(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に記録膜および反射膜が形成され、記録レーザ光の照射により前記記録膜に情報を記録する光情報記録媒体において、
前記記録膜は、真空成膜法で形成されたものであって、前記記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質と前記熱分解により生じた物質を前記記録膜中に分散させる物質を含んでおり、
前記記録レーザ光の照射により前記熱分解を起こす物質が熱分解し、複素屈折率の変化が隆起変形よりも支配的に生じて前記情報の記録が行われるようにしたことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記記録膜は、光吸収率を調整する物質を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
透明基板上に記録膜および反射膜が形成され、記録レーザ光の照射により前記記録膜に情報を記録する光情報記録媒体において、
前記記録膜は、真空成膜法で形成されたものであって、前記記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質と光吸収率を調整する物質を含んでおり、
前記記録レーザ光の照射により前記熱分解を起こす物質が熱分解し、複素屈折率の変化が隆起変形よりも支配的に生じて前記情報の記録が行われるようにしたことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項４】
透明基板上に記録膜および反射膜を形成してなり、記録レーザ光の照射により前記記録膜に情報を記録する光情報記録媒体の製造方法において、
前記記録膜は、前記記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質を含み、前記記録レーザ光の照射により前記物質が熱分解し、複素屈折率の変化が隆起変形よりも支配的に生じて前記情報の記録が行われるものであって、
前記熱分解を起こすもととなる物質と光吸収率を調整する物質を異なるターゲットとし、前記熱分解を起こすもととなる物質と化合物を形成して前記熱分解を起こす物質を生成するための原料ガスと、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｓ、Ｏ、Ｃｌ、Ｎ、Ｐ、Ｉ、Ｂｒのうちの少なくとも１種を含むガスを導入して反応性スパッタにより前記記録膜を形成することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録レーザ光の照射により記録膜に情報を記録する光情報記録媒体およびその製造方法に関し、この光情報記録媒体としては、光ディスク、光カードに用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光情報記録媒体としてＣＤ（コンパクトディスク）と再生時互換性がある追記型ＣＤが商品化されている。これは、透明なプラスチック基板上に、有機色素記録膜、Ａｕ反射膜とＵＶ（紫外線）樹脂保護膜を設け、記録レーザ光の照射時に、有機色素記録膜の熱分解による基板の変形によって記録部の反射率を低下させ、信号を記録するものである。
【０００３】
【および発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の追記型ＣＤは、透明基板上に有機色素をスピンコータで塗布しているため、スピンコータ周囲の温度や湿度によって、成膜条件が異なり、生産歩留まりが悪くなるという問題がある。
これに対し、特公平３−５７５４０号公報には、スパッタ法を用いて基板上にエネルギー吸収性の記録膜を形成するものが開示されている。このエネルギー吸収性の記録膜としては、Ｔｅ、Ｉｎ等の低融点の金属とＮ、Ｏなどの元素を組み合わせたものが使用される。この記録膜にレーザビームが照射されると、局部加熱により記録膜内部からガスが発生し、このガスにより記録膜が隆起変形して記録が行われる。
【０００４】
この光情報記録媒体においては、スパッタ法を用いているため、生産歩留まりはよくなるが、このものでは記録膜の隆起変形を用いているため、反射膜や保護膜を記録膜にコートできず、ＣＤのような単板ディスクができないという問題がある。また、膜変形が起こると、記録マーク長が不正確になり、記録マーク長さ変調方式には適さないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、生産歩留りが良好で、かつ隆起変形をほとんど生じさせることなく記録を行うことができる光情報記録媒体を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明においては、記録膜を真空成膜法で形成し、記録膜に、記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質を含み、記録レーザ光の照射により前記物質が熱分解し、複素屈折率の変化が隆起変形よりも支配的に生じて前記情報の記録が行われるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
真空成膜法で記録膜を形成することにより、生産歩留りを良好とすることができる。この真空蒸着法としては、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法などを用いることができる。
また、上記した熱分解する物質を用いることにより、記録レーザ光の照射によって、その物質が熱分解し、熱分解した物質が記録膜中に析出されて記録膜の複素屈折率が変化する。この場合、隆起変形よりも複素屈折率の変化が支配的に生じる。従って、隆起変形をほとんど生じさせることなく情報の記録を行うことができる。
【０００８】
ここで、上記した熱分解を起こす物質としては、後述するようにＣｕ−Ｎ、Ｓｎ−Ｎ、Ａｇ−Ｎ、Ｎｉ−Ｎなどの、金属と窒素の化合物を用いることができる。このような化合物を用いた場合、記録レーザ光の照射によって、熱分解により生じたＣｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉが記録膜中に析出される。この場合、請求項１に記載の発明のように、熱分解により生じた物質を記録膜中に分散させる物質を含むようにするのが好ましい。そのような物質としては、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｓ、Ｏ、Ｃｌ、Ｎ、Ｐ、Ｉ、Ｂｒのうちの少なくとも１種を含むガスを導入して形成された有機物質を用いることができる。
【０００９】
また、請求項２、３に記載の発明のように、記録膜の光吸収率を調整する物質を含むようにすれば、反射膜から反射してきた光を効率的に透過させ、反射率を高めることができる。この場合、その混入量を調整することにより、反射率の制御を容易に行うことができる。また、真空蒸着法としてスパッタ法を用いた場合、請求項４に記載の発明のように、熱分解を起こすもととなる物質をターゲットとし、この物質と化合物を形成して熱分解を起こす物質を生成するための原料ガスと、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｓ、Ｏ、Ｃｌ、Ｎ、Ｐ、Ｉ、Ｂｒのうちの少なくとも１種を含むガスを導入して反応性スパッタにより記録膜を形成するようにすることができる。
【００１０】
この場合、熱分解を起こすもととなる物質としては、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉを用いることができ、この物質と化合物を形成して熱分解を起こす物質を生成するための原料ガスとしてはＮ2 ガスを用いることができる。また、この請求項４に記載の発明では、熱分解を起こすもととなる物質と光吸収率を調整する物質を異なるターゲットとして、反応性スパッタを行うようにしているので、請求項２に記載の発明のように、光吸収率を調整する物質を含んで記録膜を形成することができる。
【００１１】
上記した各請求項に記載の光情報記録媒体としては、基板上に、記録膜、反射膜、保護膜が形成された構造（Single Layer / Single Sided Disk）のもの以外に、ＤＶＤのような２枚張り合わせディスクにおいて、両方の基板に記録層を設けて片方の面から２つの層の信号を読み出す片面２層方式(Dual Layer / Single Sided Disk)のもの、あるいは２層の信号面の基板を張り合わせた両面２層方式（Dual Layer / Dual Sided Disk）のものにも適用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態にかかる光情報記録媒体の模式的な断面構成を示す。図に示すように、プラスチック、ガラス等の透明基板１上に、記録膜２、反射膜３、樹脂保護膜４が形成されて光情報記録媒体が構成されている。透明基板１には、図示してないが、ウォブルを持った案内溝（グルーブ）が形成されており、この案内溝は、例えば深さが５０ｎｍ以下で、幅が０．７〜０．５μｍ程度のものである。
【００１３】
記録膜２は、真空成膜法で形成されたものであって、記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質、熱分解により生じた物質を記録膜２中に分散させる物質、および記録レーザ光に対し透明で記録膜２の光吸収率を調整する物質を含んでいる。
記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質としては、Ｃｕ−Ｎを用いることができる。また、Ｓｎ−Ｎ、Ａｇ−Ｎ、Ｎｉ−Ｎなどを用いることもできる。また、熱分解により生じた物質を記録膜２中に分散させる物質としては、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｓ、Ｏ、Ｃｌ、Ｎ、Ｐ、Ｉ、Ｂｒのうちの少なくとも１種を含むガスを導入して形成された有機物質、例えばＣY ＨX （Ｙ＝１〜２、Ｘ＝１〜６）を主成分とするものを用いることができ、具体的にはＣＨ4 を用いることができる。さらに、記録膜２の光吸収率を調整する物質としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 を用いることができる。
【００１４】
反射膜３は、スパッタ法、蒸着法により形成された金属反射膜、例えばＡｕ、Ａｇ、Ａｌ膜または合金を用いることができる。また、金属反射膜の代わりに光干渉多層反射膜を用いてもよい。
樹脂保護膜４としては、ＵＶ硬化樹脂などを用いることができる。
このように透明基板１上に記録膜２、反射膜３、樹脂保護膜４を形成することによって、情報記録時に記録部の反射率が低下するようにした追記型の光ディスクを構成することができる。この場合、記録膜３を真空成膜法を用いて形成しているから、タクトタイムの短縮と生産歩留まりの向上を図ることができる。
【００１５】
なお、記録膜２は、スパッタ法以外に、蒸着法、イオンプレーティング法などを用いて成膜してもよい。
また、光情報記録媒体としては、保護板もしくは図１に示すものと同種の基板を接着剤、ＵＶ樹脂等で貼り合わせた構造のものであってもよい。
また、ＤＶＤのような２枚張り合わせディスクにおいて、両方の基板に記録層を設けて片方の面から２つの層の信号を読み出す片面２層方式のもの、あるいは２層の信号面の基板を張り合わせた両面２層方式のものであってもよい。
【００１６】
図２に、ＤＶＤにおける片面２層方式の構造を示す。案内溝をもった透明基板１１に半透明の記録膜１２と反射膜１３が形成され、もう一方の案内溝をもった透明基板１４に反射膜１５と記録膜１６が形成されている。２つの基板１１、１４は、ＵＶ樹脂スペーサ１７で張り合わされている。スペーサ１７の厚さは、３０〜８０ｎｍである。記録・再生は、記録膜１２、１６のいずれかに記録・再生レーザの焦点を合わせることにより行う。
【００１７】
図３にＤＶＤにおける両面２層方式の構造を示す。案内溝をもった透明基板２１に半透明の記録膜２２と反射膜２３が形成され、その上に２Ｐ法により案内溝をもったスペーサ２４が形成され、その上に記録膜２５、反射膜２６、保護層２７が形成されている。このような構造のディスクが接着層２７により２枚張り合わせて構成されている。スペーサ２４の厚さは、３０〜８０ｎｍである。記録・再生は、両面のどちらかの記録膜に記録・再生レーザの焦点を合わせることにより行う。
【００１８】
【実施例】
次に、上記した光情報記録媒体の実施例について説明する。
（実施例１）
案内溝を持った透明なポリカーボネイト基板１上に、反応性高周波スパッタ法（反応性ＤＣスパッタ法でもよい）により、ＣｕターゲットとＺｎＳ−ＳｉＯ2 ターゲットを同時にスパッタし、記録膜２を形成する。このとき、ＡｒとＮ2 とＣＨ4 のガスを導入する。スパッタパワーはＣｕターゲットが２００Ｗであり、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 ターゲットが４００Ｗである。また、ガス圧は１２Ｐａであり、ＡｒとＮ2 とＣＨ4 の比率は７：２：３である。さらに、反射膜３としてＡｕを１００ｎｍ形成する。最後に、樹脂保護膜４として、ＵＶ硬化樹脂をスピンコータで塗布し、紫外線を照射することにより、硬化させる。
【００１９】
このときの記録膜２の複素屈折率は、分光エリプソメータで測定すると、記録膜形成状態（ａｓｄｅｐｏ時）には２．０−０．０３ｉであり、熱処理後は２．０−０．５ｉとなった。なお、熱処理後の複素屈折率は、記録レーザ光の照射時の複素屈折率を表している。また、案内溝が形成されていないミラー面において、膜厚に対する反射率依存性は図４に示すようになった。また、基板１の案内溝を幅０．７μｍ、深さ４０ｎｍとした場合、案内溝上では、膜厚に対する反射率依存性は図５に示すようになった。図４、図５から、膜厚を１７０ｎｍとした場合、ミラー面の反射率は８３％となり、案内溝上では６６％となる。従って、６５％以上の反射率を有し、また振幅変調度に相当するコントラストは約８０％となり、ＣＤ規格を満たしている。
【００２０】
次に、実際にこの光ディスクに記録を行った。線速２．８ｍ／ｓ（２倍速）でＥＦＭ信号を記録してみた結果、レーザパワー（７８０ｎｍ）１１ｍＷで記録可能であった。ＥＦＭ信号の中でパルス幅の最も長い信号であるＩ１１の振幅変調度は７５％となり、振幅変調度６０％以上を必要とするＣＤ規格を満足し、良好な再生信号を得ることができた。
【００２１】
この実施例１に示すものについて、記録レーザ光を照射して記録を行った部分についてＴＥＭ観察により検討を行った。図６にその部分の平面状態を示し、図７に図６中のＡ−Ａ断面を示す。なお、図において、５は案内溝を示し、６は記録部を示す。
この実施例１においては、記録膜２にＣｕ−Ｎ、ＣＨ4 、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 が含まれている。記録レーザ光を照射すると、その照射エネルギーによってＣｕ−Ｎが熱分解し、Ｃｕが記録膜２中に析出する（析出したＣｕを図中に符号７で示す）。この析出したＣｕ７は、記録膜２中に分散し、光を吸収するため、記録膜２の光学定数、すなわち複素屈折率が変化する。この場合、ＣＨ4 は、析出したＣｕ７を記録膜２中に分散させる役目を果たす。また、案内溝５の中央が最も照射エネルギーが高くなっているため、析出したＣｕ７が大きく、案内溝５の周囲においては析出したＣｕ７が小さくなっている。
【００２２】
図８に、案内溝５に沿ってＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により記録膜２の表面状態を測定した結果を示す。横軸は案内溝５の所定位置からの溝方向距離を示し、縦軸は記録膜２の表面位置を示す。なお、基板１の表面の粗さの影響があるため、記録膜２の表面位置に凹凸状の変化が生じている。図から分かるように、記録領域は、未記録領域と比較して記録膜２がほとんど変形していなく、平均的な高低差からしてもせいぜい２０ｎｍ程度の変形量である。
【００２３】
また、図９に、案内溝５に沿ってＡＦＭにより記録膜２の表面変形の記録レーザパワー依存性について測定した結果を示す。横軸は記録レーザパワーを示し、縦軸は記録膜２の変形量を示す。また、図１０に、反射率、振幅変調度、キャリア信号−ノイズ比（Ｃ／Ｎ）の記録レーザパワー依存性の測定結果を示す。図９、図１０から分かるように、Ｃ／Ｎが一番高くなる記録レーザパワー８ｍＷにおいて、記録膜変形量は１５ｎｍである。
【００２４】
従って、この実施例１に示すものにおいては、記録レーザ光の照射により記録膜２において隆起変形がほとんど生じていないといえる。
すなわち、この実施例１に示すものでは、記録レーザ光の照射によりＣｕ−Ｎが熱分解し、複素屈折率の変化が隆起変形よりも支配的に生じて情報の記録が行われている。なお、記録レーザ光の照射により記録膜２に生じる隆起変形が５０ｎｍ以下であれば、複素屈折率の変化が隆起変形よりも支配的に生じていると考えられる。
【００２５】
また、本発明に係る光情報記録媒体としては、上記した実施例１以外に、以下に示す実施例２、３によっても同様に作成することができる。
（実施例２）
案内溝を持った透明なポリカーボネイト基板１上に、反応性高周波スパッタ法により、ＣｕとＳｎの原子％が４０：６０の合金ターゲットをスパッタし、記録膜２を形成する。このとき、ＡｒとＮ2 とＣＨ4 のガスを導入する。スパッタパワーは５００Ｗであり、ガス圧は１２Ｐａであり、ＡｒとＮ2 とＣＨ4 の比率は６：３：３である。さらに、反射膜３としてＡｕを１００ｎｍ形成する。最後に、樹脂保護膜４として、ＵＶ硬化樹脂をスピンコータで塗布し、紫外線を照射することにより、硬化させる。
【００２６】
このときの記録膜２の複素屈折率は、２．６−０．０７ｉであった。また、膜厚１２５ｎｍのときミラー面の反射率が７８％となり、案内溝上では７３％となった。従って、６０％以上の反射率を有し、ＣＤ規格を満たしている。
次に、実際にこの光ディスクに記録を行った。線速２．８ｍ／ｓ（２倍速）でＥＦＭ信号を記録してみた結果、レーザパワー（７８０ｎｍ）９ｍＷで記録可能であった。ＥＦＭ信号の中でパルス幅の最も長い信号であるＩ１１の振幅変調度は７４％となり、振幅変調度６０％以上を必要とするＣＤ規格を満足し、良好な再生信号を得ることができた。
（実施例３）
案内溝を持った透明なポリカーボネイト基板１上に、反応性高周波スパッタ法により、ＡｇターゲットとＺｎＳ−ＳｉＯ2 ターゲットを同時にＲＦスパッタし、記録膜２を形成する。このとき、ＡｒとＮ2 とＣＨ4 のガスを導入する。スパッタパワーはＡｇターゲットが１００Ｗであり、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 ターゲットが５００Ｗである。また、ガス圧は１２Ｐａであり、ＡｒとＮ2 とＣＨ4 の比率は１：１：１である。このとき反応性によりＡｇ−Ｎが形成される。さらに、反射膜３としてＡｕを１００ｎｍ形成する。最後に樹脂保護膜４として、ＵＶ硬化樹脂をスピンコータで塗布し、紫外線を照射することにより、硬化させる。
【００２７】
このときの記録膜２の複素屈折率は、２．５−０．０５ｉであった。また、膜厚１３０ｎｍのときミラー面の反射率が８１％となり、案内溝上では７６％となった。従って、この実施例３においても６０％以上の反射率を有し、ＣＤ規格を満たしている。
次に、実際にこの光ディスクに記録を行った。線速２．８ｍ／ｓ（２倍速）でＥＦＭ信号を記録してみた結果、レーザパワー（７８０ｎｍ）９ｍＷで記録可能であった。Ｉ１１の振幅変調度は６６％となり、ＣＤ規格を満足する良好な再生信号を得ることができた。
【００２８】
なお、上記した実施例１〜３において、記録レーザ光の照射時に熱分解を起こす物質として、Ｃｕ−Ｎ、Ｓｎ−Ｎ、Ａｇ−Ｎ、Ｎｉ−Ｎを示したが、Ｃｕ−Ｎは３００℃で熱分解し、ＳｎＮは３６０℃で熱分解し、Ａｇ−Ｎは１６５℃で熱分解し、Ｎｉ−Ｎは３００℃で熱分解する。従って、Ｃｕ−Ｎ、Ｓｎ−Ｎ、Ａｇ−Ｎ、Ｎｉ−Ｎは通常の記録レーザ光で十分熱分解する。これに対し、従来技術の欄で記載したＴｅ、Ｉｎと窒素の化合物は、通常の記録レーザ光の温度では熱分解しないため、これらのものでは熱分解による複素屈折率の変化はほとんど生じていない。
（実施例４）
案内溝をもった厚さ０．６ｍｍの透明基板１１に半透明の記録膜１２を実施例１と同様の方法で１１０ｎｍ形成し、その上にＳｉ−Ｃの半透明反射膜１３を６０ｎｍ形成する。このときの透過率は、６０％であった。もう一方の案内溝をもった厚さ０．６ｍｍの透明基板１４に、反射膜１５としてＡｕを８０ｎｍ形成し、実施例１と同様の方法で記録膜を１１０ｎｍ形成する。２つの基板１１，１４を液体状のＵＶ樹脂で張り合わせ、スピンナーでＵＶ樹脂を振り切り、スペーサ１７の厚さを５５μｍにする。次に、ＵＶ照射し、硬化させる。このときの記録膜１２の反射率は２４％であり、基板１を通した記録膜１６の反射率は２３％であった。
【００２９】
線速３．８４ｍ／ｓにおいて、波長６３５ｎｍのレーザにより、ＤＶＤ信号を記録した結果、記録膜１２は９ｍＷで記録でき、このときのジッターは７ｎｓであった。同様に、記録膜１６の記録パワーは８ｍＷであり、このときのジッターは８ｎｓであった。
（実施例５）
案内溝をもった厚さ０．６ｍｍの透明基板２１に半透明の記録膜２２を実施例１と同様の方法で１１０ｎｍ形成し、その上にＳｉ−Ｃの半透明反射膜２３を６０ｎｍ形成する。このときの透過率は、６０％であった。この半透明反射膜２３上にＵＶ樹脂を付け、案内溝のあるスタンパーを押し付け、スピン回転によりスペーサ２４の厚さを５５ｎｍにする。次に、ＵＶ照射により硬化させ、スタンパーを剥離する。さらに、記録膜２５を実施例１と同様の方法で１１０ｎｍ形成し、その上に反射膜２６としてＡｕを８０ｎｍ形成し、さらに保護層２７を形成する。そして、上記のようにして形成された２つの基板を液体状のＵＶ樹脂で張り合わせ、スピンナーで樹脂を振り切り、次に、ＵＶ照射し、硬化させる。このときの記録膜２２の反射率は２４％であり、基板２１を通した記録膜２５の反射率は２３％であった。
【００３０】
線速３．８４ｍ／ｓにおいて、波長６３５ｎｍのレーザにより、ＤＶＤ信号を記録した結果、記録膜２２は９ｍＷで記録でき、このときのジッターは７ｎｓであった。同様に、記録膜２５の記録パワーは８ｍＷであり、このときのジッターは８ｎｓであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光情報記録媒体の模式的な断面構成図である。
【図２】ＤＶＤにおける片面２層方式の構造を示す図である。
【図３】ＤＶＤにおける両面２層方式の構造を示す図である。
【図４】実施例１において案内溝が形成されていないミラー面での膜厚に対する反射率依存性を示す図である。
【図５】実施例１において案内溝上での膜厚に対する反射率依存性を示す図である。
【図６】実施例１において記録レーザ光を照射して記録を行った部分の平面状態を示す図である。
【図７】図４中のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図８】実施例１において案内溝に沿ってＡＦＭにより記録膜２の表面状態を測定した結果を示す図である。
【図９】実施例１において案内溝５に沿ってＡＦＭにより記録膜２の表面変形の記録レーザパワー依存性について測定した結果を示す図である。
【図１０】実施例１において反射率、振幅変調度、Ｃ／Ｎの記録レーザパワー依存性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１…透明基板、２…記録膜、３…反射膜、４…樹脂保護膜、５…案内溝、
６…記録部、７…析出したＣｕ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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