JP4711143B2

JP4711143B2 - 情報媒体

Info

Publication number: JP4711143B2
Application number: JP2007069712A
Authority: JP
Inventors: 正貴青島; 弘康井上
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: US20080233328A1; JP2008234718A

Description

本発明は、基材上に形成された記録層に基材とは逆側からレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成された情報媒体に関するものである。

この種の情報媒体（具体的には光情報記録媒体）として、特開２００２−７４７４６号公報に開示された情報媒体が知られている。この情報媒体は、基板（ポリカーボネート）上に、Ａｇを主成分とする反射層、第４の誘電体層（一例としてＺｎＳ：８０ｍｏｌ％−ＳｉＯ_２：２０ｍｏｌ％）、第３の誘電体層（一例としてＧｅＮ）、記録層（ＧｅＳｂＴｅ系）、第２の誘電体層（一例としてＧｅＮ）、第１の誘電体層（一例としてＺｎＳ：８０ｍｏｌ％−ＳｉＯ_２：２０ｍｏｌ％）および保護層（ポリカーボネート）をこの順に積層し、保護層側からレーザ光を照射する構成の光情報記録媒体であって、反射層と第４の誘電体層との間にバリア層が配設されている。この場合、バリア層としては、ＧｅＣｒＮ層や、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｇｅ、あるいはこれらの元素を主成分とした窒化物、酸化物、窒酸化物、炭化物で形成された層が用いられる。この情報媒体では、反射層と第４の誘電体層との間に上記のバリア層を配設したことにより、第４の誘電体層中に含まれるＳによる反射層中のＡｇの腐食が回避されて、信頼性が高められている。
特開２００２−７４７４６号公報（第３−５頁）

ところで、上記特許文献１には、バリア層に使用し得る様々な元素が開示されているが、本願発明者は、反射層中のＡｇの腐食を一層確実に防止して、より信頼性の高い情報媒体を実現すべく、他の元素のバリア層への利用可能性について鋭意研究を重ねた結果、より好ましい元素を見出した。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、より信頼性の高い情報媒体を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく本発明に係る情報媒体は、Ａｇを主成分とする反射層と、バリア層と、硫化物系誘電体層と、記録層とが、基材の表面にこの順に形成されると共に、当該記録層に前記基材とは逆側からレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成され、前記バリア層は、８０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下の範囲内でＺｎＯを含み、かつ前記反射層に接して形成されている。なお、本発明における「主成分」とは、膜または層を形成するための材料を構成する複数の酸化物、窒化物などの化合物のうちの最も構成比率（ｍｏｌ％）が大きい成分をいう。

本発明に係る情報媒体によれば、反射層と硫黄（Ｓ）を含有する硫化物系誘電体層との間に、８０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下の範囲内でＺｎＯを含むバリア層を形成したことにより、硫化物系誘電体層中に含まれている硫化物（具体的にはＳ）の影響によって反射層を構成するＡｇが腐食する事態を長期間に亘って確実に回避することができる結果、より信頼性の高い情報媒体を提供することができる。

また、バリア層を反射層に接して形成したことにより、バリア層の反射層に対する密着性を十分に向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る情報媒体の好適な実施の形態について説明する。

最初に、情報媒体１の構成について、図面を参照して説明する。

情報媒体１は、外径が１２０ｍｍ程度で、厚みが１．２ｍｍ程度の円板状に形成された片面単層の追記型光ディスクであって、開口数（ＮＡ）が０．７以上（一例として、０．８５程度）の対物レンズから射出される波長（λ）が３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下（一例として、４０５ｎｍ）の範囲内の青紫色レーザービーム（以下、「レーザービーム」ともいう）Ｌを使用した記録データの記録および再生が可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、情報媒体１は、基材２の上に、反射層３、バリア層４、第２誘電体層５ｂ、記録層６、第１誘電体層５ａおよび光透過層７をこの順で積層して構成されている。また、情報媒体１の中央部には、記録再生装置に装着（クランプ）するための装着用中心孔１ａが形成されている。なお、同図では、理解を容易にすべく、情報媒体１の厚みを誇張して図示している。

基材２は、射出成形法によって例えばポリカーボネート樹脂で厚み１．１ｍｍ程度の円板状に形成されている。この場合、２Ｐ法等の各種形成方法によって基材２を形成することもできる。また、基材２の一方の面（図１における上面）には、その中心部から外縁部にかけてグルーブおよびランド（いずれも図示せず）が螺旋状に形成されている。この場合、グルーブおよびランドは、記録層６に対して記録データを記録再生する際のガイドトラックとして機能する。一例として、グルーブは、その深さが１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲内で、そのピッチが０．２μｍ以上０．４μｍ以下の範囲内に規定されている。また、この情報媒体１では、図１に示すように、記録再生時にレーザービームＬが光透過層７の側から照射される構成が採用されている。したがって、基材２が光透過性を有している必要がないため、基材２を形成する材料としては、上記のポリカーボネート樹脂に限定されず、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂およびウレタン樹脂などの各種樹脂材料や、ガラスおよびセラミックスなどの材料を採用することができる。ただし、成形が容易で比較的安価である点において、ポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂等の樹脂材料を採用するのが好ましい。

反射層３は、記録データの再生時に光透過層７の側から照射されたレーザービームＬを反射するための層であって、高い反射率および高い熱伝導性を確保すべく、Ａｇ系材料で形成されている（一例としてＡｇ単体）。また、反射層３は、それ自体の耐食性を向上させるという観点から、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｔａなどの添加物を加えたＡｇを主成分とする合金（一例として、ＡｇＮｄＣｕ＝９８：１：１や、ＡｇＰｄＣｕ＝９８：１：１）を採用するのが好ましい。また、反射層３は、その厚みが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内となるように形成されている。この場合、レーザービームＬを必要かつ十分に反射するためには、反射層３の厚みを２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内、より好ましくは４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内（一例として、８０ｎｍ）に規定するのが好ましい。

バリア層４は、第２誘電体層５ｂ中に含まれている後述するＳの影響によって反射層３を構成するＡｇが腐食する事態を回避するためのものであり、Ｚｎの酸化物（本例では一例としてＺｎＯ）を主成分とする材料で、反射層３と第２誘電体層５ｂとの間に反射層３に接した状態で形成されている。バリア層４にＺｎの酸化物を使用することにより、背景技術において開示されたバリア層よりも、第２誘電体層５ｂのＳによる反射層３を構成するＡｇの腐食を長期間に亘って回避可能となる。また、バリア層４と反射層３との間にさらに中間層を形成する構成も考えられ、この構成においても、Ａｇの腐食を十分に回避できると考えられる。しかしながら、Ｚｎの酸化物はＡｇで構成された反射層３にスパッタした際におけるＡｇとの密着性が良好なため、剥離防止の観点から中間層を形成することなく、バリア層４を反射層３の表面に直接形成するのが好ましい。また、バリア層４をＺｎの酸化物で形成した場合、第２誘電体層５ｂとの密着性も十分に確保されている。また、バリア層４は、ＺｎＯを２５ｍｏｌ％以上含み、かつ３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚み（本例では一例として５ｎｍ）で形成されている。この場合、バリア層４は、３ｎｍ未満の厚みのときにはＡｇの腐食回避が不十分となり、逆に３０ｎｍを超える厚みのときには内部応力によってクラックを生じるおそれがあるため、上記範囲の厚みで形成するのが好ましい。また、バリア層４のＺｎＯの残部は、所望の光学特性・熱伝導特性を得るため、或いは気相成長法母材（一例として、スパッタリングターゲット材料）の製作を容易にするために、本願の趣旨を逸脱しない範囲で、金属硫化物以外の金属酸化物、金属窒化物などを加えることが可能である。

第１誘電体層５ａおよび第２誘電体層５ｂ（以下、区別しないときには「誘電体層５」ともいう）は、記録層６を挟み込むようにして形成されている。この誘電体層５は、記録層６の腐食を阻止して（軽減して）記録データの劣化を阻止すると共に、記録データの記録時における基材２および光透過層７の熱変形を阻止してジッタの悪化を回避する。また、誘電体層５は、多重干渉効果によって記録部（記録層におけるピットの形成部位）と未記録部（ピットの未形成部位）との光学特性の変化量を大きくする機能も有する。この場合、この変化量を増大させるには、レーザービームＬの波長領域において高い屈折率（ｎ）を有する誘電体材料で誘電体層５を形成するのが好ましい。また、レーザービームＬを照射した際に誘電体層５によって吸収されるエネルギー量が多過ぎると記録層６に対する記録感度が低下する。このため、レーザービームＬの波長領域において低い消衰係数（ｋ）を有する誘電体材料で誘電体層５を構成して記録感度の低下を回避するのが好ましい。

具体的には、誘電体層５を形成するための誘電体材料としては、上記した誘電体層５の機能をすべて満足するという観点から、硫化物を有する誘電体材料（硫化物系誘電体材料）が使用されて、誘電体層５のうちの第２誘電体層５ｂは、本発明における硫化物系誘電体層を構成する。この場合、硫化物系誘電体層とは、Ｓを含んだ光透過性を有する材料のことであり、所望の光学特性が得られるように、金属酸化物または金属硫化物から任意に選択することができる。また、第１誘電体層５ａおよび第２誘電体層５ｂの双方を同一の誘電体材料で形成することもできるし、互いに相違する誘電体材料で形成することもできる。また、第１誘電体層５ａおよび第２誘電体層５ｂの一方または双方を複数の誘電体層からなる多層構造とすることもできる。

本例では一例として、第１誘電体層５ａおよび第２誘電体層５ｂは、ＺｎＳとＳｉＯ_２との混合物（好ましくは、モル比が８０：２０）で厚みが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内（一例として、３０ｎｍ）となるように形成されている。この場合、ＺｎＳとＳｉＯ_２との混合物は、３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲内の波長領域のレーザービームＬに対する屈折率（ｎ）が高く、かつ消衰係数（ｋ）が比較的小さいため、記録データの記録の前後における記録層６の光学特性の変化が明瞭化すると共に、記録感度の低下が回避される。また、第１誘電体層５ａおよび第２誘電体層５ｂの各々の厚みは、上記の例に限定されるものではないが、１０ｎｍ未満のときには、上記の効果を得難くなる。逆に、２００ｎｍを超えるときには、層の形成に要する時間が長時間化して情報媒体１の製造コストが高騰するおそれがあり、さらに、第１誘電体層５ａあるいは第２誘電体層５ｂの有する内部応力によって、情報媒体１にクラックを生じるおそれがある。したがって、両誘電体層５ａ，５ｂの厚みについては、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内にそれぞれ規定するのが好ましい。

記録層６は、記録データの記録時においてレーザービームＬが照射されたときにその光学的特性が変化して記録部Ｍ（ピット）が形成される層であって、一例として、第２副記録膜６ｂおよび第１副記録膜６ａの２つの薄膜を第２誘電体層５ｂの上にこの順で形成して構成されている。第１副記録膜６ａは、Ｓｉを主成分とする材料によって薄膜状に形成され、第２副記録膜６ｂは、Ｃｕを主成分とする材料によって薄膜状に形成されている。この場合、光透過層７の側（レーザービームＬの入射面に近い側）から第１副記録膜６ａおよび第２副記録膜６ｂの順となるように記録層６を構成することにより、比較的小さなパワーのレーザービームＬであってもその光学的特性を十分に変化させることが可能なため、記録部Ｍを確実に形成することが可能となる。

また、第１副記録膜６ａの厚みと第２副記録膜６ｂの厚み（記録層６の総厚）が厚くなるほど、レーザービームＬの入射面に近い第１副記録膜６ａの表面平滑性が低下して、再生信号中のノイズレベルが高くなると共に、記録感度が低下する。したがって、これらの問題の発生を回避すべく、記録層６の総厚は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内に規定されている。また、記録データの記録前後において、その光学特性を一層十分に変化させるため、第１副記録膜６ａの厚みと第２副記録膜６ｂの厚みとの比（第１副記録膜６ａの厚み／第２副記録膜６ｂの厚み）が０．２以上５．０以下の範囲内となるように各々の厚みが規定されている。本例では、一例として、第２副記録膜６ｂは５ｎｍの厚みに、第１副記録膜６ａは５ｎｍの厚みに形成されている。なお、記録層６は、上記の構成に限定されず、一層で構成することもできる。また、追記型に限らず、書換え型用記録膜とすることもできる。

光透過層７は、記録データの記録再生時にレーザービームＬの光路として機能すると共に記録層６や第１誘電体層５ａなどを物理的に保護するための層であって、紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂などの樹脂材料によってその厚みが１μｍ以上２００μｍ以下の範囲内（好ましくは、５０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内：一例として、１００μｍ）となるように形成されている。なお、光透過層７の形成方法としては、樹脂材料をスピンコーティング法などによって塗布した後に硬化させる方法や、光透過性樹脂で形成したシート材を接着剤等によって第１誘電体層５ａに貼付する方法などが存在するが、本例では、レーザービームＬの減衰を回避するため、接着剤の層が形成されることのないスピンコーティング法を採用している。

この情報媒体１の製造に際しては、まず、射出成形機に設置した金型に基材成形用のスタンパーをセットする。次いで、ポリカーボネート樹脂の温度を３６０℃程度、金型温度を１２０℃程度に設定すると共に、型締め力や冷却時間等の各種成形条件を設定して、基材２を射出成形する。次いで、例えばＡｇを主成分とする化学種を用いた気相成長法（真空蒸着法、スパッタリング法など：この場合、一例としてスパッタリング法）によって基材２の表面に厚み８０ｎｍ程度の反射層３を形成する。続いて、ＺｎＯを主成分とする化学種を用いた気相成長法（一例としてスパッタリング法）によって反射層３の表面に厚み５ｎｍ程度のバリア層４を形成する。

次いで、ＺｎＳとＳｉＯ_２との混合物を主成分とする化学種を用いた気相成長法によってバリア層４を覆うようにして厚み３０ｎｍ程度の第２誘電体層５ｂを形成する。次いで、Ｃｕを主成分とした材料（化学種）を用いた気相成長法によって第２誘電体層５ｂを覆うようにして厚み５ｎｍ程度の第２副記録膜６ｂを形成する。

続いて、Ｓｉを主成分とする材料（化学種）を用いた気相成長法によって第２副記録膜６ｂを覆うようにして厚み５ｎｍ程度の第１副記録膜６ａを形成する。この際に、第２副記録膜６ｂの表面が平坦に形成されているため、第１副記録膜６ａの表面も同様にして平坦に形成される。次いで、ＺｎＳとＳｉＯ_２との混合物を主成分とする化学種を用いた気相成長法によって第１副記録膜６ａを覆うようにして厚み３０ｎｍ程度の第１誘電体層５ａを形成する。なお、反射層３、バリア層４、第２誘電体層５ｂ、第２副記録膜６ｂ、第１副記録膜６ａおよび第１誘電体層５ａについては、複数のスパッタリングチャンバーを有するスパッタ機を使用して各チャンバー毎の成膜条件を適宜調節することにより、基材２上に連続して形成するのが好ましい。続いて、スピンコーティング法によって第１誘電体層５ａを覆うようにして例えばアクリル系の紫外線硬化性樹脂（または、エポキシ系の紫外線硬化性樹脂）を塗布して硬化させることにより、第１誘電体層５ａの上に厚み１００μｍ程度の光透過層７を形成する。これにより、情報媒体１が完成する。

この情報媒体１は、一例として、開口数（ＮＡ）０．８５の対物レンズから波長（λ）が４０５ｎｍのレーザービームＬを照射可能な記録再生装置によって、データの記録および再生が可能となっている。

このように、この情報媒体１によれば、反射層３とＳを含有する第２誘電体層５ｂとの間に、Ｚｎの酸化物を主成分とするバリア層４を形成したことにより、第２誘電体層５ｂ中に含まれている硫化物（具体的にはＳ）の影響によって反射層３を構成するＡｇが腐食する事態を長期間に亘って確実に回避することができる結果、より信頼性の高い情報媒体を提供することができる。また、この情報媒体１によれば、バリア層４を反射層３に接して形成したことにより、バリア層４の反射層３に対する密着性を十分に向上させることができる（つまり、剥がれにくくすることができる）。

次に、実施例を挙げて本発明に係る情報媒体１について詳細に説明する。

［実施例１〜４］
上記した製造方法に基づき、図１に示す構成であって、バリア層４にＺｎＯが図２に示す量だけ含まれる実施例１〜４としての情報媒体のサンプルを作製した。

［比較例１］
上記した製造方法において、バリア層４を形成することなく、反射層３の表面に第２誘電体層５ｂを直接形成することにより、比較例１としての情報媒体のサンプルを作製した。

［比較例２］
上記した製造方法において、ＺｎＯを主成分とする化学種に代えて、Ｃｒ_２Ｏ_３で構成された化学種を用いてバリア層４を形成することにより、比較例２としての情報媒体のサンプルを作製した。

［比較例３］
上記した製造方法において、ＺｎＯを主成分とする化学種に代えて、ＺｒＯ_２で構成された化学種を用いてバリア層４を形成することにより、比較例３としての情報媒体のサンプルを作製した。

［情報媒体の評価］
各情報媒体のサンプルを、７０℃９０％ＲＨの高温高湿環境下において４５０時間の条件で、保存環境試験を行い、反射層３に発生する腐食を光学顕微鏡で観察した。この観察結果をバリア層の種類および配合比と共に図２の観察結果図に示す。この観察結果から、バリア層がない比較例１や、バリア層が存在してもＣｒ_２Ｏ_３やＺｒＯ_２で構成されている比較例２，３では、反射層３に腐食が確認された。一方、ＺｎＯを主成分として８０ｍｏｌ％以上含むバリア層を備えた各実施例２〜４では、反射層３の腐食は確認されなかった。なお、ＺｎＯを主成分として２５ｍｏｌ％含むバリア層を備えた実施例１では、極めて微量の腐食が確認されたが、実用上問題がないため、良品であると判断した。

このように、ＺｎＯを主成分として含むバリア層４を備えた本発明に係る情報媒体１は、上記のような保存環境試験においても、反射層３の腐食発生をより効果的に防止できることが確認された。一方、バリア層用の元素として背景技術において開示された元素に含まれるＺｒの酸化物およびＣｒの酸化物を主成分として含むバリア層を備えた情報媒体は、上記の条件による耐候性試験では、反射層３の腐食が発生した。したがって、ＺｎＯを主成分として含むバリア層４を設けることにより、より信頼性の高い情報媒体を実現できることが確認された。

なお、本発明の実施の形態では、記録データの記録および再生に際して、その波長（λ）が３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下（一例として、４０５ｎｍ）の範囲内の青紫色レーザービームＬを使用する例について説明したが、本発明に係る情報媒体に使用するレーザービームの波長はこれに限定されず、波長（λ）が２５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の各種レーザービームを使用して記録データを記録再生可能に構成することができる。さらに、本発明の実施の形態において説明した各層の厚みについては、あくまでも例示であってこれに限定されず、適宜変更可能なことは勿論である。また、追加型の記録膜に限定されず、相変化型（書換え型）の記録膜に対しても、本願発明を適用することもできる。

本発明の実施の形態に係る情報媒体１の構成を示す断面図である。各実施例および各比較例の腐食観察結果を示す観察結果図である。

符号の説明

１情報媒体
２基材
３反射層
４バリア層
５ａ第１誘電体層
５ｂ第２誘電体層
６記録層
６ａ第１副記録膜
６ｂ第２副記録膜
Ｌレーザービーム

Claims

Ａｇを主成分とする反射層と、バリア層と、硫化物系誘電体層と、記録層とが、基材の表面にこの順に形成されると共に、当該記録層に前記基材とは逆側からレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成され、
前記バリア層は、８０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下の範囲内でＺｎＯを含み、かつ前記反射層に接して形成されている情報媒体。