JPWO2008132940A1 - 光学的情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】特に情報層の記録層の膜厚が薄くなった場合でも、より高速に記録が可能な、量産性に優れた光学的情報記録媒体を提供する。【解決手段】レーザ光照射により記録層１４の光学特性を変化させて情報の記録再生を行う光ディスク１０において、酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとの混合物から成る酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを、第１界面層１３及び第２界面層１５として記録層１４の上下に隣接して積層されたことを特徴とする。ここで、酸化物ＬＯｘは、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙなどからなるランタノイド系元素の中から選択された１つ以上の元素の酸化物である。酸化物ＭＯｘは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａの中から選択された１つ以上の元素の酸化物である。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光が照射されて情報が光学的に記録される光学的情報記録媒体に関する。
一般に、相変化光ディスクなどの書き換え可能な光ディスクでは、記録層にレーザ光を照射し、記録層の磁気光学特性や、反射率、光学的位相等の光学特性を変化させることにより、情報の記録・再生が行われる。このような光ディスクとしては、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭが一般的であり、更に大容量化が可能な光ディスクとして、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＡＭやＨＤ ＤＶＤ−ＲＷなどが普及しつつある（特許文献１、非特許文献１等）。
上述した光ディスクの記録層にはＧｅＳｂＴｅ系やＡｇＩｎＳｂＴｅ系の記録材料が用いられており、この記録層の結晶化促進や繰り返し記録再生特性向上のために記録層の上下に隣接して界面層を設ける構造が知られている。この界面層の材料としては、Ｇｅ−ＮやＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等が一般的に用いられる。
また、近年では情報の更なる高速記録や更なる大容量化の要望が高まっている。その情報の高速記録のためには、光ディスクを今まで以上に高速で回転させる必要がある。例えば、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＡＭでは、従来の回転速度６．６ｍ／ｓｅｃ（１Ｘ速度）に対して、２倍速度である１３．２ｍ／ｓｅｃでの動作が望まれている。
また、その更なる大容量化のために、例えば、第一の記録層を有する情報層Ｌ０と第二の記録層を有する情報層Ｌ１とを、一枚の基板上に順次積層した、二層式光学的情報記録媒体が知られている。ただし、レーザ光が情報層Ｌ０を透過して情報層Ｌ１に到達するので、情報層Ｌ０の光透過率を高めるため、情報層Ｌ０の記録層の膜厚を従来の光学的情報記録媒体に比べて約半分程度に薄くする必要がある。
特開２００４−２１３８６２号公報 Japanese Journal of Applied Physics Vol.43, No.7B, 2004, pp.4859-4862 "Signal-to-Noise Ratio in a PRML Detection" S.OHKUBO et al
しかしながら、上述の技術には以下の問題点がある。
一つのみの情報層を有する光学的情報記録媒体は、次のような膜構成を一例として有する。すなわち、透明基板上に、第１誘電体層、下側界面層、記録層、上側界面層、第２誘電体層、反射層が順に積層された構成であり、各界面層にはＧｅＮ層が用いられている。このような構成の光学的情報記録媒体に、従来の２倍の線速度（１３．２ｍ／ｓｅｃ）で回転させて情報を記録した。その結果、通常の速度（１倍速：６．６ｍ／ｓｅｃ）で情報を記録する場合に比べ、繰り返し記録再生回数の比較的少ない段階から、記録信号の劣化が起こるという問題点が確認された（図４［１］参照）。
また、大容量化のために開発されている二層式光学的情報記録媒体は、次のような膜構成を一例として有する。すなわち、透明基板上に、第１誘電体層、下側界面層、記録層、上側界面層、第２誘電体層、金属半透過層、透過率調整層が順に積層されて成る第１情報層を有し、この上に光学分離層を介して第２情報層が設けられる。ここでも、記録層の上下に隣接した界面層としては、上述したＧｅＮ層が一般的に用いられている。また、第１誘電体層及び第２誘電体層にはＺｎＳ−ＳｉＯ２が用いられ、金属半透過層としてはＡｇ系の金属半透過膜が用いられている。更に、透過率調整層としては、第１誘電体層及び第２誘電体層と同じＺｎＳ−ＳｉＯ２、又はＴｉＯ２が用いられている。この場合の第１情報層の記録層の膜厚は、透過率を高めるため、一つのみの情報層を有する光学的情報記録媒体のそれの半分程度となっている。しかし、このように記録層の膜厚が薄くなると、記録層の結晶化速度が遅くなる。そのため、特に２倍速以上の高速記録を行う際には、記録層の結晶化速度が遅すぎることにより、正確な情報が記録できないという問題点が発生している。なお、記録層の膜厚が薄くなると記録層の結晶化速度が遅くなる理由は、記録層の膜厚が薄くなると記録層に結晶核が生じにくくなるためである。
また、上述したＧｅＮ層を成膜するには、成膜ガス雰囲気中に窒素ガスを導入することが必須である。このとき、記録層上にＧｅＮ層を上側界面層として成膜する場合、チャンバー内に導入した窒素ガスによって記録層の表面が窒化されるおそれがある。このような記録層表面の窒化反応は一般的に不規則であり、このため光学的情報記録媒体の記録再生特性が一定でないという問題点もあった。
そこで、本発明の目的は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、特に膜厚の薄い記録層に対しても、より高速に記録が可能な、量産性に優れた光学的情報記録媒体を提供することにある。
本発明に係る光学的情報記録媒体は、レーザ光の照射によって光学特性が変化する記録層と、前記記録層に積層された保護層とを備えた光学的情報記録媒体であって、前記保護層は、ランタノイド系元素の中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＬＯｘと、Ｓｉ、Ａｌ及びＴａの中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＭＯｘとの混合物を含むことを特徴とするものである。
本発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、記録層と保護層とからなる光学的情報記録媒体を製造する方法であって、前記記録層を成膜した後に、ランタノイド系元素の中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＬＯｘと、Ｓｉ、Ａｌ及びＴａの中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＭＯｘとの混合物を含むターゲットを用いて、酸素ガスを含まない希ガス雰囲気中でスパッタリングにより前記保護層を成膜することを特徴とするものである。
本発明によれば、ランタノイド系元素の中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＬＯｘとＳｉ、Ａｌ及びＴａの中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＭＯｘとの混合物を用いることにより、レーザ光の吸収が少なく、かつ、記録層に結晶核を生じさせやすい保護層を得ることができる。したがって、高線速下や薄い記録層に対しても記録再生信号の劣化が少ない光学的情報記録媒体を提供できる。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態１に係る光ディスク１０は図１に示すように、書換型の相変化型光ディスクである。光ディスク１０は、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、金属反射層１７がこの順に積層されている。前記界面層は、光デイスク（光学式情報記録媒体）における保護層をなすものである。
記録層１４としては、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの一般的な記録材料を用いることができる。第１情報層のみが基板上に設けられた構成では、記録層１４の膜厚は繰り返し記録再生動作を考慮すると、１３ｎｍ〜１５ｎｍ程度が望ましい。金属反射層１７としては、高熱伝導率と高透過率の両立の観点からＡｇを主成分とする材料が好適である。そのＡｇを主成分とする材料には、耐候性向上のために、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｄなどの元素を添加してもよい。
第１誘電体層１２としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ２が一般的に用いられる。その組成は、（ＺｎＳ）ｘ（ＳｉＯ２）１−ｘの組成表現において、０．５≦ｘ≦０．９の範囲が屈折率及び生産性の観点から好適である。
第１界面層１３及び第２界面層１５として、ＧｅＮ層などが用いられてきた。これに対し、本実施形態では、第１界面層１３及び第２界面層１５として、ＧｅＮ層の代わりに、酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとの混合物から成る酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを用いている。ここで、酸化物ＬＯｘとは、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙなどのランタノイド系元素の中から選択された１つ以上の元素の酸化物である。酸化物ＭＯｘとは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａの中から選択された１つ以上の元素の酸化物である。その結果、記録層１４の結晶化速度を速くできるので、高線速下や薄い記録層１４に対しても記録再生信号の劣化が少ない光学的情報記録媒体を提供できる。
ランタノイド系元素は、酸素と比較的結合しやすく、一旦、酸化物ＬＯｘを形成すると非常に安定である。かつ、その酸化物ＬＯｘは、高密度記録用のレーザ光の波長３８０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲に対して、消衰係数が非常に小さく吸収が少ない。一方、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａなどの酸化物ＭＯｘは、記録層１４との密着性に優れている。このような性質を有する酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとを混合すると、何らかの相乗作用が働くことにより、レーザ光の吸収が少なく、かつ、記録層１４に結晶核を生じさせやすい界面層材料が得られる。
図２は、本発明の実施形態２に係る光学式情報記録媒体である光ディスク（タイプＡ）を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、図１と基本的に同じ部分は同じ符号を付す。
本実施形態の光ディスク４０は、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、金属半透過層３７、第３誘電体層１８がこの順に積層されている。この積層体を、以下第１情報層４１という。そして、第１情報層４１の上に光学分離層３１が形成され、更にその上に第２情報層４２が配置される。第２情報層４２は、第１情報層４１と同様に透明基板２１上に、金属反射層２２、第３誘電体層２３、第３界面層２４、記録層２５、第４界面層２６、第４誘電体層２７がこの順に積層されている。前記界面層は、光デイスク（光学式情報記録媒体）における保護層をなすものである。
第１情報層５０と第２情報層５１は、別の透明基板１１，２１上に各構成要素が積層され、最後に紫外線硬化樹脂から成る光学分離層３１を介して、貼り合わされて二層の情報層を有する光ディスク４０となる。光ディスク４０では、情報の記録再生に用いられるレーザ光が第１情報層４１側から入射される。ここでは、このような構成の光ディスク４０をタイプＡの光学的情報記録媒体と称する。
図３は、本発明の実施形態２に係る光学式情報記録媒体である光ディスク（タイプＢ）を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、図２と基本的に同じ部分は同じ符号を付す。
本実施形態では、光ディスク６０のような構成にしてもよい。光ディスク６０では、透明基板２１上に、第２情報層４２として、金属反射層２２、第３誘電体層２３、第３界面層２４、記録層２５、第４界面層２６、第４誘電体層２７がこの順に積層され、その上に紫外線硬化樹脂から成る光学分離層３１が形成される。このとき、光学分離層３１上に同時にランドとグルーブからなる案内溝（図示せず）を形成し、その上に、第１情報層６１として、第３誘電体層１８、金属半透過層３７、第２誘電体層１６、第２界面層１５、記録層１４、第１界面層１３、第１誘電体層１２がこの順に積層され、最後に紫外線硬化樹脂を用いて、厚さが１００μｍ程度の透明シート５１が接着される。前記界面層は、光デイスク（光学式情報記録媒体）における保護層をなすものである。
このタイプの光学的情報記録媒体では、情報の記録再生に用いられるレーザ光は、透明シート５１を介して第１情報層６１側から入射される。以下、このような構成の光ディスク６０をタイプＢの光学的情報記録媒体と称する。
上述したタイプＡとタイプＢの光学的情報記録媒体において、レーザ光はいずれも第１情報層側から入射されるため、各々のタイプの媒体の作製手順は異なってもレーザ光からみた第１情報層の積層順序は変わらない。したがって、ここでは、主にタイプＡの光学的情報記録媒体の第１情報層について説明する。
図２に示した記録層１４としては、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの一般的な記録材料を用いることができる。金属半透過層３７としては、高熱伝導率と高透過率の両立の観点からＡｇを主成分とする材料が好適である。金属半透過層３７には、耐候性向上のために、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｄなどの元素を適宜添加してもよい。
第１誘電体層１２としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ２が一般的に用いられる。その組成は、屈折率及び生産性の観点から、（ＺｎＳ）ｘ（ＳｉＯ２）１−ｘの組成表現において、０．５≦ｘ≦０．９の範囲が好適である。
第１界面層１３及び第２界面層１５としては、ＧｅＮ層などが用いられていた。これに対し、本実施形態では、第１界面層１３及び第２界面層１５として、そのＧｅＮ層に代えて、酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとの混合物から成る酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを用いた。ここで、酸化物ＬＯｘとは、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙなどのランタノイド系元素（以下「Ａ群」という。）の中から選択された少なくとも１つ以上の元素の酸化物である。酸化物ＭＯｘとは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ（以下「Ｂ群」という。）の中から選択された少なくとも１つ以上の元素の酸化物である。これにより、記録層１４の結晶化速度を速くできるので、高線速下や薄い記録層１４に対しても記録再生信号の劣化が少ない光学的情報記録媒体を提供できる。
また、酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘにおいて、Ａ群から選択された酸化物ＬＯｘの含有量は３５ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％の範囲にあることが望ましい。また、酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘは、Ａ群から選択された酸化物ＬＯｘをＰｍｏｌ％かつＢ群から選択された酸化物ＭＯｘをＱｍｏｌ％含み、３５≦Ｐ≦８５、かつＰ＋Ｑ≧９９を満たす組成の酸化物ターゲットを用いて、酸素ガスを含まない雰囲気中でスパッタリングにより成膜することが望ましい。ここで、Ｐ＋Ｑ≧９９とした理由は、ターゲット作製時にルツボ等の材料成分が１ｍｏｌ％未満混入してしまうからである。この「１ｍｏｌ％未満」は、過去のターゲット作製の実績によって得られた数値である。
なお、上記実施形態１及び２では、最も好ましい形態として、記録層の上下に隣接して酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを積層している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、記録層の上下の一方に隣接して酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを積層してもよく、記録層に他の層を挟んで酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを積層してもよい。
次に、実施形態１を更に具体化した実施例１について説明する。図１において、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、金属反射層１７をこの順に積層し、第１界面層１３及び第２界面層１５の材料と組成を種々に変化させて光ディスク１０を作製した。第１誘電体層１２としてＺｎＳ−ＳｉＯ２を５０ｎｍ、記録層１４としてＧｅＳｂＴｅを１４ｎｍ、第２誘電体層１６としてＺｎＳ−ＳｉＯ２を２５ｎｍ、金属反射層１７としてＡｇＰｄＣｕを、それぞれ成膜した。
ここで、第１界面層１３及び第２界面層１５に、Ｇｄ２Ｏ３（８０ｍｏｌ％）−ＳｉＯ２（２０ｍｏｌ％）を用いた媒体及び従来のＧｅＮ層を用いた媒体を作製し、各々の媒体をＨＤ ＤＶＤ−ＲＷの２倍線速相当（ＣＬＶ＝１３．２ｍ／ｓｅｃ）で回転させ、性能指標であるＰＲＳＮＲの繰り返し記録再生特性を測定した。
なお、ＰＲＳＮＲ（Partial Response Signal to Noise Ratio）とは、光ディスクの信号品質を示す性能指数であり、詳しくは、再生信号のＳ／Ｎ（信号対雑音比）、及び、実際の再生波形と理論的なＰＲ波形線形性を同時に表現できる指標であり、光ディスクのビット誤り率の推定などに用いられる。更に詳しいことは、例えば特許文献１、非特許文献１などに記載されている。
図４［１］に比較評価結果を示す。図４［１］より、Ｇｄ２Ｏ３−ＳｉＯ２膜を界面層として用いた場合は、ＧｅＮ層を用いた媒体に比べ、繰り返し記録再生時のＰＲＳＮＲの低下度合いが少ないことがわかる。ＧｅＮ層を用いた場合は、１００００回の繰り返し記録再生後のＰＲＳＮＲが１５．４であり、規格値「ＰＲＳＮＲ＞１５」をかろうじて満たしている。これらの特性の違いは、図４［２］に示すように、Ｇｄ２Ｏ３−ＳｉＯ２膜を界面層として用いた媒体のＤＣ消去率がより高いことから、記録層の結晶化速度が速いことによるものである。
次に、ＬＯｘ及びＭＯｘの材料及び組成と繰り返し記録再生特性及び保存安定性との関係について説明する。ここで、繰り返し記録再生特性は、ディスク回転線速が１３．２ｍ／ｓｅｃの場合において、１００００回記録再生後のＰＲＳＮＲの測定値（ＤＯＷ１０Ｋ）を示す。一般的に、ＰＲＳＮＲが１５以上であれば通常の記録再生動作に影響はない。保存安定性については、１０回繰り返し記録再生を行ったデータについて、温度８０℃かつ湿度８５％かつ５００時間の環境試験を行い、同一箇所を測定した場合のＰＲＳＮＲの測定値を示す。それらの結果を図５に示す。
図５より、１００００回記録再生後のＰＲＳＮＲ（ＤＯＷ１０Ｋ）は、ＬＯｘの材料の含有量が少なくなるに従い、低下している。これは、ＬＯｘの含有量の低下に伴い、結晶化速度が遅くなっていることに起因するものである。また、環境試験後のＰＲＳＮＲは、ＬＯｘの材料の含有量が３５ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％の範囲では良好な値を示すが、この範囲外では劣化している。３５ｍｏｌ％未満では、上述したようにＬＯｘの含有量の低下に伴い、結晶化速度が遅くなっていることに起因すると思われる。一方、８５ｍｏｌ％を超えてＬＯｘの材料が含有されると、ＭＯｘの材料の含有量が相対的に少なくなるため、記録層に対する親和性が低下し、剥離しやすくなると思われる。
次に、第二実施形態を更に具体化した実施例２について説明する。図２において光ディスク４０では、透明基板１１が設けられており、透明基板１１上には、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、金属半透過層３７、第３誘電体層１８がこの順に積層されている。この積層体が第１情報層４１である。そして、第１情報層４１の上に光学分離層３１が形成され、更にその上に第２情報層４２が配置される。第２情報層４２は、第１情報層４１と同様に、透明基板２１上に、金属反射層２２、第３誘電体層２３、第３界面層２４、記録層２５、第４界面層２６、第４誘電体層２７がこの順に積層される。第１情報層４１と第２情報層４２は、それぞれ別の透明基板１１，２１上に積層され、最後に紫外線硬化樹脂から成る光学分離層３１を介して、互いに貼り合わされ、二層の情報層４１，４２を有する光ディスク４０となる。光ディスク４０では、情報の記録再生に用いられるレーザ光が第１情報層４１側から入射される。したがって、これはタイプＡの光学的情報記録媒体である。
本実施例では、第１情報層４１のみを作製し、これにダミー基板を貼り合わせて検討を行った結果について述べる。第２情報層４２に関しては、実施例１で述べた媒体構成を単に逆に積層しただけであるから、実施例１に基づいた材料選定を行えばよい。
第１情報層４１は、第１誘電体層１２、第２誘電体層１６及び第３誘電体層１８としてＺｎＳ−ＳｉＯ２をそれぞれ５０ｎｍ、１７ｎｍ及び１１０ｎｍ、記録層１４としてＧｅＳｂＴｅを７ｎｍ、金属半透過層層３７としてＡｇＰｄＣｕを１０ｎｍ、それぞれ成膜した。
ここで、第１界面層１３及び第２界面層１５として、ＬＯｘの中からＧｄ２Ｏ３及びＥｕ２Ｏ３を選択し、ＭＯｘの中からＳｉＯ２を選択したＧｄ２Ｏ３（４０ｍｏｌ％）−Ｅｕ２Ｏ３（４０ｍｏｌ％）−ＳｉＯ２（２０ｍｏｌ％）層を用いた媒体、及び従来のＧｅＮ層を用いた媒体を作製した。そして、各々の媒体をＨＤ ＤＶＤ−ＲＷの２倍線速相当（ＣＬＶ＝１３．２ｍ／ｓｅｃ）で回転させ、性能指標であるＰＲＳＮＲの繰り返し記録再生特性を測定した。界面層の膜厚は各々５ｎｍである。
図６［１］に比較評価結果を示す。図６［１］より、Ｇｄ２Ｏ３−Ｅｕ２Ｏ３−ＳｉＯ２層を用いた場合は、ＧｅＮ層を用いた媒体に比べ、格段に繰り返し記録再生時のＰＲＳＮＲの低下度合いが少ないことがわかる。一方、ＧｅＮ層を用いた場合は、１００００回の繰り返し記録再生後のＰＲＳＮＲが７、初期の１１回の繰り返し記録再生時のＰＲＳＮＲが１２．８、というように規格値を外れた低い値になっている。これは、図７［２］に示すように、記録層の膜厚が７ｎｍと薄い場合には、ＧｅＮ層を用いても高線速下では結晶化速度が遅いことによるものである。一方、Ｇｄ２Ｏ３−Ｅｕ２Ｏ３−ＳｉＯ２層を用いた場合は、記録層が厚いとき（図４［２］）に比べるとＤＣ消去率が低いことから、結晶化速度がやや低下していると思われるが、ＰＲＳＮＲが１５を下回ることはなく、問題なく記録再生動作を行うことができるレベルにある。
次に、ＬＯｘ及びＭＯｘの材料及び組成と繰り返し記録再生特性及び保存安定性との関係について説明する。ここで繰り返し記録再生特性は、ディスク回転線速が１３．２ｍ／ｓｅｃの場合において、１００００回記録再生後のＰＲＳＮＲ（ＤＯＷ１０Ｋ）を示す。一般的に、ＰＲＳＮＲが１５以上であれば、通常の記録再生動作に影響はない。保存安定性については、１０回繰り返し記録再生を行ったデータについて、温度８０℃かつ湿度８５％かつ５００時間の環境試験を行い、同一箇所を測定した場合のＰＲＳＮＲを示す。図７及び図８に結果を示す。
図７及び図８より、（１）ＬＯｘとしてＧｄ２Ｏ３とＥｕ２Ｏ３を選択し、ＭＯｘとしてＳｉＯ２を選択したＧｄ２Ｏ３−Ｅｕ２Ｏ３−ＳｉＯ２層、（２）ＬＯｘとしてＣｅＯ２とＮｄ２Ｏ３を選択し、ＭＯｘとしてＴａ２Ｏ５を選択したＣｅＯ２−Ｎｄ２Ｏ３−Ｔａ２Ｏ５層、（３）ＬＯｘとしてＧｄ２Ｏ３とＤｙ２Ｏ３を選択し、ＭＯｘとしてＡｌ２Ｏ３を選択したＧｄ２Ｏ３−Ｄｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３層のいずれかを、記録層の上下に隣接して配置して界面層として用いた場合、１００００回記録再生後のＰＲＳＮＲの測定値（ＤＯＷ１０Ｋ）はＬＯｘの材料の含有量が少なくなるに従い、低下している。これは、ＬＯｘの含有量の低下に伴い、結晶化速度が遅くなることに起因するものである。
また、環境試験後のＰＲＳＮＲは、ＬＯｘの材料の含有量が３５ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％の範囲では良好な値を示すが、この範囲外では劣化している。３５ｍｏｌ％未満では、上述したようにＬＯｘの含有量の低下に伴い、結晶化速度が遅くなることに起因すると思われる。一方、８５ｍｏｌ％を超えてＬＯｘの材料が含有されると、ＭＯｘの材料の含有量が相対的に少なくなるため、記録層に対する親和性が低下し、剥離しやすくなると思われる。
なお、図７及び図８に示した実験結果より、媒体の特性を決めるパラメータはＬＯｘとＭＯｘの材料の混合比率であり、ＬＯｘの中で複数の材料が混在しても、ＬＯｘから選択された材料の割合が３５ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％の範囲内であれば良好な特性が得られることを実験的に確認できた。また、ＬＯｘの材料の組み合わせの中でＧｄ２Ｏ３−Ｅｕ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３−Ｄｙ２Ｏ３の組み合わせでは、Ｅｕ２Ｏ３及びＤｙ２Ｏ３の割合が増加するに従い、記録感度が高くなる傾向も同時に確認された。
次に、第一実施形態を更に具体化した実施例３について説明する。図１において、透明基板１１上に、第１誘電体層１２、第１界面層１３、記録層１４、第２界面層１５、第２誘電体層１６、金属反射層１７をこの順に積層し、第１界面層１３及び第２界面層１５の材料と組成を種々変化させて光ディスク１０を作製した。第１誘電体層１２としてＺｎＳ−ＳｉＯ２を５０ｎｍ、記録層１４としてＧｅＳｂＴｅを１４ｎｍ、第２誘電体層１６としてＺｎＳ−ＳｉＯ２を２５ｎｍ、金属反射層１７としてＡｇＰｄＣｕを、それぞれ成膜した。
ここで、第１界面層１３及び第２界面層１５に、Ｇｄ２Ｏ３（８０ｍｏｌ％）−ＳｉＯ２（２０ｍｏｌ％）層を用いた媒体及びＧｅＮ層を用いた媒体を、各々５００枚ずつ作製した。次に、これらの媒体をＨＤ ＤＶＤ−ＲＷの２倍線速相当（ＣＬＶ＝１３．２ｍ／ｓｅｃ）で回転させ、性能指標であるＰＲＳＮＲを測定し、ＰＲＳＮＲの変動幅を比較した。
図９に、各々の界面層を用いた場合のＰＲＳＮＲの測定結果を示す。図９より、ＰＲＳＮＲの測定値のばらつきは、ＧｅＮ層の方が大きいことがわかる。これは、ＧｅＮ層を成膜する場合、Ａｒガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気で反応性成膜を行うため、第２界面層１５成膜時にＡｒと窒素ガスをスパッタチャンバ内に導入することにより、その前に成膜されていた記録層１４表面が窒化されるので、ＰＲＳＮＲの変動が大きくなると思われる。したがって、窒素ガスや酸素ガスの導入を必要とせず、Ａｒガスのみで成膜が可能なＧｄ２Ｏ３−ＳｉＯ２層等であれば、記録層表面の窒化の心配もなく、ＰＲＳＮＲが変動することもない。
なお、上述した実施例１〜３以外に、第１界面層１３及び第２界面層１５として、前述のＡ群及びＢ群から選択された材料を組み合わせた膜を用いた場合も、同様の効果が得られることは確認済みである。また、上述した実施例１〜３の記録再生特性の測定結果は３８０ｎｍから４３０ｎｍのレーザ波長域におけるものである。
本発明の実施形態は、レーザ光の照射によって光学特性が変化する記録層と、前記記録層に積層された保護層とを備えた光学的情報記録媒体であって、前記保護層は、ランタノイド系元素の中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＬＯｘと、Ｓｉ、Ａｌ及びＴａの中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＭＯｘとの混合物を含むようにしている。
ランタノイド系元素は、それぞれ互いに似た性質をもち、酸素と比較的結合しやすく、一旦、酸化物ＬＯｘを形成すると非常に安定となる。また、その酸化物ＬＯｘは、高密度記録用のレーザ光の波長において消衰係数が非常に小さく吸収が少ない。一方、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａなどの酸化物ＭＯｘは、記録層との密着性に優れている。このような性質を有する酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとを混合すると、何らかの相乗作用が働くことにより、光学的な吸収が少なく、かつ、記録層に結晶核を生じさせやすい界面層材料になると考えられる。したがって、本発明の実施形態に係る光学的情報記録媒体は、高線速下や薄い記録層に対しても記録再生信号の劣化が少ないという効果を奏する。
また、前記保護層における前記酸化物ＬＯｘの含有量が３５［ｍｏｌ％］〜８５［ｍｏｌ％］の範囲にある、としてもよい。前記ランタノイド系元素がＣｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ及びＤｙである、としてもよい。前記保護層は、好ましくは前記記録層の上下の少なくとも一方に隣接して積層され、より好ましくは前記記録層の上下に隣接して積層される。これらの場合は、前述の効果がより顕著に現れる。
更に、前記レーザ光の波長が３８０［ｎｍ］〜４３０［ｎｍ］である、としてもよい。このとき、レーザ光に対する酸化物ＬＯｘの消衰係数が極めて小さくなる。
更にまた、前記記録層は第１記録層と第２記録層との二層から成り、この第２記録層には前記第１記録層を透過した前記レーザ光が照射され、少なくとも前記第１記録層の上下に隣接して前記保護層が積層された、としてもよい。このとき、第１記録層は、光透過率を高めるために薄くしなければならないので、前述の効果がより顕著に現れる。
本発明の実施形態に係る光学的情報記録媒体を製造する方法は、前記保護層は、前記記録層を成膜した後に、前記混合物から成るターゲットを用いて、酸素ガスを含まない希ガス雰囲気中でスパッタリングにより成膜する。この場合は、記録層上に保護層を成膜するときに、記録層表面に酸化反応や窒化反応を生じさせない。また、前記ターゲットは、前記酸化物ＬＯｘをＰ［ｍｏｌ％］、前記酸化物ＭＯｘをＱ［ｍｏｌ％］含み、３５≦Ｐ≦８５、かつＰ＋Ｑ≧９９を満たす組成である、としてもよい。この場合は、前述の効果がより顕著に現れる。
換言すると、本発明の実施形態に係る光学的情報記録媒体は、レーザ光照射により記録層の光学特性を変化させて情報の記録再生を行う記録層と保護層を備えた光学的情報記録媒体において、酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとの混合物からなる酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘが、前記記録層の上下に隣接して積層されたことを特徴とする。ここで、酸化物ＬＯｘは、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙなどのランタノイド系元素の中から選択された少なくとも１つの元素の酸化物である。酸化物ＭＯｘは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａなどの元素の中から選択された少なくとも１つの元素の酸化物である。また、本発明に係る光学的情報記録媒体は、前記酸化物保護層において、酸化物ＬＯｘの含有量が３５ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％の範囲にあることを特徴とする。また、本発明の実施形態に係る製造方法は、レーザ光照射により記録層の光学特性を変化させて情報の記録再生を行う光学的情報記録媒体に含まれる前記酸化物保護層を、酸化物ＬＯｘをＰｍｏｌ％、及び酸化物ＭＯｘをＱｍｏｌ％含み、３５≦Ｐ≦８５、Ｐ＋Ｑ≧９９を満たす組成の酸化物ターゲットを用いて、酸素ガスを含まない希ガス雰囲気中でスパッタリングにより成膜することを特徴とする。また、本発明の実施形態に係る光学的情報記録媒体は、波長が３８０ｎｍから４３０ｎｍまでの半導体レーザを用いて情報の記録再生が行われる。
以上のように本発明の実施形態では、記録層の上下に隣接して配置された界面層として、上述したＧｅＮ層などの代わりに、酸化物ＬＯｘと酸化物ＭＯｘとの混合物から成る酸化物保護層ＬＯｘ−ＭＯｘを用いる。ここで、酸化物ＬＯｘは、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙなどのランタノイド系元素の中から選択された少なくとも１つの元素の酸化物である。酸化物ＭＯｘは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａの中から選択された少なくとも１つの元素の酸化物である。これにより、記録層の結晶化速度を速くすることができるので、高線速下や薄い記録層に対しても記録再生信号の劣化が少ない、光学的情報記録媒体を提供することが可能となる。
以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は２００７年４月18日に出願された日本出願特願２００７−１０９０４０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
本発明に係る光学式情報記録媒体の第一実施形態としての光ディスクを示す断面図である。 本発明に係る光学式情報記録媒体の第二実施形態としての光ディスク（タイプＡ）を示す断面図である。 本発明に係る光学式情報記録媒体の第二実施形態としての光ディスク（タイプＢ）を示す断面図である。 図４［１］は実施例１における各々の媒体の繰り返しＯ／Ｗ耐性を比較したグラフであり、図４［２］は実施例１における各々の媒体のＤＣ消去率の線速依存性を比較したグラフである。 実施例１における各種界面層を用いた媒体の評価結果を示す図表である。 図６［１］は実施例２における各々の媒体の繰り返しＯ／Ｗ耐性を比較したグラフであり、図６［２］は実施例２における各々の媒体のＤＣ消去率の線速依存性を比較したグラフである。 実施例２における各種界面層を用いた媒体の評価結果（その１）を示す図表である。 実施例２における各種界面層を用いた媒体の評価結果（その２）を示す図表である。 実施例３における界面層成膜時のガス雰囲気とＰＲＳＮＲの関係を示す図表である。
符号の説明
１０ 光ディスク（光学的情報記録媒体）
１１ 透明基板
１２ 第１誘電体層
１３ 第１界面層（保護層）
１４ 記録層（第１記録層）
１５ 第２界面層（保護層）
１６ 第２誘電体層
１７ 金属反射層
１８ 第３誘電体層
２１ 透明基板
２２ 金属反射層
２３ 第３誘電体層
２４ 第３界面層（保護層）
２５ 記録層（第２記録層）
２６ 第４界面層（保護層）
２７ 第４誘電体層
３１ 光学分離層
３７ 金属半透過層
４０ 光ディスク（光学的情報記録媒体）
４１ 第１情報層
４２ 第２情報層
５１ 透明シート
６０ 光ディスク（光学的情報記録媒体）
６１ 第１情報層

Claims (9)

  1. レーザ光の照射によって光学特性が変化する記録層と、この記録層に積層された保護層とを備えた光学的情報記録媒体において、
    前記保護層は、ランタノイド系元素の中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＬＯｘと、Ｓｉ、Ａｌ及びＴａの中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＭＯｘとの混合物を含むことを特徴とする光学的情報記録媒体。
  2. 前記保護層における前記酸化物ＬＯｘの含有量が３５［ｍｏｌ％］〜８５［ｍｏｌ％］の範囲にある請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
  3. 前記ランタノイド系元素がＣｅ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ及びＤｙである請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
  4. 前記保護層が前記記録層の上下の少なくとも一方に隣接して積層された請求項１又は２に記載の光学的情報記録媒体。
  5. 前記保護層が前記記録層の上下に隣接して積層された請求項１又は２に記載の光学的情報記録媒体。
  6. 前記レーザ光の波長が３８０［ｎｍ］〜４３０［ｎｍ］である請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
  7. 前記記録層は第１記録層と第２記録層との二層からなり、前記第２記録層には前記第１記録層を透過した前記レーザ光が照射され、少なくとも前記第１記録層の上下に隣接して前記保護層が積層された請求項１に記載の光学的情報記録媒体。
  8. 記録層と保護層とからなる光学的情報記録媒体を製造する方法であって、
    前記記録層を成膜した後に、ランタノイド系元素の中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＬＯｘと、Ｓｉ、Ａｌ及びＴａの中から選択された一つ以上の元素の酸化物ＭＯｘとの混合物を含むターゲットを用いて、酸素ガスを含まない希ガス雰囲気中でスパッタリングにより前記保護層を成膜することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
  9. 前記ターゲットとして、前記酸化物ＬＯｘをＰ［ｍｏｌ％］、前記酸化物ＭＯｘをＱ［ｍｏｌ％］含み、３５≦Ｐ≦８５、かつＰ＋Ｑ≧９９を満たす組成であるターゲットを用いる請求項８に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
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