JP2011042070A - 光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光記録媒体の情報記録層を、Zn又はAlと、Pdと、Oとを含み、酸素の量が、上記Zn又は上記Alが完全酸化されてZnO又はAl2O3となった場合の化学量論組成よりも多く含有されている記録膜を有するものとする。この場合、非常に良好な記録再生特性を得ることができ、また情報記録層は十分な反射率が得られることで反射膜も不要である。このため単膜構造、もしくは保護膜を加えたのみの複膜構造として、非常にシンプルな層構造とすることができる。
【選択図】図1
Description
そして情報記録層上に、厚み約0.1mmの光透過層(カバー層)が設けられる。
このようなブルーレイディスクは、約25GB(Giga Byte)の記録容量を備える。
記録膜の記録材料に関しては、例えば上記特許文献1に開示されたものが知られている。
例えば現行のブルーレイディスクでは、上記のように情報記録層は、記録膜、反射膜、誘電体膜などを有する複膜構造であるが、このため大がかりなスパッタ装置が必要である。即ち多層膜により情報記録層を形成すると、多層膜の成膜に時間を要すると共に、数個の成膜室を備えた高価な成膜装置を必要とする。
製造効率やコストの点を考えると、単膜構造、もしくはより少数の膜によるシンプルな情報記録層が好ましい。
もちろん単純に層構造をシンプルにするのではなく、良好な記録再生特性が得られるものでなければならない。
上記情報記録層は、さらにIn又はSnを含むようにしてもよい。
また上記情報記録層は、上記記録膜のみの単膜構造で形成されている。
或いは、上記情報記録層は、上記記録膜と保護膜による複膜構造で形成されている。
そして情報記録層は十分な反射率が得られることで、反射膜も不要であり、単膜構造、もしくは保護膜を加えたのみの複膜構造として、非常にシンプルな層構造とすることができ、大幅な製造の効率化、コスト低減が実現できる。
[1.光ディスク構造]
[2.実験例]
図1(a)に実施の形態の光ディスクの層構造を模式的に示している。これは例えばシングルレイヤー(情報記録層が1層)のブルーレイディスクとする場合の構造例である。
本例の光ディスクは、厚みが約1.1mmで、外径が約120mmの円盤状の基板1の一面側に情報記録層2、及び光透過層(カバー層)3が形成されている。なお図面上、上方が、記録再生時にレーザ光が入射されるレーザ入射面である。
本例の場合、情報記録層2は、Znと、Pdと、酸素とを含み、酸素の量が、Znが完全酸化されてZnOとなった場合の化学量論組成よりも多く含有されている記録膜(Zn−Pd−O記録膜)を有する。
或いは、情報記録層2は、Alと、Pdと、酸素とを含み、酸素の量が、Alが完全酸化されてAl2O3となった場合の化学量論組成よりも多く含有されている記録膜(Al−Pd−O記録膜)を有する。
さらに、In(インジウム)やSn(スズ)を含む場合もある。例えばZn−In−Sn−Pd−O記録膜、Zn−Al−In−Pd−O記録膜、Al−In−Sn−Pd−O記録膜等である。
なお、場合によっては図1(c)のように、記録膜2aの上下に誘電体膜等の保護膜2bを有する複膜構造とする例も考えられる。
さらに、図1(d)(e)のように記録膜2aの上面又は下面に誘電体膜等の保護膜2bを有する複膜構造とする例も考えられる。
光透過層3は光ディスクの保護を目的として形成される。情報信号の記録再生は、例えば、レーザ光が光透過層3を通じて情報記録層2に集光されることによって行われる。
光透過層3は、例えば紫外腺硬化樹脂のスピンコート及び紫外線照射による硬化によって形成する。又は紫外線硬化樹脂とポリカーボネートシートや、接着層とポリカーボネートシート用いて光透過層3を形成することもできる。
光透過層3は、100μm程度の厚みとされ、1.1mmの基板1と合わせて光ディスク全体の厚みが約1.2mmとなる。
ハードコートには、機械的強度を向上させるためにシリカゲルの微粉末を混入したものや、溶剤タイプ、無溶剤タイプなどの紫外線硬化樹脂を用いることが出来る。
機械的強度を有し、指紋などの油脂分をはじくためには、ハードコートは1μmから数μmの厚さを有するようにする。
そして記録膜2aは、Zn又はAlと、Pdと、Oとを含み、酸素の量が、Zn又はAlが完全酸化された場合の化学量論組成よりも多く含有されている。
つまり、Zn(又はAl)が完全酸化された上で、少なくとも一部のPd原子には、酸素原子が結合してPdO、PdO2となっている。
これは、ZnOやAl2O3というような安定した酸化物に加えてPd,Oが含まれているものであり、レーザ照射を与えた場合、ZnOやAl2O3ではなくPdO、PdO2が反応するものである。
即ち、レーザ照射によって、PdOはPdとO2に分解し、またPdO2はPdOとO2に分解するように反応する。また構造的にも酸素が表れることで膨れが生ずる。これらにより周囲とは反射率の異なる記録マークが形成される。
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つから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。
これは、情報記録層2として反射膜を記録膜2aとは別に形成する必要がないことを意味する。従って、情報記録層2を単膜構造とすることが可能であり、層構造を著しくシンプルにすることができる。
耐久性をより高くすることができる保護膜2bの材料としては、In−O、Zn−O、Al−O、Sn−O、Ga−O、Si−O、Ti−O、V−O、Cr−O、Nb−O、Zr−O、Hf−O、Ta−O、Bi−Oなどの酸化物が考えられる。また、SiN、AlNなどの窒化物、SiCなどの炭化物も保護膜2bの材料として挙げられる。
図2(a)(b)(c)に多層ディスクの場合の構造を模式的に示している。
図2(a)は情報記録層2としてL0層、L1層の2つを備えたいわゆるデュアルレイヤーディスクの場合である。
基板1上に第1の情報記録層2(L0)が形成され、さらに中間層4を介して第2の情報記録層2(L1)が形成される。そして第2の情報記録層2(L1)上に光透過層3が形成される。
図2(c)は情報記録層2としてL0層、L1層、L2層、L3層の4つを備える4層ディスクの場合である。この場合も、基板1上に、情報記録層2(L0)、2(L1)、2(L2)、2(L3)がそれぞれ中間層4を介して形成される。
即ち、L0層,L1層,L2層,L3層のそれぞれにおける記録膜12は、情報読み取り時の各層からの信号量が同等となるようにされる必要がある。
ここでL1層〜L3層についても、図1で説明したような、Zn又はAlと、Pdと、Oとを含み、酸素の量が、Zn又はAlが完全酸化された場合の化学量論組成よりも多く含有されている記録膜2aで形成する。
その場合、記録膜2aの成膜を行うスパッタリングの際に酸素の量をコントロールすることで、所望の反射率/透過率を得ることができる。
この点でも、本実施の形態の記録膜2aは適切なものとなる。
以下、実験例として<実験1>〜<実験5>について説明する。
なお、各実験例では、図1(a)のように情報記録層2が1つのシングルレイヤーディスクの構造の記録可能型ブルーレイディスクを作成し、ブルーレイディスク記録再生装置によりテストデータの記録、再生を行ったものである。
実験1のディスクとしては、ポリカーボネートによる基板1上に、図1(b)のような単膜構造で、50nm厚のZn−Pd−O記録膜による情報記録層2を形成し、さらに100μmの光透過層3を形成した。
Zn−Pd−O記録膜のスパッタの際のターゲットにはZnO、Pdを用いた。
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た。
組成は、Zn:Pd=6:4となるようにした。
スパッタ時には、ArガスとO2ガスを用いた。
ガスの流量は、Ar:70sccm、O2:30sccmとした。
なお、後述の各実験例でも同様であるが、スパッタ時に酸素の量が少ないと、Pdの酸化が足りないものとなるため、或る程度以上の酸素が必要である。
一般に光ディスクの再生は半導体レーザ光をディスクに照射し、その戻り光を検出する方式を取っている。信号特性は記録されたデジタル信号が正確に再生することで評価される。ブルーレイディスクは再生時、線速度4.92m/secで回転し、1クロック15.15nsと規定されており、2T〜8T(30.30ns〜121.20ns)のピットとスペースで成り立っている(Tはチャネルクロック周期)。
このジッターの値が大きいほど再生信号は劣化していると言える。
例えばブルーレイディスクでは、ジッターは7%以下であればよいとされているが、もちろん低ければ低いほど良い。
実際の製造では、マージンを考慮して6%以下などとしている。
なお「I8H」は8Tパターンの再生RF信号波形のピークレベル、「I2H」は2Tパターンのピークレベル、「I2L」は2Tパターンのボトムレベル、「I8L」は8Tパターンのボトムレベルとする。
上記式で表される変調度は、8T振幅の大きさであり、8Tピットの深さに依存する指標である。この値が大きいほど、C/N比がよくなると言える。
{(I8H+I8L)−(I2H+I2L)}/{2(I8H−I8L)}
で表され、8T信号と2T信号の中心軸のズレを意味している。
このアシンメトリは、二値化のスレッショルドを決める上で重要になる指標である。ブルーレイディスクの場合、−10〜15%と定められている。
このアシンメトリ値は長ピット(例えば8Tピット等)と2Tピットの大きさが異なることで得られる信号であるが、マークの大きさの微小変化に大きく影響を受けて変動する。
この図3の結果に見られるように、ジッターの値は、例えば記録レーザパワーが4.5mW前後の場合に、5.1%と極めて良好な結果が得られた。
また記録レーザパワーが3.5mWで変調度は40%以上で十分であり、また4mW〜5.5mWで60%〜90%と、非常に良好である。
アシンメトリについても、4.2mW〜5.2mWの範囲で適切な値が得られている。
さらに、これらの結果から記録パワーマージンも広いことがわかる。
即ち、Zn−Pd−O記録膜による単膜の情報記録層2を形成した場合、極めて良好な記録再生特性が得られた。
実験2のディスクとしては、ポリカーボネートによる基板1上に、単膜構造で、45nm厚のZn−In−Sn−Pd−O記録膜による情報記録層2を形成し、100μmの光透過層3を形成した。
Zn−In−Sn−Pd−O記録膜のスパッタの際のターゲットにはZnO、In2O3、SnO2、Pdを用いた。
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た。
組成は、
Zn:In+Sn=6:4
In:Sn=9:1
Zn+In+Sn:Pd=6:4となるようにした。
スパッタ時には、ArガスとO2ガスを用いた。
ガスの流量は、Ar:70sccm、O2:30sccmとした。
この図4の結果に見られるように、ジッターの値は、例えば記録レーザパワーが4.2mW前後の場合に、5.2%と極めて良好な結果が得られた。
また記録レーザパワーが3.5mW前後で変調度は40%以上で十分であり、また4mW〜5mWで70%〜80%前後と、非常に良好である。
アシンメトリについても、3.6mW〜4.8mWの範囲で適切な値が得られている。
さらに、これらの結果から記録パワーマージンも広いことがわかる。
即ち、Zn−In−Sn−Pd−O記録膜による単膜の情報記録層2を形成した場合も、極めて良好な記録再生特性が得られた。また実験1と比較すると、このZn−In−Sn−Pd−O記録膜の場合は、Zn−Pd−O記録膜の場合よりも、低いレーザパワー範囲で好適な特性が得られているとも言える。
実験3のディスクは、実験2と同様にZn−In−Sn−Pd−O記録膜を用いるが、図1(c)のように、その記録膜2aの上下に保護膜2bを形成したものとした。
保護膜2bはIn2O3とした。
そして厚みは、Zn−In−Sn−Pd−O記録膜2aを60nm、上下のIn2O3保護膜2bをそれぞれ5nmとした。従って情報記録層2は70nm厚となる。
組成は、
Zn:In+Sn=5:5
In:Sn=9:1
Zn+In+Sn:Pd=8:2となるようにした。
その他は実験2と同様である。
組成や膜厚が異なるため、図5に示す結果はそのまま単純に実験1,2と比較はできないが、この場合もジッター値は5.2%が得られ、変調度やアシンメトリも良好な結果が得られている。
つまり、保護膜2bを設けることで、情報記録層2の耐久性を向上できるが、その場合も、良好な記録再生特性が得られることがわかった。
実験4のディスクとしては、ポリカーボネートによる基板1上に、単膜構造で、45nm厚のAl−Pd−O記録膜による情報記録層2を形成し、さらに100μmの光透過層3を形成した。
Al−Pd−O記録膜のスパッタの際のターゲットにはAl2O3、Pdを用いた。
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た。
組成は、Al:Pd=4:6となるようにした。
スパッタ時には、ArガスとO2ガスを用いた。
ガスの流量は、Ar:70sccm、O2:30sccmとした。
この図6の結果に見られるように、ジッターの値は、例えば記録レーザパワーが4.8mWの場合に、5.2%と極めて良好な結果が得られた。
また記録レーザパワーが4mWで変調度は40%以上で十分であり、また4.5mW〜6mWまでの範囲で60〜75%前後と、非常に良好である。
アシンメトリについても、4.5mW〜5.4mWの範囲で適切な値が得られている。
さらに、これらの結果から記録パワーマージンも十分であることがわかる。
即ち、Al−Pd−O記録膜による単膜の情報記録層2を形成した場合も、極めて良好な記録再生特性が得られた。
実験5のディスクとしては、ポリカーボネートによる基板1上に、単膜構造で、60nm厚のZn−Al−In−Pd−O記録膜による情報記録層2を形成し、100μmの光透過層3を形成した。
組成は、Zn:Al:In=67:8:25とした。
他は実験2と同様である。
この図7の結果に見られるように、ジッターの値は、例えば記録レーザパワーが6.8〜7mW前後の場合に、5.6%と良好な結果が得られた。
また記録レーザパワーが6.2mW以上で変調度は40%以上となり良好である。
アシンメトリについても、5.8mW〜7.6mWの範囲で適切な値が得られている。
さらに、これらの結果から記録パワーマージンも広いことがわかる。
即ち、Zn−Al−In−Pd−O記録膜による単膜の情報記録層2を形成した場合も、極めて良好な記録再生特性が得られた。
そして情報記録層は十分な反射率が得られることで、反射膜も不要であり、単膜構造、もしくは保護膜を加えたのみの複膜構造として、非常にシンプルな層構造とすることができる。このため、例えばBD−Rディスク(記録可能型ブルーレイディスク)等の製造の大幅な効率化、コスト低減が実現できる。
また情報記録層2の反射率/透過率の制御が容易であるため、シングルレイヤーディスクだけでなく、デュアルレイヤーもしくはそれ以上の多層ディスクにも好適である。
Claims (4)
- 基板と、
上記基板上に形成され、Zn又はAlと、Pdと、酸素とを含み、酸素の量が、上記Zn又は上記Alが完全酸化されてZnO又はAl2O3となった場合の化学量論組成よりも多く含有されている記録膜を有する情報記録層と、
上記情報記録層上に形成された光透過層と、
を有する光記録媒体。 - 上記情報記録層は、さらにIn又はSnを含む請求項1に記載の光記録媒体。
- 上記情報記録層は、上記記録膜のみの単膜構造で形成されている請求項1に記載の光記録媒体。
- 上記情報記録層は、上記記録膜と保護膜による複膜構造で形成されている請求項1に記載の光記録媒体。
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