WO2004032130A1 - 光学的情報記録媒体とその製造方法 - Google Patents

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WO2004032130A1
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Hideki Kitaura
Noboru Yamada
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention is directed to an optical system including a write-once recording layer capable of recording and reproducing an information signal with high signal quality by irradiating a thin film formed on a substrate with a high energy light beam such as a laser beam.
  • the present invention relates to an information recording medium and a method for manufacturing the same. Background art
  • Optical information recording media for recording and reproducing information signals by forming a thin film on a transparent substrate and irradiating the thin film with a laser beam focused on a minute spot are known.
  • the optical information recording medium of write-once type, T E_ ⁇ x (0 ⁇ x ⁇ 2) obtained by forming a recording thin film is known which is a mixture of T e and T E_ ⁇ 2 on the substrate (For example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-46317). According to this optical information recording medium, a large change in reflectance can be obtained by irradiation with a single laser beam for reproduction.
  • T E_ ⁇ x recording thin film remains amorphous state after KuNarumaku such performing an initialization process such as laser one Aniru, to form a recording Ma one click of a crystal is irradiated with a laser first light Can be. Since this is an irreversible process and cannot be modified or erased by overwriting, a medium using this recording thin film can be used as an optical information recording medium that allows only additional recording.
  • T in e O x recording thin film according to the addition of the laser one upon light irradiation are believed to have a function of promoting crystal growth of T e.
  • P d or Au T e and T e- grains with P d alloy or T e-Au alloy is produced at a high speed.
  • P d and Au oxidation resistance is high, without impairment of high moisture resistant T e O x recording film .
  • an optical information recording medium having a multilayer structure in which a plurality of information layers are stacked and a recording / reproducing method thereof have also been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219129). JP-A No. 10-505188, JP-A 2000-36130).
  • An improved optical information recording medium has been proposed (for example, see International Publication No. 98Z098223 pamphlet).
  • An important issue in putting a multilayer optical information recording medium into practical use is improving the recording sensitivity.
  • An optical information recording medium generally uses a general-purpose laser diode as a recording / reproducing light source, and recording must be performed within a limited range of laser power.
  • An optical information recording medium includes: a substrate; and at least n information layers (n is an integer of 3 or more) provided on the substrate.
  • the n information layers are respectively Te, O and M (where M is A and Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, Os, At least one element selected from the group consisting of Ir, Pt, Au, and Bi.)
  • the n information layers are the first to n-th information layers from the laser beam incident side.
  • the oxygen ( ⁇ ) atom content concentration of the recording layer included in the j-th information layer (j is an integer satisfying l ⁇ j ⁇ n-1) is expressed as C (j)%, C (1)-C (n-1)
  • the second optical information recording medium of the present invention includes: a substrate; and a first information layer and a second information layer provided in this order on the substrate from a laser light incident side.
  • the second information layer is composed of Te, ⁇ and M (where M is Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga , Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, And at least one element selected from Bi.)
  • the recording layer contained in the second information layer having a ⁇ atom concentration of the recording layer contained in the first information layer. Is larger than the ⁇ -atom content.
  • the first method for producing an optical information recording medium of the present invention is a method for producing an optical information recording medium in which n layers (n is an integer of 3 or more) are provided on a substrate.
  • T e, 0 and M (where M is Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, From Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, ⁇ s, Ir, Pt, Au, Bi And n) forming an information layer including a recording layer including a recording layer containing at least one element selected from the group consisting of at least one selected element.
  • the O atom concentration of the recording layer included in the j-th information layer (j is an integer satisfying 1 ⁇ j ⁇ n-1) is expressed as C ( j)%
  • C (1) to C (n— 1) are C (1) ⁇ C (2) ⁇ to ⁇ C (n -2) ⁇ C (n-1) and C (1) ⁇ C (n-1)
  • the first to n-th information layers are formed so as to satisfy the following relationship.
  • the second method for producing an optical information recording medium of the present invention is a method for producing an optical information recording medium in which two information layers are provided on a substrate, wherein T e, ⁇ and M ( ⁇ And M is Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh , Pd, Ag, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Re, ⁇ s, Ir, Pt, Au, and Bi.)
  • the method includes two information layer forming steps of forming an information layer including a recording layer including: a first information layer and a second information layer from the laser beam incident side in the information layer forming step.
  • the atomic concentration of the recording layer included in the first information layer is higher than the atomic concentration of the recording layer included in the second information layer. Characterized by forming a layer are doing. Brief description of the
  • FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the optical information recording medium of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the optical information recording medium of the present invention.
  • the oxygen atom content concentrations C (1) to C (n ⁇ 1) of the recording layers included in the information layers are different.
  • the O atom concentration of the recording layer included in the nth information layer is expressed as C (n)%, C (n-1) and C (n) And
  • the recording sensitivity can be further increased.
  • the n-th information layer further includes a reflection layer disposed on a side opposite to a laser beam incident side with respect to a recording layer included in the n-th information layer.
  • the reflection layer is formed of a material having a refractive index of 3 or less and an extinction coefficient of 1 or more.
  • the recording sensitivity can be further increased.
  • the protective layer further includes a protective layer disposed on at least one of the side opposite to the light incident side, and the protective layer is formed of a dielectric material having a refractive index of 1.5 or more. This is for protection of the recording layer and effective light absorption in the recording layer.
  • the ⁇ atom content concentration of the recording layer included in the first information layer is larger than the ⁇ atom content concentration of the recording layer included in the second information layer.
  • the recording sensitivity of the information layer can be increased, and the CZN ratio of the first information layer can be increased.
  • the second information layer is The recording layer included in the second information layer further includes a reflective layer disposed on a side opposite to the laser beam incident side, wherein the reflective layer has a refractive index of 3 or less and an extinction coefficient of 1 It is preferable to be formed of the above materials. Thereby, the recording sensitivity can be further increased.
  • At least one of the first information layer and the second information layer has a laser beam incident side and a recording layer included in the information layer. It further includes a protective layer disposed on at least one of the side opposite to the laser beam incident side, and the protective layer is preferably formed of a dielectric material having a refractive index of 1.5 or more. . This is for protection of the recording layer and effective light absorption in the recording layer.
  • the first optical information recording medium of the present invention can be manufactured.
  • the second optical information of the present invention can be manufactured.
  • a recording medium can be manufactured.
  • the recording layer is subjected to an annealing treatment at 60 ° C. or more for 5 minutes or more. Is preferred. By performing this annealing process, it is possible to form a recording mark having a well-aligned mark edge and a well-formed mark shape.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of the optical information recording medium of the present invention.
  • the optical information recording medium 1 of the present embodiment has a structure in which a first information layer 12 x , a second information layer 12 2 , ..., an n-th information layer 1 2 n are formed on a transparent substrate 11. In this configuration, the layers are stacked in this order via the separation layer 13. Where n is an integer of 3 or more .
  • a protection substrate 14 is provided on the n-th information layer 12 n .
  • the separation layer 13 has a function of optically separating the information layers 12 to 12 n from each other and eliminating unnecessary optical interference.
  • a laser beam 4 is focused on the optical information recording medium 1 from the side of the transparent substrate 11 by the objective lens 3 and radiated to record and reproduce information signals.
  • Each of the first to n-th information layers 12 to 12 n has a recording layer.
  • a protective layer made of a dielectric material, a reflective layer made of an alloy material or the like can be provided.
  • the material of the transparent substrate 11 is a material that is substantially transparent to the wavelength of the laser beam 4, for example, poly-carbonate, polymethyl methacrylate, polyolefin, norpolene-based resin, ultraviolet curable resin, glass, or A material obtained by appropriately combining them can be used.
  • the thickness of the transparent substrate 11 is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 1.5 mm. In particular, by setting the thickness of the transparent substrate 11 to 0.3 mm or less, it can be suitably used for high-density recording using an optical system having a high lens numerical aperture.
  • the information layers 1 2 i to the recording layer included in 1 2 n is, T e, is formed of a material containing as a main component ⁇ and M.
  • M is A and S i, T i, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, ⁇ ⁇ , Ta, W, Re, ⁇ s, Ir, Pt, Au, Bi
  • the main component refers to one or more components exceeding 80 atomic%, and when two or more components are the main component, the component Should be at least 80 atomic%.
  • the O atom concentration C (1) to C (n ⁇ 1) of the recording layer is
  • C (n - 1) ⁇ C may be formed such that (n).
  • the laser light incident side The recording sensitivity of the information layer arranged on the back side as viewed from above can be increased, and the transmittance of the information layer arranged on the near side as viewed from the laser beam incident side can be increased. Therefore, good recording sensitivity and a high CZN ratio can be obtained.
  • each recording layer contains 25 atom% or more and 60 atom% or less of O atoms and 1 atom% or more and 35 atom% or less of M atoms.
  • the thermal conductivity of the recording layer does not become too high, so that the recording mark can be prevented from becoming excessively large. Therefore, a high C / N ratio can be obtained.
  • the thermal conductivity of the recording layer does not become too low, so that the recording mark can be formed sufficiently large. Therefore, high recording sensitivity can be realized.
  • the M atoms contained in the recording layer 1 atomic% or more By making the M atoms contained in the recording layer 1 atomic% or more, the function of accelerating the crystal growth of Te during irradiation with laser light is sufficiently obtained, so that the crystallization speed of the recording layer is sufficiently improved. Can be. Therefore, a recording mark can be formed at a high speed. Further, by setting the M atoms contained in the recording layer to 35 atomic% or less, the change in the reflectance between the amorphous and the single crystal becomes large. Sufficient CZN ratio can be obtained.
  • the recording layer may contain elements other than Te, ⁇ , and M.
  • elements other than Te, ⁇ , and M For example, at least one element selected from S, N, F, B, and C may be included for the purpose of adjusting the thermal conductivity and optical constant, or improving heat resistance and environmental reliability. These elements are preferably contained within 20 atomic% of the entire recording layer.
  • the thickness of the recording layer is preferably 2 nm or more and 70 nm or less. By setting the film thickness to 2 nm or more, sufficient reflectivity and reflectivity change can be obtained. From this viewpoint, it is more preferable that the thickness of the recording layer be 5 nm or more. On the other hand, by setting the film thickness to 70 nm or less, it is possible to suppress the thermal diffusion in the thin film surface of the recording layer from becoming too large, so that a high C / N ratio in high density recording can be obtained.
  • a material having a refractive index of 3 or less and an extinction coefficient of 1 or more is preferably used. Further, the refractive index is more preferably 2 or less, and the extinction coefficient is more preferably 2.0 or more.
  • metals, semi-metals or alloy materials including Au, Ag, Cu, Al, Ni, Pd, Pt, Bi, Sb, Sn, Zn, Cr, etc. , Or a dielectric such as TiN or ZrN.
  • a material having a refractive index of 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, and still more preferably 2.5 or more can be used.
  • Z n S, Z n S- S I_ ⁇ 2, T I_ ⁇ 2, Z R_ ⁇ 2, S i, S i C , the S i 3 N 4 or G e N such main component Material is suitable.
  • Optical information recording medium 1 of this embodiment T e, O and M in addition to the first to n-th information layer 1 2 ⁇ 1 2 n including the recording layer made of a material mainly, additional information A layer may be provided.
  • Te, O and M as the main components It may include an information layer having a recording layer made of a material different from the material, or may include an information layer having a rewritable or read-only recording layer instead of a write-once type.
  • These information layers can be added at arbitrary positions with respect to the first to n-th information layers 12 i to 1.2 n .
  • an ultraviolet curable resin or the like can be used as the separation layer 13.
  • the material of the protective substrate 14 the material exemplified as the material of the transparent substrate 11 may be used, but a material different from that of the transparent substrate 11 may be used, and the material is transparent to the wavelength of laser one light 4. It does not have to be.
  • the thickness of the protection substrate 14 is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 3.0 mm.
  • Each thin film included in the optical information recording medium 1 is a gas phase thin film such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. It can be formed by a deposition method.
  • the thin film and the separation layer 13 included in the recording layer are sequentially formed on the transparent substrate 11.
  • the protective substrate 14 may be formed (or bonded), or conversely, the thin film included in the recording layer and the separation layer 13 may be sequentially formed on the protective substrate 14, and then the transparent substrate may be formed.
  • 11 may be formed (or bonded together).
  • the latter method is suitable when the transparent substrate 11 is as thin as 0.3 mm or less.
  • a concave / convex pattern such as a group or an address signal, which is a groove for guiding laser light, is formed on the surface of the protective substrate 14 and the separation layer 13.
  • a group or a concavo-convex pattern is transferred and formed using a transfer substrate on which a desired pattern such as a stamper is formed in advance.
  • a transfer substrate on which a desired pattern such as a stamper is formed in advance.
  • the optical information recording medium 1 of the present embodiment can use a group, a land between groups, or both a dub and a land as recording tracks.
  • the interval between recording tracks is not particularly limited.
  • the wavelength ⁇ of the laser beam 4 used for recording and reproduction and the lens numerical aperture ⁇ ⁇ are used, and ⁇ ⁇ ⁇ or less, particularly 0.8 ⁇ / ⁇ ⁇ It is preferable to design below.
  • a higher CZN ratio and a lower jitter value can be obtained by maintaining the optical information recording medium 1 under a high temperature condition for a predetermined time or more as an annealing treatment. This is because, by the annealing treatment, some of the atoms that are randomly diffused into the recording layer are appropriately combined to form minute crystal nuclei, and the crystallization during recording is made smoother. This is considered to be because it is possible to form marks with well-aligned mark edges and well-shaped marks.
  • the annealing temperature varies depending on the composition of the recording layer, it is 60 ° C. or higher and the temperature at which the transparent substrate 11 does not melt, that is, its softening point or Is preferably equal to or lower than the melting point.
  • the annealing temperature is preferably set to 120 ° C. or lower.
  • the annealing time depends on the composition of the recording layer and the annealing temperature, but at least 5 minutes is required for the effect of improving the C / N ratio to saturate. Further annealing may be performed for a long time. However, even if annealing is continued after the effect is saturated, basically no change is observed in the recording / reproducing characteristics.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the optical information recording medium 2 of the present embodiment.
  • Optical information recording medium 2 of this embodiment the first information layer 2 2
  • isolation layer 2 3 and the second information layer 2 2 2 are provided in this order on the transparent substrate 2 1, further protection substrate 2 4 Is provided.
  • the optical information recording medium 2 is irradiated with one laser beam 4 from the transparent substrate 21 side by being condensed by an objective lens 3 to perform recording and reproduction.
  • the transparent substrate 21, the separation layer 23, and the protection substrate 24 have the same functions as the transparent substrate 11, the separation layer 13, and the protection substrate 14 described in the first embodiment. And can be formed in a similar shape.
  • the recording layer is formed of a material containing Te, ⁇ , and M as main components, as in the first embodiment.
  • ⁇ atom concentration of the recording layer included in the first information layer 2 2 E is sized rather set than the second information layer 2 2 2 ⁇ atom-containing concentration.
  • the first information layer 2 2 2 has high transmittance, one ⁇ , since the second information layer 2 2 2 2 recording sensitivity is high, a multilayer structure in which two information layers are laminated, sufficient recording Sensitivity and CZN ratio are obtained.
  • What The preferable concentration of O atoms and the preferable concentration of M atoms contained in each recording layer, and the preferable thickness range of the recording layer are the same as those of the optical information recording medium 1 of the first embodiment. .
  • the second information layer 2 2 2 may further include a reflective layer disposed on the laser beam incident side with respect to the recording layer.
  • a material for the reflective layer a material having a refractive index of 3 or less and an extinction coefficient of 1 or more is preferably used. Further, the refractive index is more preferably 2 or less, and the extinction coefficient is more preferably 2.0 or more. Specific examples of materials used are the same as those of the reflective layer described in the first embodiment.
  • first information layer 2 2 i and a second information layer 2 2 2 may further include a protective layer disposed on least one side relative to the recording layer.
  • a dielectric material for forming the protective layer a material having a refractive index of 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, and further preferably 2.5 or more can be used. Specific examples of the materials used are the same as those of the protective layer described in the first embodiment.
  • the method of manufacturing the optical information recording medium 1 described in the first embodiment can be applied.
  • Example 1 a disk-shaped medium in which four information layers were provided in the optical information recording medium 1 described in Embodiment 1 was produced.
  • a polycarbonate substrate was used as the protection substrate 14.
  • the diameter of the protective substrate 14 is 12 cm, the thickness is 1.1 mm, and the group pitch is 0.3 2 m, and the group depth was 20 nm.
  • a fourth information layer 1 2 4 On the group of the protective substrate 14 is formed a surface, and a fourth information layer 1 2 4, A 1-C r (atomic ratio 98: 2) having a thickness of about 40 nm using a target A 1 one C r Reflective layer, Zn—S (atomic ratio 50:50) Zn—S protective layer with a film thickness of about 15 nm using Teflon, Te_Pd (atomic ratio 90: 1) 0) Te—0—Pd recording layer with a thickness of about 20 nm using a target, Zn-S (atomic ratio 50:50) Each layer of the Zn—S protective layer was laminated in this order by a sputtering method. On the surface of this fourth information layer 124, the same groove pattern as that formed on the protective substrate 14 was transferred by a 2P method using an ultraviolet curable resin, and the thickness was about 13 zm. A separation layer 13 was formed.
  • T e _P d atomic ratio 90, 10
  • Te—O—P d recording layer with a film thickness of about 10 nm using a target Zn—S (atomic ratio 50:50)
  • Each layer of a ZnS protective layer having a thickness of about 30 nm was laminated in this order by a sputtering method.
  • the same groove pattern as that formed on the protective substrate 14 by the 2P method was transferred using an ultraviolet curable resin, and the separation layer 13 having a thickness of about 13 m was transferred.
  • the separation layer 13 having a thickness of about 13 m
  • Te—Pd atomic ratio: 90:10
  • a Te—O—Pd recording layer with a thickness of about 8 nm
  • Each layer of a ZnS protective layer having a thickness of about 30 nm was laminated in this order by sputtering using an evening gate.
  • On the surface of the second information layer 122 the same as that formed on the protective substrate 14 by the 2P method using an ultraviolet curable resin. By transferring the groove pattern, a separation layer 13 having a thickness of about 13 was formed
  • Zn_S atomic ratio: 50: 50
  • a polycarbonate sheet was bonded using an ultraviolet curable resin to form a 0.08 mm thick transparent substrate 11.
  • Each of the layers was formed using a target with a diameter of about 100 mm and a thickness of about 6 mm, a DC power supply of 500 W for the reflective layer, an RF power supply of 500 W for the protective layer, and a DC power supply of 100 W for the recording layer.
  • the reflective layer and the protective layer, A r 4. 2 X 1 0 - 7 ms (2 5 sccm), a recording layer A r 4. 2 X 1 0 one 7 m 3 / s (2 5 sc cm) and Film formation was performed in an atmosphere in which the mixed gas of oxygen was maintained at a gas pressure of about 0.2 Pa. The disc was further annealed at 90 ° C for about 2 hours to complete the disc.
  • the oxygen flow rate was kept constant for all of the information layers 1 to 4 .
  • Table 1 also shows the results obtained by Auger electron spectroscopy for the oxygen content of each recording layer of each disk. According to the results, it can be seen that the higher the oxygen flow rate, the higher the oxygen content (0-atom content concentration) of the recording layer.
  • Table 2 shows the optical characteristics of the information layers of the disks A and B at a wavelength of 405 nm.
  • the reflectance and transmittance of a sample in which each information layer was independently laminated on a polycarbonate substrate was measured by a spectroscope. From the results, the ratio of the amount of incident light that reaches each information layer and the ratio of the amount of incident light that is reflected back from each information layer when all the information layers are stacked, that is, the reflectance, was calculated. According to the results in Table 2, it was confirmed that, even in the information layer having the same film thickness configuration, the layer having a higher oxygen content had a higher transmittance and a lower reflectance.
  • a single 12.3-MHz signal was applied to each information layer group of Disk A and Disk B while rotating at a linear velocity of 5.OmZs using an optical system with a wavelength of 405 nm and NA of 0.85.
  • the pulse waveform used for recording was a single rectangular pulse modulated between the peak power P1 and the bias power P2, and the pulse width was 20.4 ns.
  • the bias power P 2 is set to 1. OmW
  • the reproduction power Pr is set when reproducing the first information layer 12 i. Is 0. 5 mW, When reproducing the second information layer 1 2 2 0. 6 mW, when reproducing the third information layer 1 2 3 0. 7 mW, a place to play the fourth information layer 1 2 4 In this case, it was 1. OmW.
  • Table 3 shows the results of the above measurements performed on the information layers of disks A and B.
  • the concentration of 0 atoms contained in the recording layer is reduced by the laser light incident side. It was confirmed that by increasing the information layer closer to the optical layer, it is possible to provide an optical information recording medium that has a good recording sensitivity and a sufficient C / N ratio while having a plurality of information layers.
  • Example 2 a disk-shaped medium having the same structure as the optical information recording medium 2 described in Embodiment 2 was produced.
  • the protection substrate 24 a polycarbonate substrate was used.
  • the protective substrate 24 had a diameter of 12 cm, a thickness of 1. lmm, a group pitch of 0.32 m, and a dull depth of 20 nm.
  • a 1 _C r (atomic ratio 98: 2) A 1 one C r reflecting a thickness of about 40 nm using a target Layer, Zn_S (atomic ratio 50:50) Zn-S protective layer with a film thickness of about 15 nm by using the getter, Te-Pd (atomic ratio 90:10).
  • the same groove pattern as that of the protective substrate 24 is transferred by a 2P method using an ultraviolet curable resin to form a separation layer 23 having a thickness of about 20. did.
  • Each layer was formed using a target with a diameter of about 100 mm and a thickness of about 6 mm.
  • the reflective layer was formed using a DC power supply of 500 W
  • the protective layer was formed using an RF power supply 500 W
  • the recording layer was formed using a DC power supply of 100 W did.
  • the reflective layer and the protective layer A r 4. 2 X 1 0 "7 mV s (2 5 sccm)
  • a recording layer A r 4. 2 X 1 0 one 7 m 3 / s (25 sccm ) and oxygen
  • Each of the mixed gases was formed in an atmosphere in which the gas pressure was maintained at about 0.2 Pa. Further, annealing was performed at 90 ° C. for about 2 hours to obtain a finished disk.
  • Table 4 also shows the results obtained by Auger electron spectroscopy for the oxygen content of each recording layer of each disk. The results show that the higher the oxygen flow rate, the higher the oxygen content ( ⁇ atom content concentration) of the recording layer.
  • a single signal of 12.3 MHz, while rotating at a linear velocity of 5.OmZs, using an optical system with a wavelength of 405 nm and NA of 0.85 for each information layer group of Disk C and Disk D was recorded.
  • Pulse waveform used for recording Is a single rectangular pulse modulated between the peak power P1 and the bias power P2, and the pulse width was 20.4 ns. ? 2 and 1.
  • OMW, reproducing power P r when reproducing the first information layer 22 i When reproducing a 0. 5 mW, the second information layer 22 2 is set to 0. 7 mW. Under these conditions, recording was performed only once on an unrecorded track, and the C / N ratio of the signal was measured with a spectrum analyzer. The CZN ratio was measured while changing the peak power P1, and the peak power P1 at which the CZN ratio was 3 dB lower than the maximum value was determined. The power 1.3 times that was used as the recording sensitivity.
  • Table 5 shows the results of the above measurements performed on each information layer of disks C and D.
  • all discs have a C / N ratio of 50 dB or more in all information layers, confirming that they are at a sufficient level as a practical optical information recording medium.
  • the disc D had a recording sensitivity of 5.5 mW and a difference of 6.5 mW between the two information layers, while the disc C had a small gap of 6. OmW.
  • optical information recording medium of the present invention and the method of manufacturing the same, it is possible to provide an optical information recording medium having good recording sensitivity and a sufficient C / N ratio even though it has a plurality of information layers.

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Description

明 細 書 光学的情報記録媒体とその製造方法 技術分野
本発明は、 基板上に形成された薄膜に、 レーザービーム等の高工ネル ギ一光ビームを照射することにより、 信号品質の高い情報信号を記録 · 再生できる追記形の記録層を含んだ光学的情報記録媒体とその製造方法 とに関するものである。 背景技術
透明基板上に薄膜を形成し、 この薄膜に微小なスポットに絞り込んだ レーザー光を照射して情報信号を記録再生する光学的情報記録媒体は公 知である。 追記可能なタイプの光学的情報記録媒体としては、 基板上に T eと T e〇2との混合物である T e〇x ( 0 < x < 2 ) 記録薄膜を形成 したものが知られている （例えば、 特開昭 5 0 - 4 6 3 1 7号公報参照 。 ） 。 この光学的情報記録媒体によれば、 再生用のレーザ一光の照射に より大きな反射率変化を得ることができる。
T e〇x記録薄膜は、 レーザ一ァニール等の初期化処理を施すことな く成膜後の非晶質状態のままで、 レーザ一光を照射して結晶の記録マ一 クを形成することができる。 これは非可逆過程であって上書きによる修 正や消去ができないため、 この記録薄膜を用いた媒体は、 追記のみ可能 な光学的情報記録媒体として利用できる。
T e O x記録薄膜では、.記録後信号が飽和するまで、 すなわちレーザ 一光照射による記録薄膜中の結晶化が十分進行するまでに若干の時間を 要する。 このため、 T e O x記録薄膜を用いた光学的情報記録媒体は、 そのままでは、 例えばデータをディスクに記録して一回転後にそのデー 夕を検証するコンビュ一夕用データファイルのように、 高速応答性が要 求される記録媒体としては不適当である。 この欠点を補うために、 T e Ox記録薄膜に、 第 3の元素として P d、 Au等を添加することが提案 されている （例えば、 特開昭 6 0 - 20 349 0号公報、 特開昭 6 1一 6 8296号公報、 特開昭 62— 88 1 5 2号公報参照） 。 ' （1及び 11は、 T e Ox記録薄膜中において、 レーザ一光照射時に T eの結晶成長を促進する機能を有すると考えられる。 P dまたは Au の添加によれば、 T eと T e— P d合金または T e—Au合金との結晶 粒が高速で生成する。 また、 P d及び Auは、 耐酸化性が高く、 T e O x記録薄膜の高い耐湿性を損なうことがない。
また、 一光学的情報記録媒体あたりが扱える情報量を増やすための基 本的な手段として、 レーザー光の波長を短くする、 またはレーザー光を 集光する対物レンズの開口数を大きくすることにより、 レーザ一光のス ポッ卜径を小さくして記録面密度を向上させるという方法がある。 さら に、 周方向の記録密度向上のためには、 記録マークの長さが情報となる マークエッジ記録が提案され、 導入されている。 また、 半径方向の記録 密度向上のためには、 レーザー光案内用の溝 （グループ） 及ぴ溝間 （ラ ンド） の両方に記録するランド &グループ記録が提案され、 導入されて いる。 情報量増加のための手段として、 さらに、 複数の情報層を積層し た多層構造の光学的情報記録媒体及びその記録再生方法も提案されてい る （例えば、 特開平 9 - 2 1 2 9 1 7号公報、 特表平 1 0— 5 05 1 8 8号公報、 特開 2 0 0 0— 36 1 30号公報） 。
このような高密度記録に対応するため、 追記型の光学的情報記録媒体 において、 Te〇x記録薄膜に第 3の元素として P d、 Au等を添加し た記録材料の組成、 及び膜厚を改良した光学的情報記録媒体が提案され ている （例えば、 国際公開第 98Z 0 982 3号パンフレツト参照。 ） 多層構造の光学的情報記録媒体を実用化する上で重要な課題は、 記録 感度の向上である。 光学的情報記録媒体は、 記録再生用の光源として汎 用のレーザーダイォードを用いるのが一般的であり、 限られたレーザ一 パヮ一出力の範囲内で記録が行われなければならない。
しかし、 多層構造においては、 複数の情報層に対して片面から入射し たレーザー光を用いて記録再生を行うため、 レーザー光入射側からみて 奥側に位置する情報層は、 より手前に位置する情報層を透過して減衰し たレーザー光で記録することになる。 このため、 レーザ一光入射側から みて奥側に配置された情報層については、 高い記録感度が必要となる。 一方、 レーザー入射側からみて手前側に位置する情報層は、 高い透過率 が必要となる。 発明の開示
本発明の第 1の光学的情報記録媒体は、 基板と、 前記基板上に設けら れた少なくとも n層 （nは、 3以上の整数である。 ） の情報層とを含む 光学的情報記録媒体であって、 前記 n層の情報層は、 それぞれ、 T e、 O及び M (但し、 Mは、 Aし S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 Cu、 Z n、 G a、 G e、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H f 、 T a、 W、 R e、 O s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる少なくとも一つの元素である。 ) を含む 記録層を含んでおり、 前記 n層の情報層をレーザー光入射側から第 1〜 第 n情報層とした場合において、 第 j情報層 （j は、 l≤ j≤n— 1を 満たす整数である。 ） に含まれる記録層の酸素 （〇） 原子含有濃度を C ( j ) %と表記すると、 C ( 1) 〜C (n - 1 ) が、
C ( 1) ≥C (2) ≥〜≥C (n— 2) ≥C (n - 1 ) で、 且つ、 C ( 1 ) ≠C (n - 1 )
の関係を満たすことを特徴としている。
本発明の第 2の光学的情報記録媒体は、 基板と、 前記基板上にレーザ 一光入射側から順に設けられた第 1情報層及び第 2情報層とを含み、 前 記第 1情報層及び第 2情報層は、 T e、 〇及び M (但し、 Mは、 A l、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 Cu、 Z n、 G a、 Ge、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b 、 H f 、 T a、 W、 R e、 O s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる 少なくとも一つの元素である。 ） を含む記録層を含んでおり、 前記第 1 情報層に含まれる記録層の〇原子含有濃度が、 前記第 2情報層に含まれ る記録層の〇原子含有濃度よりも大きいことを特徴としている。
本発明の第 1の光学的情報記録媒体の製造方法は、 基板上に n層 （n は、 3以上の整数である。） の情報層が設けられた光学的情報記録媒体を 製造する方法であって、 T e、 0及び M (但し、 Mは、 A l、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 Cu、 Z n、 G a、 Ge、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H f 、 T a、 W、 R e、 〇 s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる少なくと も一つの元素である。）を含む記録層を含む情報層を形成する情報層形成 工程を n工程含み、 前記情報層形成工程において形成される情報層をレ —ザ一光入射側から第 1〜第 n情報層とした場合において、 第 j の情報 層 （ j は、 1≤ j≤n— 1を満たす整数である。） に含まれる記録層の O 原子含有濃度を C (j ) %と表記すると、 C ( 1) 〜C (n— 1) が、 C (1) ≥C (2) ≥〜≥C (n - 2) ≥C (n - 1 ) で、 且つ、 C (1) ≠C (n - 1 )
の関係を満たすように、 第 1〜第 n情報層を形成することを特徴として いる。 本発明の第 2の光学的情報記録媒体の製造方法は、 基板上に 2層の情 報層が設けられた光学的情報記録媒体を製造する方法であって、 T e、 〇及び M (伹し、 Mは、 A l、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 Cu、 Z n、 G a、 Ge、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H f 、 T a、 W、 R e、 〇 s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる少なくとも一つの元素である。） を含む記 録層を含む情報層を形成する情報層形成工程を 2工程含み、 前記情報層 形成工程において形成される情報層をレーザー光入射側から第 1情報層 及び第 2情報層とした場合において、 前記第 1情報層に含まれる記録層 の〇原子含有濃度が、 前記第 2情報層に含まれる記録層の〇原子含有濃 度よりも大きくなるように、 第 1情報層及び第 2情報層を形成すること を特徴としている。 図面の簡単な説明 '
図 1は、 本発明の光学的情報記録媒体の一実施形態を示す断面図であ る。
図 2は、 本発明の光学的情報記録媒体の別の実施形態を示す断面図で ある。 発明を実施するための最良の形態
本発明の第 1の光学的情報記録媒体では、 第 1〜第 n— 1情報層にお いて、 情報層に含まれる記録層の酸素原子含有濃度 C (1) 〜C (n- 1) が、
C ( 1) ≥C (2) ≥〜≥C (n - 2 ) ≥C (n— 1) で、 且つ、. C ( 1) ≠C (n_ l) の関係を満たしているので、 レーザー光入射側か らみて奥側に配置された情報層の記録感度を高くし、 且つ、 レーザー光 入射側からみて手前側に配置された情報層の透過率を高くすることがで きる。 これにより、 良好な記録感度と高い C / N比を有する多層構造の 光学的情報記録媒体を提供できる。
本発明の第 1の光学的情報記録媒体においては、 第 n情報層に含まれ る記録層の O原子含有濃度を C ( n ) %と表記すると、 C ( n— 1 ) と C ( n ) とが、
C ( n - 1 ) ≥C ( n )
の関係を満たしていてもよい。 これにより、 記録感度をさらに高めるこ とができる。
本発明の第 1の光学的情報記録媒体においては、 前記第 n情報層が、 前記第 n情報層に含まれる記録層に対してレーザー光入射側と反対側に 配置された反射層をさらに含んでおり、 前記反射層が、 屈折率が 3以下 、 且つ、 消衰係数が 1以上の材料にて形成されていることが好ましい。 これにより、 記録感度をさらに高めることができるからである。
本発明の第 1の光学的情報記録媒体においては、 前記第 1〜第 n情報 層のうち少なくとも一つの情報層が、 前記情報層に含まれる記録層に対 してレーザ一光入射側及びレーザー光入射側と反対側の少なくとも何れ か一方に配置された保護層をさらに含んでおり、 前記保護層が、 屈折率 が 1 . 5以上の誘電体材料にて形成されていることが好ましい。 記録層 の保護と、 記録層での効果的な光吸収のためである。
本発明の第 2の光学的情報記録媒体では、 第 1情報層に含まれる記録 層の〇原子含有濃度が、 第 2情報層に含まれる記録層の〇原子含有濃度 よりも大きいので、 第 2情報層の記録感度を高くし、 且つ、 第 1情報層 の C Z N比を高くすることができる。 これにより、 良好な記録感度と高 い C / N比を有する 2層構造の光学的情報記録媒体を提供できる。 本発明の第 2の光学的情報記録媒体においては、 前記第 2情報層が、 前記第 2情報層に含まれる記録層に対してレーザー光入射側と反対側に 配置された反射層をさらに含んでおり、 前記反射層が、 屈折率が 3以下 、 且つ、 消衰係数が 1以上の材料にて形成されていることが好ましい。 これにより、 記録感度をさらに高めることができるからである。
本発明の第 2の光学的情報記録媒体においては、 前記第 1情報層及び 第 2情報層のうち少なくとも一つの情報層は、 前記情報層に含まれる記 録層に対してレーザー光入射側及びレーザ 光入射側と反対側の少なく とも何れか一方に配置された保護層をさらに含んでおり、 前記保護層は 、 屈折率が 1 . 5以上の誘電体材料にて形成されていることが好ましい 。 記録層の保護と、 記録層での効果的な光吸収のためである。
また、 本発明の第 1の製造方法によれば、 本発明の第 1の光学的情報 記録媒体を製造でき、 本発明の第 2の製造方法によれば、 本発明の第 2 の光学的情報記録媒体を製造できる。
本発明の第 1及び第 2の製造方法では、 前記情報層形成工程において 、 少なくとも前記記録層を形成した後に、 前記記録層に対し 6 0 °C以上 で 5分間以上保持するァニール処理を施すことが好ましい。 このァニー ル処理を施すことにより、 マークエッジがよく揃い、 且つ、 マーク形状 がよく揃った記録マークが形成できるからである。
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら具体的に説 明する。
(実施の形態 1 )
図 1は、 本発明の光学的情報記録媒体の一実施形態を示す部分断面図 である。
本実施の形態の光学的情報記録媒体 1は、 透明基板 1 1上に、 第 1情 報層 1 2 x , 第 2情報層 1 2 2、 ···、 第 n情報層 1 2 nが、 分離層 1 3を 介してこの順に積層された構成である。 但し、 nは 3以上の整数である 。 第 n情報層 1 2 n上には、 保護基板 1 4が設けられている。 分離層 1 3は、 各情報層 1 2ェ〜 1 2 nを互いに光学的に分離し、 不要な光学干渉 を排除する機能を有する。 この光学的情報記録媒体 1に対し、 透明基板 1 1の側から、 レーザー光 4を対物レンズ 3で集光して照射し、 情報信 号の記録再生を行う。
第 1〜第 n情報層 1 2ェ〜1 2 nは、 いずれも記録層を有する。 記録層 以外にも、 誘電体材料からなる保護層、 合金材料等からなる反射層等を 設けることもできる。
透明基板 1 1の材料としては、 レーザー光 4の波長に対して略透明の 材料、 例えば、 ポリ力一ポネート、 ポリメチルメタクリレート、 ポリオ レフイン、 ノルポルネン系樹脂、 紫外線硬化性樹脂、 ガラス、 またはこ れらを適宜組み合わせた材料を用いることができる。 透明基板 1 1の厚 さは、 特に限定されないが、 0. 0 1〜 1. 5mm程度とすることが好 ましい。 特に、 透明基板 1 1の厚みを 0. 3mm以下とすることにより 、 レンズ開口数の高い光学系を用いた高密度記録に好適に用いることが できる。
各情報層 1 2 i〜 1 2 nに含まれる記録層は、 T e、 〇及び Mを主成分 として含む材料にて形成されている。 但し、 Mは、 Aし S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 C u、 Z n、 G a、 G e、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 Η ί、 T a 、 W、 R e、 〇 s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる少なくとも一 つの元素であり、 特に、 P d及び Auのうち少なくとも何れか一方を含 むことが好ましい。 P d及び Auのうち少なくとも何れか一方の添加に より、 十分な結晶化速度及び高い環境信頼性を実現しやすくなるからで ある。 なお、 本明細書において、 主成分とは、 8 0原子％を超える 1ま たは 2以上の成分をいい、 2以上の成分が主成分である場合には、 成分 の合計が 8 0原子％以上であればよい。
さらに、第 1〜第 n— 1情報層 1 2 〜 1 2 n— においては、記録層の O原子含有濃度 C ( 1) 〜C (n- 1 ) は、
C ( 1 ) ≥C (2) ≥〜≥C (n— 2) ≥C (n— 1) 、 且つ、 C ( 1) ≠C (n - 1 )
の関係を満たしている。 さらに、 第 n情報層 1 2 nも含めて、 C (n - 1) ≥C (n) となるように形成してもよい。
各情報層に含まれる記録層の〇原子含有濃度を以上のように設定する ことにより、 本実施の形態のように n層の情報層が積層された多層構造 であっても、 レーザー光入射側からみて奥側に配置された情報層の記録 感度を高くでき、 且つ、 レーザー光入射側からみて手前側に配置された 情報層の透過率を高くできる。 従って、 良好な記録感度と高い CZN比 とを得ることができる。
また、 各記録層は、 O原子を 2 5原子％以上 6 0原子％以下、 M原子 を 1原子％以上 3 5原子％以下含むことが好ましい。 記録層に含まれる O原子を 2 5原子％以上とすることにより、 記録層の熱伝導率が高くな りすぎないため、 記録マークが過大となることを抑制できる。 このため 、高い C/N比が得られる。また、記録層に含まれる O原子を 6 0原子％ 以下とすることにより、 記録層の熱伝導率が低くなりすぎないため、 記 録マークを十分に大きく形成できる。 このため、 高い記録感度が実現で きる。
記録層に含まれる M原子を 1原子％以上とすることにより、 レーザ一 光照射時に T eの結晶成長を促進する働きが十分に得られるので、 記録 層の結晶化速度を十分に向上させることができる。 このため、 高速で記 録マ一クを形成できる。 また、 記録層に含まれる M原子を 3 5原子％以 下とすることにより、 非晶質一結晶間の反射率変化が大きくなるので、 十分な CZN比が得られる。
記録層には、 T e、 〇及び M以外の元素が含まれていてもよい。 例え ば、 熱伝導率や光学定数の調整、 または耐熱性 ·環境信頼性の向上等を 目的として、 S、 N、 F、 B及び Cから選ばれる少なくとも一つの元素 が含まれていてもよい。 これらの元素は、 記録層全体の 20原子％以内 とすることが好ましい。
記録層の膜厚は、 2 nm以上 7 0 nm以下が好ましい。 膜厚を 2 nm 以上とすることにより、 十分な反射率及び反射率変化が得られ、 この観 点から、 記録層は 5 nm以上とすることがより好ましい。 一方、 膜厚を 70 nm以下とすることにより、 記録層における薄膜面内の熱拡散が大 きくなりすぎることを抑制できるので、 高密度記録における高い C/N 比が得られる。
反射層の材料としては、 屈折率が 3以下、 且つ、 消衰係数が 1以上の 材料を用いるとよい。 さらに、 屈折率は 2以下とすることがより好まし く、 消衰係数は 2. 0以上とすることがより好ましい。 具体的には、 例 えば、 Au、 Ag、 Cu、 A l、 N i、 P d、 P t、 B i、 S b、 S n 、 Z n、 C r等を含む金属、 半金属若しくは合金材料、 または T i N、 Z r N等の誘電体を用いることができる。
保護層を形成するための誘電体材料としては、 屈折率が 1. 5以上、 より好ましくは 2. 0以上、 さらに好ましくは 2. 5以上の材料を用い ることができる。 具体的には、 例えば、 Z n S、 Z n S— S i〇2、 T i〇2、 Z r〇2、 S i、 S i C、 S i 3N4または G e N等を主成分とす る材料が適している。
本実施の形態の光学的情報記録媒体 1は、 T e、 O及び Mを主成分と する材料からなる記録層を含む第 1〜第 n情報層 1 2 〜 1 2 n以外に、 追加の情報層を設けてもよい。 例えば、 T e、 O及び Mを主成分とする 材料とは異なる材料からなる記録層を有する情報'層を含んでいてもよく 、 また、 追記形ではなく書き換え形や再生専用形の記録層を有する情報 層を含んでいてもよい。 これらの情報層は、 第 1〜第 n情報層 1 2 i〜 1.2 nに対して任意の位置に追加することができる。
分離層 1 3としては、 紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。 分 離層 1 3の厚さは、第 1〜第 n情報層 1 2 i〜l 2 nのうち一つの情報層 を再生する際に他の情報層からのクロストークが小さくなるように、 少 なくとも対物レンズ 3の開口数 NAとレ一ザ一光 4の波長 λとにより決 定される焦点深度以上の厚さであることが必要であり、 また、 第 1〜第 η情報層 1 2ェ〜 1 2 ηの全てが集光可能な範囲に収まる厚さであるこ とも必要である。 例えば、 λ = 40 5 nm、 NA= 0. 8 5の場合、 分 離層 1 3の厚さは、 少なくとも 5 m以上 50 /im以下であることが必 要である。
保護基板 14の材料としては、 透明基板 1 1の材料として例示した材 料を用いればよいが、 透明基板 1 1と異なる材料を用いてもよく、 レ一 ザ一光 4の波長に対して透明でなくてもよい。 保護基板 14の厚さは、 特に限定されないが、 0. 0 5〜 3. 0mm程度が好適である。
また、 光学的情報記録媒体 1を 2枚用意し、 それぞれの保護基板 14 の側を対向させて貼り合わせ、 両面構造とすることも可能である。 これ により、 媒体 1枚あたりに蓄積できる情報量をさらに 2倍に増加させる ことができる。
光学的情報記録媒体 1に含まれる各薄膜は、 例えば真空蒸着法、 スパ ッ夕リング法、 イオンプレーティング法、 CVD (Chemical Vapor Dep osition) 法、 MBE (Molecular Beam Epitaxy) 法等の気相薄膜堆積法 によって形成することができる。
記録層に含まれる薄膜及び分離層 1 3を透明基板 1 1上に順次形成し た後、 保護基板 1 4を形成してもよい （または貼り合せてもよい） し、 逆に保護基板 1 4上に記録層に含まれる薄膜及び分離層 1 3を順次形成 した後、 透明基板 1 1を形成してもよい （または貼り合せてもよい） 。 中でも特に、 後者の方法は透明基板 1 1が 0 . 3 mm以下のように薄い 場合に適している。 その場合、 レーザ一光案内用の溝であるグループや アドレス信号等の凹凸パターンは、 保護基板 1 4及び分離層 1 3の表面 上に形成される。 具体的には、 スタンパ等のあらかじめ所望のパターン が形成された転写基板を用いて、 グループや凹凸パターンが転写形成さ れる。 その際、 特に、 分離層 1 3のようにその層厚が薄く、 通常用いら れているインジェクション法が困難な場合は、 2 P法 （photo- po lymer i zat i on法） により転写することができる。
本実施の形態の光学的情報記録媒体 1は、 グループ、 グループ間のラ ンド、 またはダル一ブとランドとの両方を記録トラックとして用いるこ とができる。 記録トラックの間隔は、 特に制限されないが、 高密度記録 のためには、 記録再生に用いるレーザ一光 4の波長 λ及びレンズ開口数 Ν Αを用い、 λ ΖΝ Α以下、 特に 0 . 8 λ /Ν Α以下と設計することが 好ましい。
また、 本実施の形態の光学的情報記録媒体 1は、 ァニール処理として 高温度条件下で一定時間以上保持することにより、 より高い C ZN比及 びより低いジッタ値が得られる。 これは、 ァニ一ル処理により、 記録層 中にランダムに拡散している各原子の一部が適度に結合して微小な結晶 核を形成し、 記録に際して結晶化をよりスムーズにすることで、 マーク エッジがよく揃い、 マーク形状がよく整ったマーク形成が可能となるた めと考えられる。
ァニ一ル処理の温度は、 記録層の組成によっても異なるが、 6 0 °C以 上であって、 透明基板 1 1が溶融しない温度、 すなわちその軟化点また は融点以下であることが好ましい。 透明基板 1 1を例えばポリカーポネ —トを用いて形成した場合は、 ァニール処理の温度を 1 2 0 °C以下とす ることが好ましい。 ァニール処理の時間は、 記録層の組成及びァニール 処理の温度によっても異なるが、 C / N比向上等の効果が飽和するため には、 少なくとも 5分は必要である。 さらに長時間ァニール処理を行な つてもよいが、 効果が飽和した後にァニ一ル処理を継続しても、 基本的 には、 記録再生特性に変化は見られない。
(実施の形態 2 )
本発明の光学的情報記録媒体の別の一実施形態について、 図 2を参照 しながら説明する。 図 2には、 本実施の形態の光学的情報記録媒体 2の 断面構成が示されている。
本実施の形態の光学的情報記録媒体 2は、 透明基板 2 1上に第 1情報 層 2 2 い 分離層 2 3及び第 2情報層 2 2 2がこの順に設けられ、 さらに 保護基板 2 4が設けられている。 この光学的情報記録媒体 2に対し、 透 明基板 2 1の側から、 レーザ一光 4を対物レンズ 3で集光して照射し、 記録再生を行う。
透明基板 2 1、 分離層 2 3及び保護基板 2 4は、 実施の形態 1で説明 した透明基板 1 1、 分離層 1 3及び保護基板 1 4と同様の機能を有し、 また、 同様の材料を用いて同様の形状で形成できる。
第 1情報層 2 2 及び第 2情報層 2 2 2は、それぞれ記録層を含んでい る。 記録層は、 実施の形態 1の場合と同様に、 T e、 〇及び Mを主成分 として含む材料にて形成されている。 第 1情報層 2 2ェに含まれる記録 層の〇原子含有濃度は、 第 2情報層 2 2 2の〇原子含有濃度よりも大き く設定されている。 これにより、 第 1情報層 2 2 2は透過率が高く、 且 つ、 第 2情報層 2 2 2は記録感度が高くなるため、 2層の情報層が積層 された多層構造において、 十分な記録感度と C Z N比とが得られる。 な お、 各記録層に含まれる O原子の好ましい含有濃度及び M原子の好まし い含有濃度や、 記録層の好ましい膜厚範囲については、 実施の形態 1の 光学的情報記録媒体 1と同様である。
第 2情報層 2 2 2は、 記録層に対してレーザー光入射側に配置された 反射層をさらに含んでいてもよい。 反射層の材料としては、 屈折率が 3 以下、 且つ、 消衰係数が 1以上の材料を用いるとよい。 さらに、 屈折率 は 2以下とすることがより好ましく、 消衰係数は 2 . 0以上とすること がより好ましい。 具体的に用いられる材料例は、 実施の形態 1で説明し た反射層と同様である。
また、 第 1情報層 2 2 i及び第 2情報層 2 2 2は、 記録層に対して少な くとも一方面側に配置された保護層をさらに含んでいてもよい。 保護層 を形成するための誘電体材料としては、 屈折率が 1 . 5以上、 より好ま しくは 2 . 0以上、 さらに好ましくは 2 . 5以上の材料を用いることが できる。 具体的に用いられる材料例は、 実施の形態 1で説明した保護層 と同様である。
また、 本実施の形態の光学的情報記録媒体 2を製造する方法としては 、 実施の形態 1で説明した光学的情報記録媒体 1の製造方法が適用でき る。
[実施例]
以下、 実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。 なお、 以下 の実施例は本発明を限定するものではない。
(実施例 1 )
実施例 1では、 実施の形態 1で説明した光学的情報記録媒体 1におい て情報層を 4層設けたディスク形状の媒体を作製した。
保護基板 1 4としては、 ポリカーボネート基板を用いた。 保護基板 1 4の直径は 1 2 c m、 厚さは 1 . l mm、 グループピッチは 0 . 3 2 m、 グループ深さは 20 nmとした。
保護基板 14のグループが形成された面上に、 第 4情報層 1 24とし て、 A 1— C r (原子数比 98 : 2) ターゲットを用いて膜厚約 40 n mの A 1一 C r反射層、 Z n— S (原子数比 5 0 : 5 0 ) 夕一ゲットを 用いて膜厚約 1 5 nmの Z n— S保護層、 T e _P d (原子数比 9 0 ： 1 0) ターゲットを用いて膜厚約 2 0 nmの T e— 0— P d記録層、 Z n - S (原子数比 5 0 : 5 0) 夕一ゲットを用いて膜厚約 1 5 nmの Z n— S保護層、 の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。 こ の第 4情報層 1 24の表面上に、 紫外線硬化性樹脂を用いて、 2 P法に より、 保護基板 14に形成したものと同じ溝パターンを転写し、 厚さ約 1 3 zmの分離層 1 3を形成した。
この分離層 1 3の表面上に、 第 3情報層 1 23として、 Z n— S (原 子数比 50 : 50 ) ターゲットを用いて膜厚約 1 0 nmの Z n一 S保護 層、 T e _P d (原子数比 90、 1 0) ターゲットを用いて膜厚約 1 0 nmの T e— O— P d記録層、 Z n— S (原子数比 50 : 5 0 ) 夕一ゲ ットを用いて膜厚約 30 nmの Z n一 S保護層の各層をスパッタリング 法によりこの順に積層した。 この第 3情報層 1 23の表面上に、 紫外線 硬化性樹脂を用いて 2 P法により保護基板 14に形成したものと同じ溝 パターンを転写し、 厚さ約 1 3 mの分離層 1 3を形成した。
この分離層 1 3の表面上に、 第 2情報層 1 22として、 Z n— S (原 子数比 50 : 50 ) タ一ゲットを用いて膜厚約 1 5 nmの Z n一 S保護 層、 T e— P d (原子数比 90 ： 1 0) 夕一ゲットを用いて膜厚約 8 n mの T e— O— P d記録層、 Z n— S (原子数比 5 0 ： 5 0) 夕一ゲッ トを用いて膜厚約 3 0 nmの Z n一 S保護層の各層をスパッタリング法 によりこの順に積層した。 この第 2情報層 1 22の表面上に、 紫外線硬 化性樹脂を用いて、 2 P法により、 保護基板 14に形成したものと同じ 溝パターンを転写し、 厚さ約 1 3 の分離層 1 3を形成した。
この分離層 1 3の表面上に、 第 1情報層 1 2 として、 Z n— S (原 子数比 50 : 50 ) ターゲットを用いて膜厚約 2011111の2 n— S保護 層、 T e— P d (原子数比 90 : 1 0) ターゲットを用いて膜厚約 6 n mの T e—〇一 P d記録層、 Z n _ S (原子数比 5 0 : 5 0) 夕ーゲッ トを用いて膜厚約 3 5 nmの Z n— S保護層の各層をスパッタリング法 によりこの順に積層した。 この第 1情報層 1 2 の表面上に、 ポリカー ポネートのシートを紫外線硬化樹脂を用いて貼り合わせ、 厚さ 0. 08 mmの透明基板 1 1とした。
各層の成膜は、 いずれも、 直径 1 0 0mm、 厚さ 6 mm程度のターゲ ットを用い、 反射層は DC電源 500W、 保護層は RF電源 5 00W、 記録層は DC電源 1 00Wで成膜した。 また、 反射層及び保護層は、 A r 4. 2 X 1 0 -7m s ( 2 5 s c c m) 、 記録層は A r 4. 2 X 1 0一7 m3/s (2 5 s c cm) 及び酸素の混合ガスを、 いずれも、 ガス 圧約 0. 2 P aに保った雰囲気で成膜した。 さらに、 90°Cで 2時間程 度ァニール処理を施し、 完成ディスクとした。
ここで、 表 1に示すごとく記録層成膜時の酸素の流量を調整し、 実施 例としてディスク A、 比較例としてディスク Bを作製した。
(表 1 )
Figure imgf000019_0001
ディスク Aでは、 第 1情報層 1 2ェから第 3情報層 1 2 3にかけて順に 酸素流量を減らした。 これに対し、 ディスク Bでは、 第 1情報層 1 2ェ
〜第 4情報層 1 2 4全て酸素流量を一定とした。
また、 表 1には、 各ディスクの各記録層の酸素含有量をォージェ電子 分光法により求めた結果を併せて示す。 その結果によると、 酸素流量が 多いほど記録層の酸素含有量 （0原子含有濃度） も多くなつていること がわかる。
次に、 ディスク A , Bの各情報層の波長 4 0 5 n mにおける光学特性 を表 2に示す。
(表 2)
Figure imgf000020_0001
各情報層を単独でポリカーボネート基板上に積層したサンプルの反射 率及び透過率を分光器により測定した。 その結果から、 全情報層を積層 した場合の、 入射光量のうち各情報層に到達する割合及び各情報層から 反射されて戻ってくる割合、 すなわち反射率を算出した。 表 2の結果に よると、 同じ膜厚構成の情報層でも酸素含有量の多い層ほど透過率は高 く、 反射率は低いことが確認できた。 また、 積層状態では、 ディスク A はディスク Bに比べて第 2情報層 1 22〜第 4情報層 1 24への入射光 の到達率が高く、 また、 第 1情報層 1 2ェ〜第 4情報層 1 24の反射率も よく揃っていることが確認できた。 この結果から、 ディスク Aの方が、 各層の記録感度及び信号強度レベルを揃えやすく、 ドライブ設計上も好 ましいことがわかる。
ディスク A及びディスク Bの各情報層のグループに対し、 波長 40 5 nm、 NA 0. 8 5の光学系を用い、 線速度 5. OmZsで回転させな がら、 1 2. 3MHzの単一信号を記録した。 記録に用いたパルス波形 は、 ピークパワー P 1及びバイアスパヮ一 P 2の間で変調された単一の 矩形パルスで、 パルス幅は 20. 4 n sとした。 バイアスパワー P 2は 1. OmWとし、 再生パワー P rは、 第 1情報層 1 2 iを再生する場合 は 0. 5mW、 第 2情報層 1 22を再生する場合は 0. 6 mW、 第 3情 報層 1 23を再生する場合は 0. 7mW、 第 4情報層 1 24を再生する場 合は 1. OmWとした。 この条件で、 未記録のトラックに 1回だけ記録 を行い、 その信号の CZN比をスぺクトラムアナライザーで測定した。 ピークパワー P 1を変えて CZN比を測定し、 C/N比がその最大値よ りも 3 d B低くなるピークパワー P 1を求め、 その 1. 3倍のパヮ一を 記録感度とした。
以上の測定をディスク A， Bの各情報層について行った結果を表 3に 示す。
(表 3)
Figure imgf000021_0001
表 3に示すように、 いずれのディスクも全ての情報層においても 50 d B以上の C/N比が得られており、 実用的な光学的情報記録媒体とし て十分なレベルにあることが確認された。 伹し、 ディスク Bにおいては 4つの情報層間で記録感度が 9. 0〜1 2. OmWと差があるのに対し 、 ディスク Aにおいては 9. 0〜1 0. OmWと開きが小さく、 且つ、 最大値も低かった。 これにより、 ディスク Aの方がディスク Bよりも良 好な記録感度が得られることが確認できた。
このように、 レーザー光入射側からみて最も奥に配置された情報層を 除く他の情報層において、 記録層の 0原子含有濃度をレーザー光入射側 に近い情報層ほど大きくすることで、 複数の情報層を有しながらも記録 感度が良好で、 且つ、 十分な C/N比の得られる光学的情報記録媒体を 提供できることが確認できた。
(実施例 2)
実施例 2では、 実施の形態 2で説明した光学的情報記録媒体 2と同じ 構造のディスク形状の媒体を作製した。
保護基板 24としては、 ポリカーボネート基板を用いた。 保護基板 2 4の直径は 1 2 cm、 厚さは 1. lmm、 グループピッチは 0. 32 m、 ダル一ブ深さは 2 0 nmとした。
保護基板 24のグループが形成された面上に、 第 2情報層 222とし て、 A 1 _C r (原子数比 98 : 2) ターゲットを用いて膜厚約 40 n mの A 1一 C r反射層、 Z n_ S (原子数比 5 0 : 5 0) 夕一ゲットを 用いて膜厚約 1 5 nmの Z n— S保護層、 T e— P d (原子数比 90 ： 1 0.) ターゲットを用いて膜厚約 20 nmの T e—〇— P d記録層、 Z n - S (原子数比 50 : 5 0) 夕一ゲットを用いて膜厚約 1 5 nmの Z n— S保護層、 の各層をスパッタリング法によりこの順に積層した。 こ の第 2情報層 222の表面上に、 紫外線硬化性樹脂を用いて、 2 P法に より、 保護基板 24と同じ溝パターンを転写し、 厚さ約 2 0 の分離 層 2 3を形成した。
この分離層 2 3の表面上に、 第 1情報層 2 21として、 Z n— S (原 子数比 50 : 50 ) ターゲッ卜を用いて膜厚約 2 0 nmの Z n一 S保護 層、 T e _P d (原子数比 9 0 : 1 0) ターゲットを用いて膜厚約 6 n mの T e— O— P d記録層、 Z n— S (原子数比 50 : 5 0 ) ターゲッ トを用いて膜厚約 3 5.11111の2 n— S保護層の各層をスパッタリング法 によりこの順に積層した。 この第 1情報層 221の表面上に、 ポリカー ポネートのシートを紫外線硬化樹脂を用いて貼り合わせ、 厚さ 0. 0 9 mmの透明基板 2 1とした。
各層の成膜は、 いずれも、 直径 1 0 0mm、 厚さ 6mm程度のターゲ ットを用い、 反射層は DC電源 500W、 保護層は RF電源 500W、 記録層は DC電源 1 0 0Wで成膜した。 また、 反射層及び保護層は、 A r 4. 2 X 1 0 "7mV s ( 2 5 s c c m) 、 記録層は A r 4. 2 X 1 0一7 m3/s ( 25 s c c m) 及び酸素の混合ガスを、 いずれも、 ガス 圧約 0. 2 P aに保った雰囲気で成膜した。 さらに、 90°Cで 2時間程 度ァニール処理を施して完成ディスクとした。
ここで、 表 4に示すごとく記録層成膜時の酸素流量を調整し、 本実施 例としてディスク（ 、 さらに比較例としてディスク Dを作製した。
(表 4)
Figure imgf000023_0001
ディスク Cでは、第 2情報層 222において第 1情報層 2 2 よりも酸 素流量を減らした。 これに対し、 ディスク Bでは、 第 1情報層 221及 び第 2情報層 222の酸素流量を一定とした。
また、 表 4には、 各ディスクの各記録層の酸素含有量をォージェ電子 分光法により求めた結果を併せて示す。 その結果によると、 酸素流量が 多いほど記録層の酸素含有量 （〇原子含有濃度） も多くなつていること がわかる。
ディスク C及びディスク Dの各情報層のグループに対し、 波長 40 5 nm、 NA 0. 8 5の光学系を用い、 線速度 5. OmZsで回転させな がら、 1 2. 3MH zの単一信号を記録した。 記録に用いたパルス波形 は、 ピークパワー P 1及びバイアスパヮ一 P 2の間で変調された単一の 矩形パルスで、 パルス幅は 20. 4 n sとした。 ？ 2は1. OmWとし 、 再生パワー P rは、 第 1情報層 22 iを再生する場合は 0. 5mW、 第 2情報層 222を再生する場合は 0. 7mWとした。 この条件で、 未 記録の卜ラックに 1回だけ記録を行い、 その信号の C/N比をスぺクト ラムアナライザーで測定した。 ピークパワー P 1を変えて CZN比を測 定し、 CZN比がその最大値よりも 3 dB低くなるピークパワー P 1を 求め、 その 1. 3倍のパワーを記録感度とした。
以上の測定をディスク C, Dの各情報層について行った結果を表 5に 示す。
(表 5 )
Figure imgf000024_0001
表 5によると、 いずれのディスクも全ての情報層においても 50 dB 以上の C/N比が得られており、 実用的な光学的情報記録媒体として十 分なレベルにあることが確認された。 ディスク Dにおいては 2つの情報 層間で記録感度が 5. 5mW及び 6. 5 mWと差があるのに対し、 ディ スク Cにおいてはいずれも 6. OmWと開きが小さかった。
このように、 各情報層の記録層の酸素流量をレーザー光入射側に近い ほど多くすることで、 2層の情報層を有しながらも記録感度が良好で、 十分な CZN比の得られる光学的情報記録媒体を提供できることが確認 できた。 産業上の利用の可能性
本発明の光学的情報記録媒体とその製造方法とによれば、 複数の情報 層を有しながらも記録感度が良好で、 十分な C / N比の得られる光学的 情報記録媒体が提供できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 基板と、 前記基板上に設けられた少なくとも n層 （nは、 3以上 の整数である。 ） の情報層とを含む光学的情報記録媒体であって、 前記 n層の情報層は、 それぞれ、 T e、 〇及び M (伹し、 Mは、 A 1 、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 Cu、 Z n、 G a 、 G e、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H f 、 T a、 W、 R e、 〇 s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれ る少なくとも一つの元素である。 ） を含む記録層を含んでおり、 前記 n層の情報層をレーザ一光入射側から第 1〜第 n情報層とした場 合において、 第 j情報層 （jは、 1≤ j≤n_ 1を満たす整数である。 ) に含まれる記録層の酸素原子含有濃度を C ( j ) %と表記すると、 C ( 1 ) 〜C (n - 1 ) が、
C ( 1) ≥C (2) ≥〜≥C ( n - 2 ) ≥C ( n - 1 ) で、 且つ、 C ( 1) ≠C (n - 1)
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録媒体。
2. 前記第 n情報層に含まれる記録層の酸素原子含有濃度を C (n) % と表記すると、 C (n— 1) と C (n) とが、
C (n - 1 ) ≥C (n)
の関係を満たす請求の範囲 1に記載の光学的情報記録媒体。
3. 前記第 n情報層は、 前記第 n情報層に含まれる記録層に対してレ 一ザ一光入射側と反対側に配置された反射層をさらに含んでおり、 前記反射層は、 屈折率が 3以下、 且つ、 消衰係数が 1以上の材料にて 形成されている請求の範囲 1に記載の光学的情報記録媒体。
4. 前記第 1〜第 n情報層のうち少なくとも一つの情報層は、 前記情 報層に含まれる記録層に対してレーザー光入射側及びレーザ一光入射側 と反対側の少なくとも何れか一方に配置された保護層をさらに含んでお り、
前記保護層は、 屈折率が 1. 5以上の誘電体材料にて形成されている 請求の範囲 1に記載の光学的情報記録媒体。
5. 基板と、 前記基板上にレーザ一光入射側から順に設けられた第 1 情報層及び第 2情報層とを含み、
前記第 1情報層及び第 2情報層は、 T e、 0及び M (但し、 Mは、 A 1、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 Cu、 Z n、 G a、 Ge、 Z r、 Nb、 Mo、 Ru、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H f 、 T a、 W、 R e、 O s、 I r、 P t、 Au、 B iから選ば れる少なくとも一つの元素である。 ） を含む記録層を含んでおり、 前記第 1情報層に含まれる記録層の酸素原子含有濃度が、 前記第 2情 報層に含まれる記録層の酸素原子含有濃度よりも大きいことを特徴とす る光学的情報記録媒体。
6. 前記第 2情報層は、 前記第 2情報層に含まれる記録層に対してレ 一ザ一光入射側と反対側に配置された反射層をさらに含んでおり、 前記反射層は、 屈折率が 3以下、 且つ、 消衰係数が 1以上の材料にて 形成されている請求の範囲 5に記載の光学的情報記録媒体。
7. 前記第 1情報層及び第 2情報層のうち少なくとも一つの情報層は 、 前記情報層に含まれる記録層に対してレーザ一光入射側及びレーザ一 光入射側と反対側の少なくとも何れか一方に配置された保護層をさらに 含んでおり、
前記保護層は、 屈折率が 1. 5以上の誘電体材料にて形成されている 請求の範囲 5に記載の光学的情報記録媒体。
8. 基板上に n層 （nは、 3以上の整数である。） の情報層が設けられ た光学的情報記録媒体を製造する方法であって、 T e、 〇及び M (伹し、 Mは、 A l、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 C u、 Z n、 G a、 G e、 Z r、 Nb、 Mo、 R u 、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H i、 T a、 W、 R e、 〇 s 、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる少なくとも一つの元素である。 ) を含む記録層を含む情報層を形成する情報層形成工程を n工程含み、 前記情報層形成工程において形成される情報層をレーザー光入射側か ら第 1〜第 n情報層とした場合において、 第 j の情報層 （j は、 l≤ j ≤n— 1を満たす整数である。 ） に含まれる記録層の酸素原子含有濃度 を C ( j )' %と表記すると、 C ( 1) 〜C (n— 1) が、
C ( 1 ) ≥C (2) ≥〜≥C (n- 2) ≥C (n— 1) で、 且つ、 C ( 1) ≠C (n - 1 )
の関係を満たすように、 第 1〜第 n情報層を形成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. 基板上に 2層の情報層が設けられた光学的情報記録媒体を製造す る方法であって、
T e、 〇及び M (但し、 Mは、 A 1、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 C o、 N i、 C u、 Z n、 G a、 G e、 Z r、 Nb、 Mo、 R u 、 Rh、 P d、 Ag、 I n、 S n、 S b、 H f 、 T a、 W、 R e、 〇 s 、 I r、 P t、 Au、 B iから選ばれる少なくとも一つの元素である。 ) を含む記録層を含む情報層を形成する情報層形成工程を 2工程含み、 前記情報層形成工程において形成される情報層をレーザー光入射側か ら第 1情報層及び第 2情報層とした場合において、 前記第 1情報層に含 まれる記録層の酸素原子含有濃度が、 前記第 2情報層に含まれる記録層 の酸素原子含有濃度よりも大きくなるように、 第 1情報層及び第 2情報 層を形成することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
1 0. 前記情報層形成工程において、 少なくとも前記記録層を形成し た後に、 前記記録層に対し 6 0 °C以上で 5分間以上保持するァニール処 理を施す請求の範囲 8または 9に記載の光学的情報記録媒体の製造方法
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