的范围内，对于高密度的记录最好在500nm以下。
信息被记录在信息层20中。信息层20是层叠了多个层的多层膜，它包含从第1基板11侧依次配置的下侧电介质层21、记录层22、上侧电介质层23和反射层24。另外，所谓“下侧”意味着比记录层22更靠近第1基板11侧的位置。
借助于透过透明的第1基板11的激光束14，在信息层20进行信息的记录、播放。因此，第1基板11的材料最好对激光束14的波长大体透明。作为第1基板11的材料，例如可以用聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚烯烃树脂、原菠烷树脂、紫外线固化树脂、玻璃或者将它们进行组合的材料。第1基板11为圆板状，对其厚度无特别的限定，例如可在0.01mm～1.5mm的范围内。还有，第1基板11也可以是用旋转涂敷法等在下侧电介质层21上涂敷上述树脂后使之固化而形成的基板。
记录层22是可多次进行信息改写的改写型，或者是在未记录区只能进行1次信息写入的补写型的记录层。记录层22是借助于从第1基板11侧入射的光束(通常为激光束)的照射，在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间变化的层。
记录层22为改写型时，作为其材料，可以使用含Te和Sb的合金(硫族化物，chalcogenide)。例如可以使用Ge-Sb-Te系合金、Ge-Sn-Sb-Te系合金。或者也可以使用以Sb-Te的共晶组分为基质，添加In、Ge、Au或Ag等元素的合金(例如Ag-In-Sb-Te系合金或Ag-In-Ge-Sb-Te系合金)。这些材料被记录用激光束14照射后可在结晶相和非晶相之间可逆地变化。这时，由于晶体状态部分的反射率和非晶体状态部分的反射率不同，所以通过照射播放用的激光束14，可对两者进行识别。这里的Ge-Sb-Te系合金指的是以它们的总和在90原子％以上而含有Ge、Sb和Te的合金。同样地，所谓Ge-Sn-Sb-Te系合金指的是以它们的总和在90原子％以上而含有Ge、Sn、Sb和Te的合金。关于其他合金，情况与此相同。
在这些材料中，作为Ge-Sb-Te系合金，使用以30原子％以上的含有率含有Ge的合金时，或者作为Ge-Sn-Sb-Te系合金，使用以总计30原子％以上的含有率含有Ge和Sn的合金时，晶体和非晶体之间的光学对比度增大，可以得到大的C/N比。另一方面，这些材料的熔点高，记录灵敏度容易不足。因此，在使用这些材料时，使用作为其主成分而含有ZnS和Si的电介质层(后面将述及)，其效果特别显著。
另外，记录层22为改写型时，为了调整热导率、光学常数、耐热性和可靠性等特性，可以在记录层22的材料中添加从O、N、F、C、S和B组成的组中选出的至少1种元素。以记录层22全部的10原子％以下的量添加这些元素。
记录层22为改写型时，通过使其厚度在3nm以上、20nm以下，可以得到充分的C/N比(Carrier to Noise比，载波对噪声比)。当记录层22的厚度在3nm以上时，由于可得到充分的反射率和反射率变化，所以能得到充分的C/N比。另外，当记录层的厚度在20nm以上时，由于记录层22层内的热扩散大，所以降低了高密度记录的C/N比。
在记录层22为补写型的场合，可以使用由从Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au和Bi组成的组中选出的至少一种元素M以及Te和O(氧)构成的记录层。例如可以使用由Te-O-Pd或Te-O-Au等材料构成的记录层22。由这些材料构成的记录层22，借助于照射记录用的激光束14，可以不可逆地从非晶相向结晶相变化。借助于照射播放用的激光束14，能够识别这2种状态。还有，作为元素M，当使用Pd或Au时可以得到足够的结晶速度和高的环境可靠性，由这一点看非常适宜。
补写型记录层22的材料，最好是氧的含有率在25原子％以上、60原子％以下，元素M的含有率在1原子％以上、35原子以下。借助于将氧和元素M的含有率定在这一范围，可以得到足够的C/N比。借助于使记录层22中的氧的含有率在25原子％以上，可以防止因记录层22的热导率过高而使记录标记变得过大。另外，借助于使记录层22中的氧的含有率在60原子％以下，可以防止因记录层22的热导率过低而导致的即使增大记录功率记录标记也不足够大。其结果是可得到良好C/N比。借助于使记录层22中的元素M的含有率在1％以上，可以充分发挥在激光束照射时促进Te的晶体生长的作用。其结果是能够使记录层22的结晶速度有良好的值，以高速形成记录标记。另外，借助于使记录层22中的元素M的含有率在35原子％以下，能使非晶体和晶体间的反射率变化增大，得到充分的C/N比。
另外，记录层22为补写型时，为了改善热导率、光学常数、耐热性和环境可靠性等特性，可以在记录层22的材料中添加从N、F、C、S和B组成的组中选出的至少一种元素。以记录层22全部的10原子％以下的量添加这些元素。
另外，记录层22为补写型时，通过使其厚度在5nm以上、70nm以下，可以得到充分的C/N比。记录层22的厚度在5nm以上时，可以得到充分的反射率和反射率变化。另外，记录层22的厚度在70nm以下时，可以防止记录层22层内的热扩散过份增大，在高密度记录时也能得到充分的C/N比。
从下侧电介质层21和上侧电介质层23中选出的至少1个层，由含有ZnS和Si作为其主成分的电介质构成。这里，所谓“主成分”意味着以总计90摩尔％以上的含有率含有ZnS和Si。为了改善热导率、光学常数、耐热性或环境可靠性等特性，可以在该电介质中添加其他元素，例如从O、N、F、C、S和B组成的组中选出的至少1种元素。这些元素的添加量以含有率在10原子％以内为宜，最好是在5原子％以内。另外，添加元素的添加量以不超过Si的2倍(最好是1倍)为宜。对ZnS和Si的混合比虽没有特别的限制，但以ZnS的含有率在30摩尔％以上、98摩尔％以下为宜，在50摩尔％以上、95摩尔％以下更好。具体而言，当设摩尔比为(ZnS)∶(Si)∶(添加元素总和)＝(1-x-y)∶x∶y时，以0.02≤x≤0.7，且0≤y≤0.7x为宜，0.05≤x≤0.5，且0≤y≤0.5x更好。
当下侧电介质层21或上侧电介质层23的某一个层不用上述电介质形成时，作为电介质层材料，可以用Y、Ce、Ti、Zr、Nb、Ta、Co、Zn、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi或Te等元素的氧化物。或者也可以用Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn或Pb等元素的氮化物。或者也可以用Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W或Si等元素的碳化物。或者也可以用Zn或Cd的硫化物，硒化物或碲化物。另外，也可以用Mg或Ca的氟化物，或者用C，Si或Ge的单体。还有，也可以用由它们的混合物组成的材料。再具体些说，例如可以用ZnS和SiO2的混合物。
反射层24可以用例如Au、Ag、Cu、Al、Ni、Pd、Pt、Bi、Sb、Sn、Zn或Cr等金属，或者它们的合金形成。另外，也可用由折射率不同的多个电介质层构成的多层膜作为反射层24
第2基板12，具有保护记录介质10的信息层的功能。第2基板12可以用作为第1基板11的材料已进行过说明的材料形成。但是，第1基板11的材料和第2基板12的材料也可以不同。另外，第2基板12也可以对激光束14的波长不透明。对第2基板12的厚度无特别限制，例如为0.01mm～3.0mm左右。
在图1中对记录层22和电介质层相接的记录介质10进行了说明。但是，也可以在从记录层22与下侧电介质层21的界面和记录层22与上侧电介质层23的界面中选出的至少1个界面配置界面层。图2中示出了作为这种记录介质之一例的记录介质10a的局部剖面图。在记录介质10a的信息层20a中，在记录层22与下侧电介质层21之间配置了界面层25，在记录层22与上侧电介质层23之间配置了界面层26。这些界面层具有例如促进记录层结晶、改善擦除特性的作用，以及借助于防止在记录层与电介质层之间原子扩散，改善反复记录特性的作用。这些界面层必须具有不从记录层上脱落、不产生腐蚀这样的可靠性。作为满足这些重要条件的界面层材料，可以使用其促进结晶的效果和防止原子扩散的效果都比较好的Si或Ge的氮化物(参照特开平5-217211号公报、WO97/34298公报)。
还有，为了提高含有ZnS和Si作为主成分的电介质层(下侧电介质层21和/或上侧电介质层24)的效果，电介质层与记录层22的距离必须在20nm以下(最好是10nm以下)。因此，界面层的厚度以在0.5nm以上、20nm以下为宜。
(实施形态2)在实施形态2中，作为本发明的光学信息记录介质之一例，对具有多个信息层的记录介质进行说明。在图3中，示出了实施形态2的光学信息记录介质30(以下往往称为记录介质30)的局部剖面图。
记录介质30包括透明的第1基板11、与第1基板11平行配置的第2基板12、信息层20和30以及隔离层35。信息层30、隔离层35和信息层20从第1基板11侧依该顺序配置。借助于透过物镜13从第1基板11侧入射的激光束14，在记录介质30中进行信息的记录和播放。
信息层20和30各自独立地记录信息。信息层20与在实施形态1中说明过的信息层20相同。信息层30包括从第1基板11侧依序配置的下侧电介质层31、记录层32和上侧电介质层33。另外，信息层30还可以具有在上侧电介质层33与信息层20之间配置的反射层。这时的反射层，为能透过为信息层20的记录、播放所需要的光，其反射率需比反射层24的低。另外，信息层30也可在从记录层32与下侧电介质层31的界面和记录层32与上侧电介质层33的界面中选出的至少1个界面配置界面层。
信息层30可以是改写型、补写型或播放专用型中的任何一种。信息层30的各层可用分别与信息层20中的对应层相同的材料形成。但是，为使信息层20的记录、播放所需的光透过，信息层30的透射率最好在30％以上。考虑此情况，对信息层30各层的材料和厚度进行设定。
隔离层35可以用例如紫外线固化树脂形成。隔离层35的厚度需要进行调整，使得播放信息层20或30中的任何一方时，来自另一方的交调失真减小。为此，隔离层35的厚度必须在由物镜13的数值孔径NA和激光束14的波长λ决定的聚焦深度ΔZ以上。关于聚焦深度ΔZ，若聚光点的强度以无像差的80％为基准，一般地说，可近似为ΔZ＝λ/{2(NA)2}。例如，当λ＝405nm，NA＝0.65时，ΔZ＝0.479μm。这样，因在聚焦深度内有±0.5μm以内的误差，所以当使用该光学系统时，隔离层35的厚度被设定成大于1.0μm。另外，隔离层35的厚度最好设定成可以对信息层20和30这两个信息层进行高密度的信息记录、播放的厚度。为此，隔离层35的厚度必须设定成使2个记录层的距离在可以用物镜13进行聚光的范围内。
在图3中，示出了具有2个信息层的记录介质。但是，本发明的信息记录介质也可在第1基板11和第2基板12之间设置3个以上的信息层。这时，对多个信息层中的最靠近第2基板12的信息层使用上述信息层20。其他信息层可以是与信息层20相同的结构，也可以是与其不同的结构。
另外，通过准备2块上述记录介质，使相向于各块的第2基板12进行贴合，可以使每1块介质中能够存储的信息量再翻一番。
下面对在实施形态1和2中说明过的光学信息记录介质的制造方法进行说明。
构成记录介质的信息层的各层(隔离层35除外)可以用例如真空蒸发法、溅射法、离子镀法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化学汽相淀积)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延)法等一般的气相淀积法(Vapor Phase Deposition Method)形成。另外，隔离层35可以借助于例如用旋转涂敷法涂敷紫外线固化树脂、利用照射紫外线使树脂固化而形成。另外，也可利用贴附粘结性薄片的方法形成隔离层35。
在本发明的制造方法中，可用溅射法形成以Zn和Si为主成分的电介质层(下侧电介质层21和/或上侧电介质层23)。具体而言，通过在流过惰性气体的溅射装置中(惰性气体气氛中)溅射含ZnS粉末和Si粉末的靶形成电介质层。关于惰性气体，可以使用例如Ar气或Kr气。
记录介质可以借助于在第1基板11上层叠上述各层后在信息层上形成或贴合第2基板12而形成。另外，记录介质也可以借助于在第2基板12上层叠上述各层后在信息层上形成或贴合第1基板11而形成。后一方法适合于第1基板11薄(0.4mm以下)的情形。在后一方法中，当在第2基板12和隔离层35上形成凹凸图形(例如激光束引导用沟槽(groove)或地址坑)时，必须使用预先形成了凹凸图形的第2基板12和隔离层35。该凹凸图形可以通过用喷射法复制形成有凹凸图形的压模的形状而形成。另外，当由于要形成的基板或隔离层薄，难以用喷射法形成时，可以采用2P法(photo-polymerization法，光聚合法)。
(实施形态3)在实施形态3中，对本发明的记录方法进行说明。本记录方法能够应用于改写型和补写型中的任何一种光记录介质。
在图4中，原理性地示出了在本发明的记录方法中使用的记录、播放装置之一例的结构。图4的记录、播放装置40包括激光二极管41、半反射镜42、电动机43、光电探测器44和物镜13。借助于记录、播放装置40，可以进行记录介质45的记录、播放。记录介质45由电动机43带动旋转。记录介质45是在实施形态1或2中说明过的本发明的光学信息记录介质。
从激光二极管41射出的激光束14透过半反射镜42和物镜13聚焦至记录介质45上。通过对记录介质45照射特定功率的激光束14，进行信息记录。另外，通过对记录介质45照射特定功率的激光束14，并用光电探测器44检测其反射光，可以进行信息播放。
在进行信息信号的记录，即形成记录标记时，通常在多个功率电平之间调制激光束14的强度。激光强度的调制可以简单地通过调制激光二极管41的驱动电流进行。另外，也可以用电光调制器或声光调制器等方法来调制激光强度。
记录标记可借助于对记录层照射峰值功率为P1的单个矩形脉冲的激光束形成。但是，在形成长的记录标记时，为防止过热以使记录标记的宽度均匀，最好使用由受到调制的多个激光脉冲的列构成的记录脉冲列。在图5中，示出了该记录脉冲列的一个例子。图5的横轴表示时间，纵轴表示激光束的功率。首先，利用该脉冲列，借助于交互照射峰值功率为P1的激光脉冲和底值功率为P3(P3＜P1)的激光脉冲，使记录层的一部分发生变化，形成记录标记。另外，也可如图5所示，在脉冲列的最末尾设置照射冷却功率P4(P4＜P3)的冷却区间。对不形成记录标记的部分，照射其功率恒定地保持在偏置功率P2(P2＜P1)的激光束。
关于光学信息记录介质的记录、播放方法，往往用不同的线速度进行记录、播放。这里，对以VL(m/秒)的线速度进行记录的第1区和以比VL高的VH(m/秒)的线速度进行记录的第2区的记录进行说明。信息的记录借助于在峰值功率P1(第1功率)和比P1小的底值功率P3(第2功率)之间调制照射的激光束14来进行。当假定在第1区和第2区形成各个长度相等的记录标记时，对第1区仅用TL(秒)照射峰值功率P1的激光束14，对第2区仅用TH(秒)照射峰值功率P1的激光束14。这时，以满足TL·VL＜TH·VH的关系来决定VL、VH、TL和TH的值。由于线速度越高，记录标记间的热干扰越小，所以当使TL·VL的值与TH·VH的值相等时，线速度高的第1区的记录标记就变小。因此，必须使TH·VH适当地大于TL·VL，这样，即便用不同的线速度记录，标记边沿位置也一致。
这里，往往由于由记录标记的长度、其前后空间的长度、毗邻的记录标记的长度等决定的记录图形不同，产生点边沿位置的不一致，造成跳动增加。在本发明的记录、播放方法中，为防止标记边沿的位置不一致，减少跳动，可以将上述脉冲列的各脉冲位置或长度调整为使在每一个图形中边沿的位置相一致，以便进行补偿。
当播放如此记录的信息信号时，用功率电平为Pr(Pr＜P1)的连续光照射记录介质，用光电探测器44检测其反射光，以其反射光量的变化作为播放信号输出。
另外，在对具有如图3所示的多个信息层的记录介质进行信息记录、播放时，必须选择多个信息层中的1层进行信息的记录、播放。为此，必须有识别各信息层的装置和切换进行记录、播放的信息层的装置。在例如WO96/31875公报中记述了这种装置。另外，这种装置也可以使用在已经商品化了的播放专用DVD播放装置等之中安装的、那些众所周知的装置。
实施例以下，根据实施例对本发明作进一步的具体说明，但是本发明不限于以下的实施例。
(实施例1)在实施例1中，从记录灵敏度的观点将使用ZnS-Si电介质层的本发明的光盘与使用ZnS-SiO2电介质层的光盘进行比较的一个例子加以说明。制作成的光盘是借助于使沟槽部分的记录层中的非晶体部分结晶而进行记录的光盘，是补写型光盘。
下面对光盘的制作方法进行说明。对透明基板(第1基板11)使用了一面形成有沟槽(间距0.74μm，深度约40nm)的、由聚碳酸酯树脂构成的基板(直径约12cm，厚度约0.6mm)。
在该透明基板的形成有沟槽的一侧，依次层叠由ZnS-Si构成的下侧电介质层(厚度约80nm)、由Te-O-Pd构成的记录层(厚度约50nm)、由ZnS-Si构成的上侧电介质层(厚度约140nm)以及由Al-Cr构成的反射层(厚度约80nm)。
上述各层借助于使用直径为100mm、厚度为6mm左右的靶的溅射法形成。下侧电介质层和上侧电介质层用ZnS-Si(摩尔比为80∶20)靶形成。记绿层用Te-Pd(原子数比为90∶10)靶形成。反射层用Al-Cr(原子数比为98∶2)靶形成。下电介质层和上电介质层用RF电源(施加功率为500W)形成，记录层用DC电源(施加功率为100W)形成，反射层用DC电源(施加功率为500W)形成。记录层在Ar和O2的混合气体(流量比为45∶55)的气氛中(气压约0.2Pa)形成。下侧电介质层、上侧电介质层和反射层在Ar氛围中(气压约0.2Pa)形成。
将虚设基板(第2基板12)夹着紫外线固化树脂贴合在这样形成的信息层上后，照射紫外线使树脂固化。进而，在90℃下对该光盘进行约2个小时的退火。这样就制作成了本发明的光盘(以下称光盘A)。
另一方面，制作除了用ZnS-SiO2代替ZnS-Si形成下侧电介质层和/或上侧电介质层外，其他皆与光盘A相同的光盘。由ZnS-SiO2构成的电介质层借助于使用ZnS-SiO2(摩尔比为80∶20)靶的溅射法形成。仅下侧电介质层用ZnS-SiO2形成的光盘定为光盘B。仅上侧电介质层用ZnS-SiO2形成的光盘定为光盘C。下侧电介质层和上侧电介质层两者皆用ZnS-SiO2形成的光盘定为光盘D。还有，为使虽改变材料而其光学特性几乎不变，将由ZnS-SiO2构成的电介质层的厚度设定得使其光程与由ZnS-Si构成的电介质层的光程相同。
当用分光器测定上述光盘中的记录层呈非晶态的部分(未记录部分)的反射率时，光盘A、B、C和D皆为约27％。
对上述光盘组，通过照射用数值孔径NA＝0.6的透镜聚光的、波长为660nm的激光束，记录了4.3MHz的单个信号。记录是以3.5m/秒的线速度使光盘旋转而进行的。作为记录用的激光束，使用了在峰值功率P1和偏置功率P2之间调制的单个矩形脉冲(脉冲宽度为38.6ns)。偏置功率P2为1.0mW，播放功率Pr也为1.0mW。在此条件下改变峰值功率P1，在未记录的轨迹上只进行1次记录，并用频谱分析仪测量该信号的C/N比。在表1中，对各光盘示出了使C/N比为最大的峰值功率P1M。
使C/N比为最大的峰值功率P1M越小，意味着记录灵敏度越高。如表1所示，使光盘A、B、C和D的C/N比为最大的峰值功率P1M分别为4.0mW、4.5mW、5.0mW和6.0mW。还有，无论哪一个光盘，其C/N比的最大值皆为约54dB。
这样，在补写型记录介质组中进行结晶化记录的实施例1中，借助于用ZnS-Si电介质层代替ZnS-SiO2电介质层，得到了灵敏度高的光学信息记录介质。
(实施例2)在实施例2中，从记录灵敏度的观点将使用ZnS-Si电介质层的本发明的光盘与使用ZnS-SiO2电介质层的光盘进行比较的另一个例子加以说明。制作成的光盘是借助于使在沟槽和台面(相邻2沟槽间的平坦部)部分呈结晶相的记录层的一部分非晶体化进行记录的光盘，是改写型光盘。
对透明基板(第1基板11)使用了一面形成有沟槽(沟槽宽度为0.74μm，台面宽度为0.74μm，深度约70nm)的、由聚碳酸酯树脂构成的基板(直径约12em，厚度约0.6mm)。
在该透明基板的形成有沟槽的一侧，依次层叠由ZnS-Si构成的下侧电介质层(厚度约120nm)、由Ge-Sb-Te构成的记录层(厚度约15nm)、由ZnS-Si构成的上侧电介质层(厚度约30nm)、由Al-Cr构成的反射层(膜厚约100nm)。这些层借助于使用直径为100mm、厚度为6mm左右的靶的溅射法形成。下侧电介质层和上侧电介质层用ZnS-Si(摩尔比为80∶20)靶形成。记录层用Ge-Sb-Te(原子数比为22∶23∶55)靶形成。反射层用Al-Cr(原子数比为98∶2)靶形成。下电介质层和上电介质层用RF电源(施加功率为500W)形成，记录层用DC电源(施加功率为100W)形成，反射层用DC电源(施加功率为500W)形成。各层在气压保持在约0.2Pa的气氛中形成。
将虚设基板夹着紫外线固化树脂贴合在这样形成的信息层上，照射紫外线使树脂固化。进而，通过对该光盘照射激光束，使整个记录层成为晶体。这样就制作成了本发明的光盘(以下称光盘E)。
另一方面，制作除了用ZnS-SiO2代替ZnS-Si形成下侧电介质层和/或上侧电介质层外，其他皆与光盘E相同的光盘。由ZnS-SiO2构成的电介质层借助于使用ZnS-SiO2(摩尔比为80∶20)靶的溅射法形成。仅下侧电介质层用ZnS-SiO2形成的光盘定为光盘F。仅上侧电介质层用ZnS-SiO2形成的光盘定为光盘G。下侧电介质层和上侧电介质层两者皆用ZnS-SiO2形成的光盘定为光盘H。还有，为使虽改变材料而其光学特性几乎不变，将由ZnS-SiO2构成的电介质层的厚度取得使其光程与由ZnS-Si构成的电介质层的光程相同。
当用分光器测定上述光盘中的记录层呈非晶态的部分(未记录部分)的反射率时，光盘E、F、G和H皆为约18％。
对上述光盘的沟槽和台面，通过照射用数值孔径NA＝0.6的透镜聚光的、波长为660nm的激光束，交互记录了9.7MHz和2.7MHz的单个信号。记录是以6m/秒的线速度使光盘旋转而进行的。作为记录用的激光束，使用了在峰值功率P1和偏置功率P2之间调制的矩形脉冲。9.7MHz的信号用脉冲宽度为25.7ns的单个脉冲记录。另外，2.7MHz的信号用由初始脉冲(脉冲宽度为25.7ns)和紧随其后的8个子脉冲(脉冲宽度和脉冲间距皆为8.6ns)组成的脉冲列记录。无论哪一个信号的记录，P2皆为4.0mW，播放功率Pr皆为1.0mW。在此条件下，在未记录的轨迹上交互记录了5个9.7MHz的信号和5个2.7MHz的信号。之后。再变化峰值功率P1，记录9.7MHz的信号，并用频谱分析仪测量该信号的C/N比。在表2中，对各光盘示出了使C/N比为最大的峰值功率P1M。
如表2所示，使光盘E、F、G和H的C/N比为最大的峰值功率P1M分别为9.0mW、9.5mW、10.5mW和12.0mW。还有，无论哪一个光盘，其C/N比的最大值皆为约55dB。
另外，为研究这些光盘的环境可靠性，将这些光盘在温度为90℃、湿度为80％的RH环境中放置了500小时。其结果是，任何一个光盘其光学特性以及记录、播放特性都没有变化，显示了良好的耐湿性。
这样，在进行改写型记录介质的台面和沟槽的非晶化记录的实施例2中，通过用ZnS-Si电介质层代替ZnS-SiO2电介质层，得到了灵敏度高的光学信息记录介质。如上所述，本发明的光学信息记录介质的记录灵敏度高。因此，按照本发明，对于高线速度的记录或对多个信息层的记录，能够以高可靠性进行记录。另外，本发明提供了本发明的光学信息记录介质的制造方法和记录方法。
权利要求
1.一种光学信息记录介质，它是具有第1基板、与上述第1基板平行配置的第2基板、配置在上述第1基板与上述第2基板间的信息层A的光学信息记录介质，其特征在于上述信息层A包含记录层和以与上述记录层的距离在20nm以下的方式配置的电介质层，上述记录层是借助于从上述第1基板侧入射的光束的照射，在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间变化的层，上述电介质层包含ZnS和Si作为其主成分。
2. 如权利要求1所述的光学信息记录介质，其特征在于具有在上述第1基板和上述第2基板间配置的多个信息层，上述多个信息层中的距上述第2基板最近的信息层是上述信息层A。
3.如权利要求1所述的光学信息记录介质，其特征在于上述信息层A包含在比上述记录层更靠近上述第2基板侧配置的反射层。
4.如权利要求1所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间可逆地变化。
5.如权利要求4所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层由含Te和Sb的合金构成。
6.如权利要求4所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层由Ge-Sb-Te系合金、Ge-Sn-Sb-Te系合金、Ag-In-Sb-Te系合金或Ag-In-Ge-Sb-Te系合金构成。
7.如权利要求4所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层由Ge-Sb-Te系合金构成，上述合金以30％以上的原子含有率含Ge。
8.如权利要求4所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层由Ge-Sn-Sb-Te系合金构成，上述合金以总计30原子％以上的含有率含Ge和Sn。
9.如权利要求4所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层的厚度在3nm以上、20nm以下。
10.如权利要求1所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层在可用光学方法识别的2种不同状态之间不可逆地变化。
11.如权利要求10所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层由从Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au和Bi组成的组中选出的至少一种元素M以及Te和O构成。
12.如权利要求11所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层中的氧的含有率在25原子％以上、60原子％以下；上述记录层中的上述元素M的含有率在1原子％以上、35原子％以下。
13.如权利要求12所述的光学信息记录介质，其特征在于上述记录层的厚度在5nm以上、70nm以下。
14.一种光学信息记录介质的记录方法，它是具有包含借助于光束的照射在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间变化的记录层以及以ZnS和Si为主成分的电介质层的信息层的光学信息记录介质的记录方法，其特征在于当在以VL(m/秒)的线速度进行记录的第1区和以比VL高的VH(m/秒)的线速度进行记录的第2区分别形成长度相等的记录标记时，借助于在第1功率和比上述第1功率小的第2功率间调制上述光束进行记录，对上述第1区照射上述第1功率的上述光束的时间TL(秒)、对上述第2区照射上述第1功率的上述光束的时间TH(秒)、上述VL和上述VH满足TL·VL＜TH·VH的关系。
全文摘要
本发明的课题是，提供可以以高线速度和高可靠性进行信息记录的光学信息记录介质、它的制造方法以及它的记录、播放方法。设置第1基板11、与第1基板11平行配置的第2基板12、配置在第1基板11和第2基板12之间的信息层20，信息层20包含记录层22和以与记录层22的距离在20nm以下的方式配置的电介质层(下侧电介质层21/上侧电介质层23)。记录层22是借助于从第1基板11侧入射的光束14的照射在可用光学方法识别的2种以上的不同状态之间变化的层，电介质层包含ZnS和Si作为其主成分。
文档编号G11B7/125GK1397948SQ0214066
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月12日 优先权日2001年7月12日
发明者北浦英树, 山田升 申请人:松下电器产业株式会社