JPH10188350A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光半透過膜の製造が困難であり、光の吸収損
失が大きかった。 【解決手段】 多層の記録層４，８を有し、光半透過膜
５を備えることにより、同一面から各記録層４，８の記
録信号の読み出しを行う情報記録媒体１であり、光半透
過膜５が珪素化合物により形成され、この珪素化合物に
含まれる酸素と窒素との総量が少なくとも１０原子％乃
至４０原子％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層の記録層を有
し、光半透過膜を備えることにより、同一面から各記録
層の記録信号の読み出しを行う情報記録媒体に係り、特
に光半透過膜に入射する光の透過率と反射率を制御しう
る情報記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、オーディオやビデオ、その他
の各種情報を記録または／および再生を行う情報媒体と
して、図５に示す読み出し専用光ディスクや、図６に示
す書き換え可能光ディスクが知られている。

【０００３】図５は、読み出し専用光ディスクの断面構
造を示す概略図である。図５において、読み出し専用光
ディスク１１の光照射側面１１ａは、ポリカーボネート
等の透明基板１２によって形成され、この透明基板１２
上には、記録データの凹凸ピット１３を有する記録層１
４が形成されいる。この記録層１４上には、アルミニウ
ム蒸着膜等の反射膜１５が形成され、この反射膜１５
は、紫外線硬化樹脂等の保護膜１６によって覆われて保
護されている。

【０００４】また図６は、書き換え可能光ディスクの断
面構造を示す概略図である。図６において、書き換え可
能光ディスク２１の光照射側面２１ａは、ポリカーボネ
ート等の透明基板２２によって形成され、この透明基板
２２上には、高屈折率誘電体のエンハンスト層２３およ
び記録層２４が順次形成されている。この記録層２４上
には、高屈折率誘電体の保護層２５を介して、アルミニ
ウム蒸着膜等の反射膜２６が形成され、この反射膜２６
は、紫外線硬化樹脂等の保護膜２７によって覆われて保
護されている。

【０００５】このように、これらの光ディスク１１，２
１の断面構造において、記録層１４，２４は、それぞれ
単層であった。

【０００６】しかし、利用する情報量の増加に伴って、
光ディスクの単位面積当たりの記録密度を増加させるこ
とが必要となり、デジタルビデオディスク等の次世代光
ディスクにおいては、記録層を多層に形成した高密度光
ディスクの利用が考えられている。

【０００７】図７は、高密度光ディスクの断面構造を示
す概略図である。図７において、高密度光ディスク３１
は、光照射側に位置される第１の基板３２と、非照射側
に位置される第２の基板３３とから成っている。第１の
基板３２は、ポリカーボネート等の透明基板３４上に、
記録データの凹凸ピット３５を有する第１の記録層３６
を形成し、この第１の記録層３６上に、ＳｉＮ等の光半
透過膜３７を形成したものである。一方、第２の基板３
３は、ポリカーボネート等の第２の透明基板３８上に、
記録データの凹凸ピット３９を有する第２の記録層４０
を形成し、この第２の記録層４０上に、アルミニウム蒸
着膜等の反射膜４１を形成したものである。そして、第
１の基板３２および第２の基板３３は、光半透過膜３７
と反射膜４１を相対向させるように、紫外線硬化樹脂等
のスペース層４２を介して一体化されている。

【０００８】このような高密度光ディスク３１を実現す
るには、光半透過膜３７が極めて重要な要素となる。す
なわち、この光半透過膜３７には、２０％〜４０％の反
射率と透過率が必要とされ、読み出しの焦点を第１の記
録層３６に合わせると第１の記録層３６から記録信号が
読み出される。このとき、第２の記録層４０には読み出
しの焦点が合っていないため、記録信号が読み出し時に
混じり合うことはない。一方、読み出しの焦点を第２の
記録層４０に合わせると、同様に第２の記録層４０の記
録信号のみが読み出される。

【０００９】このような光半透過膜３７に要求される性
能としては、入射光を有効に利用するために吸収損失が
小さいこと、第１の記録層３６と第２の記録層４０の間
の戻り光量を等しくするために反射率や透過率が調整で
きること、スペース層４２との密着性が良いこと、耐環
境性に優れていることなどがある。

【００１０】従来より用いられてきた光反透過膜として
は、金属薄膜を用いたものと、誘電体多層膜を用いたも
のとがあり、それぞれ次のような構造や製造方法が採ら
れている。

【００１１】まず、金属薄膜を用いた光半透過膜につい
て説明する。通常用いられている金属薄膜の組成として
は、金やクロム等が挙げられるが、これらに限らず、薄
膜化が可能な金属であれば種類は問わない。金属の光半
透過膜の製造方法は、ステンレスやアルミニウムによっ
て構築されたチャンバー内に金属材料を載せた加熱ボー
トを収容し、このチャンバー内をロータリーポンプおよ
び油拡散ポンプで高真空に排気した後、加熱ボート上の
金属材料を加熱することにより蒸発させる。加熱蒸発し
た金属は、プラスチック、ガラスおよびセラミック等に
より作製されたターゲット基板に到達し、ターゲット基
板上に凝固して金属薄膜になる。この種の光半透過膜
は、金属薄膜の厚みを調整することにより、入射光の透
過率と反射率を制御するものである。

【００１２】次に、誘電体多層膜を用いた光半透過膜に
ついて説明する。図８に示すように、誘電体多層膜５２
は、透明基板５１とスペース層５５との間に設けられて
おり、低屈折率膜５３と高屈折率膜５４とを交互に積層
して形成されている。すなわち、誘電体多層膜５０と
は、屈折率の異なる透明な誘電体膜５３，５４を多層に
積層することにより、膜界面での干渉を利用して光の反
射率と透過率を制御するものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、金属薄膜を
用いた光半透過膜にあっては、図９に示すような問題が
あった。なお、図９において、（ａ）はクロムの反射率
・透過率の膜厚依存性を示す説明図であり、（ｂ）は金
の反射率・透過率の膜厚依存性を示す説明図である。

【００１４】図示するように、金属薄膜は光の吸収係数
が大きいため、反射した光と透過した光との総量が減少
するという問題があった。また、膜厚に対する透過率お
よび反射率の変化が急峻であるため、膜厚の制御を非常
に厳密に行う必要があるという問題があった。これは、
製品の歩留まりを決める大きな要因になっている。

【００１５】一方、誘電体多層膜を用いた光半透過膜に
あっては、透明な誘電体膜を使用するため、光の吸収損
失が非常に少なく、任意の透過率と反射率をもつ光半透
過膜を得ることができる。しかし、多層の膜界面での干
渉を利用しているため、各膜厚を精密に制御する必要が
あり、情報記録媒体のような広い面積に均一に成膜する
ことは極めて困難であるという問題があった。また、光
半透過膜として用いるには、多層化する必要があるた
め、製造に長時間を要し、また組成の異なる膜を二種類
必要とするので、成膜装置も複雑に成るという問題があ
った。

【００１６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、構造が簡単で、製造し易く、光の吸収
損失が少ない光半透過膜を有する情報記録媒体を提供す
ることを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、多層の記録層を有し、光半透過膜を備えることに
より、同一面から各記録層の記録信号の読み出しを行う
情報記録媒体において、前記光半透過膜が珪素化合物に
より形成され、この珪素化合物に含まれる酸素と窒素と
の総量が少なくとも１０原子％乃至４０原子％であるこ
とを特徴とする情報記録媒体により、達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施形態は、本発明の好適な形態であるから、技術
的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範
囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記
載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１９】図１は、本発明に係る情報記録媒体の断面
構造の一実施形態を示す概略図である。図１において、
情報記録媒体１は、例えば円板状の光ディスクとして構
成され、その光照射側には、例えばポリカーボネートや
ポリメチルメタクリレート等からなる透明基板２が設け
られている。この透明基板２は、例えば金型内にポリカ
ーボネートやポリメチルメタクリレート等を射出成形す
ることにより円板状に形成され、その上面にはスタンパ
により記録データの凹凸ピット３を有する第１の記録層
４が形成されている。

【００２０】第１の記録層４上には、酸素と窒素を含む
混合ガス雰囲気下で、スパッタリングや真空蒸着を行う
ことにより、珪素化合物膜として光半透明膜５が成膜さ
れている。したがって、光半透明膜５には、所定量の酸
素と窒素が含まれている。光半透明膜５として最適な光
の透過率と反射率を得るためには、光半透明膜５に含ま
れる酸素と窒素との総量が、少なくとも１０原子％乃至
４０原子％の範囲であることが好ましい。

【００２１】光半透明膜５上には、紫外線硬化樹脂や光
硬化樹脂等よりなる透明なスペース層６が形成されてい
る。このように記録層を形成した透明基板上にアルミニ
ウム反射膜を成膜した単板を、２つの記録層４，８が対
向するように、貼り合わせることにより、第１の記録層
４と第２の記録層８とを有する情報記録媒体１が作成さ
れる。

【００２２】このように本実施の形態の情報記録媒体１
は、第１の記録層４と第２の記録層８とを有しており、
第１の記録層４上に光半透過膜５を備えることにより、
透明基板２側から各記録層４，８の記録信号の読み出し
を行うものである。そして、その光半透過膜５は、少な
くとも総量で１０原子％乃至４０原子％の酸素と窒素を
含む珪素化合物よりなり、例えばスパッタリングや真空
蒸着等の成膜方法によって、所定の屈折率と所定の膜厚
に成膜されるものである。

【００２３】なお、本実施形態では、二層の記録層を有
する情報記録媒体１を構成したが、これに限るものでは
なく、三層以上の記録層を有する情報記録媒体として構
成してもよい。

【００２４】図２は、酸素と窒素を含む珪素化合物を光
半透過膜とした場合の機能を説明するための概略図であ
る。図２において、光半透過膜５は、ポリカーボネート
等により形成された透明基板２と、紫外線硬化樹脂等に
より形成されたスペース層６との間に介設されている。
例えば、透明基板２側から入射した光は、光半透過膜５
内で多重反射を起こし、干渉する。したがって、図３に
示すように、光半透過膜５を通過する光量と反射する光
量は、この光半透過膜５の膜厚と屈折率によって変化す
る。すなわち、屈折率と膜厚を変化させることで、反射
率と透過率を任意に選択することができる。

【００２５】また、図４は、酸素量を一定（３％）と
し、窒素量を変化させたときの光半透過膜の屈折率変
化、および窒素量を一定（６％）とし、酸素量を変化さ
せたときの光半透過膜の屈折率変化を示す説明図であ
る。図４によれば、酸素と窒素の総量が増加するにした
がって、屈折率が小さくなっていくことが判る。

【００２６】このときの屈折率と膜厚の最適値は、次の
ようにして決められる。屈折率は、透明基板２側からみ
て第１の記録層４と第２の記録層８からの戻り光量がほ
ぼ等しくなるように設定する。また、膜厚は、面内にお
いて均一な戻り光量を得るために、膜厚の変化に対して
反射率と透過率の変化が最も少ない値に設定することが
可能である。さらに、酸素と窒素の比率は、スペース層
６との密着性が最適になるように考慮して定められる。

【００２７】すなわち、光半透過膜５には、２０％乃至
４０％の反射率と透過率が必要とされるので、図３に示
す膜厚と反射率と屈折率との関係から２０％乃至４０％
の反射率に対する膜厚および屈折率を最適値に選択し、
図４に示す酸素，窒素含有量と屈折率との関係を応用し
て、酸素と窒素の総量を１０原子％から４０原子％に規
定するものである。

【００２８】

【実施例】

実施例１ 実施例１の情報記録媒体は、図１に示した情報記録媒体
と近似した断面構造を有しているため、同一の符号は同
一部材を示している。透明基板２の材質には、ポリカー
ボネートを採用する。まず、金型内にポリカーボネート
を射出成形して、スタンパにより凹凸ピット３を有する
第１の記録層４の形成された透明基板２を作製した。

【００２９】次に、この透明基板２をスパッタリング装
置のチャンバー内に導入して陽極に設置すると共に、陰
極に珪素ターゲットを設置した。この珪素ターゲット
は、その導電性を高めるため、ボロンがドーピングされ
ている。

【００３０】そして、チャンバー内を十分に排気した
後、１５ｓｃｃｍのアルゴンガスに３ｓｃｃｍの酸素ガ
スと２ｓｃｃｍの窒素ガスを混入した混合ガスをチャン
バーのガス入口から導入し、ＲＦ重畳ＤＣ反応性スパッ
タを行って、透明基板２の第１の記録層４上に光半透過
膜５を成膜した。光半透過膜５の成膜は、７ｎｍ／秒の
成膜速度で８秒間行った。その結果、光半透過膜５とし
て、酸素を１９原子％、窒素を４原子％含んだ珪素化合
物膜を５６ｎｍの厚さで成膜した。

【００３１】この珪素化合物膜からなる光半透過膜５
は、屈折率ｎ＝２．９５を有していた。この光半透過膜
５上に紫外線硬化樹脂よりなるスペース層６を４７ミク
ロンの厚さで形成し、記録層を形成した透明基板上にア
ルミニウム反射膜を成膜した単板を、２つの記録層４，
８が対向するように、貼り合わせることにより、第１の
記録層４と第２の記録層８とを有する光ディスク１を作
製した。

【００３２】以上のようにして作製した光ディスク１の
反射率を測定したところ、第１の記録層４の反射率が２
９％であり、第２の記録層８の反射率が３２％であっ
た。また、この光ディスク１は、光ピックアップにより
第１の記録層４または第２の記録層８に焦点を合わせる
と、それぞれに記録したデータを良好に読み出すことが
できた。

【００３３】実施例２ 実施例２の情報記録媒体は、図１に示した情報記録媒体
と近似した断面構造を有しているため、同一の符号は同
一部材を示している。透明基板２の材質には、ポリメチ
ルメタクリレートを採用する。まず、金型内にポリメチ
ルメタクリレートを射出成形して、スタンパにより凹凸
ピット３を有する第１の記録層４の形成された透明基板
２を作製した。

【００３４】次に、この透明基板２を真空蒸着装置のチ
ャンバー内に導入して上部に設置すると共に、珪素を加
熱ボートに載せて下部に設置した。

【００３５】そして、チャンバー内を十分に排気した
後、３ｓｃｃｍの酸素ガスと１７ｓｃｃｍの窒素ガスの
混合ガスをチャンバーのガス入口から導入し、加熱ボー
トに載せた珪素に電子ビームを照射することにより反応
性蒸着を行って、透明基板２の第１の記録層４上に光半
透過膜５を成膜した。光半透過膜５の成膜は、１ｎｍ／
秒の成膜速度で５５秒間行った。その結果、光半透過膜
５として、酸素を８原子％、窒素を１９原子％含んだ珪
素化合物膜を５５ｎｍの厚さで成膜した。

【００３６】この珪素化合物膜からなる光半透過膜５
は、屈折率ｎ＝３．０５を有していた。この光半透過膜
５上に紫外線硬化樹脂よりなるスペース層６を４３ミク
ロンの厚さで形成し、記録層を形成した透明基板上にア
ルミニウム反射膜を成膜した単板を、２つの記録層４，
８が対向するように、貼り合わせることにより、第１の
記録層４と第２の記録層８とを有する光ディスク１を作
製した。

【００３７】以上のようにして作製した光ディスク１の
反射率を測定したところ、第１の記録層４の反射率が３
３％であり、第２の記録層８の反射率が３０％であっ
た。また、この光ディスク１は、光ピックアップにより
第１の記録層４または第２の記録層８に焦点を合わせる
と、それぞれに記録したデータを良好に読み出すことが
できた。

【００３８】以上述べたように、本発明の実施の形態及
び実施例によれば、光半透過膜５を所定量の酸素と窒素
を含む珪素化合物によって構成し、その屈折率と膜厚を
最適値に選択することにより、所定の反射率と透過率を
有する光半透過膜５を得ることができ、大容量の光ディ
スク１に必要とされる多層の記録層４，８を実現するこ
とができた。

【００３９】また、この光ディスク１は、構造が簡単
で、製造し易く、かつスペース層６との密着性に優れる
ために経時変化が少なく、光の吸収損失が少ないという
優れた性能を有するものである。

【００４０】

【発明の効果】かくして，本発明によれば、構造が簡単
で、製造し易く、光の吸収損失が少ない光半透過膜を有
する情報記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る情報記録媒体の一実施形態の断面
構造を示す概略図である。

【図２】本実施形態において、酸素と窒素を含む珪素化
合物を光半透過膜とした場合の機能を説明するための概
念図である。

【図３】本実施形態において、膜厚と反射率と屈折率と
の関係を示す説明図である。

【図４】本実施形態において、酸素，窒素含有量と屈折
率との関係を示す説明図である。

【図５】従来の読み出し専用光ディスクの断面構造を示
す概略図である。

【図６】従来の書き換え可能光ディスクの断面構造を示
す概略図である。

【図７】従来の高密度光ディスクの断面構造を示す概略
図である。

【図８】従来の誘電体多層膜を用いた光半透過膜を示す
概略図である。

【図９】従来の金属薄膜を用いた光半透過膜において、
（ａ）はクロムの反射率・透過率の膜厚依存性を示す説
明図であり、（ｂ）は金の反射率・透過率の膜厚依存性
を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・情報記録媒体、２・・・透明基板、３・・・凹
凸ピット、４・・・第１の記録層、５・・・光半透明
膜、６・・・スペース層、７・・・凹凸ピット、８・・
・第２の記録層、９・・・全反射膜、１０・・・保護膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多層の記録層を有し、光半透過膜を備え
   ることにより、同一面から各記録層の記録信号の読み出
   しを行う情報記録媒体において、 前記光半透過膜が珪素化合物により形成され、この珪素
   化合物に含まれる酸素と窒素との総量が少なくとも１０
   原子％乃至４０原子％であることを特徴とする情報記録
   媒体。
2. 【請求項２】 前記光半透過膜の屈折率が、各記録層か
   ら光照射側への戻り光量がほぼ等しくなるように設定さ
   れる請求項１に記載の情報記録媒体。
3. 【請求項３】 前記光半透過膜の膜厚が、膜厚の変化に
   対して反射率と透過率の変化が最も少ない値に設定され
   る請求項１に記載の情報記録媒体。
4. 【請求項４】 前記光半透過膜の膜厚が、膜厚の変化に
   対して反射率と透過率の変化が最も少ない値に設定され
   る請求項２に記載の情報記録媒体。