JP2009196312A

JP2009196312A - 光情報記録媒体用記録層、および光情報記録媒体、ならびに光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP2009196312A
Application number: JP2008043219A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kakiuchi; 宏憲柿内; Hideo Fujii; 秀夫藤井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】信号品質が十分に高い上に、更に良好な記録特性を得ることができる光情報記録媒体用記録層、および光情報記録媒体、ならびに光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲットを提供することを課題とする。
【解決手段】レーザー光の照射によって記録マークが形成される記録層であって、その記録層は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％、またはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂから選ばれる１種類以上の元素を１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる。
【選択図】なし

Description

本発明は、青色レーザーを使用した次世代型と呼ばれる追記型光ディスクであるＢＤ−Ｒ等の光情報記録媒体用記録層、および光情報記録媒体、ならびに光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲットに関するものである。

近年、光情報記録媒体として、赤色レーザーを使用した追記型光ディスクのＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒに代わり、青色レーザーを使用した次世代型と呼ばれる追記型光ディスクのＢＤ−Ｒが採用され始めている。このＢＤ−Ｒの記録層としては、大別して有機色素材料と無機材料薄膜を用いることが検討されている。有機色素材料は、赤色レーザーを使用した既存の追記型光ディスクのＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒにおいて実績があるものの、青色レーザーで記録することができる有機色素材料は、耐光性の面で問題があることから、特にＢＤ−Ｒの記録層としては、無機材料薄膜を用いることが主に検討されている。

その記録方式としては、レーザー照射によって、無機材料薄膜が相変化する方式、無機材料薄膜に孔を開ける方式、無機材料薄膜が層間反応する方式などが知られている。

無機材料薄膜が相変化する方式としては、その記録層として酸化物や窒化物が検討され、例えば、特許文献１では、Ｔｅ−Ｏ−Ｍ（Ｍは金属元素、半金属元素、半導体元素のいずれかから選ばれる少なくとも１種の元素）が提案されている。

また、無機材料薄膜に孔を開ける方式としては、その記録層として低融点金属材料が検討され、例えば、特許文献２では、Ｓｎ合金に３Ｂ族、４Ｂ族、５Ｂ族を添加した合金、特許文献３では、Ａ（＝Ｓｉ，Ｓｎ）−Ｍ（＝Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｔａ，Ｆｅ，Ｗ，Ｃｒ，Ｖ，Ｇａ，Ｐｂ，Ｍｏ，Ｉｎ，Ｔｅ）合金（但し、Ｍの比率は原子比で０．０２〜０．８）などが夫々提案されている。

更には、無機材料薄膜が層間反応する方式としては、例えば、特許文献４では、第一記録層：Ｉｎ−Ｏ−（Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍｏ）、第二記録層：Ｓｅおよび／またはＴｅ−Ｏ−（Ｔｉ，Ｐｂ，Ｚｒ）、特許文献５では、第一記録層：Ｉｎを主成分とする金属、第二記録層：５Ｂ族もしくは６Ｂ族を含む酸化物以外の金属あるいは半金属などが夫々提案されている。

無機材料薄膜が相変化する方式として、その記録層として例えば酸化物を用いた場合、記録層単独での反射率が低く、ディスク状態での反射率を高めるため反射層が必要となり、且つ変調度を増加させるために記録層の上下にＺｎＳ−ＳｉＯ_２などの誘電体層を設ける必要があり、ディスクを構成する層数が多くなってしまう。また、無機材料薄膜が層間反応する方式でも、記録層自体が複数の薄膜で形成されることから、層数が多くなってしまう問題が残る。

これに対し、低融点金属に孔を開ける方式は、記録層単独での反射率が高く、且つ、孔開けによって変調度も大きく取れることからディスクを構成する層数を少なくする観点からは有利な方式である。但し、一般的に金属薄膜は、酸化物や窒化物の薄膜に比べ、高温高湿下での耐久性に劣るため、合金化によって各種改善が検討されているが、合金化によって逆に反射率は低下し、ディスク特性も変化することから、各種特性を適度に向上させバランスを取ることが課題となっている。

特許第３６３８１５２号公報特開２００２−２２５４３３号公報米国特許公開２００４／０２４１３７６号明細書特開２００３−３２６８４５８号公報特許第３４９９７２４号公報

本発明は、上記従来の問題を解消せんとしてなされたもので、信号品質が十分に高い上に、更に良好な記録特性を得ることができる光情報記録媒体用記録層、およびその記録層を備えた光情報記録媒体、ならびに光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲットを提供することを課題とするものである。

請求項１記載の発明は、レーザー光の照射によって記録マークが形成される記録層であって、前記記録層は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体用記録層である。

請求項２記載の発明は、レーザー光の照射によって記録マークが形成される記録層であって、前記記録層は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂから選ばれる１種類以上の元素を１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体用記録層である。

請求項３記載の発明は、前記請求項１または２のいずれかに記載の記録層を備えてなることを特徴とする光情報記録媒体である。

請求項４記載の発明は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲットである。

請求項５記載の発明は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂから選ばれる１種類以上の元素を１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲットである。

本発明によれば、信号品質が十分に高い上に、更に良好な記録特性を得ることができる光情報記録媒体用記録層、およびその記録層を備えた光情報記録媒体を提供することができる。特にディスク構成の層数の少ない有利な記録方式である孔開け方式を採用する青色レーザーを使用した追記型光ディスクとして最適である。また、本発明によれば、上記記録層の形成および光情報記録媒体の作製に有効なスパッタリングターゲットを提供することができる。

本発明者らは、次世代の青色レーザーを使用した良好な記録感度を持つ孔開け方式の記録層開発を目指し、鋭意、実験、検討を重ねた結果、基金属元素として低融点且つ環境負荷の小さいＩｎに着目し、これにＣｏ、Ｎｉを適量含有させ、更に加えてＮｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂを含有させることにより、前記の課題を有利に解決することを知見し、ここに発明を完成させるに至った。

以下、本発明の光情報記録媒体用記録層において、主成分である基金属元素としてＩｎを選定した理由、また、このＩｎにＣｏ、Ｎｉ、更にはＮｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂを含有させたＩｎ合金を採用した理由について、その成分範囲の規定を含めて詳細に説明する。

まず、Ｉｎを主成分の基金属元素として採用したのは、融点が約１５６．６℃であり、従来から光情報記録媒体用記録層に用いられているＡｌ、Ａｇ、Ｃｕなどの他の金属に比べてその融点が格段に低いため、Ｉｎ合金の薄膜が容易に溶融、変形し、低いレーザーパワーであっても容易に優れた記録特性を発揮することができるからである。また、特に、青色レーザーを使用した次世代型の追記型光ディスクへの適用を考えた場合には、Ａｌ基合金などでは記録マークの形成が困難となる可能性があるが、Ｉｎ基合金ではこのような可能性は全くないからである。そして、このＩｎは、上記記録特性を十分に発揮させるには４０原子％以上とすることが好ましく、またより好ましくは４５原子％以上、特に好ましくは５０原子％以上とする。

次に、本発明では、ＩｎにＣｏ、Ｎｉの１種以上を２０〜５０原子％含有させることによって、高反射率を維持しながら、８Ｔ信号の高Ｃ／Ｎを実現することができる。尚、この詳細なメカニズムは明確ではないが、ＣｏやＮｉの含有によって、超表面平滑性、微細組織、表面張力調整を同時に実現できたと推測することができる。

Ｃｏ、Ｎｉの１種以上の含有量が２０原子％未満では、記録層の超表面平滑性が実現できなくなるため、メディアノイズが高くなってしまうことから高Ｃ／Ｎを実現することができず、好ましくない。また、Ｃｏ、Ｎｉの１種以上の含有量が５０原子％を超えると、Ｉｎの低融点という特徴を大きく損ない、高Ｃ／Ｎを得るための記録レーザーパワーが増大することで記録感度が劣化するため好ましくない。尚、ジッターの観点では、Ｃｏの単独添加もしくはＣｏとＮｉの複合添加が好ましい。

しかしながら、ＩｎにＣｏ、Ｎｉの１種以上を加えただけの合金系では、信号品質は十分に高いが、一方で記録感度が必ずしも十分に高くないことが明らかになったため、ＩｎにＣｏ、Ｎｉの１種以上を２０〜５０原子％含有させた上で、更に加えて、Ｎｂであれば５〜２０原子％、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂであれば１〜１０原子％を含有させることにより、記録レーザーパワーを低減することができることを見出した。尚、ＮｂとＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂは共に含有させても良い。

本発明の記録層の膜厚は、記録層の上下に金属、半金属、誘電体などの他の層を挿入することによって最適値は変動するが、記録層単層で使用する場合は、８〜２５ｎｍとすることが好ましく、更にその下限は１０ｎｍ、上限は２０ｎｍとすることが好ましい。

上記Ｉｎ合金からなる記録層は、ディスク面内での膜厚分布を均一に制御しやすい点からスパッタリング法によって形成するのが良い。本発明に係る上記Ｉｎ合金からなる記録層を形成するために用いるスパッタリングターゲットの組成は、上述した記録層の合金組成と基本的に同一であり、先にＩｎ合金として記載した合金組成に調整することで、所望の成分組成を容易に実現することができる。

尚、このスパッタリングターゲットは、真空溶解法などによって製造されるが、その製造に当たっては、雰囲気中の酸素、窒素などのガス成分や溶解炉成分が微量ながら不純物としてスパッタリングターゲット中に混入することがある。しかし、本発明の記録層やスパッタリングターゲットの成分組成は、それら不可避的に混入してくる微量成分まで規定するものではなく、本発明の特性が阻害されない限り、それら不可避的不純物の微量混入は許容することができる。

以下、本発明の発明例および比較例について説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術範囲に含まれる。

（１）光ディスクの作製方法
基板としてポリカーボネート基板（厚さ：１．１ｍｍ、トラックピッチ：０．３２μｍ、溝幅：０．１４〜０．１６μｍ、溝深さ：２５ｎｍ）を用い、その上面に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によって記録層を形成した。スパッタリングターゲットとしては、直径４インチのＩｎターゲット上に添加元素のチップ（５ｍｍ角もしくは１０ｍｍ角）を置いた複合ターゲットを用いた。膜組成は、ＩＣＰ発光分析法またはＩＣＰ質量分析法で測定した。

スパッタ条件は、到達真空度：４×１０^−３Ｐａ以下、Ａｒガス圧：０．２７Ｐａ、ＤＣスパッタパワー：１００Ｗとした。膜厚は、ＢＤ−Ｒディスク未記録状態のＳＵＭ２信号（反射率と相関ある出力信号）レベルが２８０ｍＶ以上を確保できる膜厚となるよう１２〜２１ｎｍの範囲で調整した。

次いで、形成された記録層の上面に、紫外線硬化性樹脂（日本化薬社製「ＢＲＤ−１３０」（商品名））をスピンコ−トした後、紫外線硬化させて膜厚１００±１５μｍの光透過層を形成した。

（２）光ディスクの評価法
光ディスクの評価には、光ディスク評価装置（パルステック工業社製「ＯＤＵ−１０００」（商品名）、記録レーザー波長：４０５ｎｍ、ＮＡ（開口数）：０．８５）、スペクトラムアナライザー（アドバンテスト社製「Ｒ３１３１Ｒ」（商品名））を用いた。

線速は４．９ｍ／ｓで、未記録状態のＳＵＭ２レベル、記録レーザーパワー４〜１２ｍＷの範囲において、長さ０．６μｍの記録マーク（２５ＧＢのＢｌｕｅ−ｒａｙＤｉｓｃの８Ｔ信号に相当）を繰り返して形成し、再生レーザーパワー０．３ｍＷにおける信号読み取り時の記録再生時の信号変調度（（ＳＵＭ２最大値−ＳＵＭ２最小値）／ＳＵＭ２最大値×１００（単位％））および最大Ｃ／Ｎ値を測定した。

一般的に光ディスクに要求される記録特性は、信号変調度として５０％以上、最大Ｃ／Ｎ値として４５ｄＢ以上必要と考えられており、表１には、各記録層組成において、信号変調度５０％以上（表１の（１））、最大Ｃ／Ｎ値４５ｄＢ以上（表１の（２））となったときの各記録レーザーパワーを記載している。表１の（３）には各記録層組成の記録感度を記載しているが、これは、表１の（１）と（２）のうち、記録レーザーパワーが高い方の値を記載している。これは、信号変調度と最大Ｃ／Ｎ値が共に良好な記録特性を得るための必要条件であるためである。尚、最大Ｃ／Ｎ値が４５ｄＢに達しなかった場合は、表１の（３）には×と記載している。

また、表１に記載の判定基準は、最上段に基準例として記載のＩｎ−Ｃｏ２元系合金と比較して記録感度が改善したか否かであって、基準例と比較して記録レーザーパワーを低減することができたもの（記録感度：７．０ｍＷ未満）を合格（○）とし、基準例と同レベル（記録感度：７．０〜７．５ｍＷ）のものを不合格（△）、基準例より明らかに劣るもの（記録感度：７．５ｍＷ超）を不合格（×）として記載した。

発明例１、２、３は、Ｃｏを２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は６．５ｍＷ、５．５ｍＷ、６．５ｍＷと基準例の７．０ｍＷと比較して夫々改善することができている。それに対し、Ｃｏを２０〜５０原子％含有したＩｎ合金に、Ｎｂを含有させたものの、その含有量が３．３原子％と低い比較例１では、記録感度は基準例と同じ７．０ｍＷであり、Ｎｂの含有量が５原子％未満では、記録感度を向上させることができないことを示している。また、Ｎｂの含有量が２１．５原子％と高い比較例２では、記録感度は基準例より高い７．５ｍＷであり、Ｎｂの含有量が２０原子％超では、記録感度を向上させることができないことを示している。

発明例４、５は、Ｎｉを２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例４、５ともに６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して夫々改善することができている。

発明例６、７は、ＣｏとＮｉを合計２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例６、７共に６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して夫々改善することができている。それに対し、ＣｏとＮｉの合計含有量が５９．９原子％と高い比較例３では、最大Ｃ／Ｎ値が４５ｄＢに達しなかった。

発明例８、９、１０は、Ｃｏを２０〜５０原子％含有し、更にＬａを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例８、９、１０共に６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。それに対し、Ｃｏを２０〜５０原子％含有したＩｎ合金に、Ｌａを含有させたものの、その含有量が０．３原子％と低い比較例４では、記録感度は基準例と同じ７．０ｍＷであり、Ｌａの含有量が１原子％未満では、記録感度を向上させることができないことを示している。また、Ｌａの含有量が１３．２原子％と高い比較例５では、記録感度は基準例と同じ７．０ｍＷであり、Ｌａの含有量が１０原子％以上では、記録感度を向上させることができないことを示している。比較例６は、Ｌａの含有量が２０．５原子％と更に高く、最大Ｃ／Ｎ値が４５ｄＢに達しなかった。

発明例１１、１２は、Ｎｉを２０〜５０原子％含有し、更にＬａを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例１１、１２ともに６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して夫々改善することができている。

発明例１３、１４は、ＣｏとＮｉを合計２０〜５０原子％含有し、更にＬａを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例１３、１４共に６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して夫々改善することができている。それに対し、Ｌａの含有量が１２．９原子％と高い比較例７では、最大Ｃ／Ｎ値が４５ｄＢに達しなかった。

発明例１５、１６は、Ｃｏを２０〜５０原子％含有し、更にＣｅを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例１５、１６共に６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。また、発明例１７は、ＣｏとＮｉを合計２０〜５０原子％含有し、更にＣｅを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は６．５ｍＷと基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。

発明例１８、１９は、Ｃｏを２０〜５０原子％含有し、更にＰｒを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例１８、１９共に６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。また、発明例２０は、ＣｏとＮｉを合計２０〜５０原子％含有し、更にＰｒを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は６．５ｍＷと基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。

発明例２１、２２は、Ｃｏを２０〜５０原子％含有し、更にＹｂを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は発明例２１、２２共に６．５ｍＷであり、基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。また、発明例２３は、ＣｏとＮｉを合計２０〜５０原子％含有し、更にＹｂを１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなる成分組成の記録層である。記録感度は６．５ｍＷと基準例の７．０ｍＷと比較して改善することができている。

比較例８〜１５は、Ｃｏを２０〜５０原子％含有したＩｎ合金に、Ｎｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂに代えて、Ｙ、Ｍｎ、Ｇｄを夫々含有させている。これらＮｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂ以外の添加元素を含有させた比較例８〜１５では、何れも合格基準を達成することはできなかった。特に、Ｙ、Ｇｄは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂと同じ希土類元素であるが、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂとは異なり融点が１０００℃を超えるため、これらと同等の記録感度を得ることができなかったと判断することができる。

Claims

レーザー光の照射によって記録マークが形成される記録層であって、前記記録層は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体用記録層。
レーザー光の照射によって記録マークが形成される記録層であって、前記記録層は、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂから選ばれる１種類以上の元素を１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体用記録層。
前記請求項１または２のいずれかに記載の記録層を備えてなることを特徴とする光情報記録媒体。
Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＮｂを５〜２０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲット。
Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上の元素を２０〜５０原子％含有し、更にＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｙｂから選ばれる１種類以上の元素を１〜１０原子％含有するＩｎ合金からなることを特徴とする光情報記録媒体の記録層形成用スパッタリングターゲット。