WO2010106946A1 - 光記録媒体の製造方法、光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、青色レーザを使用した追記型光ディスクにおいては、青色レーザを照射できる適切な有機色素がないため、無機材料を使用することが検討されている。
そのため、光ディスクの製造コストが増大してしまう。
また、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層は、1層のみで記録層を構成することが可能であり、無機材料の多層膜を記録層に採用した場合と比較して、記録層を構成する層の数を低減することができる。
また、本発明に係る光記録媒体によれば、酸素の含有量等により、Pdと酸素との結合状態を制御することが可能になり、記録層の透過率及び反射率を所望の値に制御することが可能になる。
従って、本発明により、記録層の透過率及び反射率を最適化して、良好な記録特性を有する光記録媒体を実現することができる。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.本発明の概要
2.第1の実施の形態
3.第2の実施の形態
4.変形例
5.実験例
本発明の光記録媒体の製造方法は、基板上に形成された記録層と、記録層上に形成された光透過層とを含む光記録媒体を製造するときの、記録層を形成する工程に特徴を有している。そして、この記録層を形成する工程において、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガスと窒素ガスとを流しながら、スパッタ法により、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層を形成する。
少なくとも最も光透過層側の記録層を形成する際に、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガスと窒素ガスとを流しながら、スパッタ法により記録層を形成する。このようにして、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層を形成する。
情報の記録や情報の読み出しの際には、この光透過層(カバー層)の側から記録層へレーザ光を照射する。
光透過層の材料としては、例えば、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を紫外線照射により硬化させたものを使用することができる。
光透過層は、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を塗布した後に、紫外線を照射してUVレジンを硬化させることにより、形成することができる。
このとき、記録層中のPd原子には、Pd原子単独で存在して酸素原子と結合していないもの(Pd)と、1つの酸素原子と結合しているもの(PdO)と、2つの酸素原子と結合しているもの(PdO2)の3つの状態がある。そして、酸素の含有量により、これらのうち、1つ~3つの状態が存在している。
酸素原子と結合していない状態のPd原子の比率が高いと、金属的な特性が強くなるため、記録層の透過率が低くなり、記録層の反射率が高くなる。一方、酸素原子と結合している状態のPd原子の比率が高いと、酸化物的な特性が強くなるため、記録層の透過率が高くなり、記録層の反射率が低くなる。
しかしながら、酸素ガスのみ、もしくは酸素ガスとArガスのみの場合、記録層中のPdと酸素との結合状態を制御することにより、記録層の透過率を高くすることはできるが、記録層の反射率をある程度(例えば10%)よりも低くすることは難しい。
これに対して、本発明の製造方法のように、酸素ガスに加えて窒素ガスを流すことにより、記録層中のPdと酸素との結合状態を制御して、記録層の透過率を高くするだけでなく、記録層の反射率をある程度(例えば10%)よりも低くすることが可能になる。酸素ガスに加えて窒素ガスを流した場合には、2つの酸素原子と結合している状態(PdO2)よりも、1つの酸素原子と結合している状態(PdO)のPd原子が増える傾向が見られる。
記録層が2層以上である多層の光記録媒体を実現するためには、最も光の入射側、即ち、最も光透過層側にある記録層の反射率及び透過率を制御することが、非常に重要である。この記録層の反射率及び透過率を制御することにより、基板側の他の記録層に良好な記録を行うことが可能になる。
そして、記録層を2層以上とする場合には、基板とIn及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層との間に形成された、1層以上の他の記録層と、それぞれの記録層の間に形成された中間層とをさらに含んで光記録媒体を構成する。
これにより、この記録層の透過率及び反射率を、所望の値に制御することが可能になる。特に、この最も光透過層側の記録層は、透過率を高く、かつ反射率を低くすることが好ましく、酸素ガスと窒素ガスとを流しながら記録層を形成することにより、透過率を高く、かつ反射率を低く制御することが可能になる。
他の記録層を、最も光透過層側の同様にIn及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層としても、全く異なる材料や記録方式の記録層としても、いずれでも構わない。
他の記録層を、最も光透過層側の記録層と同様に、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層とした場合には、追記型記録の記録容量を増大させることができる。
また、他の記録層を、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層とする場合に、酸素ガスを流すが窒素ガスは流さないで形成しても、酸素ガス及び窒素ガスを流して形成しても、いずれでも構わない。さらに、酸素ガス及び窒素ガスを流す場合に、最も光透過層側の記録層と他の記録層とで、各ガスの流量を変えることにより、透過率及び反射率を各記録層で変えることも可能である。
本発明の光記録媒体の第1の実施の形態の概略構成図(断面図)を、図1に示す。
この光記録媒体10は、基板1上に情報の記録を行うための記録層2が形成され、記録層2上に光透過層3が形成されて成る。
光透過層(いわゆるカバー層)3の材料としては、例えば、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を紫外線照射により硬化させたものを使用することができる。
このような記録層2は、例えば、スパッタ法により、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガス及び窒素ガスを流すことにより、形成することができる。
また、記録層2の酸素の含有量がIn及び/又はSnが完全酸化された場合の化学量論組成よりも多くなっているので、記録層2中に含有されているPd原子のうち、少なくとも一部のPd原子には酸素原子が結合していることになる。
この酸素の含有量等により、Pdと酸素との結合状態を制御することが可能になるため、Pdと酸素との結合状態を制御して記録層2の透過率及び反射率を所望の値に制御することが可能になる。
まず、例えば、ポリカーボネート樹脂から成る基板1を用意する。光記録媒体10を例えばディスク形状とする場合には、トラッキング用の溝を表面に形成した基板1を作製する。
次に、基板1上に、スパッタ法により、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガス及び窒素ガスを流しながら、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層2を形成する。
次に、記録層2の上に、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を塗布する。その後、紫外線を照射してUVレジンを硬化させることにより、光透過層3を形成することができる。
このようにして、図1に示す光記録媒体10を製造することができる。
このように、酸素ガスに加えて窒素ガスをも流すことにより、記録層2における、Pdと酸素との結合状態を制御することができる。これにより、記録層2の透過率及び反射率を所望の値に制御することが可能になる。特に、記録層2の透過率を高く、かつ反射率を低くすることが可能になる。
本発明の光記録媒体の第2の実施の形態の概略構成図(断面図)を、図2に示す。
この光記録媒体20は、基板1と光透過層3との間に、2層の記録層2,5が形成されて成る。2層の記録層2,5の間には、中間層4が形成されている。
その他の構成は、図1に示した第1の実施の形態の光記録媒体10と同様である。
中間層4の材料としては、記録層2,5へ記録を行うレーザ光の透過率が高い材料を使用する。例えば、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を紫外線照射により硬化させたものを使用することができる。
これにより、記録層(L1層)5の構成は、前述した、(1)InとPdと酸素とを含む構成、(2)SnとPdと酸素とを含む構成、(3)InとSnとPdと酸素とを含む構成、の3種類の構成のうちのいずれかである。
記録層(L1層)5は、例えば、スパッタ法により、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガス及び窒素ガスを流すことにより、形成することができる。
また、記録層(L1層)5の酸素の含有量等により、Pdと酸素との結合状態を制御することが可能になるため、Pdと酸素との結合状態を制御して記録層(L1層)5の透過率及び反射率を所望の値に制御することが可能になる。
上層の記録層(L1層)5と同様に、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層としても、全く異なる材料や記録方式の記録層としても、いずれでも構わない。
下層の記録層(L0層)2を、上層の記録層(L1層)5と同様に、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む記録層とした場合には、追記型記録の記録容量を2倍に増やすことができる。
下層の記録層(L0層)2を、上層の記録層(L1層)5とは全く異なる記録方式の記録層(例えば、再生専用の記録層や書き換え可能な記録層)とした場合には、2層の記録層2,5で異なる機能を実現することができる。
まず、例えば、ポリカーボネート樹脂から成る基板1を用意する。光記録媒体10を例えばディスク形状とする場合には、トラッキング用の溝を表面に形成した基板1を作製する。
次に、基板1上に、スパッタ法により、下層の記録層(L0層)2を形成する。
次に、記録層(L0層)2の上に、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を塗布する。その後、紫外線を照射してUVレジンを硬化させることにより、中間層4を形成することができる。
次に、中間層4の上に、スパッタ法により、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガス及び窒素ガスを流しながら、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む上層の記録層(L1層)5を形成する。
次に、記録層(L1層)5の上に、UVレジン(紫外線硬化樹脂)を塗布する。その後、紫外線を照射してUVレジンを硬化させることにより、光透過層3を形成することができる。
このようにして、図2に示す光記録媒体20を製造することができる。
さらに、酸素ガス及び窒素ガスを流してL0層2を形成する場合において、L0層2とL1層5とで、各ガスの流量を変えることにより、透過率及び反射率を各記録層2,5で変えることも可能である。
このように、酸素ガスに加えて窒素ガスをも流すことにより、記録層(L1層)5における、Pdと酸素との結合状態を制御することができる。これにより、記録層(L1層)5の透過率及び反射率を所望の値に制御することが可能になる。特に、透過率を高く、かつ反射率を低くすることが好ましい、記録層(L1層)5において、透過率を高く、かつ反射率を低く制御することが可能になる。
第2の実施の形態では、記録層を2層有する構造としていたが、本発明では記録層を3層以上有する構造とすることも可能である。
第2の実施の形態の変形例として、記録層を3層有する構造とした光記録媒体の断面図を、図3に示す。
図3に示すように、この光記録媒体30は、基板1と光透過層3との間に、3層の記録層2,5,6が形成されて成る。3層の記録層2,5,6のそれぞれの間には、中間層4が形成されている。3層の記録層2,5,6のうち、最も光透過層3側にある最上層の記録層6がL2層となり、真ん中の記録層5がL1層となり、最下層の記録層2がL0層となる。
この構成の場合、少なくともL2層となる最上層の記録層6について、第2の実施の形態における記録層(L1層)5について説明したように、本発明の構成及び製造方法を適用すればよい。
[実験1.酸素ガスの流量による、記録層の反射率及び透過率の変化]
実際に、光記録媒体を作製して、記録層の反射率及び透過率を調べた。
まず、酸素ガスの流量を変えて、それぞれ記録層を形成し、記録層の反射率及び透過率の変化を調べた。
図1の光記録媒体10を、以下のようにして作製した。
基板1として、ディスク形状の厚さ1.1mmのポリカーボネート樹脂を用意した。
次に、この基板1上に、スパッタ法により、記録層2として、In-Sn-Pd-O膜を膜厚40nmで形成した。このとき、ターゲットとしては、In2O3、SnO2、Pdの3つのターゲットを使用した。また、アルゴンガスの流量を70sccmとし、酸素ガスの流量を30sccmとして、それぞれのガスを流しながら、各ターゲットのスパッタ電力をコントロールすることで組成を調整して、スパッタを行った。組成は、In2O3:SnO2=9:1、(In2O3+SnO2):Pd=8:2、となるように調整した。このようにして、In-Sn-Pd-O膜の単層の記録層2を形成した。
さらに、記録層2の上に紫外線硬化樹脂を塗布して、紫外線照射により硬化させることにより、厚さ100μmの光透過層3を形成して、ディスク形状であり、図1に示した断面構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料1とした。
アルゴンガスの流量を60sccmとし、酸素ガスの流量を40sccmとして、その他は試料1と同様にして、図1に示した構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料2とした。
アルゴンガスの流量を50sccmとし、酸素ガスの流量を50sccmとして、その他は試料1と同様にして、図1に示した構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料3とした。
作製した試料1~試料3の各試料に対して、レーザ光を照射して、それぞれの記録層2の反射率及び透過率を測定した。
測定結果として、記録層2の形成時の酸素ガスの流量(30~50sccm)による、記録層2の反射率R及び透過率Tの変化を、図4に示す。
一方、反射率Rについては、10%以上であり、10%未満にまでは反射率を小さくできなかったことがわかる。
In-Sn-Pd-O膜は、このように、成膜時の酸素ガスの流量を制御することによって透過率Tは制御できるが、反射率Rの制御は難しいことが分かった。
次に、酸素ガスに加えて窒素ガスを流して記録層を形成し、窒素ガスの流量の変化による、記録層の反射率及び透過率の変化を調べた。
アルゴンガスの流量を70sccmとし、酸素ガスの流量を30sccmとし、窒素ガスの流量を2sccmとして、それぞれのガスを流しながら、各ターゲットのスパッタ電力をコントロールすることで組成を調整して、スパッタを行った。その他は実験1の試料1と同様にして、図1に示した構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料4とした。
窒素ガスの流量を5sccmとして、その他は試料4と同様にして、図1に示した構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料5とした。
窒素ガスの流量を10sccmとして、その他は試料4と同様にして、図1に示した構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料6とした。
窒素ガスの流量を30sccmとして、その他は試料4と同様にして、図1に示した構造の光記録媒体10を作製した。これを、光記録媒体10の試料7とした。
作製した試料4~試料7の各試料について、実験1と同様にして、記録層2の反射率及び透過率を測定した。
測定結果として、記録層2の形成時の窒素ガスの流量(0~30sccm)による、記録層2の反射率R及び透過率Tの変化を、図5に示す。なお、窒素ガスを流さない場合(流量0sccm)の値として、図4に示した試料1の測定値を、図5に併せて示す。
即ち、窒素ガスの流量を変えることにより、記録層2の反射率及び透過率を共に制御することが容易になることがわかる。
測定結果を、表1に示す。
この結果から、酸素ガスの流量だけでは制御が難しかった、記録層の反射率及び透過率を、窒素ガスを流すことによって、制御することが可能になることが推測される。
窒素ガスの流量を30sccmとした、試料7の光記録媒体において、透過率65.4%、反射率6.8%が得られ、2層の記録層を有するDualディスクの光透過層側の記録層(L1層)として良好な特性を持つことがわかった。
この試料7の光記録媒体において、同じく連続5トラックの3番目のトラックのジッターを測定したところ、ボトムで4.6%が得られた。即ち、非常に良好な記録特性を有することがわかった。
また、上述の結果から、ジッターについても向上しており、1層の記録層のみの光記録媒体を製造する場合にも、もちろん有効である。
Claims (5)
- 基板上に形成された記録層と、前記記録層上に形成された光透過層とを含む光記録媒体を製造する方法であって、
In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガスと窒素ガスとを流しながら、スパッタ法により、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む前記記録層を形成する工程を含む
光記録媒体の製造方法。 - 基板上に形成された2層以上の記録層と、各前記記録層の間に形成された中間層と、前記2層以上の記録層上に形成された光透過層とを含む光記録媒体を製造する方法であって、
前記2層以上の記録層のうち、少なくとも最も前記光透過層側の前記記録層を形成する際に、In2O3ターゲット及び/又はSnO2ターゲットと、Pdターゲットとを使用して、酸素ガスと窒素ガスとを流しながら、スパッタ法により、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む前記記録層を形成する
光記録媒体の製造方法。 - 基板と、
前記基板上に形成され、In及び/又はSnとPdと酸素とを含み、前記酸素の含有量が前記In及び/又は前記Snが完全酸化された場合の化学量論組成よりも多くなっている記録層と、
前記記録層上に形成された光透過層とを含む
光記録媒体。 - 前記基板と前記記録層との間に形成された、1層以上の他の記録層と、前記記録層及び各前記他の記録層のそれぞれの間に形成された中間層とをさらに含む、請求項3に記載の光記録媒体。
- 前記他の記録層は、In及び/又はSnとPdと酸素とを含む、請求項4に記載の光記録媒体。
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