JP5390629B2 - 光学的情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)前記情報層が、前記基板に形成された凹凸部を有し、
(2)前記金属層が、Al、Si、及びM(MはCr、及びNiから成る群より選択される少なくとも1つの元素)を含有し、
前前記金属層にレーザビームを照射することによって金属層の光学的特性が変化して、追記マークが形成され得、それによりレーザビームの照射によって再生可能な情報を記録することが可能であり、
前記金属層に含まれるAl原子、Si原子、及びM原子の数の合計を100原子%としたときに、Al原子の含有割合が20原子%以上94原子%以下、Si原子の含有割合が3原子%以上77原子%以下、M原子の含有割合が3原子%以上77原子%以下である
ことを特徴とする、光学的情報記録媒体を提供する。
図1は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の模式図である。図示した媒体において、凹凸部1は、基板にピットと呼ばれる凹部を形成することにより構成されている。追記マーク2は、凹凸部1が存在する基板上に形成された金属層に形成される。凹凸部1と追記マーク2の使用形態としては、凹凸部1として映像および音声などの主情報を記録し、追記マーク2として媒体のシリアルナンバー等の副情報を記録する例が挙げられる。追記マーク2は、図1に示す形態に限定されることなく、例えば、半径方向において隣り合う凹凸部1と凹凸部1との間にレーザ照射を行うことによって形成することも可能である。なお、凹凸部は、ピットに限られず、蛇行した溝(ウォブル(wobble)を有する溝)であってよい。その場合、溝の蛇行位置および方向を設計することによって、所望の主情報が記録される。
図3は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の一構成例の断面図を示す。
光学的情報記録媒体3は、基板4、金属層5、および光透明層6で構成される。この形態において、基板4に形成された凹凸部(図示せず)と金属層5とが情報層を構成している。金属層5は、基板4上に設けられている。さらに光透明層6(カバー層または保護層とも呼ばれる)が金属層5の上に形成されている。
基板4の表面においては、予め凹凸部1が転写により形成されている。凹凸部1が形成された基板4を作製する手順は以下のとおりである。
次に、本実施の形態の光学的情報記録媒体の記録再生方法の一例について説明する。
図9は、本実施の形態の光学的情報記録媒体の記録再生に用いられる記録再生装置18を示す。光学的情報記録媒体3が光ディスクである場合に、記録再生に用いる装置の一例の概略を示す。信号の記録再生には、レーザ20と対物レンズ19とを搭載した光学ヘッド(図示省略)と、レーザビーム7を照射する位置を所定の位置へと導くための駆動装置(図示省略)と、トラック方向及び膜面に垂直な方向の位置を制御するためのトラッキング制御装置及びフォーカシング制御装置(図示省略)と、レーザパワーを変調するためのレーザ駆動装置(図示省略)と、媒体を回転させるためのスピンドルモータ22とを備えた装置を用いる。
(実施例1)
実施例1では、金属層を構成する組成物としてAl−Si−Crを用いた場合に、金属層の組成が反射率、ROMマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性に及ぼす影響について調べた。
図3に示す構成を有し、金属層の組成がそれぞれ異なる光学的情報記録媒体のサンプルを33枚(No.1〜33)を作製し、それぞれについて上記影響を評価した。以下にその詳細を示す。
次に光学的情報記録媒体3の評価手法について説明する。光学的情報記録媒体3の評価には、図9に示されているような光学的情報記録媒体3を回転させるスピンドルモータ22と、レーザビーム7を発するレーザ20を備えた光学ヘッドと、レーザビーム7を光学的情報記録媒体3の金属層上に集光させる対物レンズ19とを具備した一般的な構成の記録再生装置18を用いた。評価においては、波長405nmの半導体レーザと開口数0.85の対物レンズを使用した。情報記録媒体を回転させる線速度は4.92m/s(36Mbps、BD1倍速相当)とした。
反射率は以下の手順で評価した。記録再生装置18を用いて、レーザビームを光学的情報記録媒体3に向けて照射し、光学的情報記録媒体3から反射する光量より反射率を測定した。ここで、反射率が50%より大きければ「++」、30%より大きければ「+」、30%未満の場合には不十分であることから「−」と判定した。
ROMマークの信号品質は以下の手順で評価した。記録再生装置18を用いて、マーク長2Tから8TのROMマークの平均ジッタを測定した。測定の結果、平均ジッタが6.5%以下の場合は「+」、6.5%より大きい場合は「−」と判定した。
追記マークの信号品質は以下の手順で評価した。まず、各記録媒体の金属層にレーザビーム7を照射して、マーク長90Tの追記マークを形成した。追記マークは、金属層の組成に応じて、Rb/Ra等を考慮して最適なパワーを選択して形成した。それから、記録再生装置18を用いて、マーク長90Tからなる追記マークの平均ジッタを測定した。測定の結果、平均ジッタが8.0%以下の場合は「+」、8.0%より大きい場合は「−」と判定した。
耐湿性は以下の手順で評価した。記録再生装置18を用いて、まず予めマーク長90Tからなる追記マークの平均ジッタを測定した。次に、80℃85%RHに設定した恒温高湿槽において、記録媒体を200時間保持した後、恒温高湿槽から取り出して、同トラックのジッタ値を測定した。ここでジッタ値の変化が+1.0%以下の場合は「++」、+2.0%以下の場合は「+」、+2.0%より大きい場合は「−」と判定した。
次に金属層中の各原子の含有率の測定方法を説明する。光学的情報記録媒体3の記録層を構成する元素の含有率は、組成分析用のサンプルを作成して測定した。具体的には、媒体の記録層の形成に用いた、組成が異なる複数のAl−Si−Crターゲットを用意し、スパッタリング装置を使用して、厚さ1mmのSi基板上に厚さが500nmの膜を形成した。膜の形成条件は、各媒体の記録層を形成するときに採用した条件と同じとした。次にX線マイクロアナライザーを用いて、各膜の組成分析を実施した。実施例において示す金属層の組成は、本方法により分析した結果であり、Al原子、Si原子およびCr原子の数の合計を100原子%としたときの、各原子の含有割合を示す。
実施例1で作製した光学的情報記録媒体について、上記評価を行った結果を表1に示す。
Crの割合が3原子%未満であると、金属層の耐湿性が低下する傾向が認められた。
実施例2では、金属層を、Al−Si−Ni系材料で形成した場合に、金属層の組成が反射率、ROMマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性に及ぼす影響について調べた。金属層の組成がそれぞれ異なる複数の光学的情報記録媒体をサンプルとして作製し、評価した。以下にその詳細を示す。
本実施例で、図3に示す光学的情報記録媒体をサンプルとして作製した。本実施例において作製した記録媒体は、金属層5をAl−Si−Ni系材料で形成したことを除いては、実施例1で作製した媒体と同じ構成を有するように作製した。表2には、実施例2の各サンプル(No.34〜47)の金属層の組成を示している。
実施例2で作製したサンプルの金属層組成の分析方法、ならびに反射率、ROMマークの信号品質、追記マークの信号品質および耐湿性の評価方法は、実施例1で用いたそれらと同じである。
実施例2で作製したサンプルの評価結果を表2にまとめる。
金属層中のNi量が3原子%未満であると、金属層の耐湿性が低下する傾向が認められた。
実施例3では、ROMマークの信号品質と追記マークの信号品質がともに良好となる条件を調べるため、追記マークを記録するためのレーザビームを照射する前の媒体の反射率Raと、追記マークを記録した後(即ち、レーザ照射後)の反射率Rbの比を変化させて、追記マークおよびROMマークの信号品質を評価した。
本実施例では、サンプルとして、実施例1と同様に、図3に示す光学的情報記録媒体3を作製した。本実施例のサンプル(No.48)は全て同じ構成であり、追記マークを形成するためのレーザ照射パワーを調整することにより、RaとRbの値を設計した。情報記録媒体の製造方法、反射率、および信号品質の評価方法は、実施例1において述べたとおりである。本実施例で用いた金属層の組成は、Al:Si:Cr=78:4:18[原子%]である。
ROMマークおよび追記マークの信号品質については、以下のように評価した。実施例1で使用した記録再生装置を用いて、追記マークを形成した後のROMマーク、および追記マークの平均ジッタを測定した。測定の結果、ROMマークの信号品質は、平均ジッタが6.5%以下であれば「+」、6.5%より大きければ「−」と判定した。追記マークの信号品質は、平均ジッタが8.0%以下であれば「+」、8.0%より大きければ「−」と判定した。
表3は、実施例3で作製したサンプルの評価結果をまとめたものである。
実施例4では、2つの情報層を有する情報記録媒体の金属層を、Al−Si−Cr系材料、またはAg−Bi系材料で形成し、反射率、ROMマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性を評価した。
本実施例で作製したサンプル(No.49〜51)は、図5に示す光学的情報記録媒体3と同様の層構成を有するものであった。使用した基板4はポリカーボネイト樹脂からなる基板であり、12cmの直径および1.1mmの厚さを有し、一方の表面に凹凸部(主情報として形成されたROMマーク)を有するものであった。
実施例4で作製したサンプルの各情報層の反射率、ROMマークの信号品質、追記マークの信号品質、および信頼性の評価方法は、実施例1で用いたそれらと同じである。
表4は、各サンプルにおける第1の金属層と第2の金属層の材料の組み合わせ、および評価結果をまとめたものである。
実施例5では、本発明の光学的情報記録媒体で用いられる金属層としてのAl−Si−Cr組成物の電気抵抗率を4端子法により評価した。
本実施例で作製したサンプル(No.52〜53)の膜組成は、表5に示すとおりである。これらの組成を有する金属層を、石英基板の表面上に、厚さ約20nmとなるようにスパッタリング法により形成した。スパッタリングの条件は、実施例1で採用したそれらと同じである。
評価装置として三菱化学(株)製の抵抗率計ロレスターGP(商品名)を使用し、計測されるシート抵抗からバルク抵抗を算出した。各組成について、3つのサンプルの平均値を測定結果とした。
表5は、金属層の組成とバルク抵抗をまとめたものである。
実施例6では、Al−Si−Cr金属層の組成として代表的な組成を2つ選択して、金属層を形成し、情報記録媒体の反射率と記録感度を評価した。
本実施例で作製したサンプル(No.52〜53)の金属層の組成は、表6に示すとおりである。実施例1で用いた方法と同様の方法でこれらの組成を有する金属層からなる、図3に示す構成の情報記録媒体を作製した。
作製した情報記録媒体の評価は実施例1で用いた装置と同じものを用いて実施した。反射率を実施例1で説明した方法に従って評価した。本実施例では、情報記録媒体を回転させる線速度を9.84m/s(72Mbps、BD2倍速相当)として、記録媒体の記録感度を評価した。記録感度は、実施例1で説明した評価方法に従って追記マークの信号品質を測定したときに、追記マークの信号品質が「+」となるのに必要とされる、記録パワーの最低値で示している。
表6は、金属層の組成と反射率、記録媒体の記録感度をまとめたものである。
金属層5の組成を、Al:Si:Mg=80:12:8(原子%)としたこと以外は、実施例1で用いた方法と同様の方法で、図3に示す構成のサンプル(No.56)を作製した。得られた情報記録媒体の反射率、ROMマークの信号品質、追記マークの信号品質、および耐湿性を、実施例1で説明した方法と同じ評価方法で評価した。結果を表7に示す。
2 追記マーク
3 光学的情報記録媒体
4 基板
5 金属層
6 光透明層
7 レーザビーム
8 誘電体層
9 第1の金属層
10 中間層
11 第2の金属層
12 第1の情報層
13 第2の情報層
14 第nの金属層
15 第nの情報層
16 Al−Si−M−O層
17 Al−Si−M層
18 記録再生装置
19 対物レンズ
20 レーザ
21 光検出器
22 スピンドルモータ
Claims (13)
- 基板上に情報層を有し、前記情報層が金属層を有する情報記録媒体であって、
(1)前記情報層が、前記基板に形成された凹凸部を有し、
(2)前記金属層が、Al、Si、及びM(MはCr、及びNiから成る群より選択される少なくとも1つの元素)のみから実質的に成り、
前記金属層にレーザビームを照射することによって金属層の光学的特性が変化して、追記マークが形成され得、それによりレーザビームの照射によって再生可能な情報を記録することが可能であり、
前記金属層に含まれるAl原子、Si原子、及びM原子の数の合計を100原子%としたときに、Al原子の含有割合が60原子%以上94原子%以下、Si原子の含有割合が3原子%以上37原子%以下、M原子の含有割合が3原子%以上37原子%以下である情報記録媒体。 - 基板上に情報層を有し、前記情報層が金属層を有する情報記録媒体であって、
(1)前記情報層が、前記基板に形成された凹凸部を有し、
(2)前記金属層が、Al、Si、及びM(MはCr、及びNiから成る群より選択される少なくとも1つの元素)のみから実質的に成り、
前記金属層にレーザビームを照射することによって金属層の光学的特性が変化して、追記マークが形成され得、それによりレーザビームの照射によって再生可能な情報を記録することが可能であり、
前記金属層に含まれるAl原子、Si原子、及びM原子の数の合計を100原子%としたときに、3つの原子の組成がAl、SiおよびMを頂点とする三元組成図において、組成点(Al60,Si3,M37)、(Al80,Si3,M17)、(Al80,Si10,M10)、(Al78,Si12,M10)、(Al60,Si12,M28)で囲まれた範囲内にある情報記録媒体。 - 前記情報記録媒体の前記金属層に情報を記録するためのレーザビームを照射する前の反射率Ra及び前記金属層に情報を記録するためのレーザビームを照射した後の反射率Rbが、1.0<Rb/Ra<1.1を満たし得る、請求項1または2に記載の情報記録媒体。
- 前記金属層の厚さが3nm以上100nm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 前記基板上に積層されたn層(nは2以上の整数)の情報層を含み、少なくとも一つの情報層が請求項1〜4のいずれかに記載の金属層を有する情報層であることを特徴とする情報記録媒体。
- 前記情報層の前記金属層に、情報を、波長が350nm以上500nm以下であるレーザビームで記録し、前記情報層の前記金属層に記録した情報を、波長が350nm以上500nm以下である、レーザビームで再生することができる、請求項1〜5のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 前記情報層の前記金属層に、1回だけ情報を記録することが可能である、請求項1〜6のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 前記情報記録媒体が前記凹凸部が書換不可能な主情報を与える再生専用の媒体であり、前記金属層に副情報を追記することが可能である、請求項1〜7のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 前記金属層の片側もしくは両側にAl、Siおよび/もしくはM(MはCr、及びNiから成る群より選択される少なくとも1つの元素)の酸化物を主成分とする層が設けられていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 405nmのレーザビームを照射したときの反射率が30%以上であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 記録感度が5mW以下である、請求項1〜10のいずれかに記載の情報記録媒体。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の情報記録媒体の製造方法であって、基板上に直接、または他の層を形成して当該他の層の上に、金属層を形成する工程を有し、前記金属層の形成工程が、前記金属層をスパッタリング法により形成することを含み、
前記金属層の形成工程で用いるスパッタリングターゲットがAl、Si、およびM(MはCr、及びNiから成る群より選択される少なくとも1つの元素)を含むことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。 - スパッタリング法によって基板上に形成された金属層を、常温常圧下で酸素に接触させることにより、金属層の片側もしくは両側にAl、SiおよびM(MはCr、及びNiから成る群より選択される少なくとも1つの元素)から選択される1または複数の酸化物を主成分とする酸化物を形成することを特徴とする請求項12に記載の情報記録媒体の製造方法。
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