JP4605171B2 - 光記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光記録媒体およびその製造方法に関する。詳しくは、無機記録膜を有する光記録媒体に関する。
近年、大容量の情報を記録できる高密度記録の光記録媒体が望まれている。例えば、この要求に応えるために、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標）：ＢＤ、以下ＢＤと称する）の規格が策定され、ハイビジョン画像を光記録媒体に録画、保存することが可能となっている。ハイビジョンの通常再生速度を１倍速とすると、ＢＤ−Ｒ（Blu-ray Disc-Recordable）の規格ver.1.1では既に２倍速までの記録に対応している。
上記の規格に対応し得る光記録媒体としては、例えば、チタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜と、ゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を含む第２記録膜とからなる無機記録膜を備えるものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この光記録媒体は４層膜という少ない層数で構成されており、かつ、４層膜で構成されていながら広いパワーマージンと非常に高い耐久性も有する。
特開２００６−２８１７５１号公報
しかし、この光記録媒体においては０．１ｍｍ厚の光透過層として、紫外線硬化樹脂（以下ＵＶレジンと称する）を用いたときに、耐久性が劣化してしまうという問題がある。これは以下に示す理由によると考えられる。光透過層を形成するＵＶレジンの収縮などにより、記録により変形した部分を起点として微細なクラックが多数生じるため、大気中の水分がこれらのクラックより浸入し、水が介在する箇所でゲルマニウム（Ｇｅ）が拡散・凝集する。無機記録膜中のゲルマニウム（Ｇｅ）が拡散・凝集すると、無機記録膜の劣化が進んでしまう。
したがって、本発明の目的は、耐久性を向上することができる光記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
本発明者等は、無機記録膜を有する光記録媒体の耐久性を向上すべく、鋭意検討を行った結果、ゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を含む第２の記録膜にスズ（Ｓｎ）を添加剤として加えることにより、耐久性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の第１の発明は、
無機記録膜を有する光記録媒体であって、
無機記録膜が、
チタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜と、
ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物を含む第２の記録膜と
を備え、
第２の記録膜におけるスズ（Ｓｎ）の含有量が、３〜１２原子％であることを特徴とする光記録媒体である。
本発明の第２の発明は、
無機記録膜を有する光記録媒体の製造方法であって、
チタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜を形成する工程と、
ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物を含む第２の記録膜を形成する工程と
を備え、
第２の記録膜におけるスズ（Ｓｎ）の含有量が、３〜１２原子％であることを特徴とする光記録媒体の製造方法である。
本発明では、記録光を照射すると第２の記録膜に含まれる酸素が分離し、第１の記録膜と第２の記録膜との界面に酸素含有量の多いＧｅ層が形成される。すなわち、第２の記録膜が光学定数の異なる保存安定性の高い安定な２層に分離する。これにより、再生光を照射した際に、記録光を照射した部分と記録光を照射していない部分との反射光量が変化するので、良好な信号特性が得られる。第１の記録膜は、記録前後でほとんど物理的特性が変化することはなく、第２の記録膜との界面での反応を促進する、いわば触媒的作用を発現する。
以上説明したように、本発明によれば、第２の記録膜がゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物を含み、第２の記録膜におけるスズ（Ｓｎ）の含有量が３〜１２原子％であるので、光記録媒体の耐久性を向上することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（１）第１の実施形態
光記録媒体の構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この光記録媒体１０は、いわゆる追記型光記録媒体であり、基板１上に、無機記録膜２、誘電体膜３、光透過層４が順次積層された構成を有する。
この第１の実施形態に係る光記録媒体１０では、光透過層４の側からレーザ光を無機記録膜２に照射することにより、情報信号の記録または再生が行われる。例えば、４００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲の波長を有するレーザ光を、０．８４以上０．８６以下の範囲の開口数を有する対物レンズにより集光し、光透過層４の側から無機記録膜２に照射することにより、情報信号の記録または再生が行われる。このような光記録媒体１０としては、例えばＢＤ−Ｒが挙げられる。
以下、光記録媒体１０を構成する基板１、無機記録膜２、誘電体膜３および光透過層４について順次説明する。
（基板）
基板１は、中央に開口（以下センターホールと称する）が形成された円環形状を有する。この基板１の一主面は、凹凸面１１となっており、この凹凸面１１上に無機記録膜２が成膜される。以下では、凹凸面１１のうち凹部をイングルーブＧin、凸部をオングルーブＧonと称する。
このイングルーブＧinおよびオングルーブＧonの形状としては、例えば、スパイラル状、同心円状などの各種形状が挙げられる。また、イングルーブＧinおよび／またはオングルーブＧonが、例えばアドレス情報を付加するためにウォブル（蛇行）されている。
基板１の径（直径）は、例えば１２０ｍｍに選ばれる。基板１の厚さは、剛性を考慮して選ばれ、好ましくは０．３ｍｍ〜１．３ｍｍ、より好ましくは０．６ｍｍ〜１．３ｍｍ、例えば１．１ｍｍに選ばれる。また、センタホールの径（直径）は、例えば１５ｍｍに選ばれる。
基板１の材料としては、例えばプラスチック材料またはガラスを用いることができ、コストの観点から、プラスチック材料を用いることが好ましい。プラスチック材料としては、例えばポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂などを用いることができる。
（無機記録膜）
無機記録膜２は、基板１の凹凸面１１上に順次積層された第１の記録膜２ａおよび第２の記録膜２ｂからなる。第１の記録膜２ａが基板１の凹凸面１１の側に設けられ、第２の記録膜２ｂが誘電体膜３の側に設けられている。
第１の記録膜２ａは、チタン（Ｔｉ）を主成分として含んでいる。また、第１の記録膜２ａは、パワーマージン改善の観点から、マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などの低熱伝導性金属を添加剤として含むことが好ましい。低熱伝導性金属の含有量は、好ましくは１〜４０原子％、より好ましくは２〜３０原子％、更により好ましくは５〜２８原子％である。また、第１の記録膜２ａは、記録感度の調整の観点から、微量な窒素（Ｎ）を含むことが好ましい。第１の記録膜２ａの膜厚は、好ましくは１０〜５０ｎｍである。
第２の記録膜２ｂは、ゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を主成分として含んでいる。第２の記録膜２ｂにおけるゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物の含有量は、好ましくは８８〜９７原子％、より好ましくは９０〜９７原子％、更により好ましくは９０〜９５原子％である。また、第２の記録膜２ｂは、耐久性向上の観点から、スズ（Ｓｎ）を添加剤として含んでいる。第２の記録膜２ｂにおけるスズ（Ｓｎ）の含有量は、好ましくは３〜１２原子％、より好ましくは３〜１０原子％、更により好ましくは５〜１０原子％である。３原子％以上であると優れた耐久性を得ることができ、１２原子％以下であると優れた信号特性を得ることができるからである。なお、第１の記録膜２ａがチタン（Ｔｉ）を主成分とし、第２の記録膜２ｂがゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を主成分とすれば、基本的に良好な記録特性を得ることができる。
第２の記録膜２ｂの吸収係数ｋは、変調度およびキャリア対ノイズ比（以下Ｃ／Ｎ比と称する）の向上などの観点から、好ましくは０．１５以上０．９０以下、より好ましくは０．２０以上０．７０以下、更により好ましくは０．２５以上０．６０以下である。また、第２の記録膜２ｂの膜厚は、好ましくは１０〜３５ｎｍである。
なお、この明細書における吸収係数ｋは波長４１０ｎｍにおけるものである。この吸収係数ｋは、エリプソメータ（ルドルフ社製、商品名：Auto EL-462P17）を用いて以下のようにして求めることができる。エリプソメータにて楕円偏光の位相角Δと楕円の振幅強度比から求められる正接Ψを測定し、段差計（Tencor社製、商品名：P15）で求めた膜厚から、複素屈折率Ｎと吸収系数ｋを求める。なお、市販のエリプソメータの付属解析ソフトではこの作業を最小２乗法などを用いて行っている。
（誘電体膜）
誘電体膜３は、無機記録膜２に接して設けられ、無機記録膜２の光学的および機械的保護、すなわち耐久性の向上、ならびに記録時の無機記録膜２の変形、すなわちふくらみの抑制などを行うためのものである。この誘電体膜３の材料としては、例えばＳｉＮ、ＺｎＳ−ＳｉＯ2、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3−ＺｒＯ2（以下ＳＣＺと称する）などを用いることができ、ＺｎＳ−ＳｉＯ2を用いることが好ましい。記録信号のＳ／Ｎを向上し、良好な信号特性を得ることができるからである。誘電体膜３の厚さは、好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲である。
（光透過層）
光透過層４は、例えば、レジンコート型またはシート貼り合わせ型の光透過層４である。ここで、レジンコート型の貼り合わせ層４とは、レジンコート法により形成された光透過層４を示し、シート貼り合わせ型の光透過層４とは、シート貼り合わせ法により形成された光透過層４を示す。なお、レジンコート法およびシート貼り合わせ法については後述する。
光透過層４の厚さは、好ましくは１０〜１７７μｍの範囲内から選ばれ、例えば１００μｍに選ばれる。このような薄い光透過層４と、例えば０．８５程度の高ＮＡ(numerical aperture)化された対物レンズとを組み合わせることによって、高密度記録を実現することができる。また、光透過層４の内径（直径）は、例えば２２．７ｍｍに選ばれる。
レジンコート型の光透過層４は、ＵＶレジンなどの感光性樹脂を硬化してなるレジンカバーである。シート貼り合わせ型の光透過層は、例えば、円環形状を有する光透過性シート（フィルム）と、この光透過性シートを基板１に対して貼り合わせるための接着層とから構成される。接着層は、例えばＵＶレジンまたは感圧性粘着剤（Pressure Sensitive Adhesive：ＰＳＡ、以下ＰＳＡと称する）からなる。
光透過性シートおよびレジンカバーは、記録および再生に用いられるレーザ光に対して、吸収能が低い材料からなることが好ましく、具体的には透過率９０パーセント以上の材料からなることが好ましい。光透過性シートの材料としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えばゼオネックス（登録商標））などが挙げられる。レジンカバーの材料としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂が挙げられる。また、光透過性シートの厚さは、好ましくは０．３ｍｍ以下に選ばれ、より好ましくは３〜１７７μｍの範囲内から選ばれる。
上述のように、チタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜２ａとゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を含む第２の記録膜２ｂとを無機記録膜２として備える光記録媒体１０では、記録時に第２の記録膜２ｂが酸素含有量の異なる２層に分離することが記録のメカニズムとなっている。第１の記録膜２ａと第２の記録膜２ｂとが隣接していることでこのような第２の記録膜２ｂの分離が発生する。その酸素分離には第１の記録膜２ａの表面が重要な役割を担っており、第１の記録膜２ａの表面のＴｉ酸化物が記録光である青色光などを吸収し、光触媒効果が発現することが記録原理になっていると考えられる。これは、チタン（Ｔｉ）を含まない材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）を主成分とする合金を用いたり、第１記録膜２ａと第２の記録膜２ｂの間にわずか数ｎｍのＳｉＮやＺｎＳ−ＳｉＯ2などの不活性な絶縁誘電体膜を形成した場合、第２の記録膜２ｂがきれいに分離せず、極端に変調度が低下する、という実験結果が得られていることから間接的に実証される。
また、このような記録メカニズムであるために、第２の記録膜２ｂへの添加剤の添加がゲルマニウム（Ｇｅ）と酸素（Ｏ）の分離に与える影響が大きい。また、第１の記録膜２ａへの添加剤の添加により光触媒効果が変わるので、第１の記録膜２ａへの添加剤の添加が記録特性に与える影響は大きい。更に、後述するように、透明導電膜を第２の記録膜２ｂのどちらかの主面に隣接して形成することにより、パワーマージンなどの記録特性に影響が生じる。
光記録媒体の製造方法
次に、本発明の第１の実施形態に係る光記録媒体の製造方法の一例について説明する。
（基板の成形工程）
まず、一主面に凹凸面１１が形成された基板１を成形する。基板１の成形の方法としては、例えば射出成形（インジェクション）法、フォトポリマー法（２Ｐ法：Photo Polymerization）などを用いることができる。
（第１の記録膜の成膜工程）
次に、基板１を、例えばＴｉを主成分として含むターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、基板１上に第１の記録膜２ａを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１〜０．６Ｐａ
投入電力：１〜３ｋＷ
ガス種：ＡｒガスおよびＮ2ガス
Ａｒガス流量：１０〜４０ｓｃｃｍ
Ｎ2ガス流量：１〜１０ｓｃｃｍ
（第２の記録膜の成膜工程）
次に、基板１を、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）からなるターゲットおよびスズ（Ｓｎ）からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第１の記録膜２ａ上に第２の記録膜２ｂを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１〜０．６Ｐａ
投入電力：１〜３ｋＷ
ガス種：ＡｒガスおよびＯ2ガス
Ａｒガス流量：２４ｓｃｃｍ
Ｏ2ガス流量：９ｓｃｃｍ
（誘電体膜の成膜工程）
次に、基板１を、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第２の記録膜２ｂ上に誘電体膜３を成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１〜０．６Ｐａ
投入電力：１〜４ｋＷ
ガス種：Ａｒガス
Ａｒガス流量：６ｓｃｃｍ
（光透過層の形成工程）
次に、光透過層４を誘電体膜３上に形成する。光透過層４の形成方法としては、例えばレジンコート法、シート接着法などを用いることができ、コスト低減の観点からすると、レジンコート法が好ましい。レジンコート法とは、ＵＶレジンなどの感光性樹脂を誘電体膜３上にスピンコートし、ＵＶ光などの光を感光性樹脂に照射することにより、レジンカバーとしての光透過層４を形成するものである。シート接着法とは、光透過性シートを接着剤を用いて、基板１上の凹凸面１１側に貼り合わせることにより、光透過層４を形成するものである。
また、シート接着法としては、例えばシートレジン接着法、シートＰＳＡ接着法などを用いることができる。シートレジン接着法とは、誘電体膜３上に塗布されたＵＶレジンなどの感光性樹脂を用いて、光透過性シートを基板１上の凹凸面１１側に貼り合わせることにより、光透過層４を形成するものである。シートＰＳＡ接着法は、光透過性シートを、このシートの一主面に予め均一に塗布された感圧性粘着剤（ＰＳＡ）を用いて、基板１上の凹凸面１１側に貼り合わせることにより、光透過層４を形成するものである。
以上の工程により、図１に示す光記録媒体１０が得られる。
上述したように、本発明の第１の実施形態によれば、第２の記録膜２ｂがスズ（Ｓｎ）を含んでいるので、レジンコート型または貼り合わせ型の光透過層４を有する光記録媒体１０の耐久性、特にレジンコート型の光透過層４を有する光記録媒体１０の耐久性を向上することができる。
また、第１の記録膜２ａ、第２の記録膜２ｂ、誘電体膜３、光透過層４を基板１上に順次積層するだけで光記録媒体１０を形成できるので、単純な膜構成を有する高記録密度の光記録媒体１０を実現できる。すなわち、低廉な高記録密度の光記録媒体１０を提供することができる。
（２）第２の実施形態
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。第２の実施形態は、上述の第１の実施形態において、誘電体膜３を第１の誘電体膜３ａおよび第２の誘電体膜３ｂにより構成したものである。なお、上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
第１の誘電体膜３ａは無機記録膜２の側に設けられ、第２の誘電体膜３ｂは光透過層４の側に設けられている。第１の誘電体膜３ａおよび第２の誘電体膜３ｂは、例えば互いに異なる材料および／または組成の誘電体からなる。
第１の誘電体膜３ａの材料としては、成膜速度などの観点から、ＺｎＳ−ＳｉＯ2を用いることが好ましい。第１の誘電体膜３ａの膜厚は、例えば１０〜１００ｎｍである。第２の誘電体膜３ｂの材料としては、光透過層４の劣化抑制などの観点から、ＳｉＮ、ＳＣＺなどの安定な誘電体を用いることが好ましい。このような安定な誘電体を用いると、光透過層４として貼り合わせ型のものを用いた場合に、第１の誘電体膜３ａに含まれる硫黄（Ｓ）などの成分が光透過層４のＰＳＡなどと反応し光透過層４が劣化し、耐久性が低下することを抑制することができる。また、光透過層４としてレジンコート型のものを用いた場合に、レジン硬化時の収縮による耐久性の低下を抑制することができる。第２の誘電体膜３ｂの膜厚は、例えば１〜１０ｎｍの範囲である。
次に、本発明の第２の実施形態に係る光記録媒体の製造方法の一例について説明する。この光記録媒体の製造方法は、上述の第１の実施形態において、誘電体膜の成膜工程に代えて第１の誘電体膜および第２の誘電体膜の成膜工程を備えるものである。
以下に、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜の成膜条件の一例を示す。
（第１の誘電体膜の成膜工程）
基板１を、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第２の記録膜２ｂ上に第１の誘電体膜３ａを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１〜０．６Ｐａ
投入電力：１〜４ｋＷ
ガス種：Ａｒガス
Ａｒガス流量：６ｓｃｃｍ
（第２の誘電体膜の成膜工程）
次に、基板１を、例えばＳＣＺからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第１の誘電体膜３ａ上に第２の誘電体膜３ｂを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
真空到達度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１〜０．６Ｐａ
投入電力：１〜３ｋＷ
ガス種：Ａｒガス
Ａｒガス流量：１５ｓｃｃｍ
上述したように、本発明の第２の実施形態によれば、第２の記録膜２ｂにスズ（Ｓｎ）を添加し、誘電体膜３を第１の誘電体膜３ａと第２の誘電体膜３ｂから構成しているので、第１の実施形態に比べて耐久性をより向上することができる。
（３）第３の実施形態
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。第３の実施形態は、上述の第１の実施形態において、無機記録膜２と誘電体膜３との間に透明導電膜５を備えるものである。なお、上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。透明導電膜５は、ＳｎＯ2およびＩｎ2Ｏ3の少なくとも１種を主成分として含んでいることが好ましい。また、透明導電膜５の膜厚は、好ましくは１〜５ｎｍである。１ｎｍ以上であるとパワーマージンを広くすることができ、５ｎｍ以下であると優れた記録感度を得ることができる。
次に、本発明の第３の実施形態による光記録媒体の製造方法の一例について説明する。この光記録媒体の製造方法は、上述の第１の実施形態において、第２の記録膜の成膜工程後、誘電体膜の成膜工程前に、透明導電膜の成膜工程を備えるものである。
以下に、透明導電膜５の成膜条件の一例を示す。
（透明導電膜の成膜工程）
基板１を、例えばＳｎＯ2からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第２の記録膜２ｂ上に透明導電膜５を成膜する。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１〜０．６Ｐａ
投入電力：１〜３ｋＷ
ガス種：Ａｒガス
Ａｒガス流量：２４ｓｃｃｍ
上述したように、本発明の第３の実施形態によれば、第２の記録膜２ｂにスズ（Ｓｎ）を添加し、無機記録膜２と誘電体膜３との間に透明導電膜５を設けているので、膜総数３〜５層程度で、パワーマージンなどの記録特性と、耐久性とを向上できる。また、膜厚や添加剤を適宜調整することで、パワーマージン、２Ｔの振幅、反射率などの基本的な記録再生特性を低線速記録から高線速記録まで最適化することが可能となる。
また、ゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を含む第２の記録膜２ｂの酸素含有量および膜厚、ならびにチタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜２ａの膜厚などを調製することにより、光記録媒体１０を高記録感度化した場合にも、記録パワーマージンが狭くなることを抑えることができる。なお、ゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物を記録材料とする場合、記録原理が基本的に熱記録であるため、記録感度の線速依存性はある一定比であり、パワーマージンなどの記録特性は線速依存性が少ない。したがって、高線速記録時の記録感度を上げるためには低線速でも感度を上げることが有効であり、その際にパワーマージンを広く確保するには、低線速でも同様にパワーマージンを広く確保することが全体の特性を向上する指標になる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例においては、上述の実施形態と対応する部分には同一の符号を付す。
本実施例の光記録媒体１０は、ＢＤの光学系に対応させて設計した光記録媒体、具体的には、開口数０．８５の２群対物レンズと波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源とを用いた光ディスク記録再生装置に合わせて設計した光記録媒体である。
本実施例では、光記録媒体の評価装置として、ＢＤディスク検査機（パルステック工業株式会社製、商品名：ＯＤＵ−１０００）を用いた。光源の波長は４０５．２ｎｍとした。記録時の線速度は１９．６７ｍ／ｓ(４倍速記録：４ｘ)もしくは９．８３ｍ／ｓ(２倍速記録：２ｘ)、再生時の線速度は４．９２ｍ／ｓ(１倍速)、チャンネルビット長は７４．５０ｎｍ(直径１２ｃｍの光ディスクに２５ＧＢの記録密度)とした。変調方式は１７ＰＰとし、最短マークである２Ｔマークのマーク長は０．１４９μｍ、８Ｔマークのマーク長は０．５９６μｍとし、トラックピッチは０．３２μｍとした。
また、ジッター測定はパルステック工業株式会社製のイコライザーボードを通して、横河電機株式会社製のタイムインターバルアナライザー、ＴＡ７２０を用いて行った。イコライザーは規格準拠とし、リミットイコライザーを通した後の信号のジッターを測定した。
記録感度Ｐｗｏの測定は、低パワーから高パワー側にパワースイープを行い、システムが許容できるオーバーパワー側とアンダーパワー側の記録パワー値の中心をＰｗｏとした。 パワーマージンの測定についてはいくつか規定の方法があるが、本実施例では、リミットイコライザーを通した後のジッター値が８．５％以下である範囲を記録感度のマージンとし、そのパワー範囲を最適パワーで割ったものをパワーマージンと定義した。
その他、振幅、変調度などの測定にはテクトロニクス社製のデジタルオシロスコープ、ＴＤＳ７１０４を用いた。
また、本実施例の吸収係数ｋは、エリプソメータ（ルドルフ社製、商品名：Auto EL-462P17）を用いて以下のようにして求めた。エリプソメータにて楕円偏光の位相角Δと楕円の振幅強度比から求められる正接Ψを測定し、段差計（Tencor社製、商品名：P15）で求めた膜厚から、複素屈折率Ｎと吸収系数ｋを求めた。なお、吸収係数ｋは波長４１０ｎｍにおけるものである。
実施例１−１〜１−３、比較例１−１〜１−４
実施例１−１〜１−３、比較例１−１〜１−４では、ゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化物からなる第２の記録膜２ｂにスズ（Ｓｎ）を添加して光記録媒体１０を作製し、その特性を評価した。
まず、射出成形により、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート基板（以下ＰＣ基板と称する）１を作製した。なお、このＰＣ基板１上には、イングルーブＧinおよびオングルーブＧonを有する凹凸面１１を形成した。このイングルーブＧinの深さは２０ｎｍとし、トラックピッチは０．３２μｍとした。
次に、成膜装置（Unaxis社製、商品名：Sprinter）を用いて、膜厚２２ｎｍのＴｉＭｎＮ膜２ａ、膜厚２５ｎｍのＧｅＯＳｎ膜２ｂ、膜厚５２ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａ、膜厚４ｎｍのＳｉ3Ｎ4膜３ｂをＰＣ基板１上に順次成膜した。その後、ＵＶレジンをＳｉ3Ｎ4膜３ｂ上にスピンコートし、ＵＶ光照射によりＵＶレジンを硬化させ、光透過層４を形成した。この光透過層４の厚さは、１００μｍとした。以上により、目的とする光記録媒体１０を得た。
具体的な成膜手順は以下の通りである。
（ＴｉＭｎＮ膜の成膜工程）
まず、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にＡｒガスおよびＮ2ガスを導入しながら、ＴｉＭｎターゲットをスパッタリングして、膜厚２２ｎｍのＴｉＭｎＮ膜２ａをＰＣ基板１上に成膜した。このＴｉＭｎターゲット中のマンガン（Ｍｎ）の含有量を２０原子％とした。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．２Ｐａ
投入電力：３ｋＷ
Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ
Ｎ2ガス流量：６ｓｃｃｍ
（ＧｅＯＳｎ膜の成膜工程）
次に、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にＡｒガスおよびＯ2ガスを導入しながら、ＧｅターゲットおよびＳｎターゲットを反応性スパッタリングによりコスパッタして、膜厚２５ｎｍのＧｅＯＳｎ膜２ｂをＴｉＭｎＮ膜２ａ上に成膜した。なお、ＧｅＯＳｎ膜２ｂにおける酸素（Ｏ）の含有量をＧｅＯＳｎ膜２ｂの吸収係数ｋが０．６７となるように調製した。また、表１に示すように、ＧｅＯＳｎ膜２ｂにおけるスズ（Ｓｎ）の含有量が０〜１３原子％の範囲内となり、ＧｅＯＳｎ膜２ｂにおけるＧｅＯｘ（０＜ｘ＜２）の含有量が８７〜１００原子％の範囲内となるように、ＧｅＯＳｎ膜２ｂの組成を調製した。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。なお、スズ（Ｓｎ）の含有量を変えて複数のサンプルを作製するために、ターゲット３つを用いたコスパッタによりＴｉＭｎＮ膜２ａ上に成膜を行った。なお、酸素（Ｏ）の含有量は、所望のスズ（Ｓｎ）の含有量に合わせ、成膜後に吸収係数を測定しておよそ０．６７になるように調製した。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．２Ｐａ
投入電力：Ｇｅターゲット（ターゲット２つ） ０．４ｋＷ、Ｓｎターゲット ０．１〜０．５ｋＷ
Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ
酸素ガス：３０〜４０ｓｃｃｍ
（ＺｎＳ−ＳｉＯ2膜の成膜工程）
次に、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にＡｒガスを導入しながら、ＺｎＳ−ＳｉＯ2ターゲットをスパッタリングして、膜厚５２ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａをＧｅＯＳｎ膜２ｂ上に成膜した。なお、ＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａの組成比(原子比)ＺｎＳ：ＳｉＯ2が８０：２０となるようにＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａの組成を調製した。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．１Ｐａ
投入電力：１ｋＷ
Ａｒガス流量：６ｓｃｃｍ
（Ｓｉ3Ｎ4膜の成膜工程）
次に、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にＡｒガスおよびＮ2プロセスガスを導入しながら、Ｓｉターゲットをスパッタリングして、膜厚４ｎｍのＳｉ3Ｎ4膜３ｂをＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａ上に成膜した。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．３Ｐａ
投入電力：４ｋＷ
Ａｒガス流量：５０ｓｃｃｍ
Ｎ2ガス流量：３７ｓｃｃｍ
＜ジッターの評価＞
上述のようにして得られた光記録媒体１０を、上述の条件により４ｘでの記録、１ｘでの再生を行ってジッターを求めたところ、いずれのスズ（Ｓｎ）の含有量においてもボトムジッター６．５％の良好な記録特性が得られた。
＜記録感度およびパワーマージンの評価＞
また、光記録媒体１０の記録感度Ｐｗｏおよびパワーマージンを求めた。その結果を表１および図４に示す。表１および図４から、スズ（Ｓｎ）の含有量が０〜１３原子％の範囲内で、記録感度ＰｗｏおよびパワーマージンはＳｎ添加依存性が少なく、良好な特性が得られることがわかる。
＜振幅値の評価＞
また、再生した際の２Ｔ信号の振幅値Ｒ８Ｈ＊Ｉ２ｐｐ／Ｉ８Ｈを求めた。その結果を表２および図５に示す。この振幅値Ｒ８Ｈ＊Ｉ２ｐｐ／Ｉ８Ｈは、ＢＤ−Ｒ規格にて定義されている、２Ｔ信号の反射率の変動分を示しており、Ｒ８ＨはＲＦ信号の８Ｔスペースの反射率、Ｉ２ｐｐは２Ｔ振幅の検出電圧値、Ｉ８Ｈは８Ｔスペースの検出電圧値である。表２および図５から、スズ（Ｓｎ）の含有量が増えるに従ってＲ８Ｈ＊Ｉ２ｐｐ／Ｉ８Ｈが小さくなり、スズ（Ｓｎ）の含有量が１２原子％では規格値である０．３６％程度まで低下している。したがって、ＧｅＯＳｎ膜２ｂにおけるＳｎの含有量は、好ましくは１２原子％以下、より好ましくは１０原子％以下であることが好ましい。
＜耐久性の評価＞
次に、得られた光記録媒体１０に対して耐久性試験を以下のようにして行った。まず、恒温槽にて、８０℃８５％ＲＨ（相対湿度）下に４００時間、光記録媒体１０を保持し、その後、ＳＥＲ（Symbol Error Rate）の測定および顕微鏡観察を行った。その結果、スズ（Ｓｎ）の含有量が３原子％未満の光記録媒体１０ではＳＥＲの上昇が大きく、顕微鏡観察により多数の１０μｍ大の白点が観測された。また、３原子％以上の光記録媒体１０では、顕微鏡観察により白点は観測されず、スズ（Ｓｎ）の含有量が多いほどＳＥＲが低下した。したがって、スズ（Ｓｎ）の添加は耐久性向上に有効であり、その添加量は好ましくは３原子％以上、より好ましくは５原子％以上である。
以上の評価によると、信号特性および耐久性の向上の観点から、スズ（Ｓｎ）の含有量は、好ましくは３〜１２原子％、より好ましくは３〜１０原子％、更により好ましくは５〜１０原子％である。
Figure 0004605171
Figure 0004605171
実施例２−１〜２−６
実施例２−１〜２−６では、無機記録膜２と誘電体膜３の間に透明導電膜５を設けた光記録媒体１０を作製し、その特性を評価した。
ＧｅＯＳｎ膜２ｂの成膜後、大気暴露せずに、表３に示すように膜厚０〜５ｎｍのＳｎＯ2膜５を成膜し、引き続き大気暴露せずにＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａを成膜する以外のことは、実施例１−１と同様にして光記録媒体１０を得た。
具体的なＳｎＯ2膜の成膜条件は以下の通りである。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．２Ｐａ
投入電力：ＳｎＯ2ターゲット ０．４ｋＷ
Ａｒガス流量：１０ｓｃｃｍ
なお、膜厚はスパッタ時間により調製した。
＜パワーマージンの評価＞
上述のようにして得られた光記録媒体１０を４ｘ記録、１ｘ再生し、光記録媒体１０のパワーマージンを求めた。その結果を表３および図６に示す。表３および図６から、ＳｎＯ2膜５の膜厚が厚いほどパワーマージンは広がる傾向にあることがわかる。
＜記録感度の評価＞
上述のようにして得られた光記録媒体１０を２ｘ記録、１ｘ再生し、光記録媒体１０の記録感度Ｐｗｏを求めた。その結果、ＳｎＯ2膜３の膜厚が５ｎｍ以下であると２ｘ規格の記録感度７ｍＷを満たすことができることが分かった。また、ＳｎＯ2膜の膜厚が６ｎｍ以上である光記録媒体１０に対して２ｘ記録、１ｘ再生を行い、同様に記録感度Ｐｗｏを求めたところ、ＳｎＯ2膜の膜厚が６ｎｍ以上であると、２ｘ規格の記録感度７ｍＷを満たすことができないことが確認できた。
以上の評価結果によると、パワーマージンの観点から、無機記録膜２と誘電体膜３との間に透明導電膜５を設けることが好ましい。また、パワーマージンおよび記録感度の観点から、無機記録膜２と誘電体膜３との間に透明導電膜５を設けると共に、その膜厚を１〜５ｎｍの範囲内にすることが好ましい。
Figure 0004605171
実施例３−１〜３−６
実施例３−１〜３−６では、無機記録膜２と第１の誘電体膜３ａとの間に透明導電膜５を設け、かつ、第２の誘電体膜３ｂの誘電体としてＳＣＺを用いて光記録媒体１０を作製し、その特性を評価した。
ＺｎＳ−ＳｉＯ2膜３ａの成膜後、大気暴露せずに、膜厚４ｎｍのＳＣＺ膜３ｂを成膜する以外のことは、実施例２−１〜２−６と同様にして光記録媒体１０を得た。
具体的なＳＣＺ膜３ｂの成膜条件は以下の通りである。
到達真空度：５．０×１０-5Ｐａ
雰囲気：０．２Ｐａ
投入電力：ＳＣＺターゲット ２．０ｋＷ
Ａｒガス流量：１５ｓｃｃｍ
なお、膜厚はスパッタ時間により調製した。
＜パワーマージンの評価＞
上述のようにして得られた光記録媒体１０を４ｘ記録、１ｘ再生して、光記録媒体１０のパワーマージンを求めた。その結果を表４および図７に示す。表４および図７から、ＳｎＯ2膜５の膜厚が厚いほどパワーマージンは広がる傾向があることがわかる。すなわち、光透過層４の下に設けられた第２の誘電体膜３ｂの種類に依らず、実施例２と同様の効果が得られることがわかる。
＜記録感度の評価＞
上述のようにして得られた光記録媒体１０を２ｘ記録、１ｘ再生し、光記録媒体１０の記録感度Ｐｗｏを求めた。その結果、ＳｎＯ2膜３の膜厚が５ｎｍ以下であると２ｘ規格の記録感度７ｍＷを満たすことができることが分かった。また、ＳｎＯ2膜の膜厚が６ｎｍ以上である光記録媒体１０に対して２ｘ記録、１ｘ再生を行い、同様に記録感度Ｐｗｏを求めたところ、ＳｎＯ2膜の膜厚が６ｎｍ以上であると、２ｘ規格の記録感度７ｍＷを満たすことができないことが確認できた。
以上の評価結果によると、パワーマージンの観点から、無機記録膜２と誘電体膜３との間に透明導電膜５を設けることが好ましい。また、パワーマージンおよび記録感度の観点から、無機記録膜２と誘電体膜３との間に透明導電膜５を設けると共に、その膜厚を１〜５ｎｍの範囲内にすることが好ましい。
Figure 0004605171
以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
また、上述の実施形態および実施例の各構成は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、上述の実施形態および実施例では、単層の無機記録膜を有する光記録媒体に対して本発明を適用した例について説明したが、本発明は２層以上の無機記録膜を有する光記録媒体に対しても適用可能である。
また、上述の実施形態および実施例では、無機記録膜上に光透過層を有し、この光透過層側からレーザ光を無機記録膜に照射することにより情報信号の記録または再生が行われる光記録媒体に対して本発明を適用した場合を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、基板上に無機記録膜を有し、基板側からレーザ光を無機記録膜に照射することにより情報信号の記録または再生が行われる光記録媒体、または２枚の基板を貼り合わせてなり、一方の基板の側からレーザ光を基板間の無機記録膜に照射することにより情報信号の記録または再生が行われる光記録媒体に対しても本発明は適用可能である。
本発明の第１の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。 比較例１−１〜１−４、実施例１−１〜１−３のＳｎ含有量と記録感度Ｐｗｏ、パワーマージンとの関係を示すグラフである。 比較例１−１〜１−４、実施例１−１〜１−３のＳｎ含有量と２Ｔ信号の振幅値Ｒ８Ｈ＊Ｉ２ｐｐ／Ｉ８Ｈとの関係を示すグラフである。 実施例２−１〜２−６のＳｎＯ2膜の膜厚とパワーマージンとの関係を示すグラフである。 実施例３−１〜３−６のＳｎＯ2膜の膜厚とパワーマージンとの関係を示すグラフである。
符号の説明
１ 基板
２ 無機記録膜
２ａ 第１の記録膜
２ｂ 第２の記録膜
３ 誘電体膜
３ａ 第１の誘電体膜
３ｂ 第２の誘電体膜
４ 光透過層
５ 透明導電膜
１０ 光記録媒体
１１ 凹凸面
Ｇin イングルーブ
Ｇon オングルーブ

Claims (5)

  1. 無機記録膜を有する光記録媒体であって、
    上記無機記録膜が、
    チタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜と、
    ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物を含む第２の記録膜と
    を備え、
    上記第２の記録膜におけるスズ（Ｓｎ）の含有量が、３〜１２原子％であることを特徴とする光記録媒体。
  2. 上記第２の記録膜上に設けられた透明導電膜と
    上記透明導電膜上に設けられた誘電体膜と
    をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
  3. 上記透明導電膜が、スズ（Ｓｎ）の酸化物を含むことを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
  4. 上記透明導電膜の膜厚が、１〜５ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
  5. 無機記録膜を有する光記録媒体の製造方法であって、
    チタン（Ｔｉ）を含む第１の記録膜を形成する工程と、
    ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物を含む第２の記録膜を形成する工程と
    を備え、
    上記第２の記録膜におけるスズ（Ｓｎ）の含有量が、３〜１２原子％であることを特徴とする光記録媒体の製造方法。
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