JP4442543B2 - 光学的情報記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光が照射されて情報が記録又は再生される光学的情報記録媒体に関し、特に、同一入射面からレーザ光を照射することによって複数の記録層に対して情報の記録又は再生が可能な光学的情報記録媒体に関する。
レーザ光を使用する光情報記録再生方式は、ヘッドで媒体に非接触かつ高速にアクセスして、この媒体に大容量の情報を記録及び再生することが可能であるため、大容量メモリとして各分野で実用化されている。光情報記録再生方式による光学的情報記録媒体は、ＣＤ（コンパクトディスク）やＬＤ（レーザディスク）として知られ、ユーザ自身がデータの再生のみ可能である再生専用型、ユーザ自身が新たなデータを媒体に記録できる追記型、及びユーザ自身がデータを媒体に繰り返し記録又は消去してデータを書き換えることができる書換型に分類される。追記型及び書換型の光学的情報記録媒体は、コンピュータの外部メモリ、並びに文書ファイル及び画像ファイルを格納する媒体として使用されている。
書換型の光学的情報記録媒体には、記録膜の相変化を利用した相変化型光ディスクと、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とがある。このうち、相変化型光ディスクは、光磁気ディスクのように外部磁界を必要とすることなく情報を記録することができ、また、情報の重ね書きすなわちオーバライトが容易であることから、現在、書換型の光学的情報記録媒体の主流になりつつある。
近年、光学的情報記録媒体の記録容量の改善のため、基板のトラッキング用の案内溝内及び案内溝間の両方に記録を行うランド・グルーブ記録や、これに信号処理技術を付加した高密度化、又は光学的な回折限界よりも微小なマークの再生が可能となる超解像再生技術の開発が盛んに行われている。これらの技術の中で、レーザ光の入射面を同一としたまま記録層が複数設けられた多層構造媒体、特に、二層の記録層を用いた二層式光学的情報記録媒体は記録容量を大幅に増大させることが可能となるため、各社で精力的に開発が進められている。現在、赤色の半導体レーザを用いた記録形ＤＶＤ媒体では、単層４．７ＧＢ、二層では９ＧＢのディスクが既に商品化されている。
これと同様に、青紫色の半導体レーザを用いた光学的情報記録媒体においても、記録容量の大容量化は不可欠であり、この一手段として二層の記録層を用いた二層式光学的情報記録媒体が精力的に研究及び開発されている。このような媒体の構成としては、光学分離層を介して第一情報層と第二情報層を有し、レーザ光の入射面側に近い位置に設けられた第一情報層として、第一誘電体層、記録層、第二誘電体層、金属半透過層が順次積層された構成、又は、第一情報層の透過率を向上させるために金属半透過層の上側に誘電体層を設ける構成が知られている。後者の構成における誘電体層は、第二情報層に対して安定した記録及び再生動作を行うために、可能な限り第一情報層の透過率を高めるためのものである。透過率の目安として第一情報層の記録膜はアモルファス状態の透過率Ｔａと結晶状態の透過率Ｔｃとの和が８５％以上必要であり、この値は高ければ高いほどよい。
また、上述した第一誘電体層及び第二誘電体層としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ２が一般的に用いられている。金属半透過層としては、Ａｇを主成分としたＡｇ合金の薄膜が一般的に用いられている。このＡｇ合金薄膜を１０ｎｍ程度薄く積層することにより、青紫色レーザの波長（４００ｎｍ近傍）において、第一情報層の透過率を４０％〜５０％程度にできることが知られている。Ａｇ合金薄膜は、現状ではこれ以外にこの波長域で半透明になる金属は知られていないので、多層の情報記録層を有する媒体の金属半透過層として不可欠な材料である。
特開２００２−１４４７３６号公報
しかしながら、上述の従来技術には、以下に示すような問題点がある。
従来から開発されている二層式光学的情報記録媒体の一例として、以下に示すような膜構成が挙げられる。透明基板上に、第一下側保護層、界面層、記録層、界面層、第一上側保護層、バリア層、金属半透過層、バリア層、透過率調整層が順次この順に積層された第一情報層を有し、この上に光学分離層を介して、第二情報層が設けられていた。また、第一下側保護層及び第一上側保護層にはＺｎＳ−ＳｉＯ２が用いられ、金属半透過層としては前述した理由によってＡｇ系の金属半透過膜が用いられていた。更に、透過率調整層としては、第一下側保護層及び第一上側保護層と同じＺｎＳ−ＳｉＯ２、又はＴｉＯ２が用いられていた。
なお、上述した媒体において、第一上側保護層と金属半透過層の間に設けられたバリア層は、金属半透過層の主成分であるＡｇが第一上側保護層に含まれるＳ成分によって硫化されることを防ぐために設けられたものである。同様に金属半透過層と透過率調整層の間に設けられたバリア層は、透過率調整層がＺｎＳ−ＳｉＯ２の場合には、前述のＡｇの硫化防止のために設けられ、透過率調整層がＴｉＯ２の場合には、記録再生時のレーザ光による昇温によって透過率調整層と金属半透過層の間で各層に含まれる元素が移動することを防ぐために設けられている。
上述したように、金属半透過層の主成分がＡｇである場合、その上下にＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる保護膜を設ける場合には、Ａｇの硫化を防ぐため、何らかの界面層が必要となる。そのため、第一情報層の層数が多くなることから、製造上のコストアップや、品質管理が煩雑になるという問題点があった。更に、透過率調整層としてＴｉＯ２を用いる場合には、その成膜速度が非常に遅く生産性に適していないという問題点があった。
そこで、本発明の主な目的は、簡易な構成で金属半透過層の硫化を防ぐことができる光学的情報記録媒体を提供することにある。
本発明は、レーザ光の照射によって情報を記録又は再生可能な複数の情報層が積層された構造を備える光学的情報記録媒体において、前記複数の情報層の少なくとも一つは、当該情報層から他の情報層へ前記レーザ光を一定割合で透過させる金属半透過層を有し、前記金属半透過層の組成には銀が含まれ、前記金属半透過層に接する層の組成には硫黄が含まれない、ことを特徴とする。金属半透過層の組成には銀が含まれるものの、これに接する層の組成には硫黄が含まれない。したがって、金属半透過層は、これに接するバリア層が無くても、硫化されない。また、本発明は、次のように構成することができる。
請求項１記載の光学的情報記録媒体は、レーザ光の照射によって情報を記録又は再生可能な第一情報層及び第二情報層と、これらの第一情報層及び第二情報層の間に位置する光学分離層とが積層された構造を備える。前記第一情報層は、前記レーザ光の照射側に設けられるとともに、前記レーザ光の照射側から少なくとも第一誘電体層、記録層、第二誘電体層、金属半透過層及び透過率調整層の順に積層された構造を有する。前記金属半透過層の組成には銀が含まれ、前記第一誘電体層の組成には硫黄が含まれ、前記第二誘電体層の組成には硫黄が含まれず、前記第二誘電体層の屈折率は前記第一誘電体層の屈折率と同等又はそれよりも大きい。換言すると、請求項１記載の光学的情報記録媒体は、光学分離層を介して第一情報層と第二情報層を有し、レーザ光の入射面側に近い位置に設けられた第一情報層が少なくとも、第一誘電体層、記録層、第二誘電体層、金属半透過層、透過率調整層の順に積層され、前記第一誘電体層が硫化物を含み、前記第二誘電体層は硫化物を含まず、かつ前記第二誘電体層の屈折率が前記第一誘電体層と同等又はそれよりも大きいことを特徴とする。
これは金属半透過層としてＡｇ合金薄膜を用いることが不可欠なために、第一誘電体層として用いられるＺｎＳ−ＳｉＯ２膜と同じ材料を用いて、第二誘電体層を形成すると前述した理由によりＡｇ合金薄膜が硫化される。これを防ぐ目的で第二誘電体層は、第一誘電体層とは異なる材料を用いる。また、前記第二誘電体層の屈折率が前記第一誘電体層と同等又はそれよりも大きくすることで、第二情報層に対して安定した記録再生動作を行うことができるだけの透過率が確保できる。
このように、本発明は、第一情報層において、第二誘電体層は硫化物を含まず、かつ第二誘電体層の屈折率が第一誘電体層と同等又はそれよりも大きくすることで、第二情報層に対して安定した記録再生動作を行うことができるだけの透過率を有し、かつ、金属半透過層と第二誘電体層の間のバリア層が省略できる簡易な構成の光学的情報記録媒体を提供することを目的とする。
更に、請求項１記載の光学的情報記録媒体は、前述の光学的情報記録媒体において、前記第二誘電体層及び前記透過率調整層の組成には、ニオブの酸化物又は酸窒化物が含まれる、ことを特徴とする。請求項１記載の光学的情報記録媒体は、前述の記載の光学的情報記録媒体において、前記第二誘電体層及び前記透過率調整層の組成には、ジルコニウム、スズ及びチタンの中から選択した少なくとも一つ以上の添加元素の酸化物又は酸窒化物が含まれる、ことを特徴とする。換言すると、請求項１記載の光学的情報記録媒体は、前記第二誘電体層と透過率調整層がニオブを主成分とする酸化物又酸窒化物からなる誘電体膜であることを特徴とする。更に、請求項１記載の光学的情報記録媒体は、前記第二誘電体層と透過率調整層が、ジルコニウム（Ｚｒ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）から選択した少なくとも一つ以上の添加元素を含む酸化物又は酸窒化物からなる誘電体膜であることを特徴とする。これらの材料は、ＴｉＯ２膜に比べると成膜速度が速く、量産性に適しているためである。
これに加え、請求項１記載の光学的情報記録媒体は、前記第二誘電体層及び前記透過率調整層に含まれる前記添加元素の量は、前記ジルコニウム又は前記スズが選択された場合に１６ａｔ％以下であり、前記チタンが選択された場合に５５ａｔ％以下である、こと特徴とする。これは、添加元素の量がこれらよりも多い場合には、Ｎｂを主成分とするＮｂ系酸化物又はＮｂ系酸窒化物が有する光学特性やターゲット材料特性が損なわれるためである。
請求項２記載の光学的情報記録媒体は、請求項１記載の光学的情報記録媒体において、前記金属半透過層と前記透過率調整層との間にバリア層が設けられた、ことを特徴とする。このバリア層の目的は、成膜装置や成膜プロセスによっては、薄い１０ｎｍ程度の金属半透過層を積層したのち、透過率調整層を積層する際の成膜時の雰囲気ガスによって金属半透過層の表面が変質し、設計通りの透過率や反射率が得られなくなることを防ぐ目的で設けてある。
請求項３記載の光学的情報記録媒体は、請求項２記載の光学的情報記録媒体において、前記バリア層は、前記レーザ光の波長が３８０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲で消衰係数が０〜０．０７の範囲にあり、酸素ガスを含まない雰囲気で成膜が可能な金属若しくは半金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物からなる、ことを特徴とする。請求項４記載の光学的情報記録媒体は、請求項２又は３記載の光学的情報記録媒体において、前記バリア層は、ＧｅＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ、ＨｆＯ及びＺｎＯの中から選択された一つ若しくは二つ以上又はこれらの酸窒化物からなる、ことを特徴とする。換言すると、請求項３記載の光学的情報記録媒体は、前記バリア層の消衰係数が３８０ｎｍ〜４３０ｎｍのレーザ波長域において、０〜０．０７の範囲にあり、成膜ガス雰囲気に酸素ガスを含まない状態で成膜が可能な金属又は半金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物であることを特徴とする。また、請求項４記載の光学的情報記録媒体は、前記バリア層が、ＧｅＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ、ＨｆＯ、ＺｎＯのいずれか一つの材料又は、これらの酸窒化物からなる材料で形成されることを特徴とする。これは前述したように、金属半透過層の上に透過率調整層を反応性スパッタ法で成膜する場合、成膜装置や成膜プロセスによっては、成膜時のスパッタガス、例えば酸素ガスによって、金属半透過層の表面が酸化される場合があるため、これを防ぐためである。バリア層自体に酸素や窒素が含まれていても、それら自体は膜中で被反応性物質と強く結合しているため、金属半透過層に影響を及ぼすことはない。
本発明によれば、レーザ光の入射面側に近い位置に設けられた第一情報層と光学分離層を介して設けられた第二情報層からなる光学的情報記録媒体において、Ａｇを主成分とする金属半透過層の上下に設けられた第二誘電体層及び透過率調整層を形成する材料が第一誘電体層を形成するＺｎＳ−ＳｉＯ２とは異なるものを用いることにより、第一情報層を構成する層数が少なく、かつ、長期保存安定性に優れた光学的情報記録媒体を提供することができる。
これに加え、第二誘電体層及び透過率調整層の屈折率が、第一誘電体層の屈折率よりも大きい材料を用いることで第一情報層の透過率を極力高く保つことができ、第二情報層に対して、安定した記録再生動作を行うことができる光学的情報記録媒体を提供することができる。
本発明に係る光学的情報記録媒体によれば、金属半透過層に接する層の組成に硫黄が含まれないので、金属半透過層に接するバリア層を設けなくても、簡易な構成で金属半透過層の硫化を防止できる。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。実施形態としては、書換型の相変化型光ディスクを取り上げる。この光ディスクは、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）として用いられる。
図１は、本発明に係る光学的情報記録媒体の第一実施形態を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態の光ディスク１０１においては、透明基板１が設けられており、この透明基板１上には、第一誘電体層２、第一界面層３、記録層４、第二界面層５、第二誘電体層６、金属半透過層７、透過率調整層８がこの順に積層されている。これらを総称して、第一情報層５０という。そして、第一情報層５０の上に光学分離層２１が形成され、更にその上に第二情報層５１が配置される。第二情報層５１は、第一情報層５０と同様に透明基板１１上に、金属反射層１２、第三誘電体層１３、第三界面層１４、記録層１５、第四界面層１６、第四誘電体層１７が順次この順に積層される。第一情報層５０及び第二情報層５１は各々、別の透明基板１，１１上に積層され、最後に紫外線硬化樹脂からなる光学分離層２１を介して各々、貼り合わせて二層の情報層を有する光学的情報記録媒体が作製される。情報の記録再生に用いられるレーザ光Ｌは、第一情報層５０側から入射される。
図２は、本発明に係る光学的情報記録媒体の第二実施形態を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態の光ディスク１０２では、透明基板１１上に、第二情報層５１として、金属反射層１２、第三誘電体層１３、第三界面層１４、記録層１５、第四界面層１６、第四誘電体層１７が順次この順に積層され、その上に紫外線硬化樹脂からなる光学分離層２１が形成される。このとき、光学分離層２１上に同時にランドとグルーブからなる案内溝（図示せず）を形成し、その上に、第一情報層５０として、透過率調整層８、金属半透過層７、第二誘電体層６、第二界面層５、記録層４、第一界面層３、第一誘電体層２がこの順に積層され、最後に紫外線硬化樹脂を用いて、厚さが１００μｍ程度の透明シート３１が接着される。情報の記録再生に用いられるレーザ光Ｌは、薄い透明シート３１を介して、第一情報層５０側から入射される。
上述した光ディスク１０１，１０２において、レーザ光Ｌはいずれも第一情報層５０側から入射されるため、各光ディスクの作製手順は異なってもレーザ光Ｌから見た第一情報層５０の積層順序は変わらない。したがって、光ディスク１０１の第一情報層５０について、以下に実施例として更に具体的に説明する。
［実施例１］図１に示すように、光ディスク１０１においては、透明基板１が設けられており、この透明基板１上には、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第一誘電体層２、ＧｅＮからなる第一界面層３、ＧｅＳｂＴｅからなる記録層４、ＧｅＮからなる第二界面層５、ＮｂＯｘからなる第二誘電体層６、ＡｇＰｄＣｕからなる金属半透過層７、ＮｂＯｘからなる透過率調整層８がこの順に積層されている。
［実施例２］層構成は上述した実施例１とほぼ同じであるが、第二誘電体層６及び透過率調整層８はＮｂＯｘＮｙで形成されている。
実施例１，２について、第二誘電体層６及び透過率調整層８を各々の薄膜材料を用いて、第一情報層５０を作製した。また、他の実施例において、第二誘電体層６及び透過率調整層８の材料として、ＮｂＺｒＯｘ、ＮｂＺｒＯｘＮｙ、ＮｂＳｎＯｘ、ＮｂＳｎＯｘＮｙ、ＮｂＴｉＯｘ及びＮｂＴｉＯｘＮｙを各々用いた。
［比較例１］上述した実施例と諸特性を比較するために、図３に示すような比較例１の光ディスク２０１（図中では第二情報層５１は省略）を作製した。この光ディスク２０１では、透明基板１が設けられており、この透明基板１上には、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第一誘電体層２、ＧｅＮからなる第一界面層３、ＧｅＳｂＴｅからなる記録層４、ＧｅＮからなる第二界面層５、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第二誘電体層６、ＡｇＰｄＣｕからなる金属半透過層７、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる透過率調整層８が、この順に積層されている。
次に別の比較例として、第二誘電体層６及び透過率調整層８の材料にＳｉＯ２を用い、この他の層は、比較例１と同じ材料を用いて積層した光ディスクを作製した。
なお、上述した第一情報層５０を積層する成膜装置は、各々の材料が各スパッタ室に一個ずつ設けられた枚葉式のスパッタ装置である。
これらの実施例及び比較例について、第二誘電体層６及び透過率調整層８の材料の屈折率と透過率との関係をまとめて表１に示す。透過率の測定は、第一情報層５０単体で測定した。また同時に、各々の材料を第二誘電体層６及び透過率調整層８に用いた光ディスクについて、環境試験前後での透過率の変化の度合いを示す。表１中の◎印は、試験前後で透過率に変化がない場合を示す。×印は、５％以上の変化があったことを示している。なお、ここでは、透過率の値としては、第一情報層５０の記録層４がアモルファス状態の場合の第一情報層５０の透過率Ｔａと、同じく結晶状態の場合の第一情報層５０の透過率Ｔｃと、の和を用いた。屈折率及び透過率は、全て波長が４０５ｎｍでの値である。
≪表１ 各光ディスクにおける屈折率と透過率との関係≫
第二誘電体層６ 環境試験による
Ｎｏ． 及び 屈折率 透過率 透過率の
透過率調整層８ 変化量
１ ＮｂＯｘ ２．５５ ９４．５ ◎
２ ＮｂＯｘＮｙ ２．５３ ９４．４ ◎
３ ＮｂＺｒＯｘ ２．５１ ９４．３ ◎
４ ＮｂＺｒＯｘＮｙ ２．４９ ９４．３ ◎
５ ＮｂＳｎＯｘ ２．５４ ９４．５ ◎
６ ＮｂＳｎＯｘＮｙ ２．５０ ９４．３ ◎
７ ＮｂＴｉＯｘ ２．７３ ９６．６ ◎
８ ＮｂＴｉＯｘＮｙ ２．７０ ９５．７ ◎
９ ＺｎＳ−ＳｉＯ２ ２．３５ ９２．１ ×
１０ ＳｉＯ２ １．５８ ７０．６ ◎
各々の光ディスクにおいて、記録層がアモルファス状態の場合での光ディスクの反射率Ｒａが６％以下、記録層が結晶状態の場合での光ディスクの反射率Ｒｃが１０％以上であり、ＲｃとＲａの差（Ｒｃ−Ｒａ）が大きく、かつ、上述したＴａ＋Ｔｃが大きくとれるように、各々の膜厚を考慮して光ディスクを作製した。表１に示した透過率は、そのようにして光ディスクを作製した後に、測定した値である。また、上述したように、第一誘電体層２は全てＺｎＳ−ＳｉＯ２を用いて形成されており、この膜の屈折率は２．３５である。
表１に示した結果より、第二誘電体層６及び透過率調整層８の屈折率が、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第一誘電体層２の屈折率より大きい場合（Ｎｏ．１〜８）には、第一情報層５０の透過率の和が９４．３％〜９６．６％の範囲にあることがわかる。一方、第二誘電体層６及び透過率調整層８の屈折率が、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第一誘電体層２の屈折率と同じ場合（Ｎｏ．９）では、透過率の和はやや低い値を示している。また、第二誘電体層６及び透過率調整層８の屈折率が第一誘電体層２の屈折率よりも小さい場合（Ｎｏ．１０）では、透過率の和は７０．６％であり、他の光ディスクと比べると極度に透過率が低くなっていることがわかる。
また、表１に示した光ディスクを８０℃かつ９０％ＲＨの恒温恒湿の環境下に５００時間保持し、環境試験前後での透過率の変化度合いを比較した。その結果、金属半透過層７に隣接した第二誘電体層６及び透過率調整層８に第一誘電体層２と同じＺｎＳ−ＳｉＯ２を用いた場合（Ｎｏ９）のみ、試験前後で透過率が大きく変化することを確認した。これは、前述したように第二誘電体層６及び透過率調整層８に含まれるＳ成分が金属半透過層７の主成分であるＡｇを硫化したことによるものである。
また、透過率が高くかつ信頼性に優れたＮｏ．１〜８の光ディスクを用いて、情報を繰り返し記録再生する動作を試みた。その結果、いずれの光ディスクにおいても、１万回後の信号品質と初期の信号品質とを比較した結果、何ら変化がないことを確認した。これらの結果より、表１に示した材料で透過率調整層８を積層する場合には、金属半透過層７と透過率調整層８との間で薄膜を構成する物質の相互移動は起きていないと判断できる。
従って、以上に述べたように、金属半透過層７に隣接した第二誘電体層６及び透過率調整層８に第一誘電体層２（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）とは異なる誘電体層を用いること、並びに、第二誘電体層６及び透過率調整層８の屈折率が第一誘電体層２の屈折率よりも大きい材料を用いることで、信頼性に優れ、かつ、第二情報層５１に対して支障なく記録再生動作が可能な透過率を有する光ディスクを提供することができる。
なお、上述した実施例においては、第二誘電体層６と透過率調整層８とに同じ材料からなる誘電体層を用いた光ディスクについて説明したが、これらに限定されることなく、表１のＮｏ．１〜８に示した誘電体材料の如何なる組み合わせにおいても、上述と同様に、信頼性に優れ、かつ、第二情報層５１に対して支障なく記録再生動作が可能な透過率を有する光ディスクを提供することができることは確認済みである。
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例の光ディスクは、図３に示した光ディスク２０１と同様に、透明基板１が設けられており、この透明基板１上には、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第一誘電体層２、ＧｅＮからなる第一界面層３、ＧｅＳｂＴｅからなる記録層４、ＧｅＮからなる第二界面層５、ＮｂＴｉＯｘＮｙからなる第二誘電体層６、ＡｇＰｄＣｕからなる金属半透過層７、ＮｂＴｉＯｘＮｙからなる透過率調整層８が、この順に積層されている。
なお、この光ディスクの成膜には、一つのスパッタ室の中に複数のターゲット材料が配設されているインライン型の成膜装置を用いて成膜した。この場合には、金属半透過層７を形成するためのＡｇＰｄＣｕターゲットと、透過率調整層８を形成するためのＮｂＴｉターゲットとが、一つのスパッタ室に配設されている。
ここで、金属半透過層７を積層した後の、ＮｂＴｉＯｘＮｙからなる透過率調整層８を積層する一方法を述べる。ＮｂＴｉＯｘＮｙ膜は、ＮｂＴｉターゲットを用い、ＡｒとＯ２とＮ２ガス雰囲気で成膜する。この場合、パワー密度を例えば２．２Ｗ／ｃｍ２として、Ａｒガスに対して、Ｏ２を４％、Ｎ２を６％添加した混合ガス雰囲気で成膜する。この際、ターゲット直上に配設されたシャッター板を閉じた状態でＮｂＴｉターゲット表面をある一定時間だけ洗浄スパッタを行い、その後、ＮｂＴｉＯｘＮｙ膜をＡｇＰｄＣｕ上に積層する。図４に、上述したシャッター板を閉じた状態で行われる洗浄スパッタの時間と第一情報層の成膜後の透過率との関係を示す。なお、ここでは成膜後の透過率を測定したため、ＧｅＳｂＴｅからなる記録層４はアモルファス状態にある。
図４から明らかなように、洗浄スパッタ時間が４０秒を超えると、透過率が徐々に高くなっていることが判る。この光ディスクの透過率の設計値は４８％であり、洗浄スパッタ時間が短い範囲でのその実測値は４８．２％であり、ほぼ設計通りの値が得られている。しかしながら、洗浄スパッタ時間が４０秒を超えると、透過率が設計値とは異なった値を示すようになる。これは前述したように、金属半透過層７がその上のＮｂＴｉＯｘＮｙ膜を成膜する際の洗浄スパッタ雰囲気に長くさらされると、金属半透過層７が酸化又は窒化されてしまうためと考えられる。したがって、このような場合には、ＮｂＴｉＯｘＮｙ膜成膜時の洗浄スパッタ時間を３０秒以内にするか、又は金属半透過層７と透過率調整層８との間に後述するバリア層を設けることが望ましい。
次に、本発明の実施例４として、図５に示すように、ＡｇＰｄＣｕからなる金属半透過層７とＮｂＴｉＯｘＮｙからなる透過率調整層８との間にバリア層９を積層した第一情報層５０を有する光ディスクを作製した。表２に、バリア層９の組成並びにこれを成膜する際のターゲット材料及び雰囲気ガスと、バリア層９を含む第一情報層５０の成膜後の透過率と、の関係を示す。光ディスク設計における成膜後の透過率の値は４９％である。なお、ここではバリア層９の上に積層する透過率調整層８としてＮｂＴｉＯｘＮｙ膜を用い、この膜を成膜する際に、ＮｂＴｉターゲット表面を６０秒間の洗浄スパッタを実施した後、ＮｂＴｉＯｘＮｙ膜の成膜を行った。
≪表２ バリア層及び成膜条件と透過率との関係≫
Ｎｏ． バリア層 ターゲット材料 雰囲気ガス種 透過率〔％〕
１ ＧｅＡｌＮ ＧｅＡｌ Ａｒ＋Ｎ２ ４９．３
２ ＧｅＡｌＮ ＧｅＡｌＮ Ａｒ ４９．２
３ ＳｉＮ Ｓｉ Ａｒ＋Ｎ２ ４９．１
４ ＳｉＮ ＳｉＮ Ａｒ ４８．９
５ ＳｉＯ２ Ｓｉ Ａｒ＋Ｏ２ ５７．６
６ ＳｉＯ２ ＳｉＯ２ Ａｒ ４８．９
７ Ａｌ２Ｏ３ Ａｌ Ａｒ＋Ｏ２ ５９．３
８ Ａｌ２Ｏ３ Ａｌ２Ｏ３ Ａｒ ４９．５
９ Ｔａ２Ｏ５ Ｔａ Ａｒ＋Ｏ２ ５８．６
１０ Ｔａ２Ｏ５ Ｔａ２Ｏ５ Ａｒ ４９．２
１１ ＺｒＯ Ｚｒ Ａｒ＋Ｏ２ ６４．６
１２ ＺｒＯ ＺｒＯ Ａｒ ４８．７
１３ ＨｆＯ Ｈｆ Ａｒ＋Ｏ２ ６３．１
１４ ＨｆＯ ＨｆＯ Ａｒ ４９．４
１５ ＺｎＯ Ｚｎ Ａｒ＋Ｏ２ ５８．９
１６ ＺｎＯ ＺｎＯ Ａｒ ４９．４
表２から明らかなように、酸素ガスを含む雰囲気ガスで成膜されたバリア層９を有する光ディスク（Ｎｏ．５，７，９，１１，１３，１５）では、成膜後の透過率が設計値と異なる。一方、酸素ガスを含まない雰囲気ガスで成膜されバリア層９を有する光ディスク（Ｎｏ．１〜４，６，８，１０，１２，１４，１６）では、成膜後の透過率が設計値とほぼ等しい。なお、表２には、これらの材料からなる酸窒化物を用いた場合の透過率について明記してはいないが、同様に、酸素ガスを含まない雰囲気ガスであれば設計値通りの透過率が得られることは確認済みである。
以上のことから、Ａｇを主成分とする金属半透過層７をある程度酸素雰囲気に曝すと金属半透過層７が酸化され、所望の光ディスク特性が得られない場合もあることがわかった。なお、表２より、Ａｇを主成分とする金属半透過層７は、雰囲気ガスに含まれる窒素ガスの影響を受けないことがわかる。
したがって、透過率調整層８を成膜する際にある程度、酸素ガスの影響を受ける可能性がある場合には、金属半透過層７の上に酸素ガスを含まない雰囲気で成膜した酸化物や窒化物又は酸窒化物からなるバリア層９を形成することで、透過率調整層８を成膜する雰囲気ガスの影響を受ける心配がなくなることが判る。
次に、バリア層９の消衰係数が３８０ｎｍ〜４３０ｎｍのレーザ波長域において０〜０．０７の範囲にある必要性を、本発明の実施例５に基づいて説明する。本実施例の光ディスクは前述した図５と同じ構成であるが、誘電体の材料がやや異なる。ここでは、第二誘電体層６及び透過率調整層８にはＮｂＴｉＯｘ膜を用い、バリア層９としてＧｅＡｌＮ膜を用いている。ＧｅＡｌＮ膜は、成膜時のガス圧や窒素添加量によっては、消衰係数が変化する。そこで、この膜の消衰係数を変化させて前述のバリア層を形成した場合に、第一情報層５０の透過率がどのように変化するかを調べた。表３に、バリア層９の消衰係数の値と透過率との関係を示す。なお、光ディスク構成の設計条件は比較例１で述べた条件と同じであり、透過率の値は、記録層がアモルファス状態の場合の透過率Ｔａと記録層が結晶状態の場合の透過率Ｔｃとの和を用いた。測定は波長４０５ｎｍで行っているが、上述した波長範囲で値が大きく変化しないことは確認済みである。
≪表３ 消衰係数と透過率の関係≫
バリア層の消衰係数 透過率〔％〕
０ ９６．６
０．０２ ９５．５
０．０４ ９４．２
０．０６ ９２．６
０．０７ ９０．０
０．０８ ８７．６
０．１０ ８５．３
表３より、バリア層９の消衰係数の値が０．０７を超えると透過率の和が９０％を下回ってしまうことから、第二情報層５１に対して安定した記録再生動作が行えなくなる場合も懸念される。したがって、バリア層９の消衰係数の値としては、０〜０．０７の範囲にあることが望ましい。なお、ここではＧｅＡｌＮ膜の消衰係数を例にとって述べたが、表２に示したバリア層及びこれらの酸窒化膜をバリア層として用いた場合にも同様な結果が得られている。
次に、第二誘電体層６及び透過率調整層８にＮｂを主成分とした材料を用いた理由を以下に述べる。前述したように、透過率調整層８としてＴｉＯ２膜が用いられているが、これは膜の屈折率が比較的高いことによるものである。しかしながら、ＴｉＯ２膜は成膜速度が非常に遅く、生産性に欠ける。本発明者らは、Ｎｂを主成分とした材料について、屈折率がＴｉＯ２とほぼ同等で、しかも成膜速度が比較的速い成膜条件を見い出した。表４に、ＴｉＯ２膜の成膜速度で各々の膜の成膜速度を規格化した値及び屈折率を示す。なお膜中に含まれるＺｒ、Ｓｎ又はＴｉの添加量は各々５ａｔ％の場合である。
≪表４ 成膜速度の比較≫
Ｎｏ． 膜の種類 規格化成膜速度 屈折率
１ ＮｂＯｘ ５．９ ２．５５７
２ ＮｂＯｘＮｙ ５．６ ２．５２２
３ ＮｂＺｒＯｘ ６．２ ２．５１３
４ ＮｂＺｒＯｘＮｙ ５．４ ２．５０５
５ ＮｂＳｎＯｘ ６．０ ２．５２４
６ ＮｂＳｎＯｘＮｙ ５．７ ２．５０１
７ ＮｂＴｉＯｘ ５．４ ２．５６４
８ ＮｂＴｉＯｘＮｙ ５．１ ２．５６０
９ ＴｉＯ２ １ ２．６００
ＴｉＯ２膜は、ＴｉターゲットとＡｒ及びＯ２の混合ガス雰囲気との組み合わせ、又はＴｉＯｘターゲットとＡｒのみのガス雰囲気若しくはＡｒ及びＯ２の混合ガス雰囲気との組み合わせによって成膜できる。同様にＮｂＯｘ膜は、ＮｂターゲットとＡｒ及びＯ２の混合ガス雰囲気との組み合わせ、又はＮｂＯターゲットとＡｒのみのガス雰囲気若しくはＡｒ及びＯ２の混合ガス雰囲気で成膜できる。ＴｉＯ２膜及びＮｂＯｘ膜は上述したように互いに類似した方法で成膜が可能である。しかし、Ｔｉターゲットから反応性スパッタでＴｉＯ２膜を成膜する場合、消衰係数が小さい膜を得るためには、Ｎｂターゲットから反応性スパッタでＮｂＯｘ膜を成膜する条件に比べ、より多くの酸素を添加する必要がある。このため、ＴｉＯ２膜の成膜速度はＮｂＯｘ膜の成膜速度に比べて遅くなる。また、ＴｉＯｘターゲットはＮｂＯｘターゲットに比べ、スパッタリング率が低い（スパッタされにくい）ため成膜速度が速くならない。更にＴｉＯｘターゲットは、ターゲット自体が脆いので、速い成膜速度を得るために投入パワーを高くするとターゲットが破損するという問題もある。以上のことから、Ｎｂを主成分とした酸化膜、窒化膜及び酸窒化膜は、ＴｉＯ２膜と同程度の屈折率を有し、かつ、成膜速度が速い材料であることが判る。
次に、第二誘電体層６及び透過率調整層８として用いるＮｂを主成分とした酸化膜及び酸窒化膜における添加元素の含有量について説明する。まず、ＮｂＯｘ膜にＺｒ又はＳｎが含まれる場合、いずれの元素もその含有量が多くなるに従い、膜の屈折率が低下する。その低下度合いはいずれの元素もほぼ同じであり、１７ａｔ％を超えると、ＤＶＤ光ディスクなどで一般的に使用されているＺｎＳ−ＳｉＯ２の屈折率（２．３５）よりも低くなる。したがって、ＺｒやＳｎの含有量としては１６ａｔ％以下が好ましい。一例として、図６にＮｂＺｒＯｘ膜のＺｒの添加量と屈折率との関係を示す。
また、ＮｂＯｘ膜にＴｉが含まれる場合には、Ｔｉの含有量が多くなるに従い、ＮｂＴｉＯｘ膜の成膜速度が低下する。図７にＮｂＴｉＯ膜のＴｉ含有量と成膜速度との関係を示す。図ではＮｂＯｘ（Ｔｉ＝０ａｔ％）の値で規格化してある。図７より、Ｔｉ添加量が６０ａｔ％以上では急激に成膜速度が低下することが判る。
以上に述べたように、ＮｂＯｘ膜に含まれるＺｒ又はＳｎの量はいずれも１６ａｔ％以下が望ましく、ＮｂＯｘ膜に含まれるＴｉの量は５５ａｔ％以下が望ましいことが判る。
本発明に係る光学的情報記録媒体の第一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る光学的情報記録媒体の第二実施形態を示す断面図である。 実施例３及び比較例１に係る光ディスクの第一情報層を示す断面図である。 シャッターを閉じた状態で行われる洗浄スパッタの時間と第一情報層の成膜後の透過率との関係を示したグラフである。 実施例４に係る光ディスクの第一情報層を示す断面図である。 ＮｂＺｒＯｘ膜のＺｒの添加量と屈折率との関係を示したグラフである。 ＮｂＴｉＯ膜のＴｉ含有量と成膜速度との関係を示したグラフである。
符号の説明
１０１，１０２，１０４，２０１ 光ディスク（光学的情報記録媒体）
１ 透明基板
２ 第一誘電体層
３ 第一界面層
４ 記録層
５ 第二界面層
６ 第二誘電体層
７ 金属半透過層
８ 透過率調整層
９ バリア層
１１ 透明基板
１２ 金属反射層
１３ 第三誘電体層
１４ 第三界面層
１５ 記録層
１６ 第四界面層
１７ 第四誘電体層
２１ 光学分離層
３１ 透明シート
５０ 第一情報層
５１ 第二情報層
Ｌ レーザ光

Claims (4)

  1. レーザ光の照射によって情報を記録又は再生可能な第一情報層及び第二情報層と、これらの第一情報層及び第二情報層の間に位置する光学分離層とが積層された構造を備える光学的情報記録媒体において、
    前記第一情報層は、前記レーザ光の照射側に設けられるとともに、前記レーザ光の照射側から少なくとも第一誘電体層、記録層、第二誘電体層、金属半透過層及び透過率調整層の順に積層された構造を有し、
    前記金属半透過層の組成には銀が含まれ、前記第一誘電体層の組成には硫黄が含まれ、前記第二誘電体層の組成には硫黄が含まれず、
    前記第二誘電体層の屈折率は前記第一誘電体層の屈折率と同等又はそれよりも大きく、
    前記第二誘電体層及び前記透過率調整層の組成には、ニオブの酸化物又は酸窒化物と、ジルコニウム、スズ及びチタンの中から選択した少なくとも一つ以上の添加元素の酸化物又は酸窒化物とが含まれ、
    前記添加元素の量は、前記ジルコニウム又は前記スズが選択された場合に１６ａｔ％以下であり、前記チタンが選択された場合に５５ａｔ％以下である、
    ことを特徴とする光学的情報記録媒体。
  2. 前記金属半透過層と前記透過率調整層との間にバリア層が設けられた、
    ことを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録媒体。
  3. 前記バリア層は、前記レーザ光の波長が３８０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲で消衰係数が０〜０．０７の範囲にあり、酸素ガスを含まない雰囲気で成膜が可能な金属若しくは半金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物からなる、
    ことを特徴とする請求項２記載の光学的情報記録媒体。
  4. 前記バリア層は、ＧｅＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ、ＨｆＯ及びＺｎＯの中から選択された一つ若しくは二つ以上又はこれらの酸窒化物からなる、
    ことを特徴とする請求項２又は３記載の光学的情報記録媒体。
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