JP2014031000A - 記録媒体、記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性や高密度記録に適した単膜構造の情報記録層の実現。
【解決手段】記録媒体として、基板と、情報記録層と、光透過層とを有する構造において、基板と光透過層の間に形成される情報記録層は、Ｗ（タングステン）とＲｕ（ルテニウム）を含む酸化物による単膜構造とする。
【選択図】図１

Description

本開示は記録媒体及びその製造方法に関する。

特開２０１１−４２０７０号公報 特開２０１１−６５７２２号公報

近年、光学的な情報記録方式のメディアの一つである光ディスクは、パーソナルコンピュータの普及や、地上波デジタル放送の開始と普及、ハイビジョンテレビの一般家庭への普及の加速に伴い、高密度記録、大容量化が進んでいる。例えばＣＤ（Compact Disc）からＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、そしてブルーレイディスク（ＢＤ：Blu-ray Disc（登録商標））と、より多くの情報を記録可能とした光ディスク記録媒体が提供されている。
さらに近年次世代光ディスクとして、現行のＢＤよりも高密度記録を実現するものが提案、開発されている。

このような光ディスクの分野では、製造工程の効率化やコストダウンは強く求められる。
例えば現行のブルーレイディスクでは、情報記録層は、記録膜、反射膜、誘電体膜などを有する複膜構造であるが、このため大がかりなスパッタ装置が必要である。即ち多層膜により情報記録層を形成すると、多層膜の成膜に時間を要すると共に、数個の成膜室を備えた高価な成膜装置を必要とする。
製造効率やコストの点を考えると、単膜構造などのシンプルな情報記録層が好ましい。
また次世代ディスクとしては情報記録層を複数有する多層ディスクが検討されているが、情報記録層の数が多くなるということにつれて、情報記録層をよりシンプルな構造とすることが求められる。

但し、情報記録層を単膜構造とする場合、その信頼性が不十分となる場合がある。
例えば従来の情報記録層は、記録膜を誘電体等の保護膜で挟み込むような構造とされるが、誘電体などの保護膜（光学的・力学的・熱伝導）は、高いレーザパワーでマーク形成を行った際のマーク部分の膨張を抑止する働きがある。誘電体等を設けない単膜構造では、このような機能が働かないことから、結果的にレーザパワーマージンの確保が困難となる。
また、再生信号の変調度を得るためには、ある程度の高いレーザパワーで記録（マーク形成）を行う必要があるが、上記のような膨張により、マーク間のクロスライトが生じることがある。これは高密度化の障害となる。例えば情報記録層一層あたり３０ＧＢ以上の記録密度は困難である。

本開示はこのような点に鑑み、情報記録層をシンプルな単膜構造としつつ、高密度記録に対応し信頼性の良好な光記録媒体の提供を目的とする。

本開示の記録媒体は、基板と、上記基板上に形成され、ＷとＲｕを含む酸化物による単膜構造を含むとされた情報記録層と、上記情報記録層上に形成された光透過層とを有する。

本開示の記録媒体の製造方法は、基板と、情報記録層と、光透過層とを有する記録媒体の製造方法として、上記基板を成形する工程と、上記基板上に、スパッタリングによりＷとＲｕを含む酸化物による単膜構造を含むとされた上記情報記録層を形成する工程と、上記情報記録層上に上記光透過層を形成する工程とを有する。

このような本開示では、情報記録層をＷとＲｕを含む酸化物による単膜構造とする。このような構造とすることで、従来の単膜構造に比べて十分なレーザパワーマージンの確保と、高密度記録への対応が可能なる。

本開示によれば、単膜構造の情報記録層を持った光記録媒体として、信頼性確保と高密度記録への対応が可能となる。

本開示の実施の形態の光ディスクの層構造の説明図である。 実施の形態の光ディスクの製造工程の説明図である。 実施の形態の光ディスクの製造工程のフローチャートである。 比較例及び実施の形態のパワーマージンの説明図である。 実施の形態のパワーマージンの説明図である。 実施の形態のパワーマージンの説明図である。 実施の形態の環境試験結果の説明図である。 実施の形態の環境試験結果の説明図である。 実施の形態の高密度化対応の説明図である。 変調度のＳｎ添加量依存性の説明図である。 実施の形態の環境試験結果の説明図である。 実施の形態の環境試験結果の説明図である。 実施の形態の環境試験結果の説明図である。 実施の形態の環境試験後の反射率変化の説明図である。 変調度のＳｉ添加量依存性の説明図である。

以下、実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．実施の形態の光ディスクの構造＞
＜２．製造手順＞
＜３．情報記録層成分に応じた特性＞
［３−１：測定における成分比率］
［３−２：パワーマージン］
［３−３：信頼性検証］
［３−４：光記録密度対応］
［３−５：Ｓｎ添加濃度、Ｒｕ濃度］
［３−６：Ｓｉ添加またはＺｒ添加による信頼性向上］

＜１．実施の形態の光ディスクの構造＞

図１で実施の形態の光ディスクの層構造を説明する。
図１Ａは、実施の形態のシングルレイヤー（情報記録層が１層）の光ディスクの層構造を模式的に示したものである。
本例の光ディスクは、例えば厚みが約１．１ｍｍで、外径が約１２０ｍｍの円盤状の基板１の一面側に情報記録層２、及び光透過層（カバー層）３が形成されている。
なお図面上、上方が、記録再生時にレーザ光が入射されるレーザ入射面である。

基板１は、例えばポリカーボネート樹脂の射出成形で形成される。このとき、金型内にマスタリング原盤からトラッキング用のウォブリンググルーブの凹凸形状が転写されたスタンパが配置されていることで、基板１はスタンパの凹凸が転写された状態で形成される。即ち記録トラックとなるウォブリンググルーブが形成された基板１が、射出成形で形成されるものである。

このような基板１の一面、即ちウォブリンググルーブとしての凹凸が形成された面に対し、情報記録層２が成膜される。
本例の場合、情報記録層２は単膜構造とされる。
図１Ｂに示すように、この情報記録層２は、Ｗ（タングステン）とＲｕ（ルテニウム）を含む酸化物の薄膜とされる。膜厚は例えば４０ｎｍ前後である。
或いは、Ｗ／（Ｘ）／Ｒｕとして示すように、Ｗ、Ｒｕに加えて他の元素が添加された酸化物とされる。Ｘとは、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（スズ）、Ｉｎ（インジウム）、Ｃｕ（銅）Ｚｒ（ジリコニウム）又はＳｉ（珪素）の内のいずれか、または複数の組み合わせである。

また、この情報記録層２は、Ｒｕ含有比率が、Ｒｕ以外を１００としたときに３０％未満とされている。即ちＷ／Ｒｕ酸化物とする場合、Ｗを１００としたときにＲｕ含有比率が３０％未満とされる。或いはＷ／（Ｘ）／Ｒｕ酸化物とする場合、Ｗ＋（Ｘ）を１００としたときにＲｕ含有比率が３０％未満とされる。
また情報記録層２の上記（Ｘ）をＳｎとする場合、Ｗ＋Ｓｎを１００としたときに、Ｓｎ含有比率は７０％未満とされる。
またＷ／Ｒｕ酸化物、或いはＷ／（Ｘ）／Ｒｕ酸化物としては、酸素の量が化学量論組成よりも多く含有されている。つまり完全酸化以上の状態である。

図１Ａのように、情報記録層２の上面（レーザ照射面側）は、光透過層３とされる。
光透過層３は光ディスクの保護を目的として形成される。情報信号の記録再生は、例えば、レーザ光が光透過層３を通じて情報記録層２に集光されることによって行われる。
光透過層３は、例えば紫外腺硬化樹脂のスピンコート及び紫外線照射による硬化によって形成する。又は紫外線硬化樹脂とポリカーボネートシートや、接着層とポリカーボネートシート用いて光透過層３を形成することもできる。
光透過層３は、１００μｍ程度の厚みとされ、約１．１ｍｍの基板１と合わせて光ディスク全体の厚みが約１．２ｍｍとなる。

なお、図示していないが、光透過層３の表面（レーザ照射面）に、特に光ディスクに対する機械的な衝撃、傷に対する保護、さらには利用者の取り扱い時の指紋の付着などから、情報信号の記録再生品質を保護するためにハードコートを施す場合もある。
ハードコートには、機械的強度を向上させるためにシリカゲルの微粉末を混入したものや、溶剤タイプ、無溶剤タイプなどの紫外線硬化樹脂を用いることが出来る。
機械的強度を有し、指紋などの油脂分をはじくためには、ハードコートは１μｍから数μｍの厚さを有するようにする。

図１Ｃ、図１Ｄは、いわゆるマルチレイヤーディスクの場合を示している。
図１Ｃは情報記録層２としてレイヤＬ０，Ｌ１が設けられた２層ディスクである。
図１Ｄは情報記録層２としてレイヤＬ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が設けられた６層ディスクである。
それぞれ情報記録層２と情報記録層２の間は、中間層４とされる。
ここでは２層ディスク、６層ディスクを例示したが、もちろん情報記録層２の数は多様に考えられる。

＜２．製造手順＞

例えば図１Ａに示したシングルレイヤ構造を例に挙げ、実施の形態の光ディスクの製造手順について説明する。
図２は光ディスク製造過程の各状態の模式図、図３Ａは製造工程を示したフローチャートである。
なお、ここではスタンパを用いて基板１を作成する段階から述べるが、スタンパは、これに先立つ原盤マスタリング、現像、スタンパ生成という工程を経て形成される。

図３ＡのステップＦ１０１として、基板１の成形が行われる。例えばポリカーボネート樹脂の射出成形により成形樹脂基板１を成形する。ここで成形される基板１には情報記録層２における記録トラック（ウォブリンググルーブ）となる凹凸パターンが形成される。
図２Ａは基板１を成形する金型を概略的に示している。
この金型は、下キャビティ１２０と上キャビティ１２１から成り、下キャビティ１２０には、情報記録層２についての凹凸パターンを転写するためのスタンパ１００が配置される。スタンパ１００には、転写のための凹凸パターン１００ａが形成されている。

このような金型を用いて射出成形で基板１を成形するが、成形される基板１は図２Ｂのようになる。
即ちポリカーボネート樹脂による基板１は、その中心はセンターホール２０とされるとともに、その一面側は、金型内のスタンパ１００に形成された凹凸パターン１００ａが転写された凹凸パターンとなる。

続いて図３ＡのステップＦ１０２で、情報記録層２の形成が行われる。即ち基板１の凹凸パターン上に、スパッタリングにより情報記録層２を成膜する。図２Ｃに情報記録層２が成膜された状態を示している。
この場合に、スパッタリングターゲットに、上述のＷ／Ｒｕ合金、もしくはＷ／（Ｘ）／Ｒｕ合金を使用する。そしてＡｒガス、Ｏ₂ガスを導入して反応性スパッタリングを行う。これにより、図１で説明したＷ／Ｒｕ酸化物、もしくはＷ／（Ｘ）／Ｒｕ酸化物の情報記録層２を形成する。（上述の通りＸとは、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｉのいずれか、または組み合わせ）
なお、この工程では、Ｗターゲット、Ｒｕターゲット、（及び（Ｘ）ターゲット）を独立して用い、それぞれスパッタリングパワーを設定して行う反応性コスパッタを実行してもよい。

このように情報記録層２を形成したら、図３ＡのステップＦ１０３で光透過層３を形成する。
例えば図２Ｃのように情報記録層２が形成された面に、紫外線硬化型樹脂をスピンコートにより展延させ、紫外線を照射することによって樹脂を硬化させる。これにより図２Ｄのように光透過層３を形成する。
その後は、光透過層３の表面にハードコートを行う場合もある。また基板１側の面（レーベル面）に印刷処理を行う。そして検査を経て光ディスク、例えば記録可能型ディスクの完成となる。

図３Ｂは、図１Ｃに示した２層ディスクの製造工程を示している。図３Ａのシングルレイヤーディスクの場合と同様に基板成形を行った後（Ｆ１０１）、レイヤＬ０として情報記録層形成（Ｆ１０２Ａ）、中間層形成（Ｆ１０２Ｂ）、レイヤＬ１として情報記録層形成（Ｆ１０２Ｃ）が行われ、光透過層形成（Ｆ１０３）が行われる。
ステップＦ１０２Ａ、Ｆ１０２Ｃの情報記録層形成工程は、Ｗ／Ｒｕ合金、もしくはＷ／（Ｘ）／Ｒｕ合金をターゲットとし、Ａｒガス、Ｏ₂ガスを導入して反応性スパッタリング（又は反応性コスパッタ）を行う。
ステップＦ１０２Ｂの中間層形成工程は、例えば紫外線硬化型樹脂をスピンコートにより展延させ、紫外線を照射することによって樹脂を硬化させることで行う。

この図３Ｂの工程で、実施の形態の２層ディスクを製造することができる。
また、説明は省略するが、図１Ｄの６層ディスクなど、３層以上の光ディスクの場合、情報記録層形成と中間層形成の工程が、所要回数繰り返されることとなる。
なお、２層以上の多層ディスクにおいて、各情報記録層２（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎ）毎に、組成比率を異なるようにしてもよい。例えば後述するがＲｕの含有量によって透過率が変化する。Ｒｕが多いほど透過率は低下する。
多層ディスクの場合、レーザ入射面からみて手前側の情報記録層２ほど、高い透過率が要求されることから、最も奥のレイヤＬ０から最も手前のレイヤＬｎにいくに従ってＲｕの含有比率を下げていくようなことも好適である。

以上のように光記録媒体を製造することにより、製造効率向上やコストダウンを実現しつつ、信頼性を維持でき、かつ高密度の光記録媒体を提供できる。
１つのスパッタチャンバーで作製することにはコストダウンを実現するのに大きな意味がある。即ち情報記録層２は単膜構造であり、スパッタリング効率の向上やコストダウンを実現できる。

＜３．情報記録層成分に応じた特性＞

以下ではＷ／Ｒｕ酸化物、もしくはＷ／（Ｘ）／Ｒｕ酸化物として情報記録層２を形成した場合の各種測定結果から導かれる情報記録層成分に応じた特性を説明する。

なお、以下の各測定でいうジッター、変調度（モジュレーション）、アシンメトリは信号評価の指標として一般に用いられているものである。
一般に光ディスクの再生は半導体レーザ光をディスクに照射し、その戻り光を検出する方式を取っている。信号特性は記録されたデジタル信号が正確に再生することで評価される。例えばブルーレイディスクでは再生時、線速度４．９２ｍ／ｓｅｃで回転し、１クロック１５．１５ｎｓと規定されており、２Ｔ〜８Ｔ（３０．３０ｎｓ〜１２１．２０ｎｓ）のピットとスペースで成り立っている（Ｔはチャネルクロック周期）。
ジッターは規定クロックからのズレを標準偏差σと１Ｔとを用いて、σ／Ｔで表される。
このジッターの値が大きいほど再生信号は劣化していると言える。

変調度（モジュレーション）は、（Ｉ８Ｈ−Ｉ８Ｌ）／（Ｉ８Ｈ）で表される。
「Ｉ８Ｈ」は８Ｔパターンの再生ＲＦ信号波形のピークレベル、「Ｉ２Ｈ」は２Ｔパターンのピークレベル、「Ｉ２Ｌ」は２Ｔパターンのボトムレベル、「Ｉ８Ｌ」は８Ｔパターンのボトムレベルとする。
上記式で表される変調度は、８Ｔ振幅の大きさであり、８Ｔピットの深さに依存する指標である。この値が大きいほど、Ｃ／Ｎ比がよくなると言える。

アシンメトリは、
｛（Ｉ８Ｈ＋Ｉ８Ｌ）−（Ｉ２Ｈ＋Ｉ２Ｌ）｝／｛２（Ｉ８Ｈ−Ｉ８Ｌ）｝
で表され、８Ｔ信号と２Ｔ信号の中心軸のズレを意味している。
このアシンメトリは、二値化のスレッショルドを決める上で重要になる指標である。ブルーレイディスクの場合、−１０〜１５％と定められている。
このアシンメトリ値は長ピット（例えば８Ｔピット等）と２Ｔピットの大きさが異なることで得られる信号であるが、マークの大きさの微小変化に大きく影響を受けて変動する。

［３−１：測定における成分比率］

測定試料とする光ディスクとして、情報記録層２の成分比率を以下のように設定した。
・試料１：Ｗ／Ｒｕ＝１０／１．５
・試料２：Ｗ／Ｚｎ／Ｒｕ＝８／２／１．５
・試料３：Ｗ／Ｃｕ／Ｒｕ＝１０／３／１
・試料４：Ｗ／Ｉｎ／Ｒｕ＝８／２／１．５
・試料５：Ｗ／Ｓｎ／Ｒｕ＝８／２／１．５

なお、以上の各試料で示した比率は、正確には情報記録層２としての単膜内の含有濃度比率ではなく、コスパッタ成膜時に設定した膜厚比率である。
試料５のＷ／Ｓｎ／Ｒｕ＝８／２／１．５を例にコスパッタによる成膜方法を説明しておく。

（手順１）ガス流量をＡｒ＝３０ｓｃｃｍ，Ｏ₂＝５０ｓｃｃｍで固定し、Ｗ，Ｓｎ，Ｒｕそれぞれの成膜レートを求める。
Ｗをスパッタリングパワー４００ＷでＳｉウェハー上に１０００ｓｅｃ成膜し、段差測定器にて成膜面と非成膜面の段差を測定し、膜厚を求めた。２６３ｎｍであった。
同様にＳｎを３５０Ｗで１０００ｓｅｃ、Ｒｕを４００Ｗで１０００ｓｅｃで成膜した。
Ｓｎは２９０ｎｍ，Ｒｕは１８５．５ｎｍであった。

（手順２）Ｗのスパッタリングパワーを４００Ｗで固定し、同じ成膜時間でＷ／Ｓｎ＝８／２になるようにＳｎのスパッタリングパワーを概算する。
Ｗが“８”に対してＳｎを“２”の割合で成膜する為には、
２６３（ｎｍ）×（２／８）×３５０（Ｗ）／２９０（ｎｍ）＝７９Ｗ
のスパッタリングパワーでＳｎを成膜する必要がある。
同様にＲｕをＷ／Ｒｕ＝８／１．５で成膜するには、
２６３（ｎｍ）×（１．５／８）×４００（Ｗ）／１８５．５（ｎｍ）＝１０６Ｗ
のスパッタリングパワーでＲｕを成膜する必要がある。
以上で、それぞれのターゲットの成膜パワーが求まる。

（手順３）狙い膜厚を成膜する為の時間を概算する。
コスパッタ後の化合物に、Ｗが全体（８＋２＋１．５＝１１．５）に対して８の割合で含まれていればよいので、コスパッタ後の化合物で膜厚４５ｎｍを狙うとすると、Ｗ分の時間は、
４５（ｎｍ）×（８／１１．５）＝３１．３（ｎｍ）
となる。
Ｗを３１．３ｎｍ成膜するのに必要な時間が全成膜時間となるので、
３１．３（ｎｍ）×１０００（ｓｅｃ）／２６３（ｎｍ）＝１１９ｓｅｃ
となり、概算時間は１１９ｓｅｃとする。

（手順４）概算時間（１１９ｓｅｃ）と実際のコスパッタ成膜時間のずれを合わせる。
単体のレートから求めた時間とコスパッタ時のレートは若干ずれるので、実際にコスパッタしてみてレートを決定する。
概算時間１１９ｓｅｃにてコスパッタしたところ４８ｎｍであった。
従ってそれを基準として４５ｎｍを成膜する為の成膜時間は１１２ｓｅｃとした。
以上で、膜厚比率Ｗ／Ｓｎ／ＲＵ＝８／２／１．５、膜厚４５ｎｍの情報記録層２を成膜している。

試料５のＷ／Ｓｎ／Ｒｕ＝８／２／１．５とは、以上の成膜過程での膜厚比率で有り、他の試料１〜４も同様である。
なお、ＳＥＭ−ＥＤＸ（Scanning Electron Microscope−Energy Dispersive X-ray Detector）による分析を行った結果、試料５の実際の成分比率はＷ：Ｓｎ：Ｒｕ＝９０．８：９．２：１１．６、つまりＷ／Ｓｎ／Ｒｕ＝９／１／１程度となった。

［３−２：パワーマージン］

上記の各試料１〜５、及び比較試料について、図４、図５、図６でジッター測定から導かれるパワーマージンを説明する。
測定条件は次のとおりである。
・線密度：２５ＧＢ（１レイヤあたり２５ＧＢ容量の記録線密度）
・トラックピッチ：０．３２μｍ（グルーブ記録によるグルーブピッチ）
・記録線速度：４．９２ｍ／ｓｅｃ（ＢＤ１倍速相当）
・ライトストラテジ：（ｎ−１）ストラテジパルスによるレーザ出力

なお（ｎ−１）ストラテジは、例えばｎＴマークに対し（ｎ−１）パルスをレーザ駆動パルスとするレーザ駆動波形生成方式である。
図４Ａにレーザ駆動パルス波形の例を示す。これは、５Ｔマーク形成の場合のレーザ駆動パルスであり、４つのパルスで形成されている。なお、後述するピークパワーＰｗ（ｐ）、イレーズパワーＰｗ（ｅ）は、ストラテジ波形における図示する部分のレベルである。

図４Ｂは比較例としてＩＴＯ系単膜（ＣｕＢｉＡｌＩＴＯ）の情報記録層２を形成した光ディスクのジッター測定結果であり、図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂは、それぞれ実施の形態の試料１〜試料５のジッター測定結果である。
各図の縦軸はジッター値、横軸は記録レーザパワーを示す。
なお横軸のＰｗ／Ｐｗｏの意味は次のとおりである。
“Ｐｗｏ”とは、ボトムジッターが得られ、２Ｔアシンメトリ＝０％となるピークパワーＰｗ（ｐ）である。
ボトムジッターを得るピークパワーＰｗ（ｐ）とイレーズパワーＰｗ（ｅ）についてのＰｗ（ｐ）／Ｐｗ（ｅ）の値が保たれるようにレーザパワー“Ｐｗ”を調整する。横軸の値は、Ｐｗ／Ｐｗｏ＝１の場合に対するレーザパワー“Ｐｗ”の割合である。
なお、各試料における、ボトムジッターが得られるピークパワーＰｗ（ｐ）とイレーズパワーＰｗ（ｅ）は、以下のとおりである。
・比較例（ＣｕＢｉＡｌＩＴＯ）：Ｐｗ（ｐ）＝９．４５ｍＷ、Ｐｗ（ｅ）＝２．９ｍＷ
・試料１（Ｗ／Ｒｕ）：Ｐｗ（ｐ）＝８．８ｍＷ、Ｐｗ（ｅ）＝３．２ｍＷ
・試料２（Ｗ／Ｚｎ／Ｒｕ）：Ｐｗ（ｐ）＝１４．５５ｍＷ、Ｐｗ（ｅ）＝５ｍＷ
・試料３（Ｗ／Ｃｕ／Ｒｕ）：Ｐｗ（ｐ）＝１３ｍＷ、Ｐｗ（ｅ）＝４．４ｍＷ
・試料４（Ｗ／Ｉｎ／Ｒｕ）：Ｐｗ（ｐ）＝１６．１７ｍＷ、Ｐｗ（ｅ）＝５．４５ｍＷ
・試料５（Ｗ／Ｓｎ／Ｒｕ）：Ｐｗ（ｐ）＝９．７５ｍＷ、Ｐｗ（ｅ）＝３．７ｍＷ

（図４Ｂ：比較例）
ＩＴＯ系単膜としての比較例試料の場合、ボトムジッターは６％程度となり、ジッター１０％レベルでパワーマージンを見積もるとすると、２１％となった。

（図４Ｃ：試料１）
Ｗ／Ｒｕ単膜の試料１では、ボトムジッターが５％程度までの低下が見られた。またパワーマージンは２３％となった。いずれも比較例よりも良好となった。
なお、図示していないが、ＷＯ₃単膜（つまりＲｕを含まない）の場合では、ボトムジッターが９％と悪く、またピークパワーＰｗ（ｐ）＝３０ｍＷと感度も悪い結果となった（試料１のＰｗ（ｐ）＝８．８ｍＷ）。
このことから試料１の測定結果には、Ｒｕを含有することの効果が得られていると考えられる。

（図５Ａ：試料２）
Ｗ／Ｚｎ／Ｒｕ単膜の試料２では、ボトムジッターが５．５％程度と良好であり、またパワーマージンは４０％以上と非常に良好となった。
Ｚｎの効果として、ボトムジッターを劣化させずにパワーマージンを確保できると考えることができる。

（図５Ｂ：試料３）
Ｗ／Ｃｕ／Ｒｕ単膜の試料３では、ボトムジッターが５．５％程度と良好であり、またパワーマージンは２８％と良好な結果が得られた。
Ｃｕ添加の効果として、ボトムジッターを劣化させずにパワーマージンを確保できると考えることができる。

（図６Ａ：試料４）
Ｗ／Ｉｎ／Ｒｕ単膜の試料４では、ボトムジッターが５％程度と良好であり、またパワーマージンは３６％と良好な結果が得られた。
Ｉｎ添加の効果として、ボトムジッターを劣化させずにパワーマージンを確保できると考えることができる。

（図６Ｂ：試料５）
Ｗ／Ｓｎ／Ｒｕ単膜の試料５では、ボトムジッターが５％程度と良好であり、またパワーマージンは３０％と良好な結果が得られた。
Ｓｎ添加の効果として、ボトムジッターを劣化させずにパワーマージンを確保できると考えることができる。

［３−３：信頼性検証］

試料１，試料４，試料５について、環境試験を行った結果を図７、図８で説明する。
環境試験は、恒温槽に温度８０℃、湿度８５％、１２０時間の状態においた前後でのジッター測定として行った。
図７Ａは試料１、図７Ｂは試料４、図８は試料５の測定結果である。各図において実線は環境試験前の測定値、破線は環境試験後の測定値である。
環境試験前の測定値とは、上記恒温槽に入れる前の光ディスクの試料について記録再生を行って各レーザパワーでのジッタを測定した値である。
環境試験後の測定値とは、上記恒温槽に入れた後の光ディスクの試料について記録再生を行って各レーザパワーでのジッタを測定した値である。

レーザパワーに対するジッター曲線は、どの試料も環境試験後にシフトが見られる。試料１の場合は１７％程度、試料４の場合は１６％程度、試料５の場合は６％程度であった。なお、実際には環境条件付与によっても２０％程度までのシフトは許容される。
一方、ＩＴＯ（Ｉｎ６，Ｓｎ４）、ＷＯ₃、ＣｕＢｉＡｌＩＴＯなどの情報記録膜の場合、同条件での上記のシフトは３５％〜１２５％などとなり、環境試験後は大きく劣化する。このことに比較すると、本実施の形態のＷ／Ｒｕ系の単膜とした試料は、他の単膜よりも感度ズレ、ボトムジッター点のズレの点で優れている。
また図８の試料５のようにＳｎ添加によって、顕著に信頼性が改善される。

［３−４：光記録密度対応］

高線密度での記録対応について図９で説明する。
図９は上述の試料５と同様、Ｗ／Ｓｎ／Ｒｕ＝８／２／１．５の試料を用いた。
但し面容量６０ＧＢ相当とした。
即ち線密度は４０ＧＢ、ランド／グルーブ記録、トラックピッチ：０．２２５μｍ（ランド・グルーブ記録とし、グルーブピッチ０．４５μｍの半分）とした。
また記録線速度はＢＤ２倍速相当で、ライトストラテジは（ｎ−１）ストラテジである。
図９は横軸に上述のＰｗ／Ｐｗｏ、縦軸をＳＥＲ（シンボルエラーレート）としている。
実線はグルーブトラックでの計測値、破線はランドトラックでの計測値である。

図９からわかるように、ＳＥＲのボトム値は、ランド、グルーブいずれも−４乗（１×１０^-4）台に入っており、良好である。
またエラー訂正可能な上限値としてのクライテリア（４×１０^-3）以下でみると、±６％のパワーマージンが得られる。

なお、ＩＴＯ系単膜（例えば上述の比較試料）の場合、上記記録密度では測定困難である。線密度３６ＧＢ、トラックピッチ０．３２μｍでグルーブ記録で実験した結果、パワーマージンは±３％程度であった。
従って、実施の形態の試料は、十分に高密度記録に適していると考えられる。

［３−５：Ｓｎ添加濃度、Ｒｕ濃度］

以上のとおり、実施の形態の光ディスクは、Ｗ／Ｒｕ系単膜の情報記録層２とすることで、十分なパワーマージンを確保でき、信頼性及び高密度記録への対応も十分であることがわかる。

ここで情報記録層２は、Ｒｕ含有比率が、Ｒｕ以外を１００としたときに３０％未満とされていることが好適である。
例えば図４Ｃで説明したようにＲｕを含有することによる効果は顕著であり、Ｒｕは含有量が増えるほどにメリットが多い。実際には、Ｗ（又はＷ＋（Ｘ））＝１００に対して３０％程度までは添加できる。Ｒｕが３０％の場合、透過率が６５％以下となるので、透過率を確保が必要な場合は、Ｒｕは３０％未満とすることが適切となる。
例えば図１Ｃ、図１Ｄに示した多層ディスクの場合、レイヤＬ１〜Ｌ５等は、透過率確保が重要となるため、Ｒｕ添加量を抑えることが好ましい。
一方で、シングルレイヤディスクの情報記録層２や、多層ディスクのレイヤＬ０（レーザ入射面から見て最も奥の情報記録層）は、透過率は高くする必要は無いため、Ｒｕ成分比率を多くすることも考えられる。

また試料５としてＷ／Ｓｎ／Ｒｕ単膜を示したが、Ｓｎを含有することで、図６Ｂ、図８、図９に示したように顕著な特性が得られた。
情報記録層２にＳｎを含む単膜構造を採用する場合、Ｗ＋Ｓｎを１００としたときに、Ｓｎ含有比率が７０％未満であることが適切である。
図１０は変調度のＳｎ添加量依存性を示している。図のようにＳｎ比率が増えるほど、変調度が低下する。この特性はほぼリニアと考えられ、ＳｎはＷ＋Ｓｎに対して７０％以上を含むと、変調度が４０％程度に落ちる。なお、例えば変調度４０％以上がＢＤ−Ｒシングルレイヤディスクの規格とされている。
このことから、Ｓｎ含有比率は７０％未満であるとよい。

情報記録層２の組成、含有比率は上述の例に限られるものではない。
試料２〜試料５としてはそれぞれ、Ｗ、Ｒｕに加えて、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎを含む組成の単膜構造としたが、Ｗ、Ｒｕに、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｚｒのうち２つ以上を含む組成も考えられる。例えばＷ／Ｉｎ／Ｃｕ／Ｒｕという組成や、Ｗ／Ｚｎ／Ｃｕ／Ｒｕという組成などである。また各元素の含有比率も、上述の試料の例に限定されるものではない。

［３−６：Ｓｉ添加またはＺｒ添加による信頼性検証］

以下では、Ｗ／Ｉｎ／Ｒｕ酸化物を含む情報記録層２にＳｉ（珪素）又はＺｒ（ジリコニウム）を添加した場合の環境試験結果を図１１乃至１３で説明する。測定条件は、線密度３６ＧＢ、トラックピッチ０．３２μｍである。
Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（スズ）、Ｉｎ（インジウム）又はＣｕ（銅）を添加した場合の特性については 図４乃至図８で説明した通りである。

試料の成膜方法について簡単に説明しておく。成膜は反応性コスパッタにより行われる。すなわち、ＷＩｎＲｕ酸化物合金およびＳｉ（又はＺｒ）をスパッタリングターゲットとしＡｒガス、Ｏ２ガスを導入して反応性コスパッタを実行して成膜が行われる。全ての成分を含む合金を使用してスパッタリングを実行して成膜してもよい。

特性は、光ディスクの一般的評価指標とされているｉ−ＭＬＳＥ（信号特性）の測定により評価している。図４乃至図８ではジッタ測定により試料の特性を評価しているが、ｉ−ＭＬＳＥの測定により同等の評価ができるとされている。

図１１乃至１３の各図の縦軸はｉ−ＭＬＳＥ、横軸は記録レーザパワーを示す。なお横軸のＰｗ／Ｐｗｏの意味は図４の説明ですでに述べたとおりである。
試験は、恒温槽に温度８０℃、湿度８５％、１２０時間の状態においた前後でのｉ−ＭＬＳＥ測定として行った。図１１乃至図１３の各図において、◆印は環境試験前の測定値、■印は環境試験後の測定値である。試験は環境に対する耐性を評価するものであるからｉ−ＭＬＳＥの測定結果は変化しないことが望ましい。
環境試験前の測定値とは、上記恒温槽に入れる前の光ディスクの試料について記録再生を行って各レーザパワーでのｉ−ＭＬＳＥを測定した値である。
環境試験後の測定値とは、上記恒温槽に入れた後の光ディスクの試料について記録再生を行って各レーザパワーでのｉ−ＭＬＳＥを測定した値である。

図１１はＷＩｎＲｕ酸化物の場合の測定結果である。すなわち、Ｓｉ又はＺｒを添加しない場合である。各元素の構成比率は原子百分率（ａｔｍ%）で、Ｗ：Ｒｕ：Ｉｎ₂Ｏ₃＝６６．４：１１．３：２２．３である。図１１に示すようにレーザパワーに対するｉ−ＭＬＳＥ曲線は、環境試験後に右にシフトしている。この場合そのシフト量は１８％程度である。シフト量が小さければ、光ディスクの劣化は少なく信頼性は高いとされる。すなわち、シフト量は小さいほどよい。シフト量は２０％程度まで許容される。

図１２は、図１１の試料に対し、Ｓｉを添加した場合のｉ−ＭＬＳＥ測定結果である。図１２ＡはＳｉを２%〜３%を添加した場合の測定結果である。図１２ＢはＳｉを５%〜６%を添加した場合の測定結果である。図に示すようにいずれの場合もシフト量は１２%程度である。Ｓｉの添加量により差異は見られないが、Ｓｉの添加によりシフト量は小さくなっており、信頼性は改善される。
なお、上記添加量のパーセント値は原子百分率（ａｔｍ%）である（以下同様）。

図１３は、図１１の試料に対し、Ｚｒを添加した場合のｉ−ＭＬＳＥ測定結果である。図１３ＡはＺｒを２%〜３%を添加した場合の測定結果である。図１３ＢはＺｒを５%〜６%を添加した場合の測定結果である。いずれの場合もシフト量は１０%程度である。Ｚｒの添加量によりシフト量の差異は見られないが、Ｚｒの添加によりシフト量は小さくなっており、信頼性は改善される。

次に、環境試験後の光学特性である反射率の変化について図１４により説明する。この試験は環境に対する耐性を評価するものであるから反射率が変化しないことが望ましい。図１４ＡはＳｉの添加により環境試験前後の反射率がどの程度変化するかを表すものである。横軸にＳｉの添加量をとり、縦軸に反射率をとっている。◆印は環境試験前の試料の反射率である。■印は環境試験後の反射率である。ここで環境試験とは上述したとおり、試料を恒温槽に温度８０℃、湿度８５％、１２０時間の状態にしてその前後の特性変化を調べる試験のことである。図１４Ａに示すように、Ｓｉの添加がないときは反射率は環境試験前後で概ね１．０%程度の変化（低下）となっている。Ｓｉを添加した場合、例えば２．５%の添加、５%の添加での反射率は環境試験前後で概ね０．５%程度の変化（低下）となっている。Ｓｉの添加により環境試験前後の反射率は１．０%程度から０．５%程度の変化となり、変化（低下）量が抑制され信頼性が改善されている。

図１４ＢはＺｒの添加により環境試験前後の反射率がどの程度変化するかを表すものである。横軸にＺｒの添加量をとり、縦軸に反射率をとっている。◆印は環境試験前の反射率である。■印は環境試験後の反射率である。図１４Ｂに示すように、Ｚｒの添加がないときは反射率は環境試験前後で概ね１．３%程度の変化（低下）となっている。Ｚｒを添加した場合、例えば２．５%の添加、５%の添加での反射率は環境試験前後で概ね０．６%程度の変化（低下）となっている。Ｓｉの添加により環境試験前後の反射率は１．３%程度から０．６%程度の変化となり変化（低下）量が抑制され、信頼性が改善されている。Ｓｉの添加の場合と同様にＺｒの添加により環境試験後の反射率の変化（低下）が抑制され、信頼性が改善されている。

図１４ＣはＳｉ又はＺｒの添加による環境試験前後の反射率変化を変化率として表すものである。図では、横軸に元素の添加量をとり、縦軸に反射率の変化率をとっている。図１４Ｃに示すようにＳｉおよびＺｒを添加しない場合、反射率の変化率は０．８%程度である。Ｓｉ又はＺｒを添加した場合、例えば２．５%、５%の添加での反射率は環境試験前後でＳｉの場合が概ね０．９５%、０．９３%程度であり、Ｚｒの場合が概ね０．９２%、０．９１%程度となっている。Ｓｉ又はＺｒの添加により反射率の環境試験前後での変化率が小さくなっており、信頼性が改善されている。ただし、Ｓｉの添加又はＺｒの添加のいずれの場合もその添加量が概ね２．５%を超えると環境試験前後での反射率の変化率の値はあまり変わらない。

つづいて、Ｓｉ（珪素）の添加量の上限値について図１５により説明する。図１５Ａは、Ｓｉ添加量と変調度（%）との関係を表す図である。Ｓｉ添加量（元素比率）は原子百分率（ａｔｍ%）で表されている。図１５Ａにおいて、３種類のデータは、Ｐｗｏ＋１０%、Ｐｗｏ、Ｐｗｏ−１０%のレーザパワーでの変調度である。▲印がＰｗｏ＋１０%の場合、◆印がＰｗｏの場合、■印がＰｗｏ−１０%の場合、をそれぞれ表している。
図１５Ｃはレーザパワーと変調度との関係を表す図である。図１５ＣではＳｉの添加量が０の場合のレーザパワーと変調度との関係を表すものである。図に示すようにレーザパワーが大きくなれば変調度は大きくなる。ここで図１５Ｃの３点の丸印の値は、図１５Ａ左端の縦軸の３点の値に相当している。

横軸のエラーバーは経験的に膜厚比率と元素比率での誤差を表している。たとえば膜厚比率で膜全体の１０%をＳｉＯ₂にしようとした場合、元素比率で表すとその１０%±１%程度になるとされる。
縦軸のエラーバーはライトストラテジーを変えたときに変調度が多少変わるので、その範囲内となっている。
図１５Ａに示すように、Ｓｉの添加により、変調度は低下する。すでに述べたとおり、ＢＤ−Ｒシングルレイヤディスクの規格において、Ｐｗｏでの変調度は４０%以上必要であるとされる。Ｐｗｏのデータについてその測定結果の中間点をとって直線を引き延ばすすと、変調度が４０%となるＳｉの元素比率を予想できる。図１５Ａを使ってそのときのＳｉ元素比率を求めると概ね２０%程度となる。

一方、図１５Ｂは、Ｓｉ添加量と反射率（Ｒ%）との関係を表す図である。図１５Ｂに示すようにＳｉの元素比率が高くなるにつれ反射率は低下する。ＢＤ−Ｒシングルレイヤディスクの規格では、反射率は４%を超える値でなければならないとされる。また、４%を超えるとＳＮ比が悪化し、信号の検出が困難になるとされる。図１５Ｂにおいて、反射率４%のＳｉ元素比率は概ね１５%である。したがって、ＢＤ−ＲシングルレイヤディスクではＳｉの元素比率は１５%以下の添加が好適である。ただし、その他のディスクにおいてはＳｉの元素比率はこれに限定されるものではない。

以上の実験結果より、ＷＲｕ酸化物にＳｉ又はＺｒを添加することで保存信頼性を大きく改善できる。この場合、上述の情報記録層２におけるＷ、Ｒｕ、酸化物組成、添加するＳｉ又はＺｒといった各元素の含有比率はあくまで例であり、これに限られるものではない。

なお本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）基板と、
上記基板上に形成され、ＷとＲｕを含む酸化物による単膜構造を含むとされた情報記録層と、
上記情報記録層上に形成された光透過層と、
を有する記録媒体。
（２）上記情報記録層は、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｉ又はＺｒの内の少なくとも１つ以上を含む上記（１）に記載の記録媒体。
（３）上記情報記録層は、Ｒｕ含有比率が、Ｒｕ以外を１００としたときに３０％未満とされている上記（１）又は（２）に記載の記録媒体。
（４）上記情報記録層は、Ｓｎを含み、Ｗ＋Ｓｎを１００としたときに、Ｓｎ含有比率が７０％未満である上記（１）乃至（３）に記載の記録媒体。
（５）上記情報記録層は、Ｓｉを含み、ＷとＲｕを含む酸化物の全体の中で、Ｓｉ含有原子百分率が１５％未満である上記（１）乃至（４）に記載の記録媒体。
（６）上記酸化物は、酸素の量が化学量論組成よりも多く含有されている上記（１）乃至（５）に記載の記録媒体。

１ 基板、２ 情報記録層、３ 光透過層、４ 中間層

Claims (7)

1. 基板と、
   上記基板上に形成され、ＷとＲｕを含む酸化物による単膜構造を含むとされた情報記録層と、
   上記情報記録層上に形成された光透過層と、
   を有する記録媒体。
2. 上記情報記録層は、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｉ又はＺｒの内の少なくとも１つ以上を含む請求項１に記載の記録媒体。
3. 上記情報記録層は、Ｒｕ含有比率が、Ｒｕ以外を１００としたときに３０％未満とされている請求項１に記載の記録媒体。
4. 上記情報記録層は、Ｓｎを含み、Ｗ＋Ｓｎを１００としたときに、Ｓｎ含有比率が７０％未満である請求項１に記載の記録媒体。
5. 上記情報記録層は、Ｓｉを含み、ＷとＲｕを含む酸化物の全体の中で、Ｓｉ含有原子百分率が１５％未満である請求項１に記載の記録媒体。
6. 上記酸化物は、酸素の量が化学量論組成よりも多く含有されている請求項１に記載の記録媒体。
7. 基板と、情報記録層と、光透過層とを有する記録媒体の製造方法として、
   上記基板を成形する工程と、
   上記基板上に、スパッタリングによりＷとＲｕを含む酸化物による単膜構造を含むとされた上記情報記録層を形成する工程と、
   上記情報記録層上に上記光透過層を形成する工程と、
   を有する記録媒体の製造方法。

Images