JP5838306B2 - 情報記録媒体とその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は光学的手段によって情報を記録または再生する情報記録媒体とその製造方法に関するものである。
光学的情報記録媒体の一形態として、レーザビームを用いて光学的手段により情報の記録、消去、書き換えを行う相変化型情報記録媒体がある。この相変化型情報記録媒体として現在商品化されているものの一つに、Blu−ray Discメディア等がある。より具体的には、デジタルハイビジョン画像を記録可能な大容量メディアとして、片面2層のBD−REメディア(記録容量50GB、転送速度36Mbps(1倍速))が商品化されている。
この片面2層のBD−REメディアは、2つの情報層を有し、レーザ入射側より奥に位置する全反射型の情報層L0と、レーザ入射側に位置する半透過型の情報層L1からなる。半透過型の情報層は、例えば、中間分離層の表面上に、透過率調整膜、反射膜、反射膜側誘電体膜、第1界面膜、記録膜、第2界面膜、および入射側誘電体膜がこの順に形成されて構成されている。
透過率調整膜は情報層の透過率を調整する機能を有する。この膜を屈折率の大きい材料を用いて形成することにより、情報層の透過率を高くすることができ、また、記録膜が結晶相である場合の透過率と記録膜が非晶質相である場合の透過率を互いに近づけることができる(特許文献1参照)。2層BD−REメディアにおいては、透過率調整膜の材料として、TiOなどが用いられてきた。
今後のさらなる記録コンテンツの容量増大、パソコン用途への普及促進、ならびに環境面を考慮した省資源化、および省スペース化のため、BD−REメディアにおいて、ディスク1枚あたりの容量を増やすことが必要とされる。ディスク1枚あたりの容量を増やす方法としては、積層する情報層をより多くすること(多層化)や、1情報層あたりの記録容量をより高めること(高密度記録化)が挙げられる。情報層の多層化のためには、レーザ光入射側から見て最も遠くに位置する情報層からも正しく(高S/N比の)情報を読み出せるよう、手前に位置する半透過型の情報層の透過率を高める必要がある。
そのため、透過率調整膜は、吸収がなく、より屈折率の高い材料によって形成される必要がある。その代表的な材料として、特許文献2に記載されているBiおよびTiからなる酸化物が挙げられる。この材料は波長405nmにおいて2.7を超える屈折率を有し、従来材料と比較して、情報層の透過率をより向上させ得る。したがって、この材料は、今後の多層情報記録媒体において広く適用されていく材料であると考えられる。
記録膜は、結晶相と非晶質相との間で可逆変化を起こす相変化材料により形成される。そのような材料は、例えば、Te、BiおよびGeの三元素で構成され、三元組成図において、Ge50Te50とSb40Te60を結ぶライン上にある組成を有する材料(特許文献3参照)、三元組成図において、Ge50Te50とBi40Te60を結ぶライン上に位置する組成を有し、Biの一部がSbで置き換えられた材料(特許文献4参照)、またはSbを主成分(70原子%近傍)としSbTeの共晶点近傍の組成をベースとした材料(特許文献5参照)である。
一般に、情報の記録は高いパワー(記録パワー)のレーザ光を照射して、記録膜を融点より高い温度まで加熱し、照射した部分を溶融させた後、急冷させることにより、非晶質相を形成することにより行われる。一方、情報の消去は、記録時より低いパワー(消去パワー)のレーザビームを照射して、記録膜をその結晶化温度よりは高く、融点より低い温度に加熱することによって記録膜を昇温した後、徐冷することによって結晶相を形成して行う。これらの結晶部と非晶質部で反射率差が生じることを利用して、情報を再生することができ、この反射率の差および比が大きいほど、良好な再生信号品質を得ることができる。
反射膜側誘電体膜と入射側誘電体電体膜は、情報層の光学距離(=屈折率×物理距離)を調節する機能を有し、それにより記録膜の光吸収効率を高め、結晶相における反射率と非晶質相における反射率の差を大きくして、信号振幅を大きくする。また、これらの誘電体膜は、記録膜を水分等から保護する機能も有する。これら誘電体膜の材料の一例として、80mol%のZnSと20mol%のSiOの混合物(以下、(ZnS)80(SiO20と表記する。)が挙げられる(例えば、特許文献6、特許文献7参照)。この材料は、非晶質材料であり、熱伝導率が低く、高い屈折率と高い透明性を有するという特性を有する。また、膜形成時の成膜速度が速く、機械的特性および耐湿性にも優れている。このような優れた特性を有するため、(ZnS)80(SiO20は誘電体膜を形成するのに非常に適した材料として、実用されてきた。
WO2003/025922 WO2009/096174 特開昭63−225934号公報 特開昭63−225935号公報 特開平1−303643号公報 特開昭62−289937号公報 特開昭63−259855号公報
本発明者らは、相変化型情報記録媒体において、BiおよびTiからなる酸化物誘電体の透過率調整膜と中間分離層(樹脂層)との作用に注目し、従来構成における課題を見出し、その改善を試みた。
背景技術で述べたように、多層情報記録媒体の半透過型の情報層においては、その透過率を向上させるために、透過率調整膜の材料として、屈折率の高いBiおよびTiの酸化物が適当であると考えられる。従来構成においては、透過率調整膜は中間分離層に接して設けられている。この情報記録媒体に、温度50℃のような過酷な環境下で、情報を繰り返し記録した場合、繰り返しサイクル特性が悪いことが分かった。詳細な評価・解析を進めた結果、この繰り返しサイクル特性の悪化は、通常使用する環境下では全く見られず、過酷な環境下(50℃のような高温下)でのみ見られることが分かった。そして繰り返し特性の悪化要因が、信号のオーバーライトによる消去率低下ではなく、再生光が照射され続けることによるシェルフ(shelf)特性の悪化であることが分かった。再生光が照射され続けることによるシェルフ特性は、信号が記録されていない部分(未記録部分)に再生光が照射され続けたときに、当該部分において変質が生じるまでの期間によって決定される。
再生光が照射され続けることによるシェルフ特性劣化の確定的な原因は解明できていない。しかし、先述のように、記録材料の結晶化能の低下は見られないことから、記録膜ないしその周囲において組成の変動または材料の変質等が生じているのではないと考えられた。また、再生光を照射したときの膜の温度を見積もっても、いずれの膜も膜の構造変化または分解等が起こるような温度まで上昇することはない。したがって、本発明者らは、光学的または熱的、もしくはその両方により、いずれかの膜と膜との間で特異な相互作用が生じていると考え、そのような相互作用が生じる膜と膜との間を隔離する新たな膜を設ける検討を行った。ここで膜の温度による構造変化はXRD(X線電子回折)により分析した。
その結果、特異な相互作用が中間分離層とこれに接する膜との間で生じ、特に、BiおよびTiの酸化物を含む透過率調整膜と中間分離層との間で生じる可能性があることが見出された。そこで、本発明者らは、透過率調整膜と中間分離層との間に、膜を形成することを検討した。その検討の過程において、新たに設ける膜は、情報記録媒体が通常使用される環境下で、媒体の特性が維持されるように選択する必要があること、および多層薄膜構成における多重反射および回折等の影響をなくすため、屈折率および消衰係数を中間分離層のそれらに近いものにする必要があることを見出した。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、中間分離層と接してBiおよびTiの酸化物を含む透過率調整膜が設けられた構成の多層情報記録媒体と比較して、より過酷な環境下で、より良好な繰り返し書き換え性能を示す情報記録媒体を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、3以上の情報層を含む、光の照射により、情報を記録し再生することが可能な情報記録媒体であって、光入射側に配置される少なくとも一つの情報層が情報を書き換え可能な情報層であって、光入射側より少なくとも記録膜、Bi、TiおよびOを含む誘電体からなる透過率調整膜、および隔離膜をこの順に有し、前記隔離膜が、前記透過率調整膜と、前記情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層との間に、これらに接して設けられ、前記隔離膜の波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下であることを特徴とする情報記録媒体を提供する。
また、本発明は、3以上の情報層を含む、光により情報を記録し再生することが可能な情報記録媒体の製造方法であって、情報層を形成する工程を3以上含み、光入射側に配置される少なくとも1つの前記情報層を形成する工程が、Bi、TeおよびOを含む誘電体からなる透過率調整膜を形成する工程と、隔離膜を形成する工程と、光の照射により結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化し得る記録膜を形成する工程とを含み、
前記隔離膜を形成する工程が、前記情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層を形成した後に続けて実施され、かつ、波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下である膜が得られるように、ターゲットをスパッタリングすることを含み、
前記透過率調整膜を形成する工程が、前記隔離膜を形成する工程を実施した後に続けて実施され、Bi、TiおよびOを含む誘電体から成るターゲットをスパッタリングすることを含む
ことを特徴とする、情報記録媒体の製造方法を提供する。
本発明の多層情報記録媒体は、中間分離層と透過率調整膜との間に低屈折率の隔離膜を設けることを特徴とする。この特徴によって、高温下での再生光の照射に起因する媒体のシェルフ特性の劣化を抑制でき、過酷な環境において良好な繰り返し書き換え特性を実現することができる。また、本発明の情報記録媒体の製造方法によれば、上記のような効果を有する情報記録媒体を作製することができる。
本発明の実施の形態1における情報記録媒体1の一部断面図
本発明の情報記録媒体(以下の説明を含む本明細書において、「記録媒体」または「媒体」とも呼ぶ)は、3以上の情報層を含む、光の照射により、情報を記録し再生することが可能な情報記録媒体(即ち、光学的情報記録媒体)であって、光入射側に配置される少なくとも一つの情報層が情報を書き換え可能な情報層であって、光入射側より、少なくとも記録膜、Bi、TiおよびOを含む誘電体からなる透過率調整膜、および隔離膜をこの順に有し、前記隔離膜が、前記透過率調整層と、前記情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層との間に、これらに接して設けられ、前記隔離膜の波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数0.05以下であることを特徴とする。この光学定数は、中間分離層のそれに近いものであり、隔離膜が設けられたときに、透過率調整膜を通過して中間分離層に至るレーザ光の方向および量が、隔離膜の無いときのそれらから大きく異ならないようにすることを確保する。かかる隔離膜を備える情報層は、高い光透過性を有しつつ、その高温下での繰り返し特性が良好なものとなる。
また、前記隔離膜は、SiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物を含むことが好ましい。Siおよび/またはAlの酸化物を含む隔離膜を有する情報層は、隔離膜がない情報層と同等の耐湿性を有する。即ち、Siおよび/またはAlの酸化物を含む隔離膜は、それの追加に起因する、記録媒体の耐湿性の劣化を生じさせない、または生じさせにくい。
前記隔離膜は、SiOもしくはAl、またはAlSi13(AlとSiの複酸化物)から実質的に成るものであることが好ましい。そのような隔離膜を有する情報層は、隔離膜がない情報層と同等の透過率を有することができ、光入射側から遠い側に位置する情報層の反射率の低下および記録感度の悪化がない又は非常に小さい情報記録媒体を与える。
また、隔離性をより効果的に発揮させて、媒体の繰り返し書き換え特性をより向上させるために、隔離膜の厚みは3nm以上であること好ましい。一方、隔離膜の厚みが大きいと、媒体の生産性が低下する。したがって、隔離膜の厚みは20nm以下であることが好ましい。
また、光入射側に配置され、前記隔離膜を有する少なくとも1つの情報層は、光入射側より少なくとも第3誘電体膜、第2誘電体膜、記録膜および第1誘電体膜をこの順に有し、前記第3誘電体膜が、前記第2誘電体膜と、前記情報層を光入射側で他の情報層から分離する中間分離層または前記情報層を保護するカバー層との間に、これらに接して設けられ、前記第2誘電体膜がZnSとSiOとを含み、前記第3誘電体膜の波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下であるものであることが好ましい。隔離層に加えて、上記特定の第2誘電体膜に接して設けられた第3誘電体膜を有する情報層においては、より高い放熱効果が得られ、それにより媒体の繰り返し書き換え特性が向上する。媒体の光入射面に最も近い位置に配置される情報層において、第3誘電体膜は、第2誘電体膜とカバー層との間に、これらに接して設けられる。
また、前記第3誘電体膜は、SiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物を含むことが好ましい。Siおよび/またはAlの酸化物を含む第3誘電体膜を有する情報層は、第3誘電体層がない情報層と同等の耐湿性を有する。即ち、Siおよび/またはAlの酸化物を含む第3誘電体膜は、それの追加に起因する、記録媒体の耐湿性の劣化を生じさせない、または生じさせにくい。
また、前記第3誘電体膜は、SiOもしくはAl、またはAlSi13(AlとSiの複酸化物)から成るものであることが好ましい。そのような第3誘電体膜を有する情報層は、第3誘電体膜がない情報層と同等の透過率を有し、光入射側から遠い側に位置する情報層の反射率の低下および記録感度の悪化がない又は非常に小さい情報記録媒体を与える。
また、前記第3誘電体膜の厚みは、5nm以上20nm以下であることが好ましい。そのような厚さの第3誘電体膜は、繰り返し書き換え特性の向上に適している。
次に本発明の情報記録媒体の製造方法について述べる。本発明の情報記録媒体の製造方法は、情報層を形成する工程を3以上含み、少なくとも1つの前記情報層を形成する工程が、Bi、TiおよびOを含む酸化物を含む誘電体からなる透過率調整膜を形成する工程と、隔離膜を形成する工程と、光の照射により結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化し得る記録膜を形成する工程とを含み、
前記隔離膜を形成する工程が、前記情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層を形成した後に続けて実施され、かつ、波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下である膜が得られるように、ターゲットをスパッタリングすることを含み、
前記透過率調整膜を形成する工程が、前記隔離膜を形成する工程を実施した後に続けて実施され、Bi、TiおよびOを含む誘電体から成るターゲットをスパッタリングすることを含む
ことを特徴とする。本明細書において、2つの層または膜を形成する工程を「続けて実施する」とは、2つの工程の間に、別の膜または層を形成する工程が実質的に存在しないことを意味する。そのように2つの工程を実施することにより、形成される膜が、厚さ方向において互いに接している構成を得ることができる。
前記隔離膜を形成するために用いるターゲットは、SiOもしくはAl、またはAlSi13(AlとSiの複酸化物)から成るものであることが好ましい。
また、本発明の情報記録媒体の製造方法は、前記透過率調整膜を形成する工程と、前記隔離膜を形成する工程と、前記記録膜を形成する工程とを含む、前記少なくとも1つの情報層を形成する工程が、第3誘電体膜を形成する工程と、第2誘電体膜を形成する工程とをさらに含み、
前記第2誘電体膜を形成する工程が、ZnSとSiOを含む誘電体から成るターゲットを用いてスパッタリングすることを含み、
前記第3誘電体膜を形成する工程が、前記第2誘電体膜を形成した後に続けて実施され、かつ、SiおよびAlより選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物を含む誘電体から成るターゲットを用いてスパッタリングすることを含み、
前記第3誘電体膜を形成する工程を実施した後に、前記情報層を光入射側で他の情報層から分離する中間分離層または前記情報層を保護するカバー層が続けて形成されることが好ましい。
この場合、前記第3誘電体膜を形成するために用いるターゲットは、SiOもしくはAl、またはAlSi13(AlとSiの複酸化物)から成ることが好ましい。
以下、本発明における実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は例示的なものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1として、レーザ光を用いて情報の記録及び再生を行う情報記録媒体の一例を説明する。図1に、その光学的情報記録媒体の一部断面を示す。本実施の形態の情報記録媒体1は、情報を記録再生する情報層を3層含んでおり、片面からのエネルギービーム(一般的には、レーザ光)10の照射により、各情報層に対して情報を記録再生できる多層光学的情報記録媒体である。レーザビーム10は、波長405nm付近の青紫色域のレーザ光である。情報記録媒体1は、基板11上に、中間分離層13および15を介して、順次積層された、第1情報層12、第2情報層14および第3情報層16を有し、第3情報層に接してカバー層17が設けられている。第1情報層12は全反射型の情報層であり、第2情報層14および第3情報層16は半透過型の情報層である。この情報記録媒体において、第2情報層14および第3情報層16が、光入射側に位置する情報層であり、レーザ光がそれを通過して、別の情報層に情報を記録し、または別の情報層から情報を再生できるような透過率を有する情報層である。
このように、情報記録媒体1においては、3つの情報層において、情報を記録し、および/または再生できるので、例えば、1情報層あたりの容量を33.4GBにして、100GBの容量を有する情報記録媒体を得ることができる。
3つの情報層の実効反射率は第1、第2および第3の情報層の反射率と、第2および第3の情報層の透過率を各々調整することにより制御できる。
本明細書中では、3つの情報層を積層した状態で測った各情報層の反射率を、実効反射率と定義する。特に断りがない限り、「実効」と記載していなければ、積層しないで測った反射率を指す。また、Rcgは記録層が結晶相であるときの情報層の溝部反射率、Ragは記録層が非晶質相であるときの情報層の溝部反射率である。ここで、「溝部」とは、基板において後述する案内溝が形成された部分を指し、溝部反射率とは溝部を有する部分の上方に位置する情報層の反射率である。反射率比はRcg/Ragと定義する。反射率コントラストは(Rcg−Rag)/(Rcg+Rag)と定義する。ここで、記録層が結晶相であるときの情報層の鏡面部反射率をRc、記録層が非晶質相であるときの情報層の鏡面部反射率をRaとすると、RcはRcgの1.2〜1.4倍で、RaもRagの1.2〜1.4倍である。ここで、「鏡面部」とは、基板に案内溝が形成されていない部分(平坦な部分)を指す。
本実施の形態では、一例として、第1情報層12の実効Rcgが1.8%、実効Ragが0.2%、第2情報層14の実効Rcgが1.8%、実効Ragが0.2%、第3情報層16の実効Rcgが2.7%、実効Ragが0.4%となるように設計した構成を説明する。
第3情報層16の透過率[(Tc+Ta)/2]が57%、第2情報層14の透過率が48%である場合、第1情報層12はRcgが24%、Ragが3%、第2情報層14はRcgが5.5%、Ragが0.7%、第3情報層16はRcgが2.7%、Ragが0.4%となるように設計すれば、前述の反射率を得ることができる。ここで、Tcは記録層が結晶相であるときの情報層の透過率、Taは記録層が非晶質相であるときの情報層の透過率である。一例として、第3情報層16の[(Tc+Ta)/2]が57%である場合、Tcが56%、Taが58%であってよい。あるいは、Tcが58%、Taが56%であってよい。TcとTaは等しくなくてもよいが、近い値であることが好ましい。
以下、基板11、中間分離層13、中間分離層15およびカバー層17の機能、材料および厚みについて説明する。
基板11は円盤状の透明な基板であり、支持体として機能し、また情報層を保護する。基板11の材料としては、例えば、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、またはPMMA等の樹脂、あるいはガラスを挙げることができる。基板11の情報層を形成する側の表面には、必要に応じてレーザ光10を導くための凹凸の案内溝が形成されていてもよい。基板11の情報層が形成される側とは反対側の面は、平滑であることが好ましい。なお、図示した形態において、基板11は、1.1mm程度の厚みを有し、約120mmの直径を有することが好ましい。また、案内溝を基板11に形成した場合、本明細書においては、レーザ光10に近い側にある面を便宜的に「グルーブ面」と呼び、レーザ光10から遠い側にある面を便宜的に「ランド面」と呼ぶ。たとえば、媒体1をBlu−ray Disc(BD)として使用する場合、グルーブ面とランド面の段差(「グルーブの深さ」ともいう)は、10nm以上30nm以下であることが好ましい。BDでは、グルーブ面のみに記録を行う。BD用の基板11において、グルーブ−グルーブ間の距離(グルーブ面中心からグルーブ面中心までの距離。「トラックピッチ」とも呼ぶ)は、約0.32μmであることが好ましい。
中間分離層13および15は、光硬化型樹脂(特に紫外線硬化型樹脂)もしくは遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂、または誘電体等からなる。中間分離層13および15は、レーザ光が効率良く第1情報層12および第2情報層24に到達するよう、記録再生する波長λの光に対して光吸収が小さい(即ち、透明である)ことが好ましい。中間分離層13および15は、第1情報層12、第2情報層14および第3情報層16のフォーカス位置を区別するために用いられ、その厚さは対物レンズの開口数(NA)とレーザ光の波長λによって決定される焦点深度ΔZ以上であることが必要である。焦点の光強度の基準を無収差の場合の80%と仮定した場合、ΔZはΔZ=λ/{2(NA)}で近似できる。また、第2情報層14における裏焦点の影響を防ぐため、中間分離層13と中間学分離層15の厚みは異なることが好ましい。また、中間分離層13および15において、レーザ光の入射側に凹凸の案内溝が形成されていてもよい。
カバー層17は、媒体の多層膜(特に第3情報層16)を保護するために設けられ、例えば、光硬化型樹脂(特に紫外線硬化型樹脂)もしくは遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂、または誘電体等からなる。カバー層17は、使用するレーザ光に対して光吸収が小さい(即ち、透明である)ことが好ましい。具体的には、カバー層17は、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、またはポリメチルメタクリレート(PMMA)等の樹脂、あるいはガラスを用いて形成してよい。これらの材料を使用する場合は、カバー層17を、例えば、硬化していない樹脂を第3情報層における第2誘電体膜116の表面に塗布した後、樹脂を光(特に紫外線)または熱により硬化させる方法で形成してよく、あるいは樹脂またはガラスから成るシートを接着層を介して第2誘電体膜116に貼り合わせる方法で形成してよい。カバー層17の厚みは、NA=0.85(NAは開口数)の対物レンズを用いる場合には、40μm〜80μm程度が好ましく、50μm〜65μm程度がより好ましい。カバー層17がこの範囲の厚みを有すると、そのようなNAの対物レンズを用いて情報の記録再生を良好に実施できる。
媒体1をBDとして使用する場合は、中間分離層13と15とカバー層17の厚みの総和が100μmとなるように、これらの層の厚みを設定する。例えば、中間分離層13の厚みを約25μm、中間分離層15の厚みを約18μm、カバー層17の厚みを約57μmとしてよい。
次に、第1情報層12の構成について説明する。第1情報層12は基板11の表面上に、反射膜101、第1誘電体膜102、第1界面膜103、記録膜104、第2界面膜105、第2誘電体膜106がこの順に積層されることにより形成されている。
反射膜101は、記録膜104に吸収される光量を増大させるという光学的な機能を有する。また、反射膜101は、記録膜104で生じた熱を速やかに拡散させ、記録膜104を非晶質化しやすくするという熱的な機能も有する。さらに、反射膜101は、使用する環境から多層膜を保護するという機能も有する。
反射膜101の材料として、例えばAg、Au、Cu、Al、Pt、TiおよびWといった熱伝導率が高い単体金属を用いることができる。また、AlにCr、Ni、もしくはTiなどを添加したAl合金、AuにCu、Cr、もしくはNdなどを添加したAu合金、AgにCu、Pd、Ga、In、またはNdなどを添加したAg合金、Ag−CuにPd、Ti、Ru、Al、Au、Ni、Nd、Ga、Ca、In、Gd、もしくはYなどを添加したAg合金、またはAg−NdにAuもしくはPdなどを添加したAg合金、Ag−InにSnもしくはGaなどを添加したAg合金、またはAg−Ga−Sn、Ag−Ga−Y、Ag−Ga−Al、Ag−Zn−Al、もしくはCu−Siといった合金を、反射膜101の材料として用いることもできる。特にAg合金は熱伝導率が大きいため、反射膜101の材料として好ましい。なお、元素の添加濃度は、いずれの合金においても3原子%以下が好ましい。
反射膜101の厚みは、熱拡散機能が十分に発揮されるように、30nm以上であることが好ましい。但し、反射膜101が240nmより厚い場合には、その熱拡散機能が大きくなりすぎて記録感度が低下することがある。したがって、反射膜101の厚みは30nm〜240nmの範囲内であることがより好ましい。
第1誘電体膜102は、光学的距離を調節して、記録膜104の光吸収率を高める働きと、記録前後での反射光量の変化率を大きくして信号振幅を大きくする働きとを有する。また、第1誘電体膜102は、記録膜104において発生した熱を速やかに反射膜101へ拡散し、記録膜104を冷却する働きも有する。第1誘電体膜102のこの熱拡散効果が優れている場合、記録膜104への熱的負荷が軽減されて、良好な繰り返し書き換え特性が得られる。
第1誘電体膜102の材料としては、例えば、SiO、ZrO、ZrSiO、HfO、ZnO、Cr、In、Ga、Al、TiO、Nb、Y、Bi、CeOおよびDy等の酸化物、CN、TiN、ZrN、Si、GeN、AlN、Ge−Si−NおよびGe−Cr−N等の窒化物、SiC等の炭化物、ZnS等の硫化物、ならびにLaF、CeFおよびYF等のフッ化物を挙げることができる。また、それらより選ばれる混合物で第1誘電体膜102を形成してもよい。混合物の具体的な例として、ZrO−Y(安定化ジルコニアもしくは部分安定化ジルコニア)、ZrO−Cr、ZrO−SiO−Cr、ZrO−Y−Cr、ZrSiO−Cr、ZrO−SiO−ZnO、ZrO−In、ZrO−SiO−In、ZrO−Y−In、ZrO−SiO−In−Cr、HfO−Cr、HfO−SiO−Cr、ZrO−Ga、ZrO−SiO−Ga、ZrO−SiO−Ga−Cr、ZrO−Al、ZrO−TiO、SiO−TiO、TiO−Nb、ZrO−Nb、ZrO−SiO−Al、ZrO−Dy、ZrO−SiO−Dy、In−Dy、Bi−SiO、TiO−CeO、ZrO−AlN、Al−AlN、ZrO−Cr−SiC、ZrO−SiO−ZnS、SiO−ZnS、ZrO−SiO−LaF、ZrO−SiO−Cr−LaF、ZrO−CeF、ZrO−SiO−CeF、ZrO−SiO−Cr−CeF、Dy−CeFおよびZrO−Dy−CeF等が挙げられる。
第1誘電体膜102の厚みは、2nm〜50nmであることが好ましく、反射光量の変化率をより大きくするためには3nm〜40nmであることがより好ましい。
ここで、上記第1誘電体膜102の組成は、例えば、X線マイクロアナライザー(XMA)、電子線マイクロアナライザー(EPMA)、またはラザフォード後方散乱分析法(RBS)で分析することができる。スパッタリングにより形成された第1誘電体膜102には、スパッタリング雰囲気中に存在する希ガスに由来する成分(Ar、Kr、Xe)、水分に由来する成分(O−H)、有機物に由来する成分(C)、空気に由来する成分(N、O)、スパッタ室に配置された冶具の成分(金属)およびスパッタリングターゲットに含まれる不純物(金属、半金属、半導体、誘電体)などが不可避的に含まれ、これらの分析方法で検出されることがある。これら不可避の成分は誘電体膜に含まれる全原子を100原子%とした場合、10原子%を上限として含まれていてもよい。また、不可避に含まれる成分を除く第1誘電体膜102を構成する成分が、前述の好ましい化合物または混合物等である場合(即ち、そのような化合物または混合物等から実質的に成る場合)、第1誘電体膜102は良好に機能する。これは、後述する誘電体膜106、113、118、119、123、128、129、界面層103、105、114、117、124、127、隔離膜110、120、および透過率調整膜111、121にも同様に適用される。
第1界面膜103および第2界面膜105は、第1誘電体膜102および第2誘電体膜106から記録膜104への元素の拡散を防止する、また外部からの水分の混入を防止するバリアとしての働きを有する。誘電体膜から元素拡散が生じると、記録膜104の結晶化速度の低下により、書き換え特性が低下し、また、結晶化温度の低下により信号保存性が悪化する。例えば、第1誘電体膜106をZnS−SiOなどのZnSを含む誘電体材料で形成すると、記録時に記録膜104にS元素が拡散し、結晶化速度が低下して書き換え特性が低下する。
また、第1界面膜103および第2界面膜105は、記録膜104と接して設けられているため、記録膜104の結晶化を促進または抑制する働きも有する。第1界面膜103および第2界面膜105は記録膜104との密着性に優れていることが望まれる。これらの界面膜は光吸収の少ない材料を用いて形成することが好ましい。第1界面膜103および第2界面膜105の材料としては、例えば、SiO、ZrO、ZrSiO、HfO、ZnO、Cr、In、Ga、Al、TiO、Nb、Y、Bi、CeOおよびDy等の酸化物、CN、TiN、ZrN、Si、GeN、AlN、Ge−Si−NおよびGe−Cr−N等の窒化物、SiC等の炭化物、ZnS等の硫化物およびLaF、CeFおよびYF等のフッ化物を挙げることができる。またそれらより選ばれる混合物で第1界面膜103および第2界面膜105を形成してもよい。それらの中でも、Si、Zr、Hf、Bi、Cr、In、Ga、Al、Ti、Nb、Y、ZnおよびDyより選ばれる少なくとも一つの酸化物が好ましく用いられる。そのような酸化物を含む第1界面膜103および第2界面膜105は、より向上した記録膜104との密着性を示す。
第1界面膜103および第2界面膜105の材料として、具体的には、ZrO−Y(安定化ジルコニアもしくは部分安定化ジルコニア)、ZrO−Cr、ZrO−SiO−Cr、ZrO−Y−Cr、ZrSiO−Cr、ZrO−SiO−ZnO、ZrO−In、ZrO−SiO−In、ZrO−Y−In、ZrO−SiO−In−Cr、HfO−Cr、HfO−SiO−Cr、ZrO−Ga、ZrO−SiO−Ga、ZrO−SiO−Ga−Cr、ZrO−Al、ZrO−TiO、SiO−TiO、ZrO−Nb、ZrO−SiO−Al、ZrO−Dy、ZrO−SiO−Dy、In−Dy、Bi−SiO、TiO−CeO、ZrO−AlN、Al−AlN、ZrO−SiC、ZrO−Cr−SiC、ZrO−SiO−ZnS、SiO−ZnS、ZrO−SiO−LaF、ZrO−SiO−Cr−LaF、ZrO−CeF、ZrO−SiO−CeF、ZrO−SiO−Cr−CeFおよびDy−CeFが挙げられる。第1界面膜103および第2界面膜105の厚みは1nm〜12nmであることが好ましい。界面膜の厚みが薄すぎると、バリアとしての十分な効果が得られず、記録膜104への元素の拡散や水分の混入を招き、信号品質が悪化する。また、厚みが厚すぎると、記録膜に対する結晶化促進または抑制効果が大きくなりすぎ、記録・再生特性が悪化する。このため、厚みは2nm〜10nmであることがより好ましい。
なお、第1界面膜103は、必要に応じて設けることができる。第1誘電体膜102が第1界面膜103としても機能する場合には、第1界面膜103は必ずしも設ける必要はない。
記録膜104は、例えば、レーザ光の照射によって結晶相と非晶質相の間で可逆的な相変化を起こす材料からなる。この材料としては、例えば、Te、Bi、およびGeの三元素で構成され、三元組成図において、Ge50Te50とSb40Te60を結ぶライン上にある組成またはその近傍の組成を有するもの、三元組成図において、Ge50Te50とBi40Te60を結ぶライン上にある組成またはその近傍の組成を有するもの、Ge、TeおよびInの三元素で構成され、三元組成図において、Ge50Te50とIn40Te60を結ぶライン上にある組成またはその近傍の組成を有するものを挙げることができる。また、結晶化能または光学変化量を調整するために、前述した材料をベースとし、第4元素を置換または添加する材料を用いることができる。
前述した相変化材料を組成式で表すと、GeM1M2Te100−(a+b+c)(原子%)のように表される。この材料によれば、非晶質相が安定で、結晶相と非晶質相の光学変化量が大きい記録膜が得られる。この式において、M1はSb、BiおよびInより選ばれる1または複数の元素であり、M2はSi、Ti、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Se、Ru、Rs、Pd、Mn、Ag、Al、Cr、Sn、Ga、In、Ta、Sb、Dy、Gd、Td、Os、Ir、W、PtおよびAuより選ばれる1または複数の元素である。aは30≦a≦55を満たすことが好ましく、37≦a≦49を満たすことがより好ましい。また、bは0<b≦20を満たすことが好ましく、0<b≦12を満たすことがより好ましい。また、cは0≦c≦20を満たすことが好ましく、0<c≦12を満たすことがより好ましい。また、35≦a+b+c≦60を満たすことが好ましい。
あるいは、記録膜104の材料としては、例えば、組成式:SbTeGeM3(100−d−e−f)(原子%)(M3はAu、In、Al、Ga、C、Si、Zn、Mn、SnおよびBiより選ばれる少なくとも一つの元素)で表される材料を用いることができる。このような材料を用いると、高結晶化能を有する記録膜を形成することができる。この式において、d、e、fは、70≦d≦90、0≦e≦25、3≦f≦25を満たすことが好ましい。
記録膜104の厚みは、良好な記録特性を得るために、5nm〜20nmの範囲内にあることが好ましい。記録膜104が厚すぎる場合は、熱の面内方向への拡散による隣接領域への熱的影響が大きくなる。また、記録膜104が薄すぎる場合は情報記録媒体1の反射率の変化量が小さくなる。記録膜104の厚みは7.5nm〜13nmであることがさらに好ましい。
本実施の形態の変形例において、記録膜104は、非可逆的相変化材料で形成することができる。非可逆的相変化材料としては、例えば、Te−O、Sb−O、Ge−O、Sn−O、In−O、Zn−O、Mo−OおよびW−O等のうち少なくとも一つを含む酸化物材料、または有機色素系記録材料などを用いてよい。あるいは、記録膜104は、2以上の層が積層されてなり、それぞれの層に含まれる材料が記録時に合金化または反応して、非可逆的相変化材料を生成するように形成されてよい。これらの中で日本国特許公報平7−25209公報(特許第2006849号)に開示されるように、TeO+M4(M4はPdやGeなどの元素。)が好ましく用いられる。記録膜が非可逆的相変化材料で形成される場合、第1の情報層12は、1回のみ書き込み可能な追記型の情報層となる。
あるいは、本実施の形態の別の変形例において、記録膜104は、磁場の印加と光の照射によって、情報の記録、消去、および再生を行う光磁気材料を用いて形成してもよい。光磁気材料としては、Tb、Gd、Dy、Nd、およびSmより成る希土類金属群から選ばれる少なくとも一つの元素と、Sc、Cr、Fe、Co、およびNiより成る遷移金属群から選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料を用いることができる。光磁気材料として、具体的には、Tb−Fe、Te−Fe−Co、Gd−Fe、Gd−Fe−Co、Dy−Fe−Co、Nd−Fe−Co、Sm−Co、Tb−Fe−Ni、Gd−Tb−Fe−Co、およびDy−Sc−Fe−Coなどが挙げられる。記録膜104が光磁気材料で形成されている場合、情報記録媒体の構成は図1と必ずしも一致しないが、記録膜の両側に設けられる界面膜は、上記で説明した構成および材料を用いて形成することが好ましい。
上記記録膜104の組成は、その種類によらず、例えば、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析、X線マイクロアナライザー(XMA)、または電子線マイクロアナライザ(EPMA)で分析することができる。スパッタリングにより形成された記録層35には、スパッタリング雰囲気中に存在する希ガスに由来する成分(Ar、Kr、Xe)、水分に由来する成分(O−H)、有機物に由来する成分(C)、空気に由来する成分(N、O)、スパッタ室に配置された冶具の成分(金属)およびスパッタリングターゲットに含まれる不純物(金属、半金属、半導体、誘電体)などが不可避的に含まれ、ICP発光分光分析、XMA、EPMAなどの分析で検出されることがある。これら不可避の成分は記録膜104に含まれる全原子を100原子%とした場合、10原子%を上限として含まれていてもよい。また、不可避に含まれる成分を除く記録膜104を構成する成分が、前述の組成式を満足している場合(即ち、記録膜104がそのような組成式で示される材料から実質的になる場合)、記録膜104は良好に機能する。これは、後述する記録膜116、126にも同様に適用される。
第2誘電体膜106は記録膜104を水分等から保護する働きと、第1誘電体膜102と同様、光学的距離を調節して記録膜104の光吸収率を高める働きと、記録前後での反射光量の変化率を大きくして信号振幅を大きくする働きとを有する。第2誘電体膜106は、例えば、ZrO、HfO、SiO、MgO、ZnO、TiO、Nb、TaおよびAl等の酸化物、CN、TiN、ZrN、Si、GeN、AlN、Ge−Si−NおよびGe−Cr−N等の窒化物、ZnS等の硫化物やSiC等の炭化物を用いて形成することができる。これらの材料のうち、例えば、ZnSとSiOの混合物は、非晶質材料であること、成膜速度が速いこと、屈折率が高いこと、ならびに機械的強度および耐湿性が良好であることから、第2誘電体膜106の材料として特に優れている。
第2誘電体膜106の厚みは、例えば、マトリクス法(例えば、久保田広著「波動光学」岩波書店、1971年、第3章参照。)に基づく計算により決定される。厚みは、記録膜15が結晶相の場合と非晶質相の場合との反射光量の変化率が大きくなり、また、記録膜15での光吸収が大きくなるように、決定することができる。具体的には、第2誘電体膜106の厚みは、20nm〜150nmの範囲内にあることが望ましく、40nm〜90nmの範囲内にあることがより好ましい。
次に第2情報層14の構成について説明する。第2情報層14は、中間分離層13の表面上に、隔離膜110、透過率調整膜111、反射膜112、第1誘電体膜113、第1界面膜114、核生成膜115、記録膜116、第2界面膜117、第2誘電体膜118、第3誘電体膜119がこの順に積層されることにより形成されている。
隔離膜110は本発明の特徴を成す要素である。隔離膜110は、過率調整膜111によって向上させた第2の情報層14の透過率が隔離膜110の形成により低下することを極力抑えるように形成される。この隔離膜110は、中間分離層13と透過率調整膜111とが直接接することに起因すると考えられる繰り返し記録特性への影響を抑制することができる。
隔離膜110は、波長405nmにおける光学定数の屈折率および消衰係数が中間分離層13のそれらに近くなるように形成される。具体的には、隔離膜110の波長405nmにおける屈折率は1.8以下であり、消衰係数は0.05以下である。隔離膜110がこのような光学定数を有することにより、隔離膜110が形成されても、第2情報層14の透過率の低下が抑えられ、前述の効果を得ることができる。隔離膜110の光学定数の屈折率は、1.8以下であれば、その下限は特に限定されない。但し、そのような屈折率を有する膜を薄膜として(例えば、20nm以下の厚みで)スパッタリング法等により形成することを考慮すると、その下限は一般に1.4程度である。隔離膜110の消衰係数は、0.05以下であれば、その下限は特に限定されず、0または0に近くてもよい。
このような光学定数を有する材料としては、例えば、Si−O、Al−O、Mg−O、Al−Si−O、Mg−Si−O、La−F、Ce−Fなどが挙げられる。ここで、記号「−」は、「混合」を意味し、例えば、Si−Oは、元素レベルで分析したときに、SiとOとが検出される材料である。これらの材料は、一般に、酸化物、複合酸化物、またはフッ化物のような化合物の形態で、隔離膜110を形成する。尤も、隔離膜110において、化合物は化学量論組成のものとして存在していなくてもよい。
隔離膜110は、下記の式のいずれかで示される材料を含むことが好ましく、そのような材料から実質的に成ることがより好ましい。
SiO (1)(式中、xは、1≦x≦4を満たす。)
AlO (2)(式中、yは、1≦y≦4を満たす。)
MgO (3)(式中、zは、1≦z≦4を満たす。)
AlSi(4)(式中、mは、0.5≦m≦10を満たし、nは、1≦n≦25を満たす。)
MgSi (5)(式中、qは、0.5≦q≦10を満たしし、rは、1≦r≦25を満たす。)
LaF (6)(式中、sは、1≦s≦6を満たす。)
CeF (7)(式中、tは、1≦t≦6を満たす。)
あるいは、隔離膜110は、化学量論組成の化合物、具体的には、SiO、Al、AlSi13(AlとSiの複酸化物)、MgO、MgSiO(SiとMgの複合酸化物)、LaF、またはCeFを含んでよく、好ましくはそのような材料から実質的に成る。これらの化合物を含む膜は、後述するように、スパッタリング法により形成される。スパッタリング法により形成される膜を分析して求める組成は、化学量論組成とならないことがある。そのことを考慮して、上記において隔離膜110に含まれる材料の好ましい組成を、組成式(1)〜(7)を用いて示している。
あるいは、隔離膜110は、上記組成式(1)〜(7)で示される材料および上記化学量論組成の化合物から選択される2以上の材料の混合物で形成されてよい。例えば、隔離膜は、SiOとAlとが、モル比20:1〜1:20(SiO:Al)で混合された材料で形成されてよい。あるいはまた、隔離膜110は、上記組成式(1)〜(7)で示される材料および上記化学量論組成の化合物から選択される1または2以上の材料を主成分として(具体的には、50モル%を超える量で)含み、他の酸化物、複合酸化物、および/またはフッ化物を、副成分として含むものであってよい。特に、そのような混合物は、好ましくは、Si−OまたはAl−O、より好ましくは上記組成式(1)または(2)で示される材料、さらにより好ましくはSiOまたはAlをベースとする混合物であることが好ましい。副成分の種類は、隔離膜全体の光学定数の屈折率および消衰係数がそれぞれ1.8以下および0.05以下である限りにおいて、特に限定されない。
より高い耐湿性(具体的には、隔離膜を設けない媒体と同等の耐湿性)を得るためには、隔離膜110は、SiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物を含むことが好ましく、そのような酸化物から実質的に成ることが好ましい。また、第2情報層14の透過率の低下を実質的に無くすためには、隔離膜110は、SiOまたはAlから実質的に成ることが好ましい。これらの化合物は、透過率調整膜に良好に密着して、媒体の耐湿性を低下させないと考えられる。
隔離膜110の厚みは3nm以上20nm以下であることが好ましい。隔離膜110の厚みが3nm未満であると、隔離膜110を形成することによる効果が得られにくく、厚みが20nmを越えると、隔離膜110の形成に時間を要し、生産性が低下する。また、隔離膜110の厚みが大きすぎると、信号の記録中に生じた熱が基板に放熱されにくくなり、却って繰り返し書き換え特性が低下することがある。
透過率調整膜111は、第2情報層14の透過率を調整する働きを有する。この膜を設けることにより、記録膜が結晶相であるときの第2情報層14の透過率Tc(%)と、記録膜が非晶質相であるときの第2情報層14の透過率Ta(%)を共に高くすることができる。具体的には、透過率調整膜111を設けた場合、透過率調整膜111が無い場合に比べ、TcおよびTaを2〜8%向上することができる。また、透過率調整膜111は、記録膜116において発生した熱を速やかに反射膜112へ拡散し、記録膜116を冷却する働きも有する。
透過率をより高めるため、透過率調整膜111の屈折率n1および減衰係数k1は、n1≧2.5およびk1≦0.05を満たすことが好ましい。これらを満足する材料として、BiおよびTiの酸化物を含む誘電体が挙げられる。具体的には、透過率調整膜111は、Bi−Ti−Oを含む誘電体から成ることが好ましく、(Bi(TiO100−g(mol%)(式中、20≦g≦80)で表される材料を含むことがより好ましく、当該式で表される材料から実質的に成ることがより好ましい。この式で表される材料として、例えば、g=40であるBiTi12、g=50であるBiTiO、g=33.3であるBiTiなどが挙げられる。
透過率調整膜111の厚みは、第2の情報層の透過率および反射率コントラスト(Rcg−Rag)/(Rcg+Rag)が共に高くなるように選択される。具体的には、透過率調整膜の厚みは、10nm以上30nm以下であることが好ましい。
反射膜112は、前述した反射膜101と同様の材料を用いて形成することができる。反射膜112の機能も、反射膜101のそれと同様である。第2情報層14において透過率を確保する必要があるため、反射膜112の厚みは、4nm〜20nmの範囲内にあることが望ましく、7nm〜14nmの範囲内にあることがより好ましい。
第1誘電体膜113は、前述した第1誘電体膜102と同様の材料を用いて形成することができる。第1誘電体膜113の機能も、第1誘電体膜102のそれと同様である。第1誘電体膜113の厚みは、3nm〜20nmの範囲内にあることが望ましく、4nm〜15nmの範囲内にあることがより好ましい。
第1界面膜114は、前述した第1界面膜103と同様の材料を用いて形成することができる。第1界面膜114の機能も、第1界面膜103のそれと同様である。第1界面膜114の厚みは、3nm〜15nmの範囲内にあることが望ましく、3nm〜10nmの範囲内にあることがより好ましい。
第1界面膜114は、必要に応じて設けることができる。第1誘電体膜113が第1界面膜114としても機能する場合には、第1界面膜103は必ずしも設ける必要はない。
核生成膜115は、記録膜116と接することにより、記録膜116の結晶粒径を小さくするという機能を有する。記録膜116の結晶粒径が小さくなると、情報層のノイズを下げることができ、信号品質を向上させることができる。核生成膜15の材料としては、式(Ge0.5Te0.5(Bi0.4Te0.6100−h(原子%)(式中、0<h≦90)、式(Ge0.5Te0.5(Sb0.4Te0.6100−i(原子%)(式中、0<i≦80)、および式(Ge0.5Te0.5(Sn0.5Te0.5100−j(原子%)(式中、0<j≦60)で示される材料が挙げられる。核生成膜115は、記録層116の結晶粒径を小さくする機能を発揮するのに十分な厚みを有するように形成される。具体的には、厚みは、0.1nm以上2.0nm以下であることが好ましく、0.5nm以上1.2nm以下であることがより好ましい。
上記核生成膜115の組成は、例えば、ICP発光分光分析、XMA、EPMAで分析することができる。スパッタリングにより形成された核生成膜116には、スパッタリング雰囲気中に存在する希ガスに由来する成分(Ar、Kr、Xe)、水分に由来する成分(O−H)、有機物に由来する成分(C)、空気に由来する成分(N、O)、スパッタ室に配置された冶具の成分(金属)およびスパッタリングターゲットに含まれる不純物(金属、半金属、半導体、誘電体)などが不可避的に含まれ、ICP発光分光分析、XMA、EPMAなどの分析で検出されることがある。これら不可避の成分は核生成膜116に含まれる全原子を100原子%とした場合、10原子%を上限として含まれていてもよい。また、不可避に含まれる成分を除く核生成膜115を構成する成分が、前述の組成式を満足している(即ち、核生成膜115がそのような組成式で示される材料から実質的に成る)場合、核生成膜115は良好に機能する。これは、後述する核生成膜126にも同様に適用される。
記録膜116は、前述した記録膜104に関連して説明した可逆的相変化材料を用いて形成することができる。記録膜116の機能も、可逆的相変化膜として形成される記録膜114のそれと同様である。記録膜116の厚みはレーザ光の透過率を上げるため、なるべく小さくすることが好ましい。具体的には、厚みは、4nm〜10nm範囲内にあることがより好ましい。
第2情報層14の記録膜116は、好ましくはGeM1M2Te100−(a+b+c)(原子%)で表される材料を含み、より好ましくはそのような材料から実質的に成る。小さい厚みでも光学変化量を大きくし、情報記録媒体におけて反射率コントラストを高くして、大きな信号振幅を得るためには、当該材料にはGe50Te50がより多い量で含まれることが好ましい。
第2界面膜117は、前述した第2界面膜105と同様の材料を用いて形成することができる。第2界面膜117の機能も、第2界面膜105のそれと同様である。第2界面膜117の厚みは、2nm〜12nmの範囲内にあることが望ましく、3nm〜8nmの範囲内にあることがより好ましい。
第2誘電体膜118は、前述した第2誘電体膜106と同様の材料を用いて形成することができる。第2誘電体膜118の機能も、第2誘電体膜106のそれと同様である。第2誘電体膜118の厚みは、20nm〜100nmの範囲内にあることが望ましく、25nm〜60nmの範囲内にあることがより好ましい。
第3誘電体膜119は、第2誘電体膜118と、第2情報層を光入射側の他の情報層(第3情報層16)から分離する中間層15との間に位置する。第3誘電体膜119は、記録膜116で生じた熱を速やかに拡散させ、記録膜への熱負荷を軽減させる役割を有する。第3誘電体膜119は、第2誘電体膜118が比較的厚い膜であり、当該第2誘電体膜において熱が蓄積しやすいことから、好ましく設けられる。第3誘電体膜の熱伝導率は、第2誘電体膜118のそれよりも高いことが好ましい。また、前述のように、第2誘電体膜118の材料としては、ZnS−SiOが非常に適しており、これが広く用いられている。ただし、ZnS−SiOは誘電体材料の中でも熱伝導率が低い材料であるため、第2誘電体膜118をZnS−SiOで形成した場合は、第3誘電体膜119を設けることによる効果が非常に顕著に現れる。
また、第3誘電体膜119は、それを形成することによる、第2情報層14の透過率の低下を少なくするため、波長405nmにおける光学定数の屈折率および消衰係数が、中間分離層15のそれらに近い材料で形成することが好ましい。具体的には、第3誘電体膜119の材料には、屈折率1.8以下であり、消衰係数0.05以下であることが求められる。そのような材料は、先に説明した隔離膜111の材料である。Si−O、Al−O、Mg−O、Al−Si−O、Mg−Si−O、La−F、Ce−Fなどはいずれも、ZnS−SiOよりも高い熱伝導率を有し、かつ上記範囲の屈折率および消衰係数を有する。第3誘電体膜119の材料は、隔離膜110に関して説明したとおり、上記式(1)〜(7)で示される材料または化学量論組成の化合物であってよく、あるいはそれらの材料または化合物を含む混合物であってよい。また、隔離膜110と同様に、耐湿性の点から、第3誘電体膜119は、SiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物(特に、SiOおよびAl)により好ましく形成される。第3誘電体膜119の厚みは、5nm以上20nm以下であることが好ましい。
次に第3情報層16の構成について説明する。第3情報層16は、中間分離層15の表面上に、隔離膜120、透過率調整膜121、反射膜122、第1誘電体膜123、第1界面膜124、核生成膜125、記録膜126、第2界面膜127、第2誘電体膜128、第3誘電体膜129がこの順に積層されることにより形成されている。第3情報層16の構成は基本的には第2情報層14と同様である。したがって、第3情報層16を構成する各層の膜の材料、機能、および形状は、第2情報層14のそれらと同じである。
具体的には、隔離膜120は、隔離膜110と同様の材料を用いて形成することができる。隔離膜120の機能および形状も、隔離膜110のそれらと同様である。隔離膜120は、透過率調整膜121と、第3情報層16を第2情報層から分離する中間層15との間に、これらに接して配置される。
透過率調整膜121は、透過率調整膜111と同様の材料を用いて形成することができる。透過率調整膜121の機能および形状も、透過率調整膜111のそれらと同様である。
反射膜122は、反射膜112と同様の材料を用いて形成することができる。反射膜122の機能も、反射膜112のそれと同様である。反射膜122の厚みは第3情報層16の透過率を高くするため、なるべく小さくすることが好ましく、具体的には、5nm〜12nmの範囲内にあることがより好ましい。
第1誘電体膜123は、第1誘電体膜113と同様の材料を用いて形成することができる。第1誘電体膜123の機能および形状も、第1誘電体膜113のそれらと同様である。
第1界面膜124は、第1界面膜114と同様の材料を用いて形成することができる。第1界面膜124の機能および形状も、第1界面膜114のそれら同様である。なお、第1界面膜124は、第1誘電体123から核生成膜125および/または記録層126の元素拡散が生じる場合等に、必要に応じて設けることができる。
核生成膜125は、核生成膜115と同様の材料を用いて形成することができる。核生成膜125の機能および形状も、核生成膜115のそれらと同様である。
記録膜126は、記録膜116と同様の材料(可逆的相変化材料)を用いて形成することができる。記録膜126の機能も、記録膜116のそれと同様である。記録膜116の厚みは、第3情報層16の透過率を高くするため、なるべく小さくすることが好ましく、具体的には、3nm〜8nm範囲内にあることがより好ましい。また、記録膜116と同様に、記録膜126は、好ましくはGeM1M2Te100−(a+b+c)(原子%)で表される材料を含み、より好ましくはそのような材料から実質的に成る。小さい厚みでも光学変化量を大きくし、情報記録媒体におけて反射率コントラストを高くして、大きな信号振幅を得るためには、当該材料にはGe50Te50がより多い量で含まれることが好ましい。
第2界面膜127は、第2界面膜117と同様の材料を用いて形成することができる。第2界面膜127の機能および形状も、第2界面膜117のそれらと同様である。
第2誘電体膜128は、第2誘電体膜118と同様の材料を用いて形成することができる。第2誘電体膜128の機能および形状も、第2誘電体膜118のそれらと同様である。
第3誘電体膜129は、第3誘電体膜119と同様の材料を用いて形成することができる。第3誘電体膜129の機能および形状も、第3誘電体膜119のそれらと同様である。第3情報層16の表面にはカバー層17が形成されるため、第3誘電体膜129は、第2誘電体膜128とカバー層17との間に位置する。
3つの情報層を有する他の形態の情報記録媒体においては、いずれかの情報層が再生専用型であってもよい。この再生専用型情報層は、あらかじめ基板(または中間層)に形成された記録ピット上に形成された反射膜を有する。反射膜は、金属元素、金属合金、誘電体、誘電体化合物、半導体元素、および半金属元素から成る群より選択される少なくとも一つを含む材料などを用いて形成される。たとえば、反射膜は、AgまたはAg合金を含む層であってよい。
本発明のさらに別の実施の形態においては、情報記録媒体は、4つ以上の情報層を含んでよい。本発明の効果は、光入射側に位置する少なくとも1つの情報層が書き換え型の情報層であり、かつBiおよびTiの酸化物を含む誘電体から成る透過率調整膜、および光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下である隔離膜を含み、隔離膜が、透過率調整膜と、この情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層との間に、これらに接して設けられる限りにおいて、情報層を3以上含む、いずれの形態においても得られる。
実施の形態1の情報記録媒体1を含む本発明の情報記録媒体には、線速度一定のConstant Linear Velocity(CLV)もしくは回転数一定のConstant Angular Velocity(CAV)のいずれの記録方式でも、情報を記録することができる。
実施の形態1の情報記録媒体1を含む本発明の情報記録媒体における情報の記録再生は、好ましくは、対物レンズの開口数NAが0.85である光学系を用いて行われる。但し、NAはこれに限定されず、NA>1の光学系を用いて記録再生を行ってもよい。NA>1の光学系としてはSolid Immersion Lens(SIL)またはSolid Immersion Mirror(SIM)を使用することができる。これらの系を使用する場合、中間分離層とカバー層は、それぞれ5μm以下の厚みの層に形成してよい。あるいは、情報の記録再生は、近接場光を利用した光学系を用いて実施してもよい。
次に、本実施の形態1の情報記録媒体1の製造方法について説明する。
第1情報層12を構成する反射膜、第1誘電体膜、第1界面膜、記録膜、第2界面膜、第2誘電体膜および透過率調整膜は、気相成膜法の一つであるスパッタリング法により形成できる。まず、基板11(例えば、厚み1.1mm)を成膜装置内に配置する。
続けて、まず、反射膜101を成膜する。このとき、基板11に案内溝が形成されているときは、この案内溝側に反射膜101を成膜する。反射膜101は、反射膜101を構成する金属または合金からなるターゲットを、希ガス雰囲気中、または希ガスと反応ガス(例えば、酸素ガスまたは窒素ガス)との混合ガス雰囲気中でスパッタリングすることにより形成される。希ガスは、Arガス、Krガス、およびXeガスのいずれでもよい。なかでも、安価なArガスが希ガスとして好ましく用いられる。これは以下に述べる希ガスについても同様である。
続いて、反射膜101上に第1誘電体膜102を成膜する。第1誘電体膜102は第1誘電体膜102を構成する誘電体(化合物または混合物)を含むスパッタリングターゲットを、希ガス雰囲気中、または希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、第1誘電体膜102を構成する誘電体を生成する、反応性スパッタリングであってよい。その場合、スパッタリングターゲットは、金属元素から成るものであってよい。反応性スパッタリングにおいては、金属元素が混合ガスに含まれる元素と反応して、誘電体(例えば、酸化物または窒化物)を形成する。
続いて、第1誘電体膜102上に第1界面膜103を成膜する。第1界面膜103は、第1界面膜103を構成する誘電体(化合物または混合物)ターゲットを、希ガス雰囲気中、または希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、スパッタリング中に第1界面膜103を構成する誘電体を生成する、反応性スパッタリングであってよい。その場合、スパッタリングターゲットは、金属元素から成るものであってよい。
続いて、第1界面膜103上に記録膜104を成膜する。記録膜104は、その組成に応じて、Ge−M1−M2−TeまたはSb−Te−Ge−M3合金からなるターゲットを、Arガス雰囲気中、Krガス雰囲気中、Arと反応ガスとの混合ガス雰囲気中またはKrと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。
続いて、記録膜104上に第2界面膜105を成膜する。第2界面膜105は、第2界面膜105を構成する誘電体(化合物または混合物)からなるターゲットを用いて、希ガス雰囲気中、または希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、スパッタリング中に第2界面膜105を構成する誘電体を生成する、反応性スパッタリングであってよい。その場合、スパッタリングターゲットは、金属元素から成るものであってよい。
続いて、第2界面膜105上に第2誘電体膜106を成膜する。第2誘電体膜106は、第2誘電体膜106を構成する誘電体(化合物または混合物)からなるターゲットを、希ガス雰囲気中、または希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、スパッタリング中に第2誘電体膜106を構成する誘電体を生成する、反応性スパッタリングであってよい。その場合、スパッタリングターゲットは、金属元素から成るものであってよい。
続いて、第2誘電体膜106上に中間分離層13を形成する。中間分離層13は、光硬化型樹脂(特に紫外線硬化型樹脂)または遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を第1情報層301上にスピンコート法により塗布した後に、樹脂を硬化させることにより形成できる。なお、中間分離層31に案内溝を設ける場合、表面に所定の形状の溝が形成された転写用基板(型)を硬化前の樹脂上に密着させた後、基板11と転写用基板とを回転させて、硬化前の樹脂をスピンコート法により広げ、その後、樹脂を硬化させる。さらに、その後、転写用基板を硬化した樹脂から剥がすことにより、所定の案内溝が形成された中間分離層13が形成される。
続けて、第2情報層14を形成する。第2情報層14の形成は、隔離膜110の形成から開始される。隔離膜110は、隔離膜110を構成する誘電体(化合物または混合物)からなるターゲットを、Arガス雰囲気中、またはArと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。Arと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、反応性スパッタリングであってよい。その場合、ターゲットは、金属元素から成るものであってよい。
続けて、透過率調整膜111を形成する。透過率調整膜111は、透過率調整膜111を構成する誘電体(化合物または混合物)からなるスパッタリングターゲットを用いて、Arガス雰囲気中、またはArと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングにより形成できる。Arと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、反応性スパッタリングであってよい。その場合、ターゲットは、金属元素から成るものであってよい。
続けて、透過率調整膜111上に反射膜112を形成する。反射膜112は、前述した反射膜101と同様の方法で形成できる。
続けて、反射膜112上に第1誘電体膜113を形成する。第1誘電体膜113は、前述した第1誘電体膜102と同様の方法で形成できる。
続いて、第1誘電体膜113上に第1界面膜114を形成する。第1界面膜114は、前述した第1界面膜103と同様の方法で形成できる。
続けて、第1界面膜114上に核生成膜115を形成する。核生成膜115は、その組成に応じて、Ge−Bi−Te合金、Ge−Sb−Te合金、またはGe−Sn−Te合金からなるターゲットを、Arガス雰囲気中、Krガス雰囲気中、Arと反応ガスとの混合ガス雰囲気中、またはKrと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。
続けて、核生成膜115上に記録膜116を形成する。記録膜116は、前述した記録膜104と同様の方法で形成できる。
続けて、記録膜116上に第2界面膜117を形成する。第2界面膜117は、前述した第2界面膜105と同様の方法で形成できる。
続けて、第2界面膜117上に第2誘電体膜118を形成する。第2誘電体膜118は、前述した第2誘電体膜106と同様の方法で形成できる。
続けて、第2誘電体膜118上に第3誘電体膜119を形成する。第3誘電体膜119は、第3誘電体膜119を構成する誘電体(化合物または混合物)からなるターゲットを、Arガス雰囲気中、またはArと反応ガスとの混合ガス雰囲気中において、スパッタリングすることにより形成できる。Arと反応ガスとの混合ガス雰囲気中におけるスパッタリングは、反応性スパッタリングであってもよい。その場合、ターゲットは金属元素から成るものであってよい。
続いて、第3誘電体膜119上に中間分離層15を形成する。中間分離層15は、前述した中間分離層13と同様の方法で形成できる。
続けて第3情報層16を形成する。第3情報層16は、基本的には前述した第2情報層14と同様の方法で形成できる。
まず、中間分離層15上に隔離膜120を形成する。隔離膜120は前述した隔離膜110と同様の方法で形成できる。
続けて、隔離膜120上に透過率調整膜121を形成する。透過率調整膜120は、前述した透過率調整膜111と同様の方法で形成できる。
続けて、透過率調整膜121上に反射膜122を形成する。反射膜122は、前述した反射膜112と同様の方法で形成できる。
続けて、反射膜122上に第1誘電体膜123を形成する。第1誘電体膜123は、前述した第1誘電体膜113と同様の方法で形成できる。
続けて、第1誘電体膜123上に第1界面膜124を形成する。第1界面膜124は、前述した第1界面膜114と同様の方法で形成できる。
続けて、第1界面膜124上に核生成膜125を形成する。核生成膜125は、前述した核生成膜124と同様の方法で形成できる。
続けて、核生成膜125上に記録膜126を形成する。記録膜126は、前述した記録膜116と同様の方法で形成できる。
続けて、記録膜126上に第2界面膜127を形成する。第2界面膜127は、前述した第2界面膜117と同様の方法で形成できる。
続けて、第2界面膜127上に第2誘電体膜128を形成する。第2誘電体膜128は、前述した第2誘電体膜118と同様の方法で形成できる。
続けて、第2誘電体膜128上に第3誘電体膜129を形成する。第3誘電体膜129は、前述した第2誘電体膜119と同様の方法で形成できる。
上記各スパッタリング工程における電源は、直流(DC:Direct Current)電源、および高周波(RF:Radio Frequency)電源のいずれかである。いずれの電源を用いる場合にも、供給電力は1W〜10kWとしてよい。なお、DC電源を用いて行うスパッタリングをDCスパッタリング、RF電源を用いて行うスパッタリングをRFスパッタリングと呼ぶ。また、スパッタリング中における成膜室の圧力は、0.01Pa〜50Paとすることが好ましい。
最後に、第3誘電体膜129上にカバー層17を形成する。カバー層17は、光硬化型樹脂(特に紫外線硬化型樹脂)または遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を、第3誘電体膜129上に塗布し、スピンコートした後に、樹脂を硬化させることにより形成できる。またカバー層17は、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、またはポリメチルメタクリレート(PMMA)等の樹脂、あるいはガラスの円盤状の基板を用いて形成してもよい。この場合は、第3誘電体膜129に光硬化型樹脂(特に紫外線硬化型樹脂)または遅効性熱硬化型樹脂等の樹脂を塗布した後、これらの基板を樹脂に密着させ、樹脂をスピンコートにより均一に延ばし、それから樹脂を硬化させることにより形成できる。
各情報層における各膜の成膜時間は、情報記録媒体の量産性を上げ、かつ製造コストを下げるため、18秒以下であることが好ましい。
以上において、基板11の案内溝が形成された面に情報層を順次形成して、情報記録媒体1を製造する方法を説明した。別の製造方法においては、カバー層17の表面に、第3情報層16、中間分離層15、第2情報層14、中間分離層13、および第1情報層12をこの順に形成し、最後に基板11を貼り合わせて、情報記録媒体1を作製することができる。その場合、隔離膜120および110は、透過率調整膜121および111が形成された後に続けて形成され、中間分離層15および13は、隔離膜120および110が形成された後に続けて形成される。また、第3誘電体膜129は、カバー層17の表面に形成され、第3誘電体膜119は、中間分離層15が形成された後に続けて形成される。さらに別の製造方法においては、カバー層17の表面に第3情報層16を形成した積層体と、基板11の表面に第1情報層12、中間分離層13および第2情報層14をこの順に形成した積層体とを、接着剤層としての中間分離層15を貼り合わせて、情報記録媒体1を作製してよい。
ここでは、各層の成膜方法として、スパッタリング法を用いた。成膜方法はこれに限定されない。例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相堆積法(CVD法:Chemical Vapor Deposition)または分子線エピタキシー法(MBE法:Molecular Beam Epitaxy)を用いて、各層を形成することも可能である。
なお、必要に応じて記録膜の全面を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。初期化工程は、記録膜104については、第2誘電体膜106または中間分離層13を形成した後に、記録膜116については、第3誘電体膜119または中間分離層15を形成した後に、記録膜126については、第3誘電体膜129またはカバー層17を形成した後に実施してよい。あるいは、すべての記録膜の初期化をカバー層17を形成した後に実施してよい。この初期化工程は、レーザビームの照射により行うことができる。なお、初期化で用いるレーザビームの波長は、ビーム幅を広げることによって、初期化に要する時間を短縮して情報記録媒体の製造コストを下げるために、790〜830nmであることが好ましい。
このようにして、実施の形態1の情報記録媒体1を製造することができる。
次に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
(実施例1)
本実施例では図1に示す情報記録媒体1の一例を説明する。以下に、本実施例の情報記録媒体1の製造方法を説明する。
まず、基板11として、案内溝(深さ20nm、トラックピッチ0.32μm)が形成されたポリカーボネート基板(厚さ1.1mm、直径120mm)を用意した。その基板11の案内溝が形成された面に、反射膜101として、厚さ100nmのAg−Ga−Cu(Agを96wt%以上含む)膜、第1誘電体膜102として、厚さ10nmの(Bi40(TiO60(mol%)膜、第1界面膜103として、厚さ5nmの(ZrO35(SiO35(Cr30(mol%)膜、記録膜104として、GeTeとInTeを22:1の比で混合した混合物にSbを0.5原子%混合した、厚さ10nmのGe44.7In4.0Sb0.5Te50.8(原子%)膜、第2界面膜105として、厚さ3nmの組成式:(ZrO35(SiO35(Cr30(mol%)で表される膜、第2誘電体膜106として、(ZnS)80(SiO20(mol%)膜を、順次スパッタリング法により成膜した。第2誘電体膜106の厚みは、マトリクス法に基づく計算により決定した。具体的には、405nmのレーザ光に対して、第2情報層14および第3情報層16がない場合の第1情報層12のRcg(記録膜104が結晶相であるときの反射率)が22〜25%になるように、厚みを決定した。
続けて、第1情報層12上に案内溝の設けられた中間分離層13(厚さ:25μm)を形成し、中間分離層13上に第2情報層14を形成した。第2情報層14は、隔離膜110として、厚さ7nmのSiO膜、透過率調整膜111として、厚さ18nmの(Bi40(TiO60(mol%)、反射膜112として、厚さ10nmのAg−Pd−Cu(Agを96wt%以上含む)膜、第1誘電体膜113として、厚さ8nmの(ZrO40(SiO40(Cr20膜、第1界面膜114として、厚さ3nmの(ZrO25(SiO25(Cr50(mol%)膜、核生成膜115として、厚さ0.7nmのGe14.3Bi28.6Te57.1(原子%)膜、記録膜116としてGeTeとInTeを31:1の比で混合した混合物にSbを0.5原子%混合した、厚さ7.5nmのGe46.0In3.0Sb0.5Te50.5(原子%)膜、第2界面膜117として、厚さ4nmの(ZrO25(SiO25(Cr50(mol%)膜、第2誘電体膜118として(ZnS)80(SiO20(mol%)膜を、第3誘電体膜119として、厚さ10nmのAl膜、順次スパッタリング法により成膜して形成した。
第2誘電体膜118の厚みは、マトリクス法に基づく計算により決定した。具体的には、405nmのレーザ光に対して、第3情報層16がない場合の第2情報層14のRcg(記録膜116が結晶層であるときの反射率)が4〜6%、透過率が46%〜50%となるように、厚みを決定した。
続けて、第1情報層14上に案内溝の設けられた中間分離層15(厚さ:18μm)を形成し、中間分離層15上に第3情報層16を形成した。第3情報層16は、厚さ7nmの隔離膜120、透過率調整膜121として、厚さ18nmの(Bi40(TiO60(mol%)、反射膜122として、厚さ7nmのAg−Pd−Cu(Agは96wt%以上含む)膜、第1誘電体膜123として、厚さ7nmの(ZrO40(SiO40(Cr20膜、第1界面膜124として、厚さ3nmの(ZrO25(SiO25(Cr50(mol%)膜、核生成膜125として、厚さ0.8nmのGe14.3Bi28.6Te57.1(原子%)膜、記録膜126として、GeTeとInTeを31:1の比で混合した化合物にSbを0.5原子%混合した、厚さ6nmのGe46.0In3.0Sb0.5Te50.5(原子%)膜、第2界面膜127として、厚さ3nmの(ZrO25(SiO25(Cr50(mol%)膜、第2誘電体膜128として(ZnS)80(SiO20(mol%)膜、第3誘電体膜129として、厚さ10nmのAl膜を、順次スパッタリング法により成膜して形成した。
第2誘電体膜128の厚みは、マトリクス法に基づく計算により決定した。具体的には、405nmのレーザ光に対して、第3情報層16のRcg(記録膜126が結晶相であるときの反射率)が2〜4%、透過率が55%〜59%となるように決定した。
その後に紫外線硬化樹脂を第3誘電体膜129上に塗布し、スピンコートした後に、紫外線により樹脂を硬化させ、カバー層17を形成し、情報記録媒体1を完成させた。最後に、第1情報層12の記録膜104、第2情報層14の記録膜116および第3情報層16の記録膜126の全面をレーザビームで結晶化させる初期化工程を行った。
本実施例においては、第3情報層16の隔離膜120が、SiO、Al、AlSi13、MgO、MgSiO、LaFおよびCeFから成る、7種類の情報記録媒体を作製した。これらのディスクNo.をそれぞれ1−101〜1−107とする。
比較のために、上記記載の構成の情報記録媒体において、隔離膜120がない情報記録媒体(ディスクNo.を1−001とする。)および隔離膜120をそれぞれTaおよびSnOで形成した情報記録媒体(ディスクNo.をそれぞれ1−002、1−003とする。)を作製した。
以上のように作製された情報記録媒体1および比較例の情報記録媒体について、以下の評価を行った。まず、隔離膜129を構成する前記の各組成の材料について、波長405nmにおける光学定数(屈折率nおよび消衰係数k)を、分光エリプソメーターを用いて測定した。次に、分光光度計を用いて、波長405nmのレーザ光に対する上記ディスクの第3情報層16の透過率を測定した。結果を表1に示す。
Figure 0005838306
表1に示すように、本実施例における情報記録媒体1(ディスクNo.1−101〜1−107)はいずれも、隔離膜120がない媒体(ディスクNo.1−001)と同等の透過率を有していた。これに対し、比較例のディスクNo.1−002および1−003の透過率は、ディスクNo.1−001の透過率よりも2%以上低かった。これは、ディスクNo.1−002および1−003の隔離膜120の屈折率nが高い、または消衰係数kが大きいことに起因する。この結果から、隔離膜の形成に起因する透過率低下を抑制するためには、隔離膜の材料は、1.8以下の屈折率、および0.05以下の消衰係数を有する必要があることがわかった。
次に、実施例および比較例の情報記録媒体の第3情報層16の繰り返し書き換え特性を、大容量のBlu−ray Disc規格である「BD−XL」規格に準じたドライブを用いて評価した。レーザ光の波長が405nm、対物レンズの開口数NAが0.85である光学系を用いて、グルーブに情報の記録を行った。記録および再生の線速度は7.36m/s(2倍速)とした。各情報層には、最短マーク長(2T)が0.111μmである、2T〜9Tのランダム信号を記録した。1情報層あたりの記録密度は、33.4GBであった。再生パワーは第1および第2情報層に対しては1.2mW、第3情報層に対して0.9mWで行い、再生光は2:1で高周波重畳(変調)されたレーザ光を用いた。
繰り返し書き換え特性の評価は、SER(Symbol Error Rate)の測定により行った。尚、繰り返し記録を行う前に各情報記録媒体において、記録パワーおよび記録補償の学習を行い、SERが最適となる記録条件で繰り返し記録を行った。1回の記録間隔は30分とし、記録と記録との間に、媒体を50℃−20%RHの恒温槽に置いた。繰り返し記録は100回実施した。100回(DOW100(Direct OverWrite 100))記録後のSERが3.0×10−3以下の媒体を「++」と、3.0×10−3より大きく5.2×10−3以下の媒体を「+」と、5.2×10−3より大きく8.0×10−3以下の媒体を「±」、8.0×10−3より大きい媒体を「−」と評価した。
ディスクNo.1−101〜1−107の媒体および比較例としてのディスクNo.1−001の媒体を評価した結果を表2に示す。
Figure 0005838306
表2に示すように、本実施例の情報記録媒体1(ディスクNo.1−101〜1−107)はいずれも、比較例1−001と比較して、改善された50℃環境下における繰り返し書き換え特性を有していた。尚、この繰り返し書き換え特性の評価において、「±」と評価された媒体は、問題なく実用され得る。
次に、実施例および比較例の情報記録媒体の第3情報層16の耐湿性を、「BD−XL」規格に準じたドライブを用いて評価した。用いたドライブは、繰り返し書き換え特性の評価で用いたものと同じ仕様である。まず、常温下で2T〜9Tのランダム信号を記録して、DOW10(Direct OverWrite 10)記録を行った。記録後のディスクを85℃、85%RH条件の恒温槽に100時間置いて、加速試験を行った。それから、記録した信号の再生を常温下で行った。SERが1.0×10−3以下の媒体を「+」と、1.0×10−3より大きく4.2×10−3以下の媒体を「±」、4.2×10−3より大きい媒体を「−」と評価した。
ディスクNo.1−101〜1−107の媒体および比較例としてのディスクNo.1−001の媒体を評価した結果を表3に示す。
Figure 0005838306
表3に示すように、ディスクNo.1−101〜1−103の媒体の耐湿性は、比較例のそれと同等であった。このことは、隔離膜120の材料として、SiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物がより好ましいことを示す。尚、耐湿性評価において、「±」と評価された媒体は、問題なく実用され得る。
また表1〜表3の結果より、SiOもしくはAl、またはAlSi13から成る隔離膜120を備えた媒体は、隔離膜120がない媒体と比較して、透過率低下がほとんどなく、耐湿性も同等であり、かつ繰り返し書き換え特性が向上したものであった。このことは、隔離膜120の材料として、SiOもしくはAl、またはAlSi13がより好ましいことを示す。
以上のように、本発明によれば、従来の媒体を上回る繰り返し書き換え特性を有する情報記録媒体が得られた。
(実施例2)
本実施例では図1に示す情報記録媒体1の別の一例を説明する。本実施例では、情報記録媒体1の第3情報層16の隔離膜120をSiOで形成し、隔離膜120の厚みを変化させて、第3情報層16の透過率および繰り返し書き換え特性を評価した。
本実施例においては、隔離膜120の厚みを2nm、3nm、5nm、7nm、10nm、15nmおよび20nmとしたものを作製した。その他の構成は実施例1のそれと同じであった。これらのディスクNo.をそれぞれ2−101〜1−107とする。(No.2−104の媒体は実施例1における1−101の媒体と同構成である。)
これらの情報記録媒体1について、第3情報層16の透過率と50℃雰囲気下における繰り返し書き換え特性の評価を行った。それぞれの評価方法は実施例1のそれと同様である。
ディスクNo.2−101〜1−107の媒体および比較例としてのNo.1−001の媒体を評価した結果を表4に示す。
Figure 0005838306
表4に示すように、本実施例の情報記録媒体1(ディスクNo.2−101〜2−107)はいずれも、比較例1−001と比較して、改善された50℃環境下における繰り返し書き換え特性を有していた。また、厚みが2nmの隔離膜120はその隔離効果がやや小さいためか、ディスクNo.2−101の媒体の繰り返し書き換え特性が他の実施例の媒体と比較してやや悪かった。
表には示していないが、隔離膜120の厚みが25nmの情報記録媒体もまた作製し、繰り返し書き換え特性の評価を行った。その結果、特性は良好であった。しかし、実施の形態1でも述べたように、隔離膜120の厚みが20nmより厚くなると、隔離膜120の成膜時間が18秒を超え、情報記録媒体の製造コストが高くなる。実際、25nmの隔離膜120を成膜するのに約23秒かかったため、この構成の媒体を量産するのは現時点では難しいと考えられた。
これらの結果から、隔離膜120の厚みは3nm以上20nm以下であることがより好ましいことがわかった。
(実施例3)
本実施例では図1に示す情報記録媒体1の別の一例を説明する。本実施例では、情報記録媒体1の第3情報層16の隔離膜120をSiOで形成し、透過率調整膜121を(Bi33.3(TiO66.7(mol%)で形成した例を示す。
本実施例においては、隔離膜120として、SiOから成る、厚みが7nmの膜を形成し、透過率調整膜121として、(Bi33.3(TiO66.7(mol%)から成る、厚みが19nmの膜を形成して、情報記録媒体を作製した。その他の構成は実施例1のそれと同じであった。この媒体のディスクNo.を3−101とする。また、比較例として、隔離膜120がないことを除いてはNo.301の媒体と同じ構成を有する情報記録媒体を作製した。この媒体のディスクNo.を3−001とする。
これらの情報記録媒体1について、第3情報層16の透過率と50℃雰囲気下における繰り返し書き換え特性の評価を行った。それぞれの評価方法は実施例1のそれと同様である。
ディスクNo.3−101および3−001の媒体を評価した結果を表5に示す。
Figure 0005838306
表5に示すように、本実施例の情報記録媒体1(ディスクNo.3−101)もまた、比較例3−001と同等の透過率を有し、ディスクNo.3−101の媒体の50℃環境下における繰り返し書き換え特性は比較例3−001よりも優れていた。
(実施例4)
本実施例では図1に示す情報記録媒体1の別の一例を説明する。本実施例では、情報記録媒体1の第3情報層16の隔離膜120をSiOで形成し、第3誘電体膜129の材料を変化させて、第3情報層16の透過率、耐湿性および繰り返し書き換え特性を評価した。
本実施例においては、隔離膜120として、SiOから成る、厚みが7nmの膜を形成し、第3誘電体膜129として、SiO、Al、AlSi13、MgO、MgSiO、LaFとおよびCeFから成る膜を形成して、情報記録媒体を作製した。第3誘電体膜129の厚みは、いずれの材料を用いた場合も10nmとした。これらのディスクNo.をそれぞれ4−101〜4−107とする。(4−102は実施例1における1−101と同構成のディスクである。)
また比較例として、第3誘電体膜129がないことを除いては、No.4−101〜4−107と同じ構成を有する情報記録媒体を作製した。この媒体のディスクNo.を4−001とする。
これらの情報記録媒体1について、第3情報層16の透過率、耐湿性、50℃雰囲気下における繰り返し書き換え特性の評価を行った。それぞれの評価方法は実施例1のそれと同様である。
ディスクNo.4−101〜4−107の媒体、および比較例としてのNo.4−001の媒体を評価した結果を表6に示す。
Figure 0005838306
表6に示すように、本実施例の情報記録媒体1(ディスクNo.4−101〜4−107)はいずれも、比較例4−001と同等の透過率を有していた。また、本実施例の媒体の50℃環境下における繰り返し書き換え特性はいずれも、比較例と比較して改善されたものであった。また、ディスクNo.4−101〜4−103の耐湿性は、比較例4−001のそれと同等であった。このことは、第3誘電体膜129の材料として、SiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物がより好ましいことを示す。尚、繰り返し書き換え特性および耐湿性評価において、「±」と評価された媒体は、問題なく実用され得る。
また、表6の結果より、SiOもしくはAl、またはAlSi13から成る第3誘電体膜129を備えた媒体は、第3誘電体膜129がない媒体と比較して、透過率低下がほとんどなく、耐湿性も同等であり、かつ繰り返し書き換え特性が向上したものであった。このことは、第3誘電体膜129の材料として、SiOもしくはAl、またはAlSi13がより好ましいことを示す。
以上のように、本発明によれば、従来の媒体を上回る繰り返し書き換え特性を有する情報記録媒体が得られた。
(実施例5)
本実施例では図1に示す情報記録媒体1の別の一例を説明する。本実施例では、情報記録媒体1の第3情報層16の隔離膜120をSiOで形成し、第3誘電体膜129の厚みを変化させて、第3情報層16の透過率および繰り返し書き換え特性を評価した。
本実施例においては、隔離膜120として、SiOから成る、厚みが7nmの膜を形成し、第3誘電体膜129として、Alから成る膜を形成して、情報記録媒体を作製した。第3誘電体膜129の厚みは、それぞれ3nm、5nm、7nm、10nm、15nmおよび20nmとした。その他の構成は実施例1のそれと同じであった。これらのディスクNo.をそれぞれ5−101〜5−106とする。(5−104は実施例1における1−101と同構成のディスクである。)
これらの情報記録媒体1について、第3情報層16の透過率と50℃雰囲気下における繰り返し書き換え特性の評価を行った。それぞれの評価方法は実施例1のそれと同様である。
ディスクNo.5−101〜5−106の媒体を評価した結果を表7に示す。
Figure 0005838306
表7に示すように、本実施例のNo.5−102〜5−106の媒体はいずれも、その50℃環境下における繰り返し書き換え特性が良好なものであった。厚みが3nmの第3誘電体129はその隔離効果がやや小さいためか、ディスクNo.5−101の媒体の繰り返し書き換え特性が他の実施例の媒体と比較してやや悪かった。
表には示していないが、第3誘電体129の厚みが25nmの情報記録媒体もまた作製し、繰り返し書き換え特性の評価を行った。その結果、特性は良好であった。しかし、実施の形態1でも述べたように、第3誘電体129の厚みが20nmより厚くなると、第3誘電体129の成膜時間が18秒を超え、情報記録媒体の製造コストが高くなる。実際、25nmの隔離膜120を成膜するのに約27秒かかったため、この構成の媒体を量産するのは現時点で難しいと考えられた。
これらの結果から、第3誘電体129の厚みは5nm以上20nm以下であることがより好ましいことがわかった。
(実施例6)
本実施例では図1に示す情報記録媒体1の別の一例を説明する。本実施例では、情報記録媒体1の第3情報層16の隔離膜120をSiOで形成し、さらに第2情報層14の隔離膜110を形成して、第2情報層14の透過率および繰り返し書き換え特性を評価した。
本実施例においては、第2情報層14の隔離膜110として、SiOから成る、厚み7nmの膜を形成したことを除いては、実施例1と同じ構成の情報記録媒体を作製した。この媒体のディスクNo.を6−101とする。また、比較例として、第2情報層14が隔離膜110を有しない情報記録媒体を作製した。この媒体のディスクNo.を6−001とする。
これらの情報記録媒体1について、第2情報層14の透過率と50℃雰囲気下における繰り返し書き換え特性の評価を行った。それぞれの評価方法は実施例1のそれと同様である。
ディスクNo.6−101および6−001の媒体を評価した結果を表8に示す。
Figure 0005838306
表8に示すように、本実施例の媒体(No.6−101)の第2情報層14の透過率は、比較例の媒体(No.6−001)の第2情報層14の透過率と同等であった。また、No.6−101の媒体の50℃環境下における繰り返し書き換え特性は、比較例のそれよりも改善されていた。尚、第2情報層14においては、第3情報層16よりも良好なSERおよびそのマージンが必要であるため、繰り返し書き換え特性が「±」と評価された媒体は、実用性に欠ける。
以上のように、本発明によれば、従来の媒体を上回る繰り返し書き換え特性を有する情報記録媒体が得られた。
以上、本発明の実施の形態について例を取り上げ説明したが、前述したように本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術発想に基づいて他の実施の形態にも適用できる。たとえば、実施の形態1よりもさらに情報層数を増やし、4つまたは5つの情報層を有する情報記録媒体においても、光入射側に位置した半透過型の情報層において、隔離膜または隔離膜および第3誘電体膜を形成することにより、同様の効果が得られる。また、複数の情報層を有する多層情報記録媒体においては、いずれかの情報層が追記型または再生専用型であってもよい。
本発明の情報記録媒体は、過酷な環境下においても繰り返し書き換え特性が優れており、大容量な光学的情報記録媒体として、たとえば、3つまたは4つの情報層を有する書き換え型多層Blu−ray Discとして有用である。また、本発明は、直径6cmないし8cmのような小径ディスクに応用することもできる。また、本発明は、NA>1の光学系、たとえばSILもしくはSIMを用いた光学系を用いた、近接場光による高密度記録が可能な書き換え型情報記録媒体、または次世代の書き換え型多層情報記録媒体として有用である。
1 情報記録媒体
12、14、16 情報層
11 基板
101、112、122 反射膜
102、113、123 第1誘電体膜
106、118、128 第2誘電体膜
119、129 第3誘電体膜
103、114、124 第1界面膜
105、117、127 第2界面膜
104、116、126 記録膜
110、120 隔離膜
111、121 透過率調整膜
115、125 核生成膜
13、15 中間分離層
17 カバー層
10 レーザ光(エネルギービーム)

Claims (12)

  1. 3層以上の情報層を含む、光の照射により、情報を記録し再生することが可能な情報記録媒体であって、光入射側に配置される少なくとも一つの情報層が情報を書き換え可能な情報層であって、光入射側より少なくとも記録膜、Bi、TiおよびOを含む誘電体からなる透過率調整膜、および隔離膜をこの順に有し、前記隔離膜が、前記透過率調整と、前記情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層との間に、これらに接して設けられ、前記隔離膜の波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下であることを特徴とする情報記録媒体。
  2. 前記隔離膜がSiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物を含む、請求項1に記載の情報記録媒体。
  3. 前記隔離膜がSiOもしくはAl、またはAlSi13から実質的に成る、請求項1に記載の情報記録媒体。
  4. 前記隔離膜の厚みが3nm以上20nm以下である、請求項1に記載の情報記録媒体。
  5. 光入射側に配置され、前記隔離膜を有する少なくとも1つの情報層が、光入射側より少なくとも第3誘電体膜、第2誘電体膜、記録膜および第1誘電体膜をこの順に有し、前記第3誘電体膜が、前記第2誘電体膜と、前記情報層を光入射側で他の情報層から分離する中間分離層または前記情報層を保護するカバー層との間に、これらに接して設けられ、前記第2誘電体膜がZnSとSiOとを含み、前記第3誘電体膜の波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下であることを特徴とする、請求項1に記載の情報記録媒体。
  6. 前記第3誘電体膜がSiおよびAlから選ばれる少なくとも一つ元素の酸化物を含む、請求項5に記載の情報記録媒体。
  7. 前記第3誘電体膜がSiOもしくはAl、またはAlSi13から実質的に成る、請求項5に記載の情報記録媒体。
  8. 前記第3誘電体膜の厚みが5nm以上20nm以下である、請求項5に記載の情報記録媒体。
  9. 3以上の情報層を含む、光により情報を記録し再生することが可能な情報記録媒体の製造方法であって、情報層を形成する工程を3以上含み、光入射側に配置される少なくとも1つの情報層を形成する工程が、Bi、TiおよびOを含む誘電体からなる透過率調整膜を形成する工程と、隔離膜を形成する工程と、光の照射により結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変化し得る記録膜を形成する工程とを含み、
    前記隔離膜を形成する工程が、前記情報層を光入射側とは反対の側で他の情報層から分離する中間分離層を形成した後に続けて実施され、かつ、波長405nmにおける光学定数の屈折率が1.8以下であり、消衰係数が0.05以下である膜が得られるように、ターゲットをスパッタリングすることを含み、
    前記透過率調整膜を形成する工程が、前記隔離膜を形成する工程を実施した後に続けて実施され、Bi、TiおよびOを含む誘電体から成るターゲットをスパッタリングすることを含む
    ことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
  10. 前記隔離膜を形成するために用いるターゲットがSiOもしくはAl、またはAlSi13から実質的に成る、請求項9に記載の情報記録媒体の製造方法。
  11. 前記透過率調整膜を形成する工程と、前記隔離膜を形成する工程と、前記記録膜を形成する工程とを含む、前記少なくとも1つの情報層を形成する工程が、第3誘電体膜を形成する工程と第2誘電体膜を形成する工程とをさらに含み、
    前記第2誘電体膜を形成する工程が、ZnSとSiOを含む誘電体から成るターゲットを用いてスパッタリングすることを含み、
    前記第3誘電体膜を形成する工程が、前記第2誘電体膜を形成した後に続けて実施され、かつ、SiおよびAlより選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物を含む誘電体から成るターゲットを用いてスパッタリングすることを含み、
    前記第3誘電体膜を形成する工程を実施した後に、前記情報層を光入射側で他の情報層から分離する中間分離層または前記情報層を保護するカバー層が続けて形成されることを特徴とする、請求項9に記載の情報記録媒体の製造方法。
  12. 前記第3誘電体膜を形成するために用いるターゲットがSiOもしくはAl、またはAlSi13から実質的に成る、請求項11に記載の情報記録媒体の製造方法。
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