JP4490918B2 - 光学情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を用いて大容量の情報信号を記録及び再生する光学情報記録媒体及びその製造方法に関するものである。

レーザ光を用いて信号を記録及び再生することのできる光学情報記録媒体として、相変化型光ディスク、光磁気ディスク、色素ディスク等がある。この内、記録・消去可能な相変化型光ディスクでは、通常、記録層材料としては一般的にカルコゲン化物を用いる。一般には、記録層材料が結晶状態の場合を未記録状態とし、レーザ光を照射し、記録層材料を溶融・急冷して非晶質状態とすることにより信号を記録する。一方、信号を消去する場合は、記録時よりも低パワーのレーザ光を照射して、記録層を結晶状態とする。カルコゲン化物からなる記録層は非晶質で成膜されるので、予め記録領域全面を結晶化して未記録状態を得る必要があり、この記録領域の全面結晶化を初期化と呼ぶ。

記録・消去可能な相変化型光ディスクにおいて高密度化を実現する技術として記録・再生のための光源として従来通常用いられていた赤色レーザ光に替えて、波長４１０nm前後の青色レーザ光を用い、かつ記録・再生のためのレーザ光を光ディスクに照射する光学系の対物レンズの開口数を従来通常用いられていた０．６０から０．８５前後に大きくすることにより、レーザ光スポットを縮小することが提案されている。０．８５のように対物レンズの開口数を大きくして用いる場合、記録・再生特性における光学情報記録媒体のチルトトレランスを確保する目的で、レーザ光入射側の透明保護基板の厚さを例えば０．１ｍｍのようにすでに商品化されているＤＶＤ−ＲＡＭの基板厚さ０．６ｍｍに比べて薄くすることも提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、面当たりの記録容量を倍増させる技術として、片面多層構造媒体も提案されている（例えば特許文献２参照）。また、表面に案内溝を有する光ディスクの基板の作製に関する技術も知られている（例えば特許文献３参照）。
特開平１０−１５４３５１号公報 特開２０００−３６１３０号公報 特開平９−３２０１００号公報

しかしながら、青色レーザ光を用いて信号を記録・再生する片面多層の相変化光ディスクでは、レーザ光源に近い側の情報層において、ディスクの特に外周領域で記録後のノイズレベルが内周及び中周領域に比べて悪化することが、本発明者らの実験によって明らかになった。このディスクの断面を透過型電子顕微鏡により観察したところ、案内溝の形状自体は、ディスクの内周から外周の全域にわたって、案内溝の中心に対してほぼ対称で特に問題なかったが、ディスクの外周領域においては、案内溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面とで情報層の膜厚が顕著に、例えば２割程度異なっていることが確認された。

この膜厚差とノイズレベルが高いこととの因果関係は、以下のように熱的な側面と光学的な側面が考えられる。まず、案内溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面における膜厚に差があると、それぞれの熱容量の差により熱の拡散速度に差が生じ、トラック中心に対して非対称な歪んだマーク形状となり、ノイズレベルが上昇する。また、案内溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面とでレーザ光に対する反射率等の光学的特性に差が生じ、レーザ光のスポット中心がトラック中心からずれてしまって正常なトラッキング動作に変調をきたし、このような状態で記録動作を行った結果ノイズレベルが上昇する。

また、これまで実用化された記録媒体は、多層記録媒体ではなく単一の情報層のみを有する記録媒体であったため、情報層はレーザ光を透過させる必要がなく、例えば反射膜等を透過率がほとんどゼロになる膜厚まで十分厚くしており、溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面とで膜厚に差があってもその部分の熱的あるいは光学的な特性差が無視できるレベルであったと考えられる。これに対し、多層記録媒体のレーザ光源から近い側の情報層は一定の、例えば３０％以上の透過率が必要であり、単一の情報層のみを有する記録媒体やレーザ光源から遠い側の情報層とは違って、その熱的あるいは光学的特性が膜厚の差に非常に敏感であると考えられる。

情報層を構成する薄膜は、ほぼ全ての当業者が、基板とターゲットを対向させてスパッタリング法により形成しており、本発明者らもこの方法で成膜を行っている。成膜装置の簡便性・実用性や成膜速度の観点から他の方法は採用が困難である。通常、レーザ光による記録は、案内溝及び／又は案内溝間の平坦な部分にマークを形成して行われるため、ディスク内周領域から外周領域まで平坦な部分の膜厚を均一に保つように成膜装置は設計されている。しかしながら、案内溝の傾斜面については、膜の原材料であるターゲットからスパッタリングによりその粒子が飛んでくる角度及び速度が、ディスクの内周領域から外周領域まで均等ではないため、遮影（シャドウイング）効果によって内周側の傾斜面と外周側の傾斜面とで膜厚に差のある部分ができてしまう。しかし、案内溝の傾斜面はマークを形成しないため記録再生特性には直接影響しないと考えられていたため、内周側の傾斜面と外周側の傾斜面とで膜厚をディスクの内周領域から外周領域までの全域に亘り高い精度で均一にする取組みは行われていなかった。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、半透明な情報層を用いた高密度記録においても信号品質の良好な光学情報記録媒体を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の光学情報記録媒体は、レーザ光の照射により情報信号を記録・再生する記録層を含む情報層を１以上備えた光学情報記録媒体であって、前記レーザ光照射面側から順に、透明基板と、前記情報層と、案内溝を有する保護基板とを含み、少なくとも、前記情報層のうちレーザ光照射面側にある第１情報層が、前記案内溝を有する保護基板の上に気相薄膜堆積法により半透明に形成され、前記第１情報層の案内溝における内周側と外周側の傾斜面が、前記案内溝のレーザ光照射面側にある底面に対し、それぞれ傾斜角αとβを有し、前記保護基板の半径をｒとしたとき、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より小さい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第１の非対称領域と、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より大きい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第２の非対称領域とを有し、前記第１の非対称領域においてはα−β≦１０度であり、前記第２の非対称領域においてはα−β≧２０度の関係を有し、かつ前記第１情報層の内周側傾斜面における膜厚をｄ _１ 、前記第１情報層の外周側傾斜面における膜厚をｄ _２ とした場合、ｄ _２ ／ｄ _１ が１±０．０５の範囲にある、ことを特徴とする。

また、本発明の光学情報記録媒体には、第１の案内溝を有する保護基板上に、少なくとも、第２情報層と、第２の案内溝を有する分離層と、そして第１情報層とを順次積層して成る片面多層構造を有するものを用いることができる。

また、本発明の光学情報記録媒体は、情報層が非対称領域の内周側と外周側の傾斜面において概ね一致する膜厚を有するものである。

本発明の光学情報記録媒体は、その表面に情報層を形成する保護基板又は分離層の表面に傾斜角αとβが異なる１以上の非対称領域を半径方向に有する案内溝を有しているので、情報層を成膜する際のシャドーイング効果の影響を小さくすることができる。これにより、案内溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面における第１情報層の膜厚を概ね一致させて、再生時のノイズレベルを低下させることができる。これにより、半透明な情報層への高密度記録においても信号品質の良好な光学情報記録媒体を提供することができる。特に、分離層で分離された２つ以上の情報層を有する片面多層構成において、レーザ光が入射する側の情報層に対して特に効果的である。

本発明の光学情報記録媒体は、例えば以下の方法を用いて製造することができる。すなわち、レーザ光の照射により情報信号を記録・再生する記録層を含む情報層を１以上備えた、光学情報記録媒体の製造方法であって、前記光学情報記録媒体は、前記レーザ光照射面側から順に、透明基板と、前記情報層と、案内溝を有する保護基板とを含み、少なくとも、前記情報層のうちレーザ光照射面側にある第１情報層が、前記案内溝を有する保護基板の上に気相薄膜堆積法により半透明に形成され、
前記第１情報層の案内溝における内周側と外周側の傾斜面が、前記案内溝のレーザ光照射面側にある底面に対し、それぞれ傾斜角αとβを有し、前記保護基板の半径をｒとしたとき、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より小さい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第１の非対称領域と、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より大きい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第２の非対称領域とを有し、前記第１の非対称領域においてはα−β≦１０度であり、前記第２の非対称領域においてはα−β≧２０度の関係を有し、かつ前記第１情報層の内周側傾斜面における膜厚をｄ _１ 、前記第１情報層の外周側傾斜面における膜厚をｄ _２ とした場合、ｄ _２ ／ｄ _１ が１±０．０５の範囲にある、ものを用いることを特徴とする。

また、上記の製造方法において、前記保護基板は原盤から作製したスタンパを金型として成形してなるものであって、前記原盤に前記傾斜角αとβが異なる非対称領域を有するものを用いることができる。

また、上記の製造方法において、原盤用基板上にレジスト層を形成し、レーザ光を集光レンズで集光し該レジスト層をカッティングしてマスクパターンを形成し、エッチングによりスパイラル状又は同心円状の案内溝を形成して上記原盤を作製するに際し、上記集光レンズに入射するレーザ光の光軸を傾斜させて上記レジスト層をカッティングする方法を用いることができる。

また、上記の製造方法において、原盤用基板上にレジスト層を形成し、レーザ光を集光レンズで集光し該レジスト層をカッティングしてマスクパターンを形成し、エッチングによりスパイラル状又は同心円状の案内溝を形成して上記原盤を作製するに際し、集光された２つのレーザ光を用いてレジスト層をカッティングする方法を用いることもできる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係る単一層構造の光学情報記録媒体の構造の一例を示す模式断面図である。本実施の形態に係る光学情報記録媒体は、円盤状の透明基板１と保護基板３の間に半透明な第１情報層２を備えている。第１情報層２はレーザ光案内用のスパイラル状の案内溝４を有し、レーザ光の照射により情報の記録・再生を行う。ここで、半透明とは記録再生を行うレーザ光の波長において少なくとも３０％以上の透過率を有することを示す。さらに、案内溝４の内周側と外周側の傾斜面４２、４３は案内溝の底面４１に対し、それぞれ傾斜角αとβを有している。また、第１情報層２は、内周側の傾斜面４２と外周側の傾斜面４３において、それぞれ膜厚ｄ_１とｄ_２を有している。この光学情報記録媒体に対し、透明基板１の側からレーザ光５を対物レンズ６で集光し、照射して記録・再生を行う。

本実施の形態においては、案内溝の傾斜角βが傾斜角αよりも小さい非対称領域を有しているので、成膜時のシャドーイング効果の影響を小さくすることができる。これにより、案内溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面における第１情報層の膜厚を概ね一致させることができる。そのため、再生時のノイズレベルを低下させることができる。ここで、概ね一致するとは、ｄ_２／ｄ_１が１±０．０５の範囲にあることをいう。

実施の形態２．
本実施の形態に係る光学情報記録媒体は、図２の模式断面図に示すように片面多層構造を有している。この記録媒体は、第１情報層と第２情報層の２層の情報層を有しており、保護基板３上に、第２情報層、分離層、そして第１情報層が順次積層されている。

また、図３は、第１情報層２の多層膜構成の一例の断面図を示す。第１情報層２は、透明基板１に近い側から順に、下側誘電体膜１０、下側界面膜１１、記録膜１２、上側界面膜１３、上側誘電体膜１４、反射膜１５、透過率調整膜１６を順次積層してなる。この内、記録膜１２以外は省略することもできる。

本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果が得られるのみならず、多層の情報層を有しているので、より高密度記録が可能である。なお、本実施の形態において、情報層の数は２層に限定されず、図４に示すようにさらに第ｎ情報層９（但し、ｎは３以上の整数）を、分離層７を介して第１情報層２と保護基板３の間に設けることができる。

以下、実施の形態１及び２に係る光学情報記録媒体の構造と作製方法について詳細に説明する。
透明基板１の材料としては、レーザ光５の波長において略透明であることが好ましく、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、紫外線硬化性樹脂、ガラス、あるいはこれらを適宜組み合わせたもの等を用いることができる。また、透明基板１の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度のものを用いることができる。

下側誘電体膜１０及び上側誘電体膜１４は、繰り返し記録する際の記録膜の蒸発や基板の熱変形を防止し、さらには光学的干渉効果により記録膜の光吸収率や光学的変化をエンハンスする等の目的で設けられ、耐熱性に優れた誘電体材料等を用いる。例えば、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ等の酸化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等の炭化物、Ｚｎ、Ｃｄ等の硫化物、セレン化物またはテルル化物、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌａ等の希土類等のフッ化物、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ等の単体、あるいはこれらの混合物を用いることができる。中でも特に略透明で熱伝導率の低い材料、例えばＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物等が好ましい。下側誘電体膜１０及び上側誘電体膜１４は、必要に応じて異なる材料・組成のものを用いてもよいし、同一の材料・組成のものを用いることもできる。

下側界面膜１１及び上側界面膜１３は、記録膜１２の結晶化を促進し、消去特性を向上させる、あるいは記録膜１２と下側誘電体膜１０及び／または上側誘電体膜１４との間の原子・分子の相互拡散を防止し、繰り返し記録における耐久性を向上させる等の目的で記録膜１２に接して設けられる。さらには、記録膜１２との間に剥離や腐食を生じない等の環境信頼性も兼ね備えている必要がある。下側界面膜１１及び上側界面膜１３の材料としては、上記の下側誘電体膜１０及び上側誘電体膜１４の材料として挙げたものの中に、その役割を果たすものが幾つか存在する。例えばＧｅ、Ｓｉ等をベースにした窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＳｉ等の酸化物またはこれらの複合酸化物を用いることができ、中でも特にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａ等の酸化物をベースとして、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷ等の酸化物を添加したものは耐湿性の面で優れており、さらにＳｉ等の酸化物を添加したものは消去率をより高くすることができる。下側界面膜１１及び上側界面膜１３の膜厚は特に限定されないが、薄すぎると界面膜としての効果が発揮できなくなり、厚すぎると記録感度低下等につながるため、例えば０．２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。下側界面膜１１と上側界面膜１３は、いずれか片方設けるだけでも上記効果を発揮するが、両方設けることがより好ましく、両方設ける場合は必要に応じて異なる材料・組成のものを用いてもよいし、同一の材料・組成のものを用いることもできる。また、上側界面膜１３を用いる場合は上側誘電体膜１４を省略することも可能であり、その場合の上側界面膜１３の膜厚は２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましい。

記録膜１２としては、大別して書換型と追記型の２種類がある。書換型の記録膜１２としては相変化記録材料、すなわち、Ｔｅ及び／またはＳｂ等のカルコゲン材料を主成分としたものが適している。中でも特に、ＧｅＴｅ及びＳｂ_２Ｔｅ_３の両化合物組成を適当な割合で混合した材料系が、結晶化速度が速く、透過率を高めるために膜厚を薄くしても記録再生特性を保持しやすいため好ましい。この材料系は、より結晶化速度を高めるために、Ｇｅの一部をＳｎで、あるいはＳｂの一部をＢｉで置き換えることができ、一般式（Ｇｅ_ｘＳｎ_１−ｘ）_ｚ（Ｓｂ_ｙＢｉ_１−ｙ）_２Ｔｅ_z+3（但し、０．５＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｚ≧１）で表される組成を用いるのがさらに好ましい。ｘ≧１とすることで反射率及び反射率変化を大きくすることができる。このような材料組成には、結晶化速度、熱伝導率または光学定数等の調整、あるいは繰り返し耐久性、耐熱性または環境信頼性の向上等の目的で、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒあるいは追加のＧｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ等の金属、半金属または半導体元素、またはＯ、Ｎ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等の非金属元素から選ばれる１つまたは複数の元素を必要に応じて記録膜１２全体の１０原子％以内、より好ましくは５原子％以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。

書換型の記録膜１２の膜厚は２ｎｍ以上２０ｎｍ以下、より好ましくは４ｎｍ以上１４ｎｍ以下とすれば、十分なＣ／Ｎ比を得ることができる。記録膜１２の膜厚が薄すぎると十分な反射率及び反射率変化が得られないためＣ／Ｎ比が低く、また、厚すぎると記録膜１２の薄膜面内の熱拡散が大きいため高密度記録においてＣ／Ｎ比が低くなってしまう。

上記のような書換型の相変化記録材料は、成膜された状態では非晶質であり、情報信号の記録を行うには、レーザ光等によりアニールすることで結晶化させる初期化処理を施し、これを初期状態として非晶質マークを形成するのが一般的である。

また、追記型の記録膜１２としては、例えばＴｅやＳｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ等の比較的低融点の金属または金属酸化物等をベースとする相変化記録材料等の無機材料、あるいは色素等の有機材料がある。中でも、Ｔｅの酸化物をベースとする材料は非可逆な結晶化記録が可能なため追記型の記録膜として適しており、また、高い透過率を実現しやすいため半透明な情報層に用いる記録膜として適している。例えば、Ｔｅ、Ｏ及びＭ（但し、ＭはＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉから選ばれる１つまたは複数の元素）を主成分とする材料が好ましい。元素Ｍとして最も好ましいのはＰｄ及びＡｕであり、これらの添加により結晶化速度が向上し、高い環境信頼性が確保できる。

この材料は、Ｏ原子を２５原子％以上６０原子％以下、Ｍ原子を１原子％以上３５原子％以下含有する組成を有することが好ましい。Ｏ原子が２５原子％未満では、記録層の熱伝導率が高くなりすぎて、記録マークが過大となることがある。このため、記録パワーを上げてもＣ／Ｎ比が上がりにくい。これに対し、Ｏ原子が６０原子％を超えると、記録層の熱伝導率が低くなりすぎて、記録パワーを上げても記録マークが十分大きくならないことがある。このため、高いＣ／Ｎ比と高い記録感度が実現しにくくなる。Ｍ原子が１原子％未満では、レーザ光照射時にＴｅの結晶成長を促進する働きが相対的に小さくなって記録膜１２の結晶化速度が不足することがある。このため、高速でマークを形成できなくなる。これに対し、Ｍ原子が３５原子％を超えると、非晶質−結晶間の反射率変化が小さくなって、Ｃ／Ｎ比が低くなることがある。また、このような材料組成には、熱伝導率や光学定数の調整、又は耐熱性・環境信頼性の向上等を目的でＮ、Ｆ、Ｃ、Ｓ、Ｂ等の非金属元素から選ばれる１つまたは複数の元素を必要に応じて記録膜１２全体の１０原子％以内、より好ましくは５原子％以内の組成割合の範囲で適宜添加してもよい。

上記のような追記型の相変化記録材料は、成膜された状態である非晶質を初期状態として結晶化記録を行うのが一般的で、初期化処理は必要ないが、６０℃〜１００℃程度の高温で一定時間アニールすることで初期状態を安定にすることが好ましい。

上記追記型の記録膜１２の膜厚は２ｎｍ以上７０ｎｍ以下、より好ましくは４ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすれば、十分なＣ／Ｎ比を得ることができる。記録膜１２の膜厚が薄すぎると十分な反射率及び反射率変化が得られないためＣ／Ｎ比が低く、また、厚すぎると記録膜１２の薄膜面内の熱拡散が大きいため高密度記録においてＣ／Ｎ比が低くなってしまう。

反射膜１５は、入射光を効率良く使い、冷却速度を向上させて非晶質化しやすくする等の目的で設けられる。反射膜１５の材料としては、金属・合金等、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒあるいはこれらをベースにした合金材料を用いることができる。中でも特にＡｇ合金は熱伝導率及び反射率が高く、またＡｌ合金もコストの面から好ましい。また、反射膜１５は複数の層を組み合わせて用いても良い。

透過率調整膜１６は、第１情報層の反射率変化を高く保った上で透過率を高める目的で設けられる。透過率調整膜１６の材料としては、屈折率が高く、略透明な材料、例えばＴｉＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、あるいはこれらの混合物を主成分としたものを用いることができる。中でも特にＴｉＯ_２を主成分としたものは屈折率が２．７程度と高く最も好ましい。

保護基板３の材料としては、透明基板１の材料として挙げたのと同じものを用いることができるが、透明基板１とは異なる材料としてもよく、レーザ光５の波長において必ずしも透明でなくてもよい。また、保護基板３の厚さは特に限定されないが、０．０１〜３．０ｍｍ程度のものを用いることができる。

分離層７としては、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。分離層１２の厚さは、隣接する情報層のいずれか一方を再生する際に他方からのクロストークが小さくなるように、少なくとも対物レンズ６の開口数ＮＡとレーザ光５の波長λにより決定される焦点深度以上の厚さであることが必要であり、また、全ての情報層が集光可能な範囲に収まる厚さであることも必要である。例えば、分離層７の厚さは、λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６の場合は１０μｍ以上１００μｍ以下、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の場合は５μｍ以上５０μｍ以下であることが必要である。但し、層間のクロストークを低減できる光学系が開発されれば分離層７の厚さは上記より薄くできる可能性もある。

第２情報層８及び第ｎ情報層９としては、書換型のみならず、追記型または再生専用型のいずれの情報層とすることも可能である。

また、上記光学情報記録媒体２枚を、それぞれの保護基板３の側を対向させて貼り合わせ、両面構造とすることにより、媒体１枚あたりに蓄積できる情報量をさらに２倍にすることもできる。

上記の各薄膜は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等の気相薄膜堆積法によって形成することができる。中でも特にスパッタリング法が成膜速度と装置コストの面から実用的であり好ましい。

スパッタリング法においては上述のように基板と膜材料からなるターゲットを対向させて成膜を行うが、案内溝４の内周側及び外周側の傾斜面における膜厚の差をディスクの全領域にわたって小さくすることは、困難である。特にディスクの半径方向に膜厚分布を確保するように設計されたスパッタリング装置では、外周領域で両傾斜面における膜厚の差が大きくなる傾向がある。そこで、この膜厚差を解消するため、従来、案内溝４の内周側及び外周側の傾斜面における膜厚の差が大きくなる外周領域において、案内溝を浅くして案内溝の傾斜角度を小さくする。案内溝を浅くするには、例えば光ディスク原盤記録装置において、原盤記録光の絞りを小さくすることによって、浅い案内溝を有する原盤を形成し、得られた原盤から、樹脂成形等の手段によって保護基板を作製することによって得られる。

しかしながら、案内溝の傾斜角を小さくすると、案内溝から得られるトラッキングエラー信号品質が劣化する。トラッキングエラー信号品質の劣化を抑制するためには、単に傾斜角を小さくするのはなく、案内溝の内周側の傾斜面と外周側の傾斜面のうち、従来情報層の膜厚が薄くなる傾斜面についてのみ、傾斜角を小さくすることが効果的である。本発明者等は、光ディスクの外周領域においては、案内溝の外周側の傾斜面の情報層の厚さ（図１のｄ_２）が、内周側の傾斜面の厚さ（図１のｄ_１）よりも薄くなる傾向を有することを見出している。外周領域において、案内溝の外周側の傾斜角を小さくすることによって、傾斜面における情報層の厚さが薄くなることを抑制することができる。外周側の傾斜角を内周側の傾斜角より小さくし、その角度差を、２０度以上、より好ましくは２５度以上とすることが好ましい。これにより、外周領域でのノイズ上昇を効果的に抑制することができた。

外周側と内周側の傾斜角に角度差を設けて案内溝を非対称とするには、例えば原盤に上記傾斜角αとβが異なる非対象領域を有するものを用いることができる。以下、従来の原盤の作製方法と対比しながら説明する。

従来は、原盤用基板上に回転塗布法等によりレジスト層を形成し、そのレジスト層に集光レンズにより集光したレーザ光を照射するレーザカッティングにより、案内溝のパターンを形成するように露光・現像して所望のマスクパターンを形成する。次いで、例えばドライエッチングにより原盤用基板をエッチングし、レジスト層を除去して原盤を得る。原盤の表面には、ニッケル等の金属膜をスパッタリング法により形成し、次いで電鋳法により金属メッキして金属本体部を形成した後、原盤を剥離して金属スタンパを得る。このスタンパを金型として保護基板を樹脂成形する。

本発明においては、原盤を作製するに際し、例えば集光レンズに入射するレーザ光の光軸を傾斜させてレジスト層をカッティングする。レーザ光の光軸を傾斜させることによりコマ収差を生成させ、案内溝の内周側と外周側の傾斜角が異なるようにすることができる。例えば、原盤に対して、カッティング用のレーザ光を原盤の中心角に傾斜させ入射させることにより、案内溝の外周側の傾斜角を内周側の傾斜角より小さくすることができる。

また、集光された２つのレーザ光を用いてレジスト層をカッティングすることもできる。例えば、案内溝の外周側の傾斜面に集光された２つのレーザ光を照射すると光がぼける結果、外周側の傾斜角を内周側の傾斜角より小さくすることができる。

上記の各情報層や分離層７は、透明基板１上に順次形成した後に保護基板３を形成または貼り合せてもよいし、逆に保護基板３上に順次形成した後に透明基板１を形成または貼り合せてもよい。特に後者は透明基板１が０．３ｍｍ以下のように薄いシート状のものである場合に適している。その場合、レーザ光案内用の溝であるグルーブやアドレス信号等の凹凸パターンは、保護基板３及び分離層７の表面上に形成、すなわちスタンパ等のあらかじめ所望の凹凸パターンが形成されたものから転写される必要がある。その際、特に分離層７のようにその層厚が薄く、通常用いられているインジェクション法が困難な場合は、２P法（photo-polymerization法）を用いることができる。

上記光学的記録媒体の記録膜１２は、書換型の場合、一般に、成膜したままの状態では非晶質状態なので、レーザ光等でアニールすることで結晶状態とする初期化処理を施すことで完成ディスクとなり、記録再生を行うことができる。

図５に本発明の光学情報記録媒体の記録再生を行う記録再生装置の最小限必要な装置構成の一例の概略図を示す。レーザダイオード１７を出たレーザ光５は、ハーフミラー１８及び対物レンズ６を通じて、モーター１９によって回転されている光学情報記録媒体２０上にフォーカシングされ、その反射光をフォトディテクター２１に入射させて信号を検出する。

情報信号の記録を行う際には、レーザ光５の強度を複数のパワーレベル間で変調する。レーザ強度を変調するには、半導体レーザの駆動電流を変調して行うのが良く、あるいは電気光学変調器、音響光学変調器等の手段を用いることも可能である。マークを形成する部分に対しては、ピークパワーＰ１の単一矩形パルスでもよいが、特に長いマークを形成する場合は、過剰な熱を省き、マーク幅を均一にする目的で、図６に示すようにピークパワーＰ１及びボトムパワーＰ３（但し、Ｐ１＞Ｐ３）との間で変調された複数のパルスの列からなる記録パルス列を用いる。また、最後尾のパルスの後に冷却パワーＰ４の冷却区間を設けても良い。マークを形成しない部分に対しては、バイアスパワーＰ２（但し、Ｐ１＞Ｐ２）で一定に保つ。

ここで、記録するマークの長さ、さらにはその前後のスペースの長さ等の各パターンによってマークエッジ位置に不揃いが生じ、ジッタ増大の原因となることがある。本発明の光学情報記録媒体の記録再生方法では、これを防止し、ジッタを改善するために、上記パルス列の各パルスの位置または長さをパターン毎にエッジ位置が揃うように必要に応じて調整し、補償することもできる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
保護基板を作製するための原盤は、以下の方法により作製したものを用いた。
カッティング工程において、原盤の半径４５ｍｍを境にして外周側では、原盤に対してカッティング用のレーザ光を原盤の中心から０度から３０度の範囲で傾斜させて入射させることにより、案内溝の外周側の傾斜角が内周側の傾斜角よりも０度から３０度小さい原盤を作製した。

保護基板としては、ポリカーボネート樹脂からなり、直径約１２ｃｍ、厚さ約１．１ｍｍ、案内溝ピッチ０．３２μｍ、案内溝深さ約２０ｎｍのものを用いた。
案内溝が形成された保護基板の表面上に、第２情報層として、Ａｇ_９８Ｐｄ_１Ｃｕ_１からなる膜厚８０ｎｍの反射膜、Ａｌからなる膜厚１０ｎｍの反射膜、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０からなる膜厚１５ｎｍの上側誘電体膜、Ｃからなる膜厚２ｎｍの上側界面膜、Ｇｅ_４５Ｓｂ_５Ｔｅ_５５からなる膜厚１０ｎｍの記録膜、（ＺｒＯ_２）_２５（ＳｉＯ_２）_２５（Ｃｒ_２Ｏ_３）_５０からなる膜厚５ｎｍの下側界面膜、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０からなる膜厚５５ｎｍの下側誘電体膜の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。

この第２情報層の表面上に、紫外線硬化性樹脂を用いて２Ｐ法により保護基板と同じ溝パターンを転写し、厚さ２５μｍの分離層を形成した。

この分離層の表面上に、第１情報層として、ＴｉＯ_２からなる膜厚２３ｎｍの透過率調整層、Ａｇ_９８Ｐｄ_１Ｃｕ_１からなる膜厚１０ｎｍの反射膜、（ＺｒＯ_２）_３５（ＳｉＯ_２）_３５（Ｃｒ_２Ｏ_３）_３０からなる膜厚１３ｎｍの上側誘電体膜、（ＺｒＯ_２）_５０（Ｃｒ_２Ｏ_３）_５０Ｃからなる膜厚３ｎｍの上側界面膜、Ｇｅ_４５Ｓｂ_５Ｔｅ_５５からなる膜厚６ｎｍの記録膜、（ＺｒＯ_２）_５０（Ｃｒ_２Ｏ_３）_５０からなる膜厚５ｎｍの下側界面膜、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０からなる膜厚３６ｎｍの下側誘電体膜の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。

この第１情報層の表面上に、ポリカーボネートのシートを紫外線硬化樹脂を用いて貼り合わせ、厚さ７５μｍの透明基板とした。そして、このディスクを回転させながら透明基板側からレーザ光でアニールすることにより各情報層の記録膜全面を初期化した。

なお、各層の成膜はいずれも直径２００ｍｍ、厚さ６ｍｍ程度のターゲットを用いた。透過率調整膜、誘電体膜及び界面膜はＲＦ電源で２ｋＷ、反射膜はＤＣ電源で２ｋＷ、記録膜はＤＣ電源で５００Ｗで成膜した。記録膜はＡｒ−Ｎ_２混合ガス（Ｎ_２分圧３％）を、その他の膜はＡｒガスのみをスパッタガスとして、いずれもガス圧０．２Ｐａに保って成膜した。

ここで、各層を成膜する上で案内溝の両側の傾斜面における膜厚差を制御するために、ディスクの半径の半分の値である３０ｍｍより大きい半径４５ｍｍを境にして、それから外側の領域と内側の領域において、案内溝の外周側の傾斜角を内周側の傾斜角よりも小さくするように案内溝の傾斜角を変えている。表１に示すように、ディスクＡからＧは外側の領域における傾斜角度差を０度〜３０度の範囲で変化させたものである。なお、内側の領域における傾斜角度差は外側の領域における傾斜角度差よりも小さくなるように設定した。

各ディスクの半径５５ｍｍの位置において、その断面を透過電子顕微鏡で観察し、案内溝の内周側及び外周側の傾斜角の差と、両傾斜面における第１情報層の膜厚ｄ_１及びｄ_２を測定した。また、ディスクを内周領域（半径が２５ｍｍ以下の領域）及び中周領域（半径が２５より大きく４０ｍｍ以下の領域）、そして外周領域（半径が４０ｍｍより大きい領域）に３分割して、以下に示す方法によりノイズレベルを測定した。

上記各ディスクのグルーブ、すなわち溝及び溝間のうちレーザ光入射側から見て手前に凸になっている部分に対し、波長４０５ｎｍ・レンズ開口数０．８５の光学系を用い、線速５ｍ／ｓで回転させながら、（１−７）変調方式でマーク長０．１５４μｍの２Ｔ信号及びマーク長０．６９３μｍの９Ｔ信号を記録した。

信号を記録する際には図６に示すパルス波形を用い、２Ｔ信号の場合はパルス幅は１３．７ｎｓの単一パルス、９Ｔ信号の場合は２０．５ｎｓの先頭パルスとこれに続く幅及び間隔ともに６．９ｎｓの７個のサブパルスからなるパルス列とした。Ｐ３及びＰ４は０ｍＷ、再生パワーはすべて０．７ｍＷとした。

この条件で、未記録のトラックに２Ｔ信号及び９Ｔ信号を交互に合計１１回記録を行い、２Ｔ信号が記録された状態でＣ／Ｎ比をスペクトラムアナライザーで測定した。さらに、その上に９Ｔ信号を記録し、消去率、すなわち２Ｔ信号振幅の減衰比を同じくスペクトラムアナライザーで測定した。Ｐ１及びＰ２を任意に変化させて測定し、Ｐ１は振幅が最大値より３ｄＢ低くなるパワーの１．３倍の値、Ｐ２は消去率が２５ｄＢを超えるパワー範囲の中心値を設定パワーとした。いずれのディスクも設定パワーは第１情報層ではＰ１が１０ｍＷ、Ｐ２が４．０ｍＷ、第２情報層ではＰ１が１０ｍＷ、Ｐ２が３．５ｍＷであった。各ディスクの設定パワーにおけるノイズレベルを表１に示す。なお、表１には外周領域におけるノイズレベルのみを示したが、内周領域及び中周領域においても外周領域と同様のノイズレベルであった。

表１から明らかなように、傾斜角度差が２０度以上では、外周領域において、ｄ_２とｄ_１の比が１に近づき、かつ良好なノイズレベルが得られた。また、内周領域と中周領域では、両方の傾斜角度を揃えると、ｄ_２とｄ_１の比が１に近づく傾向が認められた。特に、内周領域では、傾斜角度差を１０度以下とすることにより、ｄ_２／ｄ_１の値が１±０．０５の範囲内で安定して得られた。

以上説明したように、書換型の半透明な情報層を有する光情報記録媒体において、案内溝の斜面形状を制御することで、外周領域においても、ノイズレベルの低い良好な信号品質が実現可能である。

本発明に係る光学情報記録媒体は、画像情報等の大容量の情報を記録・再生する用途において特に有用である。

本発明の実施の形態１に係る光学情報記録媒体の構造の一例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光学情報記録媒体の構造の一例を示す一構成例の断面図である。 本発明の光学情報記録媒体に用いる情報層の構造の一例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光学情報記録媒体の別の構造の一例を示す模式断面図である。 本発明の光学情報記録媒体を用いた記録再生装置の構成の一例を示す概略図である。 本発明の光学情報記録媒体の記録再生に用いるパルス波形の一例を示す概略図である。

１ 透明基板、２ 第１情報層、３ 保護基板、４ 溝、５ レーザ光、６ 対物レンズ、７ 分離層、８ 第２情報層、９ 第ｎ情報層、１０ 下側誘電体膜、１１ 下側界面膜、１２ 記録膜、１３ 上側界面膜、１４ 上側誘電体膜、１５ 反射膜、１６ 透過率調整膜、１７ レーザダイオード、１８ ハーフミラー、１９ モーター、２０ 光学的情報記録媒体、２１ フォトディテクター、４１ 底面、４２ 傾斜面。

Claims (8)

1. レーザ光の照射により情報信号を記録・再生する記録層を含む情報層を１以上備えた光学情報記録媒体であって、
   前記レーザ光照射面側から順に、透明基板と、前記情報層と、案内溝を有する保護基板とを含み、
   少なくとも、前記情報層のうちレーザ光照射面側にある第１情報層が、前記案内溝を有する保護基板の上に気相薄膜堆積法により半透明に形成され、
   前記第１情報層の案内溝における内周側と外周側の傾斜面が、前記案内溝のレーザ光照射面側にある底面に対し、それぞれ傾斜角αとβを有し、
   前記保護基板の半径をｒとしたとき、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より小さい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第１の非対称領域と、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より大きい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第２の非対称領域とを有し、
   前記第１の非対称領域においてはα−β≦１０度であり、前記第２の非対称領域においてはα−β≧２０度の関係を有し、かつ
   前記第１情報層の内周側傾斜面における膜厚をｄ _１ 、前記第１情報層の外周側傾斜面における膜厚をｄ _２ とした場合、ｄ _２ ／ｄ _１ が１±０．０５の範囲にある、光学情報記録媒体。
2. 複数の情報層を備える光学情報記録媒体であって、
   前記レーザ光照射面側から順に、前記複数の情報層が、前記第１情報層、第２情報層、・・・、第ｎ情報層（ｎ≧３）で構成され、かつ前記複数の情報層は前記案内溝を有する保護基板の上に気相薄膜堆積法により半透明に形成される、請求項１記載の光学情報記録媒体。
3. 前記気相薄膜堆積法がスパッタリング法である、請求項１記載の光学情報記録媒体。
4. 前記案内溝がスパイラル状又は同心円状に形成されている、請求項１記載の光学情報記録媒体。
5. レーザ光の照射により情報信号を記録・再生する記録層を含む情報層を１以上備えた、光学情報記録媒体の製造方法であって、
   前記光学情報記録媒体は、
   前記レーザ光照射面側から順に、透明基板と、前記情報層と、案内溝を有する保護基板とを含み、
   少なくとも、前記情報層のうちレーザ光照射面側にある第１情報層が、前記案内溝を有する保護基板の上に気相薄膜堆積法により半透明に形成され、
   前記第１情報層の案内溝における内周側と外周側の傾斜面が、前記案内溝のレーザ光照射面側にある底面に対し、それぞれ傾斜角αとβを有し、
   前記保護基板の半径をｒとしたとき、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より小さい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第１の非対称領域と、前記保護基板の中心から距離３ｒ／４より大きい半径方向に前記傾斜角αとβが異なる第２の非対称領域とを有し、
   前記第１の非対称領域においてはα−β≦１０度であり、前記第２の非対称領域においてはα−β≧２０度の関係を有し、かつ
   前記第１情報層の内周側傾斜面における膜厚をｄ _１ 、前記第１情報層の外周側傾斜面における膜厚をｄ _２ とした場合、ｄ _２ ／ｄ _１ が１±０．０５の範囲にある、光学情報記録媒体の製造方法。
6. 前記保護基板は原盤から作製したスタンパを金型として成形してなるものであって、前記原盤に前記傾斜角αとβが異なる非対称領域を有するものを用いる、請求項５記載の光学情報記録媒体の製造方法。
7. 原盤用基板上にレジスト層を形成し、レーザ光を集光レンズで集光し前記レジスト層をカッティングしてマスクパターンを形成し、エッチングによりスパイラル状又は同心円状の案内溝を形成して前記原盤を作製するに際し、
   前記集光レンズに入射するレーザ光の光軸を傾斜させて前記レジスト層をカッティングする、請求項６記載の光学情報記録媒体の製造方法。
8. 原盤用基板上にレジスト層を形成し、レーザ光を集光レンズで集光し前記レジスト層をカッティングしてマスクパターンを形成し、エッチングによりスパイラル状又は同心円状の案内溝を形成して前記原盤を作製するに際し、
   集光された２つのレーザ光を用いてレジスト層をカッティングする、請求項６記載の光学情報記録媒体の製造方法。

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