JP4352343B2 - 光学的情報記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、光学的情報記録媒体に関し、更に詳しくは、Ａｇを含む半透過層を備える光学的情報記録媒体に関する。

光学的情報記録媒体（光ディスク）は、レーザ光を用いて記録再生が行われる記録媒体であって、光ディスクにヘッドを接触させる必要がないため、記録再生を高速に行うことが出来る。また、レーザ光の焦点の微細化によって、多くの情報の記録再生が可能であり、大容量メモリとして各分野で利用されている。

光ディスクには、再生のみが可能な再生専用型、再生及び１回の記録が可能な追記型、及び、再生及び繰返しの記録が可能な書換型がある。書換型の光ディスクには、更に、記録膜の相変化を利用した相変化光ディスク、及び、垂直磁化膜の磁化方向の変化を利用した光磁気ディスクがある。このうち、相変化光ディスクは、光磁気ディスクのように外部磁界を用いることなく情報を記録でき、また、情報の重ね書き（オーバライト）が容易であることから、書換型の光ディスクの主流になりつつある。

相変化光ディスクは、一般に、透明基板上に、第１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層、及び、反射層を順次に備え、透明基板側からレーザ光を入射させて、記録層に対する記録再生を行う。反射層には、一般に、Ａｇを主成分とする材料が用いられる。Ａｇは他の貴金属元素に比べて安価でありながら、４０５ｎｍ前後の波長に対しても、充分に高い反射率を有し、信号振幅を大きくできる。また、熱伝導率が高く、高速記録に適している。第１、第２の誘電体層には、一般に、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２が用いられる。ＺｎＳ−ＳｉＯ_２は、高い屈折率を有し、また、成膜速度が大きく、量産性に適している。

ところで、光ディスクでは、記憶容量の更なる大容量化が要請されている。大容量化を実現するためには、波長の短いレーザ光を用いることが好ましい。従って、エネルギーが大きな波長が４０５ｎｍ前後のレーザ光を用いた光ディスクの研究が行われている。大容量化の実現のために、また、多層の記録層を備える多層式の光ディスクが検討され、特に２層の記録層を備える２層式の光ディスクの研究が精力的に行われている。

２層式の光ディスクは、それぞれが記録層を含む２つの情報層を光学分離層を介して接合したものであって、レーザ光の入射面に近い第１の情報層は、順次に積層された、第１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層、及び、半透過層を、レーザ光の入射面から遠い第２の情報層は、順次に積層された、第１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層、及び、反射層をそれぞれ備えている。

第１の情報層の半透過層と光学分離層との界面には、第１の情報層の光透過率を向上させ、第２の情報層に対する安定した記録、再生動作を確保する目的で、透過率調整層が配設される。第１の情報層に要求される光透過率の目安としては、第１の情報層の記録層がアモルファス状態の光透過率Ｔａと結晶状態の光透過率Ｔｃの和Ｔとして、８５％以上が必要であり、この値は高いほど好ましいとされている。

２層式の光ディスクで、半透過層には、Ａｇを主成分とするＡｇ合金の薄膜が一般的に用いられる。これはＡｇ合金薄膜を１０ｎｍ程度に薄く形成することによって、波長が４００ｎｍ近傍の青紫色のレーザ光に対して半透明性を持たせることができ、第１の情報層の光透過率を効果的に高めることが出来るためである。現在、このＡｇ合金薄膜以外に、この波長域で半透明になる半透過層は知られておらず、多層式の光ディスクに不可欠な材料の一つである。

ところで、相変化光ディスクでは、Ａｇを主成分とする半透過層や反射層が硫化し易く、レーザ光照射時の温度上昇によって、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２誘電体層から硫黄（Ｓ）が拡散し、半透過層や反射層が硫化する問題があった。半透過層や反射層が硫化すると、反射や熱伝導などの特性が低下することによって、光ディスクが劣化するおそれがある。

上記問題に対して、Ａｇを含む半透過層や反射層とＺｎＳ−ＳｉＯ_２誘電体層との間に、これら半透過層や反射層の硫化防止を目的としたバリア層を配設する方法が知られている。バリア層を配設した２層式の光ディスクは、例えば下記に示すような層構造を有している。

第１の情報層は、透明基板上に順次に積層された、第１の誘電体層（下側保護層）、界面層、記録層、界面層、第２の誘電体層（上側保護層）、バリア層、半透過層、バリア層、透過率調整層を備える。第２の情報層は、光学分離層上に順次に積層された、第１の誘電体層（下側保護層）、界面層、記録層、界面層、第２の誘電体層（上側保護層）、バリア層、反射層を備える。第１、第２の誘電体層、又は、透過率調整層にはＺｎＳ−ＳｉＯ_２が、バリア層には、ＳｉＣ、ＳｉＮ、又は、ＧｅＮなどがそれぞれ用いられる。

上記光ディスクでは、第２の誘電体層や透過率調整層と半透過層又は反射層との間に配設されたバリア層が、それらの層間の物質移動を抑制し、半透過層又は反射層が第２誘電体層に含まれる硫黄によって硫化されることを抑制している。透過率調整層にはＴｉＯ_２が用いられることもあるが、この場合にも、層間の物質移動の抑制を目的として、半透過層との間にバリア層が配設される。

バリア層を配設した２層式の光ディスクについては、例えば特許文献１に記載されている。
特開２００２−１４４７３６号公報（段落００５６，００５７）

前述のように従来の光ディスクでは、Ａｇを主成分とする半透過層又は反射層の硫化防止を目的として、これら半透過層又は反射層とＺｎＳ−ＳｉＯ_２誘電体層との間にバリア層を配設している。しかし、バリア層を配設すると、製造工程がそれだけ煩雑になり、品質管理の煩雑化とも相まって、光ディスク製造のコストが上昇する問題が新たに生じる。

また、２層式の光ディスクにおいては、バリア層によって屈折率が制限されるため、第１の情報層の層構造の光学設計に際してその自由度が制限されるとと共に、その光透過率を充分に高められない。更に、バリア層も硫黄の拡散を完全に防止できる訳ではなく、バリア層を拡散した微量の硫黄が記録層へ拡散することによって、繰返し記録再生特性の劣化が生じる問題もある。

本発明は、上記に鑑み、Ａｇを含む半透過層を備え、複数の情報層を備える多層式の光学的情報記録媒体として好適な光学的情報記録媒体であって、バリア層を配設することなく、半透過層の硫化を抑制し、且つ、情報層が高い光透過率を有する光学的情報記録媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光学的情報記録媒体は、レーザ光照射により記録層の光学特性を変化させて情報の記録再生を行う光学的情報記録媒体において、
レーザ光が入射する裏面を有する基板の主面上に順次に形成される、第１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層、Ａｇを含む半透過層、第３の誘電体層、及び、第４の誘電体層を備え、
前記第３の誘電体層の屈折率ｎ_１が、前記第４の誘電体層の屈折率ｎ_２よりも低く、且つ、ｎ_２−ｎ_１≧０．４であることを特徴とする。

本発明によれば、第３の誘電体層の屈折率ｎ_１が、第４の誘電体層の屈折率ｎ_２よりも低く、且つ、ｎ_２−ｎ_１≧０．４であることによって、光学的情報記録媒体における情報層の光透過率を効果的に高めることが出来る。従って、例えば２層式の光学的情報記録媒体では、第１の情報層の光透過率が高まることによって、第２の情報層に対する良好な記録再生を行うことが出来る。

本発明の好適な態様では、前記第２の誘電体層及び前記第４の誘電体層が、ニオブ及び亜鉛から成るＡ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とし、且つ、アルミニウム、タンタル、シリコン、セリウム、及び、ハフニウムから成るＢ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を含む誘電体層を有し、
前記第４の誘電体層は、Ｂ群から選択された元素の酸化物の組成比が、１０ｍｏｌ％以上で４５ｍｏｌ％以下である。
第２の誘電体層が硫黄を含まないので、銀（Ａｇ）を含む半透過層の硫化を防止できる。また、第２、第４の誘電体層が、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２よりも高い屈折率を有するため、光学設計の自由度を高めると共に、情報層の光透過率を高めることが出来る。更に、記録層の硫化を防止できるので、記録層の繰返し記録再生特性の劣化を防止できる。上記第２の誘電体層及び前記第４の誘電体層は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２と同程度の成長速度を有するので、高い製造効率を維持できる。

本発明の好適な態様では、前記第３の誘電体層が、シリコン、アルミニウム、及び、ハフニウムから成る群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とする。第３の誘電体層が、従来のＳｉＣ、ＳｉＮ、又は、ＧｅＮなどよりも低い屈折率を有するため、第３の誘電体層と第４の誘電体層との間の屈折率差を効果的に増大させることが出来る。

本発明の好適な態様では、波長が３８０〜４３０ｎｍのレーザ光を用いて情報の記録再生が行われる。波長の短いレーザ光を用いることによって、光学的情報記録媒体を大容量化できる。

以下に、図面を参照し、本発明の実施形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。光ディスク１００は、書換型の相変化光ディスクであり、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）である。光ディスク１００では、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、及び、反射層１７が順次に積層されている。

記録層１４には、例えば膜厚１３ｎｍのＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの公知の記録材料を用いる。反射層１７には、高熱伝導率及び高光透過率の両立の観点から、Ａｇを主成分とする合金を用いる。反射層１７には、耐候性向上のために、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｄなどの元素を適宜に添加してもよい。第１誘電体層１２には、組成式が（ＺｎＳ）_ｘ（ＳｉＯ_２）_１−ｘであって、０．５≦ｘ≦０．９の範囲のＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いる。これによって、例えば２．３程度の高い屈折率、及び、高い成長速度が得られる。界面層１３，１５は、結晶化速度及び繰返し記録再生回数の向上を目的として配設され、ＧｅＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどを用いる。

第２誘電体層１６には、従来採用されていたＺｎＳ−ＳｉＯ_２に代えて、ニオブ及び亜鉛から成るＡ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とし、アルミニウム、タンタル、シリコン、セリウム、及び、ハフニウムから成るＢ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物が含まれた材料を用いる。また、第２誘電体層１６で、Ｂ群から選択された元素の酸化物の組成比を、１０ｍｏｌ％以上で４５ｍｏｌ％以下に設定する。

第２誘電体層１６は、２．４〜２．５の屈折率を有し、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２よりも高い屈折率を有する。また、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２と同程度の高い成長速度を有する。本実施形態では、第２誘電体層１６と反射層１７との間に、反射層１７の硫化防止を目的としたバリア層は配設しない。

本実施形態の光ディスク１００によれば、第２誘電体層１６が硫黄を含まないので、反射層１７の硫化を防止できる。また、第２誘電体層１６が、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２よりも高い屈折率を有するため、光学設計の自由度を高めることが出来る。更に、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２と同程度の成長速度を有するので、高い製造効率を維持できる。

反射層１７の硫化防止や第２誘電体層１６の高い屈折率によって、第２誘電体層１６にＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いる従来の光ディスクに比して、繰返し記録再生回数を大幅に向上させることができる。なお、第２誘電体層１６で、Ｂ群から選択された元素の酸化物の組成比を１０ｍｏｌ％未満又は４５ｍｏｌ％より大きな値に設定すると、充分な繰返し記録再生回数が得られない。

図２は、本発明の第２実施形態に係る光ディスク（タイプＡの光ディスク）の層構造を模式的に示す断面図である。光ディスク１０１では、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、半透過層３１、第３誘電体層１８、及び、第４誘電体層１９が順次に積層されている。これらを第１の情報層５０と呼ぶ。第１の情報層５０上には光学分離層４１が形成され、光学分離層４１上に第２の情報層５１が配設されている。

第２の情報層５１では、透明基板２１上に、反射層２２、第５誘電体層２３、第３界面層２４、記録層２５、第４界面層２６、及び、第６誘電体層２７が順次に積層されている。光ディスク１０１では、情報の記録再生に用いられるレーザ光は、第１の情報層５０側から入射される。光ディスク１０１の製造に際しては、上述した第１の情報層５０及び第２の情報層５１をそれぞれ、別の透明基板上に形成した後に、紫外線硬化樹脂から成る光学分離層４１を介して相互に貼り合わせる。

記録層１４には、例えば膜厚７ｎｍのＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの一般的な記録材料を用いる。半透過層３１には、高熱伝導率及び高光透過率の両立の観点から、Ａｇを主成分とする合金を用いる。半透過層３１は、例えば１０ｎｍの厚みで成膜し、第３誘電体層１８及び第４誘電体層１９との組合せによって、第１の情報層５０の光透過率を４０％〜５０％程度に設定できる。現在、４０５ｎｍ前後の波長域で半透明性を示す金属半透過膜は、Ａｇ合金薄膜以外には知られておらず、Ａｇ合金薄膜は、多層の情報層を有する光ディスクの半透過層として不可欠な材料の一つである。半透過層３１には、耐候性向上のために、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｄなどの元素を適宜に添加してもよい。

第１誘電体層１２には、組成式が（ＺｎＳ）_ｘ（ＳｉＯ_２）_１−ｘであって、０．５≦ｘ≦０．９の範囲のＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いる。これによって、高い屈折率、及び、高い成膜速度が得られる。界面層１３，１５は、結晶化速度及び繰返し記録再生回数の向上を目的として配設され、ＧｅＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどを用いる。

第２誘電体層１６には、第１実施形態と同様に、従来採用されていたＺｎＳ−ＳｉＯ_２に代えて、ニオブ及び亜鉛から成るＡ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とし、アルミニウム、タンタル、シリコン、セリウム、及び、ハフニウムから成るＢ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物が含まれた材料を用いる。また、第２誘電体層１６で、Ｂ群から選択された元素の酸化物の組成比を、１０ｍｏｌ％以上で４５ｍｏｌ％以下に設定する。本実施形態では、第２誘電体層１６と反射層１７との間に、反射層１７の硫化防止を目的としたバリア層は配設しない。

第３誘電体層１８及び第４誘電体層１９は、第１の情報層５０の光透過率を向上させる目的で配設される。第３誘電体層１８には、シリコン、アルミニウム、及び、ハフニウムから成る群から選択された少なくとも１種類以上の元素の酸化物から成る誘電体層を用い、第４誘電体層１９には、硫化亜鉛及びシリコンの酸化物から成る誘電体層を用いる。第４誘電体層１９には、これに代えて、上記第２誘電体層１６と同じ材料、若しくは、ＴｉやＮｂの酸化物又はこれらの酸化物の混合物を用いてもよい。

また、第３誘電体層１８及び第４誘電体層１９の組合わせとして、第３誘電体層１８の屈折率ｎ_１が第４誘電体層１９の屈折率ｎ_２よりも低く、且つ、それらの屈折率差ｎ_２−ｎ_１が０．４以上である材料を用いる。これによって、第１の情報層５０の光透過率を充分に高めることが出来る。

ところで、従来の光ディスクでは、第４誘電体層１９に含まれる硫黄の半透過層３１への拡散を防止するために、第３誘電体層１８をバリア層とし、ＧｅＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどの材料で構成していた。しかし、第３誘電体層１８に、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、又は、ＴａＮを用いた場合には、第４誘電体層１９と第３誘電体層１８の間の屈折率差が小さいため、種々の設計変更を行っても、高い光透過率を有する第１の情報層５０が得られにくい。

上記に対して、本発明者は、半透過層３１から見て記録層１４とは反対側に配設された第３誘電体層１８では、硫黄の拡散が生じにくいことを見出した。従って、本実施形態では、シリコン、アルミニウム、及び、ハフニウムから成る群から選択された少なくとも１種類以上の元素の酸化物から成る誘電体層を用いることによって、第３誘電体層１８と第４誘電体層１９との屈折率差ｎ_２−ｎ_１を大きくして、第１の情報層５０の光透過率を効果的に向上させることが出来る。

本実施形態の光ディスク１０１によれば、第１の情報層５０において、第１実施形態と同様に、第２誘電体層１６が硫黄を含まないので、反射層１７の硫化を防止できる。これによって、第２誘電体層１６にＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いる従来の光ディスクに比して、繰返し記録再生回数を大幅に向上させることができる。第２誘電体層１６が、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２よりも高い屈折率を有するため、光学設計の自由度を高めることが出来る。また、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２と同程度の成長速度を有するので、高い製造効率を維持できる。

また、第３誘電体層１８に、従来のバリア層に代えて、シリコン、アルミニウム、及び、ハフニウムから成る群から選択された少なくとも１種類以上の元素の酸化物から成る誘電体層を用いることによって、第３誘電体層１８と第４誘電体層１９との屈折率差ｎ_２−ｎ_１を増大させ、第１の情報層５０の光透過率を効果的に高めることが出来る。これによって、第２の情報層５１に対する良好な記録再生を行うことが出来る。

図３は、第２実施形態の変形例に係る光ディスク（タイプＢの光ディスク）の層構造を模式的に示す断面図である。光ディスク１０２は、図２の光ディスク１０１において、透明基板１１に代えて、紫外線硬化樹脂から成る透明シート３２が配設されている。光ディスク１０２では、情報の記録再生に用いられるレーザ光は、タイプＡの光ディスク１０１と同様に、第１の情報層５０側から入射される。

光ディスク１０２の製造に際しては、先ず、第２の情報層５１として、透明基板２１上に、反射層２２、第５誘電体層２３、第３界面層２４、記録層２５、第４界面層２６、第６誘電体層２７を順次に積層した後、第６誘電体層２７上に紫外線硬化樹脂から成る光学分離層４１を形成する。次いで、光学分離層４１上に、ランド及びグルーブから成る案内溝（図示せず）を形成する。

引き続き、光学分離層４１上に、第１の情報層５０として、第４誘電体層１９、第３誘電体層１８、半透過層３１、第２誘電体層１６、第２界面層１５、記録層１４、第１界面層１３、及び、第１誘電体層１２を順次に積層した後、第１誘電体層１２上に、紫外線硬化樹脂から成る、厚さが１００μｍ程度の薄い透明シート３２を形成する。

本変形例の光ディスク１０２によれば、図２に示した光ディスク１０１とは製造方法は異なるものの、レーザ光の入射側から見た層構造は同様である。従って、上記実施形態の光ディスク１０１と同様の効果が得られる。

図４は、本発明の第３実施形態に係る光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。光ディスク１０３では、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、半透過層３１、及び、第４誘電体層１９が順次に積層されている。これらを第１の情報層５０と呼ぶ。本実施形態では、図２に示した第２実施形態の光ディスク１０１における第３誘電体層１８が配設されておらず、半透過層３１上に第４誘電体層１９が直接に配設されている。第１の情報層５０上には光学分離層４１が形成され、光学分離層４１上に第２の情報層５１が配設されている。

第２の情報層５１は、図２に示した第２実施形態の光ディスク１０１における第２の情報層５１と同様の構成を有している。光ディスク１０３の製造に際しては、上述した第１の情報層５０及び第２の情報層５１をそれぞれ、別の透明基板上に形成した後に、紫外線硬化樹脂から成る光学分離層４１を介して相互に貼り合わせる。

記録層１４には、例えば膜厚６ｎｍのＧｅＳｂＩｎＴｅなどの一般的な記録材料を用いる。半透過層３１には、高熱伝導率及び高光透過率の両立の観点から、Ａｇを主成分とする合金を用いる。半透過層３１は、例えば８ｎｍの厚みで成膜する。半透過層３１には、耐候性向上のために、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｄなどの元素を適宜に添加してもよい。

第１誘電体層１２には、組成式が（ＺｎＳ）_ｘ（ＳｉＯ_２）_１−ｘであって、０．５≦ｘ≦０．９の範囲のＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いる。これによって、高い屈折率、及び、高い成膜速度が得られる。界面層１３，１５は、結晶化速度及び繰返し記録再生回数の向上を目的として配設され、ＧｅＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどを用いる。

第２誘電体層１６には、第２実施形態と同様に、従来採用されていたＺｎＳ−ＳｉＯ_２に代えて、ニオブ及び亜鉛から成るＡ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とし、アルミニウム、タンタル、シリコン、セリウム、及び、ハフニウムから成るＢ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物が含まれた材料を用いる。また、第２誘電体層１６で、Ｂ群から選択された元素の酸化物の組成比を、１０ｍｏｌ％以上で４５ｍｏｌ％以下に設定する。

第４誘電体層１９は、第１の情報層５０の光透過率を向上させる目的で配設される。本実施形態では、第４誘電体層１９には、半透過層３１との間の光学干渉効果を充分に高めることを目的として、第２実施形態における第４誘電体層１９よりも高い屈折率を有する材料を用いる。例えば、上記第２誘電体層１６と同じ材料、若しくは、ＴｉやＮｂの酸化物又はこれらの酸化物の混合物を用いることが望ましい。

本実施形態では、第２実施形態における第３誘電体層１８が配設されていないものの、第２実施形態に比して記録層１４及び半透過層３１の厚みを小さくすると共に、第４誘電体層１９の屈折率を高めることによって、第１の情報層５０の光透過率を４０％〜５０％程度に設定できる。なお、この光透過率の値は、記録層１４が結晶状態の値（Ｔ_ｃ）又はアモルファス状態の値（Ｔ_ａ）の何れかである。

ところで、図２に示した第２実施形態の光ディスク１０１において、記録層１４の組成によっては、記録層１４や半透過層３１の厚みを更に小さく出来る場合がある。この場合には、記録層１４や半透過層３１における光透過率が高まるので、図２中に示した第３誘電体層１８を省き、半透過層３１と第４誘電体層１９の間の光学干渉効果を高めるだけでも第１の情報層５０の光透過率を充分に高めることが出来る。この場合、層数が減少するため製造コストも低減できる。

従って、本実施形態では、第２実施形態に比して、記録層１４や半透過層３１の厚みを小さくすると共に、より屈折率の高い第４誘電体層１９を半透過層３１上に直接に配設することによって、第１の情報層５０の光透過率を充分に高めると共に、製造コストを低減できる。

［実施例１］
第１実施形態に基いて光ディスクを製造し、実施例１の光ディスクとした。実施例１の光ディスクでは、透明基板１１は、ポリカーボネート基板とした。第１誘電体層１２にはＺｎＳ−ＳｉＯ_２を５０ｎｍの厚みで、記録層１４にはＧｅＳｂＴｅを１２ｎｍの厚みで、第１界面層１３及び第２界面層１５にはＧｅＮを、反射層１７にはＡｇＰｄＣｕをそれぞれ成膜した。第２誘電体層１６については、様々な膜組成で成膜することによって、様々な膜組成の第２誘電体層１６を備える光ディスクを製造した。

また、比較例として、実施例１の光ディスクにおいて、第２誘電体層１６がＺｎＳ−ＳｉＯ_２から成る光ディスクを製造し、比較例１の光ディスクとした。また、透明基板１１上に反射層１７を直接に成膜し、反射層１７上にＺｎＳ−ＳｉＯ_２誘電体層を直接に成膜した光ディスクを製造し、比較例２の光ディスクとした。

実施例１及び比較例１，２の光ディスクを製造した後、実施例１及び比較例１の光ディスクについて、光ディスクを初期化し、第２誘電体層１６の膜組成と、環境試験後の反射層１７の硫化の有無、繰返し記録再生回数、及び、記録に必要な最小のレーザ光パワー（記録パワー）との関係を調べた。また、比較例２の光ディスクについて、環境試験後の反射層１７の硫化の有無について調べた。

環境試験の条件は、温度が８５℃で湿度が９０％の環境下で、５００時間放置するものとした。硫化による腐蝕が生じた領域は通常領域とは異なる色をしているので、目視又は顕微鏡観察によって判別できる。繰返し記録再生回数は、線速を６．６ｍ／ｓｅｃとし、長さが１μｍの記録マークを繰り返しオーバライトし、Ｃ／Ｎが３ｄＢだけ低下する回数を調べた。レーザ光の波長は、３８０〜４３０ｎｍの範囲とした。

下記表１〜３に、Ｂ群から２種類の元素を選択した場合の、表４に、Ａ群から２種類の元素を選択した場合の、第２誘電体層１６の膜組成と、硫化の有無、繰返し記録再生（ＯＷ）回数、及び、記録パワーとの関係を示す。表１には、第２誘電体層１６がＮｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、Ｔａ_２Ｏ_５から構成される場合の結果について示す。同表中、Ｘ、Ｙ、及び、Ｚは、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、Ｔａ_２Ｏ_５のモル含有率をそれぞれ示している。比較例２の光ディスクについては、硫化の有無の結果についてのみ示す。

表２には、第２誘電体層１６が、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、ＳｉＯ_２から構成される場合の結果について示す。同表中、Ｘ、Ｙ、及び、Ｚは、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、ＳｉＯ_２のモル含有率をそれぞれ示している。

表３には、第２誘電体層１６が、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、及び、ＳｉＯ_２から構成される場合の結果について示す。同表中、Ｘ、Ｙ、及び、Ｚは、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、及び、ＳｉＯ_２のモル含有率をそれぞれ示している。

表４には、第２誘電体層１６が、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、及び、ＳｉＯ_２から構成される場合の結果について示す。同表中、Ｘ、Ｙ、及び、Ｚは、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、及び、ＳｉＯ_２のモル含有率をそれぞれ示している。

表１〜３で、繰返し記録再生回数に着目すると、第２誘電体層１６が、Ａ群から選択されたニオブの酸化物を主成分とし、Ｂ群から適宜に選択された元素の酸化物を含み、且つ、Ｂ群から選択された元素の酸化物が占める割合が１０〜４５ｍｏｌ％に設定された場合に、繰返し記録再生回数が１０００回以上になり、大幅に向上することが判った。これによって、良好な光学設計がなされていることが確認された。

一方、Ｂ群から選択された元素の酸化物の割合が１０ｍｏｌ％未満、又は、４５ｍｏｌ％よりも大きな値に設定されると、充分な繰返し記録再生回数が得られないことが判った。前者は、第２誘電体層１６の熱伝導率が高くなることによって、記録パワーが高くなるためで、後者は、第２誘電体層１６の屈折率が比較的低くなることによって、第２誘電体層１６の膜厚を大きくする必要が生じ、記録層１４で発生した熱が高い熱伝導性を有する反射層１７に伝わりにくくなるためと考えられる。

表４より、第２誘電体層１６が、Ａ群から選択されたニオブの酸化物及び亜鉛の酸化物を主成分とし、Ｂ群から選択されたシリコンの酸化物を含む場合にも、表１〜３と同様の結果が得られた。

下記表５、６に、Ａ群及びＢ群からそれぞれ１種類の元素を選択した場合の、第２誘電体層１６の膜組成と、硫化の有無、繰返し記録再生（ＯＷ）回数、及び、記録パワーとの関係を示す。表５には、第２誘電体層１６が、Ｎｂ_２Ｏ_５とＡｌ_２Ｏ_３から構成される場合の結果について示す。同表中、Ｘ及びＹは、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＡｌ_２Ｏ_３のモル含有率をそれぞれ示している。

表６には、第２誘電体層１６が、Ｎｂ_２Ｏ_５とＴａ_２Ｏ_５から構成される場合の結果について示す。同表中、Ｘ及びＹは、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＴａ_２Ｏ_５のモル含有率をそれぞれ示している。

表５、６より、Ａ群及びＢ群からそれぞれ１種類の元素を選択した場合にも、表１〜４と同様に、Ｂ群から選択された元素の酸化物が占める割合が１０〜４５ｍｏｌ％に設定された場合に、繰返し記録再生回数が１０００回以上になり、大幅に向上することが判った。

表１〜６以外に、第２誘電体層１６に、Ａ群から選択された１種類の元素の酸化物と、Ｂ群のうちアルミニウム及びタンタル以外から選択された１種類の元素の酸化物とを含む保護膜材料を用いた場合でも、同様の効果が得られることを確認した。更に、表１〜６に示した酸化物以外の酸化物であって、ニオブ及び亜鉛から成るＡ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とし、アルミニウム、タンタル、シリコン、セリウム、及び、ハフニウムから成るＢ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物が含まれる誘電体層についても、同様の結果が得られた。

表１〜６で、硫化の有無に着目すると、第２誘電体層１６に硫黄が含まれるＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いた場合には、硫化による腐食が観察されたが、第２誘電体層１６に硫黄が含まれていない場合には、硫化による腐食は観察されなかった。

ところで、比較例２の光ディスクでは、反射層１７にＺｎＳ−ＳｉＯ_２誘電体層が隣接しているものの、硫化による腐蝕は観察されなかった。この結果により、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２誘電体層が、記録層１４と反射層１７の間に配設された場合には、反射層１７の硫化が容易に生じるのに対して、反射層１７から見て記録層１４とは反対側に配設された場合には、反射層１７の硫化が生じにくいことが判った。これは、記録層１４と反射層１７との間に生じる電位差が、硫黄の拡散に影響しているためと推測される。

［実施例２］
第２実施形態に基づき、第１の情報層５０を製造した後、ダミーの基板と貼り合わせて、実施例２の光ディスクとした。実施例２の光ディスクでは、透明基板１１はポリカーボネート基板とした。第１誘電体層１２には、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を５０ｎｍの膜厚で、記録層１４には、ＧｅＳｂＴｅを７ｎｍの膜厚で、第１界面層１３及び第２界面層１５には、ＧｅＮを３ｎｍの膜厚で、半透過層３１には、ＡｇＰｄＣｕを１０ｎｍの膜厚でそれぞれ成膜した。

第２誘電体層１６には、実施例１で成膜した膜のうち、Ｎｂ_２Ｏ_５を６０ｍｏｌ％、Ａｌ_２Ｏ_３を１５ｍｏｌ％、Ｔａ_２Ｏ_５を２５ｍｏｌ％だけ含む膜を１５ｎｍの膜厚で、第４誘電体層１９には、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を１１０ｎｍの膜厚でそれぞれ成膜した。第３誘電体層１８については、様々な材料で成膜することによって、様々な材料の第３誘電体層１８を備える光ディスクを製造した。

実施例２の光ディスクを製造し、第３誘電体層１８と第４誘電体層１９との屈折率差ｎ_２−ｎ_１と、第１の情報層５０の光透過率、設計可能な候補数、及び、環境試験後の硫化の有無との関係を調べた。第１の情報層５０の光透過率については、設計の都合により、記録層１４がアモルファス状態の際の光透過率Ｔａと、結晶状態の際の光透過率Ｔｃの和Ｔを調べた。設計可能な候補数については、各層の膜厚などのパラメータを変化させて、記録層１４が結晶状態の際の反射率が４％以上で、アモルファス状態の際の反射率が２％以下となる条件に設計可能な数について調べた。レーザ光の波長は、３８０〜４３０ｎｍの範囲とした。環境試験の条件は、実施例１と同様とした。表７に結果を示す。

[実施例３]
実施例３の光ディスクとして、実施例２の光ディスクにおいて、第２誘電体層１６に、実施例１で成膜した膜のうち、Ｎｂ_２Ｏ_５を７０ｍｏｌ％、Ａｌ_２Ｏ_３を３０ｍｏｌ％だけ含む膜を１５ｎｍの膜厚で成膜した光ディスクを製造し、表７と同様の項目について調べた。表８に結果を示す。

表７、８で、屈折率差、光透過率、及び、候補数に着目すると、屈折率差が大きくなるほど光透過率が高くなると共に、候補数も多くなる。つまり、屈折率差が大きくなるほど、第２の情報層５１に対する安定した記録再生が行えると共に、設計マージンの大きな光ディスクが得られることが判った。

また、屈折率差が０．４以上で、特に高い光透過率と多くの候補数が得られた。屈折率差が０．４以上となるのは、第３誘電体層１８に、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３−ＨｆＯ_２、ＨｆＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、ＨｆＯ_２−ＳｉＯ_２、及び、ＳｉＯ_２を用いた場合であった。逆に、第３誘電体層１８にＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いた場合には、特に低い光透過率が得られた。なお、一般に、第１の情報層５０の光透過率Ｔ（Ｔａ＋Ｔｃ）の目安として、８５％以上が必要とされており、この値は高ければ高いほどよい。

表７、８で、硫化の有無に着目すると、第３誘電体層１８がＺｎＳ−ＳｉＯ_２から成る場合を含め、何れの光ディスクでも硫化による腐蝕は観察されなかった。これは実施例１で述べた要因によるものと考えられる。しかし、バリア層として機能する第３誘電体層１８を配設する必要はないものの、第１の情報層５０の光透過率を増大させる観点から、第４誘電体層１９よりも屈折率が低く、且つ、屈折率差ｎ_２−ｎ_１が０．４以上の第３誘電体層１８を配設することが好ましい。

なお、第２誘電体層１６には、上述した誘電体層以外であっても、第２実施形態における誘電体層であれば、何れを成膜しても同様の効果が得られる。第４誘電体層１９には、上述した硫化亜鉛及びシリコンの酸化物から成る誘電体層に代えて、第２実施形態における第２誘電体層１６、若しくは、ＴｉやＮｂの酸化物、又は、これらの酸化物の混合物を成膜しても同様の効果が得られる。

［実施例４］
第３実施形態に基づき、第１の情報層５０を製造した後、ダミーの基板と貼り合わせて、実施例４の光ディスクとした。実施例４の光ディスクでは、透明基板１１はポリカーボネート基板とした。第１誘電体層１２には、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を５０ｎｍの膜厚で、記録層１４には、ＧｅＳｂＴｅを６ｎｍの膜厚で、第１界面層１３及び第２界面層１５には、ＧｅＮを３ｎｍの膜厚で、半透過層３１には、ＡｇＰｄＣｕを８ｎｍの膜厚でそれぞれ成膜した。

第２誘電体層１６及び第４誘電体層１９については、相互に同一の保護膜材料で、且つ、実施例１と同様に様々な膜組成で成膜した。これによって、様々な膜組成の第２誘電体層１６及び第４誘電体層１９を備える実施例４の光ディスクを製造し、第２誘電体層１６及び第４誘電体層１９の膜組成と、第１の情報層５０の光透過率、繰返しＯＷ回数、及び、記録パワーとの関係を調べた。表９には、第２誘電体層１６及び第４誘電体層１９が、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、Ｔａ_２Ｏ_５から構成される場合の結果について示す。

表１０には、第２誘電体層１６及び第４誘電体層１９が、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＡｌ_２Ｏ_３から構成される場合の結果について示す。

表１１には、第２誘電体層１６及び第４誘電体層１９が、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＴａ_２Ｏ_５から構成される場合の結果について示す。

表９〜１１より、Ｂ群から選択された元素の酸化物の含有量が、少なくなるほど第１の情報層５０の光透過率は高くなることが判る。これは、Ｂ群から選択された元素の酸化物の含有量の低下に伴い、誘電体層の屈折率が高くなるためである。なお、Ｂ群から選択された元素の酸化物の含有量は、繰返しＯＷ回数と記録パワーとの兼合いより、実施例１で述べたように１０〜４５ｍｏｌ％の範囲が望ましい。

実施例４の変形として、実施例４の光ディスクにおいて、第２誘電体層１６に、従来と同様に、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２層を用い、第２誘電体層１６と半透過層３１との間に、ＧｅＣｒＮやＳｉＮ等のバリア層を介在させた光ディスクを製造した。実施例３と同様に、第４誘電体層１９を、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、及び、Ｔａ_２Ｏ_５や、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＡｌ_２Ｏ_３等で構成したところ、実施例３と同様の効果が得られることを確認した。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の光学的情報記録媒体は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施した光学的情報記録媒体も、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態に係る光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。 第２実施形態の変形例に係る光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１１：透明基板
１２：第１誘電体層
１３：第１界面層
１４：記録層
１５：第２界面層
１６：第２誘電体層
１７：反射層
１８：第３誘電体層
１９：第４誘電体層
２１：透明基板
２２：反射層
２３：第５誘電体層
２４：第３界面層
２５：記録層
２６：第４界面層
２７：第６誘電体層
３１：半透過層
３２：透明シート
４１：光学分離層
５０：第１の情報層
５１：第２の情報層
１００，１０１，１０２，１０３：光ディスク

Claims (3)

1. レーザ光照射により記録層の光学特性を変化させて情報の記録再生を行う光学的情報記録媒体であって、レーザ光が入射する裏面を有する基板の主面上に順次に形成される、第１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層、Ａｇを含む半透過層、第３の誘電体層、及び、第４の誘電体層を備えた光学的情報記録媒体において、
   前記第３の誘電体層の屈折率ｎ_１が、前記第４の誘電体層の屈折率ｎ_２よりも低く、且つ、ｎ_２−ｎ_１≧０．４であり、
   前記第２の誘電体層及び前記第４の誘電体層が、ニオブ及び亜鉛から成るＡ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物と、アルミニウム及びハフニウムから成るＢ群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物とを含み、
   前記第４の誘電体層は、前記Ｂ群から選択された元素の酸化物の組成比が、１０ｍｏｌ％以上で４５ｍｏｌ％以下であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
2. 前記第３の誘電体層が、シリコン、アルミニウム、及び、ハフニウムから成る群から選択された少なくとも１種類の元素の酸化物を主成分とする、請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
3. 波長が３８０〜４３０ｎｍのレーザ光を用いて情報の記録再生が行われる、請求項１又は２に記載の光学的情報記録媒体。

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