专利名称：信息记录媒体和应用该信息记录媒体的信息记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用能束的照射进行信息记录的信息记录媒体和应用了该信息记录媒体的信息记录再生装置，特别是涉及相变光盘或磁光效应式光盘之类的可改写型光盘以及对来自上述可改写型光盘和再生专用型光盘的信息进行再生的信息记录再生装置。
作为这种技术，有JP-A-3-272032中所述的技术，在该文献中叙述了这样一种技术设有2层金属层，使离记录层近的一方的第1金属层的导热率为低导热率，而在与第1金属层的记录层一侧的相反一侧，则设有导热率相对较大的第2金属层。
此外，在proceeding of International Symposium on Optical Memory1995、pp151～152中报道说不用上述第1金属层，而代之以淀积一层透射率大的Si之类的半导体薄膜。
一般地说，考虑到跟踪伺服系统、聚焦伺服系统等的稳定性，要求媒体反射率大于15％，再生信号调制度，考虑到再生信号的信号品质，要求大于50％，这就是与再生专用型光盘的再生互换性的条件。
作为满足这一要求的信息记录媒体，就如“A CD-compatible erasabledisc.”(J.H.Coombs et al)，Proceeding of Topical Meeting on OpticalData Storage，1994，pp94-106中所述的那样，人们已知道使用了Au等的高反射率金属的信息记录媒体。
另外，作为光记录媒体，有JP-A-6-76361这一文献中所述的媒体。
本发明的目的是提供一种记录灵敏度良好，且可以得到优质的再生信号的信息记录媒体，以及在用上述信息记录媒体进行信息的记录再生时，可靠性高的信息记录再生装置。
本发明的实施例中的第1个特征在于信息记录媒体具备有因能束的照射而使原子排列发生变化或/和因电子状态发生变化来进行信息(记录标记)记录的记录层，至少在与记录层的能束入射一侧相反一侧具备有组成不同的第1金属层和第2金属层，其中，位于距记录层近的一侧的第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，这些原子的含量总和大于60％。
第2金属层的组成是以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，且这些金属原子的含量之和可以比第1金属层大。
第2个特征在于信息再生装置，具有上述第1特征的信息记录媒体，该记录媒体具备有因能束的照射而使原子排列发生变化或/和因电子状态发生变化来进行信息(记录标记)再生的记录层，已记录在上述记录层上的记录标记，可以借助于能束的照射进行再生，此外，上述记录媒体至少在与记录层的能束入射一侧相反一侧具有组成不同的第1金属层和第2金属层，其中，位于距记录层近的一侧的第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，这些原子含有量之和大于60％。信息再生装置还具有用于从记录媒体中再生记录标记的激光束照射电路和从采用对已设于上述信息记录媒体上的地址信息标记进行再生的办法得到的电信号中检测出地址信息的地址信息检测电路。还有，信息记录媒体也可以是可换型的。
第3个特征在于信息再生装置，具有上述第1特征的信息记录媒体，该记录媒体具备有因能束的照射而使原子排列发生变化或/和因电子状态发生变化来进行信息(记录标记)记录再生的记录层，已记录在上述记录层上的记录标记，可以借助于能束的照射进行记录再生，此外，上述记录媒体至少在与记录层的能束入射一侧相反一侧具有组成不同的第1金属层和第2金属层，其中，位于距记录层近的一侧的第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，这些原子的含量之和大于60％。信息再生装置还具有用于从记录媒体中记录再生标记的激光照射电路和用于记录与信息信号对应的长度的记录标记的记录信号调制电路和再生信号解调电路。
借助于上述构成，本发明如上所述，在信息记录媒体中，在把反射率做成为对于跟踪伺服系统、聚焦伺服系统足够的15％以上的同时，还可把再生信号调制度做成为大于50％。此外，由于有多层金属层，所以可以借助于第1金属层的反射使之满足光学方面的要求，借助于其它金属层的热传导使之满足热特性。
特别是，在第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，且这些原子的组成比之和大于70％而小于85％的情况下，与单独使用上述金属的情况下相比，因为可以把导热率做成为小于1/10，故可以提高记录时的灵敏度。
此外，即使在这些高反射率金属中，Al在其反射率与光波长依赖性低、比较便宜，借助于微量的添加物就可以容易地降低导热率这一点上也是最出色的。
另外，若在与第1金属层的光入射一侧相反的一侧设置与第1金属层的组成不同的第2金属层，并使第2金属层的组成形成为比第1金属层具有更高的导热率、更高的强度，则可以提供在记录时的标记间热干扰(thermal interference)抑制效果高，再生信号品质良好，且大量生产性高的信息记录媒体。
另外，若设置导热率比较低的第1金属层，则可以加厚金属膜的总膜厚而不会降低记录灵敏度。结果是变成为记录膜流动抑制效果高的信息记录媒体。
若在第2保护层与第1金属层之间设置反射率比第1金属层还高的第3金属层，则还可以进一步改善信息记录媒体的反射率、调制度等的光学特性。
在第1金属层和第2金属层之间设有低导热率的非金属层的情况下，热特性还可以进一步改善，可以提高记录灵敏度，可以抑制记录标记间的热干扰。
另外，本发明在透明基板的上边设有沟，对于把记录标记记录于沟(groove)和脊(land)这两方中的沟/脊记录方式的信息记录媒体来说将发挥特别大的效果。即便是在磁道步距比能束直径(在把激光用作能束的情况下，在把激光波长设为λ，把用于激光聚焦到信息记录媒体上的物镜的孔径数设为NA的情况下，与λ/NA对应)还小的情况下，也可以实现不会产生交叉擦除(cross erase)的高密度记录。
还有，本发明的第4个特征在于把记录媒体的保护层做成为2层的叠层膜。在第2保护层2中，理想的是用(ZnS)80(SiO2)20(摩尔比)，或者代之用(虽然记录灵敏度或晃动(jitter)多少变坏)已换了ZnS和SiO2的混合比的物质(SiO2为15～20摩尔％)、与ZnS和下述氧化物10～40摩尔％的混合组成相近组成的材料。进行混合的氧化物理想的是SiO2、SiO、TiO2、AL2O3、Y2O3、CeO、La2O3、In2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Sc2O3、Ta2O5、ZrO2。除此之外，也可以用应用了下述材料的保护层。这些材料是Si-N系材料、Si-O-N系材料、Si-Al-O-N系材料等的氧化物，TaN、AlN、Si3N4、Al-Si-N系材料、Ge-N系材料(例如AlSiN2)等的氮化物，ZnS、Sb2S3、CdS、In2S3、Ga2S3、GeS、SnS2、PbS、Bi2S3等的硫化物，SnSe2、Sb2Se3、CdSe、ZnSe、In2Se3、Ga2Se3、GeSe、GeSe2、SnSe、PbSe、Bi2Se3、等的硒化物，CeF3、MgF2、CaF2等的氟化物或与上述的材料相近组成的材料。还可以是这些材料的混合材料的层。把由ZnS与氧化物构成的保护膜和除此之外的上述材料的保护层叫做第3保护层。做成把成分不同的保护层进行叠层起来的多层的保护层好处很大。在除去由ZnS和氧化物构成的材料以外的材料之内更为理想的是氧化物、氮化物、氟化物中的任意一个。
除此之外，作为取代第3保护层的Al2O3的材料，由于以Al2O3为主要成分的材料、SiO2、以SiO2为主要成分的材料，可以降低在后沿的改写次数10～100次附近所看到的晃动的上升，所以是更理想的。
上述第3保护层的效果是借助于第1保护层的材料和记录膜的材料的相互扩散，防止因改写而引起的反射率的变化，在膜厚不足2nm时效果不大。在膜厚大于2nm时，可以把反射率的变化抑制到实用水平的3％以下，在4nm的情况下，反射率变成为2％。在膜厚进一步加厚时，对反射率的变化来说在4nm的情况下，虽没什么大的差别，但因为第3保护层材料的导热率比(ZnS)80(SiO2)20高，所以，第3保护层膜厚理想的是在2nm以上而在20nm以下的范围，在4nm以上而在8nm以下的范围内则特别理想。这样的2层保护层，在没有本发明的第1金属层的情况下，或由Si构成的情况下，以及在基板与第1保护层之间进行读出，并且即使象已追加上使光透过50％以上那样薄的金属层那样的叠层构造那样，已追加上了别的层的叠层构造等其它的叠层构造，也具有防止因第1保护层材料向记录媒体中扩散而带来的坏影响的效果。此外，倘若在记录膜与第2保护层之间设置由可在上述第3保护层中用的任何一种材料构成的第4保护层，则效果还会更高。膜厚也可与第3保护膜相同。
在本发明的信息记录媒体中，由于可以极力抑制记录时的标记之间的热干扰的影响，所以即便是已在标记边沿进行了记录的情况下，也可以把记录标记的长度抑制到适当的长度。
此外，如磁光效应式光盘所代表的那样，采用照射一定水平的激光束，调制外部磁场方向的办法，即便是在使用于进行信息记录方式(磁场调制记录方式)的情况下，本发明的信息记录媒体也是适用的，但在对能束(激光束)的功率水平进行调制后在进行信息的记录方式(光强度调制方式)中使用的情况下，将发挥特别大的效果。就是说，在光强度调制记录的情况下，虽然要是使用通常的记录媒体的话，由于热易于在记录层平面上传播，故该热将易于对在此之前记录下来的记录标记的形状或者后边要记录的记录标记的形状造成影响(热干扰)，但要是用本发明的信息记录媒体的话，由于热选择性地从第1金属层向第2金属层扩散，故可以极力抑制记录层媒体平面上的热扩散。
此外，在相变记录方式中，虽然一般说在多次改写时易于发生记录膜的流动或形状变化，但用本发明的信息记录媒体，则可容易地抑制这样一些劣化。
通过应用已用于本发明的信息记录媒体中去的合适组成的记录层，被MPEG2那样的图象压缩方式所压缩后的图象信息或者同等数据转送速率的信息记录是可能的。
采用把本发明的信息记录媒体使用到上述信息记录再生装置中去的办法，高密度记录是可能的，可以得到良好的品质的再生信号，而且，可以实现也可进行再生专用型光盘的再生的信号记录再生系统。
以下，简单地说明附图。
图1是本发明的信息记录媒体的剖面图。
图2是本发明的信息记录再生装置的框图。
图3是本发明的另一种信息记录媒体的剖面图。
图4是本发明的另一种信息记录媒体的剖面图。
图5是本发明的另一种信息记录媒体的剖面图。
以下，依据附图对本发明的实施例进行说明。另外，在本发明中，虽然已做成为把多层薄膜进行叠层，并充分发挥各薄膜的特性的构造，但并不是非要把各层严密地分开来，例如，如果是10nm以下那样的厚度的话，在层间的边界附近处的组成比即便是连续地进行变化也不要紧。此外，在本发明中，各膜的组成用原子％来表示。
实施例1图1示出了本发明的信息记录媒体的一例，在该记录媒体中，以1.48μm的步距设有宽0.74μm、深0.07μm的沟，并在各扇区的开头部分设有用于在沟内和脊这两方上记录信息的地址信息，且记录媒体1在厚度为0.6mm的脊/沟记录用聚碳酸脂基板上边，用溅射工艺顺次形成了示于图1的构造的薄膜，即，形成了作为第1保护层12的(ZnS)80(SiO2)20，厚度为80nm作为记录层13(相变记录层)的Ag2.5Ge21Sb21Te55.5，其厚度为20nm，作为第2保护层的14的(ZnS)80(SiO2)20，其厚度为20nm，作为第1金属层15的Al75Cr25，其厚度为140nm，作为第2金属层16的Al97Ti3，其厚度为140nm。再在第2金属层16的上边，作为有机保护层17，用旋转涂敷法涂敷约10μm的紫外线硬化树脂并以紫外线固化。把这样形成后的相位改变的2片记录媒体1，把已涂上保护层17的面贴在一起。此外，也可以不使用聚碳酸脂基板，而代之以使用聚乙烯、APO基板、玻璃基板等。
在该记录媒体的半径方向上，有24个用户记录用的区域，在区域内一周内存在着17～40个扇区。作为在进行记录再生时的电机控制方法，采用了使之对每一进行记录再生的区域变化盘的转数的ZCLV(ZoneConstant Linear Velocity，区域线速度恒定)方式。在该格式中，在各区域内的最内周和最外周处盘的线速度不同，最内周和最外周的盘的线速度分别为6.0m/s、6.35m/s。此外，对于记录媒体1的电机的控制方法，可以利用H.Miyamoto的美国专利申请系列号08/600130和08/863126，以及M.Miyamoto在1997年4月10日提出的专利申请Information RecordingMethod and Information Recording Apparatus中所述的装置。
利用上述的记录媒体1和示于图2的记录再生装置进行信息的记录。以下，说明本信息记录再生装置的动作。
来自信息记录再生装置外部的信息以8位为1个单位，被送往8-16调制器8。在向记录媒体1上记录信息的时候，用把信息8位变换成16位的调制方式，即用所谓8-16调制方式进行记录。在该调制方式中，向媒体1上进行与8位的信息对应的3T～11T标记长的信息的记录。图中的8-16调制器8进行这一调制。此外，其中所说的T表示信息记录时的时钟的周期，在这里是34.2ns。
用8-16调制器调制后的3T～14T的数字信号被送往记录波形产生电路6，令高功率脉冲的宽度为T/2，在高功率脉冲的激光照射期间，进行宽度约T/2的低功率脉冲的激光照射，产生在上述一连串的高功率脉冲期间进行中间功率脉冲的激光照射的多脉冲记录波形。这时，设用于形成记录标记的高功率脉冲为11.0mW，设可以消去记录标记的中间功率脉冲为4.5mW，设比中间功率低的低功率脉冲为0.5mW。
采用记录波形产生电路6产生的记录波形送往激光驱动电路7，在激光驱动电路7所产生的记录波形之下，使光头3内的半导体激光器发光。
在已搭载于本记录装置上的光头3中，作为信息记录用的能束使用了光波长650nm的半导体激光。此外，用透镜NA为0.6的物镜把该激光聚焦到上述记录媒体1的记录层13上，采用照射与上述记录波形对应能量的激光束的办法，进行信息的记录。这时，激光束的直径约为1微米，把激光束的偏振光作成为圆偏振。
本记录装置采用在沟内和脊上这两方记录信息的方式，即采用所谓的脊槽记录方式。在本记录装置中，可以用沟/脊伺服电路9任意地选择对脊和沟的跟踪。
已记录完毕的信息的再生也用上述光头3进行。采用向已记录下的标记上照射与记录时相同大小地聚焦后的激光束，以检测来自标记和标记以外的部分的反射光的办法，获得再生信号。该再生信号的振幅用前置放大电路9放大，送往8-16解调器10。在8-16解调器10中每一16位的信息变换为8位的信息。通过上述的动作，结束所记录的标记的再生。
在以上的条件下在上述记录媒体1上进行记录时，本身为最短标记的3T标记的标记长度大体上约为0.62μm，本身为最长标记的14T标记长度约为3.08μm。
另外，要调整记录层13的结晶化速度，使得已照射过由高功率脉冲、中间功率脉冲和低功率脉冲构成的多脉冲波形之内的高功率脉冲的记录媒体1a的部分变成非晶状态，而已照射过中间功率的激光束部分则将变成结晶。
用上述记录再生装置进行再生之际的上述记录媒体1的反射率是17％。此外，把由14T标记再生出来的反射光，用光头内的光电变换器件变换成电压时的电压水平设为V14，把来自尚未记录记录标记的(晶体状态)区域的反射光，用光电变换器件变换成电压时的电压水平设为V0时，虽然把(V0-V14)/V0叫做再生信号调制度，但光盘1在上述条件下进行记录再生时的再生信号调制度是60％。
就如以上详细说明过的那样，采用把本发明的的信息记录媒体使用于上述信息记录再生装置中去的办法，信息的高密度记录是可能的，可以得到良好品质的再生信号，且将实现也可以再生再生专用型记录媒体的信息记录再生装置。此外，在以上的实施例中，虽然是对结晶区域的一方的反射率比记录标记区域(非晶区域)高的情况进行的说明，但并不是结晶区域一方的反射率非要比记录标记区域高不可，即便是记录媒体一方的反射率比结晶区域还高也不要紧。在这种情况下，只要把从14T再生后的反射光的反射率设计为大于15％，使得设再生信号调制度为(V14-V0)/V14时，该值变为大于50％就行。上述的记录媒体再生装置可以是固定性地备有本发明的记录媒体1的所谓硬盘，也可以把记录媒体1做成是可以替换的。
实施例2对依据图1进行了说明的记录媒体1的特征进行说明。设上述记录媒体1的第1金属层15的添加元素为Co，对把记录层13作成为结晶状态的情况下的反射率和记录所需的激光功率(记录功率)进行说明。在第1金属层15的Co添加量小于5％的情况下，虽然可以得到足够大的再生信号调制度，但是，记录功率将变成13mW以上，不实用。另外，在Co的添加量大于35％的情况下，虽然记录功率可得到9mW以下的足够低的值，但是，再生信号调制度将变成低于50％，得不到实用性的再生信号品质。在Co的添加量大于5％而小于35％的情况下，则可以得到记录功率在13mW以下，再生信号调制度大于50％这样实用性的值。这时，由于结晶状态的反射率显示出15～24％这样良好的值。此外，作为添加元素，对于除Co之外的Ti、Cr、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Sb、Te、Ta、W、Ir、Pb、B和C也将得到同样的结果。另外，特别是在添加元素为Co、Cr、Ti、Ni、Fe、Cu的情况下，有很大的效果。此外，Al的含有量与添加元素无关，在65～95％的时候表现出大的效果，特别是在Al的含有量为70～80％的情况下，记录灵敏度良好，且可得到大的再生信号调制度。
除Al之外当向Cu、Ag、Pt、Pd等的高反射率的金属中添加上述元素Co时，可以出现同样的结果。特别是Al、Au在耐腐蚀试验后和多次改写时的再生信号品质的可靠性高，作为第1金属层15是优秀的。
另外，Co、Ni等虽然不象上述高反射率金属那么高，但也比较高，采用使之含有上述添加元素的办法，也将实现高反射率、高调制度、高记录灵敏度的记录媒体1。
还有，在本发明的记录媒体1中，采用存在第1金属层15的办法，在记录时虽然在记录层13中发生的热难于向记录层13的平面方向扩散，但却具有变得易于选择性地从第1金属层15流向第2金属层16的倾向。为此，可以抑制在标记边沿记录时将成为问题的激光照射时所发生的标记间热干扰，可以得到低晃动的高品质信号。
实施例3以下，对示于图1的记录媒体1的另一特征进行说明。设上述记录媒体1的第2金属层16的添加元素为Cu，说明在把记录层13做成为结晶状态的情况下的再生信号的晃动。在Al的含有量低于90％的时候，再生信号的晃动值大于10％，不可能达到实用值。在Al的含有量大于90％的时候，可以得到低于10％的良好的晃动值。这时，源于结晶状态的反射率为17％，可以得到再生信号调制度为65％，记录功率为13mW以下这样良好的值。此外，作为添加元素，对于除Co之外的Ti、Cr、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Sb、Te、Ta、W、Ir、Pb、B和C也将得到同样的结果。另外，特别是在添加元素为Co、Cr、Ti、Ni、Fe、Cu的情况下，有很o大的效果。此外，Al的含有量与添加元素无关，在90％以上的时候表现出大的效果，特别是在Al的含有量为95～98％的情况下，记录灵敏度良好，且可得到足够低的晃动值。
除Al之外当向Cu、Ag、Pt、Pd、Mo等的高反射率的金属中添加上述元素Cu时，可以出现同样的结果。特别是Al、Au、Mo在耐腐蚀试验后和多次改写时的再生信号品质的可靠性高，作为第2金属层16是优秀的。
另外，Co、Ni等虽然不象上述高反射率金属那么高，但也比较高，采用使之含有上述添加元素的办法，也会实现高反射率、高再生信号调制度、高记录灵敏度的记录媒体1。
还有，在本发明的记录媒体1中，采用存在第2金属层16的办法，在记录时虽然在记录层13中发生的热，不会存热于第1金属层15中，具有变得易于选择性地从第1金属层15流向第2金属层16的倾向。为此，可以抑制在标记边沿记录时将成为问题的激光照射时所发生的标记间热干扰，而且，由于可以使记录层13速冷，故在多次改写后，难于产生记录膜流动等的问题。为此，可以得到低晃动的高品质信号。
在本实施例中，作为记录媒体1虽然是对以Ge、Sb、Te、In、Ag等为主要成分的相变记录层进行的记录，但本发明的基础是用能束产生热，再用该热控制进行记录标记的记录的记录媒体1的光学特性(反射率、再生信号调制度)的同时，还控制热特性(温度分布、冷却速度分布)，所以，并不特别限定于相变光盘，即便是对于以Tb、Fe、Co、Dy、Gd等为主要成分的光磁记录层的记录中，也将发挥效果。此外，也不限定于可改写型信息记录媒体。还有，在使基板11或记录层13的形状发生变化进行记录的有机染料记录的情况下，仅在照射了高功率脉冲的激光束的情况下，才发生变化，虽然该变化是不可逆的，但如上所述，本发明的基础是用能束产生热，再用该热控制进行记录标记的记录的记录媒体1的光学特性(反射率、再生信号调制度)的同时，还控制热特性(温度分布、冷却速度分布)，所以，并不特别限定于改写型光盘，也可以应用于追记型光盘。
实施例4依据图1再说明信息记录媒体1的另一特征。在本发明的记录媒体1中，存在着第1金属层15、第2金属层16的膜厚的最佳范围。在第1金属层过薄时，就将发生记录灵敏度降低，因记录标记的消去残留而引起的晃动上升等的问题，而过厚时，则将发生生产率下降，因记录标记形状摇摆(在记录时在记录标记周围产生的粗大晶粒的影响)而引起的晃动上升等问题。在第2金属层16过薄的情况下，将发生因记录标记形状摇摆所产生的晃动上升、和记录膜流动等问题，在过厚的情况下，就将发生记录灵敏度降低，因记录标记的消去残留而引起的晃动上升等的问题。把第1金属层15的组成做成为Al77Cr23，把第2金属层16的组成做成为Al95Cu5进行实验，求出第1金属层15的膜厚与再生信号晃动之间的关系。
在第1金属层15的膜厚比30nm薄的时候，或比30nm厚的时候，晃动值上升，不可能得到本身为实用性值的10％以下的晃动值，但在30nm以上而在300nm以下的情况下，就可以得到10％以下的良好的晃动。此外，这时，反射率、再生信号调制度、记录功率分别显示出20％、65％、9.5～12.5mW这样的良好的值。
以下，说明本发明的记录媒体1在10万次改写后的再生信号晃动和记录功率对第2金属层膜16的膜厚依赖性。这时，第1金属层15的组成做成为Al77Ni23，第2金属层16的组成为Mo。
在第2金属层16的膜厚比50nm薄的时候，记录功率虽然可以得到9.5mW以下这样的良好的值，但10万次改写后的再生信号晃动变成为大于10％，不实用。另一方面，在第2金属层16的膜厚比250nm厚的情况下，10万次改写后的再生信号的晃动虽然小于8％，是良好的，但记录功率则大于13mW，不是实用性的值。此外，在第2金属层16的膜厚在50nm以上而在250nm以下的情况下，则10％以下的良好的晃动值和13mW以下的高记录灵敏度可以兼容。此外，这时，反射率、再生信号调制度和记录功率分别显示出15％、55％这样的良好的值。另外，由于使第2金属层16为Mo，故得以大幅度地抑制记录膜流动。
实施例5依据图1说明信息记录媒体1的另一特征。在本发明的记录媒体1中，由于第1金属层15的反射率与Al、Cu、Au、Ag、Pt、Pd等的反射率金属相比具有变低的倾向，所以第1保护层12、第2保护层14、记录层13的膜厚，为了使得在光学方面变成为反射率大于15％，再生信号调制度大于50％，就必须控制到适当的范围之内。第1保护层12，在设激光波长为λ，第1保护层12的折射率为n的情况下，若做成为λ/(3n)～λ/(6n)就行。这样一来，在记录层15的表面与透明基板11的表面之间激光将产生干扰，就可以得到高的再生信号调制度。
此外，第1保护层12可以使用折射率大于1.5的氧化物、低氧化物、硫化物、氮化物或吸收率小的Si等的半导体等，理想的是，例如，SiO、SiO2、In2O3、Al2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Ta2O5、TiO2、ZrO2、CdS、ZnS、CdSe、ZnSe、In2S3、InSe3、Sb2S3、Sb2Se3、Ga2S3、Ga2Se3、MgF2、GeS、GeSe、GeSe2、SnS、SnSe、PbS、PbSe、Bi2S3、Bi2Se3、TaN、Si3N4、AlN、Si中的至少一种，或与二种以上的混合物相近组成的物质。一般地说，为了提高机械强度或防止从聚碳酸脂基板浸透进来的水分和记录层13的化学变化，最低需要约50nm的膜厚。
此外，由于当第1保护层12的膜厚过厚时，将偏离上述激光的干扰条件，故上限是100nm左右。特别是在第1保护层12的膜厚为70～90nm的情况下，所谓满足反射率大于15％，再生信号调制度大于50％的条件，指的是比值(Rr/Rn)为小于0. 5和大于2.0。其中Rr是来自在记录媒体1上以激光的振幅的一半以下的振幅和一倍以上的长度记录下来的非晶状态的记录标记的反射光水平，Rn是来自没有记录记录标记的结晶状态的部分的反射光的水平，(若满足该条件则)可以得到充分的机械强度，还可以防止从聚碳酸脂基板11浸透进来的水分和记录层13的化学变化。特别是在记录层13发生象相变记录膜那样的因多次记录所引起的记录膜流动，使再生信号劣化之类的情况下，采用把第1保护层12的膜厚做成为70～90nm的办法，就可以抑制记录膜流动。
此外，从光学上说，作为记录层13的膜厚，在5nm以上而在30nm以下是合适的。特别是，在记录层13的膜厚大于15nm而小于25nm的情况下，可以把反射率做成为15％以上，可以把再生信号调制度做成50％以上。但是，通常，在象相变记录层那样因记录膜流动而使再生信号变坏的记录层中，在记录层13为25nm以下的情况下，记录层13的强度弱，易于劣化。本发明中所使用的第1金属层15，与通常的高反射率金属比较，由于热膨胀系数小，在强度上出色，故即便是在把记录层13的膜厚做成为25nm以下时，也可以抑制记录膜流动。
作为可以使用于第1保护层14的物质，可以使用与第1保护层12同样的物质。从光学上说，要求尽可能的薄，但由于易于和第2保护层14、记录层13、第1金属层15进行反应或易于加热记录层13，所以，10nm以上而在40nm以下是合适的。特别是在15nm以上而在30nm以下的情况下，可以得到良好的热特性和光学特性。
此外，在上述说明中，对第1保护层12、第2保护层14、记录层13由单一的层构成的情况进行了说明，但重要之点是在位于记录层13的光入射一侧的透明基板11和记录层13之间已设有50nm以上100nm以下的第1保护层12，使得满足上述激光的干扰条件这一点，与第1保护层12组成不同的第3保护层20，如图5所示，即便是与第1保护层相邻地存在也没关系。特别是在第1保护层12和记录层13之间存在有第3保护层20，且在第3保护层20中已添加进了Al和O的化合物的情况下，可以抑制因多次改写而引起的反射率变化或再生信号调制度变化。
实施例6在本实施例中，虽然用(ZnS)80(SiO2)20(摩尔比)形成了第1保护层2，但代之用(虽然记录灵敏度或晃动多少变坏)已换了ZnS和SiO2的混合比的物质(SiO2为15～20摩尔％)、与ZnS和下述氧化物10～40摩尔％的混合组成相近组成的材料。进行混合的氧化物理想的是SiO2、SiO、TiO2、AL2O3、Y2O3、CeO、La2O3、In2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Sc2O3、Ta2O5、ZrO2。除此之外，也可以用应用了下述材料的保护层。这些材料是Si-N系材料、Si-O-N系材料、Si-Al-O-N系材料、等的氧化物，TaN、AlN、Si3N4、Al-Si-N系材料、Ge-N系材料(例如AlSiN2)等的氮化物，ZnS、Sb2S3、CdS、In2S3、Ga2S3、GeS、SnS2、PbS、Bi2S3等的硫化物，SnSe2、Sb2Se3、CdSe、ZnSe、In2Se3、Ga2Se3、GeSe、GeSe2、SnSe、PbSe、Bi2Se3等的硒化物，CeF3、MgF2、CaF2等的氟化物或与上述的材料相近的组成的材料。还可以是这些材料的混合材料的层。如本实施例的那样，把由ZnS与氧化物构成的保护膜和除此之外的上述材料的保护层叫做第3保护层。做成把成分不同的保护层进行叠层起来的多层的保护层好处很大。在除去由ZnS和氧化物构成的材料以外的材料之内更为理想的是氧化物、氮化物、氟化物中的任何一种。
除此之外，作为取代第3保护层的Al2O3的材料，由于以Al2O3为主要成分的材料、SiO2、以SiO2为主要成分的材料，可以降低在后沿的改写次数10～100次附近所看到的晃动的上升，所以是更理想的。
上述第3保护层的效果是借助于第1保护层的材料和记录膜的材料的相互扩散，防止因多次改写而引起的反射率的变化，在膜厚不足2nm时效果不大。在膜厚大于2nm时，可以把反射率的变化抑制到实用水平的3％以下，在4nm的情况下，反射率的变化成为2％。在膜厚进一步加厚时，对反射率的变化来说在4nm的情况下，虽没什么大的差别，但因为第3保护层材料的导热率比(ZnS)80(SiO2)20高，所以，若超过了8nm，则记录灵敏度降低超过10％，若超过20nm则记录灵敏度降低将超过15％。因此，第3保护层膜厚理想的是在2nm以上而在20nm以下的范围，在4nm以上面在8nm以下的范围内则特别理想。这样的2层保护层，在没有本发明的第1金属层的情况下，或由Si构成的情况下，以及在基板与第1保护层之间进行读出，并且即便是象已追加上使光透过50％以上那样薄的金属层的叠层构造那样，已追加上了别的层的叠层构造等本实施例以外的叠层构造，也具有防止因第1保护层材料向记录媒体中扩散而带来的坏影响的效果。此外，倘若在记录膜与第2保护层之间设置由可在上述第3保护层中用的任何一种材料构成的第4保护膜，则效果还会更高。膜厚可与第3保护层相同。
还有，对于记录层13、第2保护层14来说，没有必要特别用单一的层构成，也可用多层组成不同的层构成。
依据图3说明记录媒体1的另一个例子。在本发明的记录媒体1中，采用在第2保护层14与第1金属层15之间，设置Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd等的高反射率金属的含量比第1金属层15还大的第3金属层18的办法，使反射率和再生信号调制度都进一步提高(图3)。但是，第3金属层18的膜厚存在着最佳范围。在第3金属层18过厚的情况下，将会发生晃动上升、记录灵敏度下降的问题。
以下，说明本发明的记录媒体1的记录功率和再生信号调制度对第3金属层18的膜厚的依赖性。这时，设第1金属层15的组成为Al71Co29，第2金属层16的组成为Al98Ti2，第3金属层18的组成为Al98Ti2。
在第3金属层18的膜厚比30nm厚时，记录功率将上升，在实用性的值13mW以下的记录功率下，不能进行记录。在小于30nm的情况下，用13mW以下的记录功率可以进行记录。此外，这时，再生信号调制度与第3金属层18的膜厚一起上升，第3金属层18在30nm的时候将变成约70％。此外，这时，反射率则显示出17％这样的良好的值。
实施例7依据图4对记录媒体1的另一例子进行说明。在本发明的记录媒体1中，在第1金属层15和第2金属层16之间，采用对含有下述金属(半导体)的氧化物、低氧化物、硫化物、氮化物、Si等的半导体，例如，SiO、SiO2、In2O3、Al2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Ta2O5、TiO2、ZrO2、CdS、ZnS、CdSe、ZnSe、In2S3、InSe3、Sb2S3、Sb2Se3、Ga2S3、Ga2Se3、MgF2、GeS、GeSe、GeSe2、SnS、SnSe、PbS、PbSe、Bi2S3、Bi2Se3、TaN、Si3N4、AlN、Si中的至少一种的中间层19进行叠层的办法，就可以抑制记录膜流动，同时还可以提高记录灵敏度，降低晃动。此外，作为上述中间层19也可使用已向金属中添加了上述氧化物、低氧化物、硫化物、氮化物、Si等的半导体的材料。本发明的中间层19所需的条件是导热率至少要比第2金属层16小。另外，理想的是比第1全属层15小。作为在第1金属层15和第2金属层16之间已设置了中间层19的情况下的第1金属层15的最佳膜厚，是10nm以上100nm以下。在比30nm还薄的情况下，由于第1金属层15使激光透过，中间层19的光学性质(折射率、膜厚)影响再生信号，所以是不理想的。另外，在比100nm还厚的情况下，将会发生记录层13的冷却速度降得过低、记录层劣化、因再结晶而引起的记录标记形状的失真。在第1金属层15的膜厚大于50nm而小于80nm的情况下，将出现特大的效果。
在上述中间层19的膜厚中也存在有适当的值。在上述中间层19的膜厚比200nm还厚时，记录灵敏度虽然良好，但由于在记录标记的周围所产生的粗大结晶的影响，再生信号的晃动将大幅度地增大。在上述中间层19的膜厚小于200nm的情况下，再生信号的晃动将变成实用水平10％以下的值。在上述中间层19的膜厚大于50nm而小于100nm的情况下，相变记录膜特有的记录膜流动受到抑制，即便是在10万次改写后也将表现出良好的晃动值和记录膜流动抑制效果。
实施例8在向本发明的信息记录媒体1中记录用MPEG2这样的图象压缩方式压缩后的图象信息的情况下，或者在用与上述图象信息的记录所需的信息传送速率同等的信息传送速率记录的情况下，或者在把本发明的信息记录再生装置设计为使得可以记录用MPEG2这样的图象压缩方式压缩后的图象信息的情况下，以及，在设计为使得进行已记录下用这样的压缩方式压缩后的图象的再生专用型光盘的再生的情况下，在记录层13的组成中存在着最佳范围。以下，说明其理由。此外，关于再生专用型光盘，可以使用由S.Yonezawa申请的美国专利申请系列号08/744760和由该申请人S.Yonezawa于1997年9月17日提出的2件继续申请中所述的装置。
通常，在用由MPEG2之类的图象压缩方式记录下来的再生专用型光盘进行信息的再生的时候，或者在用MPEG2之类的图象压缩方式对图象信息进行压缩并向信息记录媒体中进行记录的时候，在信息记录时的数据传送速率(信息传送速率)中存在有适当的值。比如，用MPEG2压缩后的图象信息的数据传送速率约为6Mb/s，但是在把这种程度的传送速率的信息向本发明的信息记录媒体中记录或进行再生的情况下，必须以3～12m/s的盘线速度进行记录再生。这是因为在盘线速度小的情况下，实时地记录再生图象信息是不可能的，而在盘线速度比这还大的情况下，高速地处理连续地传送的图象信息是不可能的。
此外，在相变记录方式的记录层13中存在着与信息记录媒体1的构造和盘线速度对应的最佳组成。在使用了本发明的信息记录媒体1的情况下，由于在第2保护层14与第2金属层16之间存在着导热率比较小的第1金属层15，所以与不存在第1金属层15的一般信息记录媒体1不同的范围组成的记录层13将变成为有效。
专心进行研究的结果，在设盘线速度定为3～12m/s，并向本发明的信息记录媒体中进行信息的记录，使得最短的标记长度为0.2～0.7μm的情况下，可知至少以Ge、Sb、Te为主要成分，添加由Ge、Sb、Te、Ag、In、Co、Se、Ti、Cr、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Ta、W、Ir、Pb、B和C构成的群中选出的至少一个元素以上构成的添加元素M，其组成比为(Ge2Sb2Te5)(1-x)+Mx(其中，0.015＜x＜0.20)的记录层13是合适的。
其中，所谓M并不一定要表示单一的元素，即便是由多种元素构成也可以。其中重要的是对Ge2Sb2Te5组成的化合物，添加一种以上的上述添加元素，并把上述添加元素的组成比之和做成为1.5％以上而且10％以下这一点。在上述添加元素的组成比之和小于1.5％的情况下，由于将成为在记录标记周边噪声上升的原因的再结晶化(粗大结晶化)区域会变大，所以在12m/s以下的高密度记录再生是不可能的，在上述添加元素之和比10％大的情况下，记录标记的消去(结晶化)是不可能的(发生消去残留)，信息的重写(over write)将变成为不可能，所以再生信号晃动将大幅度地上升。在上述添加元素的组成比之和为1.5％以上而在10％以下的情况下，则不会发生因记录标记周边的再结晶化所引起的噪声上升和因消去残留而引起的晃动上升，可以实现良好的记录再生。
权利要求
1.一种信息记录媒体，用借助于能束的照射使原子排列发生变化或/和电子状态发生变化，向记录层(13)上进行记录标记的记录，再用能束照射再生已记录于该记录层(13)上的上述记录标记的信息记录媒体，其特征是至少在与上述记录层的能束入射一侧相反的一侧具备组成不同的第1金属层(15)和第2金属层(16)，其中位于与上述记录层近的一侧的上述第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，且这些原子的含量之和大于60％。
2.根据权利要求1所述的信息记录媒体，其特征是上述第2金属层(16)的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，且这些原子的含量之和比上述第1金属层的这些原子的含量之和大。
3.根据权利要求1所述的信息记录媒体，其特征是上述第1金属层(15)含有65％以上95％以下的Al。
4.根据权利要求1所述的信息记录媒体，其特征是上述第1金属层(15)以Ti、Cr、Co、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Sb、Te、Ta、W、Ir、Pb、B和C构成的组中选出的至少一种元素为主要成分进行添加。
5.根据权利要求1～4任一项所述的信息记录媒体，其特征是上述第1金属层(15)的膜厚为30nm以上且300nm以下。
6.根据权利要求1所述的信息记录媒体，其特征是上述第2金属层(16)以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Mo为主要成分，这些原子的含量之和比上述第1金属层(15)中的这些原子的含量之和大。
7.根据权利要求6所述的信息记录媒体，其特征是上述第2金属层(16)的Al含有量大于90％。
8.根据权利要求6或7所述的信息记录媒体，其特征是上述第2金属层(16)的膜厚为50nm以上且在250nm以下。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的信息记录媒体，其特征是至少在上述能束入射一侧具有透明基板(11)，在上述透明基板与上述第1金属层之间，具有第1保护层(12)和第2保护层(14)这两个保护层，在该第1保护层和第2保护层之间，具有上述记录层(13)。
10.根据权利要求9所述的信息记录媒体，其特征是至少上述第1保护层(12)和第2保护层(14)的不论哪一层中都含有Zn和S。
11.根据权利要求10所述的信息记录媒体，其特征是上述第1保护层(12)和第2保护层(14)之内，与上述透明基板(11)相近一侧的上述第1保护层(12)的膜厚为50nm以上且100nm以下，上述记录层(13)的膜厚为5nm以上且30nm以下，上述第2保护层(14)的膜厚为10nm以上且在40nm以下。
12.根据权利要求11所述的信息记录媒体，其特征是在上述第1保护层(12)与记录层(13)之间具有含有Al和O的化合物的第3保护层(20)。
13.根据权利要求12所述的信息记录媒体，其特征是上述第3保护层(20)的膜厚为2nm以上且20nm以下。
14.根据权利要求9所述的信息记录媒体，其特征是上述第1金属层(15)与第2金属层(16)的膜厚之和为130nm以上且在400nm以下。
15.根据权利要求9所述的信息记录媒体，其特征是在上述第1金属层(15)与记录层(13)之间，具有以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，这些原子的含量之和比上述第1金属层大的第3金属层(18) 。
16.根据权利要求15所述的信息记录媒体，其特征是上述第3金属层(18)具有含有90％以上的Al。
17.根据权利要求15所述的信息记录媒体，其特征是上述第1金属层(15)与第3金属层(18)相邻而存在，且上述第3金属层(18)的膜厚为30nm以下。
18.根据权利要求9所述的信息记录媒体，其特征是在上述第1金属层(15)与第2金属层(16)之间具有厚度为200nm以下的非金属层(19)。
19.根据权利要求1所述的信息记录媒体，其特征是在上述记录层(13)上形成有沟和脊，在上述沟内和脊上这两方上边设有用于记录记录标记的地址信息标记。
20.根据权利要求1、9、19中的任一项所述的信息记录媒体，其特征是上述沟和脊用记录与信息信号对应的多个长度标记的方式进行记录。
21.根据权利要求1、9、19中的任一项所述的信息记录媒体，其特征是上述能束其第1功率水平比第2功率水平高，且由上述第1功率水平所形成的第1状态为非晶状态，由上述第2功率水平所形成的第2状态为结晶状态。
22.根据权利要求19所述的信息记录媒体，其特征是上述记录层(13)至少以Ge、Sb、Te为主要成分，添加由Ge、Sb、Te、Ag、In、Co、Se、Ti、Cr、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Ta、W、Ir、Pb、B和C构成的组中选出的至少一种元素以上构成的添加元素M，其组成比为(Ge2Sb2Te5)(1-x)+Mx(其中，0.015＜x＜0.20)。
23.根据权利要求1、9、19中的任一项所述的信息记录媒体，其特征是上述能束是与上述信息记录媒体(1)的记录再生有关的规格决定下来的能束，比值(Rr/Rn)为小于0.5和大于2.0，其中Rr是在来自在上述信息记录媒体(1)上以上述能束幅度的一半以下的幅度和一倍以上的长度记录下来的非晶状态的记录标记的反射光水平，Rn是来自没有记录记录标记的结晶状态的部分的反射光的水平。
24.根据权利要求23所述的信息记录媒体，其特征是上述反射光水平的最高水平Rh为15～24％。
25.根据权利要求1、9、19中的任一项所述的信息记录媒体，其特征是上述记录层(13)用上述能束的功率水平的至少第1功率水平和第2功率水平进行上述记录标记的记录，用第1功率水平的照射使之变化为非晶状态，用第2功率水平的照射使之变化为结晶状态。
26.根据权利要求9所述的信息记录媒体，其特征是在上述第1保护层与上述记录层之间有第3保护层，第3保护层是氧化物、氮化物、氟化物中的任意一种。
27.根据权利要求26所述的信息记录媒体，其特征是上述第3保护层的膜厚为2nm以上且20nm以下。
28.根据权利要求26所述的信息记录媒体，其特征是在上述第2保护层与上述记录层之间有第4保护层，第4保护层是氧化物、氮化物、氟化物中的任意一种。
29.一种从记录媒体中再生信息的信息再生装置，其特征是，具有下述部分组成不同的第1金属层(15)和第2金属层(16)，上述金属层形成于借助于因为能束的照射而引起的原子排列变化或/和电子状态变化进行记录标记的记录的至少与上述记录层的能束入射一侧相反的一侧；信息记录媒体(1)，其中，位于与上述记录层相近的一侧的上述第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，这些原子含有量之和为60％以上；激光束照射电路(3、7、6)，用于从上述记录媒体中再生信息；地址信息检测电路(3、4、10)，用于从用再生已设于上述信息记录媒体上的地址信息得到的电信号中，检测出地址信号。
30.一种对信息记录媒体进行信息的记录再生的信息记录再生装置，其特征是，具有下述部分记录层(13)，借助于因为能束的照射而引起的原子排列变化或/和电子状态变化进行记录标记的记录；组成不同的第1金属层(15)和第2金属层(16)，至少形成于与上述记录层的能束入射一侧相反的一侧；信息记录媒体(1)，其中，位于与上述记录层相近的一侧的上述第1金属层的组成以Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分，这些原子含有量之和为60％以上；激光束照射电路(3、7、6)，用于在上述信息记录媒体中形成记录标记，并从上述记录媒体中再生该记录信息；记录信号调制电路(8)和再生信号解调电路(10)，用于对与信息信号对应的多数个长度的记录标记以记录的方式进行记录。
31.根据权利要求29或30所述的装置，其特征是记录标记记录用的上述能束，是用透镜的孔径数为0.56以上且在0.66以下的物镜对光波长为600～700nm的激光聚光后的能束，上述多个长度的记录标记之内，最短的记录标记长度为0.2微米以上且在0.7微米以下。
32.根据权利要求29或30所述的装置，其特征是上述能束是其光波长为600～700nm的能束，该装置具有上述激光束照射电路(3、7)，用于用透镜孔径数为0.56以上且在0.66以下的物镜对上述能束聚光；记录波形产生电路(6)，控制用于记录最短记录标记长度的能束照射时间，使得上述多数长度的记录之中最短记录标记长在0.2微米以上且在0.7微米以下。
33.根据权利要求30所述的装置，其特征是具有功率水平调制电路(7)，用于在第1功率水平和第2功率水平之间调制上述能束的功率水平。
34.根据权利要求30所述的装置，其特征是上述信息记录媒体是非可换型的。
35.根据权利要求29或30所述的装置，其特征是具有光电变换电路(4、7)，用于把来自上述信息记录媒体的反射光水平的高低变换成电信号。
全文摘要
信息记录媒体(1),至少在与记录层(13)的能束入射一侧相反的一侧具有组成不同的第1金属层(15)和第2金属层(16),其中,位于与记录层相近的一侧的第1金属层的组成以Al、Ag、Au、Pt、Pd为主要成分,这些原子的含量之和大于60%。这样,就可实现可靠性高的信息的记录再生。
文档编号G11B7/30GK1183611SQ9712278
公开日1998年6月3日 申请日期1997年11月24日 优先权日1996年11月25日
发明者宫本真, 寺尾元康, 福井幸夫, 德宿伸弘, 安藤圭吉, 西田哲也, 广常朱美, 宫内靖, 森谷宏一 申请人:株式会社日立制作所, 日立马库塞鲁株式会社