KR100629230B1 - 광학 정보 기록 매체 - Google Patents

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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 기판(5) 상에 형성된 정보층(8)을 포함하고, 이 정보층(8)은, 소정 파장의 레이저광(7)을 조사함으로써 정보의 기록 및 재생이 가능한 기록층(2)과, 기록층(2)에 대해 레이저광 입사측에 배치된 제1 보호층(1)과, 기록층(2)에 대해 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 제2 보호층(3)을 포함하고 있다. 기록이나 재생에 사용되는 레이저광의 소정 파장에 대한 제1 보호층(1)의 굴절률 n1과 제2 보호층(3)의 굴절률 n2는, n2 < n1의 관계를 만족하고 있다.

Description

광학 정보 기록 매체{OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM}
도 1은, 본 발명의 광학 정보 기록 매체의 일 실시형태를 나타낸 단면도,
도 2a∼ 도 2c는, 본 발명에 있어서의 광학 설계치 향상의 효과의 일례를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 있어서의 광학 설계치 향상의 효과의 일례를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 있어서의 광학 설계치 향상의 효과의 일례를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 광학 정보 기록 매체의 다른 실시형태를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 광학 정보 기록 매체에 정보를 기록 재생할 때 사용하는 기록 재생 장치의 일례를 나타낸 개략도,
도 7은 본 발명의 광학 정보 기록 매체의 또 다른 실시형태를 나타낸 단면도이다.
본 발명은, 레이저 광선의 조사 등의 광학적인 수단을 사용하여, 고밀도, 고속도로의 정보의 기록 재생이 가능한 광학 기록 정보 매체에 관한 것이다.
대용량, 고속도로의 정보의 기록 재생이 가능한 매체로서, 광자기 기록 매체 나 상변화형 기록 매체 등의 광학 정보 기록 매체가 알려져 있다. 이들 광학 정보 기록 매체는, 기록 재료에 레이저광을 국소적으로 조사함으로써 발생하는 기록 재료의 광학 특성의 차이를 기록 마크로서 이용한 것이다. 이들 광학 정보 기록 매체는, 필요에 따라 랜덤 액세스가 가능하고, 또한 휴대성도 뛰어나다는 큰 이점을 갖고 있기 때문에, 최근 점점 그 중요성이 높아지고 있다. 예를 들면 컴퓨터를 통한 개인 데이터나 영상 정보 등의 기록이나 저장, 의료 분야, 학술 분야, 또는 가정용 비디오 테이프 레코더의 치환 등, 여러가지 분야에서의 수요가 높아지고 있다. 현재, 이들 광학 정보 기록 매체에 대해, 어플리케이션의 고성능화나 화상 정보의 고성능화에 따라, 더욱 대용량화, 고밀도화 및 고속화를 달성하는 것이 요구되고 있다.
종래부터 제안되어 있는 광학 정보 기록 매체의 종류로서는, 다수회의 다시쓰기가 가능한 다시쓰기형 기록 매체나, 1회만 기입 가능한 소위 추기형 기록 매체를 들 수 있다. 추기형 기록 매체는, 일반적으로, 다시쓰기형 기록 매체와 비교하여 층 수를 적게 할 수 있는 경우가 많으므로, 제조가 용이하고 저 비용화가 가능하다. 또, 추기형 기록 매체는, 다시쓰기 할 수 없기 때문에 사용자가 파괴시키고 싶지 않은 데이터를 기입하기에 바람직하며, 또 저장 수명이 길어 신뢰성도 높아서, 아카이벌(archival) 용도로서 큰 수요가 있을 것으로 예상된다. 이때문에, 고밀도의 다시쓰기형 기록 매체의 보급에 따라, 고밀도의 추기형 기록 매체의 수요도 점점 높아져 올 것으로 생각된다.
종래, 예를 들면 추기형의 기록 재료의 일례로서, 예를 들면 Te 및 O를 함유 하는 재료(이하, Te-O로 나타내는 경우가 있다.)를 주성분으로 하는 기록 재료가 제안되어 있다. Te-O(Te-TeO2(Te와 TeO2의 혼합물))를 주성분으로 하는 기록 재료에 의하면, 큰 신호 진폭이 얻어지고, 신뢰성도 대단히 높은 것이 개시되어 있다 (예를 들면, T.Ohta, K.Kotera, K.Kimura, N.Akahira and M.Takenaga, “New write-once media based on Te-TeO2 for optical disks", Proceedings of SPIE, Vo으로부터 보아서95(1986), pp.2-9 참조). 이러한 기록 재료로 형성된 기록층을 1층만으로 사용한 경우는, 막형성 직후에 반사율이 낮고, 기록 후에 고반사율이 되는 소위 Lo-to-Hi 구성의 경우에 큰 신호 진폭이 얻어진다. 이에 대해, 이 기록층의 상하에 유전체로 이루어지는 층을 형성한 경우에는, 막형성 직후에 반사율이 높고, 기록 후에 반사율이 낮아지는 소위 Hi-to-Lo 구성이어도 큰 신호 진폭을 얻는 것이 가능해지는 것이 이미 개시되어 있다(예를 들면, 일본국 특개 2002-133712호 공보). 다시쓰기형의 광학 정보 기록 매체는 Hi-to-Lo 구성을 취하는 것이 일반적이기 때문에, 이렇게 추기형에 다시쓰기형과 같은 반사율 변화를 갖게 함으로써, 보다 용이하게, 다시쓰기형 드라이브를 사용하여 추기형 기록 매체로의 정보의 기록이 가능해진다고 하는 점에서 바람직하다.
또, Te-O계의 기록 재료를 사용한 기록 매체에 대해, 다수의 정보층을 적층함으로써, 기록 매체의 대용량화를 도모하는 시도도 이루어져 있다(예를 들면, K.Nishiuchi, H. Kitaura, N.Yamada and N.Akahira, “Dual-Layer Optical Disk with Te-O-Pd Phase-Change Film", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.37(1998), pp.2163-2167 참조.). 이 문헌에는, 2층의 정보층을 중간층을 통해 적층하고, 편면측으로부터의 레이저광 조사만으로 2층의 정보층에 대한 기록 재생을 행하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 광학 정보 기록 매체의 한층의 대용량화를 달성하기 위해, 예를 들면 보다 단파장의 청자색 파장역의 레이저광을 사용하고, 또한 개구수(NA)가 0.80 이상의 대물 렌즈를 사용한다고 하는, 한층의 고밀도 조건으로 정보의 기입을 행한 경우, 양호한 지터값이 얻어지기 힘들어진다는 문제가 있다. 또, 다수의 정보층이 적층된 매체에 대해, 편면측으로부터의 레이저광 조사로 각 정보층에 한층의 고밀도 조건으로 기록 재생을 행하는 경우, 레이저광 입사측에 배치되는 정보층은, 레이저광에 대한 투과율이 충분히 높고, 또한 기록 특성도 양호하지 않으면 안되나, 정보층의 투과율을 예를 들면 50% 이상으로 높게 유지한 채로는 양호한 지터값을 얻는 것이 곤란하다는 문제가 발생한다. 상기 종래의 광학 정보 기록 매체에는, 다수의 정보층을 적층한 경우나, 한층의 고밀도의 조건 하에서 기록을 행한 경우에 양호한 지터값을 얻기 위한 연구가 이루어져 있지 않다. 예를 들면 레이저광 파장을 청자색 파장역으로 하고, 대물 렌즈의 NA를 0.80 이상으로 하여 기록막 면 내의 기록 밀도를 높인 경우에 대해, 보다 높은 신호 품질을 얻기 위한 매체의 연구는 이루어져 있지 않다. 또, 다수의 정보층이 적층된 다층 구조의 매체의 경우, 다수의 정보층 중 레이저광 입사측에 가까운 위치에 배치된 정보층에 대해, 양호한 신호 품질을 유지하면서 투과율을 높이는 연구도 이루어져 있지 않다.
이상과 같은 문제에 대해, 정보층을 구성하는 막구성을 보다 복잡한 것으로 하여, 광의 다중 간섭 효과에 의해 효과적인 광학 설계를 행할 수 있도록 하는 것은 가능하지만, 예를 들면 추기형의 광학 정보 기록 매체의 경우에는, 그 일 정보층당의 막구성이 간편하고, 제조 비용이 저렴할 것이 요구되므로, 이러한 수단을 취하는 것은 바람직하지 못하다.
본 발명의 목적은, 고밀도 조건으로 기록을 행했을 때 양호한 지터값이 얻어지고, 또한 동시에 고투과율도 실현 가능한 광학 정보 기록 매체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학 정보 기록매체는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 정보층을 포함하고, 상기 정보층은, 소정 파장의 레이저광을 조사함으로써 정보의 기록 또는 재생이 가능한 기록층과, 상기 기록층에 대해 상기 레이저광 입사측에 배치된 제1 보호층과, 상기 기록층에 대해 상기 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 제2 보호층을 포함하고 있으며, 상기 레이저광의 상기 소정 파장에 있어서의 상기 제1 보호층의 굴절률 n1과, 상기 레이저광의 상기 소정 파장에 있어서의 상기 제2 보호층의 굴절률 n2가, n2 < n1의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 기록층 및 기록층의 양측에 형성된 보호층(기록층으로부터 보아서 레이저광 입사측에 위치하는 제1 보호층 및 레이저광 입사측과 반대측에 위치하는 제2 보호층)을 포함하는 정보층에 있어서, 기록 또는 재 생에 사용되는 레이저광의 소정 파장에 대한 제1 보호층의 굴절률 n1이, 제2 보호층의 굴절률 n2보다도 크다. 이에 의해, 고밀도의 조건 하에서 기록을 행한 경우라도, 양호한 지터값을 얻을 수 있다. 또, 이 정보층의 투과율을 예를 들면 50% 이상으로 크게 설계한 경우라도, 양호한 기록 감도와 양호한 지터값을 얻을 수 있다. 따라서, 이 정보층에 다른 정보층을 적층시켜 다층화한 경우라도, 양호한 신호 품질을 유지할 수 있다. 또한, 다른 정보층의 막 구성은 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 소정 파장으로서는 특별히 한정되지 않고, 본 발명의 광학 정보 기록 매체에 대한 정보의 기록 또는 재생에 이용될 수 있는 레이저광의 파장이면 된다.
이 광학 정보 기록 매체에 있어서는, 기록층이 미기록 상태인 경우에, 정보층에 있어서의 소정 파장의 레이저광의 투과율을 50% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 광투과형의 정보층이 얻어지므로, 다른 정보층을 적층시켜 다수의 정보층으로 이루어지는 다층 구조의 광학 정보 기록 매체를 구성하는 것이 가능해진다. 정보층을 이렇게 광투과형으로 할 수 있는 경우는, 기판 상에, 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 정보층 ∼ 제N 정보층(N은 2이상의 정수)을 포함하며, 적어도 제1 정보층을 상기의 정보층과 같은 막 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 더욱 대용량의 광학 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 광학 정보 기록 매체에 있어서의 정보층이, 제2 보호층에 대해 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 반사층을 더 포함하고 있어도 된다. 이에 의해, 더욱 양호한 지터값을 용이하게 얻을 수 있다. 이 반사층의 막두께는 15nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 정보층을 광투과형으로 하는 경우에, 정보층의 투과율을 충분히 높게 취할 수 있다. 또, 반사층은, Ag, Cu 및 Au 중의 적어도 어느 1개의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 반사층의 열전도율을 높게 하는 것이 가능해져, 반사층의 막두께가 얇은 경우라도 큰 방열 효과를 얻을 수 있기 때문에, 높은 투과율과 큰 방열 효과를 양립시키는 것이 용이하게 가능해진다.
제1 보호층의 굴절률 n1은, n1 > 2.0의 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 정보층에 있어서의 기록시와 미기록시의 반사율 차를 보다 크게 취하는 것이 가능해진다. 또, 제1 보호층의 굴절률 n1과 제2 보호층의 굴절률 n2는, n1-n2 > 0.2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 발명의 효과(신호 품질의 향상)를 충분히 발휘하는 것이 가능해진다. 또, 제2 보호층은 산화물 및 불화물 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상기의 바람직한 굴절률 범위를 용이하게 만족할 수 있을 뿐 아니라, 비교적 열전도율이 낮은 보호층이 얻어지므로, 양호한 신호 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 제2 보호층은, ZrO2, SiO2, Cr2O3, Al2O3, SnO 2, ZnO, Ga2O3 및 LaF3 중 적어도 1개의 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
이상과 같은 본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 정보층에 포함되는 기록층을 특별히 한정하지 않고, 추기형의 경우나 다시쓰기형의 경우나 모두 같은 효과를 갖지만, 간단한 막 구성으로 고밀도 기록을 실현할 수 있는 등의 이유로부터, 추기형의 경우에 바람직하게 사용된다. 추기형으로 하는 경우, 기록층은, Te, O 및 M(단, M은 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소로부터 선택되는 적어도 1개의 원 소이다.)을 함유하는 재료로 형성할 수 있다. 이러한 재료로 기록층을 형성함으로써, 용이하게 보다 큰 신호 진폭을 얻을 수 있다. M은, Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Sb, Bi, Ge, Sn 및 In으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 대단히 결정화 속도가 빠른 추기형의 기록층을 용이하게 실현할 수 있다.
또, 추기형으로 하는 경우, 기록층은, Sb, Sn, In, Ge, Ni, Mo, W, Zn 및 Ti로부터 선택되는 적어도 1개의 원소와, O를 함유하는 재료로 형성할 수도 있다. 이러한 재료로 기록층을 형성하는 경우도, 큰 신호 진폭을 얻을 수 있다.
또, 기록층은, 적어도 2개의 분할층을 포함하며, 또한 레이저광 조사 후에 그 광학 특성이 변화해도 된다. 분할층은, 서로 다른 재료로 형성되어 있어도 된다. 이렇게 기록층 자체를 다층 구조로 함으로써, 레이저광 조사에 의해 분할층의 적어도 1개가 반응하여 광학 특성이 변화한다고 하는 기록 메카니즘을 이용할 수 있고, 이 경우도 큰 신호 진폭을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시형태를, 이하에 도면을 참조하면서 구체예를 사용하여 설명한다.
도 1에는, 본 실시형태에 있어서의 광학 정보 기록 매체의 층 구성의 일례가 도시되어 있다.
도 1에는, 기판(5) 상에 정보층(8)과 광투명층(6)이 형성되어 있고, 이 정보층(8)이, 레이저광(7)의 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 보호층(1), 기록층(2), 제2 보호층(3) 및 반사층(4)으로 형성된 광학 정보 기록 매체의 일례가 도시되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서 일례로서 설명하는 것은, 추기형의 광학 정보 기록 매체이다.
기판(5) 및 광투명층(6)은, 광학 정보 기록 매체를 흠집이나 산화로부터 보호하는 역할을 담당하는 보호재이다. 광투명층(6)은, 광투명층(6)을 통과한 레이저광(7)이 기록 재생에 사용되므로, 레이저광(7)에 대해 투명한 재료, 또는 광흡수가 발생했다 해도 무시할 수 있을 정도로 작은(예를 들면 10% 이하 등) 재료로 형성한다. 또, 도 1에 도시한 예에서는, 레이저광(7)을 광투명층(6)측으로부터 입사시키지만, 기판(5)측으로부터도 레이저광(7)의 입사를 행해도 된다. 이 경우는, 기판(5)에 대해서도 마찬가지로 레이저광(7)에 대해 투명한 재료를 사용할 필요가 있다. 기판(5) 및 광투명층(6)의 재료의 예로서는, 예를 들면 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크레이트, 폴리올레핀계 수지 등의 각종 수지, 또는 유리 등을 들 수 있다.
광투명층(6)으로서는, 성형 등에 의해 소정의 형상으로 제작한 기판을 사용해도 되고, 시트상의 것을 소정의 형상이 되도록 가공한 것을 사용해도 된다. 또는 기록 재생에 사용하는 레이저광(7)에 대해 투명한 자외선 경화 수지를 사용해도 되고, 이 경우는, 그 막두께가 균일하게 소정의 막두께 범위 내가 되도록 제작하면 된다. 또한, 여기서 말하는 광투명층(6)이란, 제1 보호층(1)으로부터 보아서 레이저광 입사측에 제작되어 있는 투명한 층 전체를 가리키는 것으로 한다. 따라서, 예를 들면, 투명한 시트를 투명한 자외선 경화 수지에 의해 접합한 경우, 이들 전체를 광투명층(6)이라 칭하는 것으로 한다.
광투명층(6) 및 기판(5)의 적어도 어느 한쪽에는, 레이저 광선을 유도하기 위한 안내 홈 또는 피트가, 기록층(2)이 위치하는 측에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 추기형 기록 매체를 예로 들어 설명하고 있으므로, 기록층(2)은, 광학 특성이 다른 2개 이상의 상태 사이를 비가역적으로 변화할 수 있는 재료로 형성된다. 이러한 기록 재료를 사용함으로써, 1회만 기입 가능한 추기형의 광학 정보 기록 매체로 할 수 있다. 추기형의 기록 재료의 일례로서는, Te-O, Sb-O, Sn-O, In-O, Ge-O, Ni-O, Mo-O, W-O, Zn-O, Ti-O 등의 산화물, 또는 이들의 적당한 혼합물을 포함하는 재료를 들 수 있다. 이들 산화물 재료를 사용한 경우, 기록시와 미기록시 사이의 광학 특성의 차를 크게 취할 수 있기 때문에, 용이하게 큰 신호 진폭을 얻을 수 있다고 하는 이점이 있다. 상기 각각의 재료에 대한 기록 메카니즘은 완전히 명확하지는 않지만, Te-O, Sb-O, Sn-O, In-O계의 재료에 대해서는, 레이저광 조사 후에 후술하는 것 같은 결정 입경의 증대가 더욱 발생하고 있다고 생각되고 있다. 예를 들면 Te-O계의 재료의 경우, 실용상 Te-O-M(단, M은 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소로부터 선택되는 적어도 1개의 원소이다.)을 함유하는 재료를 사용한다. Te-O-M이란, Te, O 및 M을 함유하는 재료이고, 막형성 직후에 TeO2의 매트릭스중에 Te, Te-M 및 M의 미립자가 한결같이 랜덤하게 분산된 복합 재료이다. 이 기록 재료로 형성된 막에 레이저광을 조사하면, 막의 용융이 일어나, 입자직경이 큰 Te 또는 Te-M의 결정이 석출된다. 이 때의 광학 상태의 차이를 신호로서 검출할 수 있어, 이것에 의해 1회만 기입 가능 한, 소위 추기형의 기록이 가능해진다. 기록 재료로서는, 특히 Te-O계의 재료를 사용한 경우, 보다 용이하게 큰 신호 진폭을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
Te-O-M을 포함하는 기록 재료를 사용하는 경우, M의 구체예로서는, Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Sb, Bi, Ge, Sn, In, Ti, Zr, Hf, Cr, Mo, W, Co, Ni, Zn 등의 원소, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 특히, Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Sb, Bi, Ge, Sn, In 중의 적어도 1개의 원소를 포함하는 재료를 사용한 경우, 빠른 결정화 속도를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, Au, Pd 등의 귀금속을 사용한 경우, 특히 빠른 결정화 속도를 얻을 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
기록층(2)을 구성하는 다른 재료로서, Se-Sb, Se-Ge, Se-Ge-Sb, Se-S 등의 Se계 재료, 또는 Bi-Cu, Bi-Ge, Si-In을 포함하는 재료 등의 아몰퍼스-아몰퍼스 간의 상변화를 일으키는 재료, 또는 Ge-S, Sb-S를 포함하는 재료 등의 구멍형성형의 재료를 사용해도 된다.
기록층(2)의 다른 구성예로서, 분할층을 적어도 2층 적층시켜도 된다. 이 경우, 레이저광 조사에 의해 분할층의 적어도 일부분이 반응하여, 다른 광학 특성이 얻어진다고 하는 기록 메카니즘을 적용할 수 있다. 예를 들면, Ag, Au 및 Cu 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 분할층과, Si, Ge, Sn, Sb, Bi, Se, Te, In 등의 반도체나 반금속 중 적어도 1개를 포함하는 분할층의 2층 적층체를 기록층으로서 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 분할층과 Si를 포함하는 분할층(이것을 Ag(합금)/Si로 약칭한다. 이하도 동일.), Ag(합금)/Ge, Ag(합금)/In, Au(합금)/Sn, Au(합금)/Te, Cu(합금)/Si, Cu(합금)/Ge 등을 들 수 있 다. 이 예의 경우, 막형성 직후에서의 각 분할층의 복소 굴절률을 n-ik(n은 굴절률, k는 소쇠(消衰) 계수)로 하면, Ag, Au, Cu는 가시광 파장역(파장 350nm ∼ 800nm 정도)에 있어서, 모두 n이 작고 k가 큰 값을 취할 수 있는 것에 비해, 상기의 반도체나 반금속 등은 n이 크고 k가 작은 값, 또는 n과 k가 같은 정도의 값을 취할 수 있다. 상기의 재료를 각각 포함하는 2층의 분할층에 레이저광을 조사한 경우, 이들 분할층으로 이루어지는 기록층이 합금화 등의 반응을 일으켜, 그 복소 굴절률이 변화하기 때문에, 막형성 직후의 상태와 비교하여 광학적으로 구별하는 것이 가능해진다.
이들 2층 이상의 분할층 각각에 다른 재료를 적절히 첨가해도 된다. 예를 들면, 산소 원소나 질소 원소를 첨가한 경우, 열전도율을 저하시킬 수 있기 때문에, 양호한 지터값을 얻는 것이 가능해진다. 또, Cr, Si, Al 등의 패시베이션 효과를 갖는 재료를 첨가한 경우 내부식성을 향상시키는 효과가 얻어지므로, 적절히 첨가하는 것이 바람직하다.
상기의 예 이외라도, 기록층(2)을 구성하는 재료는, 광학적으로 구별 가능한 2개의 상태 사이를 취할 수 있는 것이면 어떤 것이어도 되고, 재료의 차이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
반사층(4)은, Au, Ag, Cu, A1, Ni, Cr, Ti 등의 금속, 또는 적절하게 선택된 금속의 합금으로 형성한다. 반사층(4)은, 방열 효과나 기록층에서의 효과적인 광 흡수 등의 광학적 효과를 얻기 위해서 형성한다. 그 막두께는 1nm 이상인 것이 바람직하다. 이것은 반사층(4)이 1nm 미만인 경우, 막이 균일한 층형상이 되는 것이 곤란해져, 열적, 광학적인 효과가 저하하기 때문이다. 또, 광투과형의 정보층(8)을 형성하는 경우, 반사층(4)의 막두께는 15nm 이하인 것이 바람직하다. 반사층(4)이 15 nm보다 두꺼운 경우, 반사층(4)에서의 광 흡수가 비교적 커져, 높은 투과율을 확보하는 것이 곤란해지기 때문이다. 이렇게 높은 투과율을 갖는 광투과형의 정보층(8)으로 할 때는, 반사층(4)이 Ag, Cu, Au 중의 적어도 어느 1개를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 반사층(4)에서의 레이저광(7)의 흡수를 비교적 적게 설계하는 것이 용이하므로, 고투과율이 얻어지기 쉽다는 광학적인 이점에 더해, 예를 들면 15nm 이하라고 하는 비교적 얇은 막두께를 막형성한 경우라도 두께가 균일한 막을 얻기 쉽다고 하는 이점도 있다. 특히, 사용하는 레이저광(7)의 파장이 소위 청색, 또는 청자색의 범위(구체적으로는 300nm 이상 450nm 이하)인 경우, 반사층(4)이 Ag를 적어도 포함하는 것이 보다 바람직하다. Ag는 상기의 청색부터 청자색의 파장역이어도 광흡수가 비교적 발생하기 힘든 굴절률을 갖기 때문에, 상기에 말한 광학적 이유에 의해, 고투과율을 갖는 정보층(8)을 보다 용이하게 얻을 수 있다.
제1 보호층(1) 및 제2 보호층(3)은, 기록 재료의 보호와 정보층(8)에서의 효과적인 광흡수를 가능하게 한다는 광학 특성의 조절을 주된 목적으로 하여 형성된다.
본 실시형태에서는, 레이저광(7)의 파장에 있어서의 제1 보호층(1)의 굴절률을 n1, 레이저광(7)의 파장에 있어서의 제2 보호층(3)의 굴절률을 n2로 하면, n2 < n1의 관계가 만족되도록 설계된다. 이에 의해, 기록층(2)에서의 광흡수를 크게 취 할 수 있으므로, 도 1에 예시하는 것 같은 간편한 층 구성이어도, 보다 큰 신호 진폭을 얻을 수 있다. 또, 정보층(8)을 광투과형으로 하는 경우에, 높은 투과율과 기록층(2)에서의 큰 광흡수를 양립시키는 것이 용이해진다.
보다 자세히 설명하기 위해, 하기에 기술하는 광학 계산을 행했다. 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체에 있어서, 기록층(2)을 막두께가 10nm인 Te-O-Pd, 반사층(4)을 막두께가 10nm인 Ag 합금, 레이저광(7)의 파장을 405nm으로 하여, 파장 405nm에서의 제1 보호층(1)의 굴절률 n1과 제2 보호층(3)의 굴절률 n2를 각각 변화시켰을 때 얻어지는 광학 특성을 광학 계산에 의해 산출했다. 이 예의 경우, 기록층(2) 및 반사층(4)이 모두 20nm 이하라는 비교적 얇은 막두께이므로, 광투과형의 정보층(8)으로 할 수 있었다. 광학 계산은, 매트릭스법(예를 들면, 久保田廣저「파동 광학」이와나미 서점, 제3장 참조.)이라 불리는 일반적인 방법을 사용하여, 각 층의 광학 정수는, 분광기를 사용하여 실측한 값을 사용했다. 기록은, 막형성 직후의 상태에서 반사율이 높고, 기록 후에 반사율이 저하하는, 소위 Hi-to-Lo 구성으로의 기록으로 했다. 여기서, 이 광학 정보 기록 매체의 예에 대해, 기록 재생에 사용하는 레이저광의 파장에서의 막형성 직후(기록 전)의 반사율을 Ra(%), 기록 후에서의 반사율을 Rc(%)(단 Ra > Rc), 반사율 차(Ra-Rc)를 ΔR(%)로 한다.
도 2a에, 각 굴절률 n1, n2의 값에 대해, 제1 보호층(1), 제2 보호층(3)의 막두께를 각각 변화시켰을 때 얻어지는 ΔR의 최대치를 나타냈다. 여기서, n1, n2의 값은, 실제로 제1 보호층(1) 및 제2 보호층(3)으로서 사용되는 유전체 재료에서 일반적으로 얻어질 수 있는 값으로서, 1.6 부터 2.8까지의 범위에서 변화시켰다. 도 2a에 의하면, 같은 n1(또는 n2)의 값일 때, n2 < n1의 경우에서는 n1 ≤ n2의 경우에 비해 큰 ΔR의 값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
도 2b에, Rc ≤ 2.0의 조건을 만족하는 범위 내에서, 제1 보호층(1), 제2 보호층(3)의 막두께를 각각 변화시켰을 때 얻어지는 ΔR의 최대값을 각 n1, n2에 대해 산출한 결과를 나타낸다. 이것은, 기록 신호의 C/N은, 신호 진폭의 크기에 비례할뿐만 아니라, 노이즈의 크기에 반비례하므로, 예를 들면 ΔR/Rc에서 주어지는 값(이하, 이것을 변조도라고 부른다.)에 주목할 필요가 있기 때문이다. 즉, ΔR이 크고, Rc가 작은 경우, 큰 C/N을 얻을 수 있다. 실제의 광학 설계 상에서는, Rc를 예를 들면 Rc ≤ 2.0을 만족하는 값으로 설계하는 것이 바람직하다. 도 2b에 의하면, n2 < n1을 만족하는 경우, Rc가 작고 또한 ΔR이 큰 값이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2b 에서의 「-」는, Ra > Rc의 관계가 얻어지지 않은 경우이다.
도 2c에, 각 굴절률 n1, n2에 대해, ΔR이 최대으로부터 보아서를 취하는 경우의, 광학 정보 기록 매체의 레이저광 파장에 있어서의 광투과율을 나타냈다. 여기서, ΔR 및 투과율의 필요한 값은, 적층되는 정보층의 수에 의존한다. 예를 들면, 2층의 정보층을 적층하여 이루어지는 광학 정보 기록 매체의 경우, 레이저광 입사측(앞측)에 위으로부터 보아서하는 정보층은 광투과형으로 할 필요가 있고, 이 앞의 정보층에 대해서는 ΔR이 7% 이상, 투과율이 50% 이상인 것이 바람직하다. 도 2b, 도 2c에 의하면, 굴절률 n1, n2가 n2 < n1의 관계를 만족하는 범위의 예에 있어서는, ΔR이 7% 이상, 또한 투과율이 50% 이상이라고 하는 높은 값이 양립하여 얻어지는 것을 알 수 있다. 특히, 굴절률 n1, n2가 2.0 ≤ n1 ≤ 2.6 또한 1.8 ≤ n2 ≤ 2.0의 범위를 만족하는 경우, ΔR이 8% 이상, 또한 투과율이 55% 이상이라는 높은 값이 양립하여 얻어지고 있고, 굴절률 n1, n2가 이들 범위를 만족하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또, n1-n2 ≥ 0.2을 만족하는 것이 바람직하고, 이 경우는 ΔR이 7% 이상, 투과율 50% 이상을 보다 현저히 얻는 것이 가능해진다. 또한, ΔR이 7% 미만이더라도 투과율이 크면(예를 들면 60% 이상이면) 앞에 형성하는 정보층으로서 사용할 수 있기 때문에, 도 2c에서는, ΔR 7% 이상 또는 투과율 60% 이상 중 적어도 한쪽을 만족하는 것에 대해서는 투과율의 값을 기재하고, ΔR이 7% 미만이고 또한 투과율이 60% 미만인 것에 대해서는「-」로 표기했다.
3층 이상의 정보층을 적층하여, 재생 파워를 더욱 올려 정보층의 재생을 행하는 경우는, ΔR은 7%보다 작은 값이어도 상관없지만, 투과율은 예를 들면 60% 이상과 같은, 더욱 큰 값으로 할 필요가 있다. 이 경우에도, 굴절률 n1, n2를 상술한 바와 같은 범위로 함으로써, 필요한 ΔR의 값과 높은 투과율이 양립하여 얻어지도록 설계하는 것이 가능하다.
다음에, 다른 기록 재료로의 광학 설계의 예로서, 도 1에 도시한 구성에 있어서 기록층(2)을 막두께가 30nm인 Sb-O, 반사층(4)을 막두께가 40nm인 Al 합금, 레이저광(7)의 파장을 405nm으로 하고, 상기의 경우와 같이 굴절률 n1, n2를 변화시켜 광학 계산을 행했다. 도 2b와 마찬가지로, 제1 및 제2 보호층(1, 3)의 막두께를 변화시켰을 때, Rc ≤ 2.0을 만족하는 범위 내에서의 ΔR의 최대으로부터 보아서를 계산한 결과를, 도 3에 도시한다. 이 예에 있어서도, n1 > n2를 만족하는 범위 내에서 보다 큰 ΔR의 값이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, n1 ≥ 2.0으로 하면, 보다 큰 ΔR의 값이 얻어지기 때문에 바람직하다. 또한, 도 3중 「-」로 나타낸 것은, 7% 이상의 ΔR값이 얻어지지 않은 경우이다.
또 다른 기록 재료로의 광학 설계의 예로서, 도 1에 도시한 구성에 있어서 기록층(2)이 2층의 분할층을 포함하는 것을 제작했다. 막두께가 18nm인 Si막과 막두께 5nm인 Ag막을 분할층으로 하여 레이저광 입사측으로부터 이 순서로 적층하여 기록층(2)으로 하고, 반사층(4)을 막두께가 40nm인 Al 합금, 레이저광 파장을 405nm으로 한 경우에 대해, 마찬가지로 굴절률 n1, n2를 변화시켜 광학 계산을 행했다. 도 2b와 같이, 제1 및 제2 보호층(1, 3)의 막두께를 변화시켰을 때, Rc ≤ 2.0을 만족하는 범위 내에서의 ΔR의 최대치를 계산한 결과를, 도 4에 도시한다. 이 예에 있어서도, Rc ≤ 2.0의 범위 내에서 가장 큰 ΔR값이 얻어진 것은, n1 > n2를 만족하는 경우였다. 이 경우에 대해서도, 보다 큰 ΔR치를 얻기 위해서는, 또한 n1 ≥ 2.0을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 도 4중 「-」로 나타낸 것은, 7% 이상의 ΔR 값이 얻어지지 않은 경우이다.
또한, 본 발명자들은, 기록층(2)의 재료의 예로서 든 다른 재료에 대해서도, 광학 계산을 행했다. 그 결과, 상기에서 나타낸 예와 마찬가지로, n1 > n2의 범위에 있어서, 보다 유리한 광학 설계가 가능한 것을 확인했다. 또한 n1> 2.0을 만족하는 경우, 보다 큰 ΔR의 값을 얻을 수 있는 경우가 많다는 것도 확인할 수 있었다. 또, n1-n2 > 0.2를 만족하는 경우도, 더욱 유리한 광학 설계치가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
제1 보호층(1), 제2 보호층(3)에 사용하는 재료의 예로서는, ZnS 등의 황화물, ZnSe 등의 셀렌화물, Si-O, Ge-O, Al-O, Zn-O, Y-O, La-O, Ti-O, Zr-O, Hf-O, Nb-O, Ta-O, Cr-O, Mo-O, W-O, Sn-O, In-O, Sb-O, Bi-O 등의 산화물, Si-N, Ge-N, Al-N, Zn-N, Ti-N, Zr-N, Hf-N, Nb-N, Ta-N, Cr-N, Mo-N, W-N, Sn-N, In-N 등의 질화물, Si-O-N, Ge-O-N, Al-O-N, Ti-O-N, Zr-O-N, Hf-O-N, Nb-O-N, Ta-O-N, Cr-O-N, Mo-O-N, W-O-N, Sn-O-N, In-O-N 등의 질산화물, Ge-C, Cr-C, Si-C, Al-C, Ti-C, Zr-C, Ta-C 등의 탄화물, Si-F, Al-F, Mg-F, Ca-F, La-F 등의 불화물, 그 밖의 유전체 재료, 또는 이것들의 적당한 조합(예를 들면, ZnS-SiO2, Si-Al-O-N, Zr-Si-O, Zr-Si-Cr-O 등) 등, 굴절률 n1, n2가 n2 < n1을 만족하는 여러가지 재료를 사용할 수 있다.
광학 계산에 의해 굴절률 n1, n2의 바람직한 값을 산출한 후는, n2 < n1의 관계를 만족하도록 제1 및 제2 보호층(1, 3)의 재료를 선택할 필요가 있다. 일반적으로, 산화물이나 불화물은 보다 저굴절률인 것이 많고, 계속해서 질화물, 황화물, 탄화물의 순으로 굴절률의 값이 커지는 경우가 많다. 물론, 이것은 일반적인 경우이고, 원소의 종류나, 유전체 재료의 조성비(예를 들면, 질산화물의 경우, 질소와 산소의 조성비 등)에 따라서도 굴절률의 값이 변하기 때문에, 사용하는 막형성 장치에서 각종 재료의 굴절률의 값을 실제로 실측하여, 채용하는 재료를 결정할 필요가 있다. 바람직한 일례를 들면, 파장 405nm에서, n1=2.3, n2=1.8로 설계하고자 하는 경우, 제1 보호층(1)으로서 ZnS 등의 황화물을 주성분으로 하는 재료, 제2 보호층(3)으로서 ZrSiO4 등의 산화물을 주성분으로 하는 재료를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제1 보호층(1)으로서 ZnS-SiO2, 제2 보호층(3)으로서 ZrSiO4-LaF3를 사용한 경우, 후에 기술하는 바와 같이 열전도율을 대단히 낮게 할 수 있기 때문에 바람직하다.
제1 보호층(1) 및 제2 보호층(3)은, 열전도율이 가능한한 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기록층(2)에 신호를 기록할 때의 인접 신호 간의 열간섭을 억제할 수 있기 때문에, 양호한 지터값을 얻을 수 있다. 특히, 기록층(2)에 대해 반사층(4)측에 위치하는 제2 보호층(3)은, 반사층(4)과 기록층(2)을 열적으로 차단하는 작용을 담당하므로, 보다 저열전도율의 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 보다 양호한 지터값을 얻을 수 있다. 열전도율이 낮은 재료는, 2종류 이상의 유전체 재료를 혼합시켜, 보다 복잡한 구조를 갖도록 재료와 그 조성비를 선택함으로써 얻어지는 경우가 많다. 이때문에, 제1 및 제2 보호층(1, 3), 특히 제2 보호층(3)을, 2종류 이상의 유전체 재료를 포함하는 혼합물로 형성하는 것이 바람직하다.
또, 제2 보호층(3)은, 산화물 또는 불화물을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상술한 바람직한 굴절률 범위를 용이하게 만족할 수 있을 뿐만 아니라, 열전도율을 비교적 낮게 유지할 수 있기 때문에, 인접 신호 간의 열간섭을 억제하기 위해서는 바람직하다.
제1 보호층(1)과 제2 보호층(3)의 바람직한 막두께는, 재료계에 따라서도 다 르지만, 일례로서, 청색 파장의 레이저광을 사용하는 경우는 3nm ∼ 100nm의 범위, 적색 파장의 레이저광을 사용하는 경우는 3nm ∼ 200nm의 범위, 더욱 바람직하게는 3nm ∼ 100nm의 범위이다.
반사층(4)으로서, Ag를 함유하는 재료를 사용하는 경우, 반사층(4)과 접하는 제2 보호층(3)에는, 유황 또는 황화물을 함유하지 않는 재료(유황 원소(S)를 함유하지 않는 재료)를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은, Ag가 S와 반응하여 부식을 일으키기 쉽기 때문이다. 따라서, Ag를 함유하는 반사층(4)을 사용하는 경우에는, 부식을 회피하기 위해, 반사층(4)과 접하는 층에 유황 또는 황화물을 함유하지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 도 1에 도시한 구성에 한정되는 것이 아니라, 기록층(2)으로부터 보아서 레이저광 입사측과 그 반대측에 보호층을 적어도 갖는 구성이면, 여러가지 구성에 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 반사층(4)을 형성하지 않는 구성이나, 반사층(4)으로부터 보아서 레이저광 입사측과 반대측에 다른 층을 형성하는 구성으로 해도 된다. 또, N층(N은 2 이상의 정수)의 정보층을 적층한 다층 구조의 광학 정보 기록 매체로 해도 된다. 이렇게 다수의 정보층이 배치되어 있는 경우는, 적어도 1개의 정보층(바람직하게는 가장 레이저광 입사측에 배치되는 정보층)을, 기판에 가까운 측으로부터 제1 보호층(1), 기록층(2) 및 제2 보호층(3)이 이 순서로 형성된 막 구성으로 한다. 그 밖의 정보층은, 기록층(2)과는 다른 조성을 갖는 기록층(14)을 포함하고 있어도 되고, 추기형에 한정되지 않고, 다시쓰기형이나 재생 전용형의 기록층을 포함하고 있어도 된다. N층의 정보층 중 적어도 1층 이상에, 다시쓰기 가능한 정보층이나 재생 전용의 정보층을 사용하는 경우, 1회만 기록하고 소거하고 싶지 않은 정보와, 다시쓰기 하고 싶은 정보나 재생 전용의 정보를, 1장의 매체에 공존시킬 수 있기 때문에, 대단히 편리하고 여러가지 어플리케이션으로의 응용이 가능한 매체를 제공할 수 있다. 본 발명은, 기타 여러가지 구성에 적용하는 것이 가능하다. 이하에, 다수의 정보층을 포함하는 광학 정보 기록 매체의 예에 관해, 도면을 사용하여 설명한다.
도 5에는, 2개의 정보층이 적층된 광학 정보 기록 매체의 예가 도시되어 있다. 이 광학 정보 기록 매체는, 기판(5)과 광투명층(6)의 사이에, 레이저광 입사측으로부터 차례로 제1 정보층(100), 중간층(9) 및 제2 정보층(200)이 설치되어 형성되어 있다. 제1 정보층(100)은, 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 보호층(101), 기록층(102), 제2 보호층(103) 및 반사층(104)으로 형성되어 있다. 제2 정보층(200)은, 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 보호층(201), 기록층(202), 제2 보호층(203) 및 반사층(204)으로 형성되어 있다. 이 구성예에서는, 일방향으로부터 레이저광(7)을 조사함으로써, 제1 정보층(100) 및 제2 정보층(200) 양쪽으로의 기록 및 재생을 가능하게 한다. 이 때문에, 제1 정보층(100)은 광투과성일 필요가 있다. 한편, 제2 정보층(200)에는, 제1 정보층(100)을 투과한 광으로 기록이 행해지므로, 기록 감도를 높게 설계하는 것이 바람직하다.
중간층(9)은, 제1 정보층(100)과 제2 정보층(200)을 광학적으로 분리하기 위해 형성하는 층이고, 자외선 경화 수지 등의 레이저광(7)에 대해 투명한 재료로 이 루어진다. 그 막두께는, 각 정보층(100, 200)을 광학적으로 분리 가능한 정도로 두껍게, 또한 2개의 정보층(100, 200)이 대물 렌즈의 집광 가능한 범위 내가 되는 막두께로 하면 된다.
예를 들면 제1 정보층(100)에 도 1에 도시한 정보층(8)의 구성을 적용하는 경우, 제1 보호층(101)의 레이저광(7)의 파장에 있어서의 굴절률 n1을, 제2 보호층(103)의 레이저광(7)의 파장에 있어서의 굴절률 n2보다도 크게 한다. 구체적인 굴절률의 값이나, 사용하는 재료의 예는, 도 1에서 나타낸 예의 경우와 마찬가지다. 이에 의해, 충분히 높은 투과율을 유지한 채로, 기록층(102)에서의 광흡수를 크게, 또한 신호 진폭을 크게 할 수 있으므로, 양호한 지터값을 얻을 수 있다.
제1 정보층(100)의 막형성 직후의 상태에서의 투과율은, 50% 이상이 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 정보층(200)의 기록 감도와 양호한 지터값을 확보하는 것이 가능해진다.
제1 정보층(100)은, 신호의 기록 전후에서의 투과율의 변화량이 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 투과율의 변화량이 10% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 정보층(100)으로의 기록 유무에 의하지 않고, 제2 정보층(200)의 재생 신호 진폭을 안정적으로 얻는 것이 가능해지므로, 안정된 트랙킹을 얻을 수 있다.
제1 정보층(100)의 기록층(102)의 막두께는 모두 3nm 이상 25nm 이하인 것이 바람직하다. 제1 정보층(100)을 형성하는 경우, 기록층(102)이 25nm보다 두꺼우면 투과율을 충분히 크게 취하는 것이 약간 곤란해지기 때문이다.
도 5에서는 제1 정보층(100)이 반사층(104)을 갖는 구성을 도시했으나, 제1 정보층(100)이 반사층(104)을 갖지 않는 구성이나, 제1 보호층(103) 또는 제2 보호층(203)을 2층으로 하는 구성 등, 본 발명의 범위 내이면 여러가지 구성을 취할 수 있다. 또, 제2 정보층(200)의 구성에 관해서도, 도 5에 도시된 것에 한정되지 않는다.
다수의 정보층이 형성된 다른 예로서, 도 7에는 4개의 정보층이 적층된 광학 정보 기록 매체의 예가 도시되어 있다. 이 광학 정보 기록 매체는, 기판(5)과 광투명층(6)의 사이에, 레이저광 입사측으로부터 차례로 제1 정보층(100), 제2 정보층(200), 제3 정보층(300) 및 제4 정보층(400)이 설치되어 형성되어 있다. 각 정보층 사이에는 중간층(9)이 배치되어 있다. 도 7에 도시한 구성예에서는, 제1 정보층(100) 및 제2 정보층(200)은, 각각, 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 보호층(101, 201), 기록층(102, 202) 및 제2 보호층(103, 203)으로 형성되어 있다. 제3 정보층(300) 및 제4 정보층(400)은, 각각, 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 보호층(301, 401), 기록층(302, 402), 제2 보호층(303, 403) 및 반사층(304, 404)으로 형성되어 있다. 이 구성예에 있어서도, 일방향으로부터 레이저광(7)을 조사함으로써, 제1∼제4 정보층(100, 200, 300, 400)으로의 기록 및 재생을 가능하게 한다. 이 때문에, 적어도 가장 레이저광 입사측에 배치되어 있는 제1 정보층(100)은 광투과성일 필요가 있다. 따라서, 도 5에 도시한 구성과 마찬가지로, 적어도 제1 정보층(100)을, 레이저광(7)의 파장에 대해 제1 보호층(101)의 굴절률 n1과 제2 보호층(201)의 굴절률 n2가 n2 < n1이 되도록 형성한다. 한 편, 가장 레이저광 입사측으로부터 멀리에 배치되는 제4 정보층(400)은, 제1 ∼ 제3 정보층(100, 200, 300)을 투과한 광으로 기록이 행해지므로, 기록 감도를 높게 설계하는 것이 바람직하다.
또, 3층 이상의 정보층이 적층되어 있는 경우는, 비교적 레이저광 입사에 가까운 측에 위치하는 정보층일수록 투과율을 높게 설계할 필요가 있다. 따라서 도 7에 도시하는 바와 같이 4층의 정보층이 적층되어 있는 경우는, 레이저광 입사측에 위치하는 제1 ∼ 제3 정보층(100, 200, 300)의 투과율은, 차례로, 예를 들면 80%, 70%, 70%, 또는 80%, 70%, 60%라는 높은 값을 취하도록 설계할 필요가 있다.
다음에, 이상에서 기술한 광학 정보 기록 매체의 제조 방법에 관해 기재한다. 상기 광학 정보 기록 매체를 구성하는 다층막을 제작하는 방법으로서는, 스퍼터링법, 진공 증착, CVD 등의 방법이 가능하다. 막형성 가스는, Ar, Kr 등의 희가스 등, 막형성 가능한 가스를 사용하면 된다. 또는, 예를 들면 산화물이나 질화물을 막형성 하는 경우, 경우에 따라 희가스에 미량의 산소, 또는 질소 등을 혼합한 가스를 사용하는 반응성 막형성을 행할 수도 있다. 예를 들면 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체에 포함되는 기록층(2)을 산화물을 주성분으로 하는 재료로 제작할 때는, 막형성 가스를 희가스와 산소의 혼합 가스를 주성분으로 하는 가스로 하여, 반응성 스퍼터링을 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 막질이 양호한 기록층을 용이하게 제작하는 것이 가능해진다. 이 때, 희가스와 산소의 유량비를 변화시킴으로써, 기록층(2)중의 산소의 조성비를 변화시켜, 양호한 디스크 특성이 얻어지는 조건으로 각 가스 유량을 결정하면 된다.
또, 광투명층(6)과 정보층의 사이에 보호 코트를 더 형성해도 된다. 이하에, 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체에 있어서, 제1 보호층(1)과 광투명층(6)의 사이에 보호 코트를 제조하는 공정에 관해 설명한다. 예를 들면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판(5) 상에 반사층(4)부터 제1 보호층(1)까지의 다층막(정보층(8))을 스퍼터링으로 형성한 후, 이 정보층(8)이 제작된 기판(5)을 스퍼터링 장치로부터 취출한다. 다음에, 제1 보호층(1)의 표면에, 예를 들면 스핀코트법에 의해, 보호 코트로서 자외선 경화 수지를 도포한다. 자외선 경화 수지가 도포된 면측으로부터 자외선을 조사하여, 이 수지를 경화시킨다. 이에 의해 보호 코트가 형성되어, 보호 코트를 형성하는 공정이 종료한다. 또한, 이 공정에서의 자외선의 조사에는, DC 램프 또는 플래시 램프 중 어느 것을 사용해도 된다.
다음에, 이상과 같이 하여 형성한 광학 정보 기록 매체의 기록 재생 방법의 일례에 관해 기술한다. 도 6에, 광학 정보 기록 매체가 광디스크인 경우에, 기록 재생에 사용하는 장치(기록 재생 장치)의 일례의 개략을 나타낸다. 기록 재생 장치에는, 신호의 기록 재생 및 소거를 행하기 위해, 레이저 광원(13)과, 대물 렌즈(14)를 탑재한 광 헤드와, 레이저광을 조사하는 위치를 소정의 위치로 유도하기 위한 구동 장치(15)와, 광학 정보 기록 매체(17)의 트랙 방향 및 막면에 수직인 방향의 위치를 제어하기 위한 트래킹 제어 장치 및 포커싱 제어 장치(도시 생략)와, 레이저 파워를 변조하기 위한 레이저 구동 장치(도시 생략)와, 광학 정보 기록 매체(17)를 회전시키기 위한 회전 제어 장치(16)가 설치되어 있다.
신호의 기록, 소거, 재생은, 먼저 광학 정보 기록 매체(17)를 회전 제어 장 치(16)를 사용하여 회전시켜, 광학계에 의해 레이저광을 미소 스폿에 집중시켜, 광학 정보 기록 매체(17)에 광을 조사함으로써 행한다. 신호의 재생시에는, 신호의 기록 또는 소거를 행하는 파워 레벨보다도 낮고, 그 파워 레벨에서의 레이저광 조사에 의해서 기록 마크의 광학적인 상태가 영향을 받지 않고, 또한 그 조사에 의해 광학 정보 기록 매체(17)로부터 기록 마크의 재생를 위해 충분한 광량이 얻어지는 파워의 레이저광을 조사하여, 얻어지는 매체로부터의 신호를 검출기로 읽어냄으로써 행한다.
[실시예]
다음에, 구체적인 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 기술한다. 단 본 실시예는 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 도 1에 도시한 구성의 광학 정보 기록 매체를 제작했다. 기판(5)으로서 두께 1.1mm, 직경 120mm의 디스크상 폴리카보네이트판이며, 표면에 스파이럴상의 폭 0.25㎛, 홈의 피치가 0.32㎛, 깊이 20nm의 홈이 형성되어 있는 것을 사용했다. 제1 보호층(1)으로서 80mol%의 ZnS와 20mo1%의 SiO2의 혼합물(이하, (ZnS)80(SiO2)20(mo1%)로 표기한다. 다른 혼합물에 관해서도 같다.), 제2 보호층(3)으로서 (ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mo1%), 반사층(4)으로서 Al98Cr2(at%), 기록층(2)으로서 Te43O50Pd7(at%)를 사용했다. 각 층의 막두께는, 제1 보호층(1), 제2 보호층(3)을 각각 6nm, 17nm, 반사층(4)을 40nm, 기록층(2)을 20nm으로 했다. 막형성은, 기판(5)의 위에 반사층(4)부터 차례로 제1 보호층(1)까지를 스퍼터링법을 사용하여 행했다. 마지막으로, 광투명층(6)으로서, 두께 90㎛의 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 시트를 자외선 경화 수지에 의해 제1 보호층(1) 상에 접합함으로써, 본 실시예의 광학 정보 기록 매체를 형성했다.
제1 보호층(1)과 제2 보호층(3)의 막형성은, 모두 Ar 가스를 전체압력이 0.13Pa가 되도록 공급하고, 음극에 고주파(RF) 전원을 사용하여 5.10W/㎠의 파워를 투입하여 행해졌다. 반사층(4)의 막형성은, Ar 가스를 전체압력 0.13Pa가 되도록 공급하고, 직류(DC) 전원을 사용하여 4.45W/㎠의 파워를 투입하여 행해졌다. 기록층(2)의 막형성은, Ar과 산소의 혼합 가스를 그 유량비가 1 : 1.1, 전체압력이 0.13Pa가 되도록 공급하고, 음극에 DC 전원을 사용하여 1.27W/㎠의 파워를 투입하여 행해졌다. 기록층(2)을 막형성할 때의 타깃은, TePd를 사용했다. 이상과 같이 제작한 광학 정보 기록 매체를 매체 (1)로 한다.
신호의 기록 재생을 행할 때는, 파장 405nm의 레이저광을 사용하고, 개구 수가 0.85인 대물 렌즈를 사용했다. 신호의 변조 방식은 1-7PP 변조를 사용하고, 2T 마크길이를 0.160㎛, 디스크 회전 속도를 선속 5.28m/s로 했다. 디스크의 특성 평가는, 2T 마크의 단일 신호를 적정한 레이저 파워로 홈부에 기록하여, 얻어진 신호의 C/N을 측정함으로써 행했다. 단, 여기서 홈부란 기판(5)에 형성된 요철상의 트랙 중, 레이저광 입사측에 가까운 측의 트랙으로 정의한다.
또, 비교예로서, 제1 보호층(1) 및 제2 보호층(3)에 모두 (ZnS)80(SiO2)2 0(mo1%)를 사용하여, 그 막두께가 매체 (1)의 경우와 같은 광로 길이가 되도록 조정한 것 이외는 매체 (1)과 동일하게 한 매체 (100)을 제작했다. 표 1에, 매체 (1) 및 매체 (100)을 평가한 결과와, 제1 및 제2 보호층(1, 3)에 사용한 재료와, 레이저광의 파장 405nm에서의 제1 및 제2 보호층의 굴절률 n1, n2의 값을 나타낸다.
Figure 112004019400653-pat00001
여기서, C/N에 대해서는, 50dB 이상 얻어진 경우를 Ｏ, 50dB 미만이었 것을 ×로서 나타냈다. 표 1에 의하면, 매체 (1)에서는 비교예가 되는 매체 (100)에 비해 2T 마크의 C/N이 개선되어 있다. 매체 (1)과 매체 (100)에 대해, 실시형태중에서 기술한 방법과 같은 광학 계산을 행한 바, 기록시와 미기록시의 반사율 차 ΔR는 매체 (100)에서 16%, 매체 (1)에서 19%의 값이 얻어졌다. 또, 기록층(2)이 기록 상태일 때의 반사율 Rc는, 매체 (1), 매체 (100) 모두 1%의 값이 계산에 의해 얻어졌다. 이로부터, 매체 (1)에서는 매체 (100)에 비해, 변조도와 반사율 차 모두 유리한 값이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 매체 (1)에서는, 제2 보호층(3)의 굴절률 n2가 제1 보호층(1)의 굴절률 n1보다도 작기 때문에, 기록층(2)에서의 광의 다중 반사가 일어나기 쉬운 조건이 되어, 신호 진폭을 크게 취할 수 있었다고 생각된다.
또한, 제2 보호층(3)으로서, (ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mo1%) 대신에, (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mo1%), ZrSiO4, (A12O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50(mo1%), (A12O3)10(SiO2)30(Cr2O3)30(LaF3)30(mo1%)를 사용하여, 그 막두께를 매체 (1)의 제2 보호층(3)과 같은 광로 길이가 되도록 조정한 매체를 동일하게 제작했다. 이들의 경우도, 제2 보호층(3)의 굴절률 n2는 제1 보호층(1)의 굴절률 n1보다도 작게 유지하고 있다. 이들 매체에 대해서도, 표 1과 같은 C/N 향상 효과가 얻어졌다. 또, 제2 보호층(3)으로서 사용한 각종 유전체의 조성비를 n1 > n2를 만족하는 범위 내에서 변화시킨 경우라도, 표 1과 같은 효과가 얻어졌다.
또, 매체 (1)에 있어서, 제1 보호층(1)을 각각 ZnS, (ZnS)80Si20(mo1%), (ZnS)80 (Si-O)20(mol%), (ZnS)80(Si-O)20(mol%), (SnO2)70(SiO 2)30(mol%), (Cr2O3)60(SiO2)40 (mol%)로 하고, 제2 보호층(3)을 각각 (ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mo1%), (A12O3)20(SiO2)30(Cr2O3) 50(mol%), (ZnS)80(SiO2)20(mol%), LaF3, (SiO2 )50(LaF3)50(mol%), (ZnO)60(SiO2)40(mol%)으로 하고, 그 막두께를 매체 (1)에 있어서의 각 보호층의 막두께와 광로 길이가 같아지도록 조정한 것 이외는 매체 (1)과 완전히 동일하게 한 매체를 제작했다. 이들을 각각 매체 (2)∼(7)로 한다. 표 2에, 매체 (2)∼(7)에 있어서의 제1 보호층(1) 및 제2 보호층(3)의 재료와, 파장 405nm에서의 굴절률 n1, n2가 기재되어 있다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 매체 (2)∼(7) 모두에 대해, 제2 보호층(3)의 굴절률 n2는 제1 보호층(1)의 굴절률 n1보다도 작게 유지되고 있다. 또한, 표 2에, 매체 (2)∼(7)을 매체 (1)과 동일하게 평가한 결과를 나타낸다.
Figure 112004019400653-pat00002
표 2에 의하면, 매체 (2)∼(7)에 대해서도, 비교예가 되는 매체 (100)에 비해 2T 마크의 C/N이 개선되어 있다. 이것은, 매체 (2)∼(7)에 대해서도, 상기 매체 (1)과 동일한 효과에 의해, 신호 진폭이 개선되었기 때문이라고 생각된다.
또, C/N이 양호한 매체 (1) ~ (7)에, 2T ~ 9T의 랜덤신호를 기록하여 지터값을 측정한 바, 전체 6.5％이하의 양호한 값이 얻어져 규격값을 만족하였다.
또한, 본 발명자들은, 여러가지 유전체 재료를 제1 보호층(1) 및 제2 보호층(3)으로서 사용한 매체를 제작하여, 그 특성을 평가하는 실험을 행했다. 그 결과, 제1 보호층(1)의 굴절률 n1이 제2 보호층(3)의 굴절률 n2보다도 큰 경우, 제1 및 제2 보호층(1, 3) 양쪽을 같은 재료로 형성한 경우에 비해, 양호한 C/N 향상 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 기록층(2)으로서 Te-O-M을 사용하고, M을 각각 Au, Pt, Ag, Cu, Sb, Bi, Ge, Sn, In, Ti, Zr, Hf, Cr, Mo, W, Co, Ni, Zn으로 한 경우도, 매체 (1)∼(7)과 같은 C/N 향상 효과가 얻어졌다. 또, 기록층(2)으로서, Sb-O, Sn-O, In-O, Ge-O, Mo-O, W-O, Zn-O, Ti-O를 사용한 경우라도, 매체 (1)∼(7)과 같은 결과가 얻어졌다.
이상으로부터, 기록층(2)으로부터 보아서 레이저광 입사측에 위치하는 제1 보호층(1)의 굴절률 n1을, 기록층(2)으로부터 보아서 레이저광 입사측과 반대측에 위치하는 제2 보호층(3)의 굴절률 n2보다도 크게 함으로써, 간단한 층 구성이더라도, 대단히 고밀도 기록 조건하에서 큰 C/N이 얻어지게 되는 것이 확인되었다.
(실시예 2)
다음에 다른 실시예로서, 도 5에 도시한 구성의 광학 정보 기록 매체를 제작했다. 도 5에 있어서, 기판(5)은 실시예 1의 매체 (1)과 동일하게 하고, 반사층(104, 204)은 각각 Ag-Pd-Cu, Al-Cr, 기록층(102, 202)은 각각 Te50O25Pd25(at%), (Te50O25Pd25)95 (SiO2)5(mol%)로 했다. 제1 보호층(101, 201)과 제2 보호층(203)은 모두 (ZnS)80(SiO2)20(mol%)로 했다. 제2 보호층(103)은 (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol%)로 했다. 여기서, (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3) 30(mol%)의 파장 405nm에서의 굴절률은 2.0이고, (ZnS)80(SiO2)20(mol%)의 굴절률 2.3에 비해 작다. 즉, 제1 정보층(100)에 본 발명의 광학 정보 기록 매체에 있어서의 정보층의 구성을 채용했다.
각 층의 막두께는, 2개의 정보층으로부터의 반사율과 신호 진폭이 동등해지는 조건의 범위를 광학 설계에 의해 유도하여, 이 범위 중에서, 제1 정보층(100)의 충분한 투과율과, 제2 정보층(200)의 높은 기록 감도가 얻어지는 막두께로 결정했 다. 구체적으로는, 제1 보호층(101), 제2 보호층(103), 제1 보호층(201) 및 제2 보호층(203)을, 각각 33nm, 17nm, 9nm, 17nm으로 하고, 반사층(104, 204)을 각각 10nm, 40nm으로 하고, 기록층(102, 202)을 각각 10nm, 20nm으로 했다. 광투명층(6), 중간층(9)은, 모든 매체에 대해 각각 75㎛, 25㎛가 되도록 제작했다.
본 실시예의 광학 정보 기록 매체의 제작 순서는, 기판(5)의 홈이 형성된 표면 상에, 제2 정보층(200)을 반사층(204)측부터 차례로 제1 보호층(201)까지 막형성하고, 다음에, 중간층(9)으로서 자외선 경화 수지를 도포하여, 그 표면에 기판(5)과 동일한 홈을 전사하여 형성했다. 다음에, 제1 정보층(100)을 반사층(104)부터 차례로 제1 보호층(101)까지 막형성하고, 마지막으로 광투명층(6)으로서 폴리카보네이트로 이루어지는 시트를 자외선 경화 수지를 사용하여 접착했다. 이렇게 형성된 광학 정보 기록 매체를 매체 (8)로 한다. 비교예로서, 제1 및 제2 보호층(101, 103)으로서 모두 (ZnS)80(SiO2)20(mol%)를 사용한 것 이외는 상기 매체 (8)과 동일하게 한 매체 (101), 제1 보호층(101)으로서 (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol%), 제2 보호층(103)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol%)를 사용한 것 이외에는 상기 매체 (8)과 동일하게 한 매체 (102)도 제작했다. 디스크의 평가는, 제1 정보층(100) 및 제2 정보층(200)에, 2T 마크를 적정한 레이저 파워로 기록하여, 그 C/N을 측정함으로써 행했다. 표 3에, 매체 (8), (101) 및 (102)에 대해, 실시예 1의 매체 (1)과 동일한 평가 조건으로 평가를 행한 결과를 나타낸다. 동시에, 파장 405nm에서의 제1 보호층(101)의 굴절률 n1 및 제2 보호층(103)의 굴절률 n2의 값도 나타냈다.
Figure 112004019400653-pat00003
여기서, C/N에 대해서는, 45dB 이상 얻어진 경우를 ○, 45dB 미만이었 것을 ×로서 나타냈다. 표 3에 의하면, 매체 (8)에서는, 비교예가 되는 매체 (101) 및(102)와 비교하여, 제1 및 제2 정보층 모두, 양호한 C/N이 양립하여 얻어지고 있다. 매체 (101)에서는, n1 < n2이므로 제1 정보층(100)에서의 C/N이 높게 얻어지지 않았지만, 제1 정보층(100)의 투과율이 50% 이상으로 높은 값이었기 때문에, 제2 정보층(200)에서는 높은 C/N이 얻어졌다. 또, 매체 (102)에서는, 제1 정보층(100)에서는 높은 C/N이 얻어지고 있지만, 제1 정보층(100)의 투과율이 충분하지 않았으므로(50% 미만이었다), 제2 정보층(200)에서는 높은 C/N이 얻어지지 않았다. 이에 비해, n1 > n2를 만족하는 매체 (8)에서는, 제1 정보층(100)에 대해, 50% 이상의 높은 투과율과, 45dB 이상의 높은 C/N이 양립하여 얻어지기 때문에, 제1 및 제2 정보층(100, 200) 모두 양호한 C/N이 얻어졌다.
또한, C/N이 양호한 매체 (8)의 제1 정보층(100) 및 제2 정보층(200)에, 2T ~ 9T의 랜덤신호를 기록하여 지터값을 측정한 바, 제1 정보층(100)은 8.5％이하, 제2 정보층(200)은 6.5％이하의 양호한 값이 얻어져, 규격값을 만족하였다.
(실시예 3)
다음에, 다른 실시예로서, 도 7에 나타낸 바와 같은 4개의 정보층을 갖는 광학 정보 기록 매체를 제작했다.
먼저 본 실시예에 있어서의 광학 정보 기록 매체의 제작 순서에 관해 설명한다. 기판(5)에 있어서 홈이 형성된 표면 상에, 제4 정보층(400)을 반사층(404)측부터 차례로 제1 보호층(401)까지 형성하고, 다음에, 중간층(9)으로서 자외선 경화 수지를 도포하고, 그 표면에 기판(5)과 동일한 홈을 전사하여 형성했다. 다음에, 이 중간층(9)의 홈이 형성된 표면 상에, 제3 정보층(300)을 반사층(304)측부터 차례로 제1 보호층(301)까지 형성하고, 다음에, 중간층(9)으로서 자외선 경화 수지를 도포하고, 그 표면에 기판(5)과 동일한 홈을 전사하여 형성했다. 다음에, 이 중간층(9)의 홈이 형성된 표면 상에, 제2 정보층(200)을 제2 보호층(203)측부터 차례로 제1 보호층(201)까지 형성하고, 다음에, 중간층(9)으로서 자외선 경화 수지를 도포하고, 그 표면에 기판(5)과 동일한 홈을 전사하여 형성했다. 다음에, 이 중간층(9)의 홈이 형성된 표면 상에, 제1 정보층(100)을 제2 보호층(103)측부터 차례로 제1 보호층(101)까지 형성하고, 자외선 경화 수지로 이루어지는 보호 코트를 형성하고, 마지막에 광투명층(6)으로서, 폴리카보네이트로 이루어지는 시트를 자외선 경화 수지를 사용하여 접착하여 형성했다.
이하, 제4 정보층(400) ∼ 제1 정보층(100)까지의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
기판(5)으로서, 지름 120mm, 두께 1.1mm의 디스크상 폴리카보네이트판이며, 반사층(404)이 형성되는 측의 표면에, 깊이 20nm, 트랙 피치(홈부에서 홈부까지의 거리)가 0.32㎛인 요철상의 트랙이 형성되어 있는 것을 사용했다. 반사층(404)으로서, 두께 40nm의 Al98Cr2(at%)막을 Ar 가스 분위기중에서 직류 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 제2 보호층(403)으로서, (ZnS)80(SiO2)20(mol%)막을 두께 22nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 기록층(402)으로서, Te-O-Pd막을 두께 20nm으로 형성했다. 구체적으로는, Te80Pd20(at%)의 스퍼터링 타깃을, Ar 가스(유량 4.2×10-7㎥/s(25sccm))와 산소 가스(유량 4.3×10-7㎥/s(26sccm))의 혼합 가스를 전체압력 0.13Pa로 유지한 분위기중에서, 직류 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 제1 보호층(401)으로서, (ZnS)80(SiO2)20(mol%)로 이루어지는 막을, 두께 11nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 이상의 방법에 의해, 제4 정보층(400)이 제작되었다.
계속해서, 중간층(9)을 17㎛의 두께로 형성했다. 중간층(9)의 홈이 형성된 표면 상에, 반사층(304)으로서 Ag-Pd-Cu막을 두께 10nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 직류 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 제2 보호층(303)으로서 (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol%)를, 두께 25nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 기록층(302)으로서, Te-O-Pd막을 두 께 8nm으로 형성했다. 구체적으로는, Te80Pd20(at%)의 스퍼터링 타깃을, Ar 가스(유량 4.2×10-7㎥/s(25sccm))와 산소 가스(유량 4.0×10-7㎥/s(24sccm))의 혼합 가스를 전체압력 0.13Pa로 유지한 분위기중에서, 직류 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 제1 보호층(301)으로서, (ZnS)80(SiO2)20(mo1%)로 이루어지는 막을, 두께17nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 이상의 방법에 의해, 제3 정보층(300)이 제작되었다.
또한, 기록층(302)에 대해 레이저광 입사측에 위치하는 제1 보호층(301)의 굴절률 n1은 2.3이고, 레이저광 입사측과 반대측에 위치하는 제2 보호층(303)의 굴절률 n2는 2.01이었다. 따라서, 제3 정보층(300)에 있어서, 제1 및 제2 보호층(301, 303)의 굴절률 n1, n2는, n2 < n1, 2.0 < n1, 0.2 < (n1-n2)의 관계를 만족하고 있었다.
계속해서, 중간층(9)을 15㎛의 두께로 형성했다. 중간층(9)의 홈이 형성된 표면 상에, 제2 보호층(203)으로서 (Cr2O3)50(SiO2)50 (mol%)를, 두께 12nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 기록층(202)으로서, Te-O-Pd막을 두께 10nm으로 형성했다. 구체적으로는, Te80Pd20(at%)의 스퍼터링 타깃을, Ar 가스(유량 4.2×10-7㎥/s(25sccm))와 산소 가스(유량 3.7×10-7 ㎥/s(22sccm))의 혼합 가스를 전체압력 0.13Pa로 유지한 분위기중에서, 직류 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 제1 보호층(201)으로서, (SnO2)80(Ga2O3)20(mo1%)로 이루어지는 막을, 두께 26nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 이상의 방법에 의해, 제2 정보층(200)이 제작되었다.
또한, 기록층(202)에 대해 레이저광 입사측에 위치하는 제1 보호층(201)의 굴절률 n1은 2.42이고, 레이저광 입사측과 반대측에 위치하는 제2 보호층(203)의 굴절률 n2는 2.20이었다. 따라서, 제2 정보층(200)에 있어서, 제1 및 제2 보호층(201, 203)의 굴절률 n1, n2는, n2 <n1, 2.0 <n1, 0.2 < (n1-n2)의 관계를 만족하고 있었다.
계속해서, 중간층(9)을 18㎛의 두께로 형성했다. 중간층(9)의 홈이 형성된 표면 상에, 제2 보호층(103)으로서 (Ga2O3)60(SiO2)40 (mo1%)를, 두께 21nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 기록층(102)으로서, Te-O-Pd막을 두께 8nm으로 형성했다. 구체적으로는, Te80Pd20(at%)의 스퍼터링 타깃을, Ar 가스(유량 4.2×10-7㎥/s(25sccm))와 산소 가스(유량 2.7×10-7㎥/s(16sccm))의 혼합 가스를 전체 압력 0.13pa로 유지한 분위기중에서, 직류 스퍼터링법에 의해 형성했다. 계속해서, 제1 보호층(101)으로서, (ZrSiO4)70(Cr2O3)30(mol%)로 이루어지는 막을, 두께 24nm이 되도록, Ar 가스 분위기중에서 고주파 스퍼터링법에 의해 형성했다. 이상의 방법에 의해, 제1 정보층(100)이 제작되었다.
또한, 기록층(102)에 대해 레이저광 입사측에 위치하는 제1 보호층(101)의 굴절률 n1은 2.15이고, 레이저광 입사측과 반대측에 위치하는 제2 보호층(103)의 굴절률 n2는 1.85였다. 따라서, 제1 정보층(100)에 있어서, 제1 및 제2 보호층(101, 103)의 굴절률 n1, n2는, n 2 < n1, 2.0 < n1, 0.2 < (n1-n2)의 관계를 만족하고 있었다.
계속해서, 보호 코트와 광투명층(6)을 포함해 60㎛의 두께가 되도록 형성하여, 본 실시예에 있어서의 광학 정보 기록 매체(매체 (9))를 제작했다.
각 정보층 사이에 형성되는 중간층(9)에 대해서는, 서로 같은 두께로 하면 각 정보층 사이에서의 미광(迷光)의 간섭이 염려되므로, 상기한 바와 같이 서로 다른 두께로 했다.
각 기록층의 광학 정수의 측정은, 석영 기판 상에, 기록층을 막형성하는 공정과 완전히 동일한 막형성 조건으로 제작한 샘플을 사용하여, 분광기에 의해 행했다. 결정 상태에서의 광학 정수의 측정은, 이 샘플을 기록층이 결정 상태가 되는 소정의 온도까지 어닐한 후, 같은 방법에 의해 행했다. 얻어진 값은, 기록층(402)에 있어서 na=2.5, ka=0.25, nc=2.0, kc=0.90, 기록층(302)에 있어서 na=2.5, ka=0.30, nc=2.0, kc=1.00, 기록층(202)에 있어서 na=2.5, ka=0.38, nc=2.0, kc=1.10, 기록층(102)에 있어서 na=2.5, ka=0.50, nc=2.0, kc=1.00이었다(단, na 및 ka는 기록층이 as.depo 상태(막형성 직후의 상태)에서의 굴절률 및 소쇠 계수이고, nc 및 kc는 기록층이 결정 상태에서의 굴절률 및 소쇠 계수이다.).
본 실시예에 있어서의 각 보호층의 막두께 d(nm)는, d=aλ/n(n:보호층의 굴 절률, a:양의 수, λ:광의 파장(여기서는 405nm))으로 표시된다. 보호층의 막두께는, 모든 정보층으로부터의 신호와 반사율 레벨이 거의 동등해지도록 조정하여, 이 조정이 가능한 범위 내에서 가능한한 정보층의 투과율을 크게, 또한 기록 상태·미기록 상태 사이에서의 투과율 차가 작아지도록 a의 값을 최적화하여 설계했다. 제2 보호층(403)은 51/(n2), 제1 보호층(401)은 25/(n1), 제2 보호층(303)은 51/(n2), 제1 보호층(301)은 38/(n1), 제2 보호층(203)은 25/(n2), 제1 보호층(201)은 63/(n1), 제2 보호층(103)은 38/(n2), 제1 보호층(101)은 51/(n1)로, 각 막두께를 결정했다.
상기의 방법으로 제조한 매체 (9)의 제1 정보층(100), 제2 정보층(200), 제3 정보층(300) 및 제4 정보층(400)에, 2T 마크를 적정한 레이저 파워로 기록하여, 그 C/N을 측정했다. 신호의 기록 재생을 행할 때는, 파장 405nm의 레이저광을 사용하고, 개구수 0.85의 대물 렌즈를 사용했다. 신호의 기록은, 기록 밀도는 23.3GB 용량 상당 및 25GB 용량 상당으로 행했다. 23.3GB 용량 상당의 측정 조건은, 실시예 1과 동일하게, 2T 마크길이를 0.160㎛, 디스크 회전 속도를 선속 5.28m/s로 했다. 25GB용량 상당의 측정 조건은, 2T 마크길이를 0.149㎛, 디스크 회전 속도를 선속 4.92m/s로 했다.
표 4에, 매체 샘플 (9)의 각 보호층의 재료와 굴절률, 각 정보층 단독으로의 광학 특성, 4개의 정보층을 적층한 상태에서의 광학 특성 및 C/N 판정 결과를 나타낸다. 또한, 표 4에, 비교예로서, 각 정보층에 있어서의 보호층의 굴절률 관계가 n1 = n2인 매체 (103)과 n2 > n1인 매체 (104)의 평가 결과도 나타낸다. 또한, 매체 (103) 및 (104)는, 각 보호층의 재료가 다른 것 이외에는 매체 (9)와 같은 방법으로 제작된 것이다. 매체 (103) 및 (104)에서 사용한 보호층의 재료는 표 4에 나타낸 바와 같다.
Figure 112004019400653-pat00004
표중, Ra, Rc는, 기록층이 as.depo 상태, 결정 상태일 때의 각 정보층 단독으로의 반사율이다. ΔR은 Ra-Rc의 값이다. Ta, Tc는, 기록층이 as.depo 상태, 결정 상태일 때의 각 정보층 단독으로의 투과율이다. Ra, Rc의 측정은, 각 정보층 을 기판 상에 단독으로 막형성한 것을 사용하여 평가 드라이브에 의해 행했다. Ta, Tc의 측정은, 마찬가지로, 각 정보층을 기판 상에 단독으로 막형성한 것을 사용하여 분광기에 의해 행했다. 기록층의 결정 상태의 제작은, 초기화 장치를 사용하여 적정한 조건으로 레이저광을 조사함으로써 행했다. 또, 표 4에는, 기록층이 as.depo 상태일 때의 투과율과 결정 상태일 때의 투과율의 평균치((Ta+Tc)/2)와, 기록층이 as.depo 상태일 때와 결정 상태일 때의 사이에서의 투과율의 변화율 ((Ta-Tc)/Ta)도 나타내고 있다.
또한, 표 중, eff.Ra 및 eff.ΔR은, 4개의 정보층을 적층한 상태로 소정의 정보층에 레이저광을 조사했을 때의, 평가 드라이브로 측정한 as.depo 상태에서의 반사율및 as.depo 상태·결정 상태 사이의 반사율 차이다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 매체 샘플 (9)는, 4층의 정보층을 적층한 상태로, 4개의 정보층으로부터 거의 동등 레벨의 반사율및 반사율 차가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.
여기서, C/N의 판정에 대해, 23.3GB용량 상당의 기록 밀도에 있어서는, 48dB 이상 얻어진 경우를 ○, 48dB 미만이었던 것을 ×로 하고, 25GB용량 상당에 있어서는, 45dB 이상 얻어진 경우를 ○, 45dB 미만이던 것을 ×로 했다.
표 4에 나타낸 결과에 의하면, 매체 (9)에서는, 25GB용량 상당의 기록 밀도라도, 매체 (103) 및 (104)와 비교하여 4개의 정보층 모두에 있어서 양호한 C/N이 얻어지고 있다. n2 = n1인 매체 (103)은, 제3 정보층(300)의 eff.ΔR이 작고, C/N이 부족했다. 또, n2 > n1인 매체 (104)는, 제1 정보층(100) 및 제3 정보층(300)의 eff.ΔR이 작고, C/N이 부족했다.
이상의 결과로부터, 매체 (103) 및 (104)와 같이 제1 보호층과 제2 보호층의 굴절률 관계가 n2 ≥ n1이 되도록 광학 정보 기록 매체를 설계하면, 모든 정보층에 대해 양호한 C/N을 얻는 것이 곤란하다는 것이 확인되었다. 이에 대해, 예를 들면 매체 샘플 (9)처럼, 제1 보호층과 제2 보호층의 굴절률 관계가 n2 < n1을 만족하도록 광학 정보 기록 매체를 설계하면, 제1 ∼ 제3 정보층에 있어서 50% 이상의 높은 투과율이 얻어지고, 또한 제1 ∼ 제4 정보층에 있어서 25GB용량 상당의 기록 밀도로 45dB 이상의 높은 C/N이 얻어졌다. 이 매체(9)의 제1 정보층(100), 제2 정보층(200), 제3 정보층(300) 및 제4 정보층(400)에, 2T ~ 9T의 랜덤신호를 25GB 용량상당밀도로 기록하여, 지터값을 측정한 바, 제1 ~ 제3 정보층(100), (200), (300)은 약 10％, 제4 정보층(400)은 약 8％의 양호한 값을 얻었다. 따라서, 매체 샘플 (9)처럼, 각 정보층의 제1 보호층과 제2 보호층의 굴절률이 n2 < n1을 만족하도록 설계함으로써, 25GB용량 상당의 기록 밀도로 4개의 정보층을 적층시켜 100GB용량의 광학 정보 기록 매체를 실현하는 것이 가능해진다.

Claims (27)

  1. 기판과, 상기 기판 상에 형성된 정보층을 포함하고,
    상기 정보층은, 소정 파장의 레이저광을 조사함으로써 정보의 기록 및 재생이 가능한 기록층과, 상기 기록층에 대해 상기 레이저광 입사측에 배치된 제1 보호층과, 상기 기록층에 대해 상기 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 제2 보호층을 포함하고 있으며,
    상기 레이저광의 상기 소정 파장에 있어서의 상기 제1 보호층의 굴절률 n1과, 상기 레이저광의 상기 소정 파장에 있어서의 상기 제2 보호층의 굴절률 n2가, n2 < n1, 또한 n1 ≤ 2.6의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록층이 미기록 상태인 경우에, 상기 정보층에 있어서의 상기 소정 파장의 레이저광의 투과율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판 상에, 상기 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 정보층 ∼ 제N 정보층(N은 2이상의 정수)을 포함하고,
    적어도 상기 제1 정보층이 상기 정보층인 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정보층이, 상기 제2 보호층에 대해 상기 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반사층이, Ag, Cu 및 Au로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  6. 제4항에 있어서, 상기 반사층의 막두께가 15nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 굴절률 n1이, n1 ≥ 2.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 굴절률 n1 및 n2가, n1 - n2 ≥ 0.2를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 보호층이, 산화물 및 불화물 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 보호층이, ZrO2, SiO2, Cr2O3, Al 2O3, SnO2, ZnO, Ga2O3 및 LaF3로부터 선택되는 적어도 1개의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기록층이, Te, O 및 M(단, M은, 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소로부터 선택되는 적어도 1개의 원소이다.)을 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 M이, Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Sb, Bi, Ge, Sn 및 In으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소인 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기록층이, Sb, Sn, In, Ge, Ni, Mo, W, Zn 및 Ti로부터 선택되는 적어도 1개의 원소와, O를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 기록층이, 적어도 2개의 분할층을 포함하며, 또한 레이저광 조사 후에 그 광학 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  15. 기판과, 상기 기판 상에 형성된 정보층을 포함하고,
    상기 정보층은, 소정 파장의 레이저광을 조사함으로써 정보의 기록 및 재생이 가능한 기록층과, 상기 기록층에 대해 상기 레이저광 입사측에 배치된 제1 보호층과, 상기 기록층에 대해 상기 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 제2 보호층을 포함하고 있으며,
    상기 레이저광의 상기 소정 파장에 있어서의 상기 제1 보호층의 굴절률 n1과, 상기 레이저광의 상기 소정 파장에 있어서의 상기 제2 보호층의 굴절률 n2가, n2 < n1의 관계를 만족하며, 상기 기록층이, 적어도 두 개의 분할층을 포함하고, 또한 상기 레이저광 조사 후에 그 광학 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기록층이 미기록 상태인 경우에, 상기 정보층에 있어서의 상기 소정 파장의 레이저광의 투과율이 50% 이상인 광학 정보 기록 매체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판상에, 상기 레이저광 입사측으로부터 차례로 배치된 제1 정보층 ~ 제N 정보층(N은 2 이상의 정수)을 포함하며,
    적어도 상기 제1 정보층이 상기 정보층인, 광학 정보 기록 매체.
  18. 제15항에 있어서, 상기 정보층이 상기 제2 보호층에 대해 상기 레이저광 입사측과 반대측에 배치된 반사층을 더 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반사층이 Ag, Cu 및 Au 로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  20. 제18항에 있어서, 상기 반사층의 막두께가 15 ㎚ 이하인, 광학 정보 기록 매체.
  21. 제15항에 있어서, 상기 굴절률 n1이, n1 ≥ 2.0을 만족하는, 광학 정보 기록 매체.
  22. 제15항에 있어서, 상기 굴절률 n1 및 n2가, n1 - n2 ≥ 0.2를 만족하는, 광학 정보 기록 매체.
  23. 제15항에 있어서, 상기 제2 보호층이 산화물 및 불화물 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제2 보호층이 ZrO2, SiO2, Cr2O3, Al2O3, SnO2, ZnO, Ga2O3 및 LaF3 로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  25. 제15항에 있어서, 상기 기록층이 Te, O 및 M(단, M은 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소로부터 선택되는 적어도 하나의 원소이다.)을 함유하는 재료로 이루어지는, 광학 정보 기록 매체.
  26. 제25항에 있어서, 상기 M이 Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Sb, Bi, Ge, Sn 및 In 으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소인, 광학 정보 기록 매체.
  27. 제15항에 있어서, 상기 기록층이 Sb, Sn, In, Ge, Ni, Mo, W, Zn 및 Ti 로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 O를 함유하는 재료로 이루어지는, 광학 정보 기록 매체.
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