JP4618300B2 - 情報記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、情報記録媒体およびその製造方法に関する。詳しくは、光を照射することにより情報信号を記録可能な情報記録媒体に関する。
追記型光記録媒体は、繰り返し記録特性が求められない反面、消去されてはならない(改ざんができない)、耐久性が高い、安価である、といった特性が求められる。一般に、追記型光記録媒体の記録膜には、熱により屈折率および吸収係数のうち少なくともどちらかが変化する材料を用いる。更に、記録後に記録膜が体積膨張を起こしたり、基板変形を起こすことにより実質的に膜厚が変化し、再生信号に寄与する場合もある。このような体積変化や基板変形は有機色素を記録材料とする場合に特に顕著に現れることが広く知られているが、無機材料であってもこのような体積変化は大なり小なり存在する。
また、記録膜の耐久性の観点からは、金属膜や誘電体膜がその両側もしくは片方の界面に設けられる。例えば、相変化材料の保護膜として広く採用されているZnS−SiO系誘電体膜は、保護膜としてだけでなく、良好な記録特性を実現する、理想的な材料である。この材料は熱伝導率が低く、記録感度を高感度化することも可能である。また、記録膜との密着性も良く、相変化材料の場合には書き換え特性が良好となる。更に、屈折率が高いために光学特性を最適化しやすく、反射率や変調度を適切な値に調整することも可能となる。
そして、ZnS−SiOは内部応力が少ないために亀裂、割れが生じにくいという特徴もある。上述のように、追記型光記録媒体の場合には記録前後で膜厚が大きく変化する場合が多く、記録後に保護膜に亀裂が入り隙間が生ずると、そこから水分などが入り込み耐久性に深刻な問題を起こすことがある。ZnS−SiOは、こうした問題も起こしにくい材料である。
このように、ZnS−SiOは追記型光記録媒体においても非常に良好な誘電体膜である。しかしながら、S(硫黄)成分が遊離し、隣接する層に拡散、反応し劣化を引き起こしやすいという欠点がある。特に、BD−R(Blu−ray Disc−Recordable(登録商標))のように記録膜の上に光透過層を有し、その光透過層に感圧性接着剤(PSA:Pressure Sensitive Adhesive)を用いる場合、ZnS−SiOとPSAが隣接しているとPSAが劣化する。具体的には、PSAが広い範囲で変質することにより、光スポットに大きな収差が生じ、再生信号の劣化を引き起こす。
そこで、ZnS−SiOとPSAの間に誘電体膜をさらに設けることが提案されている。その誘電体膜としては、保護膜として広く使われているSiを用いると、SとPSAとが反応せず、上述の収差の問題を解決できる(例えば特開2003−59106号公報参照)。
しかしながら、上述のように誘電体膜をさらに設けると、耐久性の観点から別の問題が生じてしまう。すなわち、情報信号の記録後に記録膜が膨張し、Si膜に亀裂が入り、更に、Si膜に隣接するZnS−SiO膜にも亀裂が発生してしまう。そして、この亀裂により、記録膜に水分が浸入し、耐久性に深刻な問題を招いてしまう。
したがって、この発明の目的は、記録膜として大きな体積膨張を起こす材料を用いた場合にも、高い耐久性を得ることができる情報記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の発明は、基板上に記録膜および誘電体膜が設けられた情報記録媒体であって、
記録膜が、光エネルギーの照射によって体積膨張を起こす記録材料からなり、
誘電体膜が、ZrOおよびCrからなることを特徴とする情報記録媒体である。
第2の発明は、基板上に記録膜および誘電体膜が設けられた情報記録媒体の製造方法であって、
光エネルギーの照射によって体積膨張を起こす記録材料から記録膜を形成する工程と、
ZrOおよびCrからなる誘電体膜を形成する工程と
を備えることを特徴とする情報記録媒体の製造方法である。
第1および第2の発明では、誘電体膜のCrの含有量が40原子%以上90原子%以下であることが好ましい。誘電体膜が、SiOをさらに含有することが好ましい。誘電体膜の膜厚が、2nm以上20nm以下であることが好ましい。記録膜とSiOからなる誘電体膜との間に、ZnS−SiOからなる誘電体膜をさらに設けることが好ましい。
第1および第2の発明では、記録膜が、Geの酸化物からなる酸化物膜を有することが好ましい。この場合、記録膜が、酸化物膜に隣接する隣接膜をさらに有し、該隣接膜がTiまたはTiSiからなることが好ましい。
第1および第2の発明では、誘電体膜がZrOおよびCrからなるので、光エネルギーの照射によって記録膜が体積膨張を起こした場合にも、誘電体膜に亀裂が入ることを抑えることができる。したがって、記録膜に水分が浸入することを抑えることができる。
以上説明したように、この発明によれば、記録膜として大きな体積膨張を起こす材料を用いた場合にも、高い耐久性を得ることができる。
第1図は、この発明の第1の実施形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図、第2図は、この発明の第2の実施形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図、第3図は、この発明の第3の実施形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図、第4図は、比較例1の追記型光記録媒体の加速試験前後におけるエラーレートを示すグラフ、第5図は、実施例1の追記型光記録媒体の加速試験前後におけるエラーレートを示すグラフである。
符号の説明
1 基板
2 金属膜
2a 第1の金属膜
2b 第2の金属膜
3 酸化物膜
3a 第1の酸化物膜
3b 第2の酸化物膜
4 誘電体膜
4a 第1の誘電体膜
4b 第2の誘電体膜
5 光透過層
6 無機記録膜
10 追記型光記録媒体
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
(1)第1の実施形態
(1−1)追記型光記録媒体の構成
第1図は、この発明の第1の実施形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この追記型光記録媒体10は、基板1上に、無機記録膜6、誘電体膜4、光透過層5が順次積層された構成を有する。ここでは、レーザ光の照射によって体積膨張を起こす記録膜として、ゲルマニウム(Ge)の酸化物からなる酸化物膜を備える無機記録膜6を用いる場合を例として説明する。
この第1の実施形態による追記型光記録媒体10では、光透過層5の側からレーザ光を無機記録膜6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5の側から無機記録膜6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。このような追記型光記録媒体10としては、例えばBD−R(Blu−ray Disc−Recordable)が挙げられる。
以下、追記型光記録媒体10を構成する基板1、無機記録膜6、誘電体膜4および光透過層5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6が成膜される。以下では、凹凸面11の凹部をイングルーブ11G、凹凸面11の凸部をオングルーブ11Lと称する。
このイングルーブ11Gおよびオングルーブ11L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11Gおよび/またはオングルーブ11Lが、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。このウォブルの振幅は、9nm以上13nm以下の範囲内であることが好ましい。トラックピッチは、0.29μm以上0.35μm以下の範囲内であることが好ましく、グルーブ深さは、18nm以上21.5nm以下の範囲内であることが好ましい。
また、オングルーブ11Lにトラッキングをかけたときのブルーレイ評価装置などの戻り光量をRON、イングルーブ11Gにトラッキングをかけたときのブルーレイ評価装置などの戻り光量RINとしたとき、−0.01<2(RON−RIN)/(RON+RIN)の関係を満たすことが好ましい。
基板1の直径は、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以上1.3mm以下から選ばれ、より好ましくは0.6mm以上1.3mm以下から選ばれ、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、例えばポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂若しくはアクリル系樹脂などのプラスチック材料、またはガラスなどを用いることができる。なお、コストを考慮した場合には、基板1の材料として、プラスチック材料を用いることが好ましい。
(無機記録膜)
無機記録膜6は、基板1の凹凸面11上に順次積層された金属膜2および酸化物膜3からなる。金属膜2は、酸化物膜3に隣接して設けられる隣接膜であって、実質的にチタン(Ti)から構成される。Tiを主たる材料とすれば基本的に良好な記録特性を得ることができる。
また、光学特性、耐久性および記録感度などの向上を目的として、金属膜2に添加物を加えるようにしてもよい。このような添加物としては、例えばアルミニウム(Al),銀(Ag),銅(Cu),パラジウム(Pd),ゲルマニウム(Ge),ケイ素(Si),スズ(Sn),ニッケル(Ni),鉄(Fe),マグネシウム(Mg),バナジウム(V),炭素(C),カルシウム(Ca),ホウ素(B),クロム(Cr),ニオブ(Nb),ジルコニウム(Zr),硫黄(S),セレン(Se),マンガン(Mn),ガリウム(Ga),モリブデン(Mo),タングステン(W),テルビウム(Tb),ジスプロシウム(Dy),ガドリニウム(Gd),ネオジウム(Nd),亜鉛(Zn),タンタル(Ta)およびストロンチウム(Sr)からなる群より選ばれた1種以上を用いることができる。
例えば金属膜2にSiを添加する場合には、Siの組成比が8原子%以上32原子%以下の範囲内であることが好ましい。8原子%未満であると、良好なジッター値が得られなくなってしまい、32原子%を越えると、良好な記録感度が得られなくなってしまうからである。
また、金属膜2を構成する材料を酸化するようにしてもよく、このような酸化物としては、例えばTiSiOを挙げることができる。このように酸化することで、ジッターを改善することができる。
また、金属膜2を構成する材料を窒化するようにしてもよく、このような窒化物としては、例えばTiSi−Nを挙げることができる。このように窒化することで、パワーマージンを広げることができる。
金属膜2の窒素の組成は、1原子%以上20原子%以下の範囲内であることが好ましい。1原子パーセント未満であると、パワーマージンを向上させる効果が薄れてしまい、20原子パーセントを超えると、ジッターが悪化してしまうからである。
酸化物膜3は、実質的にゲルマニウム(Ge)の酸化物であるGeOから構成される。酸化物膜3の吸収係数kは、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以下の範囲内である。また、酸化物膜3の膜厚は、好ましくは10nm以上35nm以下の範囲内である。0.15以上0.90以下の範囲を満たすことで、例えば良好な変調度およびキャリア対ノイズ比(以下、C/N比と称する)を得ることができる。0.20以上0.70以下の範囲を満たすことで、例えばより良好な変調度およびC/N比を得ることができる。0.25以上0.60以下の範囲を満たすことで、例えば更により良好な変調度およびC/N比を得ることができる。
なお、この明細書における吸収係数は波長410nmにおけるものである。また、その測定値は、エリプソメータ(ルドルフ社製、商品名:Auto EL−462P17)により測定されたものである。
また、酸化物膜3に添加物を加えるようにしてもよく、この添加物としては、例えばテルル(Te),クロム(Cr),パラジウム(Pd),白金(Pt),銅(Cu),亜鉛(Zn),金(Au),銀(Ag),ケイ素(Si),チタン(Ti),鉄(Fe),ニッケル(Ni),スズ(Sn)およびアンチモン(Sb)からなる群より選ばれた1種以上を用いることができる。このような添加物を加えることで、耐久性および/または反応性(記録感度)を向上することができる。なお、耐久性を向上させるためには、特にパラジウム(Pd),白金(Pt),ケイ素(Si),アンチモン(Sb),クロム(Cr)が好ましい。
例えば、酸化物膜3にアンチモン(Sb)を添加する場合には、酸化物膜3におけるSbの組成は、1原子%以上6原子%以下の範囲内であることが好ましい。この範囲にすることで、パワーマージンを改善することができるからである。
(誘電体膜)
誘電体膜4は、無機記録膜6上に順次積層された第1の誘電体膜4aおよび第2の誘電体膜4bからなる。第1の誘電体膜4aおよび第2の誘電体膜4bは、無機記録膜6の光学的、機械的保護、すなわち耐久性の向上や、記録時の無機記録膜6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。
第1の誘電体膜4aは、例えばZnS−SiOより構成される。この第1の誘電体膜4aの厚さは、好ましくは10nm以上58nm以下、より好ましくは23nm以上53nm以下の範囲内である。膜厚を10nm以上にすることで、良好なジッターを得ることができ、膜厚を58nm以下にすることで、良好な反射率を得ることができる。例えば追記型光記録媒体10がBD−Rである場合には、膜厚を10nm以上にすることで、BD−Rの規格であるジッター6.5%以下を満足することができ、膜厚を58nm以下にすることで、BD−Rの規格で要求される反射率12%以下を満足することができる。また、膜厚を23nm以上にすることで、より良好なジッターを得ることができ、膜厚を53nm以下にすることで、より良好な反射率を得ることができる。
第2の誘電体膜4bは、例えばZrOおよびCrからなる。Crの含有量は、40原子%以上90原子%以下の範囲内であることが好ましい。40原子%未満であると、耐久性が低下してしまい、90原子%を超えると、耐久性が低下すると共に初期の記録特性も低下するからである。第2の誘電体膜4bが、SiOをさらに含有することが好ましい。SiOを含有することで、記録感度、パワーマージンおよびライトストラテジーといった記録特性の調整が可能となる。第2の誘電体膜4bの膜厚は、2nm以上20nm以下の範囲内であることが好ましい。2nm未満であると、第2の誘電体膜4bの均一性が低下してしまい、20nmを越えると、成膜時間が長くなるため生産性が低下するからである。
(光透過層)
光透過層5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、例えば紫外線硬化樹脂または感圧性粘着剤(PSA)からなる。光透過層5の厚さは、好ましくは10μm以上177μm以下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5と、例えば0.85程度の高NA(numericalaperture)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。
光透過性シートは、記録および/または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材料、ポリオレフィン系樹脂(例えばゼオネックス(登録商標))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3μm以上177μm以下の範囲内から選ばれる。また、光透過層5の内径(直径)は、例えば22.7mmに選ばれる。
(1−2)追記型光記録媒体の製造方法
次に、この発明の第1の実施形態による追記型光記録媒体の製造方法について説明する。
(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。
(金属膜の成膜工程)
次に、基板1を、例えばTi窒化物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、基板1上に金属膜2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(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
(酸化物膜の成膜工程)
次に、基板1を、例えばGe酸化物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、基板1上に酸化物膜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。
真空到達度:5.0×10−5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW(RF)
ガス種:Arガス
Arガス流量:10〜80sccm
(第1の誘電体膜の成膜工程)
次に、基板1を、例えばZnS−SiO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、基板1上に第1の誘電体膜4a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:1〜5kW(RF)
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SiO−Cr−ZrO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、基板1上に第2の誘電体膜4b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(RF)
ガス種:Arガス
Arガス流量:15sccm
(光透過層の形成工程)
次に、円環形状の光透過性シートを、例えば、このシート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。これにより、基板1上に積層された膜を覆うように、光透過層5が形成される。
以上の工程により、第1図に示す追記型光記録媒体10が得られる。
(1−3)ターゲットの構成
以下に、この発明の第1の実施形態によるターゲットの構成について説明する。まず、酸化物膜3を成膜するためのターゲットの構成について説明する。酸化物膜3を成膜するためのターゲットは、半導体粉末であるGe粉末と半導体酸化物粉末であるGe酸化物粉末との混合物を加圧焼成することによりなるものである。このターゲットは、例えば円盤形状を有し、その直径は、例えば200mmに選ばれ、厚さは、例えば6mmに選ばれる。
加圧焼成後の酸素の含有量は45原子%以上60原子%以下の範囲内であることが好ましい。45原子%未満であると、吸収係数kが0.9を越えてしまうため、記録特性などが低下してしまう。また、60原子%を越えると、吸収係数が0.15未満になってしまうため、記録特性などが低下してしまう。
次に、金属膜2を成膜するためのターゲットの構成について説明する。金属膜2を成膜するためのターゲットは、遷移金属粉末であるTi粉末と遷移金属窒化物粉末であるTi窒化物粉末との混合物を加圧焼成することによりなるものである。このターゲットは、例えば円盤形状を有し、その直径は、例えば200mmに選ばれ、厚さは、例えば6mmに選ばれる。
加圧焼成後の窒素の含有量は1原子%以上20原子%以下の範囲内であることが好ましく、1原子%以上10原子%以下の範囲内であるこがより好ましい。1原子%以上20原子%以下の範囲内にすることで、パワーマージンを大きくし、且つ、ジッターの上昇を抑えることができる。5原子%以上15原子%以下の範囲内にすることで、パワーマージンをより大きくし、且つ、ジッターの上昇をより抑えることができる。
(1−4)ターゲットの製造方法
以下、この発明の第1の実施形態によるターゲットの製造方法について説明する。まず、酸化物膜3を成膜するためのターゲットの製造方法について説明する。
(秤量・混合)
半導体粉末であるGe粉末と半導体酸化物粉末であるGe酸化物粉末とをそれぞれ所定量秤量した後、例えば混合乾式を行う。ここで、Ge粉末とGe酸化物粉末との混合比は、加圧焼成後の酸素の含有量が45原子%以上60原子%以下となるように調整することが好ましい。
(加圧焼成)
次に、上述のようにして得られた混合粉末をカーボン製の型に投入し、例えばホットプレス装置によって加圧焼成を行って、焼成体を得る。ここでは、ホットプレス装置は一般的に使用されているものでよく、この装置を用いて、一定圧力および一定の焼成温度で、非酸素雰囲気中にて所定時間焼成が行われる。
(仕上げ工程)
上述のようにして得られた焼成体に対して、所定サイズの円盤形状になるように機械加工を施す。以上により、目的とするターゲットを得ることができる。
次に、金属膜2を成膜するためのターゲットの製造方法について説明する。
(秤量・混合)
遷移金属粉末であるTiと遷移金属窒化物粉末であるTi窒化物粉末とをそれぞれ所定量秤量した後、例えば混合乾式を行う。ここで、Ti粉末とTi窒化物粉末との混合比は、加圧焼成後の窒素の含有量が1原子%以上20原子%以下の範囲となるように調整することが好ましく、5原子%以上15原子%以下の範囲となるように調整することがより好ましい。
(加圧焼成)
次に、上述のようにして得られた混合粉末をカーボン製の型に投入し、例えばホットプレス装置によって加圧焼成を行う。ここでは、ホットプレス装置は一般的に使用されているものでよく、この装置を用いて、一定圧力および一定の焼成温度で、非酸素雰囲気中にて所定時間焼成が行われる。
(仕上げ工程)
上述のようにして得られた焼成体に対して、所定サイズの円盤形状になるように機械加工を施す。以上により、目的とするターゲットを得ることができる。
上述したように、第1の実施形態では、金属膜2、酸化物膜3、誘電体膜4、光透過層5を基板1上に順次積層するだけで追記型光記録媒体10を製造できるので、単純な膜構成を有する高記録密度の追記型光記録媒体10を提供することができる。すなわち、膜総数が少ない安価な追記型光記録媒体を提供できる。
また、無機記録膜6が、Geの酸化物からなる酸化物膜3と、この酸化物膜3に隣接する金属膜2とからなるので、レーザ光を無機記録膜6に照射すると、金属膜2の光触媒効果により酸化物膜3の酸素が金属膜2側で多くなるように分離する。これにより、酸化物膜3が酸素濃度の高い層と酸素濃度の低い層とに分離し、酸化物膜3の光学定数が大きく変化する。したがって、変調度の大きな再生信号が得られるので、良好な記録特性を実現できる。
また、SiO−Cr−ZrOからなる第2の誘電体膜4bを、PSAを有する光透過層5とZnS−SiOとからなる第1の誘電体膜4aとの間に設けることで、ZnS−SiOとPSAとの隣接を防いでPSAの劣化を抑制できる。したがって、光スポットに大きな収差が生じ、再生信号が劣化することを抑えることができる。
また、第2の誘電体膜4bの材料としてSiO−Cr−ZrOを用いるので、レーザ光の照射により無機記録膜6が体積膨張を起こした場合にも、第2の誘電体膜4bに亀裂が入り、更に、隣接する第1の誘電体膜4aに亀裂が入ることを抑えることができる。したがって、無機記録膜6に対する水分の浸入を抑え、追記型光記録媒体10の耐久性を向上できる。
また、SiO−Cr−ZrOからなる第2の誘電体膜4bと、SiO−Cr−ZrOに比してスパッタレートが速いZnS−SiOとの2層から誘電体膜4を構成しているので、SiO−Cr−ZrOのみで誘電体膜4を構成する場合に比べてタクトタイムの低減が可能である。すなわち、生産性を向上することができる。
また、Ge酸化物からなるターゲットをスパッタリングして酸化物膜3を成膜するので、量産時において、一定の酸素濃度、すなわち一定の吸収係数を有する酸化物膜3を成膜することができる。
また、Ti窒化物からなるターゲットをスパッタリングして金属膜2を成膜するので、少ない流量の窒素ガスを一定に制御する困難な作業をする必用がなくなる。したがって、量産時において金属膜2を安定して成膜することができる。
(2)第2の実施形態
第2図は、この発明の第2の実施形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この追記型光記録媒体10は、基板1上に、無機記録膜6、誘電体膜4、光透過層5が順次積層された構成を有する。無機記録膜6は、基板1上に、金属膜2、酸化物膜3が順次積層された構成を有する。酸化物膜3以外のことは上述の第1の実施形態と同様であるので、酸化物膜3以外の部分については説明を省略する。
酸化物膜3は、第1の酸化物膜3aおよび第2の酸化物膜3bからなり、第1の酸化物膜3aが金属膜2と隣接する側に設けられ、第2の酸化物膜3bが誘電体膜4と隣接する側に設けられる。第1の酸化物膜3aおよび第2の酸化物膜3bはGeの酸化物からなり、第1の酸化物膜3aおよび第2の酸化物膜3bの酸素組成は互いに異なる。すなわち、第1の酸化物膜3aおよび第2の酸化物膜3bの吸収係数は互いに異なる。このように酸化物膜3を構成することで、パワーマージンを広げ、記録特性に優れた追記型光記録媒体10を提供できる。
ここで、第1の酸化物膜3a、第2の酸化物膜3bの吸収係数をそれぞれ、k,kとすると、これらの吸収係数k1,がそれぞれ0.15≦k,k≦0.90の関係を満たすことが好ましく、0.20≦k,k≦0.70の関係を満たすことがより好ましく、0.25≦k,k≦0.60の関係を満たすことが更により好ましい。0.15≦k,k≦0.90の関係を満たすことで、例えば良好な変調度およびC/N比を得ることができる。0.20≦k,k≦0.70の関係を満たすことで、例えばより良好な変調度およびC/N比を得ることができる。0.25≦k1,≦0.60の関係を満たすことで、例えば更により良好な変調度およびC/N比を得ることができる。
また、吸収係数k、kがk>kの関係を満たすことが好ましい。この関係を満たすことで、パワーマージンを広げ、記録特性に優れた追記型光記録媒体10を実現することができる。
以下に、第1の酸化物膜3aおよび第2の酸化物膜3bの成膜工程の一例を示す。
(第1の酸化物膜の成膜工程)
例えばGe酸化物からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に、金属膜2が設けられた基板1を搬送し、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、真空チャンバ内に例えばArガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、例えばGe酸化物からなる第1の酸化物膜3aを金属膜2上に成膜する。
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(RF)
ガス種:Arガス
Arガス流量:10〜80sccm
(第2の酸化物膜の成膜工程)
次に、例えばGe酸化物からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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、真空チャンバ内に例えばArガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、例えばGe酸化物からなる第2の酸化物膜3bを第1の酸化物膜3a上に成膜する。
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(RF)
ガス種:Arガス
Arガス流量:10〜80sccm
上述したように、この第2の実施形態では、Geの酸化物からなる第1の酸化物膜3aと、この第1の酸化物膜3aとは酸素の組成比が異なるGeの酸化物からなる第2の酸化物膜3bとから酸化物膜3を構成するので、第1の酸化物膜3aと第2の酸化物膜3bとの吸収係数を異ならせることができる。これにより、パワーマージンを広げることができる。
(3)第3の実施形態
第3図は、この発明の第3の実施形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この追記型光記録媒体10は、基板1上に、無機記録膜6、誘電体膜4、光透過層5が順次積層された構成を有する。無機記録膜6は、基板1上に、金属膜2、酸化物膜3が順次積層された構成を有する。金属膜2以外のことは上述の第1の実施形態と同様であるので、金属膜2以外の部分については説明を省略する。
金属膜2は、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2bからなり、第1の金属膜2aが基板1側に設けられ、第2の金属膜2bが酸化物膜3側に設けられる。
第1の金属膜2aは、例えばTiおよびSiからなる。第2の金属膜2bは、例えばTiからなる。また、光学特性、耐久性および記録感度などの向上を目的として、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bに添加物をさらに加えるようにしてもよい。このような添加物としては、例えば上述の第1の実施形態と同様のものを用いることができる。また、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bを構成する材料を酸化するようにしてもよい。このように酸化することで、ジッターを改善することができる。また、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bを構成する材料を窒化するようにしてもよい。このように窒化することで、パワーマージンを広げることができる。
第1の金属膜2aの膜厚は、2nm以上10nm以下の範囲内であることが好ましい。膜厚が2nm未満であると、第1の金属膜2aを設けることによる効果が薄れ、金属膜2を第2の金属膜2bのみの単層で構成した場合とパワーマージンがほぼ同じになってしまうからである。
また、第1の金属膜2aのSiの組成が、8原子%以上32原子%以下の範囲内であることが好ましい。8原子%未満であると、良好なジッター値が得られなくなってしまい、32原子%を越えると、良好な記録感度が得られなくなってしまうからである。
以下に、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2bの成膜工程の一例を示す。
(第1の金属膜の成膜工程)
例えばTiSiからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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、真空チャンバ内に例えばArガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、例えばTiSiからなる第1の金属膜2aを基板1上に成膜する。
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(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
(第2の金属膜の成膜工程)
次に、例えばTiからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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、真空チャンバ内に例えばArガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、例えばTiからなる第2の金属膜2bを基板1上に成膜する。
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(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
上述したように、この第3の実施形態では、TiSiからなる第1の金属膜2aと、Tiからなる第2の金属膜2bとから金属膜2を構成し、第2の金属膜2bを酸化物膜3側に設けるので、パワーマージンを広げることができる。
(4)第4の実施形態
この第4の実施形態による追記型光記録媒体10は、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2b以外のことは上述の第3の実施形態と同様であるので、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2b以外の部分については説明を省略する。
金属膜2は、Alからなる第1の金属膜2aとTiSiからなる第2の金属膜2bとからなり、第2の金属膜2bが酸化物膜に隣接するように設けられる。第1の金属膜2aの膜厚は、7nm以下にすることが好ましい。また、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bが添加物をさらに含有するようにしてもよく、この添加物としては、例えば、上述の第1の実施形態と同様のものを用いることができる。また、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bを窒化および/または酸化してもよい。
以下に、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2bの成膜工程の一例を示す。
(第1の金属膜の成膜工程)
例えばAlからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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の金属膜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。
真空到達度:5.0×10−5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
(第2の金属膜の成膜工程)
例えばTiSiからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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2の金属膜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。
真空到達度:5.0×10−5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
上述したように、この第4の実施形態では、Alからなる第1の金属膜とTiSiからなる第2の金属膜2bとから金属膜2を構成し、第2の金属膜2bを酸化物膜3の側に設けるので、記録感度を向上することができる。
(5)第5の実施形態
この第5の実施形態による追記型光記録媒体10は、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2b以外のことは上述の第3の実施形態と同様であるので、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2b以外の部分については説明を省略する。
第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2bは、TiSiからなる。第1の金属膜2a、第2の金属膜2bの組成をそれぞれTiSi、TiSiと表した場合、TiSi、TiSiがx<yの関係を満たすことことが好ましい。
また、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bが添加物をさらに含有するようにしてもよく、この添加物としては、例えば、上述の第1の実施形態と同様のものを用いることができる。また、第1の金属膜2aおよび/または第2の金属膜2bを窒化および/または酸化してもよい。
以下に、第1の金属膜2aおよび第2の金属膜2bの成膜工程の一例を示す。
(第1の金属膜の成膜工程)
例えばTiSiからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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の金属膜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。
真空到達度:5.0×10−5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
(第2の金属膜の成膜工程)
次に、例えばTiSiからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に基板1を搬送し、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2の金属膜2bを成膜する。なお、この第2の金属膜2bの成膜工程では、第1の金属膜2aの成膜工程にて用いられるターゲットとは組成の異なるものが用いられる。また、第2の金属膜2bの成膜工程にて用いられるターゲットは、第1の金属膜2aの成膜工程にて用いられるものよりも高いSiの含有率を有する。例えば、第1の金属膜2a、第2の金属膜2bを成膜するためのターゲットの組成をそれぞれ、TiSix、TiSiyと表した場合、TiSix、TiSiyがx<yの関係を満たす。
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(DC)
ガス種:Arガス
ガス流量:10〜40sccm
上述したように、この第5の実施形態では、また、金属膜2をTiSiからなる第1の金属膜2aと、この第1の金属膜2bとは組成の異なるTiSiからなる第2の金属膜2bとから構成し、第1の金属膜2aのSiの含有量を第2の金属膜のSiの含有量に比して少なくするので、記録感度を向上することができる。これにより、高パワー側のマージンが広く確保され、OPC(Optimum Power Control、ドライブによる記録範囲の最適化)範囲が広がる。更に、高線速記録や2層以上の高容量多層メディアへの対応も容易となる。
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。
比較例1
比較例1として、耐久性に問題があったSiNを第2の誘電体膜(保護膜)として用いた場合について説明する。
まず、射出成形法により、一主面にイングルーブおよびオングルーブが設けられた基板を成形した。なお、この基板は、厚さ1.1mm、トラックピッチ0.32μm、グルーブ深さ20nmのBD用の基板である。
次に、スパッタリング法により、金属膜、酸化物膜、第1の誘電体膜、第2の誘電体膜を基板上に順次成膜した。なお、成膜には、Unaxis製Sprinter(登録商標)を用いた。
以下に、各膜の材料および膜厚を示す。
金属膜
材料:Ti75Si25、膜厚:22nm
酸化物膜
材料:Ge5050、膜厚:25nm
第1の誘電体膜
材料:ZnS−SiO、膜厚:55nm
第2の誘電体膜
材料:Si、膜厚:4nm
[0100]
以下に、各膜の成膜条件を示す。
金属膜
ガス種:Ar,N、ガス流量:30sccm(Ar),5sccm(N)、投入電力:3kW(DC)
酸化物膜
ガス種:Ar、ガス流量:30sccm、投入電力:2kW(RF)
第1の誘電体膜
ガス種:Ar、ガス流量:6sccm、投入電力:4.5kW(RF)
第2の誘電体膜
ガス種:Ar,N、ガス流量:50sccm,37sccm、投入電力:4kW(DC)
次に、円環形状のポリカーボネートシートを、このシート一主面に予め塗布された感圧性粘着材(PSA)により基板1上に貼り合わせて、厚さ0.1mmの光透過層を形成した。この光透過層は、BDの規格に準拠したものであり、この光透過層側が記録再生光の入射面となる。以上により、目的とする追記型光記録媒体が得られた。
次に、上述のようにして得られた追記型光記録媒体について、(a)記録直後のSER(Symbol Error Rate)、(b)恒温槽による加速試験後のSER、(c)耐久性の判定、(d)ボトムジッター、(e)パワーマージンを評価した。
(a)記録直後のSER
BD用光ディスクテスタ(パルステック工業社製、ODU−1000)を用いて、BDにおける25GB密度、2x記録にて追記型光記録媒体に情報信号を記録、再生し、SERを測定した。その結果、記録直後のSERは非常に良好で、2×10−5程度であった。
(b)恒温槽による加速試験後のSER
恒温槽にて温度80℃湿度85%の環境下に追記型光記録媒体を200h保持して加速試験を行った後、室温に戻して、(a)記録直後のSERを測定したのと同じエリアを再生し、SERを測定した。その結果、第4図に示すように、エラーが悪化しているエリアが現れた。
(c)耐久性の判定
このエラーの高いエリアをSEM(Scanning Electron Microscope)などで解析したところ、部分的にGeの凝集している箇所があり、それがエラーの悪化するエリアが発生する原因となっていることが判明した。これは、GeOからなる酸化物膜に水分が入り込んだ場合に起こる現象であり、記録後に第2の誘電体膜が十分な保護膜として機能していなかったことが原因と判明した。
(d)ボトムジッター
Limit Equalizer(Pulstec社製)を通し、Time Interval Analyzer(横河電機製、TA720)でジッターを測定し、ジッターが最小となる値をボトムジッターとした。
(e)パワーマージン
Limit Equalizer(Pulstec社製)を通し、Time Interval Analyzer(横河電機製、TA720)で測定し、こうして測定したジッター値が8.5%以下となるパワーの幅を、ジッター最小となるパワーで割った値をパワーマージンとした。
実施例1
次に、第2の誘電体膜として、(SiO15(Cr70(ZrO15を用いる以外はすべて比較例1と同様に行い追記型光記録媒体を得た。そして、比較例1と同様にして、(a)〜(e)の評価を行った。
初期の記録特性は比較例1とほぼ同等もしくはより記録特性が良好であった。すなわち、反射率、記録感度、ボトムジッターは比較例1とほぼ同じであり、記録パワーマージンは実施例1の方が比較例1より若干広く、記録特性の面でもやや改善が見られた。また、加速試験の結果から、第5図に示すように、SERの悪化がほぼ完全に改善された。
このように、第2の誘電体膜の材料としては、初期の記録特性の点ではSiおよび(SiO15(Cr70(ZrO15共に良好であったが、耐久性の点では(SiO15(Cr70(ZrO15の方が良好であった。その理由は、第2の誘電体膜の内部応力が関与していると考えられる。すなわち、SiN膜は内部応力が大きく亀裂が入りやすい材料であり、またZnS−SiO膜との密着性が良いこともあって、わずか4nmの厚さであっても、SiN膜に亀裂が入った際にZnS−SiO膜までも同時に亀裂が入り、耐久性が悪化したものと考えられる。
実施例2〜8
表1に示すように、第2の誘電体膜としてSiO−Cr−ZrOを用い、Crの組成を40原子%以上90原子%以下の範囲内となるように調整する以外はすべて比較例1と同様に行い追記型光記録媒体を得た。そして、比較例1と同様にして、(a)〜(e)の評価を行った。
比較例2〜5
表1に示すように、第2の誘電体膜としてSiO−Cr−ZrOを用い、Crの組成を40原子%以上90原子%以下の範囲外となるように調整する以外はすべて比較例1と同様に行い追記型光記録媒体を得た。そして、比較例1と同様にして、(a)〜(e)の評価を行った。
比較例6〜9
第2の誘電体膜の材料として、表1に示す材料を用いる以外はすべて比較例1と同様に行い追記型光記録媒体を得た。そして、比較例1と同様にして、(a)〜(e)の評価を行った。
比較例10
表1に示すように、第2の誘電体膜の形成を省略する以外はすべて比較例1と同様に行い追記型光記録媒体を得た。そして、比較例1と同様にして、(a)〜(e)の評価を行った。
表1に、実施例1〜8および比較例1〜10の(a)記録直後のSER、(b)恒温槽による加速試験後のSER、(c)耐久性の判定、(d)ボトムジッター、(e)パワーマージンの評価結果を示す。ここで、SERとは、内周から外周までシンボルエラーレートを測定したときの全データの平均値である。
総合判定は、○:良好である、×:実用にならない、の2段階とした。
以下に、その判定基準を示す。
○:SERの上昇およびGeの凝集もなく、ジッターやパワーマージンも良好な場合
×:SERの上昇、Geの凝集、ジッターおよびパワーマージンの悪化のいずれかがある場合
Figure 0004618300
表1から以下のことが分かる。
第2の誘電体膜の膜厚はわずか4nmでありながら、また、金属膜、酸化物膜には直接接していないにもかかわらず、記録特性(ジッター、パワーマージン)に影響があり、また、耐久性には大きく関与していることがわかる。これは、第2の誘電体膜の硬度などの機械特性が関与していると考えられる。記録膜の膜厚が記録後に大きく変化するために、特に高パワー側での記録特性が影響を受けている。
また、CrおよびZrOを含む第2の誘電体膜は良好な特性を示し、特に、Cr組成が40原子%以上90原子%以下である場合に耐久性改善の効果に優れていた。これは、このような体積膨張の大きな記録膜を使ったときに固有の特徴であり、保護膜として良好な特性が得られる範囲を提示するものである。
以上、この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、この発明は、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、この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、この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、無機材料からなる無機記録膜6を有する追記型光記録媒体10に対してこの発明を適用する場合について説明したが、有機色素からなる記録膜を有する追記型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、酸化物膜3を1層または2層の酸化物膜から構成する場合について説明したが、酸化物膜3を3以上の複数層から構成するようにしてもよい。
また、上述の実施形態および実施例では、金属膜2を1層または2層の金属膜から構成する場合について説明したが、金属膜2を3以上の複数層から構成するようにしてもよい。
また、上述の実施形態および実施例では、金属膜2をTiから構成する場合について説明したが、Ti以外の光触媒効果を発現する金属材料などから金属膜2を構成しても、上述の実施形態および実施例と同様に情報信号を記録可能な追記型光記録媒体が得られると考えられる。

Claims (8)

  1. 基板上に無機記録膜および誘電体膜が設けられた情報記録媒体であって、
    上記無機記録膜が、ゲルマニウム(Ge)の酸化物からなる酸化物膜と、上記酸化物膜に隣接する、チタン(Ti)からなる金属膜とを有し、
    上記誘電体膜が、ZrO2およびCr23からなり、
    上記酸化物膜が上記誘電体膜側に設けられていることを特徴とする情報記録媒体。
  2. 基板上に無機記録膜および誘電体膜が設けられた情報記録媒体であって、
    上記無機記録膜が、ゲルマニウム(Ge)の酸化物からなる酸化物膜と、上記酸化物膜に隣接する、TiSiからなる金属膜とを有し、
    上記誘電体膜が、ZrO2およびCr23からなり、
    上記酸化物膜が上記誘電体膜側に設けられていることを特徴とする情報記録媒体。
  3. 上記誘電体膜のCr23の含有量が40原子%以上90原子%以下であることを特徴とする請求または2記載の情報記録媒体。
  4. 上記誘電体膜が、SiO2をさらに含有することを特徴とする請求または2記載の情報記録媒体。
  5. 上記誘電体膜の膜厚が、2nm以上20nm以下であることを特徴とする請求または2記載の情報記録媒体。
  6. 上記記録膜と、ZrO2およびCr23からなる上記誘電体膜との間に、ZnS−SiO2からなる誘電体膜がさらに設けられていることを特徴とする請求または2記載の情報記録媒体。
  7. 基板上に無機記録膜および誘電体膜が設けられた情報記録媒体の製造方法であって、
    上記基板上に上記無機記録膜を形成する工程と、
    上記無機記録膜上にZrO2およびCr23からなる上記誘電体膜を形成する工程と
    を備え
    上記無機記録膜の形成工程は、
    上記基板上に、チタン(Ti)からなる金属膜を形成する工程と
    上記金属膜上に、ゲルマニウム(Ge)の酸化物からなる酸化物膜を形成する工程と
    を有し、
    上記酸化物膜が上記誘電体膜側に設けられていることを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
  8. 基板上に無機記録膜および誘電体膜が設けられた情報記録媒体の製造方法であって、
    上記基板上に上記無機記録膜を形成する工程と、
    上記無機記録膜上にZrO2およびCr23からなる上記誘電体膜を形成する工程と
    を備え
    上記無機記録膜の形成工程は、
    上記基板上に、TiSiからなる金属膜を形成する工程と
    上記金属膜上に、ゲルマニウム(Ge)の酸化物からなる酸化物膜を形成する工程と
    を有し、
    上記酸化物膜が上記誘電体膜側に設けられていることを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
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