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JP2005251279A - 光学的情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

光学的情報記録媒体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 SiON膜より更に成膜速度が速く、量産性が優れており、かつ、長時間の環境試験を行っても反射率変化が極めて小さい光学的情報記録媒体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 透明基板1上に、ZnS−SiOからなる第1誘電体層2、酸窒化シリコンニッケルからなる酸窒化物誘電体層3、ZnS−SiOからなる第2誘電体層4、GeNからなる第1界面層5、GeSbTeからなる記録層6、GeNからなる第2界面層7、ZnS−SiOからなる第3誘電体層8、反射層9をこの順に積層する。酸窒化物誘電体層3は、Arガス、Oガス及びNガスの混合ガス雰囲気中で、反応性スパッタリングにより成膜する。酸窒化物誘電体層3の屈折率を、第1誘電体層2及び第2誘電体層4の屈折率よりも低くし、記録層6の非晶質状態における光吸収率を、結晶状態における光吸収率よりも低くする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、書換型光学式情報記録再生装置等によりレーザ光が照射されて情報が記録される光学的情報記録媒体及びその製造方法に関し、特に、記録層における相状態を非晶質状態又は結晶状態とすることにより情報を記録し、その記録層の相状態による光学的特性の違いを利用して情報を再生する相変化型光ディスク媒体及びその製造方法に関する。
レーザ光を使用する光情報記録再生方式は、ヘッドを媒体に非接触で且つ高速にアクセスして、この媒体に大容量の情報を記録及び再生することが可能であるため、大容量メモリとして各分野で実用化されている。光情報記録再生方式による光学式情報記録媒体は、コンパクトディスク及びレーザディスクとして知られていてユーザ自身はデータの再生のみが可能である再生専用型、ユーザ自身が新たなデータを媒体に記録できる追記型、及びユーザ自身がデータを媒体に繰返し記録及び消去してデータを書き換えることができる書換型に分類される。追記型及び書換型の光学式情報記録媒体は、コンピュータの外部メモリ、並びに文書ファイル及び画像フアイルを格納する媒体として使用されつつある。
書換型の光学式情報記録媒体には、記録膜の相変化を利用した相変化型光ディスクと、垂直磁化膜の磁化方向の変化を利用した光磁気ディスクとがある。このうち、相変化型光ディスクは、光磁気ディスクのように外部磁界を必要とすることなく情報を記録することができ、また、情報の重ね書き、即ちオーバライトが容易であることから、今後、書換型の光学的情報記録媒体の主流になることが期待されている。
従来の相変化型光ディスクは、一般的には、記録層の非晶質状態における光の吸収率Aaが、記録層の結晶状態における光の吸収率Acよりも高く設定されている。このため、記録密度を高密度化するために相変化型光ディスク媒体の記録トラックのピッチを狭くしていくと、任意の記録トラックに対してレーザ光を照射して記録を行う場合に、隣接する記録トラックに配置されている記録マークであって、既に情報が記録されており光吸収率が高い非晶質状態となっている記録マークがレーザ光を高い吸収率で吸収してしまう。これにより、この非晶質状態である記録マークが昇温して結晶化し、この記録マークに記録されている情報が消去されてしまう。即ち、クロス消去が生じることになる。
これを防止するためには、記録層の非晶質状態における光吸収率Aaを、結晶状態における光吸収率Acよりも低くすることが有効である。このようにAaをAcよりも低くする方法としては、相変化型光ディスクにおいて、基板上に第1誘電体層、第2誘電体層、第3誘電体層、第1界面層、記録層、第2界面層、第4誘電体層、反射層を順次積層し、第2誘電体層の屈折率n2と第3誘電体層の屈折率n3との関係をn2<n3とし、第1誘電体層の屈折率n1と第2誘電体層の屈折率n2との関係をn2<n1とする方法が提案されている。具体的には、これらの誘電体層のうち、第1誘電体層及び第3誘電体層には、屈折率が約2.3であるZnS−SiO膜を使用し、第2の誘電体層には、屈折率が約1.5であるSiO膜又は屈折率が約1.7であるAl膜を使用する方法が一般的である。また、場合によっては、第2の誘電体層として屈折率が約1.9であるSiN膜が使用されることもある(例えば、特許文献1及び2参照。)。
第2の誘電体層として上述したSiO膜又はAl膜を用いる場合には、SiOターゲット又はAlターゲットを用いて成膜を行う方法が一般的であるが、膜の成膜速度が遅く量産性に欠けることが指摘されていた。また、第2の誘電体層として、屈折率が約1.9であるSiN膜を用いる場合には、Aa<Acを満たすために上述した第4の誘電体層が比較的厚くならざるを得ず、このために媒体の繰り返しO/W耐性が劣化する可能性のあることが指摘されていた。
これらの問題点を解決するために、上述したSiO膜、Al膜又はSiN膜の代わりに、Siターゲットを用い、アルゴンガスと酸素ガスと窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で成膜することにより、SiON膜を形成する方法が提案されている。このようなSiON膜を用いることで、SiO膜、Al膜又はSiN膜に比べ、成膜速度が速く、かつ膜の屈折率が比較的低い誘電体膜が得られ、量産性に優れ、かつ、繰り返しO/W耐性にも優れた媒体が得られることが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。
特開2000−90491号公報 特開2000−105946号公報 Proceedings of the 15th Symposium on Phase Change Optical Information Storage PCOS2003, pp.56-61 (2003)
しかしながら、上述した従来の技術には、以下に示すような問題点がある。上述したように、Siターゲットを用い、アルゴンガスと酸素ガスと窒素ガスの雰囲気中で成膜して得られたSiON膜は、その成膜速度が一般的に使用されているSiO膜及びAl膜に比べると3倍程度速いが、相変化記録媒体に一般的に用いられているZnS−SiO膜に比べるとかなり遅く、このSiON膜の成膜速度は、ZnS−SiO膜の約2/3程度である。このため、上述したように上下にZnS−SiO膜を配置し、その間の誘電体層としてSiON膜を用いると、成膜速度のアンバランスから、生産性に支障をきたすという問題が解消されずに残っている。
また、上述したように、Siターゲットを用い、アルゴンガスと酸素ガスと窒素ガスの雰囲気中で成膜して得られたSiON膜を用いた媒体では、高温高湿条件下に媒体を保持した場合に、環境試験前後で媒体の反射率が異なり、環境試験後に反射率が低下することが判明した。一般的には、媒体特性としては環境試験前後で反射率が変わらないことが望まれており、これは、後述するように媒体を長時間使用していく上で、問題となることが考えられる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、レーザ入射面側の基板と情報記録層との間に少なくとも酸窒化物誘電体層が形成された光学的情報記録媒体において、SiON膜より更に成膜速度が速く、量産性が優れており、かつ、長時間の環境試験を行っても反射率変化が極めて小さい光学的情報記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本願第1発明に係る光学的情報記録媒体は、基板と、この基板上に設けられた酸窒化物誘電体層及び情報記録層とを有する光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層が、Siを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたSi系酸窒化物であることを特徴とする。この光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層は、例えば、39乃至67.5原子%の酸素を含有するSi系酸窒化物である。また、前記酸窒化物誘電体層の屈折率は1.43乃至1.8であることが好ましい。
また、本願第2発明に係る光学的情報記録媒体は、基板と、この基板上に設けられた酸窒化物誘電体層及び情報記録層とを有する光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層が、Alを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたAl系酸窒化物であることを特徴とする。この光学的情報記録媒において、前記酸窒化物誘電体層は、例えば、35乃至67.5原子%の酸素を含有するAl系酸窒化物である。また、前記酸窒化物誘電体層の屈折率は1.5乃至1.8であることが好ましい。
更に、本願第3発明に係る光学的情報記録媒体は、基板と、この基板上に設けられた酸窒化物誘電体層及び情報記録層とを有する光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層が、AlSiを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたAlSi系酸窒化物であることを特徴とする。この光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層は、例えば、39乃至67.5原子%の酸素を含有するAlSi系酸窒化物である。また、前記酸窒化物誘電体層の屈折率は1.43乃至1.8であることが好ましい。
これらの第1乃至第3発明に係る光学的情報記録媒体において、前記情報記録層上に形成された少なくとも1層の誘電体層と、この誘電体層上に形成された少なくとも1層の反射層とを有し、この反射層は、外部から照射されて、前記基板、前記酸窒化物誘電体層、前記情報記録層及び前記誘電体層を透過した光を前記情報記録層に向けて反射するものであるように構成することができる。
また、これらの第1乃至第3発明に係る光学的情報記録媒体において、前記Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素は、0.2乃至10原子%添加されていることが好ましい。
更に、これらの第1乃至第3発明に係る光学的情報記録媒体において、前記情報記録層は前記酸窒化物誘電体層よりも上方に設けられており、前記基板と前記酸窒化物誘電体層との間に形成された第1の誘電体層と、前記酸窒化物誘電体層と前記情報記録層との間に形成された第2の誘電体層とを有し、前記第1の誘電体層はその屈折率が前記酸窒化物誘電体層の屈折率よりも大きく、前記第2の誘電体層はその屈折率が前記酸窒化物誘電体層の屈折率よりも大きいものであるように構成することができる。
この場合に、前記情報記録層の上に形成された第3の誘電体層と、この第3の誘電体層の上に形成された反射層とを有し、前記基板は透明であり、前記反射層は、外部から照射されて、前記基板、前記第1の誘電体層、前記酸窒化物誘電体層、前記第2の誘電体層、前記情報記録層及び前記第3の誘電体層を透過した光を前記情報記録層に向けて反射させるものであるように構成することができる。
更にまた、前記第1乃至第3発明に係る光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層は前記情報記録層よりも上方に設けられており、前記基板と前記情報記録層との間に前記基板側から順に少なくとも1層の反射層と、少なくとも1層の第1の誘電体層とが形成され、前記情報記録層上には少なくとも1層の第2の誘電体層と前記酸窒化物誘電体層と第3の誘電体層とがこの順に形成されているものであるように構成することができる。
本願第4発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、基板上に、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、情報記録層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Siを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたSi系酸窒化物からなるターゲットを使用することを特徴とする。
また、本願第5発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、基板上に、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、情報記録層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Alを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする。
更に、本願第6発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、基板上に、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、情報記録層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Si及びAlを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする。
また、前記混合ガスの組成は、(Ar、O、N)体積%の表記で、例えば、(90、9、1)体積%と(80、12、8)体積%と(70、12、8)体積%と(70、2、28)体積%と(80、3、17)体積%と(90、7、3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成である。
前記第4乃至第6発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法において、前記情報記録層上に少なくとも1層以上の誘電体層を形成する工程と、この誘電体層上に反射層を形成する工程とを設けることができる。この場合に、前記情報記録層、誘電体層及び反射層は、スパッタリング法により形成することができる。
前記Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素は、0.2乃至10原子%添加されていることが好ましい。
前記第4乃至第6発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法において、前記基板と前記酸窒化物誘電体層との間に第1の誘電体層を形成する工程と、前記酸窒化物誘電体層と前記情報記録層との間に第2の誘電体層を形成する工程とを設けることができる。この場合に、更に、前記情報記録層上に第3の誘電体層を形成する工程と、この第3の誘電体層上に反射層を形成する工程とを設けることができる。前記第1の誘電体層、第2の誘電体層、記録層、第3の誘電体層及び反射層は、スパッタリング法により形成することができる。
本願第7発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、基板上に少なくとも1層の反射層を形成する工程と、この反射層上に少なくとも1層の第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層上に情報記録層を形成する工程と、前記情報記録層上に少なくとも1層の第2誘電体層を形成する工程と、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、少なくとも1層の第3誘電体層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Siを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたSi系酸窒化物からなるターゲットを使用することを特徴とする。
本願第8発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、基板上に少なくとも1層の反射層を形成する工程と、この反射層上に少なくとも1層の第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層上に情報記録層を形成する工程と、前記情報記録層上に少なくとも1層の第2誘電体層を形成する工程と、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、少なくとも1層の第3誘電体層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Alを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする。
本願第9発明に係る光学的情報記録媒体の製造方法は、基板上に少なくとも1層の反射層を形成する工程と、この反射層上に少なくとも1層の第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層上に情報記録層を形成する工程と、前記情報記録層上に少なくとも1層の第2誘電体層を形成する工程と、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、少なくとも1層の第3誘電体層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Si及びAlを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする。
本発明によれば、酸窒化物誘電体層を、Si、Al又はAlSiを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素を添加した合金からなるターゲットを使用し、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する雰囲気中で反応性スパッタリングにより形成することにより、屈折率が、前述のSiO膜又はSiON膜とほぼ同程度であり、かつ、SiON膜の2倍以上の成膜速度を有する酸窒化物誘電体層を効率よく成膜することができる。これにより、光学式情報記録媒体を生産性よく製造することができる。また、本発明によれば、媒体反射率の経時変化が少なく、信頼性が優れた光学的情報記録媒体を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る光学式情報記録媒体としての光ディスクを示す断面図である。この光ディスクは書換型の相変化型光ディスクであり、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)である。図1に示すように、本実施形態に係る光ディスクにおいては、透明基板1上に、第1誘電体層2、酸窒化物誘電体層3、第2誘電体層4、第1界面層5、情報記録層6、第2界面層7、第3誘電体層8及び反射層9がこの順に積層されている。そして、反射層9上には、他の透明基板(図示せず)が貼り合わされている。
透明基板1は、例えば、プラスチック、樹脂又はガラスからなる基板であり、その厚さは例えば0.6mmである。また、透明基板1においては、略同一周期で蛇行するランド及びグルーブが交互に形成されて記録トラックとなっている。更に、透明基板1には、この記録トラックにおけるグルーブの蛇行を変調することにより形成されたウォブル変調方式のフォーマット変調部が形成されている。そして、相互に隣接する記録トラック間において、各記録トラックにおけるフォーマット変調部は、半径方向に相互に重ならないように配置されている。
また、第1誘電体層2、第2誘電体層4及び第3誘電体層8は、例えば、ZnS−SiOにより形成されている。酸窒化物誘電体層3は、例えば、酸窒化シリコンニッケル(SiNiON)により形成されている。酸窒化物誘電体層2としての酸窒化シリコンニッケル膜は、反応性スパッタリングにより成膜されており、その酸素濃度は例えば39乃至67.5原子%である。第1界面層5及び第2界面層7は、例えば、GeNにより形成されており、情報記録層6は、例えば、GeSbTeにより形成されている。更に、反射層9は、例えばAlTiにより形成されている。更にまた、他の透明基板(図示せず)の厚さは例えば0.6mmである。
そして、記録層6の非晶質状態における光吸収率Aaは、結晶状態における光吸収率Acよりも低くなっている。Aa<Acとするため、各層の屈折率は以下のように設定されている。プラスチック、樹脂又はガラスからなる透明基板1の屈折率は、一般的に1.5乃至1.6程度である。このため、第1誘電体層2の屈折率は、これより高い屈折率とする必要がある。なぜならば、第1誘電体層2の屈折率n1が透明樹脂基板1の屈折率n0と実質的に等しいと、第1誘電体層2と透明樹脂基板1とが光学的に略等価となり、上述のAa<Acを満たすことができなくなるからである。また、第1誘電体層2は、透明基板1に対して密着性が良好である必要がある。そこで、第1誘電体層2、第2誘電体層4及び第3誘電体層8をZnS−SiO膜により形成する。ZnS−SiO膜の屈折率は、約2.35である。酸窒化シリコンニッケル膜等の酸窒化物誘電体層2には、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されており、その添加量は0.2乃至10原子%であることが好ましい。
そして、酸窒化物誘電体層3を形成する酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率は、1.43乃至1.8程度である。これにより、酸窒化物誘電体層3の屈折率n2と第2誘電体層4の屈折率n3との間の関係はn2<n3となり、第1誘電体層2の屈折率n1と酸窒化物誘電体層3の屈折率n2との間の関係はn1>n2となる。これにより、記録層6の非晶質状態における光吸収率Aaを、結晶状態における光吸収率Acよりも低くすることができる。
なお、後述するように、酸窒化物誘電体層3を形成する酸窒化シリコンニッケル膜の酸素濃度が39原子%未満であると、酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率が高くなり、Aa<Acを満たすためには、第3誘電体層8の膜厚を比較的厚くする必要があり、繰り返し記録再生を行う際に信号品質の劣化を招く。一方、酸窒化シリコンニッケル膜の酸素濃度が67.5原子%を超えるように酸窒化シリコンニッケル膜を成膜しようとすると、成膜速度が低くなり、生産性が低下する。従って、酸窒化シリコンニッケル膜の酸素濃度は39乃至67.5原子%であることが好ましい。
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る光ディスクの動作について説明する。先ず、光ディスクに情報を記録する際の動作について説明する。初期状態においては、記録層6の全領域は結晶状態となっている。そして、レーザ光を透明基板1の下方から照射する。このレーザ光は、透明基板1、第1誘電体層2、酸窒化物誘電体層3、第2誘電体層4及び第1界面層5を透過して、記録層6に到達する。また、記録層6を透過したレーザ光は、第2界面層7、第3誘電体層8を透過して反射層9により反射され、再び第3誘電体層8及び第2界面層7を通過して記録層6に到達する。これにより、記録層6の記録スポットを融点以上の温度まで加熱し、記録層6の記録スポットを溶融させる。これにより、この記録スポットが凝固する際に非晶質化し、情報が記録される。
また、光ディスクに記録された情報を読み取る際には、記録層6に対してレーザ光を照射し、記録層6の各記録スポットにおける反射率の差を検出する。即ち、記録層6が非結晶状態にあるときの反射率は、結晶状態にあるときの反射率よりも高くなるため、この反射率の差を検出することにより、記録された情報を読み取ることができる。更に、記録した情報を消去する際には、レーザ光により、記録層6の記録スポットを結晶化温度よりも高く融点よりも低い温度まで加熱する。これにより、記録層6の記録スポットが結晶化し、情報が消去される。
本実施形態においては、酸窒化物誘電体層3として酸窒化シリコンニッケル膜を反応性スパッタリング法により形成することにより、従来のSiON膜の2倍以上の速い成膜速度を有し、かつ、膜密度の低下を防ぎ、高品質な酸窒化シリコンニッケル膜を得ることができる。これにより、光ディスクに記録した情報を再生する際に、長時間データを保持しても、反射率の変化が少なく、高品質な情報を再生できる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、酸窒化物誘電体層3(図1参照)として、反応性スパッタリング法により形成した酸窒化アルミニウムニッケル膜(AlNiON)を使用する点が異なっている。この酸窒化アルミニウムニッケル膜の酸素濃度は例えば35乃至67.5原子%である。後述するように、酸窒化アルミニウムニッケル膜の酸素濃度が35原子%未満であると、酸窒化アルミニウムニッケル膜の屈折率が高くなり、Aa<Acを満たすためには、第3誘電体層8の膜厚が比較的厚くなり、繰り返し記録再生を行う際に信号品質の劣化を招く。一方、酸窒化アルミニウムニッケル膜の酸素濃度が67.5原子%を超えるように酸窒化アルミニウムニッケル膜を成膜しようとすると、成膜速度が低くなり、生産性が低下する。従って、酸窒化アルミニウムニッケル膜の酸素濃度は35乃至67.5原子%であることが好ましい。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、酸窒化物誘電体層3(図1参照)として、反応性スパッタリング法により形成した酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜(AlSiNiON)を使用する点が異なっている。この酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の酸素濃度は例えば39乃至67.5原子%である。これは後述するように、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の酸素濃度が39原子%未満であると、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の屈折率が高くなり、Aa<Acを満たすためには、第3誘電体層8の膜厚が比較的厚くなり、繰り返し記録再生を行う際に信号品質の劣化を招く。一方、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の酸素濃度が67.5原子%を超えるように酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜を成膜しようとすると、成膜速度が低くなり、生産性が低下する。従って、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の酸素濃度は39乃至67.5原子%であることが好ましい。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第1の実施形態に係る光学式情報記録媒体(光ディスク)の製造方法である。図1に示すように、予め、レーザ光をガイドする案内溝(図示せず)が形成された透明基板1上に、インライン型のスパッタリング装置を使用して、第1誘電体層2、酸窒化物誘電体層3、第2誘電体層4、第1界面層5、記録層6、第2界面層7、第3誘電体層8及び反射層9を、以下の手順により形成する。なお、このインライン型のスパッタリング装置においては、ターゲットと基板との間の距離は例えば15cmである。
先ず、ガス圧が例えば0.1PaであるArガス雰囲気中において、ZnS−SiOからなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば2.2W/cmとしてスパッタリングを行い、透明基板1上にZnS−SiO膜を例えば厚さ35nmまで成膜し、第1誘電体層2とする。
次に、Arガス、Nガス及びOガスからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、Si99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、第1誘電体層2上に酸窒化シリコンニッケル膜を例えば厚さ40nmまで成膜し、酸窒化物誘電体層3とする。このとき、反応性スパッタ時の混合ガスの組成は、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成を用いる。
次に、ガス圧が例えば0.1PaであるArガス雰囲気中において、ZnS−SiOからなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば2.2W/cmとしてスパッタリングを行い、酸窒化物誘電体層3上にZnS−SiO膜を例えば厚さ30nmまで成膜し、第2誘電体層4とする。
次に、Arガス及びNガスからなり、ガス圧が例えば0.9Paである混合ガス雰囲気中において、Geからなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば0.8W/cmとして反応性スパッタリングを行い、第2誘電体層4上にGeN膜を例えば厚さ5nmまで成膜し、第1界面層5とする。
次に、ガス圧が例えば1.0PaであるArガス雰囲気中において、GeSbTeからなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば0.27W/cmとしてスパッタリングを行い、第1界面層5上にGeSbTe膜を例えば厚さ13nmまで成膜し、記録層6とする。
次に、ガス圧が例えば0.9Paであり、Arガス及びNガスの混合ガス雰囲気中において、Geからなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば0.8W/cmとして反応性スパッタリングを行い、記録層6上にGeN膜を例えば厚さ5nmまで成膜し、第2界面層7とする。
次に、ガス圧が例えば0.1PaであるArガス雰囲気中において、ZnS−SiOからなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば2.2W/cmとしてスパッタリングを行い、第2界面層7上にZnS−SiO膜を例えば厚さ25nmまで成膜し、第3誘電体層8とする。
次に、ガス圧が例えば0.08PaであるArガス雰囲気中において、Tiを2質量%含有するAlTi合金からなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば1.6W/cmとしてスパッタリングを行い、第3誘電体層8上にAlTi合金膜を例えば厚さ100nmまで成膜し、反射層9とする。
そして、反射層9上に厚さが例えば0.6mmの透明基板(図示せず)を貼り合わせて、前述の第1の実施形態に係る相変化型の光ディスクを作製する。
以下、酸窒化物誘電体層3を成膜する際の混合ガスの組成の好適範囲を、混合ガスの組成(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成とした理由について説明する。
本第4実施形態に示す方法により、反応性スパッタリングにおける混合ガスの組成を、Arガス添加量を60乃至95体積%、Oガス添加量を0乃至12体積%、Nガス添加量を1乃至40体積%の範囲で変化させて、酸窒化物誘電体層3(酸窒化シリコンニッケル膜)を成膜する。なお、前述の如く、ターゲットにはSi99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、成膜時のガス圧は0.2Paに固定する。
図2は、横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化シリコンニッケル膜の成膜速度をとって、混合ガス中のOガスの添加量が成膜速度に及ぼす影響を示すグラフ図である。また、図3は、横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率をとって、混合ガス中のOガスの添加量が屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。更に、図6は、横軸に混合ガス中のOガス添加量をとり、縦軸に酸化シリコンニッケル膜の成膜速度及び屈折率をとって、混合ガス中にNガスを添加しない場合において、混合ガス中のOガス添加量が成膜速度及び屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。なお、図2及び図3においては、Arガス添加量及びOガス添加量のみを示しているが、Nガス添加量は、全体(100体積%)から、Arガス添加量及びOガス添加量を減じた残部である。
図2に示すように、Arガスの添加量が70体積%以上であると、Oガスの添加量の増加に伴い、成膜速度は増加する。また、Oガス添加量を固定した場合、Arガス添加量が多い条件ほど成膜速度は速くなる。一方、Arガスの添加量が65体積%以下の条件では、Oガスの添加量の増加に伴い、成膜速度は徐々に低下する。
また、図3に示すように、Oガス添加量の増加に伴い、酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率は徐々に低下するが、Arガス添加量が少ない条件ほど屈折率は低い値を示す傾向がある。
一方、前述のように、酸窒化物誘電体層3に求められる屈折率の条件は、第1誘電体層2及び第2誘電体層4であるZnS−SiO膜の屈折率2.35より低く、かつ第1誘電体層2及び第2誘電体層4の屈折率との差が大きいことである。これは以下に示す理由によるものである。すなわち、酸窒化物誘電体層3の屈折率が1.43〜1.8の範囲であれば記録層6におけるAa<Acの条件を満たすための第3誘電体層8(ZnS−SiO膜)の膜厚を比較的薄く、かつ、ある程度の膜厚(15nm〜40nm程度)範囲で設計できる。一方、酸窒化物誘電体層3の屈折率が1.9〜2.0の膜を用いると第3誘電体層8(ZnS−SiO膜)の膜厚がかなり厚くなり、さらにAa<Acの条件を満たすための膜厚範囲が限定的となる(40nm〜50nm)。また、酸窒化物誘電体層3の屈折率が2.0〜2.2の膜では、第1誘電体層2及び第2誘電体層4の屈折率との差が小さいために、記録層6におけるAa<Acの条件を満たすための第3誘電体層8(ZnS−SiO膜)の膜厚の解がなくなり、媒体設計を行うことができない。
以上のことから、酸窒化物誘電体層3の屈折率としては、1.9より小さいことが望ましい。また、量産性の観点から、成膜速度は可及的に速いことが求められる。
このような条件を満たす添加ガスの混合条件は、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成であり、さらに好ましくは、成膜速度が最も速く、屈折率が低い条件として、Arガスの添加量が70体積%〜90体積%の条件において、Oガス添加量が9体積%の条件である。
このような組成の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングにより成膜される酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率(n2)は1.43乃至1.8の範囲にある。また、このような方法により酸窒化物誘電体層3を成膜した相変化型光ディスク媒体において、記録層6の結晶状態における光吸収率及び非晶質状態における光吸収率を夫々測定すると、n2=1.43である場合には、Aa=62.2%、Ac=82.4%であり、n2=1.8である場合には、Aa=60.2%、Ac=81.5%であり、いずれの場合においても、Aa<Acを満たしている。
ここで、図4に、屈折率を変化させた場合のSiNiON膜に含まれるSi、Ni、O、Nの含有量を分析した結果を示す。図4より、屈折率が1.43〜1.8のSiNiON膜の場合、屈折率の増加に伴い酸素濃度は減少し、窒素濃度は増加する。シリコンの濃度は屈折率の増加に伴い、僅かに増加する傾向がみられる。また、Niの含有量は、屈折率に対して、ほぼ一定の値を示す。
図5は、同じSiNiON膜を用いて、屈折率と密度の関係を表すグラフ図である。SiNiON膜の密度は、膜の屈折率の増加に伴い増加する。図4及び図5より、上述した添加ガスの混合条件で作製された酸窒化シリコンニッケル膜の酸素濃度及び膜の密度は、屈折率(n2)が1.43である膜の場合は67.5原子%及び2g/ccであり、屈折率(n2)が1.8である膜の場合は39原子%及び2.4g/ccである。屈折率が上述した範囲にある酸窒化物誘電体層3を用いた場合、Aa<Acの条件を満たす第3誘電体層8の膜厚は、15乃至40nmとなり、比較的膜厚マージンが広い媒体設計が可能である。このように、本実施形態によれば、Aa<Acを満たし、かつ繰り返し記録再生特性に優れた光ディスクを、生産性よく製造することができる。なお、上述した膜中に含まれる各元素の量及び膜密度は、RBS(Rutherford Backscattering Spectrometry)及びNRA(Nuclear Reaction Analysis)により分析を行った。
上述の条件で作製した相変化型光ディスク媒体の信頼性について説明する。本実施形態に係る光ディスクを、例えば、5.9m/秒の線速で回転させ、対物レンズの開口数が0.65である光ヘッドを使用して、波長が405nmの青色レーザ光を照射して情報を記録する。先ず、ランド部に周波数が4MHz、duty比が50%の信号を記録した後、このランド部の両側に隣接するグルーブ部に周波数が8MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録して、ランド部に記録した周波数が4MHzである信号のキャリアの変化を測定する。その結果、ランド部に隣接するグルーブ部で情報の書き換えを繰り返し行っても、ランド部に記録された信号はまったく影響を受けない。また、この光ディスクに対して、周波数が4MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録しても、50万回までキャリア及びノイズの変化がみられない。
次に、図6を参照して、混合ガス中にNガスを添加しない場合について説明する。この場合、酸窒化物誘電体層3(図1参照)の替わりに、反応性スパッタリング法により、SiNiO膜を形成する。即ち、Nガスを含有せずにArガス及びOガスのみからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、Si99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、ターゲットと基板との間の距離を15cmとし、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、SiNiO膜を成膜する。このとき、混合ガス中のOガス添加量を変化させる。
図6に示すように、Oガス添加量が10乃至30体積%の範囲で、屈折率が1.45乃至1.54程度のSiNiO膜が得られるが、成膜速度が21Å/分以下であり、上述したArガス、Oガス、Nガスからなる混合ガス雰囲気中において膜を成膜した場合の成膜速度(140乃至250Å/分程度)と比較して極端に遅い。屈折率の値としては、Aa<Acを満たす条件になっているが、膜の成膜速度が著しく遅いため、量産性が優れた成膜方法とはいえない。
このように、ターゲットとしてSi99Ni(原子%)を使用し、Ar等の希ガスに酸素ガスを混合して、酸化物誘電体層の成膜を行うと、膜の成膜速度が極めて遅くなり、生産性が著しく低下する。
次に、混合ガス中にOガスを添加しない場合について説明する。この場合、酸窒化物誘電体層3(図1参照)の替わりに、反応性スパッタリング法により、SiNiN膜を形成する。即ち、Oガスを含有せずにArガス及びNガスのみからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、Si99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、ターゲットと基板との間の距離を15cmとし、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、SiNiN膜を成膜する。これは、図2及び図3において、酸素の添加量が0%の場合に相当するものである。図2及び図3より、Oガスの添加量が0体積%であり、Arガス添加量が70体積%である場合に、屈折率が1.95のSiNiN膜が得られているが、このSiNiN膜の成膜速度は、この条件にOガスを2体積%以上添加した場合に比べると遅く、酸窒化シリコンニッケル膜の方が、量産性が優れている。
次に、この屈折率が1.95であるSiNiN膜を酸窒化物誘電体層3の替わりに使用した媒体(光ディスク)と、屈折率が1.43の酸窒化シリコンニッケル膜を酸窒化物誘電体層3とした媒体(光ディスク)とにおける繰り返し記録/再生特性について説明する。以下に、両媒体の構成例を示す。なお、以下、例えば基板上に材料Aからなり膜厚がaである膜が形成され、この膜上に材料Bからなり膜厚がbである膜が形成されている場合を、(基板/A(a)/B(b))と記載する。
酸窒化物誘電体層3の替わりに屈折率が1.95であるSiNiN膜を使用した場合の光ディスクの構成は、(基板/ZnS−SiO(5nm)/SiNiN(46nm)/ZnS−SiO(50nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS−SiO(46nm)/AlTi(100nm))とする。一方、酸窒化物誘電体層3として屈折率が1.43の酸窒化シリコンニッケル膜を使用した光ディスクの構成は、(基板/ZnS−SiO(35nm)/酸窒化シリコンニッケル(40nm)/ZnS−SiO(30nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS−SiO(25nm)/AlTi(100nm))とする。
上述した2種類の光ディスクを、例えば5.9m/秒の線速で回転させ、対物レンズの開口数が0.65である光ヘッドを使用して、波長が400nmであるレーザ光を照射して、周波数が4MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録/再生する。そして、再生信号が初期値から1dB劣化するまでの繰り返し記録再生回数を測定する。その結果、屈折率が1.43の酸窒化シリコンニッケル膜を使用した光ディスクは、50万回までなんら信号の劣化は見られない。これに対して、屈折率が1.95のSiNiN膜を使用した光ディスクは、約3万回から信号の劣化が観測される。
この理由は以下のように推定される。即ち、SiNiN膜の屈折率(1.95)は酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率(1.43)よりも高いため、Aa<Acの条件を満たすためには、窒化物誘電体層としてSiNiN膜を使用する光ディスクにおける第3誘電体層8(ZnS−SiO膜)の膜厚(46nm)を、酸窒化物誘電体層として酸窒化シリコンニッケル膜を使用する光ディスクにおける第3誘電体層8の膜厚(25nm)よりも厚くせざるを得ない。このため、レーザ光により供給された熱が反射層9側に逃げにくくなり、記録層6の劣化につながるものと考えられる。また、SiNiN膜は比較的硬度が高く、膜に柔軟性がないため、記録再生を繰り返し行った際に生じる繰返し熱応力に耐え切れず、信号の劣化を誘発するものと考えられる。
このように、酸窒化物誘電体層3の替わりに、屈折率が約1.95であるSiNiN膜を使用すると、SiO膜又はAl膜を使用する場合のように、膜密度低下によるノイズの増大という問題は発生しない。しかし、酸窒化物誘電体層3の替わりにSiNiN膜を使用すると、SiO膜又はAl膜を使用する場合と比較して、SiNiN膜と第1の誘電体層との間の屈折率の差が小さくなる。このため、記録層の非晶質状態における光吸収率Aaを結晶状態における光吸収率Acよりも低くしようとすると、第3の誘電体層8の膜厚が大幅に制限される。このため、SiNiN膜を使用しようとすると、光学式情報記録媒体全体の設計の自由度が小さくなり、また、第3の誘電体層8の膜厚が比較的厚くなるために、媒体に繰り返し記録/再生を行う際の繰り返し特性を確保することが困難になる。
上述の如く、酸窒化物誘電体層3の替わりに窒化シリコンニッケル膜(SiNiN膜)を使用すると、光ディスクの生産性及び信頼性が低いものとなる。これに対して、酸窒化物誘電体層3として酸窒化シリコンニッケル膜(SiNiON膜)を使用すると、量産性が高く、設計の自由度が大きく、信頼性が高い相変化型光ディスク媒体を得ることができる。
なお、図3より、SiNiON膜においてもアルゴンガスの添加量が90体積%、酸素ガス添加量が6体積%、残りが窒素ガスの添加量である場合には、酸窒化物誘電体層3の屈折率(n2)が1.95程度の膜が得られる。このような屈折率の値を持つSiNiON膜を酸窒化物誘電体層3として用いた場合には、上述したように屈折率が1.95のSiNiN膜と同様に、Aa<Acの条件を満たすためには、第3誘電体層8(ZnS−SiO膜)の膜厚を、比較的厚くせざるを得ない。このため、レーザ光により供給された熱が反射層9側に逃げにくくなり、記録層6の劣化につながる。従って、酸窒化物誘電体層3としてSiNiON膜を用いる場合においても、屈折率の上限は1.9より小さいことが肝要である。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第2の実施形態に係る光ディスクの製造方法であり、前述の第4の実施形態と比較して、酸窒化物誘電体層3として、第4の実施形態において成膜した酸窒化シリコンニッケル膜の替わりに、酸窒化アルミニウムニッケル膜を成膜する点が異なっている。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第4の実施形態と同様である。
即ち、図1に示すように、前述の第4の実施形態と同様な方法により、透明基板1上に第1誘電体層2を形成する。次に、Arガス、Nガス及びOガスからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、Al99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、第1誘電体層2上に酸窒化アルミニウムニッケル膜を例えば40nmの厚さに成膜し、酸窒化物誘電体層3とする。
このとき、混合ガスの組成は、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成とする。
次に、前述の第4の実施形態と同様な方法により、この酸窒化物誘電体層3上に、第2誘電体層4、第1界面層5、記録層6、第2界面層7、第3誘電体層8及び反射層9をこの順に形成し、透明基板を貼り合わせて、前述の第2の実施形態に係る光ディスクを作製する。
以下、酸窒化物誘電体層3を成膜する際の混合ガスの組成の好適範囲を、上述に示した六角形及びその内側に示す組成とする理由について説明する。
本第5実施形態に示す方法により、反応性スパッタリングにおける混合ガスの組成を、Arガス添加量を60乃至95体積%、Oガス添加量を0乃至12体積%、Nガス添加量を1乃至40体積%の範囲で変化させて、酸窒化物誘電体層である酸窒化アルミニウムニッケル膜を成膜する。なお、前述の如く、ターゲットにはAl99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、成膜時のガス圧は0.2Paに固定する。
図7は、横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化アルミニウムニッケル膜の成膜速度をとって、混合ガス中のOガスの添加量が成膜速度に及ぼす影響を示すグラフ図である。また、図8は、横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化アルミニウム膜の屈折率をとって、混合ガス中のOガスの添加量が屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。更に、図9は、横軸に混合ガス中のOガス添加量をとり、縦軸に酸化アルミニウムニッケル膜(AlNiO膜)の成膜速度及び屈折率をとって、混合ガス中にNガスを添加しない場合において、混合ガス中のOガス添加量が成膜速度及び屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。
図7に示すように、Arガスの添加量が70体積%以上であると、Oガスの添加量の増加に伴い、成膜速度は増加する。また、Oガス添加量を固定した場合、Arガス添加量が多い条件ほど成膜速度は速くなる。Arガスの添加量が65体積%以下の条件では、Oガスの添加量の増加に伴い、成膜速度は徐々に低下する。このような挙動は、前述の如く、酸窒化シリコンニッケル膜を反応性スパッタリング法により成膜する場合においても同様に認められる。
また、図8に示すように、Oガスの添加量の増加に伴い、酸窒化アルミニウムニッケル膜の屈折率は徐々に低下するが、Arガス添加量が少ない条件ほど屈折率は低い値を示す傾向がある。
一方、前述のように、酸窒化物誘電体層3に求められる屈折率の条件は、第1誘電体層2及び第2誘電体層4であるZnS−SiO膜の屈折率2.35より低く、かつ第1及び第3の誘電体層との屈折率の差が大きいことである。これは酸窒化物誘電体層3がSiNiONである場合に述べた理由と同一の理由によるものであり、また、量産性の観点から、成膜速度は可及的に速いことが求められる。このような条件を満たす添加ガスの混合条件は、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成であり、さらに好ましくは、成膜速度が最も速く、屈折率が低い条件として、Arガスの添加量が70体積%〜90体積%の条件において、Oガス添加量が9体積%の条件である。
このような条件で成膜される酸窒化物誘電体層3である酸窒化アルミニウムニッケル膜の屈折率(n2)は、1.5乃至1.8の範囲にある。また、このような条件により酸窒化物誘電体層3を成膜して作製した相変化型光ディスク媒体において、記録層6の結晶状態における光吸収率及び非晶質状態における光吸収率を夫々測定すると、n2=1.5である場合には、Aa=60.2%、Ac=81.8%であり、n2=1.8である場合には、Aa=60.2%、Ac=81.5%であり、いずれの場合においても、Aa<Acを満たしている。また、このようにして作製した酸窒化アルミニウムニッケル膜の酸素濃度と膜密度をSiNiON膜と同様の方法により分析した。屈折率(n2)が1.5である膜の場合、酸素濃度は67.5原子%、膜の密度は2(g/cc)、屈折率(n2)が1.6の膜である場合、酸素濃度は50原子%、膜の密度は2.2(g/cc)、屈折率(n2)が1.8である膜の場合、酸素濃度は35原子%、膜の密度は2.4(g/cc)である。また、Aa<Acを満たす第3誘電体層8の膜厚は、酸窒化物誘電体層3として酸窒化シリコンニッケル膜を使用する場合と同様に、15乃至40nmの範囲となり、比較的膜厚マージンが広い媒体設計が可能である。
上述の条件で作製した相変化型光ディスク媒体の信頼性について説明する。本実施形態に係る光ディスクを、例えば5.9m/秒の線速で回転させ、対物レンズの開口数0.65である光ヘッドを使用して、波長が405nmの青色レーザ光を照射して情報を記録する。先ず、ランド部に周波数が4MHz、duty比が50%の信号を記録した後、このランド部の両側に隣接するグルーブ部に、周波数が8MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録して、ランド部に記録された周波数が4MHzである信号のキャリアの変化を測定する。その結果、ランド部に隣接するグルーブ部で情報の書き換えを繰り返し行っても、ランド部に記録された信号はまったく影響を受けないことが確認される。また、この光ディスクに対して、周波数が4MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録しても、50万回までキャリア及びノイズの変化はみられない。
次に、図9を参照して、混合ガス中にNガスを添加しない場合について説明する。この場合、酸窒化物誘電体層3(図1参照)の替わりに、反応性スパッタリング法により、AlNiO膜を形成する。即ち、Nガスを含有せずにArガス及びOガスのみからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、Al99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、ターゲットと基板との間の距離を15cmとし、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、AlNiO膜を成膜する。このとき、混合ガス中のOガス添加量を変化させる。
図9に示すように、Oガス添加量が10乃至30体積%の範囲で、屈折率が1.50乃至1.77程度のAlNiO膜が得られるが、成膜速度が16Å/分以下であり、上述したArガス、Oガス及びNガスからなる混合ガス雰囲気中で膜を成膜する場合の成膜速度(120Å/分乃至200Å/分程度)と比較して、極端に遅い。屈折率の値としては、Aa<Acを満たす条件になっているが、膜の成膜速度が著しく遅いため、量産性が優れた成膜方法とはいえない。このように、ターゲットとしてAl99Ni(原子%)を使用し、Ar等の希ガスに酸素ガスを混合して、AlNiO膜の成膜を行うと、膜の成膜速度が極めて遅くなり、生産性が著しく低下する。
次に、混合ガスにOガスを添加しない場合について説明する。この場合は、酸窒化物誘電体層3(図1参照)の替わりに、反応性スパッタリング法により、AlNiN膜を形成する。即ち、Oガスを含有せずにArガス及びNガスのみからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、Al99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、ターゲットと基板との間の距離を15cmとし、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、AlNiN膜を成膜する。これは、図7及び図8において、酸素の添加量が0%の場合に相当するものである。図7及び図8より、Oガスの添加量が0体積%であり、Arガス添加量が70体積%である場合に、屈折率が1.95のAlNiN膜が得られるが、このAlNiN膜の成膜速度は、この条件にOガスを2体積%以上添加した場合に比べると遅く、前述の第5の実施形態において述べた酸窒化アルミニウムニッケル膜の方が、量産性が優れている。
この屈折率が1.95であるAlNiN膜を酸窒化物誘電体層3の替わりに使用した媒体(光ディスク)と、屈折率が1.55である酸窒化アルミニウムニッケル膜を酸窒化物誘電体層3とした媒体(光ディスク)とにおける繰り返し記録/再生特性について説明する。
以下に、両媒体の構成を示す。酸窒化物誘電体層3の替わりに屈折率が1.95であるAlNiN膜を使用した場合の光ディスクの構成は、例えば、ZnS−SiO(5nm)/AlNiN(41nm)/ZnS−SiO(50nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS−SiO(50nm)/AlTi(100nm))とする。一方、酸窒化物誘電体層3として屈折率が1.55の酸窒化アルミニウムニッケル膜を使用した光ディスクの構成を、例えば、(基板/ZnS−SiO(35nm)/酸窒化アルミニウムニッケル(40nm)/ZnS−SiO(30nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS−SiO(25nm)/AlTi(100nm))とする。
上述の2種類の光ディスクを、例えば5.9m/秒の線速で回転させ、対物レンズの開口数が0.65である光ヘッドを使用して、波長が400nmであるレーザ光を照射して、周波数が4MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録/再生する。そして、再生信号が初期値から1dB劣化するまでの繰り返し記録再生回数を測定する。その結果、屈折率が1.55の酸窒化アルミニウムニッケル膜を使用した光ディスクは、50万回までなんら信号の劣化は見られない。これに対して、屈折率が1.95のAlNiN膜を使用した光ディスクは、約3万回から信号の劣化が観測される。
この理由は以下のように推定される。即ち、AlNiN膜の屈折率(1.95)は酸窒化アルミニウムニッケル膜の屈折率(1.55)よりも高いため、Aa<Acの条件を満たすためには、酸窒化物誘電体層3の替わりにAlNiN膜を使用する光ディスクにおける第3誘電体層8(ZnS−SiO膜)の膜厚(50nm)を、酸窒化物誘電体層3として酸窒化アルミニウムニッケル膜を使用する光ディスクにおける第3誘電体層8の膜厚(25nm)よりも厚くせざるを得ない。このため、レーザ光により供給された熱が反射層9側に逃げにくくなり、記録層6の劣化につながるものと考えられる。また、AlNiN膜は比較的硬度が高く、膜に柔軟性がないため、記録再生を繰り返し行う際に生じる繰返し熱応力に耐え切れず、信号の劣化を誘発するものと考えられる。
上述の如く、酸窒化物誘電体層3の替わりに窒化アルミニウムニッケル膜(AlNiN膜)を使用すると、光ディスクの生産性及び信頼性が低いものとなる。これに対して、酸窒化物誘電体層3として酸窒化アルミニウムニッケル膜(AlNiON膜)を使用すると、量産性が高く、設計の自由度が大きく、信頼性が高い相変化型光ディスク媒体を得ることができる。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第3の実施形態に係る光ディスクの製造方法である。本実施形態は、前述の第4の実施形態と比較して、酸窒化物誘電体層3として、第4の実施形態において成膜した酸窒化シリコンニッケル膜の替わりに、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜(AlSiNiON膜)を成膜する点が異なっている。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第4の実施形態と同様である。
即ち、図1に示すように、前述の第4の実施形態と同様な方法により、透明基板1上に第1誘電体層2を形成する。次に、Arガス、Nガス及びOガスからなり、ガス圧が例えば0.2Paである混合ガス雰囲気中において、(AlSi)99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、パワー密度を例えば2.5W/cmとして反応性スパッタリングを行い、第1誘電体層2上に酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜を例えば40nmの厚さに成膜し、酸窒化物誘電体層3とする。このとき、混合ガスの組成は、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成範囲となる。
次に、前述の第4の実施形態と同様な方法により、この酸窒化物誘電体層3上に、第2誘電体層4、第1界面層5、記録層6、第2界面層7、第3誘電体層8及び反射層9をこの順に形成し、透明基板を貼り合わせて、前述の第3の実施形態に係る光ディスクを作製する。
以下、酸窒化物誘電体層3を成膜する際の混合ガスの組成の好適範囲を、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成とする理由について説明する。
本第6実施形態に示す方法により、反応性スパッタリングにおける混合ガスの組成を、Arガス添加量を60乃至95体積%、Oガス添加量を0乃至12体積%、Nガス添加量を1乃至40体積%の範囲で変化させて、酸窒化物誘電体層である酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜を成膜する。なお、前述の如く、ターゲットには(AlSi)99Ni(原子%)からなるターゲットを使用し、成膜時のガス圧は0.2Paで一定である。
この結果、前述の第4の実施形態と同様に、Arガスの添加量が70体積%以上であると、Oガスの添加量の増加に伴い、成膜速度は増加する。また、Oガスの添加量の増加に伴い、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の屈折率は徐々に低下するが、Arガス添加量が少ない条件ほど屈折率は低い値を示す傾向がある。
このような結果から、酸窒化物誘電体層3として酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜を使用する場合において、酸窒化物誘電体層3の屈折率を1.43乃至1.8とし、且つ、酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の成膜速度を高くするためには、反応性スパッタリングを行う際の混合ガスの組成を、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90,9,1)体積%と(80,12,8)体積%と(70,12,8)体積%と(70,2,28)体積%と(80,3,17)体積%と(90,7,3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成とすることが好ましい。
このような方法により酸窒化物誘電体層3を成膜した相変化型光ディスク媒体において、記録層6の結晶状態における光吸収率(Ac)及び非晶質状態における光吸収率(Aa)を夫々測定すると、n2=1.43である場合には、Aa=62.2%、Ac=82.4%であり、n2=1.8である場合には、Aa=60.2%、Ac=81.5%であり、いずれの場合においても、Aa<Acを満たしている。また、このようにして作製した酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜の酸素濃度と膜密度を、SiNiON膜の場合と同様の方法により分析した。屈折率(n2)が1.43である膜の場合、酸素濃度は67.5原子%、膜の密度は2g/cc、屈折率(n2)が1.6の膜である場合、酸素濃度は50原子%、膜の密度は2.2g/cc、屈折率(n2)が1.8である膜の場合、酸素濃度は39原子%、膜の密度は2.4g/ccである。また、Aa<Acを満たす第3誘電体層8の膜厚は、酸窒化物誘電体層3として酸窒化シリコンニッケル膜を使用する場合と同様に、15乃至40nmの範囲となり、比較的膜厚マージンが広い媒体設計が可能である。このように、本実施形態によれば、Aa<Acを満たし、かつ、繰り返し記録再生特性に優れた光ディスクを、生産性よく製造することができる。
本実施形態に係る相変化型光ディスク媒体の信頼性について説明する。この光ディスクを、例えば5.9m/秒の線速で回転させ、対物レンズの開口数が0.65である光ヘッドを使用して、波長が405nmの青色レーザ光を照射して情報を記録する。先ず、ランド部に周波数が4MHz、duty比が50%の信号を記録した後、このランド部の両側に隣接するグルーブ部に周波数が8MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録して、ランド部に記録した周波数が4MHzである信号のキャリアの変化を測定する。その結果、ランド部に隣接するグルーブ部で情報の書き換えを繰り返し行っても、ランド部に記録された信号はまったく影響を受けない。また、この光ディスクに対して、周波数が4MHz、duty比が50%の信号を繰り返し記録すると、50万回までキャリア及びノイズの変化はみられない。
以上の実施形態では、酸窒化物誘電体層3を成膜する場合に、Si、Al又はAlSiを主成分とするターゲット母材に、Niを1(原子%)添加した場合の膜特性及び媒体特性について述べた。
図10は、Siを主成分とするターゲット母材にNiを1(原子%)添加したSiNiON膜の成膜速度とNiを添加しないSiON膜の成膜速度を比較したものである。また、図11は同様に屈折率を比較したものである。いずれの膜も、Arガスの含有量は80体積%の条件で成膜したものを代表例として示した。図10より成膜速度は、SiNiON膜ではO添加量が9体積%で最大値230Å/分、SiON膜ではO添加量が7体積%で最大値108Å/分を示す。この比較により、Niを添加したSiNiON膜は従来のSiON膜に比べ、2倍以上の速い成膜速度を有していることが確認できる。なお、屈折率は、夫々1.5であり、同じ値を示している。これは、SiターゲットにNiを添加することで、Siターゲット表面のSiに対する酸化反応を抑制し、スパッタリング率を高めたことによるものと推定している。この現象は、Al又はAlSiを主成分とするターゲット母材に、Niを添加したAlNiON膜やAlSiNiON膜においても同様に確認できており、成膜速度の速い生産性に優れた酸窒化誘電体膜が得られることが判っている。
なお、以上に述べた実施形態では、酸窒化物誘電体層3を成膜する場合に、Si又はAl又はAlSiを主成分とするターゲット母材に、Niを1(原子%)添加した場合について述べたが、NiのかわりにTi、Cr、Co、Ta、C及びCuを同様に添加した場合においても、上述と同様に、従来のSiON膜に比べ、屈折率が同程度で、かつ、成膜速度がより速い膜が得られていることは確認済みである。下記表1は、各膜の最大成膜速度及び屈折率を従来のSiONと比較したものである。従来のSiON膜の最大成膜速度はArガスの含有量が80体積%の条件では、108Å/min、屈折率は1.499である。
Figure 2005251279
この表1より、いずれの膜も、従来のSiON膜と比べ、成膜速度が速く、生産性に優れていることが判る。
以上に述べた第4〜第6の実施形態においては、酸窒化物誘電体層3を成膜する場合に、Si又はAl又はAlSiを主成分とするターゲット母材に、Niを1(原子%)添加した場合の膜特性及び媒体特性について述べた。以下の実施形態では、上述した各ターゲット母材に添加するNi、Ti、Cr、Co、Ta、C及びCuの添加量が0.2(原子%)〜10(原子%)の範囲に限定される理由について述べる。
先ず、本発明の第7の実施形態について説明する。酸窒化物誘電体層3を成膜する場合に、Si又はAl又はAlSiを主成分とするターゲット母材に、添加するNi、Ti、Cr、Co、Ta、C及びCuの添加量を0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜を行い、成膜速度及び屈折率の振る舞いと添加物の量について検討を行った。その結果、各添加物の添加量が0(原子%)〜15(原子%)の範囲では、成膜速度及び屈折率に関しては、添加物が異なっても大きな変化はみられなかった。しかしながら、上述した添加物を添加した酸窒化物誘電体層3を用いた光ディスク媒体の記録感度及びその媒体の環境試験を行った際の反射率変化に僅かな変化がみられる添加量域が存在することが判った。なお、以下に示す評価媒体の媒体構成は、酸窒化物誘電体層3の構成材料及び組成を除き、上述した第4実施形態〜第6実施形態の構成と同一である。
本発明の第8の実施形態として、添加物にNiを選択し、添加量を0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜を行った光ディスク媒体の環境試験結果を示す。環境試験は、恒温恒湿槽に80℃90%3000時間保持したのち、試料を取り出して、環境試験前後の反射率の変化(△R(%)=試験前反射率−試験後反射率)を調べた。下記表2は、添加物がNiの場合の添加量x(原子%)と△R(%)の関係を示す。
Figure 2005251279
次に、同じ添加物Niを用い、添加量x(原子%)を0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜した光ディスク媒体の記録感度(記録パワー(mW))と添加物の添加量x(原子%)との関係を下記表3に示す。
Figure 2005251279
一般的には、媒体特性としては、環境試験前後での反射率差は限りなくゼロが望ましく、記録感度は高い(つまり、最適記録パワーは小さくなる方向)方が望ましい。よって、これらのことを考慮すると、表1及び表2より、Si又はAl又はAlSiのターゲット母材にNiを添加する場合には、Niの添加量が、0.15(原子%)〜11(原子%)の範囲でその効果が認められ、さらに、望ましくは、0.2(原子%)〜10(原子%)の範囲であれば組成マージンも含めて、反射率変化がなく、高感度な光学的情報記録媒体が得られる。
本発明の第9の実施形態として、添加物にTiを選択し、添加量を0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜を行った光ディスク媒体の環境試験結果を示す。環境試験は、恒温恒湿槽に80℃90%3000時間保持したのち、試料を取り出して、環境試験前後の反射率の変化(△R(%)=試験前反射率−試験後反射率)を調べた。表4は、添加物がTiの場合の添加量x(原子%)と△R(%)の関係を示す。
Figure 2005251279
次に、同じ添加物Tiを用い、添加量xを0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜を行った光ディスク媒体の記録感度(記録パワー:mW)と添加物の添加量x(原子%)の関係を表5に示す。
Figure 2005251279
表4及び表5より、Si又はAl又はAlSiのターゲット母材にTiを添加する場合には、Tiの添加量が、0.15(原子%)〜11(原子%)の範囲でその効果が認められ、さらに、望ましくは、0.2(原子%)〜10(原子%)の範囲であれば組成マージンも含めて、反射率変化がなく、高感度な光学的情報記録媒体が得られる。
本発明の第10の実施形態として、添加物にCrを選択し、添加量を0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜を行った光ディスク媒体の環境試験結果を示す。環境試験は、恒温恒湿槽に80℃90%3000時間保持したのち、試料を取り出して、環境試験前後の反射率の変化(△R(%)=試験前反射率−試験後反射率)を調べた。下記表6は、添加物がCrの場合の添加量x(原子%)と△R(%)の関係を示す。
Figure 2005251279
次に、同じ添加物Crを用い、添加量を0(原子%)〜15(原子%)の範囲で変化させて成膜を行った光ディスク媒体の記録感度と添加物の関係を表7に示す。表7は添加物がCrの場合の添加量と最適記録パワーとの関係を示す。但し、記録パワーの単位はmWである。
Figure 2005251279
表6及び表7より、Si又はAl又はAlSiのターゲット母材にCrを添加する場合には、Crの添加量が、0.15(原子%)〜11(原子%)の範囲でその効果が認められ、さらに、望ましくは、0.2(原子%)〜10(原子%)の範囲であれば組成マージンも含めて、反射率変化がなく、高感度な光学的情報記録媒体が得られる。
上述した第8乃至第10実施形態と同様に、添加物として、上記以外に、Co、Ta、C及びCuを検討した結果、いずれの添加物においても、Si又はAl又はAlSiのターゲット母材に添加する場合には、添加物の添加量が0.15(原子%)〜11(原子%)の範囲でその効果が認められ、さらに、望ましくは、0.2(原子%)〜10(原子%)の範囲であれば組成マージンも含めて、反射率変化がなく、高感度な光学的情報記録媒体が得られることを確認した。
以上のことから、Si又はAl又はAlSiのターゲット母材に、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、C及びCuを添加する場合には、その添加量は、0.2(原子%)〜10(原子%)の範囲が望ましいことが判る。
なお、上述した第8乃至第10実施形態において、添加物の添加量が0(原子%)の場合は、非特許文献1に記載のSi系酸窒化物誘電体層(SiON膜)と同等の誘電体層となり、上述した表2〜表7に記載されたように、上述した添加物がない場合には、環境試験前後での反射率の値が変化しており、長時間の媒体使用時に特性の経時変化が起きることが確認できた。
また、上述した第1乃至第10実施形態では、いわゆる基板入射タイプの光学的情報記録媒体について言及してきたが、上述した実施例記載のSi系酸窒化物誘電体層又はAl系酸窒化物誘電体層又はAlSi系酸窒化物誘電体層を基板入射タイプとは逆積層されたフィルム層入射タイプの光学的情報記録媒体に用いても同様の効果が認められる。以下に、図を用いてその実施形態について具体的に説明する。
図12は本発明の第11の実施形態に係るフィルム層入射タイプの光学的情報記録媒体を示す断面図である。本実施形態は、酸窒化物誘電体層として、例えば、酸窒化シリコンニッケル膜(SiNiON)を用いた場合のものである。図12に示すように、本実施形態に係る光ディスクにおいては、基板11上に、反射層12、第1誘電体層13、第1界面層14、情報記録層15、第2界面層16、第2誘電体層17、酸窒化物誘電体層18、及び第3誘電体層19がこの順に積層されている。そして、第3誘電体層19の上には、薄い透明なフィルム20が貼り合わされており、情報の記録、再生のためのレーザ光は、この透明なフィルム20側から入射される。
基板11は、例えばプラスチック、樹脂又はガラスからなる基板であり、その厚さは例えば1.1mmである。なお、この基板11は基板入射タイプとは異なりこの面からレーザ光が入射するわけではないため、必ずしも透明でなくともよい。また、基板11においては、略同一周期で蛇行するランド及びグルーブが交互に形成されて記録トラックとなっている。更に、基板11には、この記録トラックにおけるグルーブの蛇行を変調することにより形成されたウォブル変調方式のフォーマット変調部が形成されている。そして、相互に隣接する記録トラック間において、各記録トラックにおけるフォーマット変調部は、半径方向に相互に重ならないように配置されている。
また、第1誘電体層13、第2誘電体層17及び第3誘電体層19は、例えば、ZnS−SiOにより形成されている。酸窒化物誘電体層18は、例えば、酸窒化シリコンニッケル(SiNiON)等の酸窒化物誘電体により形成されている。この酸窒化物誘電体層18である酸窒化シリコンニッケル膜は、反応性スパッタリングにより成膜されており、その酸素含有量は例えば39乃至67.5原子%である。第1界面層14及び第2界面層16は、例えば、GeNにより形成されており、情報記録層15は、例えば、GeSbTeにより形成されている。更に、反射層12は、例えばAlTiにより形成されている。更にまた、第3誘電体層19上に貼りあわされた薄い透明なフィルム20はポリカーボネイト(PC)からなり厚さは例えば0.1mmである。
そして、記録層15の非晶質状態における光吸収率Aaは、結晶状態における光吸収率Acよりも低くなっている。Aa<Acとするため、各層の屈折率は以下のように設定されている。薄い透明なフィルム20の屈折率は、一般的に1.5乃至1.6程度である。このため、第3誘電体層19の屈折率は、これより高い屈折率とする必要がある。なぜならば、第3誘電体層19の屈折率n19が薄い透明なフィルム20の屈折率n20と実質的に等しいと、第3誘電体層19と薄い透明なフィルム20とが光学的に略等価となり、上述のAa<Acを満たすことができなくなるからである。また、第3誘電体層19は、薄い透明なフィルム20に対して密着性が良好である必要がある。そこで、第3誘電体層19、第2誘電体層17及び第1誘電体層13をZnS−SiO膜により形成する。ZnS−SiO膜の屈折率は、約2.35である。
そして、酸窒化物誘電体層18を形成する酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率は、1.43乃至1.8程度である。これにより、酸窒化物誘電体層18の屈折率n18と第2誘電体層17の屈折率n17との間の関係はn18<n17となり、第3誘電体層19の屈折率n19と酸窒化物誘電体層18の屈折率n18との間の関係はn19>n18となる。これにより、記録層15の非晶質状態における光吸収率Aaを、結晶状態における光吸収率Acよりも低くすることができる。
なお、酸窒化物誘電体層18を形成する酸窒化シリコンニッケル膜の酸素濃度及びNiの添加量は、既に述べた第1実施形態〜第10実施形態と同一の範囲にある。これは、膜の積層順序が、基板入射タイプとカバー層入射タイプで異なるのみであり、個々の膜が担う役割に変わりがないためである。
従って、本第11実施形態では、酸窒化物誘電体層18として、酸窒化シリコンニッケル(SiNiON)を一例として用いたが、この酸窒化物誘電体層18としては、上述した第1乃至第10実施形態に記載されている他の酸窒化物誘電体層を用いても同様の効果がある。
なお、上述の第1乃至第10の実施形態における第1誘電体層2、第2誘電体層4、第1界面層5、記録層6、第2界面層7、第3誘電体層8の組成、各層を構成する層の層数及び成膜方法等及び、第11の実施形態における第1誘電体層13、第2誘電体層17、第1界面層14、記録層15、第2界面層16、第3誘電体層19の組成、各層を構成する層の層数及び成膜方法等は、上述のものに限定されるものではなく、要求される記録再生特性及び用途に応じて適宜選択することができ、これらの条件を適宜選択した媒体に対しても、前述の第1乃至第11の実施形態と同様な効果を得ることができる。
また、透明基板1及び薄い透明なフィルム20の材料及び厚さは、上述の材料及び厚さに限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択することができ、これらの適宜選択した透明基板を使用した媒体に対しても、上述の第1乃至第11の実施形態と同様な効果が得られる。
更に、上述の第4乃至第11の実施形態においては、酸窒化シリコンニッケル膜、酸窒化アルミニウムニッケル膜及び酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜を成膜する際の反応性スパッタリングにおける雰囲気ガスのガス圧が0.2Paである場合について説明したが、ガス圧が0.09乃至0.5Paの範囲において、上述したArガス、Oガス及びNガスの添加量で同様の成膜速度及び屈折率を有する酸窒化シリコンニッケル膜、酸窒化アルミニウムニッケル膜及び酸窒化アルミニウムシリコンニッケル膜が得られ、第1乃至第11の実施形態に示した特性と同等の特性が得られることは確認済みである。
更にまた、上述の第4乃至第10の実施形態においては、酸窒化物誘電体層3をまた、第11の実施形態においては酸窒化物誘電体層18を反応性スパッタリングにより成膜する際のターゲットとして、シリコン(Si99Ni(原子%))、アルミニウム(Al99Ni(原子%))又は((AlSi)99Ni)(原子%)からなるターゲットを使用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、SiNiO、AlNiO又はSiAlNiOからなるターゲットを使用し、Arガス等の希ガス、酸素ガス及び窒素ガスからなる混合ガス雰囲気中にて反応性スパッタリングを行っても、上述の第4乃至第11の実施形態と同様な効果が得られることが確認されている。
更にまた、上述の第4乃至第11の実施形態においては、媒体を構成する薄膜の形成装置としてインラインタイプの成膜装置を使用する例を示したが、基板を1枚づつ処理する枚様式の成膜装置を使用しても、同様な効果が得られことはいうまでもない。
本発明の第1の実施形態に係る光ディスクを示す断面図である。 横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化シリコンニッケル膜の成膜速度をとって、混合ガス中のOガスの添加量が成膜速度に及ぼす影響を示すグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率をとって、混合ガス中のOガスの添加量が屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。 横軸に酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率をとり、縦軸に膜中に含まれるシリコン、酸素、窒素及びニッケルの含有量をとって、各屈折率を有する膜の各元素の含有量を示すグラフ図である。 横軸に酸窒化シリコンニッケル膜の屈折率をとり、縦軸に膜の密度をとって、各屈折率を有する膜の密度を示すグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガス添加量をとり、縦軸に酸化シリコンニッケル膜の成膜速度及び屈折率をとって、混合ガス中にNガスを添加しない場合において、混合ガス中のOガス添加量が成膜速度及び屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化アルミニウムニッケル膜の成膜速度をとって、混合ガス中のOガスの添加量が成膜速度に及ぼす影響を示すグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガスの添加量をとり、縦軸に酸窒化アルミニウムニッケル膜の屈折率をとって、混合ガス中のOガスの添加量が屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガス添加量をとり、縦軸に酸化アルミニウムニッケル膜(AlNiO膜)の成膜速度及び屈折率をとって、混合ガス中にNガスを添加しない場合において、混合ガス中のOガス添加量が成膜速度及び屈折率に及ぼす影響を示すグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガス添加量をとり、縦軸にSiNiON膜及びSiON膜の成膜速度をとって、Ni添加有無の場合の成膜速度の比較を行ったグラフ図である。 横軸に混合ガス中のOガス添加量をとり、縦軸にSiNiON膜及びSiON膜の屈折率をとって、Ni添加有無の場合の屈折率の比較を行ったグラフ図である。 本発明の第11の実施形態に係る光ディスクを示す断面図である。
符号の説明
1;透明基板
2;第1誘電体層(ZnS−SiO膜)
3;酸窒化物誘電体層(酸窒化膜)
4;第2誘電体層(ZnS−SiO膜)
5;第1界面層(GeN膜)
6;記録層(GeSbTe膜)
7;第2界面層(GeN膜)
8;第3誘電体層(ZnS−SiO膜)
9;反射層(AlTi膜)
11;基板
12;反射層(AlTi膜)
13;第1誘電体層(ZnS−SiO膜)
14;第1界面層(GeN膜)
15;記録層(GeSbTe膜)
16;第2界面層(GeN膜)
17;第2誘電体層(ZnS−SiO膜)
18;酸窒化物誘電体層(酸窒化膜)
19;第3誘電体層(ZnS−SiO膜)
20;透明フィルム

Claims (27)

  1. 基板と、この基板上に設けられた酸窒化物誘電体層及び情報記録層とを有する光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層が、Siを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたSi系酸窒化物であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
  2. 前記酸窒化物誘電体層が39乃至67.5原子%の酸素を含有するSi系酸窒化物であることを特徴とする請求項1に記載の光学的情報記録媒体。
  3. 前記酸窒化物誘電体層の屈折率が1.43乃至1.8であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学的情報記録媒体。
  4. 基板と、この基板上に設けられた酸窒化物誘電体層及び情報記録層とを有する光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層が、Alを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたAl系酸窒化物であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
  5. 前記酸窒化物誘電体層が35乃至67.5原子%の酸素を含有するAl系酸窒化物であることを特徴とする請求項4に記載の光学的情報記録媒体。
  6. 前記酸窒化物誘電体層の屈折率が1.5乃至1.8であることを特徴とする請求項4又は5に記載の光学的情報記録媒体。
  7. 基板と、この基板上に設けられた酸窒化物誘電体層及び情報記録層とを有する光学的情報記録媒体において、前記酸窒化物誘電体層が、AlSiを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたAlSi系酸窒化物であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
  8. 前記酸窒化物誘電体層が39乃至67.5原子%の酸素を含有するAlSi系酸窒化物であることを特徴とする請求項7に記載の光学的情報記録媒体。
  9. 前記酸窒化物誘電体層の屈折率が1.43乃至1.8であることを特徴とする請求項7又は8に記載の光学的情報記録媒体。
  10. 前記情報記録層上に形成された少なくとも1層の誘電体層と、この誘電体層上に形成された少なくとも1層の反射層とを有し、この反射層は、外部から照射されて、前記基板、前記酸窒化物誘電体層、前記情報記録層及び前記誘電体層を透過した光を前記情報記録層に向けて反射することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体。
  11. 前記Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素は、0.2乃至10原子%添加されていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体。
  12. 前記情報記録層は前記酸窒化物誘電体層よりも上方に設けられており、前記基板と前記酸窒化物誘電体層との間に形成された第1の誘電体層と、前記酸窒化物誘電体層と前記情報記録層との間に形成された第2の誘電体層とを有し、前記第1の誘電体層はその屈折率が前記酸窒化物誘電体層の屈折率よりも大きく、前記第2の誘電体層はその屈折率が前記酸窒化物誘電体層の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至9及び請求項11のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体。
  13. 前記情報記録層の上に形成された第3の誘電体層と、この第3の誘電体層の上に形成された反射層とを有し、前記基板は透明であり、前記反射層は、外部から照射されて、前記基板、前記第1の誘電体層、前記酸窒化物誘電体層、前記第2の誘電体層、前記情報記録層及び前記第3の誘電体層を透過した光を前記情報記録層に向けて反射させることを特徴とする請求項12に記載の光学的情報記録媒体。
  14. 前記酸窒化物誘電体層は前記情報記録層よりも上方に設けられており、前記基板と前記情報記録層との間に前記基板側から順に少なくとも1層の反射層と、少なくとも1層の第1の誘電体層とが形成され、前記情報記録層上には少なくとも1層の第2の誘電体層と前記酸窒化物誘電体層と第3の誘電体層とがこの順に形成されていることを特徴とする請求項1乃至9及び請求項11のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体。
  15. 基板上に、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、情報記録層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Siを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたSi系酸窒化物からなるターゲットを使用することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
  16. 基板上に、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、情報記録層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Alを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
  17. 基板上に、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、情報記録層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Si及びAlを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
  18. 前記混合ガスの組成は、(Ar、O、N)体積%の表記で、(90、9、1)体積%と(80、12、8)体積%と(70、12、8)体積%と(70、2、28)体積%と(80、3、17)体積%と(90、7、3)体積%で囲まれた六角形とその内部の領域により示される組成であることを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  19. 前記情報記録層上に少なくとも1層以上の誘電体層を形成する工程と、この誘電体層上に反射層を形成する工程とを有することを特徴とする請求項15乃至18のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  20. 前記情報記録層、誘電体層及び反射層をスパッタリング法により形成することを特徴とする請求項19に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  21. 前記Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素は、0.2乃至10原子%添加されていることを特徴とする請求項15乃至20のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  22. 前記基板と前記酸窒化物誘電体層との間に第1の誘電体層を形成する工程と、前記酸窒化物誘電体層と前記情報記録層との間に第2の誘電体層を形成する工程とを有することを特徴とする請求項15乃至18のいずれか1項に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  23. 前記情報記録層上に第3の誘電体層を形成する工程と、この第3の誘電体層上に反射層を形成する工程とを有することを特徴とする請求項22に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  24. 前記第1の誘電体層、第2の誘電体層、記録層、第3の誘電体層及び反射層は、スパッタリング法により形成することを特徴とする請求項23に記載の光学的情報記録媒体の製造方法。
  25. 基板上に少なくとも1層の反射層を形成する工程と、この反射層上に少なくとも1層の第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層上に情報記録層を形成する工程と、前記情報記録層上に少なくとも1層の第2誘電体層を形成する工程と、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、少なくとも1層の第3誘電体層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Siを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたSi系酸窒化物からなるターゲットを使用することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
  26. 基板上に少なくとも1層の反射層を形成する工程と、この反射層上に少なくとも1層の第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層上に情報記録層を形成する工程と、前記情報記録層上に少なくとも1層の第2誘電体層を形成する工程と、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、少なくとも1層の第3誘電体層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Alを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
  27. 基板上に少なくとも1層の反射層を形成する工程と、この反射層上に少なくとも1層の第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層上に情報記録層を形成する工程と、前記情報記録層上に少なくとも1層の第2誘電体層を形成する工程と、アルゴンガス、酸素ガス及び窒素ガスを含有する混合ガスの雰囲気下で、反応性スパッタリングにより酸窒化物誘電体層を形成する工程と、少なくとも1層の第3誘電体層を形成する工程とを有し、前記反応性スパッタリングは、Si及びAlを主成分とし、Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu及びCからなる群から選択された少なくとも1種の元素が添加されたターゲットを使用することを特徴とする光学的情報記録媒体の製造方法。
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