JP2006252766A

JP2006252766A - 相変化光記録媒体

Info

Publication number: JP2006252766A
Application number: JP2006135630A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Nakai; 司中居; Sumio Ashida; 純生芦田; Keiichiro Yusu; 圭一郎柚須; Takayuki Tsukamoto; 隆之塚本; Noritake Omachi; 範威大間知; Naomasa Nakamura; 直正中村; Katsutaro Ichihara; 勝太郎市原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】トラックピッチを狭小化してもクロスイレースを低減することができ、記録密度の高い相変化光記録媒体を提供する。
【解決手段】光照射により可逆的に記録・消去がなされる相変化記録膜と、前記相変化記録膜に対して光入射側に高屈折率誘電体膜、低屈折率誘電体膜および高屈折率誘電体膜を含む積層誘電体膜とを有し、前記低屈折率誘電体膜が、Ｓｉ、ＯおよびＣを含有しＣ濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］であるＳｉＯＣ膜であることを特徴とする相変化光記録媒体。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ビームの照射により状態を可逆的に変化させて情報を記録する光記録媒体に関し、特に記録膜の原子配列が非晶質と結晶質の間を遷移する相変化光記録媒体に関する。

相変化光記録媒体の記録、消去、再生の原理は以下のとおりである。相変化記録膜は、光照射により一部が融点以上に加熱されるとその部分が溶融し、急激に冷却される際に非晶質の原子配列をとるので、その部分が記録されたことになる。また、相変化記録膜は、融点以下結晶化温度以上の温度領域に一定時間以上保持されると、初期状態が結晶の場合は結晶のままであるが、初期状態が非晶質の場合は結晶化するので、消去がなされる。このような相変化記録膜では、非晶質部位からの反射光強度と結晶部位からの反射光強度とが異なることから、反射光の強弱を電気信号の強弱に変換し、さらにＡ／Ｄ変換を行って情報を読み出すことができる。

相変化記録媒体の記録密度を増すためには以下の二通りの方法が考えられる。
一つは、トラック方向の記録マークのピッチを微細化する方法である。しかし、微細化の程度が進むと、再生ビームの大きさよりも記録マークが小さくなり、再生ビームスポット内に２つの記録マークが一時的に含まれる場合が生じる。このため、記録マークが互いに十分離れている場合には振幅の大きい信号が得られるが、記録マークが互いに近接している場合には振幅の小さい信号となり、デジタルデータへの変換の際にエラーを生じやすい。

もう一つの記録密度向上の方法は、トラックピッチを狭小化することである。この方法は、前記のマークピッチ微細化による信号強度低減の影響を大きく受けることなく、記録密度を上げることができる。しかし、この方法では、トラックピッチが光ビームの大きさに比べて同程度か小さい領域で、あるトラックの情報が、隣接したトラックへの書き込みまたは消去動作時に劣化してしまう、いわゆるクロスイレースが発生するという問題がある。

したがって、これらの問題を解決することが相変化光記録媒体の高密度化に必要である。

次世代ＤＶＤなどの光ディスク・ドライブ・システムにおいては、相変化光記録媒体に対してレーザー光のビーム径を回折限界近くまで絞ることによって上記の問題を解決することが１つの目標となっており、そのために種々の提案がなされている。しかし、可視光を使用する限り、光学的にビーム径を更に絞り込むことは望めない。ビーム径をさらに絞るために近接場光を使用することも検討されているが、近接場光を用いる光記録媒体は多くの問題点を含んでおり、未だ実用的な段階にはない。したがって、記録密度を向上させるためには、ビーム径を絞るのではなく、クロスイレースを低減することが事実上最善の手法と考えられる。

上述したクロスイレースが生じる原因は二つ考えられる。一つの原因は、隣接するトラックにビームを照射する際に、当該トラックにかかるビームの裾の光強度がすでにかなり大きく、光照射の効果だけで当該トラックの記録マークが劣化することである。もう一つの原因は、隣接するトラックが光ビームにより加熱された際に、発生した熱が膜面内方向の伝熱により当該トラックへも伝導し、その影響で記録マークの形状が劣化することである。

後者の原因によるクロスイレースは、膜面内方向の伝熱を低減することで影響を減らすことができるので、記録膜に近接して熱伝導率および／または熱容量の大きい膜を配置した構造（いわゆる急冷構造）を採用し、膜面内よりも膜面垂直方向への熱伝導を促進することによって低減する工夫がなされている。

例えば、従来の相変化記録媒体では、記録膜と金属反射膜との間に適切な熱伝導率を有する誘電体膜（熱制御膜）を配置し、その膜厚を比較的薄くすることにより、記録膜で発生した熱を反射膜へ逃がしやすくし、膜面内方向への伝熱を抑制する効果を得ている。

この場合、熱制御膜の膜厚を薄くすればするほど、膜面垂直方向への伝熱を促進することができるので、クロスイレース改善の上では効果がある。しかし、熱制御膜の膜厚が薄すぎると、記録時にレーザービームによる加熱と同時に反射膜への伝熱が開始されるため、記録膜の温度上昇が不十分となって融点に達する領域が小さくなり、必要な面積の記録マークを形成することができなくなるという問題がある。また、消去時にも、記録膜は加熱されると同時に冷却されるため結晶化可能な温度領域に保持される時間が不十分になり、記録マークの結晶化が困難となり、消去率が著しく低下する問題がある。

逆に、熱制御膜の膜厚が厚すぎる場合には、記録時のレーザービームに関するパワーマージンおよび消去率の点では問題ないが、すでに述べたように膜面内での伝熱が助長されてクロスイレースが激しくなるばかりか、記録膜の冷却速度が遅くなるため記録時に溶融した領域が非晶質化せずに再度結晶化してしまい、結果として形成されるマークが過小になる問題がある。

従来、光入射側から順に、記録層、上側保護層、中間層、反射層を設け、中間層または反射層の材料特性を規定することによりクロスイレースを抑制するようにする相変化光記録媒体が知られている（特許文献１）。しかし、この文献では中間層に熱伝導率の低い材料を選んでいるので、記録層が急冷しにくくクロスイレースの低減に十分な効果があるとはいえない。

上記のように、従来から記録膜と金属反射膜との間に設ける誘電体膜の厚さと熱伝導特性を調整する技術が知られているが、記録のパワー感度、クロスイレースや再結晶化、消去率といった問題をすべて同時に満足することはできなかった。

また、光入射側から順に、第１誘電体膜、記録層、第２誘電体膜、反射層を積層した構造において、第２誘電体膜に熱伝導性に優れたＳｉＣを用いることにより記録膜および基板の熱損傷を低減する技術が知られている（特許文献２）。しかし、この文献ではクロスイレースについては検討されていない。事実、単に記録膜を冷却するだけでは、良好な記録特性とクロスイレースの低減を両立させることはできない。

同様に、光入射側から順に、第１誘電体膜、記録層、第２誘電体膜、反射層を積層した構造において、第１および第２誘電体膜の少なくとも一方の一部をＳｉＣとすることにより記録膜への熱損傷を低減する技術が知られている（特許文献３）。しかし、この文献でもクロスイレースについては検討されていない。この文献も、単に記録層を冷却してダメージを低減することによりオーバーライト特性を向上させることを主眼としているため、クロスイレースを低減することはできない。
特開２０００−２１５５１６号公報特開平１１−００３５３８号公報特開２００２−２６９８２３号公報

本発明の目的は、トラックピッチを狭小化してもクロスイレースを低減することができ、記録密度の高い相変化光記録媒体を提供することにある。

本発明の一態様に係る相変化光記録媒体は、光照射により可逆的に記録・消去がなされる相変化記録膜と、前記相変化記録膜に対して光入射側に高屈折率誘電体膜、低屈折率誘電体膜および高屈折率誘電体膜を含む積層誘電体膜とを有し、前記低屈折率誘電体膜が、Ｓｉ、ＯおよびＣを含有しＣ濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］であるＳｉＯＣ膜であることを特徴とする。

本発明によれば、トラックピッチを狭小化してもクロスイレースを低減することができ、記録密度の高い相変化光記録媒体を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係る相変化光記録媒体は、単層媒体でもよいし、光入射側のＬ₀基板と奥側のＬ₁基板とを貼り合せた片面二層媒体でもよい。いずれの場合でも、媒体の基本的な構成は光入射側から順に誘電体膜、相変化記録膜、誘電体膜、金属反射膜を積層した積層構造である。

相変化記録膜としては、ＧｅＳｂＴｅＢｉ、ＧｅＳｂＴｅ、ＧｅＳｂＴｅＳｎ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＧｅＳｂＴｅ、ＧｅＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅＶなどが挙げられる。なお、相変化記録膜の上下または片側にＧｅＮ、ＣｒＯ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどの界面層を設けてもよい。

上述したように、相変化光記録媒体の記録密度を向上させるためにはクロスイレースを低減させることが最善の手法と考えられる。クロスイレースを低減させるのに最も有効な方法は、レーザー光の照射により発生した熱を膜面に垂直な方向へ伝導させることであると考えられており、従来も同様な考え方に基づいて多くの提案がなされてきた。ところが、従来は相変化光記録媒体に使用されている薄膜の膜厚がナノメートルオーダーであるにもかかわらず、膜の熱伝導率などの熱物性値をバルクと同程度に見積もっているケースが多かった。たとえば、ナノメートルオーダーの薄膜を積層した場合には、各膜間の界面熱抵抗または接触熱抵抗Ｒ_thが膜の熱伝導による熱抵抗と同程度か場合によっては逆転することすらある。従来はこのような効果が寄与しているとの認識がほとんどなく、これらの問題を考慮に入れて検討することがほとんどなかった。そのため、現実の相変化光記録媒体を記録・消去する過程において、媒体中で起こっている結晶化またはアモルファス化という非常にダイナミックな組織変動と熱移動の現象を理解できているとは言えなかった。したがって、これらの点を考慮して、記録・消去時の記録膜中の熱的挙動を理解する必要がある。

本発明者らは、相変化光記録媒体を構成する誘電体膜の少なくとも１層として、Ｓｉ（珪素）、Ｏ（酸素）およびＣ（炭素）を含有しＣ濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］であるＳｉＯＣ膜を用いることにより、レーザー光の照射により発生した熱を膜面に垂直な方向へ有効に伝導させることができ、効果的にクロスイレースを低減できることを見出し、本発明を完成させた。本発明の実施形態において、ＳｉＯＣ膜とは、Ｓｉ、Ｏ、Ｃを主成分とする膜であり、典型的にはＳｉ、Ｏ、Ｃのａｔ．％を合計すると９９％以上となる膜を意味する。この膜には不可避な不純物が含まれていてもよい。

たとえば、相変化記録膜に対して光入射側に高屈折率誘電体膜、低屈折率誘電体膜および高屈折率誘電体膜を含む積層誘電体膜を有し、低屈折率誘電体膜としてＳｉＯＣ膜を用いれば、相変化記録膜からＳｉＯＣ膜側（すなわち相変化記録膜から反射膜の方向とは反対側）への良好な熱伝導が生じ、再生信号強度が高く、クロスイレースがなく、記録マーク形状が良好で高密度化が可能になる。なお、高屈折率誘電体膜としてはＺｎＳ−ＳｉＯ₂などが用いられる。

また、相変化記録膜に対して光入射側と反対側の誘電体膜としてＳｉＯＣ膜を用いれば、相変化記録膜からＳｉＯＣ膜側（すなわち相変化記録膜から反射膜側）への良好な熱伝導が生じ、再生信号強度が高く、クロスイレースがなく、記録マーク形状が良好で高密度化が可能になる。

上記のような構成は、単層媒体に対しても、片面二層媒体の光入射側のＬ₀媒体および奥側のＬ₁媒体のいずれに対しても適用できる。また、相変化記録膜に対して光入射側および光入射側と反対側の両方の誘電体膜にＳｉＯＣ膜を用いてもよい。

次に、誘電体膜の少なくとも１層にＳｉＯＣ膜を用いることによって、従来の相変化光記録媒体では実現できなかった良好なクロスイレース耐性が得られる理由についてより詳細に説明する。

まず、ＳｉＯＣ膜はＺｎＳ−ＳｉＯ₂などの他の膜との密着性が非常に高く、その結果としてＳｉＯＣ膜が平滑になる。このため、膜間の界面での熱抵抗（接触熱抵抗Ｒ_th）を非常に低減でき、相変化光記録膜からＳｉＯＣ膜への良好な熱伝導を達成できる。加えて、ＳｉＯＣ膜を用いれば、ＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）より熱伝導率を向上させることができる。また、ＳｉＯＣ膜上に成膜される他の膜でも平滑性が保持されるので、他の膜との間での接触熱抵抗を低減でき、相変化記録媒体全体としての接触熱抵抗が小さくなる。上述したように、相変化光記録媒体を記録・消去する過程においては、媒体中で結晶化またはアモルファス化という非常にダイナミックな組織変動が起こるため、膜間の密着性は非常に重要なファクターとなる。このような効果は、ＳｉＯＣ膜中のＣ濃度が０．１［ａｔ．％］以上で得られるが、より効果的なＣ濃度は１［ａｔ．％］以上である。

次に、ＳｉＣ膜は青紫の波長帯すなわちλ＝４００［ｎｍ］の近傍では、透過率は低い（１００［ｎｍ］の膜厚で２０［％］程度）ことが知られている。単純に考えれば、ＳｉＯＣ膜はＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）とＳｉＣとの混合膜のような形態になっていると想像されるので、透過率が低下することが予想される。ところが、本発明者らは、Ｃ濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］の範囲にあるＳｉＯＣ膜では、透過率の低下が予想よりはるかに小さいことを見出した。これは、ＳｉＯＣ膜では、炭素（Ｃ）の存在によってＳｉ−Ｏの結合形態が変化し、炭素（Ｃ）が光学的な散乱または吸収の要因にならないことによるものと考えられる。すなわち、赤外線（ＩＲ）吸収スペクトルにおいて、ＳｉＯＣ中のＳｉ−Ｏ結合による吸収ピークがＳｉＯ₂中のＳｉ−Ｏ結合による吸収ピークより小さい方へ０．１〜５０［ｃｍ^-1］シフトしていれば、比較的炭素量が高濃度であっても透過率が９５［％］以上になることを見出した。なお、ＩＲによる吸収ピークの測定は、Ｓｉ−Ｏのいずれのピークを用いてもよいが、ピーク強度が比較的大きい１０５０［ｃｍ^-1］近傍のピークを観察することが好ましい。

また、本発明者らは、Ｃ濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］の範囲にあるＳｉＯＣ膜は、その複素屈折率をｎ−ｉｋと表したとき、１．４５＜ｎ＜１．５５、ｋ＜０．０１という良好な光学特性が示すことを見出した。これらの値は、ＳｉＯＣ膜をＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）とＳｉＣとの混合膜として、ＳｉＯｘの屈折率ｎ（約１．４７）、ＳｉＣの屈折率ｎ（２．８〜３．４程度）、ＳｉＣの比較的大きい減衰係数ｋから予想される値よりはるかに小さい。上記のような光学特性を発揮するＳｉＯＣ膜におけるＣ濃度の上限は３０［ａｔ．％］である。

好適なＳｉＯＣ膜を得るためには、スパッタリングによる成膜条件を適切に設定することが好ましい。スパッタリング・ターゲットとしては、主成分がＳｉ、Ｃ、ＳｉＣもしくはＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）またはこれらの混合物からなるものを用いることができる。ターゲットは、膜中に主成分として取り込まれない微量のバインダーを含んでいてもよい。放電用のガスとしては、Ａｒなどの希ガスとＯ2との混合ガスを用いることができる。また、放電用のガスとして、この他にＣＯ₂、メタンガスなどを用いることもできる。スパッタリング法としては、用いるスパッタリング・ターゲットの電気抵抗に応じて、ＲＦスパッタ、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ、パルスモードを含むＤＣスパッタ、ＤＣスパッタなどを用いることができる。

具体的には、ＳｉＣターゲットまたはＳｉとＳｉＣとの混合ターゲットを用い、ＡｒおよびＯ₂を含むガス中でＲＦスパッタを行う場合、スパッタリングガス全圧を１［Ｐａ］以下で、酸素分圧を０．０１〜０．５［Ｐａ］、より望ましくは０．０１〜０．１［Ｐａ］に設定することが望ましい。

なお、ＳｉＯＣ膜は、膜中で炭素（Ｃ）の濃度勾配が形成された、いわゆる傾斜機能材料であってもよい。ＳｉＯＣ膜中の炭素の濃度勾配はスパッタ条件により変えることができる。定性的には、Ｃ濃度が高いほど、ＳｉＣ成分が多く、熱伝導率が高く、屈折率が大きく、吸収も大きい。例えば、ＳｉＯＣ膜の記録膜に近い部分でＣ濃度が高く、記録膜から遠い部分でＣ濃度が低くなるような構成にすれば、記録膜で発生した熱を速やかに逃がすとともに記録膜から少し離れた部分で蓄熱して、急冷と徐冷の速度をコントロールするという機能を持たせることが考えられる。一方、均一に放熱する設計の方がよいこともあるので、この場合には炭素濃度を均一に保つ条件でスパッタすることが望ましい。また、分割してスパッタすれば、Ｃ濃度を増減させることも可能であり、設計の自由度も非常に広くなる。また、ＳｉＯＣ膜のＣ濃度分布を調整することにより、応力緩和膜としての機能を発揮させることもできる。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
ＳｉＯＣの各種物性については、各々の実施例または比較例と同一の条件で、基板上にＳｉＯＣのみを成膜し、以下のようにして分析した。ＳｉＯＣの組成は、ＩＣＰ（Induced Coupled Plasma）、ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱）、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）などの分析手法を用いて分析した。ＳｉＯＣの熱伝導率、界面熱抵抗などの熱物性は、サーモ・リフレクタンス法または３ω法を用いて測定した。ＳｉＯＣの複素屈折率ｎ、減衰係数ｋ、透過率Ｔなどの光学物性は、分光光度計および分光エリプソメーターを用いて測定した。ＳｉＯＣのＳｉ−Ｏ結合形態（ピークシフト）は、ＩＲ（赤外分光法）により調べた。薄膜の表面の平滑性は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて評価した。

［実施例１］（単層媒体、界面層なし）
図１は本実施例における相変化光記録媒体の断面図である。
基板１０１は０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板からなる。この基板１０１には、０．６μｍピッチ、深さ４０ｎｍのグルーブが設けられており、ランド・グルーブ記録を行う場合にはトラックピッチが０．３４μｍとなる。以下、グルーブ・トラックとは光入射面からの距離が近いトラック、ランド・トラックとは光入射面から遠い方のトラックを指すことにする。

この基板１０１上に光入射側から順に下記の膜を成膜した。
高屈折率誘電体膜１０２ａＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ３０ｎｍ
低屈折率誘電体膜１０３ＳｉＯＣ６０ｎｍ
高屈折率誘電体膜１０２ｂＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ２５ｎｍ
相変化記録膜１０４ＧｅＳｂＴｅＢｉ１３ｎｍ
第２誘電体膜１０５ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ２０ｎｍ
反射膜１０６Ａｇ合金１００ｎｍ。

上記のように本実施例の相変化光記録媒体では、相変化記録膜１０４に関して光入射側に設けられる第１誘電体膜が高屈折率誘電体膜１０２ａ／低屈折率誘電体膜１０３／高屈折率誘電体膜１０２ｂの積層構造となっている。なお、高屈折率誘電体膜として用いられているＺｎＳ−ＳｉＯ₂はＺｎＳとＳｉＯ₂との混合物である。

本実施例では、低屈折率誘電体膜１０３として用いられるＳｉＯＣを、Ｓｉ＋ＳｉＣターゲットを用い、パルスモードＤＣスパッタ法により、スパッタガス（Ａｒ＋Ｏ₂）全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．１［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は２８．２［ａｔ．％］であった。

さらに、紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布した後、０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板を貼り合わせて光硬化させた。

表１に、ＳｉＯＣ成膜時の放電形式、全圧［Ｐａ］および酸素分圧［Ｐａ］、ならびにＳｉＯＣ中のＣ濃度［ａｔ．％］、Ｓｉ濃度［ａｔ．％］およびＯ濃度［ａｔ．％］を示す。

表２に、ＳｉＯＣについて、波長４０５［ｎｍ］における光学特性（屈折率ｎ、減衰係数ｋ、透過率Ｔ）、常温・常圧で測定した熱伝導率、ＩＲピークのシフト量を示す。

製造した相変化光記録媒体を初期化装置に設置し、幅５０μｍ、長さ１μｍの長円形ビームを照射して全面の記録膜を初期化（結晶化）した。

相変化光記録媒体のディスク特性の評価に先立ち、反射率の測定を行った。その結果、結晶・非晶質間の反射率差が約１５％以上とコントラストの大きいディスクを作製することができた。

この相変化光記録媒体について記録・消去実験を行った。実験には、ＮＡ＝０．６５の対物レンズと波長４０５ｎｍの半導体レーザーを備えたピックアップをもつ光ディスク評価装置を用いた。記録線速度を５．６［ｍ／ｓｅｃ］として、１＿７（いちなな）変調された信号を記録した。ビットピッチ０．１３μｍ、最長マーク長０．７８μｍとし、９Ｔ（Ｔは信号の長さを表す指標である）の信号を用いて記録実験を行った。

実験方法は、以下のとおりである。ランドまたはグルーブ・トラックの特性を評価する場合には、それぞれ他のトラックに書き込んだ信号の影響が出ないように配慮して実験を行った。

初期のＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）およびクロスイレース特性を以下のような実験により測定した。まず、ＣＮＲのライトパワー、イレースパワー依存性を測定し、最適パワーを求めた。次に、最適パワーでランダムパターンをランドまたはグルーブ・トラック上に１０回オーバーライトし、更に９Ｔの信号を書き込んだ。この時点で、そのトラック上の９Ｔ信号のＣＮＲを測定した。次いで、両側の隣接トラックにランダム信号を書き込んだ。その後、先に９Ｔ信号を記録した元のトラックに戻って、ＣＮＲの変化を測定した。先のＣＮＲと後のＣＮＲとの差をクロスイレース量（Ｘ−Ｅ）とした。

また、相変化記録媒体の信頼性を評価するために、作製した相変化光記録媒体を８５℃、相対湿度８５％の環境下に３００時間曝露した後に上記と同様の実験を行い、環境試験後のＣＮＲおよびクロスイレース特性を測定した。

オーバーライト特性は、同一トラックにランダム信号を２０００回オーバーライトした後、９Ｔ信号を記録してＣＮＲを測定することにより評価した。

表３にわかるように、本実施例の相変化光記録媒体は、初期特性としてＣＮＲ５５．２［ｄＢ］およびＸ−Ｅ０．２［ｄＢ］、環境試験後の特性としてＣＮＲ５３．８［ｄＢ］およびＸ−Ｅ０．３［ｄＢ］、オーバーライト特性としてＣＮＲ５４．７［ｄＢ］と良好な値を示した。

［実施例２〜１０、比較例１〜８］
各種の相変化光記録媒体を作製した。表１にＳｉＯＣの成膜条件、表２にＳｉＯＣの物性を示す。また、表３に相変化光記録媒体の初期のＣＮＲおよびクロスイレース特性、環境試験後のＣＮＲおよびクロスイレース特性、ならびにオーバーライト特性を示す。

［実施例２］（単層媒体、界面層あり）
図２は本実施例における相変化光記録媒体の断面図である。０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板１０１上に光入射側から順に下記の膜を成膜した。
高屈折率誘電体膜１０２ａＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ３０ｎｍ
低屈折率誘電体膜１０３ＳｉＯＣ６０ｎｍ
高屈折率誘電体膜１０２ｂＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ２０ｎｍ
下部界面膜１０７ａＧｅＮ５ｎｍ
相変化記録膜１０４ＧｅＳｂＴｅ１３ｎｍ
上部界面膜１０７ｂＧｅＮ５ｎｍ
第２誘電体膜１０５ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ １５ｎｍ
反射膜１０６Ａｇ合金１００ｎｍ
本実施例では相変化記録膜１０４の上下にＧｅＮ界面膜１０７ａ、１０７ｂを設けている。

本実施例では、低屈折率誘電体膜１０３として用いられるＳｉＯＣを、ＲＦスパッタ法により、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．０２［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は３０．０［ａｔ．％］であった。その他は実施例１と同様にして相変化光記録媒体を作製した。

表３からわかるように、本実施例の相変化光記録媒体も、初期特性、環境試験後の特性、オーバーライト特性ともに良好な値を示した。

［実施例３］（単層媒体、界面層あり）
０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板上に光入射側から順に下記の膜を成膜した。
高屈折率誘電体膜ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ３０ｎｍ
低屈折率誘電体膜ＳｉＯＣ６０ｎｍ
高屈折率誘電体膜ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ２５ｎｍ
相変化記録膜ＧｅＳｂＴｅ１３ｎｍ
界面膜ＧｅＮ５ｎｍ
第２誘電体膜ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ １５ｎｍ
反射膜Ａｇ合金１００ｎｍ
本実施例では相変化記録膜の上部にのみＧｅＮ界面膜を設けている。

本実施例では、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣを、ＲＦスパッタ法により、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．２［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は１９．７［ａｔ．％］であった。その他は実施例１と同様にして相変化光記録媒体を作製した。

［実施例４］（単層媒体、界面層あり）
０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板上に光入射側から順に下記の膜を成膜した。
高屈折率誘電体膜ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ３０ｎｍ
低屈折率誘電体膜ＳｉＯＣ６０ｎｍ
高屈折率誘電体膜ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ２５ｎｍ
相変化記録膜ＧｅＳｂＴｅＢｉ１３ｎｍ
界面膜ＧｅＮ２ｎｍ
第２誘電体膜ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ １８ｎｍ
反射膜Ａｇ合金１００ｎｍ
本実施例でも相変化記録膜の上部にのみＧｅＮ界面膜を設けている。

本実施例では、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣを、ＤＣスパッタ法により、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．０８［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は１０．３［ａｔ．％］であった。その他は実施例１と同様にして相変化光記録媒体を作製した。

［実施例５］（二層媒体）
図３は本実施例における相変化光記録媒体の断面図である。この相変化光記録媒体は、いわゆる片面二層媒体であり、光入射側から見て手前側のＬ₀基板１００と光入射側から見て奥側のＬ₁基板１１０とを貼り合わせたものである。

Ｌ₀基板１００は、厚さ０．５９ｍｍのポリカーボネート基板上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、ＧｅＳｂＴｅＢｉ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、Ａｇ合金、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を順に積層したものであり、透過率は約５０［％］であった。

Ｌ₁基板１１０は、厚さ０．５９ｍｍのポリカーボネート基板１１１上に反射膜１１６、第２誘電体膜１１７、相変化記録膜１１４、第１誘電体膜１１２を積層したものである。Ｌ₁基板１１０表面の第１誘電体膜１１２が、Ｌ₀基板１００上に塗布された紫外線硬化樹脂１０９を介してＬ₀基板１００に貼り合わされている。したがって、Ｌ₁基板１１０を光入射側から見ると下記の膜が順に積層されている。
第１誘電体膜１１２ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ６５ｎｍ
相変化記録膜１１４ＧｅＳｂＴｅ１３ｎｍ
第２誘電体膜１１７ＳｉＯＣ４０ｎｍ
反射膜１１６Ａｇ合金１００ｎｍ。

本実施例では、Ｌ₁基板１１０の第２誘電体膜１１７として用いられるＳｉＯＣを、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ法により、スパッタガス全圧０．８［Ｐａ］、酸素分圧０．５［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は６．３［ａｔ．％］であった。

［実施例６］（二層媒体）
図４は本実施例における相変化光記録媒体の断面図である。この相変化光記録媒体も片面二層媒体であり、Ｌ₀基板１００とＬ₁基板１１０とを貼り合わせたものである。

Ｌ₀基板１００は、ポリカーボネート基板上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、ＳｉＯＣ、ＧｅＳｂＴｅＢｉ、ＳｉＯＣ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、Ａｇ合金、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を順に積層したものであり、透過率は約５０［％］であった。

Ｌ₁基板１１０は、ポリカーボネート基板１１１上に反射膜１１６、熱制御膜１１８、第２誘電体膜１１５、相変化記録膜１１４、高屈折率誘電体膜１１２ｂ、低屈折率誘電体膜１１１３、高屈折率誘電体膜１１２ａを積層したものである。Ｌ₁基板１１０表面の高屈折率誘電体膜１１２ａが、Ｌ₀基板１００上に塗布された紫外線硬化樹脂を介してＬ₀基板１００に貼り合わされている。したがって、Ｌ₁基板１１０を光入射側から見ると下記の膜が順に積層されている。
高屈折率誘電体膜１１２ａＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ２０ｎｍ
低屈折率誘電体膜１１３ＳｉＯＣ２５ｎｍ
高屈折率誘電体膜１１２ｂＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ４０ｎｍ
相変化記録膜１１４ＧｅＳｂＴｅＢｉ１３ｎｍ
第２誘電体膜１１５ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ １５ｎｍ
熱制御膜１１８ＡｌＮ２５ｎｍ
反射膜１１６Ａｇ合金１００ｎｍ。

本実施例では、Ｌ₁基板１１０の低屈折率誘電体膜１１３として用いられるＳｉＯＣを、ＤＣスパッタ法により、スパッタガス全圧０．５［Ｐａ］、酸素分圧０．０１［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は５．０［ａｔ．％］であった。

［実施例７］
実施例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜１０３として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＲＦスパッタ法、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．１［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は０．１［ａｔ．％］であった。

［実施例８］
実施例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜１０３として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＲＦスパッタ法、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．０７［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は１．０［ａｔ．％］であった。

［実施例９］
実施例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜１０３として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、パルスモードＤＣスパッタ法、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．０３［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は２．０［ａｔ．％］であった。

［実施例１０］
実施例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜１０３として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ法、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．３［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は０．５［ａｔ．％］であった。

図５に本発明の実施例に係る相変化光記録媒体に用いられるＳｉＯＣ膜中の元素の濃度分布の測定例を示す。シリコン基板上にＳｉＯＣ膜を成膜して測定を行った。この図の左端がＳｉＯＣ膜の表面であり、深さが６０［ｎｍ］近傍での各元素がともにピークを形成している部分より右が基板（Ｓｉウェファー）である。この図からわかるように、ＳｉＯＣ膜表面だけでなく、膜中で炭素の濃度を高くすることもできる。

［比較例１］
ポリカーボネート基板上に光入射側から順にＺｎＳ−ＳｉＯ₂（３０ｎｍ）、ＳｉＯＣ（６０ｎｍ）、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（２５ｎｍ）、ＧｅＳｂＴｅ（１３ｎｍ）、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（２０ｎｍ）、Ａｇ合金（１００ｎｍ）を成膜して相変化光記録媒体を作製した。

この比較例では、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣを、ＲＦスパッタ法により、スパッタガス全圧０．５［Ｐａ］、酸素分圧０．００８［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は０．０９［ａｔ．％］であった。

表３からわかるように、この相変化光記録媒体は、初期特性としてＣＮＲ４７．６［ｄＢ］およびＸ−Ｅ１．７［ｄＢ］、環境試験後の特性としてＣＮＲ４６．８［ｄＢ］およびＸ−Ｅ１．８［ｄＢ］、オーバーライト特性としてＣＮＲ４６．９［ｄＢ］を示し、良好な値が得られなかった。

［比較例２］
ＳｉＯＣの代わりにＳｉＯ₂を用い（ターゲットとしてＳｉＯ₂を使用）、ポリカーボネート基板上に光入射側から順にＺｎＳ−ＳｉＯ₂（３０ｎｍ）、ＳｉＯ₂（６０ｎｍ）、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（２５ｎｍ）、ＧｅＳｂＴｅ（１３ｎｍ）、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂（２０ｎｍ）、Ａｇ合金（１００ｎｍ）を成膜して相変化光記録媒体を作製した。

表３からわかるように、この相変化光記録媒体は、初期特性としてＣＮＲ４７．３［ｄＢ］およびＸ−Ｅ１．８［ｄＢ］、環境試験後の特性としてＣＮＲ４６．４［ｄＢ］およびＸ−Ｅ２．１［ｄＢ］、オーバーライト特性としてＣＮＲ４６．５［ｄＢ］を示し、良好な値が得られなかった。

［比較例３］
比較例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ法、スパッタガス全圧０．５［Ｐａ］、酸素分圧０．００７［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は０．００５［ａｔ．％］であった。

表３からわかるように、この相変化光記録媒体では、初期特性、環境試験後の特性、オーバーライト特性ともに良好な値が得られなかった。

［比較例４］
比較例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＤＣスパッタ法、スパッタガス全圧１．１［Ｐａ］、酸素分圧０．００３［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は０．００３［ａｔ．％］であった。

［比較例５］
比較例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、パルスモードＤＣスパッタ法により、スパッタガス全圧１．１［Ｐａ］、酸素分圧０．００１［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は３５［ａｔ．％］であった。

［比較例６］
比較例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＲＦ重畳ＤＣスパッタ法により、スパッタガス全圧１．１［Ｐａ］、酸素分圧０．００６［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は４０［ａｔ．％］であった。

［比較例７］
比較例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、パルスモードＤＣスパッタ法により、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．００４［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は３４［ａｔ．％］であった。

［比較例８］
比較例１と同様の積層構造を有する相変化光記録媒体を作製したが、低屈折率誘電体膜として用いられるＳｉＯＣの成膜条件を変え、ＲＦスパッタ法により、スパッタガス全圧１．０［Ｐａ］、酸素分圧０．００４［Ｐａ］の条件で成膜した。ＳｉＯＣ中のＣ濃度は３２［ａｔ．％］であった。

以上の結果から、各実施例のようにＳｉＯＣ膜中の炭素濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］であれば、相変化光記録媒体は再生信号強度が高くかつクロスイレースが少ないことがわかる。

表１から、ＳｉＯＣ膜の組成は成膜条件にも微妙に依存することがわかる。ただし、スパッタリング時のスパッタガス全圧が１［Ｐａ］以下で酸素分圧が０．０１〜０．５［Ｐａ］であれば、上記のような最適なＳｉＯＣ膜を得るのに有利になる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施例１における相変化光記録媒体（単層媒体）の断面図。本発明の実施例２における相変化光記録媒体（単層媒体）の断面図。本発明の実施例５における相変化光記録媒体（片面二層媒体）の断面図。本発明の実施例６における相変化光記録媒体（片面二層媒体）の断面図。本発明に係る相変化光記録媒体に用いられるＳｉＯＣ膜中の元素の濃度分布の測定例を示す図。

符号の説明

１００…Ｌ₀基板、１０１…基板、１０２ａ、１０２ｂ…高屈折率誘電体膜、１０３…低屈折率誘電体膜、１０４…相変化記録膜、１０５…第２誘電体膜、１０６…反射膜、１０７ａ、１０７ｂ…界面膜、１０９…紫外線硬化樹脂、１１０…Ｌ₁基板、１１１…基板、１１２…第１誘電体膜、１１２ａ、１１２ｂ…高屈折率誘電体膜、１１３…低屈折率誘電体膜、１１４…相変化記録膜、１１５、１１７…第２誘電体膜、１１６…反射膜、１１８…熱制御膜。

Claims

光照射により可逆的に記録・消去がなされる相変化記録膜と、前記相変化記録膜に対して光入射側に高屈折率誘電体膜、低屈折率誘電体膜および高屈折率誘電体膜を含む積層誘電体膜とを有し、前記低屈折率誘電体膜が、Ｓｉ、ＯおよびＣを含有しＣ濃度が０．１〜３０［ａｔ．％］であるＳｉＯＣ膜であることを特徴とする相変化光記録媒体。
前記ＳｉＯＣ膜の複素屈折率をｎ−ｉｋとするとき、１．４５＜ｎ＜１．５５、ｋ＜０．０１であることを特徴とする請求項１に記載の相変化光記録媒体。
前記ＳｉＯＣ膜の透過率が９５［％］以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の相変化光記録媒体。
前記ＳｉＯＣ膜の常温・常圧下における熱伝導率λ_th［Ｗ／ｍ・Ｋ］が０．６＜λ_th＜２．０であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の相変化光記録媒体。
前記ＳｉＯＣ膜のＳｉ−Ｏ結合による赤外線吸収ピークが、ＳｉＯ₂中のＳｉ−Ｏ結合による赤外線吸収ピークより０．１〜５０ｃｍ^-1の範囲でシフトしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の相変化光記録媒体。