JP3639264B2 - 光ディスク及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、相変化型光ディスクは集束されたレーザービームを記録層の局部的な領域に照射して昇温／溶融させ、その後、急冷させて非晶質マークを結晶質の基室に作ることによって情報を記録している。そのためディスクは、熱の拡散速度が早くなるように設計してある。
【０００３】
かかる原理を有する相変化型光ディスクは通常簡単な４層膜からなる。
即ち、基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、反射層が積層されている４層膜構造を有する。
又、４層膜以上の構造を有することもできるが、この場合には４層膜を基本にし、各層間に他の膜が取り付けられる。反射層は大部分の構成層順のうち、最後に成膜されるのが特徴である。
【０００４】
このような構造からなる構造を正常積層構造という。
最近、高密度で記録可能な媒体開発に伴って光記録装置で光ピックアップ対物レンズの開口数を増加させ、記録光源の波長を短かくする傾向にある。
ところが、開口数を増加させることに従って、対物レンズと光記録媒体の記録層までの距離、即ち、作動距離が短くなる。このようになると、相対的に光源から記録層までの中間に存在する透明基板の厚さを減少させなければならない。
【０００５】
そのため、以前の正常積層構造においては基板は薄膜を支持する役を果たしていたが、レーザーが経由する経路に存在する多層薄膜を覆う薄型カバー層へと基板の役割が変化している。
また、ディスクの機械的な変動中の一つであるチルトによるコマ収差が開口数の３乗に比例するので、レンズの開口数を増加させると、それが著しく大きくなるという問題がある。コマ収差は、特にレーザービームが入射される経路に位置した基板の厚さが厚いほど著しく大きくなるので、基板の厚さはできるだけ減少させなければならない。
【０００６】
この場合、反射層が最後に積層される正常積層構造と異なり、薄膜の積層順序は順序を変えて反射層が最初に積層される逆積層構造を採択することになった。
このような逆積層構造における特徴的なものは正常積層とは異なり反射層を最初に基板上に形成した後、他の構成層を積層し、構成層の上部にはカバー層を取り付けるものである。従って、正常積層構造と異なり最も下部に位置する薄膜の反射層の表面微細構造によって信号特性が大きく左右される。特に媒体の動的駆動状態でフォーカスエラー信号が大きくなって結果的には媒体ノイズが増大する。
したがって、その媒体ノイズの原因となる記録媒体の表面粗度を小さくしなければならない。
【０００７】
反射層の表面粗度を小さくするための方法としては通常のスパッタリングの代わりにイオンビームスパッタリングのような方法が提案されているが、この場合工程時間が非常に長くなって量産工程に適していないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、反射層の表面粗度を減らして信号品質に優れた光ディスク及びその製造方法を提供することが目的である。
【０００９】
本発明の他の目的は簡単な工程で生産性に優れる光ディスク及びその製造方法を提供することが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による光ディスクは、基板と、前記基板上に積層される多数の反射層と、前記反射層の間に形成される非晶質層と、前記反射層上に形成されて情報を記録する記録層と、前記記録層上に形成されるカバー層とからなることを特徴とする。
【００１１】
ここで、反射層はアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金からなる群から選ばれたいずれかの一つにＳｉＯ２を添加した酸化物質からなり、記録層の上下に各々ＺｎＳ―ＳｉＯ２からなる誘電層が設けられる。
また、非晶質層はＳｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｃｒ酸化物、ＺｎＳ−Ｓｉ０２からなる群から選ばれたいずれかの一つ又はこれらの混合物からなり、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜のうち何れから成る。
【００１２】
本発明による光ディスクは基板上に第１反射層と非晶質層を順次形成するステップと、前記非晶質層上に第２反射層を形成するステップと、前記第２反射層上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次形成するステップと、前記第２誘電体層上にカバー層を形成するステップとからなることを特徴とする。
【００１３】
この時、基板上に第１反射層及び非晶質層を順次形成するステップは繰り返して行われる。
このように、反射層の間に非晶質層を設けて製作される本発明は反射層の表面粗度を極めて減少させることができ、信号品質に優れた光記録媒体を実現できる。また、従来のスパッタリング方法で多層反射膜の形成が可能であるので生産性に優れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
図１は正常積層時に各層の界面における表面粗度を示すグラフであり、図２は逆積層時に各層の界面における表面粗度を示すグラフである。
図１に示すように、正常積層の場合、記録及び再生時に、記録層の上下で主な反射信号が検出されるので、反射層の表面粗度は記録媒体の信号特性に影響を与えない。
【００１５】
これに対して、図２の逆積層の場合、反射層の表面粗度によって記録層の表面粗度が大きくなり、記録再生時における信号検出に際してノイズを発生させる。そのため、信号劣化が大きい。
即ち、反射層の表面粗度による記録層の表面の粗度が大きくなり、光記録媒体の動的駆動状態でフォーカスエラー信号を誘発するので媒体のノイズを増大させる原因となっている。
【００１６】
従って、本発明は光ディスクの逆積層構造で示す反射層の表面粗度を改善するために反射層の間に非晶質層を１層又はその以上形成した。
即ち、本発明は既存の反射層のようにＡｌなどから成された単一層で反射層を形成するのではなく、非晶質構造を有する中間層を反射層の間に１層又はその以上に形成して反射層の表面粗度を小さくすることが特徴である。反射層を３層、４層としてそれぞれの反射層の間に非晶質層をそれぞれ挿入してもよい。又、反射層はさらに多層にしてもよい。反射層は積層させる層の数にもよるが、その厚さを１００〜１０００Åにすることが望ましい。また、非晶質の厚さは１０〜５０Åとすることが望ましい。
【００１７】
図３ａ及び図３ｂは各々本発明の第１及び第２実施形態による光ディスクを示す構造断面図であって、図３ａは反射層の間に中間層として形成される非晶質層が一つの場合であり、図３ｂは反射層を３層としてそれぞれの間に中間層として非晶質層を形成させた場合である。反射層は３層までに限定されるわけではなく、より多層としてもよいのは前述の通りである。
本発明実施形態は図３ａ及び図３ｂに示すように、約１．１ｍｍ厚さのポリカボネート基板１０上に多数の反射層１１が積層されており、それぞれの反射層１１の間には非晶質層１２が形成されている。その上に情報を記録する記録層１３が形成されており、記録層１３の上に約０．１−０．１２ｍｍ程度のカバー層１４が形成された構造からなる。
【００１８】
ここで、反射層１１は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金のうち、いずれかの一つに０．１−１０ｍｏｌ％の割合でＳｉＯ２を添加した混合物質からなり、その厚さは３００−５５０Åからなる。これは添加されるＳｉＯ２の量が増加するほど反射層１１の表面粗度が小さくなる特性を用いたものである。
【００１９】
この時、本発明の第１実施形態のように二つの反射層１１の間に一つの非晶質層１２が形成される場合には各反射層１１の厚さを約５００Å程度に形成し、本発明の第２実施形態のように多数の非晶質層１２が反射層１１の間に形成される場合各反射層１１の厚さを約３３０Å程度に形成する。反射層の厚さは１００Å〜１０００Åの範囲であることが望ましい。
【００２０】
又、反射層１１の間に形成される非晶質層１２はＳｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｃｒ酸化物、ＺｎＳ―ＳｉＯ２のうち、いずれかの一つ又はこれらの混合物で形成されるか、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜のうち、いずれかの一つからなる。その厚さは約１０−５０Åにするが、実施形態では約３０Åの厚さとしている。
記録層１３はＳｂ−Ｔｅ−Ｇｅ合金やＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金で形成し、厚さは約１００−３００Åに形成する。
また、記録層１３の上下には各々誘電体層１５が形成されているが、場合によっては、誘電体層１５を形成しなくてもよい。誘電体層１５はＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、（ＺｒｘＣｅ１−ｘ）ｙＯ１−ｙ、ＡＩＮ、Ａｌ２Ｏ３のうち、いずれかの一つからなり、記録層１３の上に形成される第２誘電体層１５ｂの厚さは約５００〜３０００Åであり、記録層１３の下に形成される第１誘電体層１５ａの厚さは約１００〜５００Åからなる。
カバー層１４は紫外線硬化樹脂で形成され、その厚さは０．１〜０．１２ｍｍである。
【００２１】
このような構造からなる本発明の製造工程を以下説明する。
本発明の光ディスク製造工程はマグネトロンスパッタリング堆積方式を用いる。
即ち、真空チャンバ（図示せず）内に不活性気体のアルゴンを満たし、高圧のＤＣやＲＦの電圧を薄膜のソースであるターゲットに印加する。アルゴンをイオン化させた後、イオン化されたアルゴンをターゲットに衝突させて放出されるイオンを用いて薄膜を形成する。
【００２２】
かかるマグネトロンスパッタリング堆積方式は金属のみならず、絶縁物質の薄膜形成に容易に用いることが可能であり、高いエネルギーを用いて行われるので薄膜の接着力が大きく、ステップカバーレッジに優れて均一な薄膜形成が可能である。
【００２３】
先ず、基板１０上に第１反射層１１ａ及び非晶質層１２を順次形成し、非晶質層１２上に第２反射層１１ｂを形成する。
この時、第１、２反射層１１ａ、１１ｂ層は、金属とＳｉＯ２が混合されたターゲット即ち、Ａｌ−ＳｉＯ２ターゲット、Ａｇ−ＳｉＯ２ターゲットのうち、いずれかの一つをスパッタリングして堆積するか、又はＡｌターゲット、Ａｇターゲットのうちのいずれかの一つとＳｉＯ２ターゲットを一緒にスパッタリングして堆積する。
【００２４】
ここで、図３ｂのように非晶質層１２を多数挿入する場合には、第１非晶質層１２ａ上に第２反射層１１ｂと第２非晶質層１１ｂを形成し、第２非晶質層１２ｂ上に第３反射層１１ｃを形成するというように前記工程を繰り返し実施する。
次に上側の反射層１１ｃの上に第１誘電体層１５ａ，記録層１３、第２誘電体層１５ｂを順次形成した後、その上に紫外線硬化樹脂を用いて約０．０９−０．１２ｍｍ程度のカバー層１４を取り付けることによって光ディスクが製作される。
【００２５】
図４と図７はアルミニウムにＳｉＯ２を添加することによって変化する表面粗度を示す図で、ＳｉＯ２が添加されることによって表面粗度が小さくなることを示している。
図５は光ディスクの反射層厚さによる表面の粗度を示すグラフで、図に示すように反射層の厚さが大きいほど表面粗度が線形的に増加することが分かる。
【００２６】
本発明は反射層を単一層で構成せず、薄厚の反射層を多数積層しており、その間に薄厚の非晶質層を挿入することによって、それぞれの反射層の厚さを減らして表面粗度を向上させた。
図６は非晶質層を挿入しない単独で用いる反射層と非晶質層と共に用いる反射層の表面粗度とを比較したグラフである。
【００２７】
ここで、タイプ１は２枚の反射層の間に約５０Åの非晶質層が一つだけ挿入された約１０００Åの厚さの場合であり、タイプ２は全体として同じ厚さで、３層の反射層の二つの間に約３０Åの非晶質層がそれぞれ挿入された場合である。また、非晶質層が挿入された反射層の表面粗度は４種類の非晶質層によって比較された。
【００２８】
図６に示すように、非晶質層が挿入されない１０００Åの反射層の表面粗度は約２３Å程度であるのに比べて中間層に非晶質層を挿入して用いる反射層の表面粗度は非晶質層の種類によって差はあるが、大体急激に表面粗度が減少することが分かる。
【００２９】
このように、反射層の表面粗度が減少する理由について検討する。一般的に、反射層が成長するときカラム（柱状）組織が形成される。そして、これらのカラム間の相互結合によって大きなカラムが形成されて表面粗度が大きくなっていた。即ち、一般的な相変態理論のグレイン成長に関する側面から見ると、大きなカラム組織は表面粗度を大きくする原因となる。
【００３０】
これに対して、反射層内に非晶質層を挿入した場合にはそれぞれの反射層の厚さを薄くしなければならないので、継続成長によるカラム成長が一旦中断され、新しい結晶層が非晶質層の表面で新たに形成されるので最終的な反射層の表面粗度が大きくならない。
【００３１】
以上本発明の好適な一実施形態に対して説明したが、前記実施形態のものに限定されるわけではなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形又は変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ディスクによると、次のような効果がある。即ち、反射層の間に非晶質層を挿入して反射層の表面粗度を減らすことによって信号品質に優れる光ディスクを実現することができる。
【００３３】
また、本発明の光ディスクの製造方法によると、既存のスパッタリング方法で多層の反射層を形成するので生産性に非常に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】正常積層時に各層の界面における表面粗度を示すグラフである。
【図２】逆積層時に各層の界面における表面粗度を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態及び第２実施形態による光ディスクを示す構造断面図である。
【図４】反射層にＳｉＯ２を添加することによる表面粗度を示すグラフである。
【図５】光ディスクの反射層の厚さによる表面粗度を示すグラフである。
【図６】非晶質層を挿入した反射層と非晶質層が挿入されない反射層の表面粗度を比較したグラフである。
【図７】ＡｌにＳｉＯ２を添加することによる表面粗度を示したＴＥＭ図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１ 反射層
１２ 非晶質層
１３ 記録層
１４ カバー層
１５ 誘電体層

Claims (19)

  1. 基板と、
    前記基板上に積層される多数の反射層と、
    前記反射層の間に形成される非晶質層と、
    前記反射層上に形成されて情報を記録する記録層と、
    前記記録層上に形成されるカバー層と
    からなり、前記反射層はアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金からなる群から選ばれたものに酸化物が添加されている混合物質からなることを特徴とする光ディスク。
  2. 前記酸化物はＳｉＯ2 であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  3. 前記酸化物の添加割合は０．１〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  4. 前記反射層の厚さは１００〜１０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  5. 前記非晶質層はＳｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｃｒ酸化物、ＺｎＳ−Ｓｉ０2 からなる群から選ばれたことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  6. 前記非晶質層はＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金薄膜のうち、いずれかのひとつからなることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  7. 前記非晶質層の厚さは１０〜５０Åであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  8. 前記記録層はＳｂ−Ｔｅ−Ｇｅ合金、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金のうち、いずれかの一つからなり、その厚さは１００−３００Åであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  9. 前記記録層の下と上に各々形成される第１誘電体層と第２誘電体層を更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  10. 前記第１及び第２誘電体層はＺｎＳ−Ｓｉ０2 、Ｓｉ０2 、ＳｉＮ、（ＺｒxＣｅ1 − x）yＯ1 − y、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3のうち、いずれかの一つからなることを特徴とする請求項９に記載の光ディスク。
  11. 前記第１及び第２誘電体層の厚さは各々１００−５００Å及び５００−３０００Åであることを特徴とする請求項９に記載の光ディスク。
  12. 前記カバー層は紫外線硬化樹脂からなり、その厚さは０．０９−０．１２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  13. 基板上にアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金からなる群から選ばれたものに酸化物が添加されている混合物質からなる第１反射層及び非晶質層を順次形成するステップと、
    前記非晶質層上にアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金からなる群から選ばれたものに酸化物が添加されている混合物質からなる第２反射層を形成するステップと、
    前記第２反射層上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次形成するステップと、 前記第２誘電体層上にカバー層を形成するステップと
    からなることを特徴とする光ディスク製造方法。
  14. 前記基板上に第１反射層と非晶質層を順次形成するステップは繰り返して行われることを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク製造方法。
  15. 前記第１、２反射層は金属と酸化物を同時にスパッタリングして形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク製造方法。
  16. 前記スパッタリング方式は金属と酸化物が混合されたターゲットを用いることを特徴とする請求項１５に記載の光ディスク製造方法。
  17. 前記金属と酸化物が混合されたターゲットはＡｌ−ＳｉＯ2 ターゲット、Ａｇ−ＳｉＯ2 ターゲットのうち、いずれかの一つであることを特徴とする請求項１６に記載の光ディスク製造方法。
  18. 前記スパッタリング方式は金属ターゲット及び酸化物ターゲットを用いることを特徴とする請求項１５に記載の光ディスク製造方法。
  19. 前記金属ターゲットはＡｌターゲット、Ａｇターゲットのうち、いずれかの一つであり、前記酸化物ターゲットはＳｉＯ2 であることを特徴とする請求項１８に記載の光ディスク製造方法。
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