JP4223385B2

JP4223385B2 - 光記録媒体及びその製造方法

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Publication number: JP4223385B2
Application number: JP2003432743A
Authority: JP
Inventors: 弘康井上; 寛史 ▲高▼▲崎▼
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005190611A

Description

本発明は光記録媒体及びその製造方法に関し、特に、銀を主成分とする反射層を備えた光記録媒体及びその製造方法に関する。

近年、大容量のデジタルデータを記録するための記録媒体として、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に代表される光記録媒体が広く用いられている。

ＣＤのうち、データの追記や書き換えができないタイプ（ＣＤ−ＲＯＭ）のものは、厚さ約１．２ｍｍの光透過性基板上に反射層と保護層が積層された構造を有しており、波長約７８０ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から反射層に照射することによってデータの再生を行うことができる。一方、ＣＤのうち、データの追記が可能なタイプ（ＣＤ−Ｒ）やデータの書き換えが可能なタイプ（ＣＤ−ＲＷ）のものは、光透過性基板と反射層との間に記録層が追加された構造を有しており、波長約７８０ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から記録層に照射することによってデータの記録及び再生を行うことができる。

ＣＤでは、レーザビームの集束に開口数が約０．４５の対物レンズが用いられ、これにより反射層又は記録層上におけるレーザビームのビームスポット径は約１．６μｍまで絞られる。これにより、ＣＤでは約７００ＭＢの記録容量と、基準線速度（約１．２ｍ／ｓｅｃ）において約１Ｍｂｐｓのデータ転送レートが実現されている。

また、ＤＶＤのうち、データの追記や書き換えができないタイプ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）のものは、厚さ約０．６ｍｍの光透過性基板上に反射層及び保護層が積層された積層体と、厚さ約０．６ｍｍのダミー基板とが接着層を介して貼り合わされた構造を有しており、波長約６３５ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から反射層に照射することによってデータの再生を行うことができる。一方、ＤＶＤのうち、データの追記が可能なタイプ（ＤＶＤ−Ｒ等）やデータの書き換えが可能なタイプ（ＤＶＤ−ＲＷ等）のものは、光透過性基板と反射層との間に記録層が追加された構造を有しており、波長約６３５ｎｍのレーザビームを光透過性基板側から記録層に照射することによってデータの記録及び再生を行うことができる。

ＤＶＤでは、レーザビームの集束に開口数が約０．６の対物レンズが用いられ、これにより反射層又は記録層上におけるレーザビームのビームスポット径は約０．９３μｍまで絞られる。このように、ＤＶＤに対する記録及び再生においては、ＣＤよりも波長の短いレーザビームが用いられるとともに、開口数が大きい対物レンズが用いられていることから、ＣＤに比べてより小さいビームスポット径が実現されている。これにより、ＤＶＤでは、約４．７ＧＢ／面の記録容量と、基準線速度（約３．５ｍ／ｓｅｃ）において約１１Ｍｂｐｓのデータ転送レートが実現されている。

近年、ＤＶＤを超えるデータの記録容量を有し、且つ、ＤＶＤを越えるデータ転送レートを実現可能な光記録媒体が提案されている。このような次世代型の光記録媒体においては、いっそうの大容量を実現するため、波長約４０５ｎｍのレーザビームが用いられるとともに、開口数が約０．８５の対物レンズが用いられる。これによりレーザビームのビームスポット径は約０．４３μｍまで絞られ、約２５ＧＢ／面の記録容量と、基準線速度（約５．７ｍ／ｓｅｃ）において約３６Ｍｂｐｓのデータ転送レートを実現することができる。

このように、次世代型の光記録媒体では開口数が非常に高い対物レンズが用いられることから、コマ収差の発生を抑えて十分なチルトマージンを確保するため、レーザビームの光路となる光透過層の厚さが２００μｍ以下、例えば１００μｍ程度と非常に薄く設定される。

このような次世代型の光記録媒体は、通常、厚さ約１．１ｍｍの支持基板と厚さ約１００μｍの光透過層との間に、反射層及び記録層が支持基板側からこの順に設けられた構造を有している。

また、反射層としては、スパッタリングによって形成される膜の表面性や、記録再生に必要とされるレーザー光の反射率を十分に確保することができる事から、主として銀または銀を主成分とする合金によって、支持基板上に支持基板と接して形成されている。
特開２００２−１１７５８２号公報特開平９−９１７５８号公報

しかしながら、支持基板の材料として用いられるポリカーボネート等の樹脂材料は比較的透水性が高く、このため従来の光記録媒体を高温・高湿環境下に長時間保存すると、支持基板側から侵入した水分によってこれと接する反射層の腐食が進行し、反射層が支持基板から剥離してしまうという問題があった。

このような問題を解消するためには、支持基板と反射層との間に透水性の低い誘電体層を介在させることが有効であるが、この場合には、光記録媒体の製造工程数が増加し、コスト増を招くという新たな問題が生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、製造工程数を増加させることなく製造可能であり、且つ、支持基板と接して設けられた反射層の腐食や剥離が効果的に防止された光記録媒体を提供することである。

また、本発明の他の目的は、少ない工程数により、支持基板と接して設けられた反射層の腐食や剥離を効果的に防止可能な光記録媒体の製造方法を提供することである。

本発明者らの研究によれば、支持基板と接する反射層が腐食するのは、反射層の主成分である銀と支持基板の材料であるポリカーボネート等の樹脂との密着性が低く、このためこれらの界面において生じた微小な空間に水分が蓄積されることが主な原因であることが判明した。したがって、透水性の低い誘電体層を介在させなくとも、反射層と支持基板の密着性を高めれば、反射層の腐食を十分に防止することができると考えられる。

本発明はこのような技術的知見に基づきなされたものであって、本発明による光記録媒体は、支持基板と、前記支持基板の一方の面に接して設けられた銀を主成分とする反射層と、前記反射層から見て前記支持基板とは反対側に設けられた光透過層とを備え、前記反射層は、前記支持基板側に位置する第１の部分と、前記光透過層側に位置する第２の部分とを有しており、前記第１の部分の厚さは１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、１原子％以上、１０原子％未満の窒素が添加されていることを特徴とする。

本発明による光記録媒体は、反射層のうち支持基板に接する位置に設けられた部分に所定量の窒素が添加されており、その厚さが上記の範囲に設定されていることから、反射層と支持基板との間の高い密着性を得ることができる。このため、支持基板と反射層の界面に生じる微小な空間の発生が効果的に防止され、その結果、高温・高湿環境下に長時間保存した場合であっても、反射層の腐食を防止することが可能となり、更にはそれに起因した支持基板からの反射層の剥離をも防止することができる。しかも、反射層の一部にのみ窒素が添加されているので、窒素を含まない従来の反射層と比べて熱伝導性や光学特性が大きく異なることはなく、このため、所望の信号特性を確保することが可能となる。

さらに、このような反射層は、スパッタリング時の条件変更によりガス種を変更することによって形成することができるため、製造工程数が増加することはなく、コストの増大を抑制することも可能となる。

ここで、前記反射層の前記第１の部分に添加された窒素の割合が１原子％以上、５原子％未満であることが好ましい。窒素の添加量をこの範囲に設定すれば、成膜レートを過度に低下させることなく、高い密着性を得ることが可能となるため、高温・高湿環境下に長時間保存した場合であっても、反射層の腐食を防止することが可能となり、更にはそれに起因した支持基板からの反射層の剥離をも防止することができる。また、前記反射層の前記第１の部分の厚さが２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることが好ましい。第１の部分の膜厚をこの範囲に設定すれば、より高い密着力を得ることが可能となるため、より効果的に反射層の腐食を防止することが可能となり、更にはそれに起因した支持基板からの反射層の剥離をも防止することができる。

また、前記反射層と前記光透過層との間に設けられた記録層をさらに備えることが好ましい。記録層は、書き換え型の光記録媒体である場合には相変化材料によって構成することが好ましく、追記型の光記録媒体である場合には複数の副記録層からなる積層構造を有することが好ましい。

本発明による光記録媒体の製造方法は、スパッタリング法により、支持基板の表面に銀を主成分とする反射層を成膜する工程を備え、前記反射層の成膜開始時においてはスパッタガス中に窒素ガスを混入させ、前記反射層の成膜終了時においてはスパッタガス中から窒素ガスを排除することによって、厚さが１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、１原子％以上、１０原子％未満の窒素が添加された第１の部分と、実質的に窒素が添加されていない第２の部分を含む反射層を形成することを特徴とする。本発明によれば、少ない工程数により、支持基板と接して設けられた反射層の剥離を効果的に防止することが可能となる。

このように、本発明によれば、銀を主成分とする反射層と支持基板との密着性を高めることができることから、支持基板と反射層の界面に生じる微小な空間の発生が効果的に防止され、その結果、高温・高湿環境下に長時間保存した場合であっても、反射層の腐食を防止することが可能となるとともに、それに起因した支持基板からの反射層の剥離をも防止することができる。しかも、従来に比べて製造工程数が増加することもなく、コスト増を抑制することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明の好ましい実施形態にかかる光記録媒体１０の外観を示す切り欠き斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ部を拡大した部分断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示す光記録媒体１０は、外径が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍである円盤状の光記録媒体であり、図１（ｂ）に示すように、支持基板１１と、光透過層１２と、これらの間に支持基板１１から見てこの順に設けられた反射層２１、誘電体層２２、記録層２３、誘電体層２４を備えて構成されており、支持基板１１と反射層２１はこれらの間に他の層を介することなく、直接接触している。本実施形態による光記録媒体１０は、波長λが３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下、好ましくは約４０５ｎｍであるレーザビーム５０を光入射面１２ａより照射することによってデータの記録及び再生を行うことが可能な光記録媒体である。光記録媒体１０に対するデータの記録及び再生においては、開口数が０．７以上、好ましくは０．８５程度の対物レンズ５１が用いられ、これによって、レーザビーム５０の波長をλ、対物レンズ５１の開口数をＮＡとした場合、λ／ＮＡ≦６４０ｎｍに設定される。

支持基板１１は、光記録媒体１０に求められる厚み（約１．２ｍｍ）を確保するために用いられる厚さ約１．１ｍｍの円盤状の基板であり、その一方の面には、その中心部近傍から外縁部に向けて、或いは、外縁部から中心部近傍に向けて、レーザビーム５０をガイドするためのグルーブ１１ｂ及びランド１１ａが螺旋状又は同心円状に形成されている。支持基板１１の材料としては特に限定されないが、成形の容易性や加工性などの点からポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂を用いることが好ましい。支持基板１１の作製は、スタンパを用いた射出成形法を用いることが好ましい。

光透過層１２は、レーザビーム５０の光路となる層であり、その厚さとしては１０μｍ以上、２００μｍ以下に設定することが好ましく、１００μｍ程度に設定することが特に好ましい。光透過層１２の材料としては、使用されるレーザビーム５０の波長領域において光透過率が十分に高い材料である限り特に限定されないが、アクリル系又はエポキシ系の紫外線硬化性樹脂を用いることが好ましい。また、紫外線硬化性樹脂を硬化させてなる膜のかわりに、光透過性樹脂からなる光透過性シートと各種接着剤や粘着剤を用いて光透過層１２を形成することも可能である。

反射層２１は、光入射面１２ａ側から入射されるレーザビーム５０を反射し、再び光入射面１２ａから出射させる役割を果たし、さらに、多重干渉効果により再生信号（Ｃ／Ｎ比）を高める役割を果たす。また、反射層には、例えば記録の際に照射されたレーザー光の不要な熱量を有効的に放熱させる役目も果たす。本発明において反射層２１は、銀を主成分とする材料が用いられる。ここで、「銀を主成分とする」とは、反射層２１を構成する材料のうち、銀の構成比率（原子比）が最も高いことを意味する。反射層２１の具体的な材料としては、銀とパラジウムと銅の合金（ＡＰＣ合金）、銀とネオジムと銅の合金（ＡＮＣ合金）、銀とインジウムとスズの合金（ＡＩＳ合金）、銀とビスマスと銅の合金（ＡＢＣ合金）等を好ましく用いることができる。

反射層２１は、図１に示すように、支持基板１１側に位置する第１の部分２１ａと、光透過層１２側に位置する第２の部分２１ｂによって構成されている。したがって、反射層２１の第１の部分２１ａは、支持基板１１の表面に直接接していることになる。反射層２１の第１の部分２１ａは主に密着層としての役割を果たし、第２の部分２１ｂは上述した反射層本来の役割を果たす。

本発明では、反射層２１の第１の部分２１ａには窒素が添加されており、その添加量は、１原子％以上、１０原子％未満であり、好ましくは、１原子％以上、５原子％未満である。また、反射層２１の第１の部分２１ａの厚さは１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、好ましくは２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下である。これにより、ポリカーボネート等からなる支持基板１１と銀を主成分とする反射層２１との密着性が高まり、これらの界面に水分が蓄積されるような微小な空間が生じにくくなる。一方、反射層２１の第２の部分２１ｂには実質的に窒素は添加されていない。

ここで、１原子％以上の窒素の添加が必要なのは、窒素の添加量が１原子％未満であると密着性向上の効果が十分に得られないからであり、１０原子％以上の窒素の添加が不要なのは、１０原子％を超える窒素を添加しても密着性がそれ以上向上しないばかりか、むしろ、成膜レートの著しい低下によりスループットが大幅に低下するからである。得られる密着性と成膜レートのバランスを考慮すれば、上述の通り、窒素の添加量を１原子％以上、５原子％未満とすることが好ましい。窒素の添加量をこの範囲に設定すれば、スループットを大きく低下させることなく十分な密着力を得ることが可能となり、支持基板１１と反射層２１の界面に生じる微小な空間の発生を効果的に防止することができる。

また、第１の部分２１ａの厚さとして１０ｎｍ以上の厚さが必要なのは、厚さが１０ｎｍ未満であると密着性向上の効果が十分に得られないからであり、５０ｎｍ以下である必要があるのは、５０ｎｍ超の厚さに設定しても密着性がそれ以上向上しないばかりか、むしろ、窒素の添加による熱伝導性低下の影響が顕著となり、信号特性が劣化するおそれがあるからである。得られる密着性と熱伝導率等のバランスを考慮すれば、上述の通り、第１の部分２１ａの厚さを２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下とすることが好ましい。第１の部分２１ａの厚さをこの範囲に設定すれば、信号特性を劣化させることなく十分な密着力を得ることが可能となり、支持基板１１と反射層２１の界面に生じる微小な空間の発生を効果的に防止することができる。

反射層２１の第２の部分２１ｂの厚さについては特に限定されず、反射層２１全体の厚さが２０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下となるよう設定することが好ましく、２０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下となるよう設定することがより好ましく、７０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下となるよう設定することが特に好ましい。これは、反射層２１全体の厚さが２０ｎｍ未満であると、反射層２１本来の上記効果を十分に得ることができない一方、反射層２１全体の厚さが３００ｎｍ超であると、反射層２１の表面性が低くなる事により、得られる信号特性（例えばＣ／Ｎ）が大幅に悪化するばかりでなく、成膜時間が長くなり生産性が低下してしまうからである。これに対し、反射層２１全体の厚さを２０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、特に７０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下に設定すれば、反射層２１による上記効果を十分に得ることができるとともに、その表面性を高く維持することができ、さらに、生産性の低下を防止することが可能となる。

反射層２１の形成はスパッタリング法により行うことが好ましい。この場合、第１の部分２１ａを形成する際にはスパッタガス中に窒素ガスを混入させ、第２の部分２１ｂを形成する際にはスパッタガス中から窒素ガスを排除すればよい。つまり、成膜開始時においてはスパッタガス中に窒素ガスを混入させ、成膜終了時においてはスパッタガス中から窒素ガスを排除すればよい。これにより、互いに組成の異なる第１の部分２１ａと第２の部分２１ｂを連続的に形成することができるので、製造工程数が増加することがなくなる。

尚、銀を主成分とする反射層の密着性を向上させる効果は、発明者らの研究した範囲では窒素以外の他の元素、例えば酸素を添加しても全く得られないことが確認されている。このことから、銀を主成分とする反射層の密着性を向上させる効果は、窒素を添加した場合特有の効果であるものと考えられる。

誘電体層２２、２４は、記録層２３を物理的及び／又は化学的に保護する役割を果たし、記録層２３は誘電体層２２及び誘電体層２４に挟持されることによって、光記録後、長期間にわたって記録情報の劣化が効果的に防止される。また、これらは記録の前後における光学特性の差を拡大する役割をも果たす。

誘電体層２２及び誘電体層２４を構成する材料は、使用されるレーザビーム５０の波長領域において実質的に透明な誘電体であれば特に限定されず、例えば、酸化物、硫化物、窒化物又はこれらの組み合わせを主成分として用いることができるが、支持基板１１等の熱変形防止、並びに、記録層２３に対する保護特性の観点から、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＧｅＮ、ＧｅＣｒＮ、ＣｅＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、Ｌａ_２Ｏ_３、ＴａＯ、ＴｉＯ_２、ＳｉＡｌＯＮ（ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４及びＡｌＮの混合物）及びＬａＳｉＯＮ（Ｌａ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２及びＳｉ_３Ｎ_４の混合物）等、アルミニウム、シリコン、セリウム、チタン、亜鉛、タンタル等の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物あるいはそれらの混合物を用いることが好ましく、特に、ＺｎＳとＳｉＯ_２との混合物を用いることがより好ましい。この場合、ＺｎＳとＳｉＯ_２のモル比は、８０：２０程度に設定することが特に好ましい。誘電体層２２と誘電体層２４は、互いに同じ材料で構成されてもよいが、異なる材料で構成されてもよい。さらに、誘電体層２２及び誘電体層２４の少なくとも一方が、複数の誘電体膜からなる多層構造であっても構わない。

誘電体層２２及び誘電体層２４の厚さは特に限定されないが、３ｎｍ以上、２００ｎｍ以下に設定することが好ましい。これは、誘電体層２２や誘電体層２４の厚さが３ｎｍ未満であると、上述した効果が得られにくくなる一方、２００ｎｍを超えると成膜時間が長くなり、生産性が低下するおそれがあるとともに、誘電体層２２及び誘電体層２４のもつ応力によってクラックが発生するおそれがあるからである。

また、誘電体層２２及び誘電体層２４は、記録の前後における光学特性の差を拡大する役割をも果たし、これを達成するためには、使用されるレーザビーム５０の波長領域において高い屈折率（ｎ）を有する材料を選択することが好ましい。さらに、レーザビーム５０を照射した場合に、誘電体層２２及び誘電体層２４に吸収されるエネルギーが大きいと記録感度が低下することから、これを防止するためには、使用されるレーザビーム５０の波長領域において低い消衰係数（ｋ）を有する材料を選択することが好ましい。

以上を考慮すれば、誘電体層２２及び誘電体層２４の材料としては、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物を主成分とすることが特に好ましく、そのモル比は８０：２０程度に設定することが好ましい。

誘電体層２２及び誘電体層２４の形成は、これらの構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法を用いることができ、中でも、スパッタリング法を用いることが好ましい。

記録層２３は記録マークが形成される層であり、特に限定されるものではないが、光記録媒体１０が書き換え型の光記録媒体である場合には相変化材料によって構成することが好ましく、光記録媒体１０が追記型の光記録媒体である場合には複数の副記録層を含む積層構造を有することが好ましい。

光記録媒体１０が書き換え型の光記録媒体であり、記録層２３が相変化材料によって構成される場合には、相変化材料として、アンチモン及びテルルの合金又はこれに添加物が加えられた材料、或いは、アンチモン、テルル及びゲルマニウムの合金又はこれに添加物が加えられた材料を用いることが好ましい。但し、これ以外に、少量（１５ｍｏｌ％以下）の他の材料や不可避的に混入する不純物が含まれていても構わない。

一方、光記録媒体１０が追記型の光記録媒体である場合、記録層２３は、２又はそれ以上の副記録層の積層体を用いることが好ましい。好ましくは、副記録層は２層積層されて、レーザビーム５０の照射によって混合することにより記録マークが形成されれば良く、材料としては、アルミニウム，シリコン，ゲルマニウム，炭素，錫，金，亜鉛，銅，ホウ素，マグネシウム，チタン，マンガン，鉄，ガリウム，ジルコニウム，銀，ビスマス及び白金からなる群より選ばれた材料を主成分とするひとつの副記録層と、選択された元素とは異なる材料を主成分とするもうひとつの副記録層を積層することが好ましい。

記録層２３の膜厚は、適用される光学系に応じて記録特性を考慮して適宜選択すればよいが、本発明の場合は、良好な記録特性を得るためには、どちらの種類の記録層を用いた場合も、２ｎｍ以上、４０ｎｍ以下に設定することが好ましく、２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることがより好ましく、２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

また、記録層２３の形成についても、その構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法を用いることができ、中でも、スパッタリング法を用いることが好ましい。

以上が本発明の好ましい実施形態による光記録媒体１０の構造である。

このような構造を有する光記録媒体１０に対してデータを記録する場合、光入射面１２ａから強度変調されたレーザビーム５０を記録層２３に照射すればよい。

例えば、光記録媒体１０が書き換え型の光記録媒体であり、記録層２３が相変化材料によって構成される場合には、光入射面１２ａから照射するレーザビーム５０を記録パワーＰｗから基底パワーＰｂまでの振幅を有するパルス波形とすることによって記録層２３を融点以上の温度に加熱し、その後、レーザビーム５０のパワーを基底パワーＰｂに設定することによって急冷する。これによって溶融した領域がアモルファス状態に変化し、これが記録マークとなる。一方、記録層２３をアモルファス状態から結晶状態に変化させるためには、光入射面１２ａから照射するレーザビーム５０のパワーを中間パワーＰｅに設定することによって記録層１４を結晶化温度以上の温度に加熱する。結晶化温度以上の温度に加熱された領域は、レーザビーム５０が遠ざかることによって徐冷されることから、当該領域が結晶状態に変化する。

ここで、記録パワーＰｗ、中間パワーＰｅ及び基底パワーＰｂの関係は、
Ｐｗ>Ｐｅ≧Ｐｂ
に設定される。したがって、レーザビーム５０のパワーをこのように強度変調すれば、記録層２３の未記録領域に記録マークを形成するだけでなく、既に記録マークが形成されている領域にこれと異なる記録マークやブランク領域を直接形成（上書き：ダイレクトオーバーライト）することが可能となる。

一方、光記録媒体１０が追記型の光記録媒体であり、記録層２３が複数の副記録層の積層体である場合には、光入射面１２ａから照射するレーザビーム５０を記録パワーＰｗから基底パワーＰｂまでの振幅を有するパルス波形とすることによって複数の副記録層を局所的に混合させ、これを記録マークとする。このようにして一旦混合した領域は、もはや元の積層状態に戻すことはできないため、既に記録マークが形成されている領域にこれと異なる記録マークを上書きすることはできない。

そしていずれも場合も、記録マーク部分の反射率とそれ以外の部分（ブランク領域）の反射率とは異なった値となることから、再生パワーＰｒに設定したレーザビーム５０を光入射面１２ａから照射し、得られる反射光を光電変換すれば、記録されたデータを再生することができる。

このように、本実施形態による光記録媒体１０は、銀を主成分とする反射層２１が窒素の添加された第１の部分２１ａと実質的に窒素の添加されていない第２の部分２１ｂによって構成され、窒素の添加された第１の部分２１ａが支持基板１１に接していることから、反射層２１と支持基板１１との間の高い密着性を得ることができる。このため、支持基板１１と反射層２１の界面に生じる微小な空間の発生が効果的に防止され、その結果、高温・高湿環境下に長時間保存した場合であっても、反射層２１の腐食を防止することが可能となるとともに、支持基板から反射膜が剥離することを効果的に抑制することができる。つまり、高い保存信頼性を得ることが可能となる。また、反射層２１の全体に窒素が添加されているのではなく、光入射面１２ａ側には実質的に窒素の添加されていない部分（第２の部分２１ｂ）が設けられていることから、窒素を含まない従来の反射層と比べて熱伝導性や光学特性が大きく異なることはなく、このため、所望の信号特性を確保することが可能となる。

しかも、このような反射層２１は、スパッタリング時の条件変更によりガス種を変えることによって簡単に形成することができるため、製造工程数が増加することはなく、コストの増大を抑制することも可能となる。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

すなわち、本発明は、支持基板と、支持基板の一方の面に接して設けられた銀を主成分とする反射層と、反射層から見て支持基板とは反対側に設けられた光透過層とを備える光記録媒体である限り、その他の要素については特に限定されず、図１に示す光記録媒体１０以外の構造を有する光記録媒体に適用することも可能である。

また、光透過層１２を保護するとともに、指紋等の汚れの付着を防止することを目的として、光透過層１２の表面にハードコート層を設けても構わない。この場合は、ハードコート層の表面が光入射面となる。

さらに、記録層２３に生じている熱を速やかに放熱させることを目的として、誘電体層２４と光透過層１２の間に放熱層を追加しても構わない。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。

［サンプルの作製１］

実施例１

以下の方法により、図１に示した光記録媒体１０と同じ構造を有する光記録媒体サンプルを作製した。

まず、射出成型法により、厚さ約１．１ｍｍ、直径約１２０ｍｍであり、表面にグルーブ１１ｂ及びランド１１ａが形成されたポリカーボネートからなるディスク状の支持基板１１を作製した。グルーブ１１ｂの深さについては約２１ｎｍに設定し、グルーブ１１ｂの幅については約１６９ｎｍに設定した。トラックピッチは約３２０ｎｍに設定した。

次に、この支持基板１１をスパッタリング装置にセットし、グルーブ１１ｂ及びランド１１ａが形成されている側の表面に厚さ約１００ｎｍの反射層２１を形成した。反射層２１の形成においては、ターゲットとして銀が９８原子％、ネオジムが１原子％、銅が１原子％であるＡＮＣ合金を用い、最初はスパッタガスとして窒素ガス及びアルゴンガスを用いて第１の部分２１ａを形成し、その厚さが約２０ｎｍとなった時点（あらかじめスパッタリング条件より、スパッタリングパワーとスパッタリング時間を調整することで、どの条件でどれだけの厚みになるかを概算し、スパッタリング時間で調整した。また、あらかじめ窒素ガスの導入量により、形成される膜中にどれだけ窒素が添加されるかを確認しておいて窒素導入量を決定した。）で窒素ガスの供給を遮断して、厚さが約８０ｎｍである第２の部分２１ｂを形成した。チャンバー内の圧力は窒素導入時には０．８Ｐａ、窒素導入のない時には０．３５Ｐａに設定し、スパッタパワーはいずれも場合も３ｋＷに設定した。また、第１の部分２１ａを形成する際には、窒素ガスの流量を４０ｓｃｃｍに設定し、これによって第１の部分２１ａにおける窒素の添加量を４．０原子％とした。

次に、反射層２１が形成された支持基板１１を別のスパッタリングチャンバーに移し、反射層２１の表面にＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物（モル比＝５０：５０）からなる厚さ１０ｎｍの誘電体層２２、Ｇｅ_０．０６Ｓｂ_０．７６Ｔｅ_０．１８からなる厚さ１２ｎｍの記録層２３、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物（モル比＝８０：２０）からなる厚さ３２ｎｍの誘電体層２４を順次形成した。

そして、誘電体層２４上に、アクリル系紫外線硬化性樹脂をスピンコート法によりコーティングし、これに紫外線を照射して厚さ約１００μｍの光透過層１２を形成した。このようにして、実施例１による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

実施例２

反射層２１の第１の部分２１ａを形成する際の窒素ガスの流量を２０ｓｃｃｍに設定することにより、第１の部分２１ａにおける窒素の添加量を２．８原子％とした他は、実施例１と同様にして実施例２による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

実施例３

反射層２１の第１の部分２１ａを形成する際の窒素ガスの流量を１０ｓｃｃｍに設定することにより、第１の部分２１ａにおける窒素の添加量を１．５原子％とした他は、実施例１と同様にして実施例３による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

実施例４

反射層２１の第１の部分２１ａを形成する際の窒素ガスの流量を８ｓｃｃｍに設定することにより、第１の部分２１ａにおける窒素の添加量を１．０原子％とした他は、実施例１と同様にして実施例４による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

比較例１

反射層２１の第１の部分２１ａを形成する際の窒素ガスの流量を５ｓｃｃｍに設定することにより、第１の部分２１ａにおける窒素の添加量を０．６原子％とした他は、実施例１と同様にして比較例１による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

比較例２

反射層２１の第１の部分２１ａを形成する際の窒素ガスの流量を２ｓｃｃｍに設定することにより、第１の部分２１ａにおける窒素の添加量を０．２原子％とした他は、実施例１と同様にして比較例２による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

比較例３

窒素ガスの供給を全く行わず、厚さ約１００ｎｍの第２の部分２１ｂのみによって反射層２１を構成した他は、実施例１と同様にして比較例３による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

［サンプルの評価１］

上記作製した実施例１乃至４、並びに、比較例１乃至３の光記録媒体サンプルをそれぞれ１０枚ずつ、温度８０℃、湿度８５％の環境下に５０時間保存し（保存試験）、その後、反射層２１に腐食や、それに起因する剥離が生じているか確認した。尚、これら実施例１乃至４並びに比較例１乃至３の光記録媒体サンプルは、反射層２１の第１の部分２１ａへの窒素の添加量においてのみ異なり、その他については互いに同じ構成を有している。

結果を表１に示す。表１には、成膜時における窒素ガスの流量及びこれにより添加された窒素の量についても併せて示されている。

表１に示すように、窒素の添加量が１．０原子％以上である実施例１乃至４の光記録媒体サンプルでは、保存試験を行った１０枚のサンプルのいずれについても、反射層２１の腐食や剥離は認められなかった。これに対し、窒素の添加量が１．０原子％未満である比較例１乃至３の光記録媒体サンプルでは、保存試験を行った１０枚のサンプル全てにおいて、反射層２１に腐食やそれに起因する剥離が見られた。これにより、反射層２１の第１の部分２１ａに１．０原子％以上の窒素の添加することにより、保存信頼性が著しく向上することが確認された。

［サンプルの作製２］

比較例４

第１の部分２１ａの厚さを約５ｎｍに設定し、第２の部分２１ｂの厚さを約９５ｎｍに設定した他は、実施例１と同様にして比較例４による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

実施例５

第１の部分２１ａの厚さを約１０ｎｍに設定し、第２の部分２１ｂの厚さを約９０ｎｍに設定した他は、実施例１と同様にして実施例５による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

実施例６

第１の部分２１ａの厚さを約４０ｎｍに設定し、第２の部分２１ｂの厚さを約６０ｎｍに設定した他は、実施例１と同様にして実施例６による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

比較例５

窒素ガスの遮断を行わず、厚さ約１００ｎｍの第１の部分２１ａのみによって反射層２１を構成した他は、実施例１と同様にして比較例５による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

［サンプルの評価２−１］

上記作製した実施例５及び６、並びに、比較例４及び５の光記録媒体サンプルに対し、それぞれ１０枚ずつ上記の保存試験を行い、その後、反射層２１に腐食やそれに起因する剥離が生じているか確認した。尚、これら実施例５及び６、並びに、比較例４及び５の光記録媒体サンプル、さらには、上述した実施例１及び比較例３の光記録媒体サンプルは、反射層２１を構成する第１の部分２１ａと第２の部分２１ｂの厚さにおいてのみ異なり、その他については互いに同じ構成を有している。反射層２１全体の厚さについても互いに同じである（約１００ｎｍ）。

結果を表２に示す。表２には、第１の部分２１ａおよび第２の部分２１ｂの厚さについても併せて示されている。

表２に示すように、第１の部分２１ａの厚さが１０ｎｍ以上である光記録媒体サンプル（実施例１、実施例５、実施例６、比較例５）では、保存試験を行った１０枚のサンプルに反射層２１の腐食やそれに起因する剥離はほとんど見られず（実施例５の光記録媒体サンプルは２枚について腐食やそれに起因する剥離を確認）、特に、第１の部分２１ａの厚さが２０ｎｍ以上である光記録媒体サンプル（実施例１、実施例６、比較例５）では、保存試験を行った１０枚のサンプルのいずれについても、反射層２１の腐食やそれに起因する剥離は認められなかった。これに対し、第１の部分２１ａの厚さが１０ｎｍ未満である比較例４の光記録媒体サンプルでは、保存試験を行った１０枚のサンプル全てにおいて、反射層２１に腐食やそれに起因する剥離が見られた。第１の部分２１ａが存在しない比較例３の光記録媒体サンプル（第１の部分２１ａの厚さ＝０ｎｍ）についてはサンプルの評価１の通り、全てのサンプルについて腐食やそれに起因する剥離が見られた。これにより、保存信頼性を向上させるためには反射層２１の第１の部分２１ａの厚さを１０ｎｍ以上に設定する必要があり、２０ｎｍ以上に設定することが好ましいことが確認された。

［サンプルの評価２−２］

また、上記サンプルの評価２−１にて高い保存信頼性が認められた実施例１、５及び６、並びに、比較例５の光記録媒体サンプルに対して実際にデータを記録し、これを再生することによって、得られる信号特性（信号振幅及びジッタ）を評価した。評価の結果は表２に示されており、第２の部分２１ｂが存在する実施例１、５及び６の光記録媒体サンプルでは、良好な信号振幅及びジッタが得られたが、第２の部分２１ｂが存在しない比較例５の光記録媒体サンプルでは、良好な信号振幅及びジッタが得られなかった。これは、反射層２１に第２の部分２１ｂが存在しない場合、熱伝導性の低下により記録特性が大きく変化したためであると考えられる。また、反射層２１の全体が第１の部分２１ａによって構成されているため、光学特性が大きく変化したことも原因であると考えられる。

［サンプルの作製３］

比較例６

第１の部分２１ａを形成する際、窒素ガスの代わりに酸素ガスを用い、その流量を１０ｓｃｃｍとした他は、実施例１と同様にして比較例６による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

比較例７

酸素ガスの流量を２０ｓｃｃｍに設定した他は、比較例６と同様にして比較例７による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

比較例８

酸素ガスの流量を４０ｓｃｃｍに設定した他は、比較例６と同様にして比較例８による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。

［サンプルの評価３］

これら比較例６乃至８の光記録媒体サンプルに対し、それぞれ１０枚ずつ上記の保存試験を行い、その後、反射層２１に腐食やそれに起因する剥離が生じているか確認した。その結果、これら比較例６乃至８の光記録媒体サンプルは、保存試験を行った１０枚全てにおいて反射層２１に腐食や剥離が見られた。これにより、反射層２１の第１の部分２１ａに酸素を添加しても密着性は向上せず、保存信頼性を高めることができないことが確認された。

［サンプルの作製４］

比較例９

反射層２１の第１の部分２１ａと第２の部分２１ｂの位置を逆にした他は、実施例１と同様にして比較例８による光記録媒体サンプルを複数枚作製した。つまり、反射層２１の形成において、最初はスパッタガスとしてアルゴンガスのみを用いてＡＰＣ合金からなる部分を形成し、その厚さが約８０ｎｍとなった時点で窒素ガスの供給を開始することにより、ＡＰＣ合金の表面に厚さが約２０ｎｍの窒素添加領域を形成した。

［サンプルの評価４］

１０枚の比較例９の光記録媒体サンプルに対し上記の保存試験を行い、その後、反射層２１に腐食やそれに起因する剥離が生じているか確認した結果、保存試験を行った１０枚全てにおいて反射層２１に腐食やそれに起因する剥離が見られた。これにより、窒素添加領域が支持基板１１に直接接していない限り密着性は向上せず、保存信頼性を高めることができないことが確認された。

［サンプルの作製及び評価５］

反射層２１を形成する際のターゲットとして、銀が９８原子％、パラジウムが１原子％、銅が１原子％であるＡＰＣ合金を用いた他は、上記サンプルの作製１乃至４と同様にして種々の光記録媒体サンプルを作製し、上記サンプルの評価１乃至４と同様の評価を行ったが、結果はＡＮＣ合金を用いた場合と同様であった。

その他、ターゲットとして、銀が９８原子％、インジウムが１原子％、スズが１原子％であるＡＩＳ合金、さらには、銀が９８原子％、ビスマスが１原子％、銅が１原子％であるＡＢＣ合金を用いたサンプルの作製及び評価を行ったが、結果はやはりＡＮＣ合金を用いた場合と同様であった。

［サンプルの作製及び評価６］

誘電体層２２として厚さ約３０ｎｍのＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物（モル比＝８０：２０）を用い、記録層２３として厚さ約５ｎｍのＣｕＡｌ合金からなる副記録層と実質的にシリコンからなる厚さ約５ｎｍ副記録層の積層体（合計膜厚＝約１０ｎｍ）を用い、誘電体層２４として厚さ約２５ｎｍのＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物（モル比＝８０：２０）を用いた他は、上記サンプルの作製１乃至４と同様にして種々の光記録媒体サンプルを作製し、上記サンプルの評価１乃至４と同様の評価を行ったが、結果はサンプルの評価１乃至４と同様であった。

［密着力の評価］

厚さ約１．１ｍｍの支持基板１１をスパッタリング装置にセットし、ターゲットとして銀が９８原子％、ネオジムが１原子％、銅が１原子％であるＡＮＣ合金を用いて厚さ約１００ｎｍの反射層２１を形成した。反射層２１の形成においては、スパッタガスとして窒素ガス及びアルゴンガスを用い、窒素ガスの流量を０〜４０ｓｃｃｍの範囲で表３に示すように種々設定した。

次に、カッターナイフで反射層２１を貫通する複数の切り込みを入れ、これによって平面が３ｍｍ角のメッシュを５０個形成した。そして、このメッシュ上に粘着テープを貼り付け、これを引き剥がすことによって、反射層２１のメッシュがどの程度剥がれるか評価した。結果を表３に示す。

表３に示すように、スパッタガスに窒素ガスを混入させなかった場合には２５個のメッシュが剥離したが、スパッタガスに窒素ガスを混入させた場合にはメッシュの剥離は皆無であった。これにより、これにより、銀を主成分とする反射層２１に窒素を添加すれば、支持基板１１との密着性が大きく向上することが確認された。

（ａ）は、本発明の好ましい実施形態にかかる光記録媒体１０の外観を示す切り欠き斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ部を拡大した部分断面図である。

符号の説明

１０光記録媒体
１１支持基板
１１ａランド
１１ｂグルーブ
１２光透過層
１２ａ光入射面
２１反射層
２１ａ第１の部分
２１ｂ第２の部分
２２，２４誘電体層
２３記録層
５０レーザビーム
５１対物レンズ

Claims

ポリカーボネートからなる支持基板と、前記支持基板の一方の面に接して設けられた銀を主成分とする反射層と、前記反射層から見て前記支持基板とは反対側に設けられた光透過層とを備える光記録媒体であって、前記反射層は、前記支持基板側に位置する第１の部分と、前記光透過層側に位置する第２の部分とを有しており、前記第１の部分の厚さは２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、前記第１の部分には１原子％以上、４原子％以下の窒素が添加されており、前記第２の部分には窒素が添加されていないことを特徴とする光記録媒体。
前記反射層と前記光透過層との間に設けられた記録層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
スパッタリング法により、ポリカーボネートからなる支持基板の表面に銀を主成分とする反射層を成膜する工程と、
前記反射層から見て前記支持基板とは反対側に光透過層を形成する工程とを備え、
前記反射層を成膜する工程は、前記反射層の成膜開始時においてはスパッタガス中に窒素ガスを混入させ、前記反射層の成膜終了時においてはスパッタガス中から窒素ガスを排除することによって、厚さが２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、１原子％以上、４原子％以下の窒素が添加された第１の部分と、窒素が添加されていない第２の部分を含む反射層を形成することを特徴とする光記録媒体の製造方法。