JP2006018986A - 光記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 コスト及び取り扱いの観点において優れたアルミニウムからなる反射膜を含みながら、短波長レーザを用いた光記録再生装置に使用され得る良好な記録再生特性を与える記録媒体及びその製造法の提供を目的とする。
【構成】 本発明による光記録媒体は、アルミニウムとアルミニウム以外の金属の酸化物とからなる反射膜を含む。また、本発明による光記録媒体の製造方法は、基板上に反射膜をスパッタリング法によって形成するステップを含む光記録媒体の製造方法である。当該方法は、アルミニウムとともにアルミニウム以外の金属の酸化物をスパッタ雰囲気中に導入する雰囲気形成ステップと、 アルミニウムとともに酸化物を基板上に堆積させるステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光記録媒体及びその製造方法に関し、詳細には、短波長レーザを用いた光記録再生装置に使用され得る、アルミニウムを使用した反射膜を含む光記録媒体及びその製造方法に関する。

例えば、ＣＤやＤＶＤの如き、光記録媒体は、その記録・再生方式にかかわらず、その内部に反射膜を含む。一般的に、この反射膜は、アルミニウム、金、銀、又はそれらの合金や、シリコンからなる。例えば、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクにあっては、アルミ合金や金からなる薄膜が、ＤＶＤの半透膜には純金薄膜や純シリコン薄膜が用いられている。

ところで、４００ｎｍ程度の波長の青色レーザを情報の記録又は再生に使用する光記録装置においては、金やシリコン薄膜は、記録媒体の反射膜としての十分な反射率を得ることができない。また、銀合金のコストは高く、銀は、「特定化学物質の環境への排出量の把握及び管理の改善の促進に関する法律（ＰＲＴＲ法）」にて規制対象となっている、といった問題があった。

ここで、アルミニウム及びアルミ合金は、銀合金に比較して、コスト及び取り扱いの観点において非常に優れている。一方で、これらアルミ系の薄膜の結晶粒径を、特に、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃをはじめとする青色レーザによる光記録装置におけるレーザスポットサイズに対して十分に小さい、具体的には一桁以上小さいサイズにすることは非常に困難であった。故に、アルミ系の反射膜を用いたディスクでは、記録再生時のノイズが高く、十分な記録再生特性が得られなかったのである。

そこで本発明では、コスト及び取り扱いの観点において優れたアルミニウムからなる反射膜を含みながら、短波長レーザを用いた光記録再生装置に使用され得る良好な記録再生特性を与える記録媒体及びその製造法の提供を目的とする。

本発明による光記録媒体は、反射膜を有する光記録媒体であって、前記反射膜はアルミニウムとアルミニウム以外の金属の酸化物とを含むことを特徴とする。

本発明による光記録媒体の製造方法は、基板上に反射膜をスパッタリング法によって形成するステップを含む光記録媒体の製造方法であって、アルミニウムとともにアルミニウム以外の金属の酸化物をスパッタ雰囲気中に導入する雰囲気形成ステップと、前記アルミニウムとともに前記酸化物を前記基板上に堆積させるステップと、を含むことを特徴とする。

発明を実施するための形態

添付図面に従って、本発明による光記録媒体を説明する。

図１に示すように、本発明による光記録媒体は、これに限定されるものではないが、１つの例としてディスク状の基板１１の上に反射膜層１２、第２保護層１３、記録膜層１４、第１保護層１５をこの順にスパッタ法によって積層した後に、樹脂カバー層１６を貼り合わせた多層構造を有する光記録媒体である。なお、情報の記録又は再生のための光は、樹脂カバー層１６の側から記録膜層１４に与えられる。

反射膜層１２は、アルミニウム以外の金属の酸化物を添加したアルミニウムからなるスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法を用いて得られる。また、スパッタリングターゲットは、アルミニウムとアルミニウム以外の金属の酸化物、のように材料毎に複数に分割したコ・スパッタによっても良い。すなわち、アルミニウムとともにアルミニウム以外の金属の酸化物をスパッタ雰囲気中に導入するのである。これによって、反射膜層１２は、アルミニウム以外の金属の酸化物をその内部に取り込んだアルミニウムから形成されて、反射率を低減させることなく、その結晶粒子を小さく維持することができるのである。なお、記録再生時のノイズを実用十分な程度に抑え、記録再生特性の向上を図るための１つには、反射膜層１２の平均結晶粒径がレーザスポットサイズ（直径）ｄよりも小さいことが好ましいと考えられる。更なる記録再生特性の向上を図るためには、反射膜層１２の平均結晶粒径をレーザスポットサイズｄの１／２、更に好ましくは、１／５、最も好ましくは１／１０よりも小さくすることが好ましい。かかる反射膜は、例えば、青色レーザなどの短波長レーザによる光記録再生用の記録媒体に用いても、安定して良好な記録特性を得ることが出来るのである。

詳細には、レーザによる光記録装置におけるレーザスポットサイズ（直径）ｄは、使用されるレーザ波長λと開口数ＮＡを用いて、ｄ＝λ／ＮＡで与えられ、例えば、λ＝４００ｎｍ、ＮＡ＝０．８５とすると、ｄは４７０ｎｍである。典型的には、本発明によるアルミニウム以外の金属の酸化物を含むアルミニウムからなる反射膜層１２の平均結晶粒径は、上記ｄの値の１／１０である４７ｎｍよりも小なのである。

ここで、アルミニウムとともにアルミニウム以外の金属の酸化物をスパッタ雰囲気中に導入してスパッタを行うと、当該酸化物が放電飛散して膜中に取り込まれる。かかる酸化物は、反射膜層１２を構成するアルミニウムの結晶粒子の成長を成膜工程時において阻害して、上記の如く、結晶粒子を非常に小さく維持することができるのである。一般的に酸化物を反射膜に添加すると、反射率が低下して好ましくないと考えられる。しかしながら、後述するように、本発明による反射膜は酸化物を添加した場合であっても良好な反射率及び記録再生特性を与えるのである。これは、酸化物の添加による反射率の低下に対して、アルミ合金の平均結晶粒径の微細化等の寄与が大きく影響しているためと考えられる。

なお、本発明は、記録媒体の反射膜層１２に特に特徴を有しており、以下に述べる実施例においても、保護層１３、１５の種類又はその数にはよらない。保護層１３、１５の材料は、例えば、ＺｎＳ、ＳｉＯ₂などの金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、金属硫化物などの金属化合物やその混合物であっても良い。

また、記録膜層１４についても同様であって、記録膜層１４の材料を適宜変更することが可能である。例えば、記録膜層１４の材料がＳｂＴｅ等の２相変化材料であると書き換え型記録ディスクとすることができる。また、記録膜層１４が色素膜からなる場合は有機色素型記録ディスクとすることができる。すなわち、光反射膜を利用する記録媒体に広く使用することができるのである。例えば、カード型等のディスク形状以外の光記録あるいは光磁気記録媒体などに使用することが出来る。また、熱アシスト磁気記録媒体の放熱層に応用することも可能である。

本発明の第１の実施例による記録媒体１について説明する。

ポリカーボネート樹脂からなる厚さ１．１ｍｍ、直径１２ｃｍのディスク状の基板１１には、０．３２０μｍピッチのスパイラル溝が設けられている。この基板１１の上に、Ａｌ−ＳｎＯ₂からなる反射膜層１２、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第２保護層１３、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｎからなる記録膜層１４、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第１保護層１５をこの順にスパッタ法によって積層した。スパッタリングパワーは２０００Ｗである。各層の厚さは以下の如きである。

Ａｌ−ＳｎＯ₂反射膜層 ５０ｎｍ
ＺｎＳ−ＳｉＯ₂第２保護層 ２０ｎｍ
Ｂｉ−Ｇｅ−Ｎ記録膜層 １２ｎｍ
ＺｎＳ−ＳｉＯ₂第１保護層 ２５ｎｍ

更に、この上から紫外線硬化樹脂を接着剤に使用してポリカーボネートシートを貼り合わせて、厚さ０．１ｍｍの光入射側基板（カバー層）１６を作製した。

ここで、第１の実施例では、反射膜層１２のＳｎＯ₂の量を変えた２種類のディスクを作製した。すなわち、反射膜層１２をスパッタ法によって形成する行程において、ＳｎＯ₂の量を０．４ａｔｍ％と０．６ａｔｍ％含む２種類のスパッタターゲットを用意して、それぞれ成膜したところ、ＳｎＯ₂の原子比で０．１３ａｔｍ％と０．２５ａｔｍ％の２種類の組成の反射膜層１２が得られた。この結果からも理解されるように、スパッタターゲット中のＳｎＯ₂の原子比の１／３程度のＳｎＯ₂の原子比の膜が得られるのである。なお、それぞれのディスクをディスク１−ａ、ディスク１−ｂと称することとする。

かかるディスク１−ａ及び１−ｂの２種類のディスクにおいて、光の入射側に凸形状である案内溝面に、線速度４．９２ｍ／ｓで、波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数０．８５の光ヘッドを用いて、１−７変調のランダムパターンを記録した。この記録にはマルチパルスを用いて、ウィンドウ幅は１５．１５ｎｓｅｃとした。測定されたトータルノイズ、記録ＬＤパワー、及び、記録後のジッタは以下の如きである。

トータルノイズ ； ディスク１−ａ −４２．６ｄＢ
ディスク１−ｂ −４３．６ｄｂ
記録ＬＤパワー； ディスク１−ａ ５ｍＷ
ディスク１−ｂ ５ｍＷ
記録後ジッタ ； ディスク１−ａ ６．５％
ディスク１−ｂ ６．６％

従って、どちらのディスクにおいても良好な記録後ジッタを得ることが出来る。
なお、参考のためにディスク１−ａ及び１−ｂと同様に形成された反射膜単独での反射率を計測したところ、それぞれ５５％と５６％であった。すなわち、酸化物を含む反射膜であっても、金属単体の反射膜における反射率と比較して同等程度の高い反射率を有しているのである。つまり、酸化物は、一般に、スパッタリングの成膜レートが単体金属や合金と比較して非常に低いため、成膜後の膜中に含有される酸化物の量は少なく、反射膜としての反射率の低下に与える影響は少ないのである。

また、反射膜層１２中のＳｎＯ₂において部分的に酸素が欠落してＳｎＯ_x（ｘ＜２）となる場合があるが、反射膜層１２を構成するアルミニウムの結晶粒子の成長を成膜工程時において阻害する効果には影響を有さないことが確認された。

なお、記録膜層１４は、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｆｅのいずれかの窒化物と、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１又は複数の窒化物と、を主成分とする記録膜であっても良い。

本発明の第２の実施例による記録媒体１について説明する。本実施例では、成膜後の反射膜層１１中のＳｎＯ₂量を変化させたときのトータルノイズ、記録ＬＤパワー、及び、記録後のジッタについて述べる。

ポリカーボネート樹脂からなる厚さ１．１ｍｍ、直径１２ｃｍのディスク状の基板１１には、０．３２０μｍピッチのスパイラル溝が設けられている。この基板１１の上に、Ａｌ−ＳｎＯ₂（若しくは、純アルミニウム）からなる反射膜層１２、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第２保護層１３、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｎからなる記録膜層１４、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第１保護層１５をこの順にスパッタ法によって積層した。スパッタリングパワーは７００Ｗである。各層の厚さは第１の実施例と同じである。更に、この上から紫外線硬化樹脂を接着剤に使用してポリカーボネートシートを貼り合わせて、厚さ０．１ｍｍの光入射側基板（カバー層）１６を作製した。

本実施例では、反射膜層１２をスパッタ法によって形成する行程において、純アルミニウムターゲットにＳｎＯ₂チップを適宜、添加した幾つかのスパッタターゲットを用意して、成膜後の反射膜層１２中のＳｎＯ₂量を０から５．０５ａｔｍ％まで変化させたディスクを作製した。かかるディスクのトータルノイズ、記録ＬＤパワー、及び、記録後のジッタの測定値は、表１の如きである。なお、測定方法は、上記した実施例と同じである。

なお、上記した如く、本実施例においては、反射膜層１２を形成する行程のスパッタリングパワーが第１の実施例よりも低い。スパッタリングパワーを下げると、成膜時の結晶粒子の成長が促進されるので、ノイズ及びジッタが上昇するのである。ここで、実験の結果、スパッタリングパワーを２０００Ｗから７００Ｗへ下げるとジッタが約２％上昇することがわかった。故に、本実施例において、ディスク２−３乃至２−１０の条件でスパッタリングパワーを２０００Ｗに上げることで、第１の実施例と同等の良好なジッタを得ることが出来るのである。

また、反射膜のみの反射率の計測値は、いずれのディスクも金属単体の反射膜における反射率と比較して同等程度の高い反射率を有している。

ここで、図２を参照すると、好ましくは、ＳｎＯ₂量は０．０２ａｔｍ％以上１．０ａｔｍ％未満と１．８ａｔｍ％以上である。更に好ましくは、ディスク２−６乃至２−１０において、反射率が低下していることから、ＳｎＯ₂量は２．５ａｔｍ％未満である。但し、記録膜層１４等の他の層によって十分に反射率を補うことができればかかる条件は考慮しなくとも良い。

本発明の第３の実施例による記録媒体１について説明する。本実施例では、これに限定されるものではないが、第１乃至第３の実施例とは異なる酸化物であるＴｉＯ又はＮｂ₂Ｏ₃を添加した反射膜層１２を有する光ディスクである。すなわち、反射膜層１２を構成するアルミニウムの結晶粒子の成長を成膜工程時において阻害する酸化物であればよい。

ポリカーボネート樹脂からなる厚さ１．１ｍｍ、直径１２ｃｍのディスク状の基板１１には、０．３２０μｍピッチのスパイラル溝が設けられており、上記した第１及び２の実施例と同様である。この基板１１の上に、第１及び第２の実施例とは異なる酸化物であるＴｉＯ又はＮｂ₂Ｏ₃からなる反射膜層１２、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第２保護層１３、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｎからなる記録膜層１４、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第１保護層１５をこの順にスパッタ法によって積層した。スパッタリングパワーは７００Ｗである。各層の厚さは以下の如きである。

Ａｌ−ＴｉＯ反射膜層 ５０ｎｍ
（又は、Ａｌ−Ｎｂ₂Ｏ₃反射膜層）
ＺｎＳ−ＳｉＯ₂第２保護層 ２０ｎｍ
Ｂｉ−Ｇｅ−Ｎ記録膜層 １２ｎｍ
ＺｎＳ−ＳｉＯ₂第１保護層 ２５ｎｍ

更に、この上から紫外線硬化樹脂を接着剤に使用してポリカーボネートシートを貼り合わせて、厚さ０．１ｍｍの光入射側基板（カバー層）１６を作製した。

ここで、第３の実施例においては、反射膜層１２の酸化物を変えた２種類のディスクを作製した。すなわち、反射膜層１２をスパッタ法によって形成する行程において、アルミニウムターゲットに対してＴｉＯチップ又はＮｂ₂Ｏ₃チップを添加した２種類のスパッタターゲットを用意して、それぞれ成膜した。それぞれのディスクをディスク３−ａ、ディスク３−ｂと称することとする。

かかるディスク３−ａ及び３−ｂの２種類のディスクにおいて、第１の実施例と同様の条件で、トータルノイズ、記録ＬＤパワー、及び、記録後のジッタを測定した。結果は、以下の如きである。

トータルノイズ ；ディスク３−ａ −３８．６ｄＢ
ディスク３−ｂ −３８．６ｄｂ
記録ＬＤパワー；ディスク３−ａ ６ｍＷ
ディスク３−ｂ ６ｍＷ
記録後ジッタ ；ディスク３−ａ １０．０％
ディスク３−ｂ ９．７％

ディスク３−ａ及び３−ｂは、反射膜層１２への酸化物の添加が無い上記第２の実施例のディスク２−１と比べ、記録後ジッタが低下し、良好な結果となる。

また、ディスク３−ａ及び３−ｂと同様に形成された反射膜単独での反射率を計測したところ、それぞれ５６％と５５％であった。金属単体の反射膜における反射率と比較して同等程度の高い反射率を有している。

比較例

酸化物を含まない反射膜層を含む記録媒体についての比較例を説明する。

上記した本発明の第１及び第２の実施例による記録媒体とは、反射膜層以外は同一である。かかる比較例による記録媒体について、同様にトータルノイズ、記録ＬＤパワー、及び、記録後のジッタを測定した。

詳細には、ポリカーボネート樹脂からなる厚さ１．１ｍｍ、直径１２ｃｍのディスク状の基板には、０．３２０μｍピッチのスパイラル溝が設けられており、この基板の上に、酸化物を含まずにＡｌからなる反射膜層、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第２保護層、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｎからなる記録膜層、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第１保護層をこの順にスパッタ法によって積層した。スパッタリングパワーは、ＤＣ２０００Ｗである。各層の厚さは、実施例１と同じである。また、この上から紫外線硬化樹脂を接着剤に使用してポリカーボネートシートを貼り合わせて、厚さ０．１ｍｍの光入射側基板（カバー層）を作製するのも同様である。

トータルノイズ； Ａｌ反射膜ディスク −４２．０ｄＢ
記録ＬＤパワー； Ａｌ反射膜ディスク ５ｍＷ
記録後ジッタ ； Ａｌ反射膜ディスク ７．５％

上記した第１の実施例と比較して、比較例では、ディスクノイズには大きな差異はないが、良好なジッタを得ることが出来なかった。すなわち、本実施例による記録媒体１は、アルミニウム若しくはアルミ合金からなる反射膜にアルミニウム以外の金属の酸化物を添加することによって、特に、ジッタを向上させることが出来ることが理解されるであろう。なお、必ずしもディスクノイズの値が良好であれば、記録ジッタの値も良好であるとは限らない。一般に、結晶粒子の大きさと形状に依存して反射膜内部には熱分布を生じるのである。故に、同じディスクノイズを生じる記録媒体であっても、反射膜の結晶粒子の大きさや形状が異なると、熱分布が異なるので、ジッタが異なるのである。

光ディスクの断面図である。 本発明の第２の実施例による光ディスクのジッタ及びその反射膜の反射率を示すグラフである。

符号の説明

１ 光ディスク
１１ 基板
１２ 反射膜層
１３ 第２保護層
１４ 記録膜層
１５ 第１保護層
１６ 樹脂カバー層

Claims (10)

1. 反射膜を有する光記録媒体であって、
   前記反射膜はアルミニウムとアルミニウム以外の金属の酸化物と、を含むことを特徴とする光記録媒体。
2. 前記酸化物は、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ及びＮｂ₂Ｏ₃のうちのいずれか１からなることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
3. 前記反射膜は、当該光記録媒体に照射されるレーザのスポット径の１／１０以下の平均結晶粒径を有することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
4. 前記反射膜は、４７ｎｍ以下の平均結晶粒径を有することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
5. 基板上に、前記反射膜、保護膜、記録膜、他の保護膜、及び当該光記録媒体に照射されるレーザが入射するカバー層が積層されていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
6. Ｂｉ、Ｓｎ、Ｆｅのいずれかの窒化物と、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１又は複数の窒化物と、を主成分とする記録膜を有することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
7. 基板上に反射膜をスパッタリング法によって形成するステップを含む光記録媒体の製造方法であって、
   アルミニウムとともにアルミニウム以外の金属の酸化物をスパッタ雰囲気中に導入する雰囲気形成ステップと、
   前記アルミニウムとともに前記酸化物を前記基板上に堆積させるステップと、を含むことを特徴とする光記録媒体の製造方法。
8. 前記雰囲気形成ステップは、前記アルミニウムに前記酸化物を添加したターゲットを用意するステップを含むことを特徴とする請求項７記載の光記録媒体の製造方法。
9. 前記雰囲気形成ステップは、前記アルミニウムからなるターゲットを用意するステップと、前記酸化物からなるターゲットを用意するステップと、を含むことを特徴とする請求項７記載の光記録媒体の製造方法。
10. 前記酸化物は、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ及びＮｂ₂Ｏ₃のうちのいずれか１からなることを特徴とする請求項７記載の光記録媒体の製造方法。