JP2012033218A - 光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】半透過記録層においての欠陥発生を抑えつつ、光透過率の向上を図ることにより、さらなる記録容量の増加を可能にする光記録媒体を提供する。
【解決手段】支持基板３と、支持基板３側から第１誘電体層１０１／半透過半反射層１０２／第２誘電体層１０３／相変化型の記録材料層１０４／第３誘電体層１０５を順に積層してなる半透過記録層７，９とを有し、半透過半反射層１０２が銀を用いて構成され、第１誘電体層１０１が、酸化ニオブを用いた複合酸化物層を有する光記録媒体１-１。
【選択図】図１
【解決手段】支持基板３と、支持基板３側から第１誘電体層１０１／半透過半反射層１０２／第２誘電体層１０３／相変化型の記録材料層１０４／第３誘電体層１０５を順に積層してなる半透過記録層７，９とを有し、半透過半反射層１０２が銀を用いて構成され、第１誘電体層１０１が、酸化ニオブを用いた複合酸化物層を有する光記録媒体１-１。
【選択図】図１
Description
本発明は光記録媒体に関し、特には複数の記録層を積層した相変化型の光記録媒体に関する。
レーザ光の照射による情報の記録、再生および消去が可能な光記録媒体の一つとして相変化型の光記録媒体が知られている。相変化型の光記録媒体は、結晶−非晶質間、あるいは異なる結晶相間の転移を利用して情報の記録、再生および消去を行う。このような相変化型光記録媒体としては、例えばＣＤ−ＲＷ（Compact Disc - Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc - Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc - Random Access Memory）、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃなどが商品化されている。また近年は、記録容量を高めるために、複数の記録層を積層した構成（２層ディスク）が実用化されている。
以上のような相変化型光記録媒体における２層ディスクの構成は、次のようである。すなわち、支持基板上に第１の記録層が形成され、その上に記録再生波長に対して透明な中間層を介して第２の記録層が形成され、その上に記録再生波長に対して透明な光透過保護層が形成された層構造を有する。記録再生に用いるレーザ光は光透過保護層側から対物レンズを通して光記録媒体に入射される。対物レンズを通過したレーザ光は第１の記録層または第２の記録層に集光され、情報の記録再生が行われる。
ここで２層ディスクの特徴的な構成は、第２の記録層が第１の記録層の記録再生のために光を透過する性能を有する半透過記録層として構成されるところにある。このような第２の記録層は、誘電体、金属、相変化記録材料などを記録再生性能が発揮できるように積層してなり、典型的な積層構造は基板側から誘電体層／金属反射層／誘電体層／相変化記録材料層／誘電体層の順に積層されている。また、おおよそ４５％から５５％の光透過率をもたせることで、光ディスク記録再生装置（ドライブ）からみて、第１の記録層と第２の記録層の記録再生パワーや反射率が一致するように設計されている。
第２の記録層（半透過記録層）に、このような高い光透過率を得る方法として、第２の記録層（半透過記録層）を構成する層のうち、金属反射層の基板側に配置された誘電体層を、透過率調整層として所定の屈折率を有する材料を用いる構成が提案されている。このような材料としては、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｃｒ−ＮおよびＺｎＳが例示されている。またこれらの材料は、混合物として用いても良い（以上、下記特許文献１参照）。
ところで、以上の光記録媒体においては、さらなる記録容量の増加を図るために、記録層を３層とした３層ディスクや、４層とした４層ディスクの開発が進められている。これら３層ディスクおよび４層ディスクにおいては、レーザ光の入射側に配置される半透過記録層に、２層ディスクの半透過記録層よりもより高い光透過率が求められる。
このような高い光透過率を実現するために、半透過記録層を構成する相変化記録材料層や金属反射層を薄膜化する傾向にあるが、これらの層の薄膜化は限界に達しており、さらなる薄膜化は欠陥の発生や記録再生信号特性の劣化を招く要因になる。
そこで本発明は、半透過記録層においての欠陥発生を抑えつつ、光透過率の向上を図ることにより、さらなる記録容量の増加を可能にする光記録媒体を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明は、半透過記録層を含む複数の記録層を積層した相変化型の光記録媒体に関する。この光記録媒体は、支持基板と、当該支持基板側から第１誘電体層／半透過半反射層／第２誘電体層／相変化型の記録材料層／第３誘電体層を順に積層してなる半透過記録層とを有する。そして特に、半透過半反射層が銀を用いて構成され、これに接する第１誘電体層が、酸化ニオブを用いた複合酸化物層を有することを特徴としている。
このような構成の光記録媒体では、以降の実施例で詳細に説明するように、半透過記録層においての欠陥発生を抑えつつ、光透過率の向上が図られることが確認された。
以上より本発明によれば、半透過記録層を含む複数の記録層を積層した相変化型の光記録媒体において、半透過記録層の積層数の増加を実現し、さらなる記録容量の増加を図ることが可能になる。
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．第１実施形態（半透過記録層における支持基板側の第１誘電体層に複合酸化物を用いた例）
２．第２実施形態（第１実施形態の構成において第１誘電体層を積層構造とした例）
３．第３実施形態（第２実施形態の構成において透明保護膜側の第３誘電体層を積層構造とした例）
尚、以下で説明する各実施形態においては、相変化型の光記録媒体を説明するにあたり、同一の構成要素には同一の符号を用いて重複する説明は省略する。
１．第１実施形態（半透過記録層における支持基板側の第１誘電体層に複合酸化物を用いた例）
２．第２実施形態（第１実施形態の構成において第１誘電体層を積層構造とした例）
３．第３実施形態（第２実施形態の構成において透明保護膜側の第３誘電体層を積層構造とした例）
尚、以下で説明する各実施形態においては、相変化型の光記録媒体を説明するにあたり、同一の構成要素には同一の符号を用いて重複する説明は省略する。
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態の光記録媒体１-1の構成を示す模式図である。この図に示す光記録媒体１-1は、複数の記録層を積層した相変化型の光記録媒体である。特に本第１実施形態においては、半透過記録層を構成する最も支持基板側の第１誘電体層が特徴的である。尚、ここでは一例として、３層の記録層を積層した構成を説明するが、記録層の積層数がこれに限定されることはなく、2層の積層構造であっても良く、４層以上の層構造であっても良い。
図１は、第１実施形態の光記録媒体１-1の構成を示す模式図である。この図に示す光記録媒体１-1は、複数の記録層を積層した相変化型の光記録媒体である。特に本第１実施形態においては、半透過記録層を構成する最も支持基板側の第１誘電体層が特徴的である。尚、ここでは一例として、３層の記録層を積層した構成を説明するが、記録層の積層数がこれに限定されることはなく、2層の積層構造であっても良く、４層以上の層構造であっても良い。
この光記録媒体１-1は、支持基板３と、支持基板３上に積層された複数の記録層５，７，９と、これらの記録層５，７，９間に挟持された透明な中間層１１と、最上部に配置された透明保護膜１３とを備えている。これらの記録層５，７，９は、支持基板３の直上に設けられた反射記録層５、およびこれよりも透明保護膜１３側に設けられた半透過記録層７，９である。つまり、支持基板３側からは、支持基板３／反射記録層５／中間層１１／半透過記録層７／中間層１１／半透過記録層９／透明保護膜１３がこの順に積層されている。尚、記録層が４層以上の場合、半透過記録層９と透明保護膜１３との間に、中間層を介してさらに半透過記録層が積層される構成となる。
ここで、この光記録媒体１-1の記録再生には、例えば波長が４００〜４１０ｎｍのレーザ光が用いられ、透明保護膜１３側から入射される。ディスク記録再生装置から出射されて、透明保護膜１３側から入射したレーザ光ｈは、ディスク記録再生装置側のフォーカス制御に応じて、反射記録層５または半透過記録層７，９に集光され、情報の記録再生が行われる。以下、各層の構成を説明する。
＜支持基板３＞
支持基板３は、ポリカーボネート等のプラスチック、またはガラス等からなる。
支持基板３は、ポリカーボネート等のプラスチック、またはガラス等からなる。
＜反射記録層５＞
反射記録層５は、相変化型の記録材料層と共に、記録再生に用いるレーザ光ｈを反射するための十分な厚みの反射層を備えている。このような反射記録層５は、支持基板３側から順に、少なくとも反射層／誘電体層／相変化型の記録材料層／誘電体層が順に積層されている。記録材料層は、相変化型の記録材料を用いたであれば良く、例えば次に説明する半透過記録層７，９を構成する記録材料と同様の材料の中から選択した材料を用いて構成される。
反射記録層５は、相変化型の記録材料層と共に、記録再生に用いるレーザ光ｈを反射するための十分な厚みの反射層を備えている。このような反射記録層５は、支持基板３側から順に、少なくとも反射層／誘電体層／相変化型の記録材料層／誘電体層が順に積層されている。記録材料層は、相変化型の記録材料を用いたであれば良く、例えば次に説明する半透過記録層７，９を構成する記録材料と同様の材料の中から選択した材料を用いて構成される。
＜半透過記録層７，９＞
半透過記録層７，９は、本第１実施形態に特徴的な第１誘電体層１０１を有する層である。これらの半透過記録層７，９は、相変化型の記録材料層１０４と共に、記録再生に用いるレーザ光ｈを反射すると共に透過する半透過半反射層１０２を備えている。このような半透過記録層７，９は、図示した通り、支持基板３側から順に第１誘電体層１０１／半透過半反射層１０２／第２誘電体層１０３／記録材料層１０４／第３誘電体層１０５が積層されている。本第１実施形態においては、このような積層構造の半透過記録層７，９において、最も支持基板３側に配置される第１誘電体層１０１を構成する材料が特徴的である。
半透過記録層７，９は、本第１実施形態に特徴的な第１誘電体層１０１を有する層である。これらの半透過記録層７，９は、相変化型の記録材料層１０４と共に、記録再生に用いるレーザ光ｈを反射すると共に透過する半透過半反射層１０２を備えている。このような半透過記録層７，９は、図示した通り、支持基板３側から順に第１誘電体層１０１／半透過半反射層１０２／第２誘電体層１０３／記録材料層１０４／第３誘電体層１０５が積層されている。本第１実施形態においては、このような積層構造の半透過記録層７，９において、最も支持基板３側に配置される第１誘電体層１０１を構成する材料が特徴的である。
すなわち第１誘電体層１０１は、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を含有する複合酸化物層として構成される。第１誘電体層１０１に酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と共に含有される他の酸化物は、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が好ましい。第1誘電体層１０１の膜厚は、半透過記録層７，９を構成する他層の膜厚と共に、記録再生に用いられるレーザ光ｈの光透過率ｔｃ、光透過率ｔａ、および反射率Ｒｃ，反射率Ｒａが所定の値となるように調整される。尚、透過率ｔｃ，ｔａおよび反射率Ｒｃ，Ｒａは、以降に説明するようにレーザ光の照射によって相変化する半透過記録層７，９が、各相状態にある場合のそれぞれの透過率および反射率である。
半透過半反射層１０２は、金属薄膜で構成される。ここでは、例えば銀（Ａｇ）または銀合金を用いた薄膜からなり、膜厚の調整によってレーザ光の透過率、反射率、および放熱速度が調整される。銀合金を用いる場合、銀（Ａｇ）の他の材料には、例えばＮｄ，Ｐｄ，Ｃｕなどが用いられる。
第２誘電体層１０３は、Ａｌ２Ｏ３，Ｂｉ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＳｎＯ２，ＴｉＯ２，ＺｎＳ−ＳｉＯ２などがメディアの特性に応じて用いられる。
また第２誘電体層１０３は、単層構造であることに限定されることはなく、複数層を積層させた積層構造であっても良い。
また第２誘電体層１０３は、単層構造であることに限定されることはなく、複数層を積層させた積層構造であっても良い。
記録材料層１０４は、レーザ光の照射によって相変化する材料、さらに詳しくはレーザ光の照射による加熱後の冷却過程によって、結晶または非晶質、あるいは結晶１または結晶２の何れかの相に制御される材料を用いて構成される。このような材料として、組成式ＧｅaＳｂ２Ｔｅa+3、ＧｅａＢｉ2Ｔｅa+3（１≦ａ≦２０）の化合物が用いられる。これらの化合物は、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびテルル（Ｔｅ）の量を微調整して用いられ、また２種類を混ぜあわせた複合化合物として用いられる。またこれらの化合物を用いて構成される記録材料層１０４には、記録情報保存性能等を向上するために用途に応じた元素を適宜添加しても良い。
第３誘電体層１０５は、屈折率２．４以上の材料が好ましく用いられる。このような材料としては、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などが例示される。これらの材料は、単体で、または複数用いた複合化合物として用いて構成される。また第３誘電体層１０５は、単層構造であることに限定されることはなく、複数層を積層させた積層構造であっても良い。
以上のような半透過記録層７，９は、透明保護膜１３側から入射された記録再生用のレーザ光が、反射記録層５にまで達するように光を透過する性能を有する。特には、レーザ光の照射とピックアップを行う記録再生装置（ドライブ）からみて、反射記録層５および半透過記録層７，９の記録再生パワーや反射率が一致するように設計されている。このため、半透過記録層７，９は、透明保護膜１３に近く配置されるものほど、光透過率が大きくなるように構成されていることとする。
例えば、反射記録層５を含めて３層の記録層を積層した構成であれば、支持基板３側の半透過記録層７では光透過率４５％〜５５％程度、透明保護膜１３側の半透過記録層９では光透過率６０％程度に調整される。このような調整は、記録再生に用いられるレーザ光ｈの光透過率ｔｃ、記録材料層１０４が結晶状態にある場合の反射率Ｒｃ、および記録材料層１０４が非晶質状態にある場合の反射率Ｒａが所定の値となるように、各層の膜厚によって制御される。また、以下の実施例３で説明するように、第1誘電体層１０１の組成によって制御される。
またこのような半透過記録層７，９の形成は、例えばスパッタ成膜によって行われる。図２には、スパッタ成膜に用いるスパッタ成膜装置の概略構成図を示す。この図に示すように、ここで用いるスパッタ成膜装置は、ロードチャンバ２０１とアンロードチャンバ２０２との間に、半透過記録層７，９を構成する各層の成膜チャンバ２０３〜２０７を順に配列したものである。これらのロードチャンバ２０１、各成膜チャンバ２０３〜２０７、およびアンロードチャンバ２０２間は、支持基板を真空雰囲気に保ったまま順次移動可能に接続されている。
このようなスパッタ装置を用いた半透過記録層７，９の形成においては、支持基板３上に反射記録層５、中間層１１を成膜した後、この支持基板３をロードチャンバ２０１に投入する。次に、このロードチャンバ２０１に接続された成膜チャンバ２０３内に支持基板３を搬送して、最下層の第１誘電体層１０１を成膜する。その後、成膜チャンバ２０３〜２０７間で支持基板３を順次移動させ、移動させた各成膜チャンバ２０３〜２０７内において、第１誘電体層１０１〜第３誘電体層１０５までの成膜を順に行う。これにより、支持基板３側から第１誘電体層１０１〜第３誘電体層１０５を順次を積層させた半透過記録層７，９を形成する。尚、スパッタ装置によってはロードチャンバ２０１がアンロードチャンバ２０２の役割を兼ねていても良い。
＜中間層１１および透明保護膜１３＞
中間層１１および透明保護膜１３は、記録再生に用いるレーザ光に対しての光吸収が小さい材料を用いて構成され、例えば光硬化性樹脂や、光硬化性樹脂を接着剤としてガラス基板や樹脂基板を張り合わせて用いても良い。尚、光記録媒体１-1中に設けられる中間層１１は、同一構成であっても良く、それぞれが異なる構成であっても良い。尚、光記録媒体１中に設けられる複数の中間層１１および透明保護膜１３は、同一構成であっても良く、それぞれが異なる構成であっても良い。
中間層１１および透明保護膜１３は、記録再生に用いるレーザ光に対しての光吸収が小さい材料を用いて構成され、例えば光硬化性樹脂や、光硬化性樹脂を接着剤としてガラス基板や樹脂基板を張り合わせて用いても良い。尚、光記録媒体１-1中に設けられる中間層１１は、同一構成であっても良く、それぞれが異なる構成であっても良い。尚、光記録媒体１中に設けられる複数の中間層１１および透明保護膜１３は、同一構成であっても良く、それぞれが異なる構成であっても良い。
以上説明した光記録媒体１-1によれば、次の実施例１〜３で順に説明するように、従来の例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）を第１誘電体層に用いた構成と比較して、半透過記録層７，９においての欠陥発生を抑えつつ、光透過率の向上が図られることが確認された。これにより、相変化型の光記録媒体１-1において、複数層の半透過記録層７，９を積層させた場合の光透過率を確保でき、さらなる記録容量の増加を図ることが可能になる。
＜実施例１＞
記録再生波長として波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合を想定し、第１誘電体層１０１には各材料を用いて第１実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を形成した。半透過記録層７，９は、光硬化性樹脂からなる中間層１１上に形成し、この上部を光硬化性樹脂からなる透明保護膜１３で覆った。
記録再生波長として波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合を想定し、第１誘電体層１０１には各材料を用いて第１実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を形成した。半透過記録層７，９は、光硬化性樹脂からなる中間層１１上に形成し、この上部を光硬化性樹脂からなる透明保護膜１３で覆った。
半透過記録層は、支持基板側から順に下記の材料を用いて形成した。
第１誘電体層１０１…下記表１（２０ｎｍ）
半透過半反射層１０２…Ａｇ合金（１０ｎｍ）
第２誘電体層１０３…ＩＴＯ（屈折率約２．２：６ｎｍ）
記録材料層１０４…ＧｅＢｉＴｅ記録材料（６ｎｍ）
第３誘電体層１０５…ＳｉＮ（１０ｎｍ）／ＴｉＯ２（屈折率約２．６５：１６ｎｍ）
尚、記録材料層１０４を構成するＧｅＢｉＴｅ記録材料は、化合物系の記録材料であり、レーザ光の照射によって結晶と非晶質との間で相変化する。
第１誘電体層１０１…下記表１（２０ｎｍ）
半透過半反射層１０２…Ａｇ合金（１０ｎｍ）
第２誘電体層１０３…ＩＴＯ（屈折率約２．２：６ｎｍ）
記録材料層１０４…ＧｅＢｉＴｅ記録材料（６ｎｍ）
第３誘電体層１０５…ＳｉＮ（１０ｎｍ）／ＴｉＯ２（屈折率約２．６５：１６ｎｍ）
尚、記録材料層１０４を構成するＧｅＢｉＴｅ記録材料は、化合物系の記録材料であり、レーザ光の照射によって結晶と非晶質との間で相変化する。
以上のようにして作製した半透過記録層７，９について、信頼性試験を行った前後の欠陥密度を測定した。信頼性試験は８０℃、８５％の温室度環境下で２００時間保管する方法をとった。測定した半透過記録層の光透過率ｔｃ、初期欠陥密度、および欠陥増加率、さらには第１誘電体層１０１の成膜レートおよび屈折率（波長４０５ｎｍ）を、上記表１に合わせて示した。
尚、図３に示すように、光透過率ｔｃは、記録材料層１０４が結晶状態である場合においての半透過記録層７，９における光透過率である。半透過記録層７，９に入射した光成分ｔｉ、半透過記録層を通過した光成分ｔｏとした場合、光透過率ｔｃ＝ｔｏ／ｔｉである。
また初期欠陥密度は、半透過記録層形成直後の欠陥数を単位面積あたりの数に換算した数である。欠陥増加率は、信頼性試験前後における単位面積当たりの欠陥数の増加数を単位時間（１日）当たりに換算した数である。初期欠陥密度および欠陥増加率の算出のための欠陥数は、欠陥検査機を用いて測定した。また第１誘電体層１０１を構成する各材料の成膜レートはスパッタ装置に依存するため、相対比較のみ有効である。
上記表１より、光透過率ｔｃが５０％以上でかつ初期欠陥密度および欠陥増加率が小数点２桁以下の材料として、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、および酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の４種類を選択した。ここで、半透過記録層を含む複数の記録層を有する光記録媒体においては、半透過記録層の光透過率が５０％以上であることが望まれる。また従来第１誘電体層として良く用いられている酸化チタン（ＴｉＯ２）は、屈折率は非常に高いが光透過率ｔｃは期待するほど高くない。これは酸化チタン（ＴｉＯ２）の消衰係数を０に抑えられないためである。
＜実施例２＞
次に、半透過記録層７，９における光透過率ｔｃ、および記録材料層１０４の相変化前後での反射率比（いわゆるコントラストＲｃ／Ｒａ）を、複合酸化物の組成比によって制御することを考慮する。ここで、反射率Ｒｃは記録材料層１０４が結晶状態にある場合の反射率であり、反射率Ｒａは記録材料層１０４が非晶質状態にある場合の反射率である。各反射率Ｒｃ，Ｒａは、図３に示したように、透明保護膜１３に入射するレーザ入射光を［１］としたとき、半透過記録層７，９で反射して再び透明保護膜１３から放出される光成分である。
次に、半透過記録層７，９における光透過率ｔｃ、および記録材料層１０４の相変化前後での反射率比（いわゆるコントラストＲｃ／Ｒａ）を、複合酸化物の組成比によって制御することを考慮する。ここで、反射率Ｒｃは記録材料層１０４が結晶状態にある場合の反射率であり、反射率Ｒａは記録材料層１０４が非晶質状態にある場合の反射率である。各反射率Ｒｃ，Ｒａは、図３に示したように、透明保護膜１３に入射するレーザ入射光を［１］としたとき、半透過記録層７，９で反射して再び透明保護膜１３から放出される光成分である。
そこで、上述の実施例１のように選択した４種類の材料のうちから、複合酸化物を構成し易い酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の３種類を選択した。また特に、実施例１で光透過率ｔｃが最も高い酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を主材料として用いることとした。
下記表２に示すように、上述のように選択した各材料を第１誘電体層１０１として用い、第１実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を支持基板３上に形成した。第１誘電体層１０１以外の構成は実施例１と同様である。
以上のようにして作製した半透過記録層７，９について、実施例１と同様に信頼性試験を行い、初期欠陥密度および欠陥増加率を測定した。上記表２には、測定結果を合わせて示した。
上記表２より、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）との複合酸化物は、初期欠陥密度、欠陥増加率とも小数点２桁以下に抑えられており、信頼性の高い半透過記録層７，９が得られることが確認された。これに対して、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）との複合酸化物は、各材料単体で用いた場合と比較して欠陥増加率が２桁程度も悪化していた。
以上から、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と共に酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とを含有する複合酸化物を用いて第１誘電体層１０１を構成することで、半透過記録層７，９における欠陥の発生および増加を抑えられることが確認された。
＜実施例３＞
次に、第1誘電体層１０１を構成する複合酸化物の組成比による、半透過記録層７，９における光透過率ｔｃ、および記録材料層１０４の相変化前後での反射率比（いわゆるコントラストＲｃ／Ｒａ）の制御について、以下のように確認した。
次に、第1誘電体層１０１を構成する複合酸化物の組成比による、半透過記録層７，９における光透過率ｔｃ、および記録材料層１０４の相変化前後での反射率比（いわゆるコントラストＲｃ／Ｒａ）の制御について、以下のように確認した。
下記表３および表４に示すように、実施例２で欠陥の抑制が確認された複合酸化物を各組成比で用いて第１誘電体層１０１とし、第１実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を支持基板３上に形成した場合のシミュレーションを行った。ここでは、記録材料層１０４が結晶状態である場合の反射率をＲｃ＝３．０％に固定し、半透過記録層７，９の光透過率ｔｃ、および記録材料層１０４の相変化前後での反射率比（いわゆるコントラストＲｃ／Ｒａ）を算出した。尚、反射率Ｒｃ＝３．０％に固定するに当たり、第１誘電体層１０１の膜厚を調整した。
下記表３，４には、各組成比の誘電体層（複合酸化物）の屈折率と共に、このように調整された第１誘電体層１０１の膜厚を合わせて示した。また、図４には表３の反射率比をグラフ化した図を示し、図５には表４の反射率比をグラフ化した図を示した。
表３および図４から、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）との複合酸化物を第１誘電体層１０１に用いた半透過記録層の光学特性は次のようである。すなわち、反射率比Ｒｃ／Ｒａは、Ｒｃ／Ｒａ＝５．３〜２１．１の範囲で変化し、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の組成比８０ｍｏｌ％程度でピークになる。一方、光透過率ｔｃは、ｔｃ＝５１．６〜６１．１の範囲で酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の組成比が高くなる程低くなる。
表４および図５から、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）との複合酸化物を第１誘電体層１０１に用いた半透過記録層の光学特性は次のようである。すなわち、反射率比Ｒｃ／Ｒａは、Ｒｃ／Ｒａ＝５．３〜２０．８の範囲で変化し、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の組成比と共に高くなる。一方、光透過率ｔｃは、ｔｃ＝５６．８〜６１．９の範囲で変化し、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の組成比４０ｍｏｌ％程度でピークとなる。
以上から、第１誘電体層１０１は、光透過率ｔｃが高い酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を単体で用いるよりも、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）と複合化することで、僅かな透過率の低下と引き換えに良好な反射率特性が得られることがわかる。
そして第１誘電体層１０１を複合酸化物としたことにより、組成によって第１誘電体層の屈折率、熱伝導率、光透過率、反射率、および膜厚等を微調整することができ、半透過記録層７，９の信号特性をより繊細に向上させることが可能になる。例えば、第１誘電体１０１は、記録材料層１０４の反射率Ｒｃ，Ｒａに対して大きな影響を及ぼす相であり、反射率比Ｒｃ／Ｒａの調整に有効な部分である。反射率比Ｒｃ／Ｒａが高いほど、再生信号のＳ／Ｎがよくなり良好な再生信号品質が得られるようになる。
具体的には、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）との複合酸化物を第１誘電体層１０１に用いることにより、反射率比Ｒｃ／Ｒａおよび光透過率ｔｃをより広い範囲で制御することが可能であることがわかる。一方、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）との複合酸化物を第１誘電体層１０１に用いることにより、Ｇａ２Ｏ３の場合よりも組成比のばらつきに対して反射率比Ｒｃ／Ｒａおよび光透過率ｔｃのばらつきを小さく抑えた制御が可能であることがわかる。
また表１を参照すると、第１誘電体層１０１に用いる酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）は、従来第１誘電体層として多用されている酸化チタン（ＴｉＯ２）に比べて成膜レートが高い。このため、第１実施形態の構成では、第１誘電体層１０１を含む半透過記録層７，９をスパッタ成膜によって形成する際のタクトタイムを短縮することが可能である。またこのようなタクトタイムの短縮は、成膜装置の改良によらずに実現できるため、コストの上昇を抑えることも可能である。
これに対して、成膜レートの低い酸化チタン（ＴｉＯ２）を第１誘電体層に用いて半透過記録層形成のタクトタイムを短縮する場合、第１誘電体層の成膜チャンバを複数に分割して直列に配置し、１つの成膜チャンバでの成膜時間を短縮する構成をとる。この場合、半透過記録層中の材料層数よりも多くの成膜チャンバを用意する必要があり、設備投資のコストが光記録媒体の単価に上乗せされるのである。
≪第２実施形態≫
図６は、第２実施形態の光記録媒体１-2の構成を示す模式図である。この図に示す光記録媒体１-2が、図１を用いて説明した第１実施形態の光記録媒体と異なるところは、半透過記録層７，９における第1誘電体層１０１’が、２層構造であるところにあり、他の構成は同様である。
図６は、第２実施形態の光記録媒体１-2の構成を示す模式図である。この図に示す光記録媒体１-2が、図１を用いて説明した第１実施形態の光記録媒体と異なるところは、半透過記録層７，９における第1誘電体層１０１’が、２層構造であるところにあり、他の構成は同様である。
すなわち、半透過記録層７，９における第1誘電体層１０１’は、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を含有する複合酸化物層１０１ａにおける半透過半反射層１０２側の界面に、酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを設けた積層構造となっている。つまり、第1誘電体層１０１’は、支持基板３側から順に、複合酸化物層１０１ａ／窒化チタン層１０１ｂを積層している。
複合酸化物層１０１ａは、第１実施形態の第１誘電体層１０１’と同様の構成であり、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とからなる複合酸化物で構成されている。
また複合酸化物層１０１ａと酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂの膜厚は、半透過記録層７，９を構成する他層の膜厚と共に、記録再生に用いられるレーザ光ｈの光透過率ｔｃ、および反射率Ｒｃ，反射率Ｒａが所定の値となるように調整される。
以上の構成によれば、複合酸化物層１０１ａを構成する酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、および酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）とは異なる熱伝導率を持つ酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを半透過半反射層１０２に隣接して設けた。これにより、半透過記録層７，９の熱物性の制御範囲を広げ、記録材料層１０４における相状態の制御を容易にし、記録再生信号品質の向上を図ることが可能になる。
また以下の実施例４で説明するように、酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを設けたことによる欠陥増加率の上昇も抑えられており、信頼性の確保も可能である。
＜実施例４＞
第２実施形態で説明した図６の積層構造の第１誘電体層１０１’を構成１として作製した。また比較として、構成１において酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを設けない単層構造の第１誘電体層を構成２として作製した。
第２実施形態で説明した図６の積層構造の第１誘電体層１０１’を構成１として作製した。また比較として、構成１において酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを設けない単層構造の第１誘電体層を構成２として作製した。
下記表５に示すように構成１では、上述のように選択した各材料からなる複合酸化物層１０１ａと酸化チタン層（ＴｉＯ）層１０１ｂとの積層構造からなる第１誘電体層１０１’を用い、第２実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を支持基板３上に形成した。複合酸化物層１０１ａの膜厚は２１ｎｍであり、酸化チタン層（ＴｉＯ）層１０１ｂの膜厚は２ｎｍである。構成２は、構成１から酸化チタン層（ＴｉＯ）層１０１ｂを除いた構成である。また第１誘電体層１０１’以外の構成は実施例１と同様である。尚、比較のため複合酸化物層１０１ａを、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）のみからなる層に置き換えた構成の半透過記録層７，９も形成した。
以上のようにして作製した半透過記録層７，９について、実施例１と同様に信頼性試験を行い、欠陥増加率を測定した。上記表５には、測定結果を合わせて示した。
上記表５より、第１誘電体層１０１’に酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを設けて積層構造とした構造１であっても、第１誘電体層が複合酸化物層の単層構造である場合と同程度に欠陥増加率が抑えられていることがわかる。
以上より第２実施形態の構成によれば、酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０１ｂを半透過半反射層１０２に隣接させた第1誘電体層１０１’の構成とした。これにより、欠陥発生の抑制効果を第１実施形態と同程度に維持しつつ、半透過記録層７，９の熱物性の制御範囲を拡大可能であることが確認された。またこの結果、第１実施形態の構成と比較して、光記録媒体１-2における記録再生信号品質向上が可能であることが確認された。
≪第３実施形態≫
図７は、第３実施形態の光記録媒体１-3の構成を示す模式図である。この図に示す光記録媒体１-3は、第２実施形態で説明した光記録媒体において、半透過記録層７，９における第３誘電体層１０５’が、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を含有する層とその上部の保護層との積層構造であるところが特徴的である。他の構成は第２実施形態と同様である。
図７は、第３実施形態の光記録媒体１-3の構成を示す模式図である。この図に示す光記録媒体１-3は、第２実施形態で説明した光記録媒体において、半透過記録層７，９における第３誘電体層１０５’が、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を含有する層とその上部の保護層との積層構造であるところが特徴的である。他の構成は第２実施形態と同様である。
すなわち第３実施形態の半透過記録層７，９における第３誘電体層１０５’は、支持基板３および記録材料層１０４側から順に、第１界面層１０５ａ／酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた層（Ｎｂ２Ｏ５含有層と称する）１０５ｂ／第２界面層１０５ｃを積層している。
このうち第１界面層１０５ａは、記録材料層１０４に接する界面に設けられる層であり、結晶化促進効果や熱伝導制御などの点で有益な材料を用いて構成される。このような材料として、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられる。尚、次に説明する酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いたＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂが、界面層と同様の効果を有する材料で構成される場合であれば、第１界面層１０５ａを設けずに２層構造の第３誘電体層１０５’としても良い。
Ｎｂ２Ｏ５含有層１０５ｂは、記録再生に用いる波長４００〜４１０ｎｍのレーザ光に対して高い光透過率ｔｃを有する酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた層である。このＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂは、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と共に、他の酸化物を用いた複合酸化物を用いて構成しても良い。酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と共に複合酸化物を構成する他の酸化物が限定されることはないが、光透過率ｔｃを保持できる材料として例えば酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が好ましく用いられる。
第２界面層１０５ｃは、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いたＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂのみでは抑制しきれない半透過記録層７，９の欠陥発生を抑制する材料を用いて構成された層である。このような材料として、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、または窒化シリコン（ＳｉＮ）が例示される。
以上第３実施形態によれば、第２実施形態の構成において、透過率の高い酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いたＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂ上に第２界面層１０５ｃを積層した第３誘電体層１０５’を、記録材料層１０４に隣接して設けた構成とした。これにより、下記実施例５に示すように、第２実施形態と比較して、半透過記録層７，９における光透過率のさらなる向上と欠陥発生の抑制効果を得ることができ、相変化型の光記録媒体１-3において、さらなる記録容量の増加を図ることが可能になる。
＜実施例５＞
記録再生波長として波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合を想定し、第３誘電体層１０５’に各材料を用いて第３実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を形成した。半透過記録層７，９は、光硬化性樹脂からなる中間層１１上に形成し、この上部を光硬化性樹脂からなる透明保護膜１３で覆った。
記録再生波長として波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合を想定し、第３誘電体層１０５’に各材料を用いて第３実施形態で説明した構成の半透過記録層７，９を形成した。半透過記録層７，９は、光硬化性樹脂からなる中間層１１上に形成し、この上部を光硬化性樹脂からなる透明保護膜１３で覆った。
半透過記録層は、支持基板側から順に下記の材料を用いて形成した。
第１誘電体層１０１…酸化チタン（ＴｉＯ２）単層
半透過半反射層１０２…Ａｇ合金（１０ｎｍ）
第２誘電体層１０３…酸化インジウムを含む複合酸化物
記録材料層１０４…ＧｅＢｉＴｅ記録材料（６ｎｍ）
第３誘電体層１０５’…下記表６
尚、記録材料層１０４を構成するＧｅＢｉＴｅ記録材料は、化合物系の記録材料であり、レーザ光の照射によって結晶と非晶質との間で相変化する。
第１誘電体層１０１…酸化チタン（ＴｉＯ２）単層
半透過半反射層１０２…Ａｇ合金（１０ｎｍ）
第２誘電体層１０３…酸化インジウムを含む複合酸化物
記録材料層１０４…ＧｅＢｉＴｅ記録材料（６ｎｍ）
第３誘電体層１０５’…下記表６
尚、記録材料層１０４を構成するＧｅＢｉＴｅ記録材料は、化合物系の記録材料であり、レーザ光の照射によって結晶と非晶質との間で相変化する。
以上のようにして作製した半透過記録層７，９について、実施例１と同様に光透過率ｔｃ、初期欠陥密度、および欠陥増加率を測定した。また、第２界面層１０５ｃの成膜レートおよび屈折率（波長４０５ｎｍ）を、上記表６に合わせて示した。
表６より、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いたＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂの上部に、第２界面層１０５ｃを設けた第３実施形態の構成とすることにより、初期欠陥密度が減少することが確認された。特に、第２界面層１０５ｃを、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、または酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）で構成することにより、初期欠陥密度および欠陥増加率が小数点２桁以下にまで抑えられることが確認された。
これに対して、第２界面層１０５ｃに酸化セリウム（ＣｅＯ２）を用いた構成では、第２界面層１０５ｃを設けた効果はあるものの、初期欠陥密度および欠陥増加率を小数点１桁以下に抑えるに止まっており、実用レベルではない。
また表６より、光透過率はどの構成であっても６０％台に確保されていることがわかる。このことからも、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いたＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂ上部の第２界面層１０５ｃとして、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、または窒化シリコン（ＳｉＮ）が好適に用いられることが確認された。
尚、上記表６の第２界面層１０５ｃを省略した構成の比較において、第３誘電体層１０５’形成して１時間後に透明保護膜１３を形成したものは、１０分後に透明保護膜１３を形成したものよりも初期欠陥が約４倍も大きかった。これより、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いたＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂの成膜後には、出来るだけ早く第２界面層１０５ｃを形成することが、信頼性を確保する上で重要であることがわかる。
また表６に示した成膜レート比から、酸化チタン（ＴｉＯ２）の成膜レートに対して他の材料の成膜レート比は４倍である。したがって、第３誘電体層１０５’のＮｂ２Ｏ５含有層１０５ｂと第２界面層１０５ｃとに変えて酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる層を設ける場合と比較して、他の材料を用いた積層構造とすることにより、製造タクトタイムを短縮することが可能になる。
＜実施例６＞
第３実施形態の比較例として、下記表７に示す構成の第３誘電体層１０５’を有する半透過記録層７，９を形成した。第３誘電体層１０５’以外の構成は実施例５と同様である。
第３実施形態の比較例として、下記表７に示す構成の第３誘電体層１０５’を有する半透過記録層７，９を形成した。第３誘電体層１０５’以外の構成は実施例５と同様である。
以上のようにして作製した半透過記録層７，９について、実施例１と同様に光透過率ｔｃ、初期欠陥密度、および欠陥増加率を測定した。また、記録した情報の再生信号品質として、ｉ−ＭＬＳＥ（信号特性）を測定した。尚、ｉ−ＭＬＳＥは、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの情報層1層あたり３２．０ＧＢ〜３３．４ＧＢのデータ容量となるＲＦ信号の評価に用いられている評価指標である。信号記録条件は、チャンネルクロック１３２ＭＨｚ、チャンネルビット長５５．８７ｎｍとした。尚、作製した光記録媒体は、誘電体材料ごとに特性を十分発揮できるように記録層構成を最適化したわけではないので、ｉ-ＭＬＳＥ（信号特性）の数値は１３％以下であれば良好とする。
表７より、第３誘電体層１０５’に酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を用いた光記録媒体は、信号特性が極端に悪いことがわかる。これは酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）が非常に熱伝導率の低い材料であるために、ここで用いている相変化型の記録材料層にとっては記録時に熱が籠りすぎて記録マーク形成しづらくなったためである。このため急冷によって非晶質のマーク領域を形成する相変化型の記録材料層にとっては好ましくない状態になった。加えて欠陥増加率も非常に悪い結果になった。
一方、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）や窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いた場合は、信号特性を確保することはできた。しかし光透過率が減少した。これは屈折率が低いことが原因であるが、光透過率を稼ぎたい場合には、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）や窒化シリコン（ＳｉＮ）は、不向きな材料である。
また酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）は、欠陥増加率が若干高く、実用の範囲を超えていた。酸化チタン（ＴｉＯ２）の場合も信号特性を確保することができた。しかし前述の通り酸化チタン（ＴｉＯ２）の成膜レートが非常に遅いため生産効率が下がってしまう。酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の場合も信号特性は良好だが、当初の問題点の通り欠陥増加が問題になる。
１-1，１-2，１-3…光記録媒体、３…支持基板、７，９…半透過記録層、１０１，１０１’…第１誘電体層、１０１ａ…複合酸化物層、１０１ｂ…酸化チタン層、１０２…半透過半反射層、１０３…第２誘電体層、１０４…記録材料層、１０５，１０５’…第３誘電体層、１０５ｂ…Ｎｂ２Ｏ５含有層（酸化ニオブを用いた層）、１０５ｃ…第２界面層
Claims (5)
- 支持基板と、当該支持基板側から第１誘電体層／半透過半反射層／第２誘電体層／相変化型の記録材料層／第３誘電体層を順に積層してなる半透過記録層とを有し、
前記半透過半反射層が銀を用いて構成され、
前記第１誘電体層が、酸化ニオブを用いた複合酸化物層を有する
光記録媒体。 - 前記複合酸化物層は、酸化ニオブと共に酸化ガリウムまたは酸化ジルコニウムを含有する
請求項１に記載の光記録媒体。 - 前記第１誘電体層は、前記複合酸化物層における前記半透過半反射層側に、酸化チタン層を有する
請求項１または２に記載の光記録媒体。 - 前記第３誘電体層は、前記支持基板側から酸化ニオブを用いた層と、当該酸化ニオブを用いた層を保護する層との積層構造である
請求項１記載の光記録媒体。 - 前記保護層は、酸化ビスマス、酸化ガリウム、酸化チタン、または窒化シリコンからなる
請求項４記載の光記録媒体。
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