(57)【要約】【課題】基板上に先ず反射層が形成される光ディスクにおいて、成膜時や繰り返しの記録再生動作等によって生じる熱や応力による基板変形を抑制し、長期安定性に優れた光ディスクを提供する。【解決手段】基板1001上に少なくとも反射層1003を有し、光の照射により情報の再生を行う光ディスクにおいて、基板1001と反射層1003との間に緩衝層1002を設けたことを特徴とする光ディスク。【選択図】図１
2006338717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも反射層を有し、光の照射により情報の再生を行う光ディスクにおいて、前記基板と前記反射層との間に緩衝層を設けたことを特徴とする光ディスク。
【請求項２】
基板上に少なくとも反射層、記録層を順に形成して成り、光の照射により記録層を加熱することで情報の記録及び再生、又は、記録、再生及び消去を行う光ディスクにおいて、前記基板と前記反射層との間に緩衝層を設けたことを特徴とする光ディスク。
【請求項３】
緩衝層が、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮ及びＳｉＣから成る群より選ばれる少なくとも一種の誘電体を含む請求項１又は２記載の光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の照射により情報の再生を行うことが可能な再生専用型、光の照射、加熱により情報の記録及び再生を行うことが可能な追記型、また光の照射、加熱により情報の記録、再生及び消去を行うことが可能な相変化タイプ、並びに、光磁気タイプの書き換え型の光ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、動画像のデジタル化の動きとあいまって、記録媒体の記録密度を高めて、さらに大容量の記録媒体とする要求が高まるにつれ、従来用いられてきた磁気記録媒体にかわって、非接触で記録密度を大きく取れる光ディスクの研究開発が盛んにされてきている。この光ディスクにはいくつかの種類があるが、大きく分けて、情報の読み出しだけが可能な再生専用型、記録・再生だけが可能な追記型、及び、情報の記録・再生並びに消去が可能な書換え型などがある。
【０００３】
この書換え型の光ディスクは、主に光磁気型と相変化型があり、前者はレーザ光を磁性膜に照射し、照射された部分の温度が上昇して保磁力が減少すると磁化が反転しやすくなることを利用して情報を記録又は消去し、情報の再生は光を直線偏光して磁性膜の表面で反射、透過させた際に生じる偏光面の回転、すなわちカー効果やファラデー効果を利用するものである。
【０００４】
一方、相変化型は、例えばカルコゲン元素を主成分とする材料にレーザ光を照射し、融点以上に加熱・急冷させた際には非晶質（アモルファス）状態になり、結晶化温度と融点の間の温度に加熱させれば結晶状態になることを利用して情報の記録・消去を行い、またその両者の反射率の違いを利用して情報の再生を行うものである。
【０００５】
この書換え型の光ディスクのうち相変化型は、一般には例えばポリカーボネイト（ＰＣ）やエポキシ系樹脂、さらにアクリル系樹脂（ＰＭＭＡ）等の基板上に、ＺｎＳ、ＺｒＯ2又はＳｉＯ2といった第１の保護層を設け、その上に記録層を形成し、さらにその上に第１の保護層と同じ物質より成る第２の保護層を設ける構造をしている（さらに第２の保護層の上に有機系の保護層を積層させる場合もある）。
【０００６】
記録層として用いられる材料としては、結晶化が速く、非晶質の状態が長期的に安定し、かつ書換えの回数が増えても動作特性が安定している物質が要求され、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ系、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｔｅ系、Ｓｎ−Ｔｅ系あるいはＴｅ−Ｏ−Ｓｎ−Ｇｅ系のものが使用される。また保護層は記録層の耐酸化等の耐候性を向上させ、長期安定性を確保するとともに効率よく記録層の加熱が行えるように断熱効果の大きいものが好まれることから、前述のＺｎＳ2、ＺｒＯ2又はＳｉＯ2といったものが用いられる。
【０００７】
これら光ディスクへの信号の記録再生には、光ピックアップが用いられ、記録面上に光を正確に集光させるために、記録面のうねりに追従できるよう、光ピックアップにサーボをかけて、記録面に対する光ピックアップの位置精度を出している。
【０００８】
また、光ディスクの記録密度は、一般的に再生光学系のレーザ波長及び対物レンズの開口数ＮＡに大きく依存する。すなわち、再生光学系のレーザ波長λと対物レンズの開口数ＮＡが決まると、ビームウェストの径が決まるため、信号再生可能な記録ピットの空間周波数は２ＮＡ／λ程度が限界となってしまう。したがって、光記録媒体で高密度化を実現するためには、再生光学系のレーザ波長λを短くするか、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする必要がある。
【０００９】
ところが、対物レンズの開口数ＮＡを上げると、再生光が照射されてこれが透過する部分の厚さを薄くする必要がある。これは、高ＮＡ化に伴い、光学ピックアップの光軸に対してディスク面が垂直からズレる角度（いわゆるチルト角、光源の波長の逆数と対物レンズの開口数の積の２乗に比例する。）により発生する収差の許容量が小さくなるためであり、このチルト角が基板の厚さによる収差の影響を受け易いためである。従って基板の厚さを薄くしてチルト角に対する収差の影響をなるべく小さくするようにしている。
【００１０】
他方、光ピックアップの位置に対するサーボ制御の応答性にも限界がある為、所望の精度で上記位置を正確に制御するのは困難であることから、再生光が透過する部分の厚さのばらつきも所定の範囲内に収める必要がある。
【００１１】
しかしながら、今後、さらなる高記録密度化が要求されるものと思われ、基板のさらなる薄型化が必要となってくるものと思われる。そこで、例えば基板の一主面上に凹凸を形成して記録層とし、その上に反射膜を設け、さらにこの上に光を透過する薄膜である光透過層を設けるようにし、光透過層側から再生光を照射して記録層の情報を再生するような再生専用型の光ディスクや、基板の一主面上に反射膜を設け、その上に有機系色素膜や相変化膜、或いは光磁気記録膜を形成して記録層とし、さらにこの上に光を透過する薄膜である光透過層を設けるようにし、光透過層側から再生光を照射して記録層への情報の記録・再生、又は記録・再生及び消去を行う追記型や書き換え型の光ディスク等、チルトマージンを拡大するなどの工夫がなされたが提案されている。このようにすれば、光透過層を薄型化していくことで対物レンズの高ＮＡ化に対応可能である。なお、このような光透過層は、アクリル系の高分子材料等の紫外線硬化型樹脂により形成されるのが一般的である。
【００１２】
例えばＤＶＤの延長線上で、直径１２ｃｍのディスク（片面）で２５ＧＢ程度の容量を実現する記録再生可能なＲＡＭ型光ディスクが開発されている（例えば、非特許文献１参照）。これは、その光学ピックアップとして、波長４０５ｎｍの青紫色のレーザダイオード（ＬＤ）と、開口数ＮＡが０.８５の対物レンズを適用し、光ディスクには、トラックピッチ（Ｔｐ）が３２０ｎｍのグルーブ（基板凸部）が刻まれたプラスチック基板上に相変化膜、反射膜などから成る記録情報層を形成し、その上に厚さ例えば０.１ｍｍの光透過性カバーを形成した構造を採用している。
【００１３】
このディスクに対するディジタル情報の記録は、光透過性カバー側から光ビームを、対物レンズで集光して基板に形成されたグルーブ（基板凸部）に沿って高精度のトラッキングサーボをかけながら、グルーブに集光した光ビームによる熱作用によって、相変化膜を相変化させることによって記録マークの形成を行う。すなわちディジタル信号に対応するパルス記録を行って所望の記録マーク列をグルーブ上に形成する。
【００１４】
また、再生においては、記録されたマーク列を同様にトラッキングしながら、反射ビーム強度を検出することにより信号再生を行う。
【００１５】
例えばＲＬＬ（１,７）変調方式でマーク記録を行うとき、例えば２５ＧＢの記録容量を確保するには、最短マーク長は、約１５０ｎｍになる。ところで、この場合、記録マークは、光ビーム照射側に凸とされたグルーブ上、すなわち対物レンズに近い側に形成される。
【００１６】
また、光ビームのトラッキングは、グルーブ（基板凸部）における回折光を用いるプッシュプル検出方式を採用して、上述した、ビーム照射側に凸とされたグルーブの中心線上に照射ビームを集光させ、その位置ずれによるプッシュプル信号をトラッキングエラー信号とし、これによってトラッキングサーボを掛けるようになされている。
【非特許文献１】Proc.SPIE Optical Data Storage,Vol.4342,pp168 〜177
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述した光透過性カバー側から光ビームを入射する再生方式においては、光ディスクを構成する各層の積層順序もこれまでとは全く反対となり、基板上には先ず反射層が形成されることとなる。その為、反射層の成膜時や、繰り返しの記録再生動作等によって、図４に示すように基板が熱や応力等による影響で変形を起こしてしまい、光ディスクの初期特性、並びに、長期安定性が劣下する問題が生じていた。図中（ａ）に初期の基板、（ｂ）に反射層形成後の基板における凹凸部断面形状の模式図を示す。ここで、基板の凹部凸部とは、凹凸面が形成されている基板の表面側から見た場合を言う。例えば、非特許文献１では、光透過性カバー側からの入射光に対して手前に出ている部位が凸部、奥に引込んでいる部位が凹部となる。
【００１８】
変形の仕方としては、基板凹部のエッジが食込む形で凸部が横方向から押しつぶされ、それに伴い、凸部側壁テーパ角が立ち、凸部の肩が盛り上がる傾向を示す。また、ここでは圧縮応力の反射層を用いた場合を示すが、引っ張り応力の反射層を用いた場合は、変形方向が異なり凸部が縦方向に押しつぶされる傾向を示す。
【００１９】
より詳細には、基板における凹部と凸部とのｄｕｔｙ、凸部側壁のテーパ角、溝深さ、及び、記録トラックの平坦性等が変化してしまうことで、光ディスクの熱構造や、各層のカバレッジ性（基板被覆性）等に変化が生じていた。その為、相変化型の記録層を用いる光ディスクにおいては、クロスイレース特性、反射層や記録層の耐食性、及び、繰り返し記録再生の耐久性に、他方、光磁気型の記録層を用いる光ディスクにおいては、クロスライト特性や記録再生プロセスそのものに悪影響を与えてしまうと言った問題が生じていた。中でも、反射層の成膜時における基板の変形による影響が大きい為、この影響を吸収する様、予め基板の変形を想定した初期の基板形状としておく等の試みがなされてきたが、熱や応力による基板の変形は再現性に乏しく、製造歩留まりを下げてしまうと言った問題を有していた。
【００２０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、基板上に先ず反射層が形成される光ディスクにおいて、成膜時や繰り返しの記録再生動作等によって生じる熱や応力による基板変形を抑制し、長期安定性に優れた光ディスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は、以下の光ディスクにより達成される。
【００２２】
基板上に少なくとも反射層を有し、光の照射により情報の再生を行う光ディスクにおいて、前記基板と前記反射層との間に緩衝層を設けたことを特徴とする光ディスク。
【００２３】
基板上に少なくとも反射層、記録層を順に形成して成り、光の照射により記録層を加熱することで情報の記録及び再生、又は、記録、再生及び消去を行う光ディスクにおいて、前記基板と前記反射層との間に緩衝層を設けたことを特徴とする光ディスク。
【００２４】
上記何れかの光ディスクにおいて、緩衝層が、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮ及びＳｉＣから成る群より選ばれる少なくとも一種の誘電体を含む光ディスク。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、基板上に先ず反射層が形成される光ディスクにおいて、成膜時や繰り返しの記録再生動作等によって生じる熱や応力による基板変形を抑制し、長期安定性に優れた光ディスクを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明による光ディスクの一実施態様を示す模式的断面図である。この態様においては、基板１００１の一主面上に、緩衝層１００２、反射層１００３、下部誘電体層１００４、記録層１００５、上部誘電体層１００６、及び、光透過性カバー層１００７が順次積層されている。この場合において、緩衝層１００２は、好ましくは、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮ、及び、ＳｉＣから選ばれる群より選ばれる少なくとも一種の誘電体を含んでいる。
【００２７】
このように基板１００１と反射層１００３との間に、緩衝層１００２を設けたことによる第一の作用は、緩衝層１００２の熱伝導率が反射層１００３のそれに比べて小さいことにより、反射層１００３をスパッタリング法により形成する際のプラズマからの輻射熱に関し、堆積されつつある反射層１００３を介して基板１００１へ伝達し続けることを防ぎ、基板の変形を抑制できうるものと考えられる。また第二の作用としては、一般的に圧縮側に膜応力の大きな反射層１００３（−２×１０9〜−５×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2）に対して、緩衝層１００２を薄く１層介在させることで、反射層１００３の膜応力が基板１００１に与える影響が緩和され、基板の変形を抑制できうるものと考えられる。
【００２８】
基板１００１の各層（緩衝層１００２から光透過性カバー層１００７）が形成される側の一主面には、情報再生用のピット列、或いは情報の記録再生を行う際に光学スポットを導くための案内溝となる凹凸部（図示せず）が形成されている。この基板１００１の厚さは、好ましくは０.３ｍｍ〜１.２ｍｍの範囲内から選ばれ、例えば１.１ｍｍである。
【００２９】
基板１００１の材料としては、例えばポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はアクリル系樹脂などのプラスチック材料や、ガラスなどが用いられる。
【００３０】
緩衝層１００２の材料は、例えば熱伝導を考慮して選ばれる。すなわち、反射層１００３に比べて低い熱伝導率、例えば４.０×１０-2Ｊ／ｍ・Ｋ・ｓ（４.０×１０-4Ｊ／ｃｍ・Ｋ・ｓ）より小さな値を有する金属元素、半金属元素、及びこれらの化合物又は混合物から選ばれる。具体的には、緩衝層１００２の材料として、例えば、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＮ、及び、ＳｉＣを挙げることができる。また、緩衝層１００２の厚さは５ｎｍ以上基板の溝深さ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば１０ｎｍである。緩衝層１００２の厚さを５ｎｍ以上にすれば膜の連続性が損なわれ難くなり、本発明の効果が充分に現れることになる。また、緩衝層１００２の厚さを基板の溝深さ以下にすれば、基板形状に倣った膜のカバレッジとなり易く、熱構造や耐食性等を維持することができる。
【００３１】
反射層１００３の材料は、例えば、反射機能及び熱伝導を考慮して選ばれる。すなわち、記録再生用に用いられるレーザ光の波長に対して反射能を有するとともに、熱伝導率が例えば４.０×１０-2〜４.５×１０2Ｊ／ｍ・Ｋ・ｓ（４.０×１０-4〜４.５Ｊ／ｃｍ・Ｋ・ｓ）の範囲内の値を有する金属元素、半金属元素、及びこれらの化合物又は混合物から選ばれる。具体的には、反射層１００３の材料として、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇｅなどの単体、又はこれらの単体を主成分とする合金を挙げることができる。実用性の面を考慮すると、これらのうちのＡｌ系、Ａｇ系、Ａｕ系、Ｓｉ系又はＧｅ系の材料が好ましい。反射層１００３の材料として合金を用いる場合は、例えば、ＡｌＣｕ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、ＡｌＣｏ、ＡｌＳｉ、ＡｌＭｇＳｉ、ＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＰｄＴｉ、ＡｇＣｕＴｉ、ＡｇＰｄＣａ、ＡｇＰｄＭｇ、ＡｇＰｄＦｅ、Ａｇ又はＳｉＢなどが好ましい。
【００３２】
反射層１００３の厚さは、８０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば１００ｎｍである。反射層１００３の厚さを８０ｎｍ以上にすれば、記録層１００５において生じる熱の拡散が十分で、熱冷却が十分になり、再生時に再生パワーによりジッター特性が低下してしまう問題が生じ難くなる。また、反射層１００３の厚さを１４０ｎｍ以下にすることは、熱特性や光学的な特性に差が生じる範囲まで厚くすれば良いという点で実用上の意義がある。
【００３３】
下層誘電体層１００４及び上層誘電体層１００６は、例えば、複数の誘電体層を積層することにより構成される。積層された誘電体層は、記録再生用のレーザ光に対して、吸収能が低い材料から構成され、好適には、消衰係数ｋが０＜ｋ≦３の関係を満たす材料より構成される。
【００３４】
図２に、下層誘電体層１００４及び上層誘電体層１００６の構成の一例を示す。下層誘電体層１００４は、第１の下層誘電体層２００１及び、この第１の下層誘電体層を構成する材料と反射層１００３を構成する材料とが反応することを防止する第２の下層誘電体層２００２から構成される。上層誘電体層１００６は、第１の上層誘電体層２００３、及び、この第１の上層誘電体層を構成する材料と光透過性カバー層１００７を構成する材料とが反応することを防止する第２の上層誘電体層２００４から構成される。第２の下層誘電体層２００２及び第２の上層誘電体層２００４は、Ｓｉ３Ｎ４からなる。第１の下層誘電体層２００１及び第１の上層誘電体層２００３は、例えば、ＺｎＳ−ＳｉＯ2混合体、好ましくは、モル比率が約４：１のＺｎＳ−ＳｉＯ2混合体からなる。
【００３５】
第２の下層誘電体層２００２の厚さは、８ｎｍ以上１４ｎｍ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば１０ｎｍである。第２の下層誘電体層２００２の厚さを８ｎｍ以上にすると、第１の下層誘電体層２００１を構成する材料である硫黄（Ｓ）の拡散を抑制し、反射層１００３の腐食を防止できる。また、第２の下層誘電体層２００２の厚さを１４ｎｍ以下にすれば、反射率の減少を抑制して所望の信号特性が得られる。
【００３６】
第１の下層誘電体層２００１の厚さは、４ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば６ｎｍである。第１の下層誘電体層２００１の厚さを４ｎｍ異常にすれば、均一な厚さを有する第１の下層誘電体層２００１を形成することが容易になる。また、第１の下層誘電体層２００１の厚さを１０ｎｍ以下にすれば、反射率の減少を抑制して所望の信号特性が得られる。
【００３７】
第１の上層誘電体層２００３の厚さは、４ｎｍ以上１２ｎｍ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば６ｎｍである。第１の上層誘電体層２００３の厚さを４ｎｍ以上にすれば、均一な厚さを有する第１の上層誘電体層２００３を形成することが容易になる。また、第１の上層誘電体層２００３の厚さを１２ｎｍ以下にすれば、熱が記録層１００５内に蓄熱され難くなり、再生安定性を良好に維持できる。
【００３８】
第２の上層誘電体層２００４の厚さは、３６ｎｍ以上４６ｎｍ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば４２ｎｍである。第２の上層誘電体層２００４の厚さを３６ｎｍ以上にすれば反射率の増加を適度に抑制し、４６ｎｍ以下にすれば反射率の減少を適度に抑制することができる。
【００３９】
記録層１００５は、例えば、結晶−アモルファスの構造相変化を利用して情報信号を記録する相変化記録層である。この記録層１００５の材料として、好ましくはカルコゲン化合物が選ばれ、より好ましくはＳｂＴｅ系合金材料が選ばれる。特に、ＳｂＴｅ系合金材料としては、好ましくはＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅが選ばれる。この場合、好ましくは、Ｇｅの含有率が２原子パーセント以上８原子パーセント以下の範囲内、Ｔｅに対するＳｂの比率が３.４倍以上４.０倍以下の範囲内から選ばれる。より好ましくは、Ｇｅの含有率が２原子パーセント以上８原子パーセント以下の範囲内、Ｔｅに対するＳｂの比率が４.２倍以上４.８倍以下の範囲内から選ばれる。
【００４０】
記録層１００５の厚さは、６ｎｍ以上１６ｎｍ以下の範囲内から選ばれることが好ましく、例えば１０ｎｍである。記録層１００５の厚さが６ｎｍ以上であれば、十分な再生耐久性を得ることができる。また、記録層１００５の厚さが１６ｎｍ以下であれば、記録感度が良好となり、情報信号を良好に記録できる。
【００４１】
光透過性カバー層１００７は、例えば、平面円環形状を有する光透過性シート（フィルム）と、この光透過性シートを上層誘電体層１００６に貼り合わせるための接着層（共に図示せず）とから構成される。接着層は、例えば紫外線硬化樹脂あるいは感圧性粘着剤からなる。光透過性シートは、記録／再生に用いられるレーザ光に対して、吸収能が低い材料からなることが好ましく、具体的には透過率が９０％以上の材料からなることが好ましい。具体的には、光透過性シートは、例えばポリカーボネート樹脂材料やポリオレフィン系樹脂からなる。例えば、光透過性シートの材料として、ポリカーボネート（ＰＣ）を用いる場合、熱膨張係数が７.０×１０-5（１／℃）程度、曲げ弾性率が２.４×１０4（ＭＰａ）程度の材料が用いられる。また、光透過性シートの材料として、ポリオレフィン系樹脂（例えばゼオネックス（登録商標））を用いる場合、熱膨張係数が６.０×１０-5（１／℃）程度、曲げ弾性率が２.３×１０4（ＭＰａ）程度の材料が用いられる。
【００４２】
また、この光透過性シートの厚さは、３μｍ〜１７７μｍの範囲内から選ばれることが好ましく、例えば、接着層との合計の厚さが例えば１００μｍになるように選ばれる。このような薄い光透過性カバー層１００７と、０.８５程度の高ＮＡ化された対物レンズとを組み合わせることによって、高密度記録を実現することができる。
【００４３】
この一実施形態による光透過性シートは、例えば、ポリカーボネート樹脂などの材料を押出機に投入し、ヒータ（図示せず）を用いて２５０〜３００℃の温度で溶融させ、複数個の冷却ロールを用いてシート状に成形し、基板１００１に合わせた形状に裁断することにより形成される。
【００４４】
また、光透過性カバー層１００７の表面上にゴミが付着したり、キズがついたりすることを防止する目的で、有機系あるいは無機系の材料からなる保護層をさらに形成してもよい。この場合にも記録再生を行うレーザの波長に対して吸収能を殆ど有しない材料が望ましい。
【００４５】
なお、本発明において、記録層、反射層及び上下層誘電体層、並びに基板の種類や各層の膜厚は特に限定されない。
【００４６】
また、図３は本発明による光ディスクの別の実施態様を示す模式的断面図である。この態様においては、基板３００１上に、緩衝層３００２、反射放熱層３００３、第一の誘電体層３０１３、初期化層３００４、遮断層３００５、書き込み層３００６、中間層３００７、メモリ層３００８、第二遮断層３００９、制御層３０１０、再生補助層３０１１、再生層３０１２、第二の誘電体層３０１４が順次積層されている。
【００４７】
再生層３０１２からメモリ層３００８（Ｄ１／Ｄ２／Ｃ／Ｓｒ／Ｍ）の部分が、温度勾配による磁壁移動現象を利用した磁壁移動検出方式（以下ＤＷＤＤ（Domain Wall Displacement Detection）と称す。）による再生を実現するための層構成であり（例えば、特開平６−２９０４９６号参照）、メモリ層３００８から初期化層３００４（Ｍ／Ｉｎｔ／Ｗ／Ｓｗ／Ｉ）の部分が、光変調方式を用いて、安定に記録することが可能な充分な大きさの磁区を一旦形成し、その直後に磁区の後部を消去して微小磁区を形成することを特徴とする磁区後部消去方式（以下、ＤＴＥ方式（Domain Tail Erasing）と称す。）による記録を実現するための層構成である（例えば、特開平６−１３１７２２号、特開２００５−２５８８９号参照）。
【００４８】
層間の交換結合のオン・オフを切り換える機能を果たす遮断層が、ＤＷＤＤとＤＴＥの両方の構成に存在するので、区別のために前者の遮断層をＳｒ層、後者のそれをＳｗ層と示してある。
【００４９】
基板３００１としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ガラス等を用いることができる。第一の誘電体層３０１３や第二の誘電体層３０１４としては、例えば、ＳｉＮ、ＡｉＮ、ＳｉＯ、ＺｎＳ、ＭｇＦ、ＴａＯ等の材料が使用できる。また、磁壁の移動を光学的に検出するのでなければ、必ずしも透光性材料である必要はない。
【００５０】
本実施態様では、再生特性向上の観点から再生補助層３０１１を設け再生温度範囲で再生層全体における飽和磁化がキャンセルされるようにして、磁壁移動動作に及ぼす浮遊磁界の影響を抑制した場合の例を示してあるが、これ以外に膜厚方向に組成勾配を設ける、或いは、更に多層化した構成を用いても良い。材料としては、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＤｙＦｅＣｏ系から成る磁性膜を用いることができる。
【００５１】
制御層３０１０は、再生ビームスポット内後方端部での余計な磁壁移動（ゴースト信号）を抑制するものであり、ＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｏ系から成る磁性層などを用いることができる。
【００５２】
中間層（Ｉｎｔ）３００７は、メモリ層と書き込み層との間の交換相互作用の強さを調整するためのものであり、ＧｄＦｅＣｏ系から成る磁性層を用いることが出来る。
【００５３】
反射放熱層３００３としては、例えば、Ａｌ、ＡｌＴａ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、ＡｌＳｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等の材料が使用できる。
【００５４】
また、高分子樹脂からなる保護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後の基板を貼り合わせてもよい。また、磁性層以外の層は必須のものではなく、磁性層の積層順序を逆にしてもよい。
【００５５】
これら各層は、例えばマグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリング、又は連続蒸着等によって被着形成できる。特に各磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、お互いに交換結合をしている。
【００５６】
上記ディスクにおいて、各磁性層３００４〜３０１２は、磁気記録媒体や光磁気記録媒体に一般的に用いられている材料の他、磁気バブル材料や反強磁性材料等、種々の磁性材料によって構成することが考えられる。例えば、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ等の希土類金属元素の一種類あるいは二種類以上が１０〜４０ａｔ.％と、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の鉄族元素の一種類あるいは二種類以上が９０〜６０ａｔ.％とで構成される希土類−鉄族非晶質合金によって構成し得る。
【００５７】
また、耐食性向上等のために、これらの合金にＣｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｉｎ等の元素を少量添加してもよい。また、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏ等の白金族−鉄族周期構造膜や、白金族−鉄族合金膜、Ｃｏ−Ｎｉ−ＯやＦｅ−Ｒｈ系合金等の反強磁性材料、磁性ガーネット等の材料も使用可能である。
【００５８】
重希土類−鉄族非晶質合金の場合、飽和磁化は、希土類元素と鉄族元素との組成比により制御することが可能である。補償組成にすれば、室温での飽和磁化を０ｅｍｕ／ｃｃにできる。キュリー温度も、組成比により制御することが可能である。飽和磁化と独立に制御するためには、鉄族元素として、Ｆｅの一部をＣｏで置き換えた材料を用い、置換量を制御する方法がより好ましく利用できる。すなわち、Ｆｅ元素１ａｔ.％をＣｏで置換することにより、６℃程度のキュリー温度上昇が見込めるので、この関係を用いて所望のキュリー温度となるようにＣｏの添加量を調整する。Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ等の非磁性元素を微量添加することにより、逆にキュリー温度を低下させることも可能である。また、二種類以上の希土類元素を用いてそれらの組成比を調整することでもキュリー温度を制御できる。
【００５９】
各磁性層のキュリー温度の設計において、ＤＴＥ方式のプロセスを実現させる上で特に注意すべき点は、記録・消去・初期化の各温度に関わる磁性層、即ちＷ層・Ｍ層・Ｓｗ層のキュリー温度の設計である。記録温度まで加熱後、瞬時に初期化温度まで冷却して初期化を行い、直後に消去温度まで加熱するので各温度の差は出来るだけ小さい方がよい。
【００６０】
通常のＬＩＭＤＯＷ媒体では、消去温度レベルの温度分布を形成した時に、分布のピーク温度が記録温度を越えてはならないので、記録温度と消去温度との差を大きく取る必要があった。しかし、ＤＴＥ方式の場合には、消去動作を行った時に中心の高温部に磁区が書けてしまっても、後続の記録もしくは消去の動作で上書きするようにできるので問題がない。このためＭ層のキュリー温度をＷ層のキュリー温度近くの高温に設計することが出来る。例えば、好適な一実施形態では両者の差が５０℃以下になるようにする。またそれに伴って、Ｓｗ層のキュリー温度も、Ｗ層の初期化がＭ層の磁化状態に影響を及ぼさない範囲で、Ｍ層のキュリー温度近くの高温に設計することが出来る。好適な一実施形態では、Ｗ層とＳｗ層とのキュリー温度の差を１００℃以下に抑制する。
【００６１】
また、磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度は、主として材料元素の選択によって制御するが、下引きされる第一の誘電体層の状態や、スパッタガス圧等の成膜条件によっても調整可能である。ＴｂやＤｙ系の材料は異方性が大きく磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度が大きく、Ｇｄ系材料は小さい。不純物の添加等によってこれらの物性値を制御することもできる。膜厚は、成膜速度と成膜時間で制御できる。
【００６２】
なお、成膜後に永久磁石で１５ｋＯｅ程度の磁界を印加してＩ層を全面初期化している。生産性を考慮する場合には、成膜途中における初期化も可能である。
【実施例】
【００６３】
以下に、具体的な実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明はその主旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６４】
（実施例１）
直流、及びＲＦ電源を有するマグネトロンスパッタリング装置に、トラッキング用の案内溝の形成されたポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、２×１０-5Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。その後、真空排気したままＡｒガスをチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ2ガスを導入することで、直流反応性スパッタを行い成膜した。
【００６５】
まず、ＡｒガスとＮ2ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、基板１００１上に、緩衝層１００２としてＳｉＮ層を１０ｎｍ成膜した。この膜の応力は圧縮側で、１.１×１０9（ｄｙｎｅ／ｃｍ2）であった。次いで、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスを導入し、コンダクタンス調整により所望の圧力とし、反射層１００３としてＡｇＮｄＣｕ層を１００ｎｍ成膜した。この膜の応力は圧縮側で、２.５×１０9（ｄｙｎｅ／ｃｍ2）であった。その後、再度ＡｒガスとＮ2ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、第２の下層誘電体層２００２としてＳｉＮ層を８ｎｍ成膜した。その後、別のチャンバーにてＺｎＳ−ＳｉＯ2混合体からなる２００１を６ｎｍ成膜した。
【００６６】
相変化膜の成膜時にＮ2ガスが混入していると窒化などを起こし結晶化特性に影響を与えるため、誘電体層とその他の相変化層は別のチャンバーにて成膜を行った。第１の下層誘電体層成膜後に、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスをチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を所望の値とし、記録層１００５としてＧｅＳｂＴｅ層を１０ｎｍ成膜した。その後、ＺｎＳ−ＳｉＯ2混合体からなる第１の上層誘電体層２００３を膜厚８ｎｍ、ＳｉＮからなる第２の上層誘電体層２００４を膜厚４０ｎｍ、それぞれ順次成膜した。最後に、光透過性カバー層１００７を積層した。
【００６７】
基板１００１としては、直径１２０ｍｍ、厚さ１.１ｍｍを有するものを用いた。反射層１００３を形成する側の一主面には、グルーブ、ランドと称する凹凸が形成されており、この凹凸の繰り返し幅（トラックピッチ）は、０.３２μｍである。また、反射層１００３におけるＮｄの含有率は０.４原子パーセント、Ｃｕの含有率は０.６パー原子セントである。また、光透過性カバー層１００７は、平面円環形状を有する光透過性シートを、この光透過性シートの一主面に予め均一に塗布された感圧性粘着剤（ＰＳＡ）からなる接着層を介して、上層誘電体層１００６に対して貼り合わせることにより形成した。
【００６８】
このようにして作製された、本実施例における光ディスクの断面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察を行い、初期の基板形状との比較を行った。結果を表１に示す。その結果、初期の基板形状に対して何ら変化の無いことが分かった。また、この光ディスクに対して、一般的な記録条件で１万回の繰り返し記録を行った後も、基板形状に何ら変化が見られなかった。
【００６９】
（比較例１）
前記緩衝層を形成しない以外は、実施例１と同様にサンプルの作製を行った。本比較例における光ディスクも実施例１と同様に断面観察を行った。結果を、表１に示す。その結果、初期の基板形状に対して、凸部と凹部の幅、凸部側壁のテーパ角、及び、溝深さに変化が見られた。
【００７０】
これにより、本比較例における光ディスクでは、クロスイレース特性におけるパワーマージンが、実施例１における光ディスクでは±２５％有ったのに対し、±１０％まで減少してしまった。
【００７１】
また、高温高湿環境（８０℃／９０％）、１,０００時間の耐久試験では、初期のジッタ値７.２％に対して、１２.３％と約５％もの劣化が見られた。
【００７２】
（実施例２）
直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＢドープしたＳｉ、及びＧｄ、Ｔｂ、ＦｅＣｒ、ＣｏＣｒの各ターゲットを取り付け、トラッキング用の案内溝の形成されたポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、２×１０-5Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。その後、真空排気したままＡｒガスをチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ2ガスを導入することで、直流反応性スパッタを行い成膜した。
【００７３】
まず、ＡｒガスとＮ2ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、緩衝層３００２としてＳｉＮ層を１０ｎｍ成膜した。この膜の応力は圧縮側で、３.５×１０9（ｄｙｎｅ／ｃｍ2）であった。次いで、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスを導入し、コンダクタンス調整により所望の圧力とし、反射放熱層３００３としてＡｌＳｉ層を１００ｎｍ成膜した。この膜の応力は圧縮側で、２.２×１０9（ｄｙｎｅ／ｃｍ2）であった。その後、再度ＡｒガスとＮ2ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、第一の誘電体層３０１３としてＳｉＮ層を２０ｎｍ成膜した。磁性膜の成膜時にＮ2ガスが混入していると窒化などを起こし磁気特性に影響を与えるため、誘電体層とその他の磁性層は別のチャンバーにて成膜を行った。第一の誘電体層成膜後に、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスを５０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を１.０Ｐａとし、初期化層３００４として膜厚５０ｎｍ、遮断層３００５として膜厚１０ｎｍ、それぞれ組成の異なるＴｂＦｅＣｏＣｒ層を順次成膜した。
【００７４】
その後、Ａｒガスを１０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を約０.２Ｐａとし、書き込み層３００６としてＴｂＦｅＣｏＣｒを膜厚２０ｎｍ形成した。書き込み層としては、ＤｙＦｅＣｏＣｒ系の使用も可能であるが、スパッタリング装置へのターゲット配置個数の関係から本発明ではＴｂＦｅＣｏＣｒを用い、成膜圧力を下げることで磁気異方性の調整を行った。
【００７５】
次いで、Ａｒガスを３５ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を０.７Ｐａとし、中間層３００７としてＧｄＦｅＣｏＣｒを膜厚３０ｎｍ形成した。次いで、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を約１.０Ｐａとし、メモリ層３００８として膜厚５０ｎｍ、第二遮断層３００９として膜厚１０ｎｍ、それぞれ組成の異なるＴｂＦｅＣｏＣｒ層を順次成膜した。次いで、Ａｒガスを２０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を約０.２Ｐａとし、制御層３０１０としてＴｂＦｅＣｏＣｒ膜を膜厚１４ｎｍ形成した。
【００７６】
次いで、Ａｒガスを１０ｓｃｃｍチャンバー内に導入し、コンダクタンスの調整により圧力を約０.１Ｐａとし、再生補助層３０１１及び再生層３０１２として組成比の異なるＧｄＦｅＣｏＣｒ層を各々膜厚１８ｎｍ成膜した。
【００７７】
次いで、第二の誘電体層３０１４としてＳｉＮ層を２５ｎｍ、第一の誘電体層形成時と同様直流反応性スパッタにより成膜した。
【００７８】
各磁性層は、Ｇｄ、Ｔｂ、ＦｅＣｒ、ＣｏＣｒの各ターゲットに投入するパワーの比によって組成比を制御した。ＤＷＤＤによる再生を実現するための層構成（Ｄ１／Ｄ２／Ｃ／Ｓｒ／Ｍ）における組成比は、先にも述べた様に、再生特性向上の観点から再生温度範囲で磁壁移動動作に及ぼす浮遊磁界の影響を抑制するよう、各磁性層とも補償組成近傍の組成になるように調整した。厳密には、再生温度となる遮断層のキュリー温度近傍の温度で希土類元素と鉄族元素とが補償されるように、室温で希土類元素優勢になるように調整した。
【００７９】
具体的には、再生層のキュリー温度は２９０℃程度となるように調整し、再生補助層のキュリー温度は２１０℃程度、制御層のキュリー温度は１８０℃程度、第二遮断層のキュリー温度は１６０℃程度、メモリ層のキュリー温度は２８０℃程度、中間層のキュリー温度は３１０℃程度、書き込み層のキュリー温度は３２０℃程度、遮断層のキュリー温度は２３０℃程度、初期化層のキュリー温度は、４００℃程度となる様に調整した。
【００８０】
このような媒体を用いた光変調オーバーライトでは、情報に応じて光ビームの強度を変調することにより情報を記録する。すなわち、記録レーザー光の変調によって、レーザー照射部の媒体温度を、Ｗ層のキュリー温度Ｔｗ以上でかつＩ層のキュリー温度Ｔｉ以下の温度レベルと、Ｍ層のキュリー温度Ｔｍ以上でかつＷ層のキュリー温度Ｔｗ以下の温度レベルと、の２種類の温度レベルの間で変調し、各々の温度レベルに対応させてＭ層の磁化を配向させることでオーバーライトを実現する。
【００８１】
通常、Ｔｗに加熱した時にＭ層に形成される磁化状態を記録状態“１”とし、Ｔｍに加熱した時に形成される磁化状態を消去状態“０”とする。Ｉ層は全面消去状態に初期化着磁されており、キュリー温度が最も高く、上記の温度レベルへの加熱操作では磁化反転することなく常に消去状態を維持する。
【００８２】
このようにして作製された、本実施例における光ディスクの断面を実施例１と同様に透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察を行い、初期の基板形状との比較を行った。結果を表２に示す。その結果、初期の基板形状に対して何ら変化の無いことが分かった。また、この光ディスクに対して、一般的な記録条件で１０万回の繰り返し記録を行った後も、基板形状に何ら変化が見られなかった。
【００８３】
（比較例２）
前記緩衝層を形成しない以外は、実施例２と同様にサンプルの作製を行った。本比較例における光ディスクも同様に断面観察を行った。結果を、表２に示す。その結果、初期の基板形状に対して、凸部と凹部の幅、凸部側壁のテーパ角、及び、溝深さに変化が見られた。
【００８４】
これにより、基板上への膜付着状態が変化してしまい、光ディスクの熱的な構造や、各磁性膜間のボリュームバランスに崩れが生じ、光変調によるＤＴＥプロセスに悪影響を与える結果となった。より詳細には、メモリ層と書き込み層との間における交換相互作用のバランスが崩れ、消去動作が不十分な状態となり、消し残りが発生しオーバーライトが不可能な結果となった。
【００８５】
（実施例３）
直流マグネトロンスパッタリング装置に、一主面上に中心軸を中心に、螺旋状のトラックを形成するように設けられた、記録情報に対応し所定のピッチをもって形成されたピット列が形成されたポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、２×１０-5Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。本実施例の光ディスクにおける記録情報に対応したピットは、照射光の入射側に向かって凸のピットである。
【００８６】
その後、真空排気したままＡｒガスをチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ2ガスを導入することで、直流反応性スパッタを行い成膜した。
【００８７】
まず初に、ＡｒガスとＮ2ガスをチャンバー内に流しコンダクタンス調整により圧力を所望の値とし、緩衝層としてＳｉＮ層を１０ｎｍ成膜した。この膜の応力は圧縮側で、３.５×１０9（ｄｙｎｅ／ｃｍ2）であった。次いで、別のチャンバーに基板を搬送しＡｒガスを導入し、コンダクタンス調整により所望の圧力とし、反射層としてＡｌ層を７０ｎｍ成膜した。この膜の応力は圧縮側で、２.２×１０9（ｄｙｎｅ／ｃｍ2）であった。この後、例えばスピンコートによって、紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線照射によって硬化することによって、例えば厚さ０.１ｍｍの光透過性カバーを形成して本実施例の光ディスクを作製した。
【００８８】
本実施例における光ディスクも実施例１と同様に断面観察を行った。結果を、表３に示す。その結果、初期の基板形状に対して何ら変化の無いことが分かった。
【００８９】
また、本実施例における光ディスクに対して、光透過性カバー側から、照射光を対物レンズによって集光させて記録情報の読み出しを行った。ここで、照射光の波長λは、４０５ｎｍとし、対物レンズの開口数Ｎ.Ａ.は、０.８５とした。
【００９０】
その結果、照射光よるピットによって変調された反射光強度をもって安定した記録情報の信号再生が行えた。
【００９１】
よって本発明によれば、良好で安定した再生信号特性を有する再生専用型の光ディスクを得ることができることが分かる。尚、本発明による光ディスクは、そのピット列による記録情報面は、単層構成とする場合に限られるものではなく、例えばそれぞれピットが形成された記録情報を有する２枚の基板を、それぞれの光透過性保護カバー側を外側にして貼り合わせた構成とすることもできる。
【００９２】
あるいは、例えば上述したピット２による記録情報面上に、例えば紫外線構成樹脂による樹脂層を形成し、これに２Ｐ法（Photopolymerization 法）によってピットを形成した多層構造とすることもできる。
【００９３】
（比較例３）
前記緩衝層を形成しない以外は、実施例３と同様にサンプルの作製を行った。本比較例における光ディスクも実施例１と同様に断面観察を行った。結果を、表３に示す。その結果、初期のピット形状に対して、ピットの幅と長さ、ピット側壁のテーパ角、及び、ピット高さに変化が見られた。
【００９４】
これにより、本比較例における光ディスクでは、ＨＦ信号のアシンメトリーが、実施例３の光ディスクでは２％であったのに対し、１０％まで悪化が見られた。また、最短ピット（２Ｔ：１５０ｎｍ）の最長ピット（８Ｔ）に対するＨＦ信号の変調度は、実施例３の光ディスクでは０.０２５で有ったのに対して、０.００８と悪化してしまった。
【００９５】
【表１】
2006338717.tif 000003
【００９６】
【表２】
2006338717.tif 000004
【００９７】
【表３】
2006338717.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による光ディスクの一実施態様を示す模式的断面図である。
【図２】本発明による光ディスクの一実施態様における上層誘電体層及び下層誘電体層の構成の一例を示す模式的断面図である。
【図３】本発明による光ディスクの別の実施態様を示す模式的断面図である。
【図４】基板及び反射層形成後の基板断面形状を比較した模式的断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１００１    基板
１００２    緩衝層
１００３    反射層
１００４    下層誘電体層
１００５    記録層
１００６    上層誘電体層
１００７    光透過性カバー層
２００１    第１の下層誘電体層
２００２    第２の下層誘電体層
２００３    第１の上層誘電体層
２００４    第２の上層誘電体層
３００１    基板
３００２    緩衝層
３００３    反射放熱層
３００４    初期化層
３００５    遮断層
３００６    書き込み層
３００７    中間層
３００８    メモリ層
３００９    第二遮断層
３０１０    制御層
３０１１    再生補助層
３０１２    再生層
３０１３    第一の誘電体層
３０１４    第二の誘電体層
【図１】
2006338717.tif 000006
【図２】
2006338717.tif 000007
【図３】
2006338717.tif 000008
【図４】
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