JP6468383B2 - 情報記録媒体 - Google Patents

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Description

本技術は、無機材料を含む記録層備える情報記録媒体関する。
近年、大容量光ディスクとしてブルーレイディスク(BD:Blu-ray Disc(登録商標))が製品化されている。この大容量光ディスクは、記録再生用光波長を405nm程度、記録再生用光学系の集光レンズの開口数NAを0.85程度として、約25GBの記録容量を実現している。
この大容量光ディスクにおいては、追記可能な記録層材料が種々検討されている。追記可能な記録層材料としては、光ディスク1枚当たり100GBを超える情報記録容量を実現可能な無機記録材料が報告されている。特許文献1には、レーザー光を照射して情報信号を記録する際の主たる反応材料として、Pd酸化物を用いることが開示されている。
特開2011−62981号公報
追記型の光ディスクは、他の光ディスクと比べて低価格であるという利点を有している。しかしながら、Pdは非常に高価な材料であるため、光ディスクの材料コストを押し上げ、商品力を低下させる要因になっている。このためPdレスで安価な材料コストで実現できる記録層の開発が望まれている。また、Pdの含有量を低減して、安価な材料コストで実現できる記録層の開発が望まれている。
したがって、本技術の目的は、Pdを含有しなくとも、十分良好な記録特性を得ることができ情報記録媒体提供することにある。
また、本技術の他の目的は、Pdの含有量を低減して、十分良好な記録特性を得ることができ情報記録媒体提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の技術は、
Mnの酸化物およびMgの酸化物主成分として含む記録層を備え、
Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する情報記録媒体である。
第2の技術は、
複数の記録層を備え、
複数の記録層のうちの少なくとも一層は、Mnの酸化物およびMgの酸化物主成分として含み、
Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する情報記録媒体である。
本技術では、1層または複数層の情報信号層は基板上に設けられ、情報信号層上にカバー層が設けられていることが好ましい。このカバー層の厚さは特に限定されるものではなく、カバー層には、基板、シート、コーティング層などが含まれる。高密度の情報記録媒体としては、高NAの対物レンズを用いることから、カバー層としてシート、コーティング層などの薄い光透過層を採用し、この光透過層の側から光を照射することにより情報信号の記録および再生が行われる構成を有するものが好ましい。この場合、基板としては、不透明性を有するものを採用することも可能である。情報信号を記録または再生するための光の入射面は、情報記録媒体のフォーマットに応じてカバー層側および基板側の表面の少なくとも一方に適宜設定される。
本技術によれば、記録材料にPdの代替え材料としてMnを用いることにより、情報記録再生信号品質や長期保存信頼性を保ちつつ、材料コストを下げることが可能になり安価な情報記録媒体を提供できるようになる。
以上説明したように、本技術によれば、Pdを含有しなくとも、十分良好な記録特性を得ることができる。もしくはPdの含有量を低減しても、十分良好な記録特性を得ることができる。
図1Aは、本技術の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の外観の一例を示す斜視図である。図1Bは、本技術の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す概略断面図である。 図2Aは、各情報信号層の第1の構成例を示す模式図である。図2Bは、各情報信号層の第2の構成例を示す模式図である。 図3Aは、各情報信号層の第3の構成例を示す模式図である。図3Bは、各情報信号層の第4の構成例を示す模式図である。 図4は、本技術の第5の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す概略断面図である。 図5は、ディスクドライブ型評価装置の構成を示す概略図である。 図6Aは、参考例1−1、比較例1−1の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。図6Bは、参考例1−2、比較例1−2の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。 図7Aは、参考例1−1、比較例1−1の光ディスクの再生耐久性の評価結果を示すグラフである。図7Bは、参考例1−2、比較例1−2の光ディスクの再生耐久性の評価結果を示すグラフである。 図8Aは、参考例1−1の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。図8Bは、比較例1−1の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図9Aは、参考例1−2の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。図9Bは、比較例1−2の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図10Aは、X線光電子分光法による分析結果を示す図である。図10Bは、2P3/2結合エネルギーを示す図である。 図11は、参考例2−1、2−2の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。 図12は、参考例3−1の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図13は、参考例3−2の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図14は、参考例3−3の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図15は、参考例4−1〜4−3の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。 図16は、参考例5−1〜5−4の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。 図17Aは、参考例6−1の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。図17B、図17Cはそれぞれ、参考例7−1、参考例7−2の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図18A〜図18Cはそれぞれ、参考例7−3〜7−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図19A〜図19Cはそれぞれ、参考例7−6〜7−8の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図20A〜図20Cはそれぞれ、参考例7−9〜7−11の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図21A〜図21Cはそれぞれ、参考例8−1〜8−3の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図22A〜図22Cはそれぞれ、参考例8−4〜8−6の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図23は、参考例8−1〜8−6の光ディスクのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)の評価結果を示すグラフである。 図24A、図24Bはそれぞれ、参考例9−1、9−2の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図25A〜図25Cはそれぞれ、参考例9−3〜9−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図26A〜図26Cはそれぞれ、参考例9−6〜9−8の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図27A、図27Bはそれぞれ、参考例10−2、10−2の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図28A、図28Bはそれぞれ、参考例10−3、10−4の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図29は、参考例10−1〜10−4の光ディスクのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)の評価結果を示すグラフである。 図30A〜図30Cはそれぞれ、参考例11−1〜11−3の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図31A、図31Bはそれぞれ、参考例11−4、11−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図32A、図32Bはそれぞれ、参考例11−6、11−7の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図33A〜図33Cはそれぞれ、参考例12−1〜12−3の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図34A、図34Bはそれぞれ、参考例12−4、12−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図35A〜図35Cはそれぞれ、比較例2−1〜2−3の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図36A、図36Bはそれぞれ、比較例2−4、2−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。 図37Aは、参考例13−1、実施例13−2〜13−4、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクの反射率の評価結果を示すグラフである。図37Bは、参考例13−1、実施例13−2〜13−4、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクの透過率の変化率の評価結果を示すグラフである。 図38Aは、参考例13−1、実施例13−2〜13−4の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。図38Bは、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクの初期特性の評価結果を示すグラフである。図38Cは、参考例13−1、実施例13−2〜13−4、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)の評価結果を示すグラフである。 図39Aは、参考例14−1、実施例14−2、14−3の光ディスクのモジュレーションの評価結果を示すグラフである。図39Bは、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクのモジュレーション変化率の評価結果を示すグラフである。
1.第1の実施形態(多層の光情報記録媒体の例)
1−1.光情報記録媒体の構成
1−2.光情報記録媒体の記録原理
1−3.光情報記録媒体作製用のターゲット
1−4.光情報記録媒体の製造方法
2.第2の実施形態(多層の光情報記録媒体の例)
3.第3の実施形態(多層の光情報記録媒体の例)
4.第4の実施形態(多層の光情報記録媒体の例)
5.第5の実施形態(単層の光情報記録媒体の例)
<1.第1の実施形態>
[1−1.光情報記録媒体の構成]
図1Aは、本技術の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の外観の一例を示す斜視図である。光情報記録媒体10は、中央に開口(以下センターホールと称する)が設けられた円盤形状を有する。なお、光情報記録媒体10の形状はこの例に限定されるものではなく、カード状などとすることも可能である。
図1Bは、本技術の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す概略断面図である。この光情報記録媒体10は、いわゆる多層の追記型光情報記録媒体であり、図1Bに示すように、情報信号層L0、中間層S1、情報信号層L1、・・・、中間層Sn、情報信号層Ln、カバー層である光透過層12がこの順序で基板11の一主面に積層された構成を有する。なお、以下の説明において、情報信号層L0〜Lnを特に区別しない場合には、情報信号層Lという。
この第1の実施形態に係る光情報記録媒体10では、光透過層12側の表面Cからレーザー光を各情報信号層L0〜Ln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ー光を、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12の側から各情報信号層L0〜Lnに照射することにより、情報信号の記録または再生が行われる。このような光情報記録媒体10としては、例えば多層のBD−Rが挙げられる。以下では、情報信号層L0〜Lnに情報信号を記録または再生するためのレーザー光が照射される表面Cを光照射面Cと称する。
以下、光情報記録媒体10を構成する基板11、情報信号層L0〜Ln、中間層S1〜Sn、および光透過層12について順次説明する。
(基板)
基板11は、例えば、中央にセンターホールが設けられた円盤形状を有する。この基板11の一主面は、例えば、凹凸面となっており、この凹凸面上に情報信号層L0が成膜される。以下では、凹凸面のうち凹部をイングルーブGin、凸部をオングルーブGonと称する。
このイングルーブGinおよびオングルーブGonの形状としては、例えば、スパイラル状、同心円状などの各種形状が挙げられる。また、イングルーブGinおよび/またはオングルーブGonが、例えば、線速度の安定化やアドレス情報付加などのためにウォブル(蛇行)されている。
基板11の径(直径)は、例えば120mmに選ばれる。基板11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、より好ましくは0.6mm以上1.3mm以下、例えば1.1mmに選ばれる。また、センターホールの径(直径)は、例えば15mmに選ばれる。
基板11の材料としては、例えば、プラスチック材料またはガラスを用いることができ、コストの観点から、プラスチック材料を用いることが好ましい。プラスチック材料としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂などを用いることができる。
(情報信号層)
情報信号層L0〜Lnは、レーザー光の照射により情報信号を記録可能な記録層を少なくとも備える。情報信号層L0〜Lnは、例えば、波長405nm、集光レンズの開口数NA0.85に対して25GB以上の記録容量を有する。情報信号層L0〜Lnは、保存信頼性向上の観点からすると、記録層の少なくとも一方の表面に誘電体層をさらに備えることが好ましく、記録層の両方の表面に誘電体層を備えることがより好ましい。情報信号層L0〜Lnの層構成は、全ての層で同一の構成としてもよく、情報信号層L0〜Lnごとに求められる特性(例えば光学特性や耐久性など)に応じて層構成を変えるようにしてもよいが、生産性の観点からすると、全ての層で同一の層構成とすることが好ましい。情報信号層L0〜Lnが記録層のみからなるようにしてもよい。このような単純な構成とすることで、光情報記録媒体10を低廉化し、かつ、その生産性を向上することができる。このような効果は、情報信号層L0〜Lnの層数が多い媒体ほど、顕著となる。
以下に、情報信号層L0〜Lnの具体例として、第1〜第4の構成例について説明する。
(第1の構成例)
図2Aは、各情報信号層の第1の構成例を示す模式図である。図2Aに示すように、情報信号層L0〜Lnは、上側面(第2の主面)および下側面(第1の主面)を有する記録層21と、記録層21の上側面に隣接して設けられた誘電体層22とを備える。このような構成とすることで、記録層21の耐久性を向上することができる。
(第2の構成例)
図2Bは、各情報信号層の第2の構成例を示す模式図である。図2Bに示すように、情報信号層L0〜Lnは、上側面(第2の主面)および下側面(第1の主面)を有する記録層21と、記録層21の下側面に隣接して設けられた誘電体層23とを備える。このような構成とすることで、記録層21の耐久性を向上することができる。
(第3の構成例)
図3Aは、各情報信号層の第3の構成例を示す模式図である。図3Aに示すように、情報信号層L0〜Lnは、上側面(第2の主面)および下側面(第1の主面)を有する記録層21と、記録層21の下側面に隣接して設けられた誘電体層23と、記録層21の上側面に隣接して設けられた誘電体層22とを備える。このような構成とすることで、上述の第1および第2の構成例に比して記録層21の耐久性を向上することができる。
(第4の構成例)
図3Bは、各情報信号層の第4の構成例を示す模式図である。図3Bに示すように、情報信号層L0〜Lnは、例えば、記録層21aと記録層21bとが積層された2層構造を有する。記録層21aと記録層21bは、例えば、互いに材料組成が異なっている。
(記録層)
記録層21は、マンガン(Mn)の酸化物を含んでいる。Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のマンガンとして記録層中に存在する。具体的には、Mnの酸化物は、全てMnO2(すなわち+4価のMn)として記録層中に存在するか、若しくはMnO2とそれ以外のMnの酸化物(例えばMn23、Mn34など)を含む混合体(すなわち+4価のMnを含む複数の価数のMn)として記録層中に存在する。記録層21が、Mnの酸化物としてMnO2以外のものを含んでいてもよい。記録層21は、Mn以外の金属(M)の酸化物をさらに含んでいることが好ましい。この場合、記録層21は、マンガ(Mn)およびそれ以外の金属(M)の複合酸化物を含んでいる。この金属(M)としては、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)、ゲルマニウム(Ge)、コバルト(Co)、タングステン(W)、銅(Cu)、およびアルミニウム(Al)からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を用いることが好ましい。また、金属(M)としては、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)、ゲルマニウム(Ge)、コバルト(Co)、タングステン(W)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、ガリウム(Ga)、Te(テルル)、V(バナジウム)、ケイ素(Si)、タンタル(Ta)、ゲルマニウム(Ge)、Cr(クロム)、およびテルビウム(Tb)からなる群より選ばれる1種以上を用いるようにしてもよい。金属(M)を含むMnの酸化物としては、具体的には例えば、Mn−W−Zn−O、Mn−W−Pd−Cu−O、Mn−Ag−O、M−Pd−M1−O(但し、M1はAl、Zn、InまたはSn)が挙げられる。ここで、マンガン(Mn)の酸化物および金属(M)の酸化物には、酸素欠損状態も含まれる。なお、本技術は、複数の記録層21のすべてがマンガン(Mn)の酸化物を含んでいる構成に限定されるものではなく、複数の記録層21のうちの少なくとも一層がMnの酸化物を含んでいる構成を採用することも可能である。以下では、Mnの酸化物を含む記録材料をMn系記録材料と称し、この記録材料を含む記録層をMn系記録層と称することがある。
記録層21は、MnO2を主成分として含んでいることが好ましい。良好な記録特性が得られるからである。また、記録層21は、MnO2と、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物とを主成分として含んでいてもよい。この構成では、記録層21がMnO2を主成分とする場合とほぼ同等の信号特性を得ることができる。記録層21が、Pdなどの高価な貴金属またはその酸化物を副成分として微量に含んでいてもよいが、光情報記録媒体10の低廉化の観点からすると、記録層21がPdなどの高価な貴金属またはその酸化物を含まないことが好ましい。なお、本技術は、複数の記録層21のすべてがMnO2を主成分として含んでいる構成に限定されるものではなく、複数の記録層21のうちの少なくとも一層がMnO2を主成分として含んでいる構成を採用することも可能である。また、複数の記録層21のすべてがMnO2と、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物とを主成分として含んでいる構成に限定されるものではなく、複数の記録層21のうちの少なくとも一層がMnO2と、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物とを主成分として含んでいる構成を採用することも可能である。
記録層21は、例えば、単層構造または2層構造を有する。記録層21が単層構造を有する場合には、記録層21は、例えば、Mnを含む複合酸化物を主成分としている。記録層21が2層構造を有する場合には、記録層21を構成する第1記録層および第2記録層は、互いに材料組成が異なる複合酸化物を主成分として含んでいる。そして、第1記録層および第2記録層のうちの少なくとも一方が、Mnを含む複合酸化物を主成分としている。
(誘電体層)
誘電体層22、23または透明導電層がガスバリア層として機能することで、記録層21の耐久性を向上することができる。また、記録層21の酸素の逃避やH2Oの侵入を抑制することで、記録層21の膜質の変化(主に反射率の低下として検出)を抑制することができ、記録層21として必要な膜質を確保することができる。
誘電体層22および誘電体層23の材料としては、例えば、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物およびフッ化物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含んでいる。誘電体層22および誘電体層23の材料としては、互いに同一または異なる材料を用いることができる。酸化物としては、例えば、In、Zn、Sn、Al、Si、Ge、Ti、Ga、Ta、Nb、Hf、Zr、Cr、BiおよびMgからなる群から選ばれる1種以上の元素の酸化物が挙げられる。窒化物としては、例えば、In、Sn、Ge、Cr、Si、Al、Nb、Mo、Ti、Nb、Mo、Ti、W、TaおよびZnからなる群から選ばれる1種以上の元素の窒化物、好ましくはSi、GeおよびTiからなる群から選ばれる1種以上の元素の窒化物が挙げられる。硫化物としては、例えば、Zn硫化物が挙げられる。炭化物としては、例えば、In、Sn、Ge、Cr、Si、Al、Ti、Zr、TaおよびWからなる群より選ばれる1種以上の元素の炭化物、好ましくはSi、Ti、およびWからなる群より選ばれる1種以上の元素の炭化物が挙げられる。フッ化物としては、例えば、Si、Al、Mg、CaおよびLaからなる群より選ばれる1種以上の元素のフッ化物が挙げられる。これらの混合物としては、例えば、ZnS−SiO2、SiO2−In23−ZrO2(SIZ)、SiO2−Cr23−ZrO2(SCZ)、In23−SnO2(ITO)、In23−CeO2(ICO)、In23−Ga23(IGO)、In23−Ga23−ZnO(IGZO)、Sn23−Ta25(TTO)、TiO2−SiO2、Al23−ZnO、Al23−BaOなどが挙げられる。
(中間層)
中間層S1〜Snは、情報信号層L0〜Lnを物理的および光学的に十分な距離をもって離間させる役割を果たし、その表面には凹凸面が設けられている。その凹凸面は、例えば、同心円状または螺旋状のグルーブ(イングルーブGinおよびオングルーブGon)を形成している。中間層S1〜Snの厚みは、9μm〜50μmに設定することが好ましい。中間層S1〜Snの材料は特に限定されるものではないが、紫外線硬化性アクリル樹脂を用いることが好ましい。また、中間層S1〜Snは、奥側の層への情報信号の記録または再生のためのレーザー光の光路となることから、十分に高い光透過性を有していることが好ましい。
(光透過層)
光透過層12は、例えば、紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を硬化してなる樹脂層である。この樹脂層の材料としては、例えば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂が挙げられる。また、円環形状を有する光透過性シートと、この光透過性シートを基板11に対して貼り合わせるための接着層とから光透過層12を構成するようにしてもよい。光透過性シートは、記録および再生に用いられるレーザー光に対して、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))などを用いることができる。接着層の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂、感圧性粘着剤(PSA:Pressure Sensitive Adhesive)などを用いることができる。
光透過層12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12と、例えば0.85程度の高NA(numerical aperture)化された対物レンズとを組み合わせることによって、高密度記録を実現することができる。
(ハードコート層)
なお、図示しないが、光透過層12の表面(レーザー照射面)に、例えば機械的な衝撃や傷に対する保護、また利用者の取り扱い時の塵埃や指紋の付着などから、情報信号の記録再生品質を保護するためのハードコート層をさらに設けてもよい。ハードコート層には、機械的強度を向上させるためにシリカゲルの微粉末を混入したものや、溶剤タイプ、無溶剤タイプなどの紫外線硬化樹脂を用いることができる。機械的強度を有し、撥水性や撥油性を持たせるには、厚さを1μmから数μm程度とすることが好ましい。
[1−2.光情報記録媒体の記録原理]
上述の構成を有する光情報記録媒体10では、例えば中心波長405nm近傍のレーザー光等の光を情報信号層Lに照射して光情報記録媒体10としての記録動作を行ったときには、MnO2は酸素を分離しO2を発生するとともに、Mn自体はより価数の低い酸化物に変化する。そして、O2の発生によって光照射エリアが構造的に膨れ、体積変化と光学定数変化を伴った記録マークが形成される。
この機構はPd酸化物を用いた情報記録層の記録原理とほぼ同様と考えられる。しかし、Pd酸化物の記録において重要なPdO2よりもMnO2の分解温度は高いため、MnO2を用いた情報記録層の方が記録マーク保存の観点からより有利になる。
[1−3.光情報記録媒体作製用のターゲット]
MnO2を含む記録層21を成膜するためのスパッタリングターゲット(記録層成膜用のターゲット)は、Mn34を含んでいる。より具体的には、スパッタリングターゲットはMnの酸化物を含み、このMnの酸化物の一部または全部はMn23、Mn34などMnの価数が+4未満の酸化物状態で存在する。MnO2はターゲット作製時の熱やスパッタリング時のエネルギーで分解してしまうため、ターゲット中にMnO2を存在させることは困難である。このため熱分解しないMn34をターゲットの材料として用いることが好ましい。スパッタリング時に酸素アシストを行うことでMn34をMnO2に変化させて、スパッタ薄膜中のMnO2を確保することができる。スパッタリングターゲットが、Mn以外の金属(M)の単体またはその金属(M)の酸化物をさらに含んでいてもよい。ここで、Mn、および金属(M)の酸化物には、酸素欠損状態も含まれる。
例えば、PdWZnO酸化物記録材料はPdOx、WO3、ZnOからなる複合酸化物材料である。この中で光吸収の役割を担う主な材料はPdOxで、その他の酸化物は波長405nmの光に対しては透明な材料である。ここでPdOxのxが意味するところは、Pdが+2価や+4価など複数の価数を持つ酸化物の混合状態であることを意味する。同様にMnWZnO酸化物記録材料はMnOx、WO3、ZnOからなる複合酸化物材料である。MnOxのxが意味するところは、Mnが+2価や+3価、+4価など複数の価数を持つ酸化物の混合状態であることを意味する。
なお、以下に、参考としてPdおよびMn34の材料価格を示す。
Pd 1グラム:1900円 (東京工業品取引所 先物価格)
Mn34 1グラム:500円 ((株)高純度化学研究所カタログ ターゲット価格)
但し、材料価格は2012年3月時点におけるものである。
[1−4.光情報記録媒体の製造方法]
次に、本技術の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例について説明する。
(基板の成形工程)
まず、一主面に凹凸面が形成された基板11を成形する。基板11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。
(情報信号層の形成工程)
次に、例えばスパッタ法により、基板11上に情報信号層L0を形成する。情報信号層L0の具体的な形成工程は、情報信号層L0の構成により異なる。
以下に、情報信号層L0の構成として上述の第3の構成例(図3A参照)を採用した場合にける情報信号層L0の形成工程について具体的に説明する。
(誘電体層の成膜工程)
まず、基板11を、誘電体層形成用のターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2ガスなどのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタして、基板11上に誘電体層23を成膜する。スパッタ法としては、例えば高周波(RF)スパッタ法、直流(DC)スパッタ法を用いることができるが、特に直流スパッタ法が好ましい。直流スパッタ法は高周波スパッタ法に比して装置が安く且つ成膜レートが高いため、製造コストを下げ生産性を向上することができるからである。
(記録層の成膜工程)
次に、基板11を、上述の記録層成膜用のターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2ガスなどのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタして、誘電体層23上に記録層21を成膜する。
酸素アシストを行いながらMn系記録材料をスパッタリングで成膜することで、金属Mは安定な酸化物を形成し、Mnは酸素濃度によりMnO2、M23、Mn34などの酸化物を形成する。ここで、MnO2やMn23は加熱により分解し酸素を放出することが知られており分解温度はそれぞれ535℃、1080℃である。またMnO2は公知の通り黒色であり光吸収能を有する。
(誘電体層の成膜工程)
次に、基板11を、誘電体層形成用のターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2ガスなどのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタして、記録層21上に誘電体層22を成膜する。スパッタ法としては、例えば高周波(RF)スパッタ法、直流(DC)スパッタ法を用いることができるが、特に直流スパッタ法が好ましい。直流スパッタ法は高周波スパッタ法に比して成膜レートが高いため、生産性を向上することができるからである。
以上により、基板11上に情報信号層L0が形成される。
(中間層の形成工程)
次に、例えばスピンコート法により紫外線硬化樹脂を情報信号層L0上に均一に塗布する。その後、情報信号層L0上に均一に塗布された紫外線硬化樹脂に対してスタンパの凹凸パターンを押し当て、紫外線を紫外線硬化樹脂に対して照射して硬化させた後、スタンパを剥離する。これにより、スタンパの凹凸パターンが紫外線硬化樹脂に転写され、例えばイングルーブGinおよびオングルーブGonが設けられた中間層S1が情報信号層L0上に形成される。
(情報信号層および中間層の形成工程)
次に、上述の情報信号層L0および中間層S1の形成工程と同様にして、中間層S1上に、情報信号層L1、中間層S2、情報信号層L2、・・・、中間層Sn、情報信号層Lnをこの順序で中間層S1上に積層する。
(光透過層の形成工程)
次に、例えばスピンコート法により、紫外線硬化樹脂(UVレジン)などの感光性樹脂を情報信号層Ln上にスピンコートした後、紫外線などの光を感光性樹脂に照射し、硬化する。これにより、情報信号層Ln上に光透過層12が形成される。
以上の工程により、目的とする光情報記録媒体10が得られる。
[効果]
本実施形態によれば、情報信号層Lは、Mn系記録材料を含む記録層21を備えている。Mn系記録材料は、Pd系記録材料に比して製造コストおよび信号品質の安定性の点で優れている。すなわち、Mn系記録材料を用いることで、安価で信頼性に優れた追記型の光情報記録媒体10を提供できる。
<2.第2の実施形態>
[概要]
追記型の光情報記録媒体では、ブルーレイディスク以降、記録材料として光吸収能を有する酸化物系記録材料が主流になっている。この記録材料の問題点として、長期保存後に記録材料の性質が変化し、記録した情報信号が劣化すること(所謂アーカイバル特性の悪化)や、未記録領域の物性変化により初期と同等の情報記録条件で初期と同等品質の信号記録ができなくなること(所謂シェルフ特性の悪化)が挙げられる。
光情報記録媒体が他の情報記録媒体に対して有する利点としては、長期保存信頼性と価格とがバランスしていることが挙げられる。したがって、酸化物系記録材料を用いた光情報記録媒体でも、アーカイバル特性およびシェルフ特性を改善することが望ましい。上述の第1の実施形態では、酸化物系記録材料をPd系記録材料からMn系記録材料へ変更することで、媒体の価格低下を可能とする技術について説明した。この第2の実施形態では、Mn系記録材料にMgの酸化物をさらに添加することで、上述の価格低下に加えて、アーカイバル特性およびシェルフ特性をさらに改善し、長期保存信頼性と価格とのバランスを実現する技術について説明する。
[光情報記録媒体の構成]
第2の実施形態に係る光情報記録媒体10の構成は、記録層21以外の点では上述の第1の実施形態に係る光情報記録媒体10の構成と同様である。このため、以下では、記録層21の構成についてのみ説明する。
(記録層)
記録層21は、Mnの酸化物とMgの酸化物とを含んでいる。記録層中においてMnの一部または全部は、+4価のMnとして存在するか、若しくは+4価のMnを含む複数の価数のMnとして存在する。具体的には、記録層中においてMnの酸化物は、全てMnO2として存在するか、若しくはMnO2とそれ以外のMnの酸化物(例えばMn23、Mn34など)を含む混合体として存在する。Mnの酸化物は、マーク形成の原動力となる材料である。
Mgの酸化物は、Mgの取り得る価数を考えると、MgOとして記録層中に存在する。MgOは、可視光に対して透明な材料である。記録層21は、Mgを単体の金属Mgとして含んでいてもよいが、Mgの酸化物として含んでいることが好ましい。以下では、Mnの酸化物とMgの酸化物とを含む記録材料をMn−Mg系記録材料と称し、この記録材料を含む記録層をMn−Mg系記録層と称することがある。
記録層中におけるMgの酸化物の含有量は、5mol%以上50mol%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、保存信頼性(例えばアーカイバル特性およびシェルフ特性)を更に改善することができる。
記録層21は、MnおよびMg以外の金属(M)の酸化物をさらに含んでいることが好ましい。この場合、記録層21は、Mn、Mgおよびそれ以外の金属(M)の複合酸化物を含んでいる。この金属(M)は、上述の第1の実施形態と同様である。ここで、Mn、Mgおよび金属(M)の酸化物には、酸素欠損状態も含まれる。なお、光情報記録媒体10の構成は、複数の記録層21のすべてがMnの酸化物とMgの酸化物とを含んでいる構成に限定されるものではなく、複数の記録層21のうちの少なくとも一層がMnの酸化物とMgの酸化物とを含んでいる構成を採用することも可能である。
記録層21は、記録特性および保存信頼性の向上の観点からすると、MnO2およびMgOを主成分として含んでいることが好ましい。また、記録層21は、MnO2と、MgOと、それ以外の金属(M)の複合酸化物とを主成分として含んでいてもよい。この構成では、記録層21がMnO2およびMgOを主成分とする場合とほぼ同等の信号特性および保存信頼性を得ることができる。
記録層21は、例えば、単層構造または2層構造を有する。記録層21が単層構造を有する場合には、記録層21は、例えば、MnおよびMgを含む複合酸化物を主成分としている。記録層21が2層構造を有する場合には、記録層21を構成する第1記録層および第2記録層は、互いに材料組成が異なる複合酸化物を主成分として含んでいる。そして、第1記録層および第2記録層のうちの少なくとも一方が、MnおよびMgを含む複合酸化物を主成分としている。
[光情報記録媒体作製用のターゲット]
上述の記録層21を成膜するためのスパッタリングターゲット(記録層成膜用のターゲット)は、Mnの酸化物と、Mgの金属単体またはMgの酸化物を含んでいる。スパッタリングターゲットが、MnおよびMg以外の金属(M)の単体またはその金属(M)の酸化物をさらに含んでいてもよい。金属(M)は、上述の第1の実施形態と同様である。ここで、Mn、Mgおよび金属(M)の酸化物には、酸素欠損状態も含まれる。
Mnの酸化物の一部または全部は、Mnの価数が+4未満の酸化物状態で存在する。この酸化状態で存在するMnの酸化物は、Mn34を少なくとも含んでいることが好ましい。この酸化状態で存在するMnの酸化物が、Mn23、Mn34などの2種以上のMnの酸化物を含んでいてもよい。MnO2はターゲット作製時の熱やスパッタリング時のエネルギーで分解してしまうため、ターゲット中にMnO2を存在させることは困難である。このため熱分解しないMn34をターゲットの材料として用いることが好ましい。スパッタリング時に酸素アシストを行うことでMn34をMnO2に変化させて、スパッタ薄膜中のMnO2を確保することができる。
上述したように、記録層中では、MgはMgの酸化物として存在する。記録層21の成膜時には、Mn34をMnO2にするために酸素を導入してスパッタする。この時に同時にMgも酸化される。Mgは+2価の価数のみをとりうるので、MgOとして記録層中に存在することになる。記録層中にMgの酸化物として存在することで、記録層中でMgはそれ以上変化することが無く安定した状態になる。
[光情報記録媒体の製造方法]
第2の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法は、記録層の成膜工程以外の点では上述の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法と同様である。このため、以下では、記録層の成膜工程についてのみ説明する。
(記録層の成膜工程)
誘電体層23を成膜した基板11を、上述の記録層成膜用のターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2ガスなどのプロセスガスを導入しながら、上述した記録層成膜用のターゲットをスパッタして、誘電体層23上に記録層21を成膜する。
酸素アシストを行いながらターゲットをスパッタリングすることで、ターゲット中のMnの酸化物は、プロセスガスの酸素濃度によりMnO2、M23、Mn34などの酸化物となり、記録層21を形成する。これと同時に、ターゲット中のMgまたはその酸化物は、プロセスガス中のO2ガスと反応してMgOとなり記録層中に入り込む。ターゲットが金属(M)またはその酸化物をさらに含んでいる場合には、ターゲット中の金属(M)またはその酸化物は、プロセスガス中のO2ガスと反応して安定な酸化物(MOx)となり記録層中に入り込む。
[効果]
本実施形態によれば、記録層21が、マーク形成の原動力となるMnの酸化物に加えて、Mgの酸化物をさらに含んでいる。このため、安価な材料コストを維持しながらも、情報記録再生信号品質や長期保存信頼性に優れた光情報記録媒体10を提供することができる。すなわち、長期保存信頼性と価格とのバランスを実現することができる。
[変形例]
記録層21が、Mnの酸化物と、金属(Ma)(但し、金属Maは、Mg、Mo、SiおよびTeからなる群より選ばれる1種以上の金属元素である。)の酸化物とを含むようにしてもよい。この構成を採用した場合にも、安価な材料コストを維持しながらも、情報記録再生信号品質や長期保存信頼性に優れた光情報記録媒体10を提供することができる。但し、長期保存信頼性の向上の観点からすると、記録層21は、Mo、SiまたはTeの酸化物よりもMgの酸化物を含んでいることが好ましい。記録層21は、Mnおよび金属(Ma)以外の金属(M)の酸化物をさらに含んでいることが好ましい。この金属(M)は、上述の第1の実施形態と同様である。
記録層中における金属(Ma)の酸化物の含有量は、5mol%以上50mol%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、保存信頼性(例えばアーカイバル特性およびシェルフ特性)を更に改善することができる。
上述の記録層21を成膜するためのスパッタリングターゲット(記録層成膜用のターゲット)は、Mnの酸化物と、金属(Ma)の単体または金属(Ma)の酸化物を含んでいる。スパッタリングターゲットが、Mnおよび金属(Ma)以外の金属(M)の単体またはその金属(M)の酸化物をさらに含んでいてもよい。
Mnの酸化物は、Mn23、Mn34などMnの価数が+4未満の酸化物状態で存在する。金属Maは、ターゲット中において金属元素Maの単体として存在することが好ましい。このようにすることで、DCスパッタリングが容易なターゲットとすることができるので、スパッタ装置の装置価格を抑え、結果として光情報記録媒体10の価格を抑えることができる。
上述したように、記録層中では、金属Maは金属Maの酸化物として存在する。記録層21の成膜時には、Mn34をMnO2にするために酸素を導入してスパッタする。この時に同時に金属Maも酸化される。記録層中に金属Maの酸化物として存在することで、記録層中で金属Maはそれ以上変化することが無く安定した状態になる。
記録層21の成膜時には、酸素アシストを行いながら、上述の記録層成膜用のターゲットをスパッタリングすることで、ターゲット中のMnの酸化物は、プロセスガスの酸素濃度によりMnO2、M23、Mn34などの酸化物となり、記録層21を形成する。これと同時に、ターゲット中の金属Maまたはその酸化物は、プロセスガス中のO2ガスと反応して酸化物(MaOx)となり記録層中に入り込む。ターゲットが金属(M)またはその酸化物をさらに含んでいる場合には、ターゲット中の金属(M)またはその酸化物は、プロセスガス中のO2ガスと反応して安定な酸化物(MOx)となり記録層中に入り込む。
<3.第3の実施形態>
[概要]
上述の第2の実施形態では、Mn系記録材料にMgの酸化物をさらに添加することで、長期保存信頼性と価格とのバランスを実現する技術について説明した。この第3の実施形態では、図3Aに示すように、Mn系記録材料を含む記録層21の両方の表面に誘電体層22、23を備え、それらの誘電体層22、23の材料を選択することで、長期保存信頼性と価格とのバランスを実現する技術について説明する。
[光情報記録媒体の構成]
第3の実施形態に係る光情報記録媒体10の構成は、誘電体層22、23以外の点では上述の第1または第2の実施形態に係る光情報記録媒体10の構成と同様である。このため、以下では、誘電体層22、23の構成についてのみ説明する。
(誘電体層)
記録層21の光照射面に設けられた誘電体層22がZrO2を含み、その光照射面とは反対面に設けられた誘電体層23がIn23およびZrO2の複合酸化物を含んでいるか、若しくは誘電体層22および誘電体層23の両方がIn23およびZrO2の複合酸化物を含んでいる。このような構成を有する誘電体層22および誘電体層23により記録層21を挟んだ構成とすることで、光情報記録媒体10の長期保存信頼性を向上することができる。長期保存信頼性の向上の観点からすると、誘電体層22および誘電体層23の両方がIn23およびZrO2の複合酸化物を主成分として含んでいることが特に好ましい。
上述の構成を有する誘電体層22、23と、第1の実施形態におけるMn系記録層または第2の実施形態におけるMn−Mg系記録層とを組み合わせて用いることで、長期保存信頼性と価格とのバランスを実現することができる。長期保存信頼性の向上の観点からすると、上記組合せのうちでも、上述の構成を有する誘電体層22、23と、第2の実施形態におけるMn−Mg系記録層とを組み合わせを採用することが好ましい。
In23とZrO2との総量AとZrO2の量Bとのモル比((B/A)×100[mol%])は、52mol%以上76mol%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、広いパワーマージンを確保することができるからである。
[効果]
本実施形態によれば、情報信号層LがMn系記録材料またはMn−Mg系記録材料を含む記録層21を誘電体保護層22、23で挟み込む3層構成を有している。そして、光透過層側の誘電体層22がZrO2を含み、基板側の誘電体層23がIn23およびZrO2の複合酸化物を含んでいるか、若しくは光透過層側の誘電体層22および基板側の誘電体層23の両方がIn23およびZrO2の複合酸化物を含んでいる。このため、安価な材料コストを維持しながらも、情報記録再生信号品質や長期保存信頼性に優れた光情報記録媒体10を提供することができる。すなわち、長期保存信頼性と価格とのバランスを実現することができる。情報信号層LがMn−Mg系記録材料を含む記録層21を誘電体保護層22、23で挟み込む3層構成を有する場合には、長期保存信頼性に特に優れた光情報記録媒体10を提供できる。
<4.第4の実施形態>
第4の実施形態に係る光情報記録媒体10の構成は、記録層21以外の点では上述の第1の実施形態に係る光情報記録媒体10の構成と同様である。このため、以下では、記録層21の構成についてのみ説明する。
(記録層)
記録層21は、MnおよびRu(ルテニウム)を含む酸化物を含んでいる。より具体的には、記録層21は、Mnの酸化物とRuの酸化物とを含んでいる。記録層21がRuを含んでいることで、パワーマージンを改善できる。以下では、Mnの酸化物とRuの酸化物とを含む記録層をMn−Ru系記録層と称することがある。
MnおよびRuの総量に対するRuの比率(=[Ru/(Mn+Ru)]×100)は、好ましくは0原子%(atomic%:at%)より大きく70原子%以下、より好ましくは0原子%より大きく60原子%以下、さらに好ましくは32原子%以上60原子%以下の範囲内である。Ruの比率が70原子%以下であると、良好なモジュレーションを得ることができる。Ruの比率が60原子%以下であると、未記録状態の光情報記録媒体10の長期保存後におけるモジュレーション変化を抑制することができる。
記録層21は、MnおよびRu以外の金属(M)の酸化物をさらに含んでいることが好ましい。この場合、記録層21は、Mn、Ruおよびそれ以外の金属(M)の複合酸化物を含んでいる。この金属(M)は、上述の第1の実施形態と同様である。ここで、Mn、Mgおよび金属(M)の酸化物には、酸素欠損状態も含まれる。なお、光情報記録媒体10の構成は、情報信号層L0〜Lnのすべての記録層21がMnの酸化物とRuの酸化物とを含んでいる構成に限定されるものではなく、情報信号層L0〜Lnのうちの一部の記録層21がMnの酸化物とRuの酸化物とを含んでいる構成を採用することも可能である。特に、情報信号層L0〜Lnのうち情報信号層L1〜Lnの記録層21がMnの酸化物とRuの酸化物とを含んでいる構成を採用することが好ましい。記録層21がRuを含んでいると、情報信号記録前後における情報信号層L1〜Lnの透過率変化が抑制されるからである。
記録層21は、例えば、単層構造または2層構造を有する。記録層21が単層構造を有する場合には、記録層21は、例えば、MnおよびRuを含む複合酸化物を主成分としている。記録層21が2層構造を有する場合には、例えば、記録層21を構成する第1記録層および第2記録層は、互いに材料組成が異なる複合酸化物を主成分として含んでいる。そして、第1記録層および第2記録層のうちの少なくとも一方が、MnおよびRuを含む複合酸化物を主成分としている。
[光情報記録媒体作製用のターゲット]
上述の記録層21を成膜するためのスパッタリングターゲット(記録層成膜用のターゲット)は、Mnの酸化物と、Ruの金属単体またはRuの酸化物とを含んでいる。スパッタリングターゲットが、MnおよびRu以外の金属(M)の単体またはその金属(M)の酸化物をさらに含んでいてもよい。金属(M)は、上述の第1の実施形態と同様である。ここで、Mn、Ruおよび金属(M)の酸化物には、酸素欠損状態も含まれる。
上述したように、記録層中では、RuはRuの酸化物として存在する。記録層21の成膜時には、Mn34をMnO2にするために酸素を導入してスパッタする。この時に同時にRuも酸化される。記録層中にRuがRuの酸化物として存在することで、記録層中でRuはそれ以上変化することが無く安定した状態になる。
[光情報記録媒体の製造方法]
第4の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法は、記録層の成膜工程以外の点では上述の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法と同様である。このため、以下では、記録層の成膜工程についてのみ説明する。
(記録層の成膜工程)
誘電体層23を成膜した基板11を、上述の記録層成膜用のターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2ガスなどのプロセスガスを導入しながら、上述した記録層成膜用のターゲットをスパッタして、誘電体層23上に記録層21を成膜する。
酸素アシストを行いながらターゲットをスパッタリングすることで、ターゲット中のMnの酸化物は、プロセスガスの酸素濃度によりMnO2、M23、Mn34などの酸化物となり、記録層21を形成する。これと同時に、ターゲット中のRuまたはその酸化物は、プロセスガス中のO2ガスと反応してRuの酸化物となり記録層中に入り込む。ターゲットが金属(M)またはその酸化物をさらに含んでいる場合には、ターゲット中の金属(M)またはその酸化物は、プロセスガス中のO2ガスと反応して安定な酸化物(MOx)となり記録層中に入り込む。
[効果]
第4の実施形態に係る光情報記録媒体10では、記録層21が、マーク形成の原動力となるMnの酸化物に加えて、Ruの酸化物をさらに含んでいるので、以下の効果を得ることができる。
・パワーマージンを拡大することができる。
・記録前後における情報信号層Lの透過率変化を低減することができる。例えば情報信号層Ln−1に情報信号を記録する場合には、情報信号層Ln−1の見かけ上の感度ばらつきを抑制する観点からすると、記録前後における情報信号層Lの透過率変化が少ないことが好ましい。
・記録層21に含まれるMnの一部をRuに置き換えた場合には、反射率を低減できる。このように記録層21の反射率を低減することで、記録層21の上側面に隣接して設けられた誘電体層22の厚みを薄くできる。したがって、誘電体層22の材料費用を低廉化し、かつ誘電体層22の成膜時間を短縮化できる。
<5.第5の実施形態>
図4は、本技術の第5の実施形態に係る光情報記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。第5の実施形態において第1の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。この光情報記録媒体10は、いわゆる単層の追記型光情報記録媒体であり、図1に示すように、情報信号層L、カバー層である光透過層12がこの順序で基板11の一主面に積層された構成を有する。なお、情報信号層Lの構成は第1の実施形態における情報信号層Lに限定されるものではなく、情報信号層Lとして第2、第3または第4の実施形態における情報信号層Lを用いてもよい。
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(評価装置)
本実施例では、光ディスクの評価は、BD用の評価装置を用いて行った。また、本実施例では、記録材料の特性検証が鍵となるので、光ディスクとしては情報記録層を1層のみ有する光ディスク(いわゆる単層ディスク)を採用した。
図5は、ディスクドライブ型評価装置の構成を示す。以下、図5を参照して、評価対象である光ディスク20をディスクドライブ型評価装置に搭載し、信号評価を行うまでの動作および手順を説明する。
まず、スピンドルモータ部31に光ディスク20を取りつけ回転させる。次に、記録再生光学系32にてレーザーダイオード41を発光させて、レーザー光Lをコリメータレンズ42およびビームスプリッター43を介して、ミラー44に入射させる。ミラー44にて反射したレーザー光Lは、対物レンズ45を介して光ディスク20の記録層に集光しつつ落射される。
次に、対物レンズ45を光ディスク20の光照射面に対して垂直な方向(光軸方向)に上下動作させて、レーザー光Lの焦点が光ディスク20の記録層を横切るようにする。このときに、光ディスク20の記録層で反射されたレーザー光Lは進んできた経路を戻り、記録再生光学系32のビームスプリッター43でレーザー光Lの一部または全部が反射されて、集光レンズ46を介してフォトディテクタ47に入射される。フォトディテクタ47にて受光した光は、電気信号に変換されて、信号解析装置34に供給される。信号解析装置34は、フォトディテクタ47から供給された電気信号に基づき、フォーカスサーボ用エラー信号、トラッキングサーボ用エラー信号およびRF信号などを生成し、これらの生成信号に基づき、サーボ制御などを行う。例えば、フォーカスサーボ制御では、フォーカスエラー信号を用いて、フォーカスサーボを働かせて常に記録層にレーザー光の焦点がくるように制御する。また、トラッキングエラー信号を用いて、記録層上の案内溝の凸部(グルーブ)上にレーザー光の焦点がくるように制御する。ここまでの処理で、情報記録の準備が整う。また、既に情報信号が光ディスクに記録されていれば、光ディスク20からの情報信号の読み出し(再生)が可能な状態になる。
光ディスク20に対する情報信号の記録は、以下のようにして行われる。信号発生装置33が、光ディスク20に記録する情報信号に基づき、レーザーダイオード41のレーザー発光を制御する。これにより、レーザーダイオード41から出射されるレーザー光Lの発光波形が制御されて、光ディスク20の記録層に照射される。レーザー光Lが照射された記録層は、このレーザーエネルギーにより変化する。本実施例の記録層では、レーザーエネルギーによりMnO2が分解しO2が発生して、記録層の屈折率変化と物理的な体積膨張が起きる。レーザー光Lはこの変化が起きるのに十分なエネルギーを記録層に供給するものとする。
光ディスク20に対する情報信号の再生は、以下のようにして行われる。情報信号の再生は、レーザー光照射により光ディスク20の記録層が100万回同じところを再生しても変化しない程十分低パワーであり、且つ記録された情報信号を十分なS/Nをもって読み出せるパワーにて行われる。このように設定したレーザー光のことを再生光と呼び、その時のレーザーパワーを再生パワーと呼ぶ。光ディスク20の記録層に照射した再生光は、記録再生光学系を逆行しフォトディテクタ47にて検出される。光ディスク20の記録層に情報が記録されている場合には、例えば未記録部からの戻り光の光量に対し記録部の光は低下して戻ってくる。また、未記録部の戻り光量より記録部の戻り光が高くなって帰ってくるように設計された光ディスクも存在する。前者はHigh to Low記録、後者はLow to High記録と呼ばれている。
本実施例の光ディスク20はHigh to Low記録のメディアであり、CD、DVD、BDで採用されている。フォトディテクタ47で検出された光は、電気信号に変換されて信号解析装置34に供給され、信号解析装置34にて信号品質が評価される。評価関数としては、例えば光ディスク技術で既に確立された下記のものがある。
i−MLSE、変調度、SER(エラーレート)、アシンメトリ等
i−MLSE、SERは、RF信号の情報抜き出し品質を示す。本実施例でもこれらの評価関数を用いて、信号品質の評価を行った。
(信号特性の評価方法)
本実施例では、特に明記していな限り、光ディスクの記録再生信号評価は、上述のBD用の評価装置を用いて以下のようにして行った。情報記録密度をBD25GBの1.28倍の1情報記録層当たり32GB相当で、2倍速記録(7.69m/s)にて連続5トラックを記録し、中央のトラックの信号を測定した。信号品質の評価にはBD−XLで使用されている、i−MLSEという指標を用いた。評価装置における記録用レーザー光の波長は405nm、集光レンズの開口数NAは0.85である。i−MLSEが最も良好になる記録パワーを最適記録パワーPwoとした。
本技術の実施例について以下の順序で説明する。
1−1.Mn系記録材料とPd系記録材料と特性比較
1−2.記録層中のMnの価数と信号特性との関係
1−3.記録層の2層構造化
1−4.記録層に対する添加剤の添加
1−5.記録層中のMn濃度
2−1.Mn系記録層に対する各種金属酸化物の添加
2−2.Mn系記録層中のMg濃度
3−1.各種金属酸化物からなる誘電体層の特性比較
3−2.誘電体層(In23−ZrO2層)の組成比と保存信頼性との関係
3−3.記録層の両側に設ける誘電体層の組み合わせと保存信頼性との関係
3−4.記録材料−誘電体材料の組み合わせと保存信頼性との関係
4−1.記録層に対するRuの添加
<1−1.Mn系記録材料とPd系記録材料と特性比較>
Pd系記録材料を用いた光ディスクと、Pdを安価なMnに置き換えたMn系記録材料を用いた光ディスクとを作製して、両者の特性を比較した。
(参考例1−1)
まず、射出成形により、厚さ1.1mmのポリカーボネート基板を成形した。なお、このポリカーボネート基板上には、イングルーブおよびオングルーブを有する凹凸面を形成した。次に、スパッタ法によりポリカーボネート基板の凹凸面上にMn系記録層、誘電体層を順次積層した。各層の構成は、具体的には以下のようにした。
Mn系記録層
材料:Mn−Cu−W−Zn−Oの複合酸化物(Mn:Cu:W:Zn=18:8:30:44(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
Mn系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Cuターゲット、Wターゲット、およびZnターゲットをコスパッタすることにより成膜した。但し、Mn系記録層中のMn、Cu、W、Znそれぞれの原子比率が、Mn:Cu:W:Zn=18:8:30:44となるように、各ターゲットの投入電力を調整した。また、酸素濃度が高い混合ガス雰囲気となるように、ArガスとO2ガスとの流量比を調整した。
以下に、具体的なMn系記録層の成膜条件を示す。
Arガス流量:10〜15sccm
2ガス流量:15〜24sccm
投入電力:100〜200W
次に、スピンコート法により、紫外線硬化樹脂を誘電体層上に均一塗布し、これに紫外線を照射して硬化させることにより、厚さ100μmを有する光透過層を形成した。
以上により、目的とする光ディスクを得た。
(参考例1−2)
ポリカーボネート基板の凹凸面とMn系記録層との間に、誘電体層(基板側)をさらに成膜した以外は、参考例1−1と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な誘電体層(基板側)の構成を示す。
誘電体層(基板側)
材料:ITO、厚さ:5nm
(比較例1−1)
Mn系記録層に代えてPd系記録層を成膜したこと以外は、参考例1−1と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的なPd系記録層の構成を示す。
Pd系記録層
材料:Pd−Cu−W−Zn−Oの複合酸化物(Pd:Cu:W:Zn=19:3:31:47(原子比率:原子%))、厚さ:39nm
(比較例1−2)
Mn系記録層に代えてPd系記録層を成膜したこと以外は、参考例1−2と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的なPd系記録層の構成を示す。
Pd系記録層
材料:Pd−Cu−W−Zn−Oの複合酸化物(Pd:Cu:W:Zn=19:3:31:47(原子比率:原子%))、厚さ:39nm
(光ディスクの構成)
表1は、参考例1−1、1−2、比較例1−1、1−2の光ディスクの構成を示す。なお、表1において、記録材料の組成比は、酸素を除いた金属材料のみの組成比とした。
Figure 0006468383
(光ディスクの評価)
上述のようにして得られた参考例1−1、比較例1−1の光ディスクについて、以下の評価を行った。
(光学特性の評価)
作製した光ディスクにおける記録層の反射率および透過率は、分光光度計の反射率および透過率測定機能を用いて測定した。その結果を表1に示す。
(最適記録パワーPwoの評価)
i−MLSEが最も良好になる記録パワーを求め、この記録パワーを最適記録パワーPwoとした。その結果を表1に示す。
(初期特性)
評価指標であるi−MLSEを測定するに当たり信号記録に用いるレーザー光の記録パワーを最適記録パワーPwoの前後で掃引し、各記録パワーのi−MLSEのデータを取得した。取得したデータをプロットしてグラフ(パワーマージンのグラフ)を作成した。なお、i−MLSE値を縦軸とし、記録パワーPwをPwoで規格化した値(Pw/Pwo)を横軸とした。その結果を図6A、図6Bに示す。
この評価結果から以下のことがわかる。
i−MLSEのボトム値、およびPw/Pwoの横軸方向の広がりは、Pd系記録材料とMn系記録材料とでほぼ同等であった。なお、i−MLSEのボトム値は、低いほど光ディスクの特性として良好である。また、Pw/Pwoの横軸方向の広がりは、マージン幅と言われ、広いほど光ディスクの特性として良好である。したがって、Pd系記録材料、Mn系記録材料を用いた光ディスクの信号記録における初期特性は、ほぼ同等と判断できる。
(再生耐久性)
光ディスクに情報信号を記録した後、記録した情報信号を複数回再生し、再生回数に対する信号品質の変化をプロットした。その結果を図7A、図7Bに示す。ここで、信号品質の評価指標には、i−MLSEおよびSER(symbol error rate)(すなわち情報読み出しの誤検出頻度の数値)を用いた。なお、再生パワーは1.5mWとした。
この評価結果から以下のことがわかる。
Pd系記録材料では再生回数10万回ごろから顕著なi−MLSEの劣化がみられるのに対して、Mn系記録材料では100万回ごろから劣化が開始しており、Pd系記録材料に比べてMn系記録材料の再生耐久性が格段に優れていることがわかる。
(アーカイブル特性)
まず、上述の初期特性の評価に用いた光ディスクを80℃85%の温室環境下に120時間投入した。次に、上記初期特性の評価に用いたデータ領域を再度測定して、規格値(Pw/Pwo)に対するi−MLSE値の変化を再度評価した。その結果(アーカイブル試験の結果)を図8A〜図9Bに示す。
この評価結果から以下のことがわかる。
Pd系記録材料およびMn系記録材料のいずれにおいても、試験後の特性は、試験前の特性から若干変化していることがわかる。その変化の度合いは、Pd系記録材料とMn系記録材料とでほぼ同等であることがわかる。
(シェルフ特性)
まず、光ディスクを80℃85%の温室環境下に120時間投入した後、上述の初期特性の評価と同様にして、規格値(Pw/Pwo)に対するi−MLSE値の変化を評価した。その結果(シェルフ試験の結果)を図8A〜図9Bに示す。
Pd系記録材料、Mn系記録材料のいずれにおいても、初期特性からの変化がはっきり見てとれるが、Pd系記録材料とMn系記録材料とでその変化の程度はほぼ同等であることがわかる。
以上の評価結果より、Mn系記録材料を用いた光ディスクでは、Pd系記録材料を用いた光ディスクに比して劣っている特性はないことがわかる。したがって、光ディスクの特性および価格の両立の観点からすると、Mn系記録材料は、Pd系記録材料に比して大きな利点を有している。また、再生耐久性の観点からすると、Mn系記録材料は、Pd系記録材料に比して大きな利点を有している。
<1−2.記録層中のMnの価数と信号特性との関係>
(参考例2−1)
以下の構成の誘電体層(基板側)、Mn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−2と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な各層の構成を示す。
誘電体層(基板側)
材料:ITO、厚さ:5nm
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=20:30:50(原子比率))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
Mn系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Wターゲット、およびZnターゲットをコスパッタすることにより成膜した。但し、Mn系記録層中のMn、W、Znそれぞれの原子比率が、Mn:W:Zn=20:30:50となるように、各ターゲットの投入電力を調整した。また、酸素濃度が高い混合ガス雰囲気となるように、ArガスとO2ガスとの流量比を調整した。
以下に、具体的なMn系記録層の成膜条件を示す。
Arガス流量:10〜15sccm
2ガス流量:15〜24sccm
投入電力:100〜200W
(参考例2−2)
酸素濃度が低い混合ガス雰囲気となるように、Mn系記録層の成膜条件を以下のように変更したこと以外は、参考例2−1と同様にして光ディスクを得た。
Arガス流量:10〜15sccm
2ガス流量:8〜12sccm
投入電力:100〜200W
(分析および評価)
上述のようにして得られた参考例2−1、2−2の光ディスクについて、以下の分析および評価を行った。
(記録層中のMnの状態分析)
参考例2−1の光ディスクのMn系記録層中のMnの状態を以下のようにして分析した。X線光電子分光法(X-Ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)でMn系記録層の最表面スペクトルを測定し、2P3/2光電子スペクトルのピーク分離を行い、Mn系記録層中に存在するMnの状態を求めた。その結果を図10Aに示す。なお、図10Bには、参考のために、2P3/2結合エネルギーを示す。
この分析結果から、Mn系記録層中では、Mnの一部は、+4価のMn(すなわちMnO2)として存在していることがわかる。
(初期特性)
上述の参考例1−1、1−2と同様にして初期特性を評価した。その結果を図11に示す。
この評価結果から以下のことがわかる。高い酸素濃度雰囲気下でMn系記録層を成膜した場合には、低い酸素濃度雰囲気下でMn系記録層を成膜した場合に比べて、記録感度が向上し、i−MLSEのボトム値も低くなる。この記録感度の向上は、高い酸素濃度雰囲下での成膜によりMn系記録層中におけるMnO2の含有量が増加し、価数が高いMn系酸化物が増え、光吸収能が増加したためと考えられる。
<1−3.記録層の2層構造化>
(参考例3−1)
以下の構成のMn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−1と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な各層の構成を示す。
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=20:32:48(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
(参考例3−2)
以下の構成のMn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−1と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な各層の構成を示す。
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=18:51:31(原子比率(単位:原子%)))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
(参考例3−3)
以下の構成の第1のMn系記録層、第2のMn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−2と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な各層の構成を示す。
第1のMn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=18:51:31(原子比率(単位:原子%)))、厚さ:13nm
第2のMn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=20:32:48(原子比率(単位:原子%)))、厚さ:10nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
(初期特性)
上述のようにして得られた参考例3−1〜3−3の光ディスクについて、上述の参考例1−1、1−2と同様にして初期特性を評価した。その結果を図12〜図14に示す。図12においてシェルフ特性の評価結果が示されていないのは、参考例3−1ではシェルフ特性の評価結果が図示の範囲外となったためである。
この評価結果から以下のことがわかる。
参考例1−1では、初期特性のi−MLSEのボトム値は低く、良好の値であるが、シェルフ特性が大きく悪化する。
参考例2−1では、初期特性のi−MLSEのボトム値が参考例1−1に比して僅かに悪化する傾向があるが、シェルフ特性は参考例1−1に比して大きく向上する。
参考例2−3では、初期特性のi−MLSEのボトム値は低く、良好の値であると共に、シェルフ特性は参考例1−1に比して向上する。
したがって、Mn系記録層を2層構造化することで、単層構造では実現困難であったRF信号特性を改善することが可能になる。
<1−4.記録層に対する添加剤の添加>
(参考例4−1)
以下の構成の誘電体層(基板側)、Mn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−2と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な各層の構成を示す。
誘電体層(基板側)
材料:ITO、厚さ:5nm
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=19:32:49(原子比率(単位:原子%)))、厚さ:40nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
(参考例4−2)
Mn系記録層を以下の構成としたこと以外は、参考例4−1と同様にして光ディスクを得た。
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−Bi−O(Mn:W:Zn:Bi=11:20:29:40(原子比率(単位:原子%))、厚さ:40nm
このMn系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Wターゲット、ZnターゲットおよびBiターゲットをコスパッタすることにより成膜した。但し、Mn系記録層中のMn、W、Zn、Biそれぞれの原子比率が、上記の比率となるように、各ターゲットの投入電力を調整した。
(参考例4−3)
Mn系記録層を以下の構成としたこと以外は、参考例4−1と同様にして光ディスクを得た。
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−Cu−O(Mn:W:Zn:Cu=18:30:44:8(原子比率(単位:原子%))、厚さ:40nm
このMn系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Wターゲット、ZnターゲットおよびCuターゲットをコスパッタすることにより成膜した。但し、Mn系記録層中のMn、W、Zn、Cuそれぞれの原子比率が、上記の比率となるように、各ターゲットの投入電力を調整した。
(初期特性)
上述のようにして得られた参考例4−1〜4−3の光ディスクについて、上述の参考例1−1、1−2と同様にして初期特性を評価した。その結果を図15に示す。
この評価結果から以下のことがわかる。
BiまたはCuの添加によるi−MLSEのボトム値の低下は見られない。一方、BiまたはCuの添加によるパワーマージン(幅)の低下は僅かに見られるが、十分に実用範囲のパワーマージンは得られている。なお、i−MLSE:15%閾値でPw/Pwoが±0.15%を確保できれば、パワーマージン幅は実用範囲である。
したがって、BiまたはCuをMn系記録材料に添加しても、ほぼ同様の信号特性を得ることができる。また、BiおよびCuの両方をMn系記録材料に添加した場合にも、上記と同様の効果が得られると考えられる。さらには、BiおよびCu以外の金属元素、例えばSn、Zn、Ge、Co、W、およびAlなどからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素をMn系記録材料に添加した場合にも、上記と同様の効果が得られると考えられる。
<1−5.記録層中のMn濃度>
(参考例5−1)
以下の構成の誘電体層(基板側)、Mn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−2と同様にして光ディスクを得た。
以下に、具体的な各層の構成を示す。
誘電体層(基板側)
材料:ITO、厚さ:5nm
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn=12:35:53(原子比率(単位:原子%)))、厚さ:40nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
(参考例5−2)
Mn系記録層を以下の構成としたこと以外は、参考例5−1と同様にして光ディスクを得た。
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn:Cu=24:30:46(原子比率(単位:原子%))、厚さ:40nm
(参考例5−3)
Mn系記録層を以下の構成としたこと以外は、参考例5−1と同様にして光ディスクを得た。
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−O(Mn:W:Zn:Cu=43:23:34(原子比率(単位:原子%))、厚さ:40nm
(参考例5−4)
Mn系記録層を以下の構成としたこと以外は、参考例5−1と同様にして光ディスクを得た。
Mn系記録層
材料:Mn−O(Mn=100(金属原子比率(単位:原子%))、厚さ:12nm
(評価)
上述のようにして得られた参考例5−1〜5−4の光ディスクについて、以下の評価を行った。
(最適記録パワーPwoの評価)
上述の参考例1−1、1−2と同様にして最適記録パワーPwoを評価した。その結果を表2に示す。
表2は、参考例5−1〜5−4の光ディスクの最適記録パワーPwoの評価結果を示す。
Figure 0006468383
(初期特性)
上述の参考例1−1、1−2と同様にして初期特性を評価した。その結果を図16に示す。
上記評価結果から以下のことがわかる。
i−MLSEのボトム値とパワーマージン(幅)は、Mn濃度に依存して変化する。
i−MLSEのボトム値は、Mn系記録層におけるMn濃度が12原子%以上100原子%の範囲内において十分良好な値となっている。また、パワーマージン(幅)は、同範囲内において多少低下する傾向が見られるが、実用が見込まれる範囲である。
<2−1.Mn系記録層に対する各種金属酸化物の添加>
MnOx−WO3−ZnOからなるMn系記録材料を用いた光ディスクと、その記録材料に体積比で一定量の金属酸化物(Zr、Al、Ta、Mo、Si、Mg、Hf、V、Ti、SbまたはTeの酸化物)を加えた光ディスクとを作製して、添加酸化物の効果を比較した。
(参考例6−1)
以下の構成の誘電体層(基板側)、Mn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:ITO、厚さ:10nm
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−Oの複合酸化物(Mn:W:Zn=18:8:30:44(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:ITO、厚さ:10nm
Mn系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Wターゲット、Znターゲットをコスパッタすることにより成膜した。コスパッタ後の組成比(原子比率)はMn:W:Zn=23:31:46(単位:原子%)となるように、各ターゲットの投入電力を調整した。また、酸素濃度が高い混合ガス雰囲気となるように、ArガスとO2ガスとの流量比を調整した。
以下に、具体的なMn系記録層の成膜条件を示す。
Arガス流量:10〜15sccm
2ガス流量:15〜24sccm
投入電力:100〜200W
(参考例7−1〜7−11)
Mn系記録層に各種金属酸化物(MeOx)をさらに添加したこと以外は、参考例6−1と同様にして光ディスクを得た。以下では、各種金属酸化物(MeOx)を添加したMn系記録層をMn−Me系記録層と称する。また、各種金属酸化物(MeOx)を添加したMn系記録材料をMn−Me系記録材料と称する。
以下に、具体的なMn−Me系記録層の構成を示す。
材料:MnOx−WO3−ZnO−MeOx(Mn:W:Zn:Me=22.0〜23.3:27.7〜29.4:41.6〜44.1:3.3〜8.6(原子比率(単位:原子%))
添加金属(Me):Zr、Al、Ta、Mo、Si、Mg、Hf、V、Ti、SbまたはTe
厚さ:33nm
Mn−Me系記録層は以下の条件で成膜した。Mn−Me記録層に各種金属酸化物(MeOx)が体積比で6%含まれるように、コスパッタで各種金属酸化物(MeOx)を添加した。具体的には、厚さ33nmのMn−Me系記録層中に厚さ2nm相当のMn−Me系記録材料が含まれるように、コスパッタで各種金属酸化物(MeOx)を添加した。
(光ディスクの構成)
表3は、参考例6−1、7−1〜7−11の光ディスクの構成を示す。なお、表3において、Mn系およびMn−Me系記録材料の組成比は、酸素を除いた金属材料のみの組成比とした。
Figure 0006468383
(初期特性)
上述の参考例1−1、1−2と同様にして初期特性を評価した。その結果を図17A〜図20Cに示す。
(アーカイバル特性)
まず、上述の初期特性の評価に用いた光ディスクを温湿度80℃85%の恒温恒湿度槽に200時間投入した。次に、上記初期特性の評価に用いたデータ領域を再度測定して、規格値(記録パワーPw/最適記録パワーPwo)に対するi−MLSE値の変化を再度評価した。その結果(アーカイブル試験の結果)を図17A〜図20Cに示す。
(シェルフ特性)
まず、作製した光ディスクを温湿度80℃85%の恒温恒湿度槽に200時間投入した後、上述の初期特性の評価と同様にして、規格値(記録パワーPw/最適記録パワーPwo)に対するi−MLSE値の変化を評価した。その結果(シェルフ試験の結果)を図17A〜図20Cに示す。
図17Aは、Mn系記録層を用いた参考例6−1の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示す。この評価結果から以下のことがわかる。
アーカイバル試験後のi−MLSEのボトム位置は、初期のi−MLSEのボトム位置に比べて記録パワーで約5%増加した位置にシフトしている。
シェルフ試験後のi−MLSEのボトム位置は、初期のi−MLSEのボトム位置に比べて記録パワー(Pw/Pwo)で約10%増加した位置にシフトしている。
Pw/Pwo=0.9の位置において、シェルフ試験後のi−MLSEと初期のi−MLSEとを比較すると、シェルフ試験後のi−MLSEは初期のi−MLSEから約7%も悪化している。
アーカイバルおよびシェルフ試験の両環境試験後のi−MLSEと、初期のi−MLSEとが一致することが望ましいが、Mn系記録層の両側にITOからなる誘電体層を設けた構成の光ディスクでは、環境試験後のi−MLSEの変化を抑えることは困難である。
図17B〜図20Cは、Mn−Me系記録層を用いた参考例7−1〜7−11の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示す。この評価結果から以下のことがわかる。
金属酸化物(MeOx)としてMoOx、SiO2、MgO、TeOxを添加した参考例7−4、7−5、7−6、7−11の光ディスクでは、金属酸化物(MeOx)を添加していない参考例6−1の光ディスクに比して、初期のi−MLSEに対するアーカイバルおよびシェルフ試験後のi−MLSEの変化が抑制されている。金属酸化物(MeOx)としてMoOx、SiO2、MgOおよびTeOxからなる群より選ばれる2種以上を組み合わせて用いた場合にも、上記と同様の抑制効果の発現が推測される。
これに対して、上記以外の金属酸化物(MeOx)を添加した参考例7−1〜7−3、7−7〜7−10の光ディスクでは、初期のi−MLSEに対するアーカイバルおよびシェルフ試験後のi−MLSEの変化量は、金属酸化物(MeOx)を添加していない参考例6−1の光ディスクと同レベルである。
MoOx、SiO2、MgO、TeOxをそれぞれ添加した参考例7−4、7−5、7−6、7−11の光ディスクのうちでも、特にMgO添加を添加した参考例7−6の光ディスクで顕著に初期特性からの変化が抑制されている。
MoOx、SiO2、TeOxをそれぞれ添加した参考例7−4、7−5、7−11の光ディスクうちでは、MoOxを添加した参考例7−4の光ディスクの方が、初期特性からの変化量が抑制されている。
以上の結果を総合すると、RF信号特性を確保しつつ、保存信頼性を改善するためには、Mn系記録層に添加する金属酸化物(MeOx)としては、Mg、Mo、SiおよびTeからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の金属元素の酸化物が好ましく、Mo、SiおよびTeからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の金属元素の酸化物がより好ましく、Mgの酸化物が最も好ましい。
<2−2.Mn系記録層中のMg濃度>
上記「2−1」の検討にて、保存信頼性の改善に最も効果があることが確認されたMgOについて、その添加量に対する保存信頼性の変化を調べた。
(参考例8−1〜8−6)
記録層として以下の構成を有するMn−Mg系記録層を成膜したこと以外は、参考例6−1と同様にして光ディスクを得た。
材料:MnOx−WO3−ZnO−MgO(Mn:W:Zn:Mg=13.3〜16.8:6.8〜33.3:10.2〜49.9:0〜69.7(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
Mn−Mg系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Wターゲット、Znターゲット、およびMgターゲットをコスパッタすることにより成膜した。ここで、Mn、Mg、WおよびZnの組成比率は、次のようにして調整した。Mn量を固定し、WおよびZnの量をW:Zn=40:60atom%で固定した。そして、WZnOとMgOの金属元素の組成比の和が一定となる制約のもとで、Mg量を変化させた。なお、参考例6−1、7−1〜7−11に比べMnの比率を下げているが(表3参照)、これはMgを増やすことでRF信号特性の点で最適なMn量が減量側にシフトしたための措置である。
(光ディスクの構成)
表4は、参考例8−1〜8−6の光ディスクの構成を示す。なお、表4において、Mn−Mg系記録材料の組成比は、酸素を除いた金属材料のみの組成比とした。
Figure 0006468383
(初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性)
上述のようにして得られた参考例8−1〜8−6の光ディスクについて、上述の参考例6−1、7−1〜7−11の光ディスクと同様にして初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性を評価した。その結果を図21A〜図22Cに示す。
ここで、BD−XLの評価指標を参考にすると、i−MLSE値=13%にてパワーマージンカーブでそれを下回る領域幅が最適記録パワーに対して20%(max−min幅)あると、システムとして許容できるとされている。そこで、図21A〜図22Cの各グラフにおいて初期のi−MLSE、アーカイバル試験後のi−MLSEおよびシェルフ試験後のi−MLSEの全てを重ねた場合に、i−MLSE値が13%を下回るパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を求めた。そして、そのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)の値をプロットしてグラフを作成した。その結果を図23に示す。なお、図23に示すように、このグラフでは、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を縦軸とし、Mn−Mg系記録層中におけるMgOの含有量を横軸とした。但し、図23では、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を百分率(パーセント)の単位に変更して表記した。
図23から、MgOの添加量を5mol%以上50mol%以下の範囲内にすることで、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)=20%を確保できることがわかる。
したがって、保存信頼性(アーカイバル特性およびシェルフ特性)の更なる改善の観点からすると、MgOの添加量を5mol%以上50mol%以下の範囲内にすることが好ましい。
<3−1.各種金属酸化物からなる誘電体層の特性比較>
各種金属酸化物層からなる誘電体層をMn系記録層の両面に設けた光ディスクを作製し、それらの誘電体層の効果を調べた。
(参考例9−1〜9−8)
以下の構成の誘電体層(基板側)、Mn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例6−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:Al23、In23、Nb25、SiO2、SnO2、TiO2、ZnO、ZrO2
厚さ:5nm
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−Oの複合酸化物(Mn:W:Zn=23:31:46(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:Al23、In23、Nb25、SiO2、SnO2、TiO2、ZnO、ZrO2
材料:10nm
なお、基板側および光透過層側の誘電体層の材料としては、同一の材料を用いた。
(光ディスクの構成)
表5は、参考例9−1〜9−8の光ディスクの構成を示す。
Figure 0006468383
(初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性)
上述のようにして得られた参考例9−1〜9−8の光ディスクについて、上述の参考例6−1、7−1〜7−11の光ディスクと同様にして初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性を評価した。その結果を図24A〜図26Cに示す。
図24A〜図26Cは、参考例9−1〜9−8の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示す。この評価結果から以下のことがわかる。
基板側および光透過層側の誘電体層の材料としてIn23を用いた光ディスクでは、初期のi−MLSEに対するアーカイバル試験後のi−MLSEの変化が小さく、かつ、パワーマージンも広いままの良好な状態が保たれている。しかし、この光ディスクでは、シェルフ試験後の最適記録パワーが、初期の最適記録パワーに対して+10%程度増加している。
一方、基板側および光透過層側の誘電体層の材料としてZrO2を用いた光ディスクでは、初期のシェルフ試験後のi−MLSEの変化が小さく、かつ、パワーマージンも広いままの良好な状態が保たれている。しかし、この光ディスクでは、アーカイバル試験後の最適記録パワーが、初期の最適記録パワーに対して大きく変化している。
したがって、アーカイバル特性を改善するためには、基板側および光透過層側の誘電体層の材料としてIn23を用いることが好ましい。また、シェルフ特性を改善するためには、基板側および光透過層側の誘電体層の材料としてZrO2を用いることが好ましい。
<3−2.誘電体層(In23−ZrO2層)の組成比と保存信頼性との関係>
上記「3−1」の検討にて、アーカイバル特性の改善に効果が認められたIn23と、シェルフ特性の改善に効果が認められたZrO2との混合体を用いて、誘電体層を形成すると共に、その組成を変化させて、組成比と保存信頼性との関係を調べた。
(参考例10−1〜10−4)
誘電体層(基板側)および誘電体層(光透過層側)を以下の構成としたこと以外は、参考例9−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=12〜70:30〜88(mol比率(単位:mol%))、厚さ:5nm
誘電体層(光透過層側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=12:88(mol比率(単位:mol%))、厚さ:10nm
表6は、参考例10−1〜10−4の光ディスクの構成を示す。
Figure 0006468383
(初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性)
上述のようにして得られた参考例10−1〜10−4の光ディスクについて、上述の参考例6−1、7−1〜7−11の光ディスクと同様にして初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性を評価した。その結果を図27A〜図28Bに示す。
ここで、BD−XLの評価指標を参考にすると、i−MLSE値=13%にてパワーマージンカーブでそれを下回る領域幅が最適記録パワーに対して20%(max−min幅)あると、システムとして許容できるとされている。そこで、図27A〜図28Bの各グラフにおいて初期のi−MLSE、アーカイバル試験後のi−MLSEおよびシェルフ試験後のi−MLSEの全てを重ねた場合に、i−MLSE値が13%を下回るパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を求めた。そして、そのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)の値をプロットしてグラフを作成した。その結果を図29に示す。なお、図29に示すように、このグラフでは、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を縦軸とし、In23−ZrO2の複合酸化物の総量Aに対するZrO2の量Bのモル比((B/A)×100[mol%])を横軸とした。但し、図29では、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を百分率(パーセント)の単位に変更して表記した。
図27A〜図28Bは、参考例10−1〜10−4の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示す。この評価結果から以下のことがわかる。
基板側および光透過層側の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2の複合酸化物を用いることで、初期のi−MLSEに対するアーカイバル試験後およびシェルフ試験後のi−MLSEの変化を抑制することができる。すなわち、アーカイバル特性およびシェルフ特性の両立することができる。
これに対して、基板側および光透過層側の誘電体層の材料としてAl23、Bi23、In23、Nb25、SiO2、SnO2、TiO2、ZnOまたはZrO2用いた場合には、アーカイバル特性およびシェルフ特性を両立することは困難である(図24A〜図26C)。
In23−ZrO2の複合酸化物の総量Aに対するZrO2の量Bのモル比((B/A)×100[mol%])を約50〜70mol%の範囲とすることで、アーカイバル特性およびシェルフ特性の両特性を特に向上することができる。
図29は、参考例10−1〜10−4の光ディスクのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)評価結果を示すグラフである。この評価結果から以下のことがわかる。
In23−ZrO2の複合酸化物の総量Aに対するZrO2の量Bのモル比((B/A)×100[mol%])を52mol%以上76mol%以下の範囲内にすることで、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)=20%を確保できることがわかる。
したがって、保存信頼性(アーカイバル特性およびシェルフ特性)の更なる改善の観点からすると、ZrO2の量Bのモル比を52mol%以上76mol%以下の範囲内にすることが好ましい。
<3−3.記録層の両側に設ける誘電体層の組み合わせと保存信頼性との関係>
上記検討では、基板側および光透過層側の両方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用い、これらの誘電体層による保存信頼性改善効果の発現を確認した。本検討では、基板側および光透過層側の一方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用い、他方の誘電体層の材料としてIn23、ZrO2、In23−ZrO2またはITOを用いた。そして、これらの誘電体層の組み合わせによる保存信頼性改善効果の発現の相違について確認した。
(参考例11−1)
基板側および光透過層側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例9−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=40:60(mol比率(単位:mol%))、厚さ:5nm
誘電体層(光透過層側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=40:60(mol比率(単位:mol%))、厚さ:10nm
(参考例11−2)
光透過層側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例11−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(光透過層側)
材料:ZrO2、厚さ:10nm
(参考例11−3)
光透過層側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例11−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(光透過層側)
材料:In23、厚さ:10nm
(参考例11−4)
基板側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例11−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:ZrO2、厚さ:5nm
(参考例11−5)
基板側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例11−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:In23、厚さ:5nm
(参考例11−6)
基板側および光透過層側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例9−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:In23−SnO2の複合酸化物(In23:SnO2=90:10(mol比率(単位:mol%))、厚さ:5nm
誘電体層(光透過層側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=40:60(mol比率(単位:mol%))、厚さ:10nm
(参考例11−7)
基板側および光透過層側の誘電体層を以下の構成としたこと以外は、参考例9−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=40:60(mol比率(単位:mol%))、厚さ:5nm
誘電体層(光透過層側)
材料:In23−SnO2の複合酸化物(In23:SnO2=90:10(mol比率(単位:mol%))、厚さ:10nm
(光ディスクの構成)
表7は、参考例11−1〜11−7の光ディスクの構成を示す。
Figure 0006468383
(初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性)
上述のようにして得られた参考例11−1〜11−7の光ディスクについて、上述の参考例6−1、7−1〜7−11の光ディスクと同様にして初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性を評価した。その結果を図30A〜図32Bに示す。
図30A〜図32Bは、参考例11−1〜11−7の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。この評価結果から以下のことがわかる。
基板側の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用い、光透過層側の誘電体層の材料としてZrO2を用いた光ディスクでは、両方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2の複合酸化物を用いた光ディスクに近いアーカイバル特性およびシェルフ特性、すなわち保存信頼性が得られる。これに対して、基板側の誘電体層の材料としてZrO2を用い、光透過層側の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用いた光ディスクでは、両方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2の複合酸化物を用いた光ディスクに比べてアーカイバル特性およびシェルフ特性が低下する。特に、アーカイバル特性の低下が大きい。
基板側および光透過層側の一方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用い、他方の誘電体層の材料としてZrO2以外の材料(In23、In23−SnO2)を用いた光ディスクでは、両方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用いた光ディスクに比べてアーカイバル特性およびシェルフ特性の少なくとも一方が大きく変化、すなわち保存信頼性が悪化している。基板側および光透過層側の一方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2の複合酸化物を用い、他方の誘電体層の材料としてIn23−SnO2の複合酸化物を用いた光ディスクでも、保存信頼性は格段に悪化している。
以上の結果を総合すると、保存信頼性向上の観点からすると、基板側の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用い、光透過層側の誘電体層の材料としてZrO2を用いることが好ましく、基板側および光透過層側の両方の誘電体層の材料としてIn23−ZrO2を用いることがより好ましい。
<3−4.記録材料−誘電体材料の組み合わせと保存信頼性との関係>
Mn系記録材料−誘電体材料(In23−ZrO2)を組み合わせた光ディスクと、Pd系記録材料−誘電体材料(In23−ZrO2)を組み合わせた光ディスクとで、保存信頼性の効果の相違について調べた。
(参考例12−1〜12−5)
以下の構成の誘電体層(基板側)、Mn系記録層、誘電体層(光透過層側)をポリカーボネート基板の凹凸面上に順次積層したこと以外は、参考例1−1と同様にして光ディスクを得た。
誘電体層(基板側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=0〜70:30〜100(mol比率(単位:mol%))、厚さ:5nm
Mn系記録層
材料:Mn−Mg−W−Zn−Oの複合酸化物(Mn:Mg:W:Zn=15:32:21:33(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
誘電体層(光透過層側)
材料:In23−ZrO2の複合酸化物(In23:ZrO2=0〜70:30〜100(mol比率(単位:mol%))、厚さ:10nm
(比較例2−1〜2−5)
以下の構成のPd系記録層を成膜したこと以外は、参考例12−1〜12−5と同様にして光ディスクを得た。
Pd系記録層
材料:Pd−W−Zn−Oの複合酸化物(Pd:W:Zn=26:30:44(原子比率(単位:原子%))、厚さ:33nm
表8は、参考例12−1〜12−5の光ディスクの構成を示す。
Figure 0006468383
表9は、比較例2−1〜2−5の光ディスクの構成を示す。
Figure 0006468383
(初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性)
上述のようにして得られた参考例12−1〜12−5、および比較例2−1〜2−5の光ディスクについて、上述の参考例6−1、7−1〜7−11の光ディスクと同様にして初期特性、アーカイバル特性およびシェルフ特性を評価した。その結果を図33A〜図36Bに示す。
図33A〜図34Bは、参考例12−1〜12−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。図35A〜図36Bは、比較例2−1〜2−5の光ディスクの初期特性、アーカイブル特性およびシェルフ特性の評価結果を示すグラフである。これらの評価結果から以下のことがわかる。
記録材料としてMn系記録材料を用いた場合には、ZrO2に対してIn23を添加すると、アーカイブル特性およびシェルフ特性が向上する傾向にある。それらの特性の向上の度合いは、In23の添加量に依存している。記録材料としてPd系記録材料を用いた場合にも、ZrO2に対してIn23を添加すると、アーカイブル特性およびシェルフ特性の向上効果が発現する。しかしながら、記録材料としてPd系記録材料を用いた場合には、記録材料としてMn系記録材料を用いた場合のように、アーカイブル特性およびシェルフ特性を両立することは困難である。
記録材料としてMn系記録材料を用いた場合には、ZrO2に対するIn23の添加によって、初期特性には殆ど変化が見られない(図33A、図33B参照)。一方、記録材料としてPd系記録材料を用いた場合には、ZrO2に対するIn23の添加によって、初期特性に低下の傾向が見られる(図35A、図35B参照)。
なお、上記特性の相違は、両記録材料を用いた光ディスクについて、Pw/Pwo=0.9付近の位置における試験前後のi−MLSEの変化を比較すると、把握し易い。In23を12mol%または28mol%添加した光ディスクでは、上記特性の相違が顕著であるので、特に把握し易い(図33B、図33C、図35B、図35C)。
以上の結果を総合すると、Mn系記録材料をIn23−ZrO2と組み合わせて用いることで、アーカイバル特性およびシェルフ特性の両立が可能となる。Mn系記録材料以外の記録材料をIn23−ZrO2と組み合わせても、両特性の両立は困難である。
したがって、アーカイバル特性およびシェルフ特性を両立するためには、Mn系記録材料とIn23−ZrO2とを組み合わせて用いることが好ましい。
<4−1.記録層に対するRuの添加>
(参考例13−1、実施例13−2〜13−4)
まず、射出成形により、厚さ1.1mmのポリカーボネート基板を成形した。なお、このポリカーボネート基板上には、イングルーブおよびオングルーブを有する凹凸面を形成し、トラックピッチを0.32μmに設定した。次に、スパッタ法によりポリカーボネート基板の凹凸面上に、誘電体層(基板側)、Mn−Ru系記録層、誘電体層(光透過層側)を順次積層した。各層の構成は、具体的には以下のようにした。
誘電体層(基板側)
材料:ITO、厚さ:15nm
Mn系記録層
材料:Mn−W−Zn−Ru−O、厚さ:30nm
誘電体層(光透過層側)
材料:SiO2−In23−ZrO2(SIZ)、厚さ:20nm
Mn−Ru系記録層は、以下のようにして成膜した。ArガスとO2ガスとの混合ガス雰囲気下にて、Mnターゲット、Wターゲット、ZnターゲットおよびRuターゲットをコスパッタすることにより成膜した。成膜に際して、酸素濃度が高い混合ガス雰囲気となるように、ArガスとO2ガスとの流量比を調整した。
以下に、具体的なMn系記録層の成膜条件を示す。
Arガス流量:10〜15sccm
2ガス流量:15〜24sccm
投入電力:100〜200W
但し、Mn−Ru系記録層において、WおよびZnの含有量の合計A(=W+Zn)[原子%]と、MnおよびRuの含有量の合計B(=Mn+Ru)とが、A:B=70:30となるように、成膜条件を調整した。
また、MnおよびRuの合計量に対するRuの比率(=[Ru/(Mn+Ru)]×100)[原子%]が、表10に示すように、0原子%、32原子%、55原子%、73原子%となるように、成膜条件を調整した。
次に、スピンコート法により、紫外線硬化樹脂を誘電体層上に均一塗布し、これに紫外線を照射して硬化させることにより、厚さ75μmを有する光透過層を形成した。
以上により、33.4GB相当の記録容量を有する光ディスクを得た。
(参考例14−1、実施例14−2〜14−4)
光透過層側の誘電体層の材料としてITOを用いたこと以外は、参考例13−1、実施例13−2〜13−4と同様にして光ディスクを得た。
(光ディスクの構成)
表10は、参考例13−1、実施例13−2〜13−4、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクの構成を示す。
Figure 0006468383
(光ディスクの評価)
上述のようにして得られた参考例13−1、実施例13−2〜13−4、参考例14−1、実施例14−2〜14−4の光ディスクについて、以下の評価を行った。但し、評価条件は以下のように設定した。
信号処理方式:PR12221ML
ディスク回転速度(線速度):7.38m/sec(2倍速)
再生パワー(Read Pw):1.0mW
(反射率)
反射率は以下のようにして評価した。まず、BD用の評価装置を用いて、初期状態(未記録状態)の光ディスクのRF信号を測定した。次に、このRF信号を、既知の光ディスクの反射率およびRF信号と比較することにより、反射率を求めた。その結果を図37Aに示す。図37Aから、Ru比率の増加に伴って、反射率が低減する傾向にあることがわかる。
(透過率の変化率)
まず、分光エリプソメータを用いて、初期状態(未記録状態)の透過率Tiniを求めた。次に、光ディスクに情報信号を記録した後、分光エリプソメータを用いて、記録状態の透過率Trecを求めた。次に、以下の式を用いて、透過率の変化率ΔTを求めた。その結果を図37Bに示す。
ΔT={(Tini−Trec)/Tini}×100[%]
図37Bから、Ru比率の増加に伴って、情報信号の記録前後における透過率変化が低下する傾向がある。
(初期特性)
上述の参考例1−1、1−2と同様にして初期特性を評価した。その結果を図38A(光透過層側の誘電体層:SIZ)、図38B(光透過層側の誘電体層:ITO)に示す。
また、i−MLSE値が13.5%を下回るパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を求めた。そして、そのパワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)の値をプロットしてグラフを作成した。その結果を図38Cに示す。なお、図38Cに示すように、このグラフでは、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を縦軸とし、Ru比率(=[Ru/(Mn+Ru)]×100)[原子%]を横軸とした。但し、図38Cでは、パワーマージン幅Δ(Pw/Pwo)を百分率(パーセント)の単位に変更して表記した。
図38A〜図38Cから以下のことがわかる。
Ru比率の増加に伴って、パワーマージンが広がる傾向にある。例えばRu比率が30原子%である場合には、Ru無添加の場合に比してパワーマージンが約8%広がる。
このようなパワーマージン改善効果は、Mn−Ru系記録層に隣接して設けられる誘電体層の材料に依存するものではない。
(初期のモジュレーション)
BD用の評価装置を用いて、初期状態の光ディスク(参考例14−1、実施例14−2〜14−4)のモジュレーションModiniを求めた。その結果を図39Aに示す。
図39Aから、Ru比率が70原子%以下であると、モジュレーションModiniを規格値40%以上にできることがわかる。ここで、規格値40%以上は、BD−XLの規格において要求される値である。
(モジュレーションの変化率)
まず、初期状態(未記録状態)の光ディスク(参考例14−1、実施例14−2〜14−4)を80℃85%の温室環境下に120時間投入して、加速試験(シェルフ試験)を行った後、BD用の評価装置を用いて、加速試験後の光ディスクのモジュレーションModshelfを求めた。次に、以下の式を用いて、モジュレーションの変化率ΔModを求めた。その結果を図39Bに示す。
ΔMod=[(Modini−Modshelf)/Modini]×100[%]
図39Bから、Ru比率が60原子%以下であると、モジュレーションの変化率ΔModを10%以下にできることがわかる。なお、ドライブ側にて許容できるモジュレーションの変化率ΔModは、最大で10%であることが一般的に知られている。
したがって、MnおよびRuの総量に対するRuの比率(=[Ru/(Mn+Ru)]×100)は、70原子%以下であることが好ましく、60原子%以下であることがより好ましい。
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術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、上述の実施形態では、基板上に1層または複数層の情報信号層、光透過層がこの順序で積層された構成を有し、この光透過層側からレーザー光を1層または複数層の情報信号層に照射することにより情報信号の記録または再生が行われる光情報記録媒体に対して本技術を適用した場合を例として説明したが、本技術はこの例に限定されるものではない。例えば、基板上に1層または複数層の情報信号層、保護層がこの順序で積層された構成を有し、基板側からレーザー光を1層または複数層の情報信号層に照射することにより情報信号の記録または再生が行われる光情報記録媒体、または2枚の基板の間に1層または複数層の情報信号層が設けられた構成を有し、少なくとも一方の基板の側からレーザー光を1層または複数層の情報信号層に照射することにより情報信号の記録または再生が行われる光情報記録媒体に対しても本技術は適用可能である。
また、多層の記録層構成とする場合、本技術の記録層を追記型以外の記録層と組み合わせてもよい。また、再生専用型のピットなどによる記録領域が部分的に設けられる光情報記録媒体にも本技術は適用可能である。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
Mnの酸化物を含む記録層を備え、
上記Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する情報記録媒体。
(2)
上記記録層は、Mn以外の金属の酸化物をさらに含み、
上記金属は、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上である(1)に記載の情報記録媒体。
(3)
上記記録層は、第1記録層と第2記録層とを備え、
上記第1記録層と上記第2記録層とは、互いに材料組成が異なっている(1)または(2)に記載の情報記録媒体。
(4)
上記記録層の少なくとも一方の面に設けられた誘電体層をさらに備える(1)から(3)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(5)
上記誘電体層が、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物およびフッ化物からなる群より選ばれる1種以上を含んでいる(4)に記載の情報記録媒体。
(6)
上記記録層は、MnO2を主成分として含んでいる(1)から(5)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(7)
上記記録層は、MnO2と、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物とを主成分として含んでいる(1)から(5)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(8)
上記記録層は、Mgの酸化物をさらに含んでいる(1)から(7)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(9)
上記記録層中におけるMgの酸化物の含有量は、5mol%以上50mol%以下の範囲内である(8)に記載の情報記録媒体。
(10)
上記記録層は、Mg、Mo、SiおよびTeからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物をさらに含んでいる(1)から(7)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(11)
上記記録層中における上記金属元素の酸化物の含有量は、5mol%以上50mol%以下の範囲内である(10)に記載の情報記録媒体。
(12)
上記記録層は、Ruをさらに含んでいる(1)から(7)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(13)
MnおよびRuの総量に対するRuの比率は、70原子%以下の範囲内である(12)に記載の情報記録媒体。
(14)
上記記録層の一方の面に設けられた第1の誘電体層と、
上記記録層の他方の面に設けられた第2の誘電体層と
をさらに備え、
上記第1の誘電体層および上記第2の誘電体層は、Inの酸化物とZrの酸化物とを含んでいる(1)から(3)、および(6)から(13)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(15)
上記第1の誘電体および上記第2の誘電体層は、実質的にInの酸化物とZrの酸化物とからなる(14)に記載の情報記録媒体。
(16)
上記Inの酸化物と上記Zrの酸化物との総量Aと上記Zrの酸化物の量Bとのモル比((B/A)×100)は、52mol%以上76mol%以下の範囲内である(14)に記載の情報記録媒体。
(17)
上記記録層の光照射面に設けられた第1の誘電体層と、
上記光照射面とは反対面に設けられた第2の誘電体層と
をさらに備え、
上記第1の誘電体層は、Zrの酸化物を含み、
上記第2の誘電体層は、Inの酸化物とZrの酸化物とを含む(1)から(3)、および(6)から(13)のいずれかに記載の情報記録媒体。
(18)
複数の記録層を備え、
上記複数の記録層のうちの少なくとも一層は、Mnの酸化物を含み、
上記Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する情報記録媒体。
(19)
Mnの酸化物を含み、
上記Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する記録層。
(20)
Mnの酸化物を含み、
上記Mnの酸化物の一部または全部は、Mnの価数が+4未満の酸化物状態で存在する情報記録媒体作製用のターゲット。
(21)
上記酸化状態で存在するMnの酸化物は、Mn34である(20)に記載の情報記録媒体作製用のターゲット。
(22)
MgまたはMgの酸化物をさらに含んでいる(20)に記載の情報記録媒体作製用のターゲット。
(23)
Mg、Mo、SiおよびTeからなる群より選ばれる1種以上の金属元素、または該金属元素の酸化物をさらに含んでいる(20)に記載の情報記録媒体作製用のターゲット。
(24)
Mn以外の金属または該金属の酸化物をさらに含み、
上記金属は、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上である(20)に記載の情報記録媒体作製用のターゲット。
11 基板
12 光透過層
10、20 光情報記録媒体
21 記録層
22、23 誘電体層
L、L0〜Ln 情報信号層
S1〜Sn 中間層
Gin イングルーブ
Gon オングルーブ
C 光照射面

Claims (12)

  1. Mnの酸化物およびMgの酸化物主成分として含む記録層を備え、
    上記Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する情報記録媒体。
  2. 上記記録層は、Mn、Mg以外の金属の酸化物をさらに含み、
    上記金属は、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上である請求項1に記載の情報記録媒体。
  3. 上記記録層は、第1記録層と第2記録層とを備え、
    上記第1記録層と上記第2記録層とは、互いに材料組成が異なっている請求項1に記載の情報記録媒体。
  4. 上記記録層の少なくとも一方の面に設けられた誘電体層をさらに備える請求項1に記載の情報記録媒体。
  5. 上記誘電体層が、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物およびフッ化物からなる群より選ばれる1種以上を含んでいる請求項4に記載の情報記録媒体。
  6. 上記記録層は、MnO2 、MgOと、Sn、Zn、Bi、Ge、Co、W、CuおよびAlからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物とを主成分として含んでいる請求項1に記載の情報記録媒体。
  7. 上記記録層中におけるMgの酸化物の含有量は、5mol%以上50mol%以下の範囲内である請求項に記載の情報記録媒体。
  8. 上記記録層はMo、SiおよびTeからなる群より選ばれる1種以上の金属元素の酸化物をさらに含んでいる請求項1に記載の情報記録媒体。
  9. 上記記録層の一方の面に設けられた第1の誘電体層と、
    上記記録層の他方の面に設けられた第2の誘電体層と
    をさらに備え、
    上記第1の誘電体層および上記第2の誘電体層は、Inの酸化物とZrの酸化物とを含んでいる請求項1に記載の情報記録媒体。
  10. 上記Inの酸化物と上記Zrの酸化物との総量Aと上記Zrの酸化物の量Bとのモル比((B/A)×100)は、52mol%以上76mol%以下の範囲内である請求項に記載の情報記録媒体。
  11. 上記記録層の光照射面に設けられた第1の誘電体層と、
    上記光照射面とは反対面に設けられた第2の誘電体層と
    をさらに備え、
    上記第1の誘電体層は、Zrの酸化物を含み、
    上記第2の誘電体層は、Inの酸化物とZrの酸化物とを含む請求項1に記載の情報記録媒体。
  12. 複数の記録層を備え、
    上記複数の記録層のうちの少なくとも一層は、Mnの酸化物およびMgの酸化物主成分として含み、
    上記Mnの酸化物の一部または全部が、+4価のMnとして存在する情報記録媒体。
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