信息记录介质和制造方法及其记录再生方法 【发明领域】
本发明涉及在光学系统中对信息进行记录、消除、重写、以及再生的信息记录介质及其制造方法，以及其记录再生方法。现有技术
相变型的信息记录介质，利用在晶体相与非晶相之间引起可逆相变的记录层，对信息进行记录、消除和重写。用大功率激光束对该记录层进行照射，然后再急剧冷却后，被照射的部位将变为非晶相。而且，对记录层的非晶相部分用低功率激光照射，然后缓慢冷却后，被照射的部分就将变为晶体相。因此，对于相变型信息记录介质而言，如果用高、低功率之间的经过功率调节的激光束照射记录层，便可以自由地把记录层变为非晶相或晶体相。本信息记录介质就是利用非晶相下的反射率和晶体相下的反射率之间的差异进行信息的记录。
近年来，为了提高信息记录介质的记录密度，人们进行了各种技术的研究。比如，有利用蓝紫色激光束以很小的记录符号进行记录的技术研究，还有把射入光侧的衬底变薄，采用数值孔径较大的镜头以很小的记录符号进行记录的技术研究，也有利用从单侧射入地激光束对2个记录层进行记录和再生的技术研究。(参见特开平12-36130号公报)。
为使记录符号趋小，需要缩短记录层相变所必要的激光束照射时间。因此，有必要提高记录层的晶体化速度。此外，为了能利用2个记录层进行记录和再生，应使射入光侧的记录层变薄，使光线能充分地到达后面的记录层。但是，使记录层变薄后，记录层内所含有的原子数将随之下降，而且，由于随着相变其原子的移动也将受到抑制，所以会出现晶体化速度下降的问题。这样，就需要一种较薄的而且可靠性好的形成记录层的材料。
长期以来，人们一直采用锗(Ge)-锑(Sb)-碲(Te)族材料作为记录层的材料。其中，GeTe-Sb2Te3的准2元族组成的材料晶体化速度最快，满足(GeTe)∶(Sb2Te3)＝2∶1的Ge2Sb2Te5，具有非常优越的特性，这一点，发明者已经过实验证明。此外，Uno等人还提出了利用厚度为6nm的锗(Ge)-锑(Sb)-碲(Te)记录层进行记录再生试验的报告。(M.Uno，K.Nagata和N.Yamada著“Thinninglimitation of Ge-Sb-Te recording film for high transmittacemedia(高传输介质锗(Ge)-锑(Sb)-碲(Te)记录薄膜的薄化极限)”，Proc.of PCOS’99，83-88)。在此实验中，利用波长660nm的激光在9m/秒的线速度下进行记录的消除，其消除率可达到30dB的好结果。
但是，发明者在利用波长为405nm的蓝紫色激光对锗(Ge)-锑(Sb)-碲(Te)族材料进行实验时，发现该材料作为光线射入侧的材料并不十分理想。因此，以前利用蓝紫色激光在记录层进行记录和再生时，难以在2层结构的信息记录介质上实现。
据特开平2-147289号公报介绍，通过在碲(Te)-锗(Ge)-锡(Sn)记录层内加入锑(Sb)，并对各种元素的含量进行限制，可使记录反复消除的特性得到优化，消除率的随时间而发生的变化也减少了。但是，在实验中该信息记录层介质内只含有1层记录层，记录层的厚度为30nm-100nm。该公报中没有涉及在薄化记录层内加入锡的效果。
鉴于以上事实，本发明的目的旨在提供能在2个记录层上进行高密度记录的信息记录介质，包括它的制造方法以及记录再生方法。发明公开
为达到所述目的，本发明的信息记录介质将具有以下特征：包括第1衬底；在所述第1衬底对面配置的第2衬底；在所述第1与第2衬底之间配置的第1信息层；在所述第1信息层与所述第2衬底之间配置的第2信息层；在所述第1信息层与所述第2信息层之间配置的中间层，其中，所述第1信息层含有在从所述第1衬底一侧照射进来的激光束的作用下能在晶体相与非晶相之间发生可逆相变反应的第1记录层，所述第2信息层含有在所述激光束的作用下能在晶体相与非晶相之间发生可逆相变反应的第2记录层，所述第1记录层，含有锗，锡，锑，碲，其厚度为9nm以下。该信息记录介质配有2个记录层，可进行高密度记录。
所述信息记录介质的第1记录层的组成材料的表达式为
(Ge-Sn)ASbRTe3+A(式中，2≤A≤22、2≤B≤4)。在该组成式表示，锗与锡的含量合计为100*A/(2A+B+3)原子％。根据此结构，即使第1记录层变薄，利用蓝紫色激光也可以得到良好的记录及消除特性。基于2≤A，信号的振幅可以加大。此外，基于A≤22，可以防止晶体化速度的下降。基于2≤B，可以防止在晶体相与非晶相之间发生相变时析出融点较低的碲。而且，在2＜B的情况下，可在(Ge-Sn)ASbBTe3+A材料中加进过量的锑。该过量的锑可起到提高晶体化温度增加记录符号的热稳定性的作用，和抑制反复记录时物质的移动作用。
所述信息记录介质的所述第1记录层中的锡含量可在25原子％以下。根据此结构，即使第1记录层变薄，利用蓝紫色激光也可以得到良好的消除率。此外，通过对第1记录层中锡含量与B的调节，可以控制第1记录层的晶体化速度和晶体化温度。另外，理想的是，锡含量在0.1原子％以上。
在所述信息记录介质中，第1记录层为晶体相时的所述第1信息层透过率Tc(％)及所述第1记录层为非晶相时的所述第1信息层的透过率Ta(％)，对于波长为390nm～430nm范围内的激光束而言，可满足40≤(Tc+Ta)/2的条件。在此构成下，第2信息层也可获得良好的记录与消除特性。
在所述信息记录介质中，所述透过率Tc(％)与所述透过率Ta(％)对于波长为390nm～430nm范围内的激光而言，可满足0≤|Tc-Ta|/Tc≤0.15的条件(最好为0≤|Tc-Ta|/Tc≤0.05)。在此结构下，不论第1信息层的记录状态如何，都可使第2信息层的记录敏感度变化变小。在所述信息记录介质中，所述第1信息层中还包括第1及第2电介质层和第1反射层，所述第1反射层、所述第2电介质层、所述第1记录层、以及所述第1电介质层，可按照从所述中间层一侧向所述第1衬底一侧的方向顺序排列。根据这种结构，通过电介质层及反射层的材料和厚度的变化，可以控制第1记录层的光吸收率和第1信息层的透过率及反射率。
在所述信息记录介质中，所述第1信息层还可具有在所述第1反射层与所述中间层之间配置的第3电介质层。根据这种结构，通过第3电介质层的材料及厚度的变化，可以提高第1信息层的透过率。
所述信息记录介质的所述第3电介质层的折射率，对于波长为390nm～430nm的光而言，可以是2.3以上。
在所述信息记录介质中，跟踪控制用的沟槽可以形成在所述中间层。
所述信息记录介质的所述第1信息层，还可具有配置在从所述第1电介质层与所述第1记录层之间的界面、所述第1记录层与所述第2电介质层之间的界面、所述第2电介质层与所述第1反射层之间的界面、以及所述第1反射层与所述第3电介质层之间的界面中至少选择出的1个界面上的界面层。在这种结构下，可对层间的物质移动进行抑制，因而信息记录介质的可靠性可得到提高。
所述信息记录介质中的所述第1反射层厚度可处在5nm～15nm的范围之间。在这种结构下，可提高第1信息层的透过率Tc(％)及Ta(％)，此外还可以使第1记录层所产生的热量迅速扩散从而很容易地进行非晶化。在形成第1反射层时，如果过薄，则热扩散功能将不充分，如果过厚，则第1信息层的透过率将受到影响，因此，其厚度处于5nm～15nm的范围内比较合适。
所述信息记录介质中的所述第1衬底厚度可在10μm～700μm范围之间。在这种结构下，随着物镜数值孔径NA的改变，根据第1衬底沟槽形状与记录消除再生条件，可使记录符号的长度及记录符号之间的间隔达到最佳化。
所述信息记录介质中的所述第1衬底上可形成用于跟踪控制的沟槽。
所述信息记录介质的所述第2衬底厚度可在500μm～1300μm范围内。在这种结构下，随着物镜数值孔径的调节，根据第2衬底沟槽的形状与记录消除再生条件，可使记录符号长度与记录符号之间的间隔达到最佳化。在选择第2衬底的厚度时，应保证信息记录介质的厚度能达到大约1200μm。如果第1衬底的厚度为100μm左右，则第2衬底的厚度应为1100μm左右。此外，如果第1衬底厚度为600μm左右，则第2衬底的厚度应为600μm左右。
所述信息记录介质的所述第2衬底上可以形成跟踪控制用的沟槽。
在所述信息记录介质中，所述第2信息层中还包括第4及第5电介质层和第2反射层，所述第2反射层、所述第5电介质层、所述第2记录层、以及所述第4电介质层可按照从所述第2衬底侧向所述中间层侧的顺序配置。在此结构下，随着电介质层和反射层材料和厚度的变化，可以控制第2记录层的光吸收率以及第2信息层的反射率。
所述信息记录介质的所述第2信息层，还可具有配置在从所述第4电介质层与所述第2记录层之间的界面、所述第2记录层与所述第5电介质层之间的界面、以及所述第5电介质层与所述第2反射层之间的界面中所选择的至少1个界面上的界面层。
另外，为制造包括第1和第2衬底、第1和第2信息层、以及中间层的信息记录介质的制造方法中包括：
(a)在所述第2衬底上形成所述第2信息层的步骤；
(b)在所述第2信息层上形成所述中间层的步骤；
(c)在所述中间层上形成所述第1信息层的步骤；
(d)在所述第1信息层上粘接所述第1衬底的步骤，
所述第1信息层中包括第1记录层，该第1记录层通过从所述第1衬底一侧照射进来的激光束的作用，在晶体相与非晶相之间产生可逆相变反应，
所述第2信息层中包括第2记录层，该第2记录层通过所述激光束的作用，在晶体相与非晶相之间产生可逆相变反应，
所述(C)步骤的特征是，包括形成所述第1记录层的步骤，该第1记录层采用包括锗、锡、锑、碲的母材，同时其厚度在9nm以下。根据这种制造方法，可以很容易地制造本发明的信息记录介质。而且，使用这种制造方法，在形成第2信息层及第1信息层之后，对第1衬底进行层积处理，所以容易制造具有很薄的第1衬底的信息记录介质。
在所述制造方法的所述(C)步骤中，所述第1记录层在形成时可采用包括Ar气或Kr气在内的溅射气体的溅射加工法。在这种结构下，可以很容易地形成具有良好的反复记录特性的信息记录介质。
在所述制造方法中，所述溅射气体还可包括氧气及氮气中的至少一种气体。
在所述制造方法中，所述第1记录层的成膜速度可在0.1nm/秒～10nm/秒范围内。在这种结构下，可尽量减少第1记录层的膜厚分散性，并且，在短时间内便可高生产率地制造第1记录层。
在所述制造方法中，所述(b)步骤可以包括在所述中间层的表面形成用于跟踪控制的沟槽的步骤。
另外，在所述制造方法中，所述第1信息层中还可包括配置在比所述第1记录层更靠近的所述中间层一侧的第1反射层，所述(C)步骤，可包括在5nm～15nm的范围内形成所述第1反射层的步骤。
另外，本发明的记录再生方法，是通过在信息记录介质上用激光照射而进行信息信号的记录与再生的记录再生方法，其特征包括，所述信息记录介质是所述本发明的信息记录介质，所述激光束从所述信息记录介质的所述第1信息层一侧射入，在所述信息记录介质的所述第2信息层上，通过穿过所述第1信息层的所述激光束，进行信息的记录与再生，所述激光束波长在390nm～430nm范围内。利用此记录再生方法，可以进行可靠性很高的高密度记录。
在所述记录再生方法中，信息记录再生时的所述信息记录介质的线速度可在1m/秒～50m/秒范围内。在这种结构下，根据信息记录介质的结构、记录及再生的条件，可使记录符号长度和记录符号的间隔最佳化，从而实现高传送率。
在所述记录再生方法中，所述激光束可以是数值孔径NA在0.4～1.1范围内的用物镜聚光的激光束。在这种结构下，根据第1衬底或第2衬底的厚度和沟槽形状、记录消除再生的条件，可对记录符号的长度和记录符号的间隔进行最佳化处理，从而实现高传送率。附图说明
图1是本发明信息记录介质的一个例子的部分截面图。
图2是本发明信息记录介质的第1记录层组成范围的示意图。
图3是本发明信息记录介质的其它例子的部分截面图。
图4是采用本发明记录再生方法的记录再生装置的一个例子的结构模式示意图。
图5是用于评估本发明信息记录介质的试样结构的部分截面图。
图6是用于评估本发明信息记录介质的评估装置的结构模式示意图。实施方式
以下，对本发明的实施方式，参照图面进行说明。但是，以下的实施方式只是一种例子，本发明并不局限于下面的实施方式。
实施方式1
在实施方式1中，举1个例子对本发明的信息记录介质作以说明。对实施方式1中的信息记录介质10，图1表示其中的一部分剖面图。
参照图1，信息记录介质10，具有第1衬底11(省去剖面线)；与第1衬底11相对配置的第2衬底12；在第1衬底11与第2衬底12之间配置的第1信息层13；在第1信息层13与第2衬底12之间配置的第2信息层14；在第1信息层13与第2信息层14之间配置的中间层15。信息记录介质10，通过从第1衬底11侧射入的激光束35的作用进行信息的记录与再生。
第1衬底11与第2衬底12，分别采用元盘型透明衬底。如图1所示，在第1衬底11与第2衬底12的内侧(中间层15侧)的表面上，根据需要可形成用于跟踪控制的沟槽(沟)。第1衬底11和第2衬底12的外侧表面，一般是光滑的。当衬底上形成沟槽时，信息可以在沟槽11a(靠近激光束35射入侧的沟面)上记录，也可以在沟槽11a间的部分(远离激光束35射入侧的沟面，以下称背部11b)上进行记录。而且，也可以在沟槽11a和背部11b的双方上都形成。
第1衬底11与第2衬底12可利用以下材料形成，即玻璃、聚碳酸酯、非晶聚烯烃、或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的树脂。其中，从沟槽最容易形成而且生产性又好的角度来看聚碳酸酯树脂是最理想的。理想的是，第1衬底11，在波长390nm～430nm范围内的光的双折射率小。理想的是，第1衬底11的厚度在10μm～700μm(最好在50μm～150μm)的范围内。第1衬底11越薄，物镜的数值孔径便可以扩大，有利于激光束35的进入。比如，当第1衬底11的厚度为100μm时，则采用数值孔径为0.85的物镜，便可以很好地进行记录与消除。而且，如果第1衬底11的厚度为600μm时，则采用数值孔径为0.6的物镜，可良好地进行记录与消除。第2衬底12的厚度在500μm～1300μm(最好在900μm～1300μm)的范围内比较理想。
第1信息层13，具有从中间层15侧向第1衬底11侧按顺序配置的第3电介质层24、第4界面层23、第1反射层22、第3界面层21、第2电介质层20、第2界面层19、第1记录层18、第1界面层17、以及第1电介质层16。而且，第2信息层14，具有从第2衬底12侧向中间层15的侧按顺序配置的第2反射层31、第7界面层30、第5电介质层29、第6界面层28、第2记录层27、第5界面层26、以及第4电介质层25。
理想的是，第1记录层18为晶体相时的第1信息层13的透过率Tc(％)和第1记录层18为非晶相时的第1信息层13的透过率Ta(％)，对于波长为390nm～430nm范围内的激光束而言，满足40≤(Tc+Ta)/2的条件。同时，理想的是，Tc与Ta满足0≤|Tc-Ta|/Tc≤0.15(最好为0≤|Tc-Ta|/Tc≤0.05)的条件。
第1、第2及第3电介质层16、20及24，都具有从环境保护第1记录层18的功能。而且，通过对各层材料及厚度的选择，利用光的干涉作用，可以控制第1记录层18的光吸收率(％)，并第1信息层13的光反射率以及光透过率。
这些电介质层的厚度，可以基于例如矩阵法(比如，参见久保田广著[波动光学]岩波书店出版，1971年，第3章)通过计算来确定。具体来说，应尽量保证满足|Rc-Ra|或Rc/Ra尽量大，而且Tc和Ta尽量大的条件，来进行严密的确定。这里的Rc及Tc，分别是第1记录层18为晶体时的第1信息层13的反射率(％)和透过率(％)。同时，Ra和Ta，分别是第1记录层18为非晶相时的第1信息层13的反射率(％)和透过率(％)。
而且，这些电介质层在400nm的波长附近的复数折射率是决定第1记录层18的光吸收率和第1信息层13的反射率以及透过率的重要因素。双折射率用折射率n和衰减系数K，通过(n-k·i)来表示。为保证Tc和Ta的数值较大，理想的是，提高电介质层的透明性，具体来说是衰减系数K最好在0.1以下。
对于电介质层的折射率，发明者利用矩阵法进行了模拟试验，调查了第1电介质层16的折射率n1、第2电介质层20的折射率n2、第3电介质层24的折射率n3，对第1信息层13的反射率和透过率的影响。在该模拟试验中，假定了第1记录层18的厚度为6nm，第1反射层22的厚度为10nm。其结果是，当折射率n1、n2及n3在分别满足1.7≤n1≤2.5、1.7≤n2≤2.8、2.0≤n3的关系时，得到了可以决定满足|Rc-Ra|或Rc/Ra大，并且40≤(Tc+Ta)/2条件的电介质层厚度的结果。另外，当满足2.1≤n1≤2.4、2.0≤n2≤2.8、2.2≤n3时，得到了可以决定满足由于可使Ra变小，从而Rc/Ra更大，并且50≤(Tc+Ta)/2条件的电介质层厚度的结果。
这样，第1、第2及第3电介质层16、20及24具有使第1信息层的透过率(Tc及Ta)增大的功能。其中，第3电介质层24最为重要，理想的是，采用折射率大的材料，比如折射率在2.3以上的材料形成第3电介质层24。在有第3电介质层24的情况下，与没有该电介质层相比，经过计算证明，其透过率绝对值上升了5％～10％。
接下来，对电介质层的热力性能进行说明。为在第1记录层18内形成良好的记录符号，把在第1记录层18内由于吸收光能而产生的热量迅速向厚膜方向散发，从而急速冷却第1记录层18，这一点非常重要。为此，对第1电介质层16和第2电介质层20最好采用热传导率相对较小的材料。如果采用热传导率较大的材料的话，热量容易向内面方向散发，使急冷速度相对下降。另一方面，在第1反射层22上形成的第3电介质层24，为了加大急冷速度，最好采用热传导率相对较大的材料。第1、第2及第3电介质层16、20及24，由采用能满足所述光学及热力条件的材料形成。这些电介质层可采用氧化物、氮化物、氧化氮化物、硫化物、碳化物、以及组合这些的混合物来形成。作为氧化物，例如可采用In2O3，、Nb2O5、SnO、TiO2、MgO、ZnO、ZrO2、TeO2、Al2O3、SiO2、或Ta2O5。作为氮化物，例如可采用Si-N、Al-N、Ti-N、Ta-N、Zr-N、或Ge-N。作为氧化氮化物，例如可采用Al-O-N、或Si-O-N。作为硫化物，例如可采用ZnS。作为碳化物，例如可采用SiC。作为混合物，例如可采用ZnS-SiO2。
其中，第1电介质层16及第2电介质层20适合采用ZnS-SiO2。ZnS-SiO2是折射率为2.3左右的透明非晶相材料，成膜速度很快，机械性能及耐湿性也很好。并且，第3电介质层24适合采用TeO2、ZnO、Ta2O5、ZrO2、或TiO2的折射率为2.3以上的材料。
第1界面层17和第2界面层19，具有防止在第1电介质层16及第1记录层18之间，以及在第1记录层18与第2电介质层20之间产生物质移动的功能。同时，第3界面层21和第4界面层23，具有防止在第2电介质层20与第1反射层22之间，以及第1反射层22与第3电介质层24之间产生物质移动的功能。比如，采用ZnS-SiO2型电介质层，就可以防止电介质层内的硫扩散到第1记录层18和第1反射层22。虽然这些界面层可以被省略，但是在采用硫化物电介质层的情况下，最好还是形成界面层。为提高第1信息层13的透过率，界面层的数量应尽量少一些。
这些界面层的材料，可以采用Si-N、Al-N、Zr-N、Ti-N、Ge-N、Ta-N等氮化物，或含有这些氮化物的氮化氧化物。另外，也可以采用C或SiC等碳化物。其中，含有Ge-N的材料，便于采用反应性溅射工艺来形成，机械性能与耐湿性也很好。这些界面层的厚度如果较厚，第1信息层13的反射率和吸收率将会有很大的变化，所以这些界面层厚度应处于1nm～10nm(最好为3nm～7nm)的范围内。
第1记录层18，采用的材料是能在激光照射下在晶体相与非晶相之间产生可逆相变的相变材料。具体说来，第1记录层18中含有锗、锡、锑和碲。更具体点说，可采用GeASbBTe3+A所表示的材料中的一部分锗被锡置换了的材料，即可以采用组成式为(Ge-Sn)ASbRTe3+A(这里2≤A≤22、2≤B≤4)的材料。该组成式，表示在第1记录层18中，含有锗与锡总计为100*A/(2A+B+3)原子％。为能得到具有良好的反复记录性能的信息记录介质，A最好满足2≤A≤10。第1记录层18的厚度在9nm以下，最好在3nm～9nm的范围内。
GeTe-Sb2Te3准2元族材料，历来都是作为晶体化速度较快的材料而被采用，如果使SnTe或PbTe对此进行固溶，则晶体化速度还会进一步提高。SnTe及PbTe，与GeTe-Sb2Te3准2元族同样都是岩盐型结晶结构。此外，SnTe及PbTe，晶体化速度快，容易与Ge-Sb-Te固溶。本发明者发现，SnTe作为固溶到GeTe-Sb2Te3准2元族结构中的材料是最理想的。通过利用该材料，可在较小的激光束照射点下，可以用更短的间隔把更小的记录符号记录在记录层上。另外，代替SnTe加入PbTe也很有效。这时，适当的Pb的量，与适当的Sn的量同样有效。
如以上说明，可以把在GeTe-Sb2Te3准2元族组成中混有SnTe的GeTe-SnTe-Sb2Te3用作第1记录18的材料。在这种情况下，一部分Ge被Sn置换，成为(Ge-Sn)Te-Sb2Te3，结晶速度大大提高。另外，通过在(Ge-Sn)Te-Sb2Te3中加入过量的Sb，而成为(Ge-Sn)Te-Sb2Te3-Sb，在晶体化速度大大提高的同时，晶体化温度也能够提高，其结果是，记录符号的热稳定性得到提高。而且，由于过剩的Sb不进入晶体格子成为非晶Sb，所以可以有抑制在反复记录时的物质移动的功能。
在采用其组成式为(Ge-Sn)ASbBTe3+A的材料时，通过使2≤A可在蓝紫色的波长范围内获得充分的信号振幅。另外，通过使A≤22，可防止融点的上升及晶体化速度的下降。而且，在2≤A≤10的情况下，可得到反复记录特性非常好的信息记录介质。
以下，在采用其组成式为(Ge-Sn)ASbBTe3+A的材料时，对材料中所含的锡(Sn)的含量进行说明。当A＝B＝2时，第1记录层18中所含有的锡的含量Y(原子％)，最好能满足0＜Y≤11。并且，在A＝2、B＝4时，最好是满足0＜Y≤15。并且，在A＝22、B＝2时，最好是满足0＜Y≤22。并且，在A＝22、B＝4时，最好是满足0＜Y≤25。因此，所述材料中锡的含量最好在25原子％以下。如果锡的含量过高，则第1记录层18的晶体相与非晶相之间的折射率变化就将变小，从而使记录特性下降。
现在结合图2，对第1记录层18所适合的组成范围作以说明。图2中的数值分别是(Ge-Sn)浓度(原子％)、Sb浓度(原子％)、Te浓度(原子％)的座标值。点a在[(Ge-Sn)，Sb，Te](以下均按这一顺序表达)＝(50，0，50)的情况下，表示(Ge-Sn)Te。点b在座标为(0，40，60)时表示Sb2Te3。所以，a-b线便表示(Ge-Sn)ASb2Te3+A的组成。点c在(0，57.1，42.9)时表示Sb4Te3。所以，a-c线便表示(Ge-Sn)ASb4Te3+A的组成。点d在坐标为(44.9，4.1，51.0)时表示A＝22、B＝2的组成。点e在坐标为(40，8，52)时表示A＝10、B＝2的组成。点f在坐标为(22.2，22.2，55.6)时表示A＝2、B＝2的组成。点g在坐标为(18.2，36.4，45.4)时表示A＝2、B＝4的组成。点h在坐标为(37，14.8，48.2)时表示A＝10、B＝4的组成。点j在坐标为(43.1，7.8，49.1)时表示A＝22、B＝4的组成。所以，d-f-g-j所围起来的区域表示2≤A≤22、2≤B≤4的组成。e-f-g-h所围起来的区域表示2≤A≤10、2≤B≤4的组成。d-f线表示2≤A≤22、B＝2的组成。e-f线表示2≤A≤10、B＝2的组成。
在采用其组成式为(Ge-Sn)ASbBTe3+A的材料形成了厚度为6nm的第1记录层18时，通过对A，B及Sn的浓度选择，即使当采用390nm～430nm短波长的激光束时，也可得到良好的记录消除性能。
另外，作为第1记录层18的材料，也可以采用在(Ge-Sn)ASbBTe3+A中加进其它元素的材料。这样，材料的表达式就成为[(Ge-Sn)ASbBTe3+A]100-cMc(这里0＜C≤20)。元素M，可从采用从N，Ag，Al，Cr，Mn，Ti，V，Zr，Nb，Mo，Pd，Cu，Au，Ni，Pt，Zn，In，Ga，Al，Si，Se，Bi，W，Ta，Hf，La，Ce，Nd，Sm，Gd，Tb，以及Dy中所选出的至少一种元素。在这种情况下，可通过改变Sn的浓度对晶体化速度进行最佳化处理。
第1反射层22，从光学角度来说，具有增大第1记录层18所吸收的光量的作用，从热力学角度来说，具有使在第1记录层18所产生的热量迅速扩散，便于对第1记录层18进行非晶化处理的作用。同时，第1反射层22具有从使用环境保护多层膜的作用。作为第1反射层22的材料，可采用例如Al，Au，Ag，或Cu的热传导率高的单纯金属。而且，还可以采用，以这类金属为主，并为提高耐湿性或调整热传导率而添加一种以上的其它元素的合金材料。具体来说，可以采用Al-Cr，Al-Ti，Au-Pd，Au-Cr，Ag-Pd，Ag-Pd-Cu，Ag-Pd-Ti，或Cu-Si等合金。这些合金都是高耐腐蚀性及热传导率的材料。其中，Ag合金的热传导率较高。此外，Ag合金由于便于进行使其自身的光吸收率变小的光学设计，所以与采用Au族的材料或Ai族的材料相比，更便于进行透过光的分配。考虑到第1记录层18的光吸收率与第1信息层13的透过率的平衡，第1反射层22的厚度可为5nm～15nm(最好为8nm～12nm)。厚度在5nm以上时，可得到良好的放热功能。而且，厚度在15nm以下时，可防止第1信息层13的透过率太过下降。
以下对第2信息层14作以说明。第4及第5电介质层25和29，都具有从环境保护第2记录层27的作用。而且，通过对这些电介质层的厚度以及折射率的选择，可以提高第2记录层27的光吸收率，同时还可以加大记录前后的反射光量的变化并增大信号振幅。这些电介质层的构成材料可以与第1，第2，第3电介质层16，20，24的一样。这些电介质层可以由不同材料的形成，也可以由相同的材料形成。
第5界面层26和第6界面层28，具有防止在第4电介质层25和第2记录层27之间，以及在第2记录层27和第5电介质层29之间产生物质移动的功能。第7界面层30，防止第5电介质层29和第2反射层31之间产生物质移动。这些界面层的构成材料与第1及第2界面层17和19的材料一样，理想的厚度也相同。
在第2记录层27，通过透过第1信息层13的激光束35对信息进行记录、消除及再生。在第2记录层27上所记录的信息的再生，由于是利用第2信息层14所反射的激光束，所以第2信息层14的反射率最好高一些。
第2记录层27，由通过激光束照射在晶体相与非晶相之间产生可逆相变反应的相变材料组成。具体来说，可采用Ge-Sb-Te，Ge-Bi-Te，Ge-Sn-Te，In-Sb-Te，Sb-Te，Ge-Te，或Ag-In-Sb-Te等材料。或者，采用在这些材料中至少添加了Au，Ag，Cu，Al，Ga，Pd，Pt，Ni，Ce，Cr，Bi，Sn，Se，In，La，C，Si，Ti，Mo，W，Ta，Hf，Zr，Nb，及V中所选出的一种元素的材料。或者，也可以采用在这些材料再添加氮或氧元素的材料。
另外，作为第2记录层27的材料，可以采用与第1记录层18相同的Ge-Sn-Sb-Te族的材料。在这种情况下，由于第2记录层27比第1记录层18的厚度要厚一些，所以Sn的含量可以比第1记录层18少一些。当采用其组成式为(Ge-Sn)ASbBTe3+A的材料时，最好满足2≤A≤10、2≤B≤4的条件。由于第2记录层27的射入激光束较弱，所以第2记录层27最好采用融点较低的材料。在A＝15时，融点越高，记录敏感度便越低。在A＝2时，Sn的含量Y(原子％)最好是0＜Y≤5。并且，在A＝10时，最好是0＜Y≤15。
第2记录层27如果过薄，则第2信息层14的反射率将降低。并且，第2记录层27如果过厚，则第2记录层27内所产生的热量将容易沿表面方向扩散，因而难以形成较小的记录符号。所以，第2记录层27的厚度最好是8nm～15nm。
第2反射层31可使第2记录层27所吸收的光量增大。而且还具有使第2记录层27所产生的热量迅速扩散、便于第2记录层27进行非晶化的功能。第2反射层31采用在第1反射层22中所介绍的材料。第2反射层31的厚度可在30nm～150nm(最好在70nm～90nm)的范围内。第2反射层31，如果厚度小于30nm，则热扩散功能将下降，使第2记录层27的非晶化变得困难。同时，如果第2反射层31的厚度高于150nm，则热扩散功能将过大，使第2记录层27的记录敏感度下降。
中间层15是为区分第1记录层18的焦点位置和第2记录层27的焦点位置而形成的。在中间层15上可以形成用于跟踪控制的沟槽。中间层15采用光硬化性树脂或迟效性树脂材料。中间层15的材料最好能在激光束35的波长λ下具有较小的光吸收量。中间层15的厚度应大于根据对激光束35进行聚光的物镜数值孔径NA和激光束35的波长λ(nm)所决定的焦距ΔZ。在焦点强度为无像差状态的80％的情况下，焦距ΔZ可近似采用ΔZ＝λ/(2(NA)2}。当λ＝400nm，NA＝0.6时，ΔZ＝0.556μm。在这种情况下，由于焦距处在±0.6μm以内，所以中间层15的厚度必须在1μm以上。另一方面，中间层15的厚度最好在50μm以下，以便于能在第1记录层18和第2记录层27的双方使激光束35聚光。
这里，图1所示的信息记录介质是一个例子。例如，本发明的信息记录介质包括图3所示的信息记录介质10a。而且，在本发明的信息记录介质中，各电介质层的材料、各界面层的材料、各反射层的材料可以相同，也可以不同。
实施方式2
在实施方式2中，对本发明的信息记录介质制造方法作以说明。对于在实施方式1中已经说明过的相同部分，只附上相同的符号，不再重复说明。
对于在实施方式2的制造方法下所制造的信息记录介质10a，用图3的截面图表示。在此制造方法下，首先在第2衬底12上形成第2信息层14(步骤(a))。以下对第2信息层14的形成方法作以说明。
首先，准备用于形成跟踪控制沟槽的第2衬底12(比如厚度为1.1毫米)，把该衬底配置到成膜装置内。然后，在形成了第2衬底12的沟槽一侧，按顺序形成第2反射层31、第7界面层30、第5电介质层29、以及第6界面层28。第2反射层31，可通过在金属的母材上进行Ar气溅射处理的工艺来形成。各界面层以及电介质层，也可通过溅射工艺(比如反应性溅射工艺)形成。溅射气体可采用Ar气体或者Ar气体与反应性气体的混合气体。
接下来形成第2记录层27。第2记录层27可通过溅射工艺形成。母材采用与所形成的第2记录层27的组成相对应的母材(比如，Ge-Sb-Te合金)。对于溅射气体，可以采用Ar气、Kr气、Ar气与反应性气体(从N2或O2中选出的至少一种气体，以下相同。)的混合气体，或者Kr气与反应性气体的混合气体。
接下来，按顺序形成第5界面层26和第4电介质层25。它们的形成方法与所述方法相同。第4电介质层25形成之后，根据需要可进行第2记录层27的晶体化初期过程。
接下来，在第2信息层14上形成中间层15(步骤(b))。如图3所示，在该实施方式下，对在中间层15的第1衬底11一侧表面上形成跟踪控制用沟槽的情况进行说明。首先，在第4电介质层25上，涂布成为中间层15材料的硬化前的紫外线硬化性树脂。可采用旋转式涂布法进行紫外线硬化性树脂的涂布。然后准备好复制了跟踪控制用沟槽形状的透明衬底(比如聚碳酸酯衬底)。并且，使在该衬底所形成沟槽的表面涂满树脂，然后用紫外线照射，使紫外线硬化树脂硬化，复制出沟槽。接下来，把衬底剥离开，于是便可形成有跟踪控制用沟槽的中间层15。
接下来在中间层15上形成第1信息层13(过程(C))。以下对第1信息层13的形成方法作以说明。
首先在中间层15上按顺序形成第3电介质层24、第4界面层23、第1反射层22、第3界面层21、第2电介质层20、以及第2界面层19。这些层都可用在第2信息层14中所介绍的方法形成。
接下来在第2界面层19上形成第1记录层18。第1记录层18的组成与实施方式1中所介绍的情况相同。第1记录层18的形成采用含有Ge、Sn、Sb、Te元素的母材，其厚度在9nm以下。具体来说，是通过溅射Ge-Sn-Sb-Te合金的母材来形成。而且也可用4个电源，同时溅射Ge、Sn、Sb、Te这4种母材来形成。并且也可以采用含有数份Ge、Sn、Sb、Te的化合物的母材。在溅射工艺中，可采用Ar气、Kr气、Ar气与反应性气体的混合气体、或者Kr气与反应性气体的混合气体。第1记录层18的成膜速度最好在0.1nm/秒～10nm/秒的范围内。成膜速度可由电极上的外加电源进行控制。当成膜速度在0.1nm/秒以上时，可以防止有过量的溅射气体混入记录层内。同时，当成膜速度在10nm/秒以下时，则容易控制记录层的厚度。
基于所述方法，不论母材的组成与形状如何，对所形成的第1记录层18除了反应性气体成分以外，如果是(Ge-Sn)ASbBTe3+A的话，则可以得到特别好的信息记录介质。
接下来，在第1记录层18上按顺序形成第1界面层17和第1电介质层16。这些都可用上述方法形成。在形成了第1电介质层16以后，可以在第1记录层18上用激光照射，实施使第1记录层18全体形成晶体化的初期化步骤。
接下来，在第1信息层13上粘接第1衬底11(步骤(d))。首先在第1电介质层16上涂布尚未硬化的树脂。可以采用紫外线硬化树脂和电子射线硬化性树脂。树脂可通过旋转涂布法进行涂布。该树脂硬化后将形成粘接层36。粘接层36的厚度最好在5μm～40μm的范围内。然后在尚未硬化的树脂上把第1衬底11粘接上去，并通过紫外线和电子射线的照射，使树脂硬化。这样通过粘接层36把第1电介质层16与第1衬底11粘接起来。在这里，粘接层36的材料可以采用迟效性树脂。而且，在第1衬底11上，可以形成用于防止碰伤的硬涂层。硬涂层可以通过例如紫外线硬化性树脂来形成。
利用所述方法，便可制造出在实施方式1中介绍的信息记录介质。另外，实施方式1中介绍的信息记录介质也可以采用其它方法制造。比如，在第1衬底11上形成第1信息层13，在第2衬底12上形成第2信息层14，并通过中间层15把它们粘合起来。各层的形成方法如上所述。
实施方式3
在实施方式3中，对本发明的信息记录介质的记录再生方法进行介绍。
图4是表示本发明记录再生方法所用的记录再生装置的一个例子。参照图4，记录再生装置40中包括使信息记录介质10转动的芯轴电机41和光头42。光头42中包括用于发射激光束43的半导体激光器44、使激光束43聚光的物镜45、通过信息记录介质10检测反射回来的激光束43的光电二极管(图中未标出)。
信息记录介质10是在实施方式1中介绍的本发明的信息记录介质。激光束43的波长范围为390nm～430nm。物镜45的数值孔径范围为0.4～1.1。
理想的是，在实施方式3中介绍的记录再生方法，通过使信息记录介质10以1m/秒～50m/秒范围内的线速度进行旋转来进行信息的记录、再生与消除。
在信息记录介质10具有跟踪控制用沟槽的情况下，可以只在沟槽11a的部分记录信息，也可以在背部11b的部分记录信息(参见图1)。而且，也可以在沟槽11a和背部11b上同时记录信息。比如，在第1信息层13与第2信息层14上都有沟槽时，对第1信息层13/第2信息层14的信息记录可以采取沟槽记录/沟槽记录、沟槽记录/背部记录、背部记录/沟槽记录、背部记录/背部记录中的任一种方式。
通过照射激光束43在高的峰值功率Pp(mW)与低的偏置功率Pb(mW)之间的调节，可对信息进行记录。在峰值激光束的照射下形成非晶相，它便成为记录符号。在记录符号之间，通过偏置功率激光束的照射，形成晶体相。
当记录再生第1信息层13时，将焦点重合在第1记录层18照射激光束43。通过检测从第1记录层18反射回来的激光束43来进行信息的再生。在记录再生第2信息层14时，将焦点重合在第2记录层27照射激光束43。通过检测由第2记录层27反射回来并透过中间层15和第1信息层13的激光束43来进行信息再生。
实施例
以下结合实施例，对本发明作以详细说明。
实施例1
在实施例1中，对记录层的材料与特性之间的关系作以评估。首先如图5所示制作试样50。图5中的试样50包括在第1衬底51上所形成的第1信息层13a。第1信息层13a通过粘接层52粘接在模型衬底53上。以下对试样50的制作方法作以说明。
首先准备12毫米×18毫米的聚碳酸酯衬底(厚度为0.6毫米)，作为衬底51。然后，在衬底51上，按顺序通过溅射法形成第1电介质层16(厚度为90nm)、第1界面层17(厚度3nm)、第1记录层18、第2界面层19(厚度3nm)、第2电介质层20(厚度36nm)、第3界面层21(厚度3nm)及第1反射层22(厚度10nm)。
在实施例1中，各电介质层采用ZnS-SiO2(SiO2：20摩尔％)，各界面层采用Ge-N，第1反射层22采用Ag合金。并且，第1记录层18，采用其组成式为(Ge-Sn)4Sb2Te7的材料(Ge与Sn的含量合计为30.8原子％)。第1记录层18暂不进行初期化处理，维持非晶状态。在实施例1中，通过不断改变第1记录层18中的Ge的含量X(原子％)及Sn的含量Y(原子％)，制作出多种试样。
第1记录层18的厚度在3nm～12nm范围内变化。第1及第2电介质层16及20的厚度，在波长为405nm的第1记录层18的反射率变大且第1记录层18的光吸收率均增大的前题下，根据矩阵法计算出来。
各电介质层，通过在Ar气体环境中对ZnS-SiO2母材(直径100毫米，厚度6毫米)进行高频溅射处理(功率：400瓦)而形成。各界面层，通过在Ar气体及氮气的混合气体环境中对Ge母材(直径100毫米，厚度6毫米)进行高频溅射处理(功率：300瓦)而形成。第1记录层18，通过在Ar气体环境中对Ge-Sn-Sb-Te合金母材(直径100毫米，厚度6毫米)进行直流溅射处理(功率：50瓦)而形成。第1记录层18的成膜速度为0.5nm/秒。第1反射层22通过对Ag合金母材(直径100毫米，厚度6毫米)进行直流溅射处理(功率：200瓦)而形成。
接下来在第1反射层22上涂布成为粘接层52的紫外线硬化性树脂，并使紧密涂布在模型衬底53上的树脂硬化，用粘接层52把第1反射层22与模型衬底53粘接到一起。不进行初期化处理，第1记录层18继续保持成膜后的非晶相(as-depo非晶相)。以这样的方法制作出多个试样50。
对如此制成的试样，利用图6所示的评估装置进行评估。图6的评估装置中包括载物台61和光头62。光头62包括发射波长为405nm的激光束63的半导体激光器64和数值孔径为0.65的物镜65。
以下对试样的评估方法作以说明。首先把试样50固定到载物台61上。然后，用3.5mW的500ns的脉冲激光对试样50照射，使第1记录层18从as-depo非晶相转变成晶体相。接下来用7mW的40ns的脉冲激光照射试样50，使第1记录层18从晶体相转变为溶化后的非晶相。然后，用3mW的脉冲激光，在时间为10ns～500ns的范围内进行照射，并测定出从非晶相转变为晶体相所需的时间。此外，能否发生相变取决于反射率。测定结果见表1。
[表1] 试样编号 Ge量 (原子％) Sn量(原子％) 记录层 厚度(nm) 晶体化时间 (ns) 1-1 30.8 0 3 500＜ 1-2 4 500 1-3 5 200 1-4 6 90 1-5 7 65 1-6 8 50 1-7 9 40 1-8 10 30 1-9 11 30 1-10 12 30 1-11 25.8 5 3 500＜ 1-12 4 400 1-13 5 150 1-14 6 70 1-15 7 50 1-16 8 30 1-17 9 30 1-18 10 30 1-19 11 30 1-20 12 30 1-21 20.8 10 3 400 1-22 4 200 1-23 5 80 1-24 6 50 1-25 7 40 1-26 8 30 1-27 9 20 1-28 10 20 1-29 11 20 1-30 12 20 1-31 15.8 15 3 300 1-32 4 100 1-33 5 60 1-34 6 20 1-35 7 20 1-36 8 20 1-37 9 20 1-38 10 20 1-39 11 20 1-40 12 20 1-41 10.8 20 3 200 1-42 4 60 1-43 5 30 1-44 6 15 1-45 7 15 1-46 8 15 1-47 9 15 1-48 10 15 1-49 11 15 1-50 12 15
表1的晶体化时间，是从非晶相向晶体相转化所需的激光照射时间。这个晶体化时间越短，第1记录层18的晶体化速度就越快。
如表1所示，Sn的浓度越高，晶体化所需的时间就越短。而且，记录层越薄，这种倾向就越大。这样，即使在记录层较薄的情况下，通过在Ge-Sb-Te内添加Sn，就可以缩短晶体化的时间。
实施例2
在实施例2中，制作如图1所示的第1信息层13，并对其透过率进行测定。
首先准备直径为120毫米，厚度为0.1毫米的聚碳酸酯衬底，作为第1衬底11。然后，在该衬底上，按顺序用溅射法形成第1电介质层16(厚度100nm)，第1界面层17(厚度3nm)，第1记录层18，第2界面层19(厚度3nm)，第2电介质层20(厚度22nm)，第3界面层21(厚度3nm)，第1反射层22(厚度10nm)，第4界面层23(厚度3nm)，以及第3电介质层24(厚度17nm)。第1记录层18的厚度在3nm～12nm的范围内变化。第1及第2电介质层16及20的厚度，在波长为405nm的使第1记录层18的反射率变化及第1记录层18的光吸收率均得到增大的前题下，根据矩阵法的计算来决定。另外，第3电介质层24的厚度，在保证对第1信息层13的记录与再生特性没有影响并第1信息层13的透过率高的情况下来决定。
各界面层，与实施例1一样采用Ge-N。各电介质层，与实施例一样采用ZnS-SiO2(SiO2：20摩尔％)。第1记录层18，采用其组成式为(Ge-Sn)4Sb2Te7(Ge：20.8原子％，Sn：10原子％)的材料。
把如此获得的第1信息层13，用紫外线硬化性树脂粘合到模型衬底上。这样便得到了透过率测定用的试样。
对这些试样，进行第1记录层18在非晶相时的透过率Ta的测定。然后，使第1记录层18晶体化，再测定它的透过率Tc。对透过率，用分光器测定了在405nm波长下的值。测定结果见表2。
[表2] 试样编号 Ge量(原子％) Sn量(原子％) 记录层厚度(nm) Ta (％) Tc (％) (Tc+Ta)/2 (％) 2-1 20.8 10 3 58 64 61 2-2 4 54 60 57 2-3 5 50 56 53 2-4 6 47 53 50 2-5 7 44 50 47 2-6 8 40 46 43 2-7 9 37 43 40 2-8 10 34 40 37 2-9 11 31 37 34 2-10 12 27 33 30
为用足够量的激光束照射第2信息层14，第1信息层13的透过率最好能满足40≤(Tc+Ta)/2。如表2所示，当第1记录层18的厚度在9nm以下时，可以满足这个条件，如果在6nm以下，则可以满足50≤(Tc+Ta)/2。因此，第1记录层18的厚度最好在9nm以下。
实施例3
在实施例3中，制作图1所示的信息记录介质10，并对第1记录层18的组成和厚度以及与特性之间的关系进行调查。
首先准备直径为120毫米，厚度为0.1毫米的聚碳酸酯衬底，作为第1衬底11。然后，在该衬底上，按顺序用溅射法形成第1电介质层16(厚度45nm)，第1界面层17(厚度3nm)，第1记录层18，第2界面层19(厚度3nm)，第2电介质层20(厚度11nm)，第3界面层21(厚度3nm)，第1反射层22(厚度10nm)，第4界面层23(厚度3nm)，以及第3电介质层24(厚度23nm)。第1记录层18的厚度在3nm～9nm的范围内变化。
界面层及电介质层分别采用与实施例2相同的材料形成。第1记录层18采用其组成式为(Ge-Sn)4Sb2Te7的材料，使Sn的含量在0～20原子％的范围内变化。各层的制作方法与实施例1的相同。
下面准备直径为120毫米，厚度为1.1毫米的聚碳酸酯衬底，作为第2衬底12。然后，在该衬底上，通过溅射法形成第2反射层31(厚度80nm)、第7界面层30(厚度3nm)、第5电介质层29(厚度11nm)、第6界面层28(厚度3nm)、第2记录层27(厚度12nm)、第5界面层26(厚度3nm)、及第4电介质层25(厚度65nm)。各电介质层的厚度，在保证第2记录层27良好的记录与再生特性的基础上，通过矩阵法的计算来决定。
第2反射层31，采用Ag合金。各界面层，采用Ge-N。各电介质层，采用ZnS-SiO2(SiO2：20摩尔％)。第2记录层27，采用其表达式为Ge4Sb2Te7的材料。电介质层、界面层以及反射层分别采用在实施例1中所说明的方法形成。第2记录层27，在Ar气与N2气的混合气体环境中对Ge-Sb-Te合金母材采用直流溅射(功率：100瓦)方法来形成。
接下来对第1记录层18和第2记录层27分别进行初期化，即晶体化处理。然后，利用紫外线硬化树脂对第1信息层13和第2信息层14进行粘接。这样，制作出了多个与第1记录层18的组成及厚度不同的试样。
对所获得的试样，进行记录符号的消除率及CNR(载波噪音比：Carrier to Noise Ratio)的测定。该测定利用了图4所示的记录再生装置。具体来说，利用了波长为405nm的激光束和数值孔径为0.85的物镜。在测定消除率及CNR时的信息记录介质10的线速度为8.6米/秒。信号的记录在背部进行(参见图1中的背部11b)。测定结果见表3。
[表3] 试样编号 Ge量(原子％) Sn量(原子％)记录层厚度(nm) 消除率 (dB) CNR (dB) 3-1 30.8 0 3 0 20 3-2 4 0 30 3-3 5 5 37 3-4 6 10 44 3-5 7 15 46 3-6 8 20 46 3-7 9 25 46 3-8 25.8 5 3 0 25 3-9 4 5 35 3-10 5 10 40 3-11 6 15 46 3-12 7 20 50 3-13 8 25 50 3-14 9 30 50 3-15 20.8 10 3 20 40 3-16 4 25 47 3-17 5 30 52 3-18 6 34 52 3-19 7 34 52 3-20 8 35 52 3-21 9 35 52 3-22 15.8 15 3 23 43 3-23 4 25 48 3-24 5 30 52 3-25 6 36 52 3-26 7 36 52 3-27 8 36 52 3-28 9 36 52 3-29 10.8 20 3 25 37 3-30 4 30 43 3-31 5 35 48 3-32 6 38 45 3-33 7 38 45 3-34 8 38 45 3-35 9 38 45
信息记录介质的消除率在20dB以上为好，在30dB以上更好。同时，CNR在40dB以上为好，在50dB以上更好。
如表3所示，在没有加进Sn的试样3-1～3-7中，消除率和CNR都较低，尤其在厚度为6nm以下时，其消除率在10dB以下。在加进Sn后，消除率上升，在采用了厚度为6nm并含有10原子％Sn的第1记录层18的试样3-18时，获得了消除率为34dB且CNR达到52dB的好结果。
在实施例3的结果中，如果Ge的含量X(原子％)和Sn的含量Y(原子％)能满足约X/5≤Y≤约2X，则可以得到良好的记录消除性能。特别是如果能满足约X/2≤Y≤约X，则消除率和CNR的都显示了更佳的特性。
这里，实施例3的结果是信息记录介质的线速度为8.6米/秒时的结果，如果线速度降低，则消除率和CNR性能会提高。
此外，用实施方式2的制造方法制作信息记录介质10a，在实施本实施例时得到了同样的结果(对于以下实施例5，6，7，8，10，11也同样如此)。
实施例4
在实施例4中，除了第1记录层18不同之外，其试样的制作方法与实施例1相同，评估方法也与实施例1相同。
在实施例4中，第1记录层18的厚度为6nm，采用了组成式为(Ge-Sn)ASb2Te3+A的材料。而且，根据不同的A值制作多个试样，对组成与晶体化时间的关系进行了评估。Sn的含量Y(原子％)为Ge含量X(原子％)的大约一半左右。晶体化时间的测定结果参见表4。
[表4] 试样编号 Ge+Sn量 (原子％) Sn量(原子％) A 晶体化时间 (ns) 4-1 14.3 5 1 10 4-2 22.2 7 2 30 4-3 30.8 10 4 50 4-4 35.3 12 6 60 4-5 38.1 13 8 70 4-6 40.0 13 10 80 4-7 42.4 14 14 90 4-8 44.9 15 22 100 4-9 47.3 16 44 110
从表4中可看出，A的值如果增大，则晶体化时间将延长。
实施例5
在实施例5中，除了第1记录层18不同之外，其试样的制作方法与实施例3相同，采用与实施例3相同的方法测定了CNR和消除率。第1记录层18的厚度为6nm，采用了组成式为(Ge-Sn)ASb2Te3+A的材料。并且，根据不同的A值，制作了多个试样。Sn的含量Y(原子％)为Ge含量X(原子％)的大约一半左右。测定结果见表5。
[表5] 试样编号 Ge+Sn量 (原子％) Sn量(原子％) A 消除率 (dB) CNR (dB) 5-1 14.3 5 1 30 35 5-2 22.2 7 2 34 40 5-3 (3-18) 30.8 10 4 34 52 5-4 35.3 12 6 32 53 5-5 38.1 13 8 30 54 5-6 40.0 13 10 22 55 5-7 42.4 14 14 16 55 5-8 44.9 15 22 14 56 5-9 47.3 16 44 10 57
如表5所示，A值如果变小则CNR下降，A值如果增大则消除率下降。这个倾向与实施例4的结果是一致的。在采用实施例5的记录层的情况下，A最好能满足2≤A≤10。
实施例6
在实施例6中，除了第1记录层18不同之外，其试样的制作方法与实施例3相同，采用与实施例3相同的方法测定了CNR和消除率。第1记录层18厚度为6nm，采用了组成式为(Ge-Sn)ASb2Te3+A的材料。而且，根据不同的A值，制作了多个试样。与实施例5不同，Sn的含量Y(原子％)与Ge含量X(原子％)几乎相同。测定结果见表6。
[表6] 试样编号 Ge+Sn量 (原子％) Sn量(原子％) A 消除率 (dB) CNR (dB) 6-1 14.3 7 1 30 37 6-2 22.2 11 2 34 42 6-3 (3-25) 30.8 15 4 36 52 6-4 35.3 17 6 36 53 6-5 38.1 19 8 34 54 6-6 40.0 20 10 30 54 6-7 42.4 21 14 26 54 6-8 44.9 22 22 20 53 6-9 47.3 23 44 16 53
如表6所示，在采用实施例6的记录层的情况下，A最好能满足2≤A≤22。
实施例7
在实施例7中，除了第1记录层18不同之外，其试样的制作方法与实施例3相同。第1记录层18膜厚为6nm，采用组成式为(Ge-Sn)22SbBTe25的材料。在实施例7中，根据不同的B值，制作了多个试样。
根据这些试样，利用图5装置，对循环寿命次数(以下有称为记录循环性能的情况)，和记录保存性进行了评估。循环寿命次数，为在反复记录3T信号和随机信号时到3T信号低于3dB为止的次数。评估记录保存性时，把记录3T信号的试样在温度90℃及相对湿度20％的环境下放置100小时，然后测量3T信号振幅的下降程度。评估结果见表7。
[表7] 试样编号 Sn量(原子％) B 循环性能 记录保存性 7-1 10 2.0 C1 B2 7-2 2.5 B1 A2 7-3 3.0 B1 A2 7-4 3.5 D1 E2 7-5 4.0 D1 E2 7-6 4.5 D1 E2 7-7 5.0 D1 E2 7-8 15 2.0 C1 B2 7-9 2.5 B1 B2 7-10 3.0 B1 A2 7-11 3.5 A1 A2 7-12 4.0 D1 E2 7-13 4.5 D1 E2 7-14 5.0 D1 E2 7-15 20 2.0 C1 C2 7-16 2.5 B1 B2 7-17 3.0 B1 B2 7-18 3.5 A1 A2 7-19 4.0 A1 A2 7-20 4.5 D1 E2 7-21 5.0 D1 E2 7-22 25 2.0 C1 C2 7-23 2.5 B1 C2 7-24 3.0 B1 B2 7-25 3.5 A1 A2 7-26 4.0 A1 A2 7-27 4.5 D1 E2 7-28 5.0 D1 E2 7-29 30 2.0 D1 D2 7-30 2.5 D1 D2 7-31 3.0 D1 D2 7-32 3.5 D1 D2 7-33 4.0 D1 D2 7-34 4.5 D1 D2 7-35 5.0 D1 D2在表7中，A1～D1表示循环寿命次数。具体的说，是D1＜1000、1000≤C1＜5000、5000≤B1＜10000、10000≤Al。并且，A2～E2表示3T信号振幅的下降量。具体的说，是3dB≤D2、1dB≤C2＜3dB、0dB＜B2＜1dB、A2＝0dB。另外，E2表示晶体化速度慢，且消除率不足10dB。
如表7所示，记录层中的Sb浓度升高时，循环性能变高。同时，通过增大Sb与Sn的浓度，循环性能与记录保存性能都良好的组成范围扩大了。所以，在采用实施例7的记录层(A＝22)的情况下，Sn的含量Y(原子％)与B最好是分别满足0＜Y≤25，2≤B≤4。
实施例8
在实施例8中，除了试样中第1记录层18的组成与实施例7的不同之外，采用与实施例7相同的测定方法。具体来说，采用组成式为(Ge-Sn)2SbBTe5的材料形成了第1记录层18。其结果，在采用实施例8的记录层(A＝2)的情况下，B及Y分别满足2≤B≤4，0＜Y≤15。
实施例9
在实施例9中，除了试样中第1记录层18及第1反射层22的组成不同之外，采用与实施例2相同的试样制作方法。具体来说，采用组成式为(Ge-Sn)4Sb2Te7的材料形成第1记录层18，膜厚在1nm～9nm范围内变化。第1反射层22采用Ag合金，厚度为3，5，7，10，12，15，17，20nm。
对制作出的多个试样，进行反射率、透过率、3T信号振幅的测定。其结果，第1反射层22的厚度处于5nm～15nm的范围内较好，处于8nm～12nm范围内更好。在没有第1反射层22的情况下，第1信息层13的反射率下降。并且，如果第1反射层22的厚度低于5nm，则热扩散功能降低，3T信号的振幅变小。而且，如果厚度大于15nm，则第1信息层13的透过率下降。
实施例10
在实施例10中，除了第1记录层18及改变信息信号的记录位置之外，采用与实施例3相同的试样制作方法。具体来说，第1记录层18采用了厚度为6nm，组成式为(Ge-Sn)4Sb2Te7(这里，Sn为10原子％)的材料。由跟踪控制用的沟槽(离激光射入侧较近的沟面)或背部(离激光射入侧较远的沟面)的某一方进行了信息记录。
这些试样的第1信息层13的透过率平均为50％。对这些试样采用与实施例3相同的方法测量了消除率和CNR。另外，在实施例10中，对形成记录符号(非晶相)时的激光束功率Pp，和形成晶体相时的激光束功率Pb也进行了变化。测定结果参见表8。
[表8] 第1信息层13 第2信息层14记录位置 CNR (dB) 消除率 (dB) Pp/Pb (mW)记录位置 CNR (dB) 消除率 (dB) Pp/Pb (mW) 沟槽 52 33 7.0/3.0 沟槽 53 35 9.6/3.6 背部 53 34 10.0/4.0 背部 52 34 7.5/3.5 沟槽 53 34 9.5/3.5 背部 53 33 9.9/3.9
由表8可以看出，不论第1信息层13的记录位置是在沟槽部分，还是在背部部分，第2信息层14的记录位置是在沟槽部分，还是在背部部分，都得到了30dB≤(消除率)、及50dB≤CNR的好结果。即，不论信号的记录位置在哪里，第1信息层13和第2信息层14的特性都很好。
实施例11
在实施例11中，除了第1记录层18和第2记录层27的形成方法不同之外，其试样的制作方法与实施例3的试样3-18的相同。具体来说，第1记录层18和第2记录层27是通过在Kr气体环境中进行直流溅射所形成的。这样得到的试样在背部(参见图1的背部11b)进行信号记录，并对记录循环性能进行了评估。在评估记录循环性能时，通过测定3T信号的CNR，把到低于初期CNR值3dB为止的次数作为记录循环的寿命。评估结果见表9。
[表9] 试样编号 溅射气体 循环次数 第1信息层 13 第2信息层 14 9-1 氪气 150,000 200,000 3-18 氩气 100,000 150,000
从表9中可知，与在Ar气体环境中所形成的记录层的试样3-18相比，在Kr气体环境中所形成的试样9-1的循环性能约提高了1.5倍。
实施例12
在实施例12中，对加进Sb和Sn后对晶体化温度及晶体化时间的影响进行了调查。在用于晶体化温度测定的石英衬底上形成厚度为6nm的第1记录层18(Ge-Sn)4SbBTe7，在它上面形成Ge-N膜，厚度为5nm。在A＝4，B与Y值不断变动的条件下制作了5种不同的试样。对所形成的这些试样进行了晶体化温度的测定。晶体化温度定义为伴随着晶体化而发生透过率急剧下降时的温度。对试样的透过率变化，在随着由于激光束的作用而温度不断升高的情况下，进行了测定。对晶体化时间的测定与实施例1相同，制作出图5所示的试样50，利用图6所示的评估装置进行测定。当时，所测定的试样种类为5种，它们为晶体化温度测定用的试样和第1记录层18的组成相同的试样。第1记录层18的厚度为6nm。测定结果参见表10。
[表10] 试样编号 B Sn量 (原子％)晶体化时间 (ns) 试样编号 晶体化温度 (℃) 1-4 2 0 90 10-3 200 1-24 2 10 50 10-4 180 10-1 3 10 55 10-5 195 1-34 2 15 20 10-6 170 10-2 3 15 22 10-7 185
对试样号1-4、1-24、1-34作以比较，在B＝2的条件下，只加进Sn，其晶体化时间则90ns→50ns→20ns缩短，同时，晶体化温度200℃→180℃→170℃，下降了30℃。晶体化温度的下降对记录符号的热稳定性有损害。对此，增大Sb量，在B＝3时，虽然晶体化时间90ns→55ns→22ns几乎以同等的程度下降，但晶体化温度200℃→195℃→185℃只下降了15℃。这样，与只加进Sn相比，加进Sb和Sn，可保证热稳定性，且晶体化时间也可缩短。
实施例13
在实施例13中，对第1信息层的Tc，Ta，以及|ΔT|/Tc(这里，ΔT＝Tc-Ta)的值和第2信息层的记录特性作了调查。
按照实施方式2的方法，制作了图3所示的信息记录介质10a。对制作出的试样，利用图4所示的评估装置测定了在第1信息层13的初期状态(全面晶体)或记录状态(晶体状态与非晶状态的混合)下的第2信息层14的记录敏感度变化。通过改变第1电介质层16、第2电介质层20、及第3电介质层24的厚度，制作出具有不同Tc及Ta的信息记录介质10a。
首先制作直径120毫米，厚度为1.1毫米的聚碳酸酯衬底，作为第2衬底12。然后，在该衬底上形成了第2信息层14。具体来说，按顺序用溅射法形成了第2反射层31(厚度80nm)，第7界面层30(厚度3nm)，第5电介质层29(厚度11nm)，第6界面层28(厚度3nm)，第2记录层27(厚度12nm)，第5界面层26(厚度3nm)，以及第4电介质层25(厚度65nm)。第2记录层27采用了其表达式为Ge8Sb2.6Te11的材料。其它层采用了与实施例3的试样相同的材料。
接下来，通过用激光束对第2信息层14进行照射，进行了使第2记录层27从非晶相转变为晶体相的初期化。
接下来，在第4电介质层25上，利用紫外线硬化树脂形成了复制有沟槽的中间层15。
然后在中间层15上形成了第1信息层13。具体来说按顺序用溅射法形成了第3电介质层24，第4界面层23(厚度3nm)，第1反射层22(厚度10nm)，第3界面层21(厚度3nm)，第2电介质层20，第2界面层19(厚度3nm)，第1记录层18(厚度6nm)，第1界面层17(厚度3nm)，以及第1电介质层16。接着，通过用激光束对第1信息层13进行照射，进行了使第1记录层18从非晶相转变为晶体相的初期化。
第1记录层18采用了组成式为(Ge-Sn)8Sb2Te11(Sn为10原子％)的材料。其它的层采用与实施例3相同的材料制作。
接下来，用紫外线硬化树脂粘接第1信息层13和第1衬底11。第1衬底11采用直径为120毫米，厚为0.09毫米的聚碳酸酯衬底。粘接层36的厚度与第1衬底11的厚度的合计为0.1毫米。
利用图4的评估装置，在第1信息层13的初期化状态下，以5米/秒的线速度，对第2信息层14把3T信号记录到沟槽部分。测定了获得50dB的CNR的Pp(mW)与Pb(mW)。接着，再对第1信息层13的沟槽部分进行3T信号记录，并在透过该记录部分的激光束所聚光的第2信息层14的沟槽部分上记录3T信号，并进行了测定。
制作只制成第1信息层13的膜的盘试样，与实施例2相同，用分光器测定了Tc及Ta。测定结果如表11所示。
只是在表中，D1，D2，D3分别表示第1，第2，第3电介质层16，20，24的厚度。
[表11] 试样编号 D1 (nm) D2 (nm) D3 (nm) Tc (％) Ta (％) |ΔT|/Tc 第1信息层 13 第2信息层14 Pp(mW)Pb(mW) 11-1 110 22 17 54 48 0.11 初始化 状态 9.3 3.4 记录 状态 9.7 3.6 11-2 17 22 9 50 43 0.14 初始化 状态 9.6 3.6 记录 状态 11.0 4.1 11-3 56 6 39 38 44 0.16 初始化 状态 12.6 4.7 记录 状态 10.9 4.1 11-4 120 6 23 52 51 0.02 初始化 状态 9.6 3.6 记录 状态 9.6 3.6 11-5 40 6 23 51 52 0.02 初始化 状态 9.6 3.6 记录 状态 9.6 3.6 11-6 45 6 28 47 51 0.09 初始化 状态 10.6 4.0 记录 状态 10.5 4.0
如表11所示，|ΔT|/Tc比较小时，第2信息层14与第1信息层13的状态无关，记录敏感度变化较小。同时，用户使用信息记录介质，并随着保存新文件，记录领域不断增大，所以最好能不使透过率下降而满足Tc＜Ta。试样11-3在(Tc+Ta)/2＝41(％)时，透过率较小，并且，在|ΔT|/Tc＝0.16时，Tc与Ta之差增大。在这种结构下，第1信息层13处于初期化状态，第2信息层14的记录敏感度接近13mW，透过率几乎处于下限。而且，由于Tc与Ta之差增大，第1信息层13在记录状态下，第2信息层14的3T信号振幅将不稳定。所以，|ΔT|/Tc应处于0.15以下，最好为0.05以下。
另外，在本实施例中，第1信息层13与第2信息层14的初期化，虽然是在粘接第1衬底11之前进行的，但初期化过程也可以在其它时期进行。比如，可以在粘接第1衬底11以后进行初期化，在这个情况下，也能得到同样的结果。
实施例14
在实施例14中，根据矩阵法进行计算，对第3电介质层24的材料以及厚度与第1信息层13的透过率之间的关系进行了调查。
在计算中，首先假定了下列结构：聚碳酸酯衬底/第1电介质层16/第1界面层17(厚度3nm)/第1记录层18(厚度6nm)/第2界面层19(厚度3nm)/第2电介质层20(厚度23nm)/第3界面层21(厚度3nm)/第1反射层22(厚度10nm)/第4界面层23(厚度3nm)/第3电介质层24。这里，如果没有第3电介质层24，则在计算时，第4界面层23也视为不存在。
在第1电介质层16的厚度D1(nm)和第3电介质层24的材料及厚度不断改变的情况下对Tc，Ta，Ac，Aa进行了计算。Tc，Ac分别表示第1记录层18在晶体相时的第1信息层13的透过率和第1记录层18的光吸收率。同时，Ta，Aa分别表示第1记录层18在非晶相时的第1信息层13的透过率和第1记录层18的光吸收率。计算结果如表12所示。表12中的结果的条件为：在设定电介质层厚度时，第1记录层18在晶体相时的第1信息层13的反射率Rc(％)与第1记录层18在非晶相时的第1信息层13的反射率Ra(％)满足Ra≤1，且5≤Rc/Ra的条件。
[表12] 计算号 D1 (nm) 第3电介质层24 Tc Ta Ac Aa 材料 折射 率 D3 (nm) (％) (％) (％) (％) 12-1 55 无 40 42 47 54 12-2 50 MgO Al2O3 1.7 34 45 45 46 51 12-3 50 AlN 1.9 34 45 46 45 51 12-4 50 Al-Ti-N ZnTe-O 2.0 23 48 48 42 48 12-5 45 ZnS-SiO2 ZnO ZrO2-SiO2 2.3 17 51 50 41 46 12-6 45 TeO2 Ta2O5 ZrO2 2.5 17 52 52 40 45 12-7 40 TiO2 2.8 17 53 53 39 44
如表12所示，在不存在第3电介质层24时，Tc，Ta均在42％以下。与此相对，通过形成第3电介质层24，Tc，Ta可以达到45％以上。而且，折射率越高，Tc，Ta可以越大，这一点经过计算已被确认。为使透过率超过50％以上，最好采用折射率为2.3以上的材料形成第3电介质层24。
下面，为便于验证计算结果，实际制作第1信息层13，并用分光器测定了透过率。
第1信息层13用以下方法制作。先准备直径120毫米，厚度为1.1毫米的聚碳酸酯衬底。在该衬底上，按顺序用溅射法形成第3电介质层24，第4界面层23(厚度3nm)，第1反射层22(厚度10nm)，第3界面层21(厚度3nm)，第2电介质层20(厚度23nm)，第2界面层19(厚度3nm)，第1记录层18(厚度6nm)，第1界面层17(厚度3nm)，以及第1电介质层16。除第3电介质层24之外的电介质层和界面层都采用与实施例3试样相同的材料形成。第1记录层18采用其组成式为(Ge-Sn)8Sb2Te11(Sn：10原子％)的材料形成。并且，不断改变第3电介质层24的材料和厚度以及第1电介质层16的厚度，制出了多种试样。同时，为便于比较，还制作了不含有第4界面层23和第3电介质层24的试样。对这些试样进行的第1信息层13的透过率Tc，Ta的测定结果见表13。
[表13] D1 (nm) 第3电介质层-24 Tc (％) Ta (％) 材料 D3(nm) 13-1 55 无 39 41 13-2 50 MgO 34 44 46 13-3 50 Al2O3 34 45 45 13-4 50 AlN 34 45 45 13-5 50 Al-Ti-N 23 49 48 13-6 50 ZnTe-O 23 47 48 13-7 45 ZnS-SiO2 17 50 50 13-8 45 ZnO 17 51 49 13-9 45 ZrO2-SiO2 17 49 50 13-10 45 TeO2 17 52 52 13-11 45 Ta2O5 17 52 51 13-12 45 ZrO2 17 52 51 13-13 40 TiO2 17 54 53
如表13，获得了基本如计算值的结果。试样13-7～13-13得到了50％以上的透过率。这样，通过形成第3电介质层24，第1信息层13的透过率有了飞跃式的提高。
以上结合例子对本发明的实施方式作了说明，但是本发明不仅仅局限于所述实施方式，根据本发明的技术思想，也可以适用于其它的实施方式。
发明效果
如上所述，基于本发明的信息记录介质及其制造方法，可以得到在2层记录层上进行高密度记录的信息记录介质。
并且，基于本发明的记录再生方法，可以进行高密度记录。
符号说明
10、10a：信息记录介质11：第1衬底11a：沟槽11b：背部12：第2衬底13、13a：第1信息层14：第2信息层15：中间层16：第1电介质层17：第1界面层18：第1记录层19：第2界面层20：第2电介质层21：第3界面层22：第1反射层23：第4界面层24：第3电介质层25：第4电介质层26：第5界面层27：第2记录层28：第6界面层29：第5电介质层30：第7界面层31：第2反射层35、43、63：激光束36：粘接层40：记录再生装置41：芯轴电机42、62：光头44、64：半导体激光器45、65：物镜50：试样51：衬底52：粘接层53：模型衬底61：载物台