JP5390629B2 - 光学的情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザビームの照射等の光学的な手段を用い、高密度かつ高速度で情報の記録および再生が可能な光学的情報記録媒体に関するものであって、特に映像や音声などの主情報を有する記録媒体に副情報を追記する光学的情報記録媒体に関するものである。
高速度での情報の記録再生が可能で、容量の大きい情報記録媒体（以下、「記録媒体」または「媒体」と呼ぶ）として、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ／Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ）やＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃに代表される光学的情報記録媒体が知られている。この光学的情報記録媒体は異なる２つの状態の反射率変化を利用して情報の記録再生を行なうものであり、必要に応じてランダムアクセスが可能であり、かつ可搬性にも優れるという大きな利点を有しているため、近年ますますその重要性が高まっている。
従来の光学的情報記録媒体としては、多数回の書換が可能な書換型媒体、１回のみ書き込みが可能な追記型媒体、及び再生のみが可能な再生専用媒体がある。再生専用媒体は、一般的に、書換型媒体および追記型媒体と比較して、媒体を構成する層の数を少なく出来るため、製造が容易であり、低コストで提供することが可能である。そのため、音楽、映画、およびゲームソフトなどのデジタルコンテンツを配布する媒体として広く用いられている。
特許文献１は、再生専用媒体においては、映像および音声などの主情報とは別に、媒体のシリアルナンバー等の副情報をＢＣＡ（バーストカッティングエリア）とよばれるバーコード状のマークにより記録し、情報記録層（反射膜）を、ＹＡＧレーザで焼き切ることによって加工することを開示している。
また、特許文献２は、追記型媒体の記録材料として、［Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ］元素群から選択された少なくとも１種類の元素と、［Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ］元素群から選択された少なくとも１種類の元素とを主成分とする合金からなる記録層を形成することを開示している。
さらに、特許文献３は、物理的形状変化による情報記録部が形成され反射膜を備えた情報層を有する光記録媒体であって、反射膜は、熱記録による追加記録を行うことができる構成であり、電気抵抗率が２０μΩ・ｃｍ以上かつ９０μΩ・ｃｍ以下のＡｌ合金又はＣｕ合金から成る光記録媒体を開示している。同文献によれば、この反射膜は、Ａｌ合金或いはＣｕ合金に、少なくともＴｉ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｗ、Ｃｒ、Ｏ、Ａｒ、Ｍｇ、Ｔｂから選ばれた１種以上の元素が添加されているものであることが好ましい。このような反射膜を設けることにより、再生専用の光記録媒体に、ユーザ側で再生済み位置やゲームソフトにおけるゲーム終了点のマークの記録が可能となる。また、暗号データの記入により、暗号を解読できるアルゴリズムを記入しておくことにより、違法コピーされた光記録媒体について再生不能とすることができる。
特開２００５−１９６９４０号公報 特開平４−２２６７８５号公報 特開２００３−３１７３１８号公報
しかしながら、特許文献１で開示された情報記録媒体では、副情報を記録するのに高価なＹＡＧレーザが必要である。このことは、情報記録媒体を作製するコストが増大するという課題をもたらす。
また、特許文献２で開示された追記型の情報記録媒体は、光ディスクの構造、および材料の組成によっては耐食性が不十分であることが判明した。
特許文献３に記載された光記録媒体は、低い記録パワーで反射膜に情報を追加記録することを可能にするものである。しかし、同文献は、電気抵抗率と、反射率および記録パワーとの関係を示すのみであり、追記したマークの信頼性（特に耐湿性）を向上させるために必要な組成又は物性について教示していない。
本発明は、上記発明の課題を解決するためになされたものであって、映像や音声などの主情報を有し、さらに低コストで副情報を高い信頼性で追記できる情報記録媒体を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するため、本発明は、基板上に情報層を有し、前記情報層が金属層を有する情報記録媒体であって、
（１）前記情報層が、前記基板に形成された凹凸部を有し、
（２）前記金属層が、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有し、
前前記金属層にレーザビームを照射することによって金属層の光学的特性が変化して、追記マークが形成され得、それによりレーザビームの照射によって再生可能な情報を記録することが可能であり、
前記金属層に含まれるＡｌ原子、Ｓｉ原子、及びＭ原子の数の合計を１００原子％としたときに、Ａｌ原子の含有割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上７７原子％以下、Ｍ原子の含有割合が３原子％以上７７原子％以下である
ことを特徴とする、光学的情報記録媒体を提供する。
このように構成することで、特許文献１で副情報を記録するために必要となったＹＡＧレーザが不要となる。また、金属層が、Ａｌ、ＳｉおよびＭを所定の割合で含むことにより、高品質で信頼性の高い情報を金属層に記録することが可能となる。
本発明の光学的情報記録媒体は、凹凸部が書換不可能な主情報を与えるものであることが好ましい。即ち、本発明の光学的情報記録媒体は、主情報が記録された再生専用媒体であって、副情報を金属層に追記することが可能な媒体であることが好ましい。
以上のように、本発明の光学的情報記録媒体によれば、副情報を追記することが可能な記録媒体または副情報を追記した記録媒体、特に再生専用媒体（ＲＯＭ媒体）を低コストで提供できるとともに、金属層の耐食性、即ち、追記した信号の信頼性をより改善することができる。
本実施の形態の光学的情報記録媒体の凹凸部と金属層に形成した追記マークを示した模式図 本実施の形態の光学的情報記録媒体の凹凸部と金属層に形成した追記マークが存在する部分の再生信号の模式図 本実施の形態の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図 本実施の形態の光学的情報記録媒体の別の一構成例の断面図 本実施の形態の光学的情報記録媒体のさらに別の一構成例の断面図 本実施の形態の光学的情報記録媒体のさらに別の一構成例の断面図 Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒの３元系組成図 本実施の形態の光学的情報記録媒体の断面ＴＥＭ写真 本実施の形態の光学的情報記録媒体の記録再生に用いられる記録再生装置を示す模式図
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は例であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、以下の実施の形態においては、同一の部分または要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
＜１．光学的情報記録媒体の構成＞
図１は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の模式図である。図示した媒体において、凹凸部１は、基板にピットと呼ばれる凹部を形成することにより構成されている。追記マーク２は、凹凸部１が存在する基板上に形成された金属層に形成される。凹凸部１と追記マーク２の使用形態としては、凹凸部１として映像および音声などの主情報を記録し、追記マーク２として媒体のシリアルナンバー等の副情報を記録する例が挙げられる。追記マーク２は、図１に示す形態に限定されることなく、例えば、半径方向において隣り合う凹凸部１と凹凸部１との間にレーザ照射を行うことによって形成することも可能である。なお、凹凸部は、ピットに限られず、蛇行した溝（ウォブル（wobble）を有する溝）であってよい。その場合、溝の蛇行位置および方向を設計することによって、所望の主情報が記録される。
図２は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の凹凸部と追記マークが存在する部分の再生信号の模式図である。本実施の形態の光学情報記録媒体を記録再生装置によって再生すると、追記マーク２が形成されていない場合には、凹凸部１のアイパターン（実際の信号のサンプルを多数重ね合わせ、信号の特徴をグラフィカルに提示するもの）のみが再生信号として検出される。図１で示したように凹凸部が形成されたトラック上の一部分に追記マーク２を記録すると、図２に示すように追記マーク２を記録した部分のみアイパターンが上昇する。このエンベロープの反射率変化が、追記マーク２が記録されたことを示しており、追記マーク２の再生に使用される。
本実施の形態の光学的情報記録媒体は、追記マーク２を形成するためのレーザ照射によって反射率が増加するものであることが好ましい。光学的情報記録媒体は、表面に異物が付着した際に、多くの場合において反射率が低下する欠陥が形成される。逆に、異物が付着したときに、反射率が増加する欠陥が形成されることは少ない。そのため、光学的情報記録媒体を製造する際に避け難い欠陥に由来する信号（またはノイズ）を、追記信号と明確に分離するためには、追記マークが形成された部分において、反射率が増加することが好ましい。それにより、不正な複製等をより確実に防止できる。
本実施の形態の光学的情報記録媒体は、追記マーク２形成のためのレーザ照射による反射率の増加が微量であることが好ましい。具体的には、レーザ照射前の反射率Ｒａと追記マーク２形成のためのレーザ照射後の反射率（より詳細には、追記マークが形成された部分の反射率）Ｒｂが、１．０＜Rｂ／Rａ＜１．１の関係式を満たすことが好ましい。反射率がRｂ／Rａ≧１．１を満たすような場合には、追記マークの信号品質は向上するが、凹凸部の信号品質が低下するため好ましくない。
本実施の形態の光学的情報記録媒体の記録感度（光学的情報記録媒体に追記マークを記録する際の記録感度）は、より高いことがより好ましい。なぜなら、記録感度が高ければ、パワーの低い再生専用の半導体レーザを用いて追記マークを記録することができるため、低コストで、本実施の形態の記録媒体のための記録再生機を実現できるためである。ただし、記録感度が高すぎると再生光により追記マークが劣化するため、実用に耐えうる再生耐久性を保有する必要がある。例えば、本実施の形態の記録媒体は、線速度９．８４ｍ／ｓ（７２Ｍｂｐｓ、ＢＤ２倍速相当）で回転させたときに、５ｍＷ以下の記録パワーを用いて良好な品質の追記マークを記録できるものであることが好ましい。
また、本実施の形態の光学的情報記録媒体は、主情報の記録再生を安定に行うために十分に高い反射率を有する必要がある。具体的には、例えば、波長４０５ｎｍのレーザビームを再生光として使用する場合に、３０％以上の反射率を有することが好ましい。これはピックアップの表面にゴミなどが付着した場合に、ピックアップが受光する光量が低下して、情報記録媒体を安定に再生できなくなるのを防止するためである。
また、本実施の形態の光学的情報記録媒体は、信号再生のためのレーザビームの照射によって劣化することなく、長期間にわたって高い信号品質を維持する必要がある。例えば、本実施の形態の媒体は、レーザビームを１００万サイクル程度照射した場合でも、凹凸部から再生される信号の品質および追記マークから再生される信号の品質が劣化しないような耐久性を有することが好ましい。
以上の必要条件を満たすために求められる情報記録媒体の構成要素の詳細について、以下に述べる。
図３は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図を示す。
光学的情報記録媒体３は、基板４、金属層５、および光透明層６で構成される。この形態において、基板４に形成された凹凸部（図示せず）と金属層５とが情報層を構成している。金属層５は、基板４上に設けられている。さらに光透明層６（カバー層または保護層とも呼ばれる）が金属層５の上に形成されている。
光学的情報記録媒体３から凹凸部として記録された情報の再生、ならびに金属層への情報の記録および金属層に記録した情報の再生は（以下、これらの操作をまとめて「情報の記録再生」と呼ぶことがある）、光透明層６側からレーザビーム７を照射して行う。
図３に示す構成の金属層５は、基板４に形成された凹凸部から情報を再生する際には、反射層として機能し、副情報を記録する際には記録層として機能する。そのような２つの機能を果たすために、金属層５は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有する材料で形成される。特に、ＭとしてＣｒを用いることが好ましい。より高い信頼性を得られるからである。
Ａｌは結晶成長して粒径の大きい結晶を生成しやすい性質を有する。本発明の情報記録媒体の金属層は、ＳｉおよびＭ（特にＣｒ）を含むことにより、粒径の大きいＡｌ結晶が生成されるのを防止する。そのことは、大きな結晶粒に起因して、凹凸部から再生される信号の品質が低下することを防止する。
Ａｌ−Ｓｉは、例えばスパッタリングにより金属層５を薄膜として形成したときに、成膜直後ではＡｌ中にＳｉの微粒子が一様に分散、もしくはＡｌの結晶粒の粒界にＳｉが偏析した複合材料である。Ａｌ、Ｓｉ及びＭを含有する金属層にレーザビームを照射することによって、金属層（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ薄膜）の熱変形、Ｓｉの結晶化、Ａｌの結晶成長、基板および／または光透明層の熱変形などが生じる。これらに起因する反射率の変化を信号として検出することにより、金属層に１回のみ情報を記録し、記録した情報を再生すること（即ち、金属層を記録層とみなした場合に、当該記録層に１回のみ情報を書き込み可能な、いわゆるライトワンス型記録媒体）を実現できる。
元素Ｍは、ＡｌもしくはＳｉ中に分散することによって、Ａｌの結晶粒径を微細化させる、ならびに／またはＡｌおよび／もしくはＳｉと化合物を形成する。これにより、Ｍは、金属層５の信頼性を向上させる役割を担う。
金属層５に含まれるＡｌ、ＳｉおよびＭの好ましい組成範囲は、Ａｌ、ＳｉおよびＭを合わせて１００原子％としたときに、Ａｌ原子の含有割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上７７原子％以下、Ｍ原子の含有割合が３原子％以上７７原子％以下である組成範囲である。この組成範囲が好ましい理由を以下に述べる。
Ａｌ原子が２０原子％未満であると、情報記録媒体の凹凸部から信号を安定に再生するために十分高い反射率を確保できないことがある。一方、Ａｌ原子が９４原子％を超えると、Ａｌ合金の柱状構造の影響を受けて金属層の表面に凹凸が形成され、ノイズ成分が過大になる。その結果、凹凸部から再生される信号の品質が悪化することがある。そのため、Ａｌ原子の割合は、上記範囲内にあることが好ましい。
Ｓｉ原子が３原子％未満であると、金属層５にレーザビームを照射して情報を記録したときに、レーザビームが照射された部分（記録部分）と照射されていない部分（未記録部分）との間の光学的な変化が小さくなりすぎることがある。さらに、Ｍ原子（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）が３原子％未満であると、耐湿性が低下することがある。一方、Ｓｉおよび／またはＭの含有割合が大きくなると、他の原子の割合が小さくなり、当該他の原子の作用が十分に発揮されないことがある。したがって、ＳｉおよびＭの含有割合は、上記範囲内にあることが好ましい。
図７は、ＭがＣｒであるときの３元系組成図、即ち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒの３元系組成図を示す。上記の好ましい組成範囲は、図７のＡ−Ｂ−Ｃで囲まれた領域であり、Ａｌ原子の含有割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上７７原子％以下、Ｍ原子の含有割合が３原子％以上７７原子％以下の領域である。
また、金属層５に含まれるＡｌ、ＳｉおよびＭのより好ましい組成範囲は、Ａｌ、ＳｉおよびＭを合わせて１００原子％としたときに、Ａｌ原子の含有割合が６０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下、Ｍ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下である組成範囲である。この組成範囲は図７のＡ−Ｄ−Ｅで囲まれた領域である。この組成範囲を情報記録媒体に適用することで、上述した組成範囲（Ａ−Ｂ−Ｃで囲まれた領域）に比べて、より高い反射率を確保することができる。特に、後述するような２以上の情報層からなる多層情報記録媒体ではレーザ入射面からみて遠い層ほど、金属層の反射率を高めておく必要があるため、この組成範囲は多層情報記録媒体のレーザ入射面からみて遠い情報層の金属層を構成するのにより適している。
また、金属層５に含まれるＡｌ、ＳｉおよびＭのさらにより好ましい組成範囲は、Ａｌ、ＳｉおよびＭを合わせて１００原子％としたときに、Ａｌ原子の含有割合が６０原子％以上８０原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上１２原子％以下、Ｍ原子の含有割合が１０原子％以上３７原子％以下である。この組成範囲は図７のＤ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｉで囲まれた領域である。この組成範囲を情報記録媒体に適用することで、上述した組成範囲（Ａ−Ｂ−Ｃで囲まれた領域およびＡ−Ｄ−Ｅで囲まれた領域）に比べて、より高い信頼性を確保することができる。
金属層５は、構成元素Ｍとして、ＣｒとＮｉの２つ元素を含んでいてもよい。
金属層５には、Ａｌ、Ｓｉ及びＭ以外の元素が含まれていてもよい。例えば、熱伝導率および光学定数の調整、耐熱性および環境信頼性の向上等を目的として、Ｓ、Ｎ、Ｆ、Ｂ及びＣから選ばれる少なくとも１種の元素を添加してもよい。これらの添加元素は、金属層全体を構成する全原子の２０原子％以下の量で含まれることが好ましく、１０原子％以下の量で含まれることがより好ましい。金属層５には、後述するように自然酸化に起因して酸素を含むことがあり、または金属層５の形成中の雰囲気ガスに由来する元素を含むことがあり、あるいはスパッタリングの際に用いるターゲットを作製する際にターゲットが微量の他の元素を含むことがある。その意味において、金属層５を、Ａｌ、ＳｉおよびＭのみで構成することが難しいことがあり、金属層５は酸素およびアルゴン等の元素を僅かな量（例えば、２０原子％以下、好ましくは１０原子％以下、より好ましくは５原子％以下）を含むことがあり、実際には、多くの場合において他の元素を僅かな量で含む。そのように不可避的に他の元素が含まれることを考慮して、Ａｌ、Ｓｉ及びＭからなるように意図して形成された金属層を、Ａｌ、Ｓｉ及びＭから実質的に成る金属層と呼ぶことがある。
金属層５の膜厚は、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。金属層５の膜厚が３ｎｍ未満であると、情報記録媒体を安定に再生するために十分高い反射率を確保することができないことがある。金属層５の膜厚が１００ｎｍを超えると、金属層５の成膜に要する時間が長くなるため生産性の観点から好ましくない。
金属層５は自然酸化することがある。その結果、金属層５の一方の表面（媒体の厚さ方向に対して垂直な面）または両方の表面に、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭから選択される１または複数の原子の酸化物を多く含む層が形成されることがある。例えば、一例としては、図８（本実施の形態の光学的情報記録媒体の金属層の部分を撮影した断面ＴＥＭ写真）に示すように、酸素の含有量が少ない又はゼロであるＡｌ−Ｓｉ−Ｍ層１７（金属層）が中心にあり、その両側にＡｌ−Ｓｉ−Ｍ−Ｏ層１６が形成されている構成があげられる。ここでＡｌ−Ｓｉ−Ｍ−Ｏ層１６は上述しているように、主成分（金属層を占める原子全体の８０％以上）がＡｌ、Ｓｉ、ＭおよびＯから構成されている必要がある。Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ−Ｏ層１６は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ層（金属層）１７の耐腐食性を高める。
金属層５が自然酸化して、図７に示す三層構成のものとなる場合、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ層１７およびＡｌ−Ｓｉ−Ｍ−Ｏ層１６の厚さおよび金属層５に含まれる酸素原子の量は、金属層５の組成および厚さ等によって変化する。いずれのように金属層５が自然酸化する場合でも、金属層５は、光学的情報記録媒体が前述のような記録感度および反射率を有するように構成されることが望ましい。したがって、その限度において、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ−Ｏ層１６が形成されるように、金属層５を設計することが望ましい。また、その限度において、酸素原子が金属層に含まれるように、金属層５を設計することが望ましい。
図４は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の別の構成例の断面図を示す。光学的情報記録媒体３は、基板４、金属層５、誘電体層８、および光透明層６で構成される。誘電体層８は、光学的情報記録媒体３の信頼性を向上させるために、金属層５に隣接して形成されている。具体的には、誘電体層８は、情報の記録の際のレーザビーム照射によって、基板４が溶融または軟化したときに、基板４の材料と金属層５の材料とが混ざることを抑制して、記録媒体の信頼性（具体的には金属層の耐湿性）を向上させている。誘電体層８を設ける位置は、図４に示す位置に限られず、金属層５と基板４の間とすることも可能である。図４の構成の記録媒体において、情報層は、基板４に形成された凹凸部（図示せず）、金属層５および誘電体層８で構成されている。
誘電体層８は金属層５の保護を主な目的として設けられる。誘電体層８は、ＺｎＳ等の硫化物、ＺｎＳｅ等のセレン化物、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、およびＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２等の酸化物、Ｇｅ-Ｎ、Ｓｉ３Ｎ４、およびＡｌＮ等の窒化物、Ｇｅ-Ｏ-Ｎ、Ｃｒ-Ｏ-Ｎ、Ｓｉ-Ｏ-Ｎ、Ａｌ-Ｏ-Ｎ、Ｎｂ-Ｏ-Ｎ、Ｍｏ-Ｏ-Ｎ、Ｔｉ-Ｏ-Ｎ、Ｚｒ-Ｏ-Ｎ、およびＴａ-Ｏ-Ｎ等の窒酸化物、およびＳｉＣ等の炭化物、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、およびＬａＦ３等の弗化物から選択される１の化合物又はこれらの適当な組み合わせ（例えば、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等）などを主成分として形成される。
誘電体層８の膜厚は２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。誘電体層の膜厚がこの範囲内にあると、生産性を低下させることなく、情報記録媒体の信頼性を向上させることができるからである。
図５は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の別の構成例の断面図を示す。光学的情報記録媒体３は、基板４、第１の情報層１２、中間層１０、第２の情報層１３、および光透明層６で構成される。第１の情報層１２及び第２の情報層１３は、基板４の上にこの順に設けられて構成されている。中間層１０は、第１の情報層１２及び第２の情報層１３の間に介在させ、第１の情報層１２及び第２の情報層１３を光学的に分離して不要な光学干渉を排除する。また、中間層１０には、第２の金属層１１と接する側に凹凸部（図示せず）が設けられている。光透明層６は、第２の情報層１３の上に形成されている。図５に示す光学的情報記録媒体３に対しては、光透明層６側からレーザビーム７を照射して、情報の記録再生を行う。
第１の情報層１２は基板４に形成された凹凸部（図示せず）と第１の金属層９とからなり、第２の情報層１３は中間層１０に記録された凹凸部（図示せず）と第２の金属層１１とからなる。図４に示した構成例のように、信頼性を向上させるために金属層に隣接して誘電体層を設けることも可能である。第２の金属層１１の膜厚は、第１の金属層９のそれよりも薄くすることが好ましい。これは、第１の情報層１２の情報の記録再生が、第２の情報層１３を通過したレーザビームによって実施されるためである。
第１の金属層９および第２の金属層１１はともに、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有することが望ましい。Ａｌ、Ｓｉ、及びＭを含む金属層については、先に図３を参照して、金属層５に関連して説明したとおりである。尤も、両方の金属層がＡｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有する必要はなく、いずれか一方の金属層がＡｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有する必要がある。例えば、第１の金属層９がＡｌ、Ｓｉ、及びＭを含有する材料からなり、第２の金属層１１がＡｇを主成分とする材料からなるものであってよい。その場合、第１の情報層１２のみが、金属層に情報を追記可能な情報層となる。
図６は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の更なる別の構成例の断面図を示す。光学的情報記録媒体３は、基板４、第１の情報層１２、中間層１０、第２の情報層１３、中間層１０、・・・、中間層１０、第ｎの情報層１４、および光透明層６で構成される。第１の情報層１２、第２の情報層１３、・・・、第ｎの情報層１５（ｎ≧３）は、基板４の上にこの順に設けられている。各情報層の間には中間層を介在させ、各情報層を光学的に分離して不要な光学干渉を排除する。また、各中間層１０には、各金属層と接する側に凹凸部（図示せず）が設けられている。光透明層６は、第ｎの情報層１５の上に形成されている。図６に示す光学的情報記録媒体に対し、光透明層６側からレーザビーム７を照射して、情報の記録再生を行う。第ｎの情報層１５は、第ｎの金属層１４に隣接する中間層１０に記録された凹凸部と第ｎの金属層１４からなる。図４に示した構成例ように、信頼性を向上させるために、金属層に隣接して誘電体層を設けることも可能である。図示した構成例において、第ｋの金属層（ｋは２〜ｎの整数）の膜厚は、第ｋ−１の金属層のそれよりも薄くすることが好ましい。これは、第ｋの情報層について情報の記録再生が、第ｋ−１の情報層までの層を通過したレーザビームによって実施されるからである。
第１の金属層９、第２の金属層１１、・・・および第ｎの金属層１４はいずれも、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有することが望ましい。Ａｌ、Ｓｉ、及びＭを含む金属層については、先に図３を参照して、金属層５に関連して説明したとおりである。尤も、すべての金属層が、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含有する必要はなく、例えば第１の金属層９がＡｌ、Ｓｉ、及びＭを含有する材料からなり、第２の金属層１１、・・・および第ｎの金属層１４がＡｇを主成分とする材料からなるものであってよい。その場合、第１の情報層１２のみが、金属層に情報を追記可能な情報層となる。
図示したいずれの構成例においても、基板４は一般に円盤形状を有する透明な基板である。基板４の材料としては、ポリカーボネイト樹脂、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、基板４の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度であってよい。
光透明層６の材料は、レーザビーム７の波長に対して光吸収が小さく、短波長域において光学的に複屈折率が小さいものであることが好ましい。具体的には、ポリカーボネイト樹脂、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、光透明層６の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍ程度であってよい。情報の記録再生に用いるレーザビームを集光する対物レンズの開口数が０．７５〜０．９５である場合、ディスク製造時の強度を保つために基板４の厚さは１．００〜１．２０ｍｍの範囲であり、チルトに対する許容幅を小さくするために光透明層６の厚さは０．０３ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲であることが好ましい。一方、対物レンズの開口数が０．５５〜０．７５である場合、基板４の厚さは０．５０〜０．７０ｍｍの範囲であり、光透明層６の厚さは０．５０ｍｍ〜０．７０ｍｍの範囲であることが好ましい。
中間層１０の材料としては、光透明層と同様に、透明なポリカーボネイト樹脂、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。中間層１０の厚さは、いずれか１つの情報層から情報を再生する際に、他の１または複数の情報層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の開口数ＮＡとレーザビームの波長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る。また、中間層１０の厚さは、全ての情報層にレーザビームが集光可能となるように選択される必要がある。さらに、３層以上の情報層を積層する場合は、それぞれの中間層の厚さを異なる厚さとすることが好ましい。なぜなら、２つの中間層が同じ厚さである場合、３つの情報層の位置が等間隔となり、例えば、第ｍ−２の情報層（ｍは３以上の整数）の情報を記録再生する際に、第ｍの情報層にてレーザビームが焦点を結びうるため、クロストークが大きくなる可能性があるためである（ここで、第ｍの情報層は、第ｍ−２の情報層よりも、レーザビームの入射面から遠い位置にある）。
なお、本発明は、図３〜図６に示した光学的情報記録媒体に限定されるものではなく、種々の構成に適用することができる。例えば、金属層の両側に誘電体層をもうけた構成とした場合であっても同様の効果を得ることができる。あるいは、本発明の媒体は２以上の情報層を含む場合において、１つの情報層を基板または中間層の凹凸部により主情報が記録された層（ＲＯＭ層）とし、他の情報層を主情報を１回だけ記録可能な層（write-once層）、または主情報を書換可能な層（ＲＡＭ層またはＲＷ層）としてよい。あるいは、本発明は、基板側からレーザビームが照射される記録媒体に適用してよい。
＜２．光学的情報記録媒体の作製工程＞
基板４の表面においては、予め凹凸部１が転写により形成されている。凹凸部１が形成された基板４を作製する手順は以下のとおりである。
まず、フォトレジストを付与したガラス原盤に、オーサリングされたコンテンツデータをもとに、レーザあるいは電子ビームを照射することにより、フォトレジストを露光し、次いで現像することにより、凹凸部をカッティングしたディスク原盤を作製する。次に、このディスク原盤の凹凸部が形成されている側に、メッキが施され、ディスク原盤に形成された凹凸部と相補的な凹凸部を有する金属製スタンパが形成される。そして、このスタンパを用いて、透明樹脂を射出成形することにより、凹凸部１を有する光ディスク基板４が成形される。
光学的情報記録媒体３は、図３に示す構成を有する場合には、基板４の上に、金属層５を成膜し、それから光透明層６を形成する方法で作製される。光透明層６は、金属層５まで成膜した媒体と、接着樹脂を片面に塗布した基材とを貼り合わせる方法によって形成してもよい。あるいは、光透明層６は、金属層５までの層を成膜した積層体とシート状の基材とを、紫外線硬化性樹脂によって貼り合わせた後、紫外線を照射する方法によって形成してよい。あるいはまた、光透明層６は、金属層５までの層を成膜した積層体上に紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布した後、紫外線を照射して硬化させる方法により形成してもよい。
図４に示す構成の光学的情報記録媒体３は、誘電体層８を成膜する工程を、上記図３に示す構成の媒体を作製する方法に追加することによって作製することができる。図５及び図６に示す光学的情報記録媒体３は、中間層を形成する工程と金属膜の成膜工程をｎ−１回（ｎは情報層の数）、上記図３に示す構成の媒体を作製する方法に追加することによって作製することができる。
上記の金属層および誘電体層はそれぞれ、薄膜として、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、または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。
特に上記金属層は、スパッタリング法により成膜することが好ましい。金属層の成膜工程で用いるターゲットは、Ａｌ、Ｓｉ、およびＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を主成分とする材料で構成されることが好ましい。スパッタリングは、希ガスを主成分とする成膜ガスを用いて実施される。スパッタリングによれば、所望の組成および厚みを有する金属膜を容易に得ることができる。
誘電体層もスパッタリング法により成膜することが好ましい。誘電体層は、誘電体層において得ようとする組成と同じ組成を有するターゲットを用いて、希ガス雰囲気下でスパッタリングすることによって成膜してよい。あるいは、誘電体層は、金属から成るターゲットを用いて、酸素および／または窒素雰囲気下で、反応性スパッタリング法により形成してよい。
この方法で製造することにより、映像および音声などの主情報を有し、さらに低コストで副情報を追記できる情報記録媒体を実現できる。
＜３．光学的情報記録媒体の記録再生方法＞
次に、本実施の形態の光学的情報記録媒体の記録再生方法の一例について説明する。
図９は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の記録再生に用いられる記録再生装置１８を示す。光学的情報記録媒体３が光ディスクである場合に、記録再生に用いる装置の一例の概略を示す。信号の記録再生には、レーザ２０と対物レンズ１９とを搭載した光学ヘッド（図示省略）と、レーザビーム７を照射する位置を所定の位置へと導くための駆動装置（図示省略）と、トラック方向及び膜面に垂直な方向の位置を制御するためのトラッキング制御装置及びフォーカシング制御装置（図示省略）と、レーザパワーを変調するためのレーザ駆動装置（図示省略）と、媒体を回転させるためのスピンドルモータ２２とを備えた装置を用いる。
信号の記録および再生は、まず媒体３をスピンドルモータ２２により回転させ、対物レンズ１９によりレーザビーム７を微小スポットに絞りこんで、媒体３にレーザビーム７を照射することにより行う。信号の再生は、信号の記録を行うパワーレベルよりも低く、そのパワーレベルでのレーザビームの照射によって記録マーク（主情報および副情報）の光学的な状態が影響を受けず、かつその照射によって媒体から記録マークの再生のために十分な光量が得られるパワーのレーザビームを照射し、得られる媒体からの信号を光検出器２１で読みとることによって行うことができる。
記録再生装置は、基板に形成された凹凸部から情報を読み取るときのモードが、金属層に形成された追記マークから情報を読み取るときのモードとは異なるように設計され、一方の情報を読み取るときに、他方の情報が影響を受けないようにする。また、金属層への情報の記録は、好ましくは、ＢＤ２倍速（ＢＤ ２Ｘ）相当の線速度で回転させたとき、１ｍＷ〜５ｍＷ程度のパワーレベルで実施される。追記マークを形成するためのパワーレベルを大きくすると、高コストの半導体レーザが必要になるという不都合がある。パワーレベルはこの範囲から、１．０＜Rｂ／Rａ＜１．１（Raは記録前の反射率であり、Rbは記録後の反射率である）を満たすように選択されることがより好ましい。
記録再生に用いるレーザビームの波長は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。波長４０５ｎｍのレーザビームとＮＡ０．８５のレンズを用いることによって、直径１２ｃｍの情報記録媒体において１層２５ＧＢの高密度記録を実現できる。波長４０５ｎｍのレーザビームとＮＡ０．６５のレンズを用いることによって、直径１２ｃｍの情報記録媒体において１層１５ＧＢ程度の高密度記録を実現できる。
ＤＶＤ、およびＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃなどの情報記録媒体は、リードイン領域、データ記録領域、およびリードアウト領域と呼ばれる領域からなっている。リードイン領域には、ディスクの構造に関する情報、ディスクの記録時に必要な情報、記録データの管理情報に関するデータなどが、凹凸部により記録されている。リードアウト領域には、データの記録終了位置を示す領域である。データ記録領域は、再生専用型の場合には凹凸部により記録媒体の主情報が予め記録された領域であり、追記型および書換型の場合には情報を記録するために確保された領域である。本発明の情報記録媒体の金属層に追記される固有の情報は、リードイン領域に局所的に記録されることが好ましいが、リードイン領域以外の領域に記録することも可能である。
本発明の媒体には、副情報として様々な情報が記録され得る。例えば、著作権保護のためのＩＤ番号を副情報として記録することによって、ＩＤ番号が記録されていない場合には、その媒体の再生を記録再生装置が拒絶するようにすることが可能である。あるいは、媒体がゲームソフトとして提供される場合には、ゲーム終了点のマークを副情報として、ユーザ側の記録再生装置で記録することができる。あるいは、書換不可の形で記録された主情報（基板に形成された凹凸部）を一部変更するための情報を、副情報として記録することもできる。本発明によれば、所定のコンテンツを含む媒体が作製されてから、最終利用者に媒体が渡る前に、他の業者（例えば、ゲームソフト作製会社）が各媒体の任意の箇所に任意の副情報を記録することも可能である。このことは、本発明の記録媒体の汎用性を高める。
次に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１では、金属層を構成する組成物としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒを用いた場合に、金属層の組成が反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性に及ぼす影響について調べた。
＜１．光学的情報記録媒体の作製＞
図３に示す構成を有し、金属層の組成がそれぞれ異なる光学的情報記録媒体のサンプルを３３枚（Ｎｏ．１〜３３）を作製し、それぞれについて上記影響を評価した。以下にその詳細を示す。
使用した基板４は、ポリカーボネイト樹脂からなる基板であり、１２ｃｍの直径、および１．１ｍｍの厚さを有し、一方の表面に凹凸部（主情報として形成されたＲＯＭマーク）を有するものであった。
基板４の凹凸部が形成された側の表面上に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒターゲットを用いて、厚さ２０ｎｍのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒから実質的になる金属層５をスパッタリング法により形成した。次に、金属層５の表面上に、レーザビームに対して透明な紫外線硬化樹脂（アクリル系樹脂）をスピンコート法により塗布し、紫外線を照射して硬化させ、厚さ１００μｍの光透明層６を形成した。
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ金属層の成膜においては、直径２００ｍｍ、厚さ６ｍｍのスパッタリングターゲットを用いた。金属層５の成膜工程で使用した電源はＤＣ電源、出力は４ｋＷであった。また、金属層５の成膜は、Ａｒ２５ｓｃｃｍのガス雰囲気中で、ガス圧を約０．１３Ｐａに保って実施した。金属層５の形成は表１に示す組成の層が得られるように、ＡｌとＳｉとＣｒからなり、それらの含有率が異なる複数のスパッタリングターゲットを用いて、実施した。それにより、組成の異なる金属層を有する情報記録媒体を、３２種類作製した。
＜２．光学的情報記録媒体の評価方法＞
次に光学的情報記録媒体３の評価手法について説明する。光学的情報記録媒体３の評価には、図９に示されているような光学的情報記録媒体３を回転させるスピンドルモータ２２と、レーザビーム７を発するレーザ２０を備えた光学ヘッドと、レーザビーム７を光学的情報記録媒体３の金属層上に集光させる対物レンズ１９とを具備した一般的な構成の記録再生装置１８を用いた。評価においては、波長４０５ｎｍの半導体レーザと開口数０．８５の対物レンズを使用した。情報記録媒体を回転させる線速度は４．９２ｍ／ｓ（３６Ｍｂｐｓ、ＢＤ１倍速相当）とした。
＜２．１ 反射率の評価手順＞
反射率は以下の手順で評価した。記録再生装置１８を用いて、レーザビームを光学的情報記録媒体３に向けて照射し、光学的情報記録媒体３から反射する光量より反射率を測定した。ここで、反射率が５０％より大きければ「＋＋」、３０％より大きければ「＋」、３０％未満の場合には不十分であることから「−」と判定した。
＜２．２ ＲＯＭマークの信号品質の評価手順＞
ＲＯＭマークの信号品質は以下の手順で評価した。記録再生装置１８を用いて、マーク長２Ｔから８ＴのＲＯＭマークの平均ジッタを測定した。測定の結果、平均ジッタが６．５％以下の場合は「＋」、６．５％より大きい場合は「−」と判定した。
＜２．３ 追記マークの信号品質の評価手法＞
追記マークの信号品質は以下の手順で評価した。まず、各記録媒体の金属層にレーザビーム７を照射して、マーク長９０Ｔの追記マークを形成した。追記マークは、金属層の組成に応じて、Rb／Ra等を考慮して最適なパワーを選択して形成した。それから、記録再生装置１８を用いて、マーク長９０Ｔからなる追記マークの平均ジッタを測定した。測定の結果、平均ジッタが８．０％以下の場合は「＋」、８．０％より大きい場合は「−」と判定した。
＜２．４ 耐湿性の評価手法＞
耐湿性は以下の手順で評価した。記録再生装置１８を用いて、まず予めマーク長９０Ｔからなる追記マークの平均ジッタを測定した。次に、８０℃８５％ＲＨに設定した恒温高湿槽において、記録媒体を２００時間保持した後、恒温高湿槽から取り出して、同トラックのジッタ値を測定した。ここでジッタ値の変化が＋１．０％以下の場合は「＋＋」、＋２．０％以下の場合は「＋」、＋２．０％より大きい場合は「−」と判定した。
＜２．５ 原子含有率の測定方法＞
次に金属層中の各原子の含有率の測定方法を説明する。光学的情報記録媒体３の記録層を構成する元素の含有率は、組成分析用のサンプルを作成して測定した。具体的には、媒体の記録層の形成に用いた、組成が異なる複数のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒターゲットを用意し、スパッタリング装置を使用して、厚さ１ｍｍのＳｉ基板上に厚さが５００ｎｍの膜を形成した。膜の形成条件は、各媒体の記録層を形成するときに採用した条件と同じとした。次にＸ線マイクロアナライザーを用いて、各膜の組成分析を実施した。実施例において示す金属層の組成は、本方法により分析した結果であり、Ａｌ原子、Ｓｉ原子およびＣｒ原子の数の合計を１００原子％としたときの、各原子の含有割合を示す。
＜３． 評価結果の考察＞
実施例１で作製した光学的情報記録媒体について、上記評価を行った結果を表１に示す。
表１では総合評価の判定を以下のように実施した。反射率の評価が「＋＋」であり、その他の項目について「−」の評価がなく、少なくとも１つの項目について「＋＋」の評価がある場合には「＊＊＊」とし、その他の項目について「−」の評価がなく、すべて「＋」の評価が得られている場合には「＊＊」とし、その他の少なくとも１つの項目について「−」の評価がある場合には「−」と判定した。また、反射率の項目が「＋」であり、その他の項目について「−」の評価がない場合には「＊」とし、その他の少なくとも１つの項目について「−」がある場合には「−」と判定した。また、反射率の項目が「−」の場合には「−」と判定した。
Figure 0005390629
表１に示されるように、金属層がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料からなる光学的情報記録媒体３の反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性の評価結果は、金属層の組成によって異なっていた。
表１によると、Ａｌの割合が２０原子％未満であると、反射率が低くなる傾向が認められた。また、Ａｌの割合が９４原子％を超えると、金属層の結晶粒径が肥大化により、信号のノイズ成分が増加し、ＲＯＭマークの信号品質が低下する傾向が認められた。
Ｓｉの割合が３原子％未満であると、追記信号の反射率変化が小さくなり、追記信号の信号品質が低下する傾向が認められた。
Ｃｒの割合が３原子％未満であると、金属層の耐湿性が低下する傾向が認められた。
したがって、反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性を考慮に入れると、Ａｌ原子の割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上５７原子％以下、Ｃｒ原子の割合が３原子％以上５７原子％以下の組成を有するＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料が、金属層を構成するのに適していると考えられる。この範囲は図７におけるＡ−Ｂ−Ｃで囲まれた領域として示される。
また、Ａ−Ｂ−Ｃで囲まれた領域の中においてＡｌの割合が６０原子％以上である組成物は、金属層の反射率を高くするため、より好ましい。これは図７のＡ−Ｄ−Ｅで囲まれた領域であり、この領域はＡｌ原子の含有割合が６０原子以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下、Ｃｒ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下である組成範囲に相当する。
さらに、Ａ−Ｄ−Ｅで囲まれた領域の中において、Ａｌの割合が８０原子％以下、Ｓｉの割合が１２原子％以下、Ｃｒの割合が１０原子％以上である組成物は、追記マークの耐湿性を向上させるため、より好ましい。これは図７のＤ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｉで囲まれた領域であり、この領域はＡｌ原子の含有割合が６０原子以上８０原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上１２原子％以下、Ｃｒ原子の含有割合が１０原子％以上３７原子％以下である組成範囲に相当する。
本実施例によれば、金属層の材料として、特に、Ａｌ原子の割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上５７原子％以下、Ｃｒ原子の割合が３原子％以上５７原子％以下の組成範囲にある材料を選択することにより、映像や音声などの主情報を有し、低コストで副情報を追記できる信頼性の高い光学的情報記録媒体を実現できることを確認できた。
また、金属層の材料として、Ａｌ原子の割合が６０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上３７原子％以下、Ｃｒ原子の割合が３原子％以上３７原子％以下の組成範囲にある材料を選択することにより、より高い反射率を示す情報記録媒体を実現できる点で好ましいことが確認できた。
さらに、金属層の材料として、Ａｌ原子の割合が６０原子％以上８０原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上１２原子％以下、Ｃｒ原子の割合が１０原子％以上３７原子％以下の組成範囲にある材料を選択することにより、より耐湿性に優れた情報記録媒体を実現できる点で好ましいことを確認できた。
（実施例２）
実施例２では、金属層を、Ａｌ−Ｓｉ−Ｎｉ系材料で形成した場合に、金属層の組成が反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性に及ぼす影響について調べた。金属層の組成がそれぞれ異なる複数の光学的情報記録媒体をサンプルとして作製し、評価した。以下にその詳細を示す。
＜１．光学的情報記録媒体の作製＞
本実施例で、図３に示す光学的情報記録媒体をサンプルとして作製した。本実施例において作製した記録媒体は、金属層５をＡｌ−Ｓｉ−Ｎｉ系材料で形成したことを除いては、実施例１で作製した媒体と同じ構成を有するように作製した。表２には、実施例２の各サンプル（Ｎｏ．３４〜４７）の金属層の組成を示している。
金属層５は、基板４の凹凸部が形成された側の表面上に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｎｉターゲットを用いてスパッタリング法により形成した。スパッタリングの条件は、実施例１で採用したそれと同じであった。金属層５の厚さは２０ｎｍとした。
＜２．光学的情報記録媒体の評価方法＞
実施例２で作製したサンプルの金属層組成の分析方法、ならびに反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質および耐湿性の評価方法は、実施例１で用いたそれらと同じである。
＜３． 評価結果の考察＞
実施例２で作製したサンプルの評価結果を表２にまとめる。
Figure 0005390629
表２に示されるように、反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性の評価結果は、実施例１と同様に、金属層の組成によって異なっていた。
表２によると、Ａｌの割合が２０原子％未満であると、反射率が低くなる傾向が認められた。また、Ａｌの割合が９４原子％を超えると、金属層の結晶粒径が肥大化し、信号のノイズ成分が増加し、凹凸部の信号品質が低下する傾向が認められた。
Ｓｉの割合が３原子％未満であると、追記マークの反射率変化が小さくなり、追記信号の信号品質が低下する傾向が認められた。
金属層中のＮｉ量が３原子％未満であると、金属層の耐湿性が低下する傾向が認められた。
したがって、反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性を考慮に入れると、Ａｌ原子の割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上７７原子％以下、Ｎｉ原子の割合が３原子％以上７７原子％以下の組成を有するＡｌ−Ｓｉ−Ｎｉ系材料が、金属層を構成するのに適していると考えられる。
また、Ａｌの割合が６０原子％以上である組成物は、金属層の反射率を高くするため、より好ましい。具体的には、Ａｌの割合が６０原子以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上３７原子％以下、Ｎｉ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下である組成物は、金属層を構成するのにより適している。
さらに、Ａｌ原子の割合が６０原子％以上８０原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上１２原子％以下、Ｎｉ原子の割合が１０原子％以上３７原子％以下である組成物で金属層を形成することにより、より耐湿性に優れた情報記録媒体を実現できる点で好ましいことを確認できた。
本実施例によれば、金属層の材料として、特に、Ａｌ原子の割合が２０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上７７原子％以下、Ｎｉ原子の割合が３原子％以上７７原子％以下の組成範囲にある材料を選択することにより、映像や音声などの主情報を有し、さらに低コストで副情報を追記できる信頼性の高い光学的情報記録媒体を実現できることを確認できた。
また、金属層の材料として、Ａｌ原子の割合が６０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上３７原子％以下、Ｎｉ原子の割合が３原子％以上３７原子％以下の組成範囲にある材料を選択することにより、より高い反射率を示す情報記録媒体を実現できる点で好ましいことを確認できた。
さらに、金属層の材料として、Ａｌ原子の割合が６０原子％以上８０原子％以下、Ｓｉ原子の割合が３原子％以上１２原子％以下、Ｎｉ原子の割合が１０原子％以上３７原子％以下の組成範囲にある材料を選択することにより、より耐湿性に優れた情報記録媒体を実現できる点で好ましいことを確認できた。
（実施例３）
実施例３では、ＲＯＭマークの信号品質と追記マークの信号品質がともに良好となる条件を調べるため、追記マークを記録するためのレーザビームを照射する前の媒体の反射率Ｒａと、追記マークを記録した後（即ち、レーザ照射後）の反射率Ｒｂの比を変化させて、追記マークおよびＲＯＭマークの信号品質を評価した。
＜１．光学的情報記録媒体の作製＞
本実施例では、サンプルとして、実施例１と同様に、図３に示す光学的情報記録媒体３を作製した。本実施例のサンプル（Ｎｏ．４８）は全て同じ構成であり、追記マークを形成するためのレーザ照射パワーを調整することにより、ＲａとＲｂの値を設計した。情報記録媒体の製造方法、反射率、および信号品質の評価方法は、実施例１において述べたとおりである。本実施例で用いた金属層の組成は、Ａｌ：Ｓｉ：Ｃｒ＝７８：４：１８［原子％］である。
＜２．光学的情報記録媒体の評価方法＞
ＲＯＭマークおよび追記マークの信号品質については、以下のように評価した。実施例１で使用した記録再生装置を用いて、追記マークを形成した後のＲＯＭマーク、および追記マークの平均ジッタを測定した。測定の結果、ＲＯＭマークの信号品質は、平均ジッタが６．５％以下であれば「＋」、６．５％より大きければ「−」と判定した。追記マークの信号品質は、平均ジッタが８．０％以下であれば「＋」、８．０％より大きければ「−」と判定した。
＜３． 評価結果の考察＞
表３は、実施例３で作製したサンプルの評価結果をまとめたものである。
Figure 0005390629
表３に示されるように、Ｒｂ／Ｒａ＞１．０の範囲で追記マークの信号品質が良好であることがわかった。また、Ｒｂ／Ｒａ＜１．１の範囲でＲＯＭマークの信号品質が良好であることがわかった。
本実施例によれば、追記マーク記録前（レーザ照射前）の反射率Ｒａと追記マーク記録後（レーザ照射後）の反射率Ｒｂが、１．０＜Rｂ／Rａ＜１．１の関係式を満たすことにより、ＲＯＭマークおよび追記マークの両方について良好な信号品質が得られることを確認できた。
（実施例４）
実施例４では、２つの情報層を有する情報記録媒体の金属層を、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料、またはＡｇ−Ｂｉ系材料で形成し、反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性を評価した。
＜１．光学的情報記録媒体の作製＞
本実施例で作製したサンプル（Ｎｏ．４９〜５１）は、図５に示す光学的情報記録媒体３と同様の層構成を有するものであった。使用した基板４はポリカーボネイト樹脂からなる基板であり、１２ｃｍの直径および１．１ｍｍの厚さを有し、一方の表面に凹凸部（主情報として形成されたＲＯＭマーク）を有するものであった。
基板４の凹凸部が形成された側の表面上に、第１の金属層１６を形成した。第１の金属層１６は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ金属層（原子比 ７８：４：１８）もしくはＡｇ−Ｂｉ金属層（原子比 ９９：１）であり、スパッタリング法により形成した。
次に、第１の金属層１６の表面上に、紫外線硬化樹脂（アクリル樹脂）をスピンコート法により塗布した。次いで、中間層１０に形成すべき凹凸部と相補的な形状の凹凸部が形成された基板を、紫外線硬化樹脂に密着させた。基板を密着させたまま、紫外線硬化樹脂を硬化させ、その後、基板を取り除いた。この方法により、凹凸部（第２の情報層１３の主情報として形成されたＲＯＭマーク）を有する厚さ約２５μｍの中間層１０を形成した。さらに、中間層１０の表面上に、第２の金属層１１を形成した。第２の金属層１１は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ金属層（原子比 ７８：４：１８）もしくはＡｇ−Ｂｉ金属層（原子比 ９９：１）であり、スパッタリング法により形成した。
この第２の金属層１１の表面上に、紫外線硬化性樹脂（アクリル樹脂）を用いて、厚さ約７５μｍの光透明層６をスピンコート法により形成した。
各金属層の成膜条件（スパッタリング条件）は、実施例１で採用した条件と同じ条件であった。
＜２．光学的情報記録媒体の評価方法＞
実施例４で作製したサンプルの各情報層の反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および信頼性の評価方法は、実施例１で用いたそれらと同じである。
＜３． 評価結果の考察＞
表４は、各サンプルにおける第１の金属層と第２の金属層の材料の組み合わせ、および評価結果をまとめたものである。
Figure 0005390629
表４に示されるように、金属層がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料で形成された情報層においては、図３に示すような単一の情報層からなる情報記録媒体と同様に、信号品質の優れた追記マークを記録することができた。
特に、ディスクＮｏ．４９は２つの情報層に副情報を記録することができるものであった。また、ディスクＮｏ．５０はレーザ入射面から遠い層の情報層（第１の情報層）にのみ、副情報を金属層に良好に記録することができた。
第１の金属層、および第２の金属層がともにＡｇ−Ｂｉから成るディスク（Ｎｏ．５１）においては、副情報をいずれの金属層にも記録することができなかった。
本実施例によれば、第１の金属層および／または第２の金属層を、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料で構成することにより、再生専用の情報記録媒体に、情報を追記できる２層媒体が作製され得ることを確認できた。
（実施例５）
実施例５では、本発明の光学的情報記録媒体で用いられる金属層としてのＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ組成物の電気抵抗率を４端子法により評価した。
＜１．測定サンプルの作製＞
本実施例で作製したサンプル（Ｎｏ．５２〜５３）の膜組成は、表５に示すとおりである。これらの組成を有する金属層を、石英基板の表面上に、厚さ約２０ｎｍとなるようにスパッタリング法により形成した。スパッタリングの条件は、実施例１で採用したそれらと同じである。
＜２．サンプルの評価方法＞
評価装置として三菱化学（株）製の抵抗率計ロレスターＧＰ（商品名）を使用し、計測されるシート抵抗からバルク抵抗を算出した。各組成について、３つのサンプルの平均値を測定結果とした。
＜３． 評価結果の考察＞
表５は、金属層の組成とバルク抵抗をまとめたものである。
Figure 0005390629
組成によりバルク抵抗の値に違いが見られ、ＡｌへのＳｉやＣｒの添加量が多いほどバルク抵抗が高くなる傾向があることを確認できた。また、これらの組成物は、実施例で用いた組成物のいくつかと近い組成を有している。このことは、電気抵抗率が高くても、金属層（反射膜）が、Ａｌ、ＳｉおよびＭを含むことにより、良好な品質の追記マークおよびＲＯＭマーク、ならびに金属膜の耐久性が確保されることを示している。
（実施例６）
実施例６では、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ金属層の組成として代表的な組成を２つ選択して、金属層を形成し、情報記録媒体の反射率と記録感度を評価した。
＜１．測定サンプルの作製＞
本実施例で作製したサンプル（Ｎｏ．５２〜５３）の金属層の組成は、表６に示すとおりである。実施例１で用いた方法と同様の方法でこれらの組成を有する金属層からなる、図３に示す構成の情報記録媒体を作製した。
＜２．サンプルの評価方法＞
作製した情報記録媒体の評価は実施例１で用いた装置と同じものを用いて実施した。反射率を実施例１で説明した方法に従って評価した。本実施例では、情報記録媒体を回転させる線速度を９．８４ｍ／ｓ（７２Ｍｂｐｓ、ＢＤ２倍速相当）として、記録媒体の記録感度を評価した。記録感度は、実施例１で説明した評価方法に従って追記マークの信号品質を測定したときに、追記マークの信号品質が「＋」となるのに必要とされる、記録パワーの最低値で示している。
＜３． 評価結果の考察＞
表６は、金属層の組成と反射率、記録媒体の記録感度をまとめたものである。
Figure 0005390629
 金属層の組成により、反射率、および記録媒体の記録感度が変化した。具体的には、ＡｌへのＳｉおよびＣｒの添加量が多いほど反射率が低下し、記録感度が良くなることを確認できた。本結果より、表６に示す組成のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ金属層を用いることにより、４０５ｎｍのレーザビームで照射したときのディスク反射率が３０％以上であり、記録感度が５ｍＷ以下である情報記録媒体を実現できることを確認できた。
（実施例７）
金属層５の組成を、Ａｌ：Ｓｉ：Ｍｇ＝８０：１２：８（原子％）としたこと以外は、実施例１で用いた方法と同様の方法で、図３に示す構成のサンプル（Ｎｏ．５６）を作製した。得られた情報記録媒体の反射率、ＲＯＭマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性を、実施例１で説明した方法と同じ評価方法で評価した。結果を表７に示す。
Figure 0005390629
表７に示すように、ＡｌおよびＳｉに、Ｍｇを添加した材料からなる金属層は、耐湿性が「−」であった。このことは、ＡｌとＳｉとＣｒおよび／またはＮｉの組み合わせが、良好な耐湿性を有する追記可能な金属層を与えることを示している。
本発明の光学的情報記録媒体とその製造方法は、映像や音声などの主情報とは別に、主情報に影響を及ぼすことなく、副情報を低コストで追記することを可能にする媒体を与え、特に、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、およびＢＤ−ＲＯＭに有用である。
１ 凹凸部
２ 追記マーク
３ 光学的情報記録媒体
４ 基板
５ 金属層
６ 光透明層
７ レーザビーム
８ 誘電体層
９ 第１の金属層
１０ 中間層
１１ 第２の金属層
１２ 第１の情報層
１３ 第２の情報層
１４ 第ｎの金属層
１５ 第ｎの情報層
１６ Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ−Ｏ層
１７ Ａｌ−Ｓｉ−Ｍ層
１８ 記録再生装置
１９ 対物レンズ
２０ レーザ
２１ 光検出器
２２ スピンドルモータ

Claims (13)

  1. 基板上に情報層を有し、前記情報層が金属層を有する情報記録媒体であって、
    （１）前記情報層が、前記基板に形成された凹凸部を有し、
    （２）前記金属層が、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）のみから実質的に成り、
    前記金属層にレーザビームを照射することによって金属層の光学的特性が変化して、追記マークが形成され得、それによりレーザビームの照射によって再生可能な情報を記録することが可能であり、
    前記金属層に含まれるＡｌ原子、Ｓｉ原子、及びＭ原子の数の合計を１００原子％としたときに、Ａｌ原子の含有割合が６０原子％以上９４原子％以下、Ｓｉ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下、Ｍ原子の含有割合が３原子％以上３７原子％以下である情報記録媒体。
  2. 基板上に情報層を有し、前記情報層が金属層を有する情報記録媒体であって、
    （１）前記情報層が、前記基板に形成された凹凸部を有し、
    （２）前記金属層が、Ａｌ、Ｓｉ、及びＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）のみから実質的に成り、
    前記金属層にレーザビームを照射することによって金属層の光学的特性が変化して、追記マークが形成され得、それによりレーザビームの照射によって再生可能な情報を記録することが可能であり、
    前記金属層に含まれるＡｌ原子、Ｓｉ原子、及びＭ原子の数の合計を１００原子％としたときに、３つの原子の組成がＡｌ、ＳｉおよびＭを頂点とする三元組成図において、組成点（Ａｌ６０，Ｓｉ３，Ｍ３７）、（Ａｌ８０，Ｓｉ３，Ｍ１７）、（Ａｌ８０，Ｓｉ１０，Ｍ１０）、（Ａｌ７８，Ｓｉ１２，Ｍ１０）、（Ａｌ６０，Ｓｉ１２，Ｍ２８）で囲まれた範囲内にある情報記録媒体。
  3. 前記情報記録媒体の前記金属層に情報を記録するためのレーザビームを照射する前の反射率Ｒａ及び前記金属層に情報を記録するためのレーザビームを照射した後の反射率Ｒｂが、１．０＜Ｒｂ／Ｒａ＜１．１を満たし得る、請求項１または２に記載の情報記録媒体。
  4. 前記金属層の厚さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の情報記録媒体。
  5. 前記基板上に積層されたｎ層（ｎは２以上の整数）の情報層を含み、少なくとも一つの情報層が請求項１〜４のいずれかに記載の金属層を有する情報層であることを特徴とする情報記録媒体。
  6. 前記情報層の前記金属層に、情報を、波長が３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるレーザビームで記録し、前記情報層の前記金属層に記録した情報を、波長が３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、レーザビームで再生することができる、請求項１〜５のいずれかに記載の情報記録媒体。
  7. 前記情報層の前記金属層に、１回だけ情報を記録することが可能である、請求項１〜６のいずれかに記載の情報記録媒体。
  8. 前記情報記録媒体が前記凹凸部が書換不可能な主情報を与える再生専用の媒体であり、前記金属層に副情報を追記することが可能である、請求項１〜７のいずれかに記載の情報記録媒体。
  9. 前記金属層の片側もしくは両側にＡｌ、Ｓｉおよび／もしくはＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）の酸化物を主成分とする層が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の情報記録媒体。
  10. ４０５ｎｍのレーザビームを照射したときの反射率が３０％以上であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の情報記録媒体。
  11. 記録感度が５ｍＷ以下である、請求項１〜１０のいずれかに記載の情報記録媒体。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の情報記録媒体の製造方法であって、基板上に直接、または他の層を形成して当該他の層の上に、金属層を形成する工程を有し、前記金属層の形成工程が、前記金属層をスパッタリング法により形成することを含み、
    前記金属層の形成工程で用いるスパッタリングターゲットがＡｌ、Ｓｉ、およびＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）を含むことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
  13. スパッタリング法によって基板上に形成された金属層を、常温常圧下で酸素に接触させることにより、金属層の片側もしくは両側にＡｌ、ＳｉおよびＭ（ＭはＣｒ、及びＮｉから成る群より選択される少なくとも１つの元素）から選択される１または複数の酸化物を主成分とする酸化物を形成することを特徴とする請求項１２に記載の情報記録媒体の製造方法。
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