JP2006508489A - 記録型光ディスクの製造方法、前記方法により得られる光ディスク、および記録層 - Google Patents

記録型光ディスクの製造方法、前記方法により得られる光ディスク、および記録層 Download PDF

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Abstract

本発明は、サーメットを構成する金属合金と誘電体とを備えた前方書き込み層の形成ステップを含む、記録型光ディスクの製造方法に関し、後方書き込み層を形成して前記後方書き込み層に透明な中間層を蒸着する少なくとも一つの先行ステップを含み、前記前方書き込み層の伝達率が４５％以上であることを特徴とする。本発明は、また、前記方法で得られる光ディスクと書き込み層とに関する。

Description

本発明は、マルチレベルで書き込み可能なディスクの分野に関し、特に、一方向性の光記録、すなわち、１回の記録と複数回の書込みとが可能で、消去または再書込みが不能な、光記録の分野に関する。
一つの用途は、たとえば、ｎ個の記録レベルを有するＣＤ（「Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ」）、ＤＶＤ（「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ」）、あるいはＢＤ（「Ｂｌｕｒａｙ Ｄｉｓｃ」）、Ｒ（「Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ」）、Ｗｏｒｍ（「Ｗｒｉｔｅ−Ｏｎｃｅ Ｒｅａｄ Ｍａｎｙ」）、ＤＲＡＷ（「Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｅａｄ Ａｆｔｅｒ Ｗｒｉｔｅ」）タイプのマルチレベルの光ディスクへの記録である。
現在、一度だけ書き込み可能な簡易レベルのディスクの大半が、有機色素に基づく技術を使用している。従来技術によるディスク構造を図１に示した。
一般に、これらのディスクは、
・たとえばポリカーボネートからなるプラスチック製の透明基板（１）と、
・書き込み波長を感知する色素層（２）と、
・たとえば金合金または銀合金からなる反射層（３）と、
・一つまたは複数の保護層（４）とを含む、
光学的な積層から構成される。
データは、基板を介して色素層に高出力のレーザダイオード（５）を集光することによって、ディスクの表面に螺旋状に書き込まれるので、データは、最終的に、反射の大きい非書き込みエリアと反射の小さい書き込みエリアとの繰り返しによって示される。データの読み込みは、低出力のレーザダイオードで行われる。読み込みでも書き込みでも、プラスチック基板に予め刻まれたピットの存在によって、前記螺旋に沿って進むことができる。
有機材料に基づく活性層は、たとえば、米国特許第４９４０６１８号明細書または欧州特許第３５３３９３号明細書に記載されている。
しかし、有機色素の伝達が弱すぎると、複数の書き込みレベルの積層が妨げられる。その場合は、無機質の解決方法に戻らざるを得ない。
また、従来技術では、サーメット系に属する材料を使用することが知られている。サーメットは、当業者にとって慣用的な用語であって、誘電性材料と一つまたは複数の金属元素とがスパッタリング蒸着される、セラミックと金属との化合物を意味する。
たとえば、サーメットを用いた光ディスクの製造方法を開示する米国特許第４６４０８６０号明細書を参照する。しかしながら、この特許により提案されている層のタイプでは、高密度の記録媒体を製造できない。何故なら、サーメット層の吸収率および反射率が高すぎて、多層構造を検討できないからである。
同様の解決方法が、円筒基板上にサーメットタイプのフィルムを有するディスクを開示した日本特許第５６１５６９４２号明細書に記載されている。確かに書き込み面は増えているが、このような基板は、一般に普及している読取装置との互換性がない。
本発明の目的は、標準読取装置で利用可能な基板に高密度情報の書き込み媒体を構成可能にすることにより、従来技術の解決方法の不都合を解消することにある。
このため、本発明は、その最も一般的な意味において、サーメットを構成する金属合金と誘電体とを有する前方書き込み層の形成ステップを含む記録型光ディスクの製造方法に関し、後方書き込み層を形成して前記後方書き込み層に透明な中間層を蒸着する少なくとも一つの先行ステップを含むこと、および前記前方書き込み層の伝達率が４５％以上で好適には５５％より高いことを特徴とする。
この方法は、好適には、後方書き込み層を形成する複数のステップを含み、前記ステップの少なくとも幾つかは、伝達率が４５％以上で好適には５５％より高いサーメットをなす金属合金と誘電体との共蒸着を行うことからなり、書き込み層が透明な中間層に分離され、有利には、Ａｕ−Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ-Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ−ＳｉＯ２、Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３、Ｉｎ−ＳｉＯ２からなる系に属する。
好適な実施形態によれば、サーメットは、金の原子比率が５０％より高いＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４タイプである。
有利には、書き込み層の厚さが５〜５０ｎｍである。
特に有利な実施形態によれば、書き込み層は、金の原子比率が約８０％、Ｓｉ３Ｎ４の原子比率が約２０％で約２０ｎｍのＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４活性層を、基板に共スパッタリング蒸着することにより製造される。
本発明は、また、前記活性層が、少なくとも一つの後方書き込み層を被覆し、前記サーメット活性層の伝達率が４５％以上で好適には５５％より高いことを特徴とする、基板とサーメット型の活性層とからなる記録型光ディスクに関する。
好適には、前記サーメット活性層が、後方書き込み層であり、連続層が、透明基板をなす層により分離されている。
本発明は、また、基板にサーメット蒸着することにより構成される書き込み層に関し、この層は、伝達率が４５％以上で好適には５５％より高く、サーメットが、好適にはＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ-Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ−ＳｉＯ２、Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３、Ｉｎ−ＳｉＯ２からなる系に属し、有利には、Ａｕ−Ｓｉ３Ｎ４化合物であり、金の原子比率が５０％より高く、厚さが５〜５０ｎｍであることを特徴とする。
本発明は、また、個々の面に収束される少なくとも一つの活性化ビームで複数の積層書き込み層を活性化することにより書き込み可能なディスクの記録方法に関し、前面に配置される層の少なくとも一回の活性化ステップを含み、前記層のサーメット材料は、伝達率が４５％以上で好適には５５％であって厚さが５〜５０ｎｍであり、また、背面に配置される層の少なくとも一回の活性化ステップを含むことを特徴とする。
本発明は、限定的ではない実施形態に対応する添付図面を参照しながら、以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。
図２は、本発明によるディスクの半径方向の面に沿った断面図である。
本発明によるディスクは、周知のように、ディスクの背面をなす透明基板（１）から構成される。たとえば、ポリカーボネート（ＰＣ）またはＰＭＭＡディスクであり、透明中間層（１０）により分離される複数の書き込み層（７、８）がディスクに形成される。
最終書き込み層、すなわち後方の層（９）は、物理的な劣化に対する保護を行う保護層により被覆される。
書き込み層（７、８）は、テスタまたはカッティングマシンからよく見えるように十分な反射率をもつように選択され、また、上レベルまたは後方レベルに到達できる伝達率を有する情報書き込みを可能にするように、十分な吸収性をもつものとする。
本発明は、特に、半透明な各レベルに対して活性層として非常に透明度の高い（Ｔ＝４５％以上）サーメットを選択することにある。実際には、これらのサーメットの反射率および吸収率は、従来技術で知られているよりもずっと低い。
本発明で使用される合金中の金属の原子比率は、従来技術で用いられているよりもずっと高い。本発明では、合金の金属比率が５０％より高いが、従来技術では、合金の金属比率は、原子比率で約２０％である。
各書き込み層（７、８）の厚さは、５〜５０ｎｍである。一つまたは複数の追加透明層を付加して、レベルの反射および／またはコントラストを高めてもよい。
金属比率は、前方の層から最も離れた層に向かって増加する。保護層は任意である。保護層は、ディスクの動作に必要不可欠というわけではないが、ディスクを保護できる。
本発明において、「前方」とは、記録に用いられる入射ビームに最も近い層を意味し、「後方」とは、最も遠い層を意味する。
これらの材料の獲得方法は様々であるが（ナノメータオーダの一次化合物による混合、ゾル−ゲル方法、真空蒸着など）、真空のカソードスパッタリングによる製造は最も使用されているものの一つである。
蒸着は、温度を約１００℃から１５０℃にした基板で行われる。この方法は、さらに、ターゲットのガス抜き操作とサンプルの自由大気への排出操作といった公知の操作を含む。
以下、波長λ＝６５０ｎｍで動作するＤＶＤ−Ｒを製造するための、本発明の特定の実施形態を参照しながら説明する。
厚さ０．６ミリメートルのポリカーボネートディスクからなる基板（１）に、約２０ｎｍのＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４の活性層を蒸着する。この活性層は、シリコンターゲットに０．０４４ｍＡ／ｃｍ、金ターゲットに０．０１１ｍＡ／ｃｍの強度で共スパッタリングすることにより蒸着される。圧力は１０−２ｍバールである。アルゴン流は、窒素流と同様に４０ｓｃｃｍである。その場合、金の原子比率は８１％である（従って、Ｓｉ３Ｎ４の原子比率は１９％である）。
書き込み前と書き込み後に測定された光学特性を図３の表に示した。この表は、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９に対して書き込み前と後に測定した光学特性を示している。
書き込み周波数１９．６ＭＨｚ、線形速度３．９ｍ／秒、書き込み出力１０ｍＷの場合、測定では、変調０．２６、分解能０．５８、非対称性−６．９％となった。図４、５に、周波数Ｆ＝１９．６ＭＨｚ、線形速度＝３．９ｍ/秒、Ｐ＝１０ｍＷ、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９の場合に得られる信号３Ｔ、１４Ｔを示した。
第二の実施例によれば、本発明は、書き込み／読み込み波長λ＝４０５ｎｍで１．２ｍｍのポリカーボネート基板に１００μｍの層を形成したディスクＢｌｕの事例に適用されている。
図６は、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９層に対して書き込み前に測定された光学特性を示す表である。
書き込み周波数４１ＭＨｚ、線形速度５．１ｍ／秒のとき、書き込み出力に応じたデジタル信号２Ｔ、８Ｔの搬送波の幅（ジッタ）を測定した（図４）。これは、トラックピッチ０．３２μｍの場合、密度１５ＧＢに相当する。
図７は、書き込み周波数４１ＭＨｚ、線形速度５．１ｍ／秒のとき、２Ｔ、８Ｔのデジタル搬送波の幅（ジッタ）を書き込み出力の関数として示す曲線である。Ａｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９の厚さは２０ｎｍである。このパラメータは、ひずみの度合いと、書き込みマークの規則性とを考慮に入れている。周波数υｒにおけるスペクトル分析で供給される信号は、アモルファスマークへのスポットの走査時に生じる電流変化のフーリエ変換に比例する。反射率の変化は急激ではないが、これは、マークの形状を読み取り、また、その後の、書き込みマークの長さに変化をもたらす様々な原因による他の現象を読み取る、スポットのガウス性によるものである。そうした全ては、読み取り周波数における搬送波のスペクトル密度の広がりとなってあらわれる。このようなスペクトルの劣化により、読み取り誤差が生じることがある。この劣化は、搬送波の幅を測定することによって量子化可能であり、通常、ジッタと呼ばれている（単位：ｎｓまたは％）。
この構成では、書き込み出力８ｍＷのとき、変調０．６８８、分解能０．４６３、非対称性−５．６％となる。図８、９では、層厚２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９に対して、周波数Ｆ＝４１ＭＨｚ、線形速度＝５．１ｍ／秒、Ｐ＝８ｍＷのときの信号２Ｔ、８Ｔを示した。
従来技術による光ディスクの断面図である。 本発明による光ディスクの断面図である。 厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９に対して書き込み前と書き込み後に測定した光学特性を示す表である。 周波数Ｆ＝１９．６ＭＨｚ、線形速度＝３．９ｍ／秒、Ｐ＝１０ｍＷ、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９（ＤＶＤフォーマット）に対して信号３Ｔを示す図である。 周波数Ｆ＝１９．６ＭＨｚ、線形速度＝３．９ｍ／秒、Ｐ＝１０ｍＷ、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９（ＤＶＤフォーマット）に対して信号１４Ｔを示す図である。 厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９に対して書き込み前に測定した光学特性を示す表である。 書き込み周波数４１ＭＨｚ、線形速度５．１ｍ／秒のとき、書き込み出力に応じてデジタル搬送波の幅の変化（ジッタ）２Ｔ、８Ｔを示す曲線である。層厚２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９（ブルーレイフォーマット）。 周波数４１ＭＨｚ、線形速度５．１ｍ／秒、Ｐ＝８ｍＷのとき、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９に対して信号２Ｔを示す図である。 周波数４１ＭＨｚ、線形速度５．１ｍ／秒、Ｐ＝８ｍＷのとき、厚さ２０ｎｍのＡｕ８１（Ｓｉ３Ｎ４）１９に対して信号８Ｔを示す図である。
符号の説明
１ 基板
２ 色素層
３ 反射層
４ 保護層
５ レーザダイオード
７、８ 書き込み層
９ 後方の層
１０ 中間層

Claims (19)

  1. サーメットを構成する金属合金と誘電体とを有する前方書き込み層の形成ステップを含む、記録型光ディスクの製造方法であって、後方書き込み層を形成して前記後方書き込み層に透明な中間層を蒸着する少なくとも一つの先行ステップを含み、前記前方書き込み層の伝達率が４５％以上であることを特徴とする方法。
  2. 前方書き込み層の伝達率が５５％より高いことを特徴とする請求項１に記載の記録型光ディスクの製造方法。
  3. 後方書き込み層を形成する複数のステップを含み、少なくとも幾つかの前記ステップは、伝達率が４５％以上で好適には５５％より高いサーメットをなす金属合金と誘電体とを共蒸着することからなり、書き込み層が、透明な中間層により分離されることを特徴とする請求項１に記載の記録型光ディスクの製造方法。
  4. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層が、Ａｕ−Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ-Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ−ＳｉＯ２、Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３、Ｉｎ−ＳｉＯ２からなる系に属するサーメットの蒸着により製造されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の記録型光ディスクの製造方法。
  5. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層は、金の原子比率が５０％より高いＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４サーメットの蒸着により製造されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の記録型光ディスクの製造方法。
  6. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層の厚さが５〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の記録型光ディスクの製造方法。
  7. 書き込み層は、金の原子比率が約８０％、Ｓｉ３Ｎ４の原子比率が約２０％の厚さ約２０ｎｍのＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４活性層を、基板に共スパッタリング蒸着することより製造されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の記録型光ディスクの製造方法。
  8. 前記活性層が、少なくとも一つの後方書き込み層を被覆し、前記サーメット活性層の伝達率が、４５％以上で好適には５５％より高いことを特徴とする、基板とサーメットタイプの活性層とからなる記録型光ディスク。
  9. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い複数のサーメット活性層を含み、前記サーメット活性層が、後方書き込み層を被覆し、この連続層が、透明基板をなす層により分離されることを特徴とする請求項８に記載の、基板とサーメットタイプの活性層とからなる記録型光ディスク。
  10. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層が、Ａｕ−Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ-Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ−ＳｉＯ２、Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３、Ｉｎ−ＳｉＯ２からなる系に属するサーメットの蒸着により製造されることを特徴とする、請求項８または９に記載の記録型光ディスク。
  11. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層は、金の原子比率が５０％より高いＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４サーメットの蒸着により製造されることを特徴とする、請求項８または９に記載の記録型光ディスク。
  12. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層の厚さが５〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項８または９に記載の記録型光ディスク。
  13. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高い書き込み層は、金の原子比率が約８０％、Ｓｉ３Ｎ４の原子比率が約２０％のＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４化合物からなることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の記録型光ディスク。
  14. 伝達率が４５％以上で好適には５５％より高いことを特徴とする、基板へのサーメット蒸着からなる書き込み層。
  15. サーメットが、Ａｕ−Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ-Ｓｉ３Ｎ４、Ａｕ−ＳｉＯ２、Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３、Ｉｎ−ＳｉＯ２からなる系に属することを特徴とする請求項１４に記載の書き込み層。
  16. サーメットは、金の原子比率が５０％より高いＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４化合物からなることを特徴とする請求項１４に記載の書き込み層。
  17. サーメットの厚さが５〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１４に記載の書き込み層。
  18. サーメットは、金の原子比率が約８０％、Ｓｉ３Ｎ４の原子比率が約２０％のＡｕ−Ｓｉ３Ｎ４化合物からなることを特徴とする請求項１４に記載の書き込み層。
  19. 個々の面に収束される少なくとも一つの活性化ビームを用いて複数の積層書き込み層を活性化することにより書き込み可能なディスクの記録方法であって、前面に配置される層の少なくとも一つの活性化ステップを含み、前記層は、伝達率が４５％以上で好適には５５％より高く厚さ５〜５０ｎｍのサーメット材料を有し、また、背面に配置される層の少なくとも一回の活性化ステップを含むことを特徴とする方法。
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