JP4605171B2 - 光記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
無機記録膜を有する光記録媒体であって、
無機記録膜が、
チタン(Ti)を含む第1の記録膜と、
ゲルマニウム(Ge)およびスズ(Sn)の酸化物を含む第2の記録膜と
を備え、
第2の記録膜におけるスズ(Sn)の含有量が、3〜12原子%であることを特徴とする光記録媒体である。
無機記録膜を有する光記録媒体の製造方法であって、
チタン(Ti)を含む第1の記録膜を形成する工程と、
ゲルマニウム(Ge)およびスズ(Sn)の酸化物を含む第2の記録膜を形成する工程と
を備え、
第2の記録膜におけるスズ(Sn)の含有量が、3〜12原子%であることを特徴とする光記録媒体の製造方法である。
光記録媒体の構成
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この光記録媒体10は、いわゆる追記型光記録媒体であり、基板1上に、無機記録膜2、誘電体膜3、光透過層4が順次積層された構成を有する。
以下、光記録媒体10を構成する基板1、無機記録膜2、誘電体膜3および光透過層4について順次説明する。
基板1は、中央に開口(以下センターホールと称する)が形成された円環形状を有する。この基板1の一主面は、凹凸面11となっており、この凹凸面11上に無機記録膜2が成膜される。以下では、凹凸面11のうち凹部をイングルーブGin、凸部をオングルーブGonと称する。
無機記録膜2は、基板1の凹凸面11上に順次積層された第1の記録膜2aおよび第2の記録膜2bからなる。第1の記録膜2aが基板1の凹凸面11の側に設けられ、第2の記録膜2bが誘電体膜3の側に設けられている。
誘電体膜3は、無機記録膜2に接して設けられ、無機記録膜2の光学的および機械的保護、すなわち耐久性の向上、ならびに記録時の無機記録膜2の変形、すなわちふくらみの抑制などを行うためのものである。この誘電体膜3の材料としては、例えばSiN、ZnS−SiO2、AlN、Al2O3、SiO2、SiO2−Cr2O3−ZrO2(以下SCZと称する)などを用いることができ、ZnS−SiO2を用いることが好ましい。記録信号のS/Nを向上し、良好な信号特性を得ることができるからである。誘電体膜3の厚さは、好ましくは10〜100nmの範囲である。
光透過層4は、例えば、レジンコート型またはシート貼り合わせ型の光透過層4である。ここで、レジンコート型の貼り合わせ層4とは、レジンコート法により形成された光透過層4を示し、シート貼り合わせ型の光透過層4とは、シート貼り合わせ法により形成された光透過層4を示す。なお、レジンコート法およびシート貼り合わせ法については後述する。
次に、本発明の第1の実施形態に係る光記録媒体の製造方法の一例について説明する。
(基板の成形工程)
まず、一主面に凹凸面11が形成された基板1を成形する。基板1の成形の方法としては、例えば射出成形(インジェクション)法、フォトポリマー法(2P法:Photo Polymerization)などを用いることができる。
次に、基板1を、例えばTiを主成分として含むターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、基板1上に第1の記録膜2aを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW
ガス種:ArガスおよびN2ガス
Arガス流量:10〜40sccm
N2ガス流量:1〜10sccm
次に、基板1を、例えばゲルマニウム(Ge)からなるターゲットおよびスズ(Sn)からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第1の記録膜2a上に第2の記録膜2bを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW
ガス種:ArガスおよびO2ガス
Arガス流量:24sccm
O2ガス流量:9sccm
次に、基板1を、例えばZnS−SiO2からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第2の記録膜2b上に誘電体膜3を成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜4kW
ガス種:Arガス
Arガス流量:6sccm
次に、光透過層4を誘電体膜3上に形成する。光透過層4の形成方法としては、例えばレジンコート法、シート接着法などを用いることができ、コスト低減の観点からすると、レジンコート法が好ましい。レジンコート法とは、UVレジンなどの感光性樹脂を誘電体膜3上にスピンコートし、UV光などの光を感光性樹脂に照射することにより、レジンカバーとしての光透過層4を形成するものである。シート接着法とは、光透過性シートを接着剤を用いて、基板1上の凹凸面11側に貼り合わせることにより、光透過層4を形成するものである。
以上の工程により、図1に示す光記録媒体10が得られる。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。第2の実施形態は、上述の第1の実施形態において、誘電体膜3を第1の誘電体膜3aおよび第2の誘電体膜3bにより構成したものである。なお、上述の第1の実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
以下に、第1の誘電体膜および第2の誘電体膜の成膜条件の一例を示す。
基板1を、例えばZnS−SiO2からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第2の記録膜2b上に第1の誘電体膜3aを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜4kW
ガス種:Arガス
Arガス流量:6sccm
次に、基板1を、例えばSCZからなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第1の誘電体膜3a上に第2の誘電体膜3bを成膜する。
この成膜工程における成膜条件の一例を以下に示す。
真空到達度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW
ガス種:Arガス
Arガス流量:15sccm
図3は、本発明の第3の実施形態に係る光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。第3の実施形態は、上述の第1の実施形態において、無機記録膜2と誘電体膜3との間に透明導電膜5を備えるものである。なお、上述の第1の実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。透明導電膜5は、SnO2およびIn2O3の少なくとも1種を主成分として含んでいることが好ましい。また、透明導電膜5の膜厚は、好ましくは1〜5nmである。1nm以上であるとパワーマージンを広くすることができ、5nm以下であると優れた記録感度を得ることができる。
以下に、透明導電膜5の成膜条件の一例を示す。
基板1を、例えばSnO2からなるターゲットが備えられた真空チャンバ内に搬送し、真空チャンバ内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第2の記録膜2b上に透明導電膜5を成膜する。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1〜0.6Pa
投入電力:1〜3kW
ガス種:Arガス
Arガス流量:24sccm
また、ジッター測定はパルステック工業株式会社製のイコライザーボードを通して、横河電機株式会社製のタイムインターバルアナライザー、TA720を用いて行った。イコライザーは規格準拠とし、リミットイコライザーを通した後の信号のジッターを測定した。
記録感度Pwoの測定は、低パワーから高パワー側にパワースイープを行い、システムが許容できるオーバーパワー側とアンダーパワー側の記録パワー値の中心をPwoとした。 パワーマージンの測定についてはいくつか規定の方法があるが、本実施例では、リミットイコライザーを通した後のジッター値が8.5%以下である範囲を記録感度のマージンとし、そのパワー範囲を最適パワーで割ったものをパワーマージンと定義した。
その他、振幅、変調度などの測定にはテクトロニクス社製のデジタルオシロスコープ、TDS7104を用いた。
実施例1−1〜1−3、比較例1−1〜1−4では、ゲルマニウム(Ge)の酸化物からなる第2の記録膜2bにスズ(Sn)を添加して光記録媒体10を作製し、その特性を評価した。
具体的な成膜手順は以下の通りである。
まず、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にArガスおよびN2ガスを導入しながら、TiMnターゲットをスパッタリングして、膜厚22nmのTiMnN膜2aをPC基板1上に成膜した。このTiMnターゲット中のマンガン(Mn)の含有量を20原子%とした。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.2Pa
投入電力:3kW
Arガス流量:30sccm
N2ガス流量:6sccm
次に、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にArガスおよびO2ガスを導入しながら、GeターゲットおよびSnターゲットを反応性スパッタリングによりコスパッタして、膜厚25nmのGeOSn膜2bをTiMnN膜2a上に成膜した。なお、GeOSn膜2bにおける酸素(O)の含有量をGeOSn膜2bの吸収係数kが0.67となるように調製した。また、表1に示すように、GeOSn膜2bにおけるスズ(Sn)の含有量が0〜13原子%の範囲内となり、GeOSn膜2bにおけるGeOx(0<x<2)の含有量が87〜100原子%の範囲内となるように、GeOSn膜2bの組成を調製した。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.2Pa
投入電力:Geターゲット(ターゲット2つ) 0.4kW、Snターゲット 0.1〜0.5kW
Arガス流量:30sccm
酸素ガス:30〜40sccm
次に、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にArガスを導入しながら、ZnS−SiO2ターゲットをスパッタリングして、膜厚52nmのZnS−SiO2膜3aをGeOSn膜2b上に成膜した。なお、ZnS−SiO2膜3aの組成比(原子比)ZnS:SiO2が80:20となるようにZnS−SiO2膜3aの組成を調製した。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.1Pa
投入電力:1kW
Arガス流量:6sccm
次に、真空チャンバ内を真空引きした後、真空チャンバ内にArガスおよびN2プロセスガスを導入しながら、Siターゲットをスパッタリングして、膜厚4nmのSi3N4膜3bをZnS−SiO2膜3a上に成膜した。
この成膜工程における成膜条件を以下に示す。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.3Pa
投入電力:4kW
Arガス流量:50sccm
N2ガス流量:37sccm
上述のようにして得られた光記録媒体10を、上述の条件により4xでの記録、1xでの再生を行ってジッターを求めたところ、いずれのスズ(Sn)の含有量においてもボトムジッター6.5%の良好な記録特性が得られた。
また、光記録媒体10の記録感度Pwoおよびパワーマージンを求めた。その結果を表1および図4に示す。表1および図4から、スズ(Sn)の含有量が0〜13原子%の範囲内で、記録感度PwoおよびパワーマージンはSn添加依存性が少なく、良好な特性が得られることがわかる。
また、再生した際の2T信号の振幅値R8H*I2pp/I8Hを求めた。その結果を表2および図5に示す。この振幅値R8H*I2pp/I8Hは、BD−R規格にて定義されている、2T信号の反射率の変動分を示しており、R8HはRF信号の8Tスペースの反射率、I2ppは2T振幅の検出電圧値、I8Hは8Tスペースの検出電圧値である。表2および図5から、スズ(Sn)の含有量が増えるに従ってR8H*I2pp/I8Hが小さくなり、スズ(Sn)の含有量が12原子%では規格値である0.36%程度まで低下している。したがって、GeOSn膜2bにおけるSnの含有量は、好ましくは12原子%以下、より好ましくは10原子%以下であることが好ましい。
次に、得られた光記録媒体10に対して耐久性試験を以下のようにして行った。まず、恒温槽にて、80℃85%RH(相対湿度)下に400時間、光記録媒体10を保持し、その後、SER(Symbol Error Rate)の測定および顕微鏡観察を行った。その結果、スズ(Sn)の含有量が3原子%未満の光記録媒体10ではSERの上昇が大きく、顕微鏡観察により多数の10μm大の白点が観測された。また、3原子%以上の光記録媒体10では、顕微鏡観察により白点は観測されず、スズ(Sn)の含有量が多いほどSERが低下した。したがって、スズ(Sn)の添加は耐久性向上に有効であり、その添加量は好ましくは3原子%以上、より好ましくは5原子%以上である。
実施例2−1〜2−6では、無機記録膜2と誘電体膜3の間に透明導電膜5を設けた光記録媒体10を作製し、その特性を評価した。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.2Pa
投入電力:SnO2ターゲット 0.4kW
Arガス流量:10sccm
なお、膜厚はスパッタ時間により調製した。
上述のようにして得られた光記録媒体10を4x記録、1x再生し、光記録媒体10のパワーマージンを求めた。その結果を表3および図6に示す。表3および図6から、SnO2膜5の膜厚が厚いほどパワーマージンは広がる傾向にあることがわかる。
上述のようにして得られた光記録媒体10を2x記録、1x再生し、光記録媒体10の記録感度Pwoを求めた。その結果、SnO2膜3の膜厚が5nm以下であると2x規格の記録感度7mWを満たすことができることが分かった。また、SnO2膜の膜厚が6nm以上である光記録媒体10に対して2x記録、1x再生を行い、同様に記録感度Pwoを求めたところ、SnO2膜の膜厚が6nm以上であると、2x規格の記録感度7mWを満たすことができないことが確認できた。
実施例3−1〜3−6では、無機記録膜2と第1の誘電体膜3aとの間に透明導電膜5を設け、かつ、第2の誘電体膜3bの誘電体としてSCZを用いて光記録媒体10を作製し、その特性を評価した。
到達真空度:5.0×10-5Pa
雰囲気:0.2Pa
投入電力:SCZターゲット 2.0kW
Arガス流量:15sccm
なお、膜厚はスパッタ時間により調製した。
上述のようにして得られた光記録媒体10を4x記録、1x再生して、光記録媒体10のパワーマージンを求めた。その結果を表4および図7に示す。表4および図7から、SnO2膜5の膜厚が厚いほどパワーマージンは広がる傾向があることがわかる。すなわち、光透過層4の下に設けられた第2の誘電体膜3bの種類に依らず、実施例2と同様の効果が得られることがわかる。
上述のようにして得られた光記録媒体10を2x記録、1x再生し、光記録媒体10の記録感度Pwoを求めた。その結果、SnO2膜3の膜厚が5nm以下であると2x規格の記録感度7mWを満たすことができることが分かった。また、SnO2膜の膜厚が6nm以上である光記録媒体10に対して2x記録、1x再生を行い、同様に記録感度Pwoを求めたところ、SnO2膜の膜厚が6nm以上であると、2x規格の記録感度7mWを満たすことができないことが確認できた。
2 無機記録膜
2a 第1の記録膜
2b 第2の記録膜
3 誘電体膜
3a 第1の誘電体膜
3b 第2の誘電体膜
4 光透過層
5 透明導電膜
10 光記録媒体
11 凹凸面
Gin イングルーブ
Gon オングルーブ
Claims (5)
- 無機記録膜を有する光記録媒体であって、
上記無機記録膜が、
チタン(Ti)を含む第1の記録膜と、
ゲルマニウム(Ge)およびスズ(Sn)の酸化物を含む第2の記録膜と
を備え、
上記第2の記録膜におけるスズ(Sn)の含有量が、3〜12原子%であることを特徴とする光記録媒体。 - 上記第2の記録膜上に設けられた透明導電膜と
上記透明導電膜上に設けられた誘電体膜と
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。 - 上記透明導電膜が、スズ(Sn)の酸化物を含むことを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
- 上記透明導電膜の膜厚が、1〜5nmであることを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
- 無機記録膜を有する光記録媒体の製造方法であって、
チタン(Ti)を含む第1の記録膜を形成する工程と、
ゲルマニウム(Ge)およびスズ(Sn)の酸化物を含む第2の記録膜を形成する工程と
を備え、
上記第2の記録膜におけるスズ(Sn)の含有量が、3〜12原子%であることを特徴とする光記録媒体の製造方法。
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