酸化チタン系薄膜
【課題】 ＺｒＳ系薄膜よりも短波長のレーザー光に対する屈折率が高く、耐熱衝撃性に優れ、かつ熱に対して高い安定性を有するとともに、直流スパッタリング等の効率の良いデポジション法によって成膜することが可能な薄膜を提供する。
【解決手段】酸化チタン系薄膜は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であり、かつ非晶質構造を有する。この酸化チタン系薄膜は、例えば光記録媒体に用いられる。
【解決手段】酸化チタン系薄膜は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であり、かつ非晶質構造を有する。この酸化チタン系薄膜は、例えば光記録媒体に用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、短波長光に対して高屈折率を有する酸化チタン系薄膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可視光線等の光に対して高い屈折率を有し、熱に対して優れた安定性を有する薄膜は、レーザー集光用レンズや光記録媒体といった用途に使用されている。
【０００３】
例えば、光記録媒体の中でもレーザー光の照射信号を記録層の相変化として記録する相変化型記録層を備えたものは相変化型光記録媒体と呼ばれ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスクとして用いられている。
【０００４】
図４に一般的な相変化型光記録媒体の概略図を示すように、この相変化型光記録媒体２０は、ポリマー等からなる円盤状をした基体１１上に、第一の保護層１２ａ、Ｔｅ合金やＳｂ合金からなる相変化型記録層（以下、単に記録層という）１３、第二の保護層１２ｂをこの順序で積層し、最後に、アルミニウム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる反射層１４と樹脂層１５を被着したもので、基体１１側からレーザー光を照射すると、レーザー光は第二の保護層１２ｂを透過して記録層１３に照射され、記録層１３を透過したレーザー光は第一の保護膜１２ａを透過して反射層１４で反射され、反射されたレーザー光は、再度、第一の保護膜１２ａ、記録層１３、第二の保護層１２ｂを透過して照射側に戻り、電気信号として取り出されるようになっており、記録時には、信号強度に対応して変調されたレーザー光が照射され、その熱エネルギーにより記録層１３を相変化させることにより（例えば、記録層１３の合金薄膜を結晶相と非晶相とに相互に変化させる）、信号情報をこの相変化として記録させ、また、再生時には、レーザー光を照射して記録層１３における相変化に伴ったレーザー光の反射強度変化を信号として検出するようになっていた。
【０００５】
そして、このような相変化型光記録媒体２０に用いられる保護層１２ａ，１２ｂは、レーザー光を透過し、かつ記録層１３に接してその両面を保護する目的で設けられているものであるが、レーザー光の照射による記録／消去時には、瞬間的に４００℃〜７００℃の熱が加わり、大きな温度変化を受けることになることになるため、耐熱衝撃性に優れた硫化亜鉛薄膜が用いられていた。
【０００６】
しかしながら、レーザー光の照射によって繰り返し熱が加わると、硫化亜鉛薄膜中のＺｎＳ結晶が粒成長を起こして薄膜の特性が劣化することから、この粒成長を防止するため、保護層１２ａ，１２ｂとしてＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜、例えば、モル比で、
８０モル％ＺｎＳ−２０モル％ＳｉＯ2の組成を有する硫化亜鉛系薄膜により形成したも
のを用いることが提案されていた（特許文献１参照）。
【０００７】
また、硫化亜鉛系薄膜からなる保護膜１２ａ，１２ｂを有する相変化型光記録媒体を製作するには、ＲＦスパッタリング装置内に、基体１１と、これと対置して、ＺｎＳ−ＳｉＯ2系焼結体からなるスパッタリングターゲット材を配置し、高真空で希薄なＡｒ中で高
周波プラズマを発生させることにより、基体１１上にＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜
からなる保護膜１２ａを被着し、この保護層１２ａ上にＴｅ合金やＳｂ合金からなる記録層１３を形成した後、さらに記録層１３上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2系薄膜からなる保護層１
２ｂをＲＦスパッタリング装置により被着した後、アルミニウム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる反射層１４と樹脂層１５を被着することにより形成され
ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２７８９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年、相変化型光記録媒体の高密度化のため、回転速度の高速化と共に、レーザー光の短波長化が進められており、従来、８３０ｎｍや７８０ｎｍの波長を有するレーザー光が用いられていたのに対し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光を用いることが提案されており、このレーザー光の短波長化によって記録層１３における復素屈折率の相変化に伴う変化率が小さくなり（信号のＳ／Ｎ比が小さくなる）、保護層１２ａ，１２ｂの屈折率を高めることが要求されていた。
【００１０】
ところが、保護膜１２ａ，１２ｂを硫化亜鉛薄膜により形成したものでは、４００ｎｍ波長光に対する屈折率（ｎ）が２．３５程度と比較的高い屈折率を有するものの、上述したように、硫化亜鉛薄膜はレーザー光の照射によって薄膜中のＺｎＳ結晶が粒成長を起こして薄膜の特性劣化を生じるといった不都合があり、他方、保護膜１２ａ，１２ｂをＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜により形成したものでは、ＳｉＯ2の含有によりレーザー光に対する屈折率が全体的に悪くなり、特に４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率（ｎ）が２．３５よりもさらに低くなって、光記録媒体の記録密度を高めることができないといった課題があった。
【００１１】
そこで、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率（ｎ）を高めるために、ＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜からなる保護層１２ａ，１２ｂの厚みを厚くすること
も考えられるが、硫化亜鉛系薄膜は熱伝導率が小さいため、記録／消去時におけるレーザー光の照射によって保護層１２ａ，１２ｂに蓄熱された熱を直ちに放熱することができず、記録層１３や基体１１との間の熱膨張差に伴って発生する熱応力によって剥離するといった恐れがあった。その上、光記録媒体がＣＤ仕様である場合、ポリマーからなる基体１１の厚みが１．２ｍｍ程度とある程度の厚みによって強度を維持することができるものの、光記録媒体がＤＶＤ仕様となると、その厚みは０．６ｍｍにまで薄くなり、この場合、熱応力によってポリマーからなる基体１１が変形するといった恐れもあった。
【００１２】
さらに、記録／消去時に照射されるレーザー光によって硫化亜鉛系薄膜からなる保護層１２ａ，１２ｂが４００℃〜７００℃の温度範囲に加熱されると、硫化亜鉛系薄膜中の硫黄が記録層１３の合金と反応して腐食され、光記録媒体の信頼性が著しく損なわれるといった課題もあった。
【００１３】
また、硫化亜鉛系薄膜からなる保護層１２ａ，１２ｂを形成するために用いるスパッタリングターゲット材としてのＺｎＳ−ＳｉＯ2系焼結体は、その体積固有抵抗値が高いた
め、ＲＦスパッタリング法が用いられていたが、ＲＦスパッタリング法は成膜速度が遅く、光記録媒体の生産性を高めることができないといった不都合もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本件発明者は、短波長光に対する屈折率が硫化亜鉛薄膜よりも高く、耐熱衝撃性に優れるとともに、熱に対して高い安定性を有し、かつＤＣスパッタリング法等の効率の良い成膜手段によって成膜することが可能な薄膜について鋭意研究を重ねたところ、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有する酸化チタン系薄膜を用いれば良いことを見出し、本発明に至った。
【００１５】
即ち、本発明の酸化チタン系薄膜は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であり、かつ非晶質構造を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲にあることを特徴とする。
【００１７】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５重量％〜１０重量％の範囲にあり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．８より大きいことを特徴とする。
【００１８】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから８００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記保護層を形成する酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから１５００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有する酸化チタン系薄膜を用いるようにしたことから、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．５以上と、硫化亜鉛系薄膜よりも高い屈折率を得ることができ、これにより保護膜の膜厚を薄くすることができるため、熱放散性を向上させることができる。
特に酸化ニオブをＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有する酸化チタン系薄膜は、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．６以上の高屈折率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る酸化チタン系薄膜を相変化型記録層の保護層として用いた光記録媒体を示す概略断面図である。
【図２】酸化ニオブの含有量と酸化チタン系薄膜の屈折率との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）は酸化ニオブの含有量が２．５重量％である酸化チタン系薄膜の３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長光に対する屈折率を示すグラフであり、（ｂ）は酸化ニオブの含有量が５．０重量％である酸化チタン系薄膜の３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長光に対する屈折率を示すグラフである。
【図４】従来の光記録媒体を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本発明の酸化チタン系薄膜は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有したもので、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であることを特徴とする。
【００２４】
即ち、本件発明者は、短波長光に対する屈折率が硫化亜鉛薄膜より高い材料について鋭意研究を重ねたところ、酸化チタンが硫化亜鉛と同程度の屈折率を有することを知見し、さらに酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有させることにより、酸化チタン（ＴｉＯ2）や硫化亜鉛（ＺｎＳ）の単体よりも屈折率を高めることができること
を見出したのである。
【００２５】
そして、酸化ニオブの含有量について実験を重ねたところ、Ｎｂ2Ｏ5換算で０．５重量％〜１４重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．５以上とすることができ、好ましくは酸化ニオブの含有量をＮｂ2Ｏ5換算で、１重量％〜１３重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．６以上とすることができ、さらに好ましくは酸化ニオブの含有量をＮｂ2Ｏ5換算で、２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８以上とすることができ、望ましくは酸化ニオブの含有量をＮｂ2Ｏ5換算で、５重量％〜１０重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８５以上とすることができる。
【００２６】
その為、本発明の酸化チタン系薄膜を用いれば、短波長光に対する高い屈折率が要求されるレーザー集光用レンズ、光記録媒体といった用途に好適に用いることができる。
【００２７】
また、この酸化チタン系薄膜は、非晶質構造を有し、熱に対する安定性に優れることから、７００℃もの大きな熱が加わったとしても酸化チタン結晶が生成されたり、粒成長を起こすようなことがなく、かつ酸化チタン系薄膜が他の材質と反応することもないため、熱が加わるような環境下でも使用することができる。しかも、非晶質構造であるため、成膜時に膜内に残留する内部応力が小さいため、被着する基板との相性の制約が少なく、様々な基板へ比較的密着良く被着することができる。
【００２８】
ところで、本発明の酸化チタン系薄膜を製作するには、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等の気相成膜法を用いることができるが、これらの気相成膜法の中でもスパッタリング法を用いれば比較的簡単にかつ安価に酸化チタン系薄膜を成膜することができる。
【００２９】
スパッタリングターゲット材としては、酸化チタン系薄膜と略同等の組成を有する酸化ニオブを含有する酸化チタン系焼結体を用いれば良く、具体的には、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブをＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％を越え、１５重量％以下の範囲で含有する酸化チタン系焼結体を用いることが好ましい。
【００３０】
即ち、酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％以下であると、成膜した酸化チタン系薄膜中における酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％以下となり、４００ｎｍの波長光に対する屈曲率を２．５以上とすることができないからであり、逆に酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で１５重量％を超えると、成膜した酸化チタン系薄膜中における酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で１４重量％を越え、４００ｎｍの波長光に対する屈曲率を２．５以上とすることができないからである。
【００３１】
そして、主成分である酸化チタンは絶縁材料であるが、これに酸化ニオブをＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％を越え、１５重量％以下の範囲で含有することにより、酸化チタン系焼結体のシート抵抗値を１００Ω／□以下とすることができ、ＲＦスパッタリング法だけでなく、成膜速度の速いＤＣスパッタリング法を用いることもできるため、酸化チタン系薄膜の成膜時間を大幅に短縮することができる。なお、好ましくは酸化チタン系焼結体の酸化ニオブ含有量をＮｂ2Ｏ5に換算して１重量％〜１０重量％の範囲で含有させることにより、酸化チタン系焼結体のシート抵抗値を３０Ω／□以下とすることができ、ＤＣスパッタリング法による成膜速度をより高めることができる。
【００３２】
次に、本発明に係る酸化チタン系薄膜を用いた応用例について説明する。
【００３３】
図２は本発明に係る酸化チタン系薄膜を相変化型記録層の保護層として用いた光記録媒体を示す概略断面図である。
【００３４】
この相変化型光記録媒体１０は、ポリマー等からなる円盤状をした基体１上に、ＤＣスパッタリング法を含む気相成膜法により、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率が２．５以上である酸化チタン系薄膜からなる第一の保護層２ａを被覆した後、この保護層２ａ上にＴｅ合金やＳｂ合金からなる相変化型記録層３を被覆し、さらにこの記録層３上に、ＤＣスパッタリング法を含む気相成膜法により、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率が２．５以上である酸化チタン系薄膜からなる第ニの保護層２ｂを被覆し、この保護層２ｂの上にアルミニウム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる反射膜４と樹脂層５を形成したもので、基体１側から照射されたレーザー光は、第二の保護層２ｂを透過して記録層３に照射され、記録層３を透過したレーザー光は第一の保護膜２ａを透過して反射層４で反射され、反射されたレーザー光は、再度、第一の保護膜２ａ、記録層３、第２の保護層２ｂを透過して照射側に戻り、電気信号として取り出されるようになっており、記録時には、信号強度に対応して変調されたレーザー光が照射され、その熱エネルギーにより記録層３を相変化させることにより（例えば、記録層３の合金薄膜を結晶相と非晶相とに相互に変化させる）、信号情報をこの相変化として記録させ、また、再生時には、レーザー光を照射して記録層３における相変化に伴ったレーザー光の反射強度変化を信号として検出するようになっている。
【００３５】
そして、本発明の光記録媒体１０は、保護層２ａ，２ｂを形成する酸化チタン系薄膜が、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含み、熱に対して安定した非晶質構造を有することから、記録／消去時に繰り返し照射されるレーザー光によって４００℃〜７００℃に加熱されたとしても酸化チタンの結晶化や粒成長を防ぎ、結晶化や粒成長に伴うＳ／Ｎ比の低減を防止することができる。
【００３６】
しかも、本発明の酸化チタン系薄膜は、化学的に安定であることから、レーザー光によって高温に加熱されたとしても記録層３として用いられるＴｅ合金やＳｂ合金との反応することがなく、記録層３の腐食を防止することができる。
【００３７】
その上、酸化チタン系薄膜は非晶質構造であることから、酸化チタン系薄膜中に残留する内部応力が小さく、保護層２ａ，２ｂの剥離や破損を防止することができるとともに、光記録媒体１０がＤＶＤ仕様である場合には反りの発生を防ぎ、光記録媒体１０の信頼性を高めることができる。
【００３８】
また、酸化ニオブをＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有する酸化チタン系薄膜は、熱に対して安定であるために、光記録媒体の消去／記録時に照射されるレーザー光によって４００℃〜７００℃の高温に加熱されたとしても酸化チタン結晶が生成されたり、粒成長することが殆どなく、非晶質構造を安定して維持することができるため、光記録媒体の記録層を保護する保護層として好適に用いることができる。
【００３９】
さらに、本発明の酸化チタン系薄膜は、薄膜を得る方法として、従来のＲＦスパッタリング法に限定されず、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの膜形成方法を利用することができ、薄膜は安定した熱的特性を有するとともに、硫化亜鉛系薄膜と比較して、電気抵抗値が低い特徴を有するために、その酸化チタン系焼結体から、薄膜形成に直流スパッタリングを利用することができ、電力の粒力を高めることにより、スパッタ速度を大きくして、光記録媒体の保護層として形成する場合の薄膜生産性を高めることができる。
【００４０】
また、本発明の酸化チタン系薄膜は、化学的に安定であることから、記録層にＴｅ合金やＳｂ合金を用いた相変化型光記録媒体において、記録層の腐食を防ぐことができ、光記録媒体の信頼性を高めることができる。
【００４１】
また、本発明の酸化チタン系薄膜は、従来より用いられている硫化亜鉛薄膜の屈折率より大きな屈折率を有するため、保護膜２ａ，２ｂの膜厚みを１０ｎｍ〜５００ｎｍと薄くすることができ、これにより保護層２ａ，２ｂの放熱性を高め、保護層２ａ，２ｂの剥離等の熱的障害を防止することもできる。
【００４２】
さらに、従来のＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜からなる保護層では、成膜速度を速
めることができるＤＣスパッタリング法を適用できなかったが、本発明の酸化チタン系薄膜は、ＤＣスパッタリング法を用いることができるため、光記録媒体１０を生産性を高めることもできる。かくして、本発明によれば、信頼性の高い光記録媒体を提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上記実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更できることは言うまでもない。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）ここで、酸化ニオブの含有量を異ならせた酸化チタン系薄膜を用意し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を測定する実験を行った。
【００４５】
本実験にあたり、まず、酸化チタン系薄膜を成膜するため、スパッタリングターゲット材を製作した。
【００４６】
具体的には、出発原料として、平均粒径２．０μｍのＴｉＯ2粉末に対し、平均粒径１
．０μｍのＮｂ2Ｏ5粉末を０．０５重量％〜１５重量％の範囲で添加し、さらに水と有機系バインダーを加え混合することによりスラリーを得た。次に、得られたスラリーを２００℃にて噴霧乾燥させることにより造粒粉を製作し、この造粒粉を型内に充填しプレス成形にて円板状体に成形した後、脱脂工程を経て１４００℃の温度で３時間程度焼結することにより、酸化ニオブを含有する酸化チタン系焼結体を製作し、直径７６ｍｍ×厚み５ｍｍとなるように切削加工を施すことによりスパッタリングターゲット材を製作した。
【００４７】
そして、得られた酸化チタン系焼結体からなるスパッタリングターゲット材を用い、ＤＣスパッタリング法によりガラス基板上に酸化ニオブの含有量を異ならせた酸化チタン系薄膜を１００ｎｍの厚みで被着し、各酸化チタン系薄膜の４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を分光エリプソメーターによって測定した。なお、ＤＣスパッタリング法の条件は、投入電力１０００Ｗ、Ａｒと酸素の混合ガス圧を１Ｐａとした。
【００４８】
図１にその結果を示すように、酸化チタン系薄膜の屈折率は、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で０．５重量％を越え、２．５重量％までは急激に増加し、２．５重量％から１０重量％までは比較的緩やかに増加し、１０重量％を越えると屈折率が低下することが判る。そして、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で０．５重量％〜１４重量％の範囲においては、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．５以上とすることができ、また酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲においては、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８以上とすることができ、さらに酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５重量％〜１０重量％の範囲においては、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８５以上とすることができることが判る。
【００４９】
また、他の波長光に対する屈折率を見るため、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％である酸化チタン系薄膜と、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５．０重量％である酸化チタン系薄膜を用い、３００ｎｍ〜１５ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を測定した。
【００５０】
酸化ニオブの含有量が２．５重量％である酸化チタン系薄膜の屈折率は、図２（ａ）に、Ｎｂ２Ｏ５含有量が５．０重量％である酸化チタン系薄膜の屈折率は図２（ｂ）にそれぞれ示す通りである。
【００５１】
この結果、いずれの酸化チタン系薄膜も同様の傾向が見られ、３００ｎｍ〜６００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を２．５以上とすることができ、また、６００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率もそれ程大きく低下することがなく、２．４以上を有していた。
【００５２】
この結果、酸化ニオブの含有量が２．５重量％以上を有する酸化チタン系薄膜を用いれば、８００ｎｍ以下の波長を有するレーザー光に対しても屈折率が２．４以上と、高い屈折率が得られ、これにより、Ｔｅ合金やＳｂ合金からなる相変化型記録層を保護する保護層としても好適に用いることができ、また、広範囲の波長領域を有するレーザー光に対して使用可能な光記録媒体を提供することができるとともに、高い屈折率を利用して保護層を薄くすることができ、熱的安定性を確保することができるため、保護層の剥離のない信頼性の高い光記録媒体のを提供することができる。
【００５３】
（実施例２）次に、実施例１の酸化チタン系薄膜と従来の酸化珪素を含有する硫化亜鉛系薄膜を、成膜速度の速いＤＣスパッタリング法と、成膜速度の速くないＲＦスパッタリング法を用いて成膜し、成膜するのに要する時間について調べる実験を行った。
【００５４】
なお、従来の酸化珪素を含有する硫化亜鉛系薄膜を成膜するスパッタリングターゲット材として、ＺｎＳ（８０重量％）−ＳｉＯ2（２０重量％）系焼結体を用いた。
【００５５】
また、実施例１の酸化チタン系薄膜及び従来の硫化亜鉛系薄膜を成膜するのに用いた酸化チタン系焼結体及び硫化亜鉛系焼結体からなるスパッタリングターゲット材の表面抵抗値を四探針法により測定した結果は表１に示す通りである。
【００５６】
【表１】
【００５７】
また、ＲＦスパッタリング法の条件は、投入電力８００Ｗ、Ａｒと酸素の混合ガス圧１Ｐａを選定し、１００ｎｍの膜厚みとなるよう、ガラス基板上に成膜し、ＤＣスパッタリ
ング法の条件は、投入電力１０００Ｗ、Ａｒと酸素の混合ガス圧１Ｐａを選定し、１００ｎｍの膜厚みとなるよう、ガラス基板上に成膜した。
【００５８】
結果は表２に示す通りである。
【００５９】
【表２】
【００６０】
この結果、表２より判るように、ＤＣスパッタリング法によれば、ＲＦスパッタリング法と比較すると、スパッタレートが約４０％向上することが判る。このようにして、薄膜生産の効率化の点では、従来の硫化亜鉛系薄膜が、ＲＦスパッタリング法でしか形成できず、そのスパッタレートが小さいが、酸化チタン系薄膜はスパッタレートを高められることが判る。
【００６１】
また、従来の硫化亜鉛系薄膜は、スパッタリング法でスパッタリングターゲットの使用開始直後と、使用後半のターゲット消耗が激しい時とでは、薄膜の光学特性が変わることがあったが、酸化チタン系薄膜では、光学特性が変わらないことを確認している。
【００６２】
また、酸化ニオブをＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有する酸化チタン系薄膜は、熱に対して安定であるために、光記録媒体の消去／記録時に照射されるレーザー光によって４００℃〜７００℃の高温に加熱されたとしても酸化チタン結晶が生成されたり、粒成長することが殆どなく、非晶質構造を安定して維持することができるため、光記録媒体の記録層を保護する保護層として好適に用いることができる。
【００６３】
さらに、本発明の酸化チタン系薄膜は、薄膜を得る方法として、従来のＲＦスパッタリング法に限定されず、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの膜形成方法を利用することができ、薄膜は安定した熱的特性を有するとともに、硫化亜鉛系薄膜と比較して、電気抵抗値が低い特徴を有するために、その酸化チタン系焼結体から、薄膜形成に直流スパッタリングを利用することができ、電力の粒力を高めることにより、スパッタ速度を大きくして、光記録媒体の保護層として形成する場合の薄膜生産性を高めることができる。
【００６４】
また、本発明の酸化チタン系薄膜は、化学的に安定であることから、記録層にＴｅ合金やＳｂ合金を用いた相変化型光記録媒体において、記録層の腐食を防ぐことができ、光記録媒体の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１：基板
２ａ：第一の保護層
２ｂ：第二の保護層
３：記録層
４：反射層
５：樹脂層
１０：光記録媒体
１１：基板
１２ａ：第一の保護層
１２ｂ：第二の保護層
１３：記録層
１４：反射層
１５：樹脂層
２０：光記録媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、短波長光に対して高屈折率を有する酸化チタン系薄膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可視光線等の光に対して高い屈折率を有し、熱に対して優れた安定性を有する薄膜は、レーザー集光用レンズや光記録媒体といった用途に使用されている。
【０００３】
例えば、光記録媒体の中でもレーザー光の照射信号を記録層の相変化として記録する相変化型記録層を備えたものは相変化型光記録媒体と呼ばれ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスクとして用いられている。
【０００４】
図４に一般的な相変化型光記録媒体の概略図を示すように、この相変化型光記録媒体２０は、ポリマー等からなる円盤状をした基体１１上に、第一の保護層１２ａ、Ｔｅ合金やＳｂ合金からなる相変化型記録層（以下、単に記録層という）１３、第二の保護層１２ｂをこの順序で積層し、最後に、アルミニウム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる反射層１４と樹脂層１５を被着したもので、基体１１側からレーザー光を照射すると、レーザー光は第二の保護層１２ｂを透過して記録層１３に照射され、記録層１３を透過したレーザー光は第一の保護膜１２ａを透過して反射層１４で反射され、反射されたレーザー光は、再度、第一の保護膜１２ａ、記録層１３、第二の保護層１２ｂを透過して照射側に戻り、電気信号として取り出されるようになっており、記録時には、信号強度に対応して変調されたレーザー光が照射され、その熱エネルギーにより記録層１３を相変化させることにより（例えば、記録層１３の合金薄膜を結晶相と非晶相とに相互に変化させる）、信号情報をこの相変化として記録させ、また、再生時には、レーザー光を照射して記録層１３における相変化に伴ったレーザー光の反射強度変化を信号として検出するようになっていた。
【０００５】
そして、このような相変化型光記録媒体２０に用いられる保護層１２ａ，１２ｂは、レーザー光を透過し、かつ記録層１３に接してその両面を保護する目的で設けられているものであるが、レーザー光の照射による記録／消去時には、瞬間的に４００℃〜７００℃の熱が加わり、大きな温度変化を受けることになることになるため、耐熱衝撃性に優れた硫化亜鉛薄膜が用いられていた。
【０００６】
しかしながら、レーザー光の照射によって繰り返し熱が加わると、硫化亜鉛薄膜中のＺｎＳ結晶が粒成長を起こして薄膜の特性が劣化することから、この粒成長を防止するため、保護層１２ａ，１２ｂとしてＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜、例えば、モル比で、
８０モル％ＺｎＳ−２０モル％ＳｉＯ2の組成を有する硫化亜鉛系薄膜により形成したも
のを用いることが提案されていた（特許文献１参照）。
【０００７】
また、硫化亜鉛系薄膜からなる保護膜１２ａ，１２ｂを有する相変化型光記録媒体を製作するには、ＲＦスパッタリング装置内に、基体１１と、これと対置して、ＺｎＳ−ＳｉＯ2系焼結体からなるスパッタリングターゲット材を配置し、高真空で希薄なＡｒ中で高
周波プラズマを発生させることにより、基体１１上にＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜
からなる保護膜１２ａを被着し、この保護層１２ａ上にＴｅ合金やＳｂ合金からなる記録層１３を形成した後、さらに記録層１３上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2系薄膜からなる保護層１
２ｂをＲＦスパッタリング装置により被着した後、アルミニウム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる反射層１４と樹脂層１５を被着することにより形成され
ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２７８９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年、相変化型光記録媒体の高密度化のため、回転速度の高速化と共に、レーザー光の短波長化が進められており、従来、８３０ｎｍや７８０ｎｍの波長を有するレーザー光が用いられていたのに対し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光を用いることが提案されており、このレーザー光の短波長化によって記録層１３における復素屈折率の相変化に伴う変化率が小さくなり（信号のＳ／Ｎ比が小さくなる）、保護層１２ａ，１２ｂの屈折率を高めることが要求されていた。
【００１０】
ところが、保護膜１２ａ，１２ｂを硫化亜鉛薄膜により形成したものでは、４００ｎｍ波長光に対する屈折率（ｎ）が２．３５程度と比較的高い屈折率を有するものの、上述したように、硫化亜鉛薄膜はレーザー光の照射によって薄膜中のＺｎＳ結晶が粒成長を起こして薄膜の特性劣化を生じるといった不都合があり、他方、保護膜１２ａ，１２ｂをＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜により形成したものでは、ＳｉＯ2の含有によりレーザー光に対する屈折率が全体的に悪くなり、特に４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率（ｎ）が２．３５よりもさらに低くなって、光記録媒体の記録密度を高めることができないといった課題があった。
【００１１】
そこで、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率（ｎ）を高めるために、ＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜からなる保護層１２ａ，１２ｂの厚みを厚くすること
も考えられるが、硫化亜鉛系薄膜は熱伝導率が小さいため、記録／消去時におけるレーザー光の照射によって保護層１２ａ，１２ｂに蓄熱された熱を直ちに放熱することができず、記録層１３や基体１１との間の熱膨張差に伴って発生する熱応力によって剥離するといった恐れがあった。その上、光記録媒体がＣＤ仕様である場合、ポリマーからなる基体１１の厚みが１．２ｍｍ程度とある程度の厚みによって強度を維持することができるものの、光記録媒体がＤＶＤ仕様となると、その厚みは０．６ｍｍにまで薄くなり、この場合、熱応力によってポリマーからなる基体１１が変形するといった恐れもあった。
【００１２】
さらに、記録／消去時に照射されるレーザー光によって硫化亜鉛系薄膜からなる保護層１２ａ，１２ｂが４００℃〜７００℃の温度範囲に加熱されると、硫化亜鉛系薄膜中の硫黄が記録層１３の合金と反応して腐食され、光記録媒体の信頼性が著しく損なわれるといった課題もあった。
【００１３】
また、硫化亜鉛系薄膜からなる保護層１２ａ，１２ｂを形成するために用いるスパッタリングターゲット材としてのＺｎＳ−ＳｉＯ2系焼結体は、その体積固有抵抗値が高いた
め、ＲＦスパッタリング法が用いられていたが、ＲＦスパッタリング法は成膜速度が遅く、光記録媒体の生産性を高めることができないといった不都合もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本件発明者は、短波長光に対する屈折率が硫化亜鉛薄膜よりも高く、耐熱衝撃性に優れるとともに、熱に対して高い安定性を有し、かつＤＣスパッタリング法等の効率の良い成膜手段によって成膜することが可能な薄膜について鋭意研究を重ねたところ、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有する酸化チタン系薄膜を用いれば良いことを見出し、本発明に至った。
【００１５】
即ち、本発明の酸化チタン系薄膜は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であり、かつ非晶質構造を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲にあることを特徴とする。
【００１７】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５重量％〜１０重量％の範囲にあり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．８より大きいことを特徴とする。
【００１８】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから８００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の酸化チタン系薄膜は、好ましくは、上記保護層を形成する酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから１５００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有する酸化チタン系薄膜を用いるようにしたことから、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．５以上と、硫化亜鉛系薄膜よりも高い屈折率を得ることができ、これにより保護膜の膜厚を薄くすることができるため、熱放散性を向上させることができる。
特に酸化ニオブをＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有する酸化チタン系薄膜は、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．６以上の高屈折率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る酸化チタン系薄膜を相変化型記録層の保護層として用いた光記録媒体を示す概略断面図である。
【図２】酸化ニオブの含有量と酸化チタン系薄膜の屈折率との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）は酸化ニオブの含有量が２．５重量％である酸化チタン系薄膜の３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長光に対する屈折率を示すグラフであり、（ｂ）は酸化ニオブの含有量が５．０重量％である酸化チタン系薄膜の３００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長光に対する屈折率を示すグラフである。
【図４】従来の光記録媒体を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本発明の酸化チタン系薄膜は、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有したもので、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であることを特徴とする。
【００２４】
即ち、本件発明者は、短波長光に対する屈折率が硫化亜鉛薄膜より高い材料について鋭意研究を重ねたところ、酸化チタンが硫化亜鉛と同程度の屈折率を有することを知見し、さらに酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有させることにより、酸化チタン（ＴｉＯ2）や硫化亜鉛（ＺｎＳ）の単体よりも屈折率を高めることができること
を見出したのである。
【００２５】
そして、酸化ニオブの含有量について実験を重ねたところ、Ｎｂ2Ｏ5換算で０．５重量％〜１４重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．５以上とすることができ、好ましくは酸化ニオブの含有量をＮｂ2Ｏ5換算で、１重量％〜１３重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．６以上とすることができ、さらに好ましくは酸化ニオブの含有量をＮｂ2Ｏ5換算で、２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８以上とすることができ、望ましくは酸化ニオブの含有量をＮｂ2Ｏ5換算で、５重量％〜１０重量％の範囲で含有することにより、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８５以上とすることができる。
【００２６】
その為、本発明の酸化チタン系薄膜を用いれば、短波長光に対する高い屈折率が要求されるレーザー集光用レンズ、光記録媒体といった用途に好適に用いることができる。
【００２７】
また、この酸化チタン系薄膜は、非晶質構造を有し、熱に対する安定性に優れることから、７００℃もの大きな熱が加わったとしても酸化チタン結晶が生成されたり、粒成長を起こすようなことがなく、かつ酸化チタン系薄膜が他の材質と反応することもないため、熱が加わるような環境下でも使用することができる。しかも、非晶質構造であるため、成膜時に膜内に残留する内部応力が小さいため、被着する基板との相性の制約が少なく、様々な基板へ比較的密着良く被着することができる。
【００２８】
ところで、本発明の酸化チタン系薄膜を製作するには、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等の気相成膜法を用いることができるが、これらの気相成膜法の中でもスパッタリング法を用いれば比較的簡単にかつ安価に酸化チタン系薄膜を成膜することができる。
【００２９】
スパッタリングターゲット材としては、酸化チタン系薄膜と略同等の組成を有する酸化ニオブを含有する酸化チタン系焼結体を用いれば良く、具体的には、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブをＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％を越え、１５重量％以下の範囲で含有する酸化チタン系焼結体を用いることが好ましい。
【００３０】
即ち、酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％以下であると、成膜した酸化チタン系薄膜中における酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％以下となり、４００ｎｍの波長光に対する屈曲率を２．５以上とすることができないからであり、逆に酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で１５重量％を超えると、成膜した酸化チタン系薄膜中における酸化ニオブの含有量がＮｂ2Ｏ5換算で１４重量％を越え、４００ｎｍの波長光に対する屈曲率を２．５以上とすることができないからである。
【００３１】
そして、主成分である酸化チタンは絶縁材料であるが、これに酸化ニオブをＮｂ2Ｏ5換算で０．５重量％を越え、１５重量％以下の範囲で含有することにより、酸化チタン系焼結体のシート抵抗値を１００Ω／□以下とすることができ、ＲＦスパッタリング法だけでなく、成膜速度の速いＤＣスパッタリング法を用いることもできるため、酸化チタン系薄膜の成膜時間を大幅に短縮することができる。なお、好ましくは酸化チタン系焼結体の酸化ニオブ含有量をＮｂ2Ｏ5に換算して１重量％〜１０重量％の範囲で含有させることにより、酸化チタン系焼結体のシート抵抗値を３０Ω／□以下とすることができ、ＤＣスパッタリング法による成膜速度をより高めることができる。
【００３２】
次に、本発明に係る酸化チタン系薄膜を用いた応用例について説明する。
【００３３】
図２は本発明に係る酸化チタン系薄膜を相変化型記録層の保護層として用いた光記録媒体を示す概略断面図である。
【００３４】
この相変化型光記録媒体１０は、ポリマー等からなる円盤状をした基体１上に、ＤＣスパッタリング法を含む気相成膜法により、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率が２．５以上である酸化チタン系薄膜からなる第一の保護層２ａを被覆した後、この保護層２ａ上にＴｅ合金やＳｂ合金からなる相変化型記録層３を被覆し、さらにこの記録層３上に、ＤＣスパッタリング法を含む気相成膜法により、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率が２．５以上である酸化チタン系薄膜からなる第ニの保護層２ｂを被覆し、この保護層２ｂの上にアルミニウム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等からなる反射膜４と樹脂層５を形成したもので、基体１側から照射されたレーザー光は、第二の保護層２ｂを透過して記録層３に照射され、記録層３を透過したレーザー光は第一の保護膜２ａを透過して反射層４で反射され、反射されたレーザー光は、再度、第一の保護膜２ａ、記録層３、第２の保護層２ｂを透過して照射側に戻り、電気信号として取り出されるようになっており、記録時には、信号強度に対応して変調されたレーザー光が照射され、その熱エネルギーにより記録層３を相変化させることにより（例えば、記録層３の合金薄膜を結晶相と非晶相とに相互に変化させる）、信号情報をこの相変化として記録させ、また、再生時には、レーザー光を照射して記録層３における相変化に伴ったレーザー光の反射強度変化を信号として検出するようになっている。
【００３５】
そして、本発明の光記録媒体１０は、保護層２ａ，２ｂを形成する酸化チタン系薄膜が、酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含み、熱に対して安定した非晶質構造を有することから、記録／消去時に繰り返し照射されるレーザー光によって４００℃〜７００℃に加熱されたとしても酸化チタンの結晶化や粒成長を防ぎ、結晶化や粒成長に伴うＳ／Ｎ比の低減を防止することができる。
【００３６】
しかも、本発明の酸化チタン系薄膜は、化学的に安定であることから、レーザー光によって高温に加熱されたとしても記録層３として用いられるＴｅ合金やＳｂ合金との反応することがなく、記録層３の腐食を防止することができる。
【００３７】
その上、酸化チタン系薄膜は非晶質構造であることから、酸化チタン系薄膜中に残留する内部応力が小さく、保護層２ａ，２ｂの剥離や破損を防止することができるとともに、光記録媒体１０がＤＶＤ仕様である場合には反りの発生を防ぎ、光記録媒体１０の信頼性を高めることができる。
【００３８】
また、酸化ニオブをＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有する酸化チタン系薄膜は、熱に対して安定であるために、光記録媒体の消去／記録時に照射されるレーザー光によって４００℃〜７００℃の高温に加熱されたとしても酸化チタン結晶が生成されたり、粒成長することが殆どなく、非晶質構造を安定して維持することができるため、光記録媒体の記録層を保護する保護層として好適に用いることができる。
【００３９】
さらに、本発明の酸化チタン系薄膜は、薄膜を得る方法として、従来のＲＦスパッタリング法に限定されず、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの膜形成方法を利用することができ、薄膜は安定した熱的特性を有するとともに、硫化亜鉛系薄膜と比較して、電気抵抗値が低い特徴を有するために、その酸化チタン系焼結体から、薄膜形成に直流スパッタリングを利用することができ、電力の粒力を高めることにより、スパッタ速度を大きくして、光記録媒体の保護層として形成する場合の薄膜生産性を高めることができる。
【００４０】
また、本発明の酸化チタン系薄膜は、化学的に安定であることから、記録層にＴｅ合金やＳｂ合金を用いた相変化型光記録媒体において、記録層の腐食を防ぐことができ、光記録媒体の信頼性を高めることができる。
【００４１】
また、本発明の酸化チタン系薄膜は、従来より用いられている硫化亜鉛薄膜の屈折率より大きな屈折率を有するため、保護膜２ａ，２ｂの膜厚みを１０ｎｍ〜５００ｎｍと薄くすることができ、これにより保護層２ａ，２ｂの放熱性を高め、保護層２ａ，２ｂの剥離等の熱的障害を防止することもできる。
【００４２】
さらに、従来のＳｉＯ2を含有する硫化亜鉛系薄膜からなる保護層では、成膜速度を速
めることができるＤＣスパッタリング法を適用できなかったが、本発明の酸化チタン系薄膜は、ＤＣスパッタリング法を用いることができるため、光記録媒体１０を生産性を高めることもできる。かくして、本発明によれば、信頼性の高い光記録媒体を提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上記実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更できることは言うまでもない。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）ここで、酸化ニオブの含有量を異ならせた酸化チタン系薄膜を用意し、４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を測定する実験を行った。
【００４５】
本実験にあたり、まず、酸化チタン系薄膜を成膜するため、スパッタリングターゲット材を製作した。
【００４６】
具体的には、出発原料として、平均粒径２．０μｍのＴｉＯ2粉末に対し、平均粒径１
．０μｍのＮｂ2Ｏ5粉末を０．０５重量％〜１５重量％の範囲で添加し、さらに水と有機系バインダーを加え混合することによりスラリーを得た。次に、得られたスラリーを２００℃にて噴霧乾燥させることにより造粒粉を製作し、この造粒粉を型内に充填しプレス成形にて円板状体に成形した後、脱脂工程を経て１４００℃の温度で３時間程度焼結することにより、酸化ニオブを含有する酸化チタン系焼結体を製作し、直径７６ｍｍ×厚み５ｍｍとなるように切削加工を施すことによりスパッタリングターゲット材を製作した。
【００４７】
そして、得られた酸化チタン系焼結体からなるスパッタリングターゲット材を用い、ＤＣスパッタリング法によりガラス基板上に酸化ニオブの含有量を異ならせた酸化チタン系薄膜を１００ｎｍの厚みで被着し、各酸化チタン系薄膜の４００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を分光エリプソメーターによって測定した。なお、ＤＣスパッタリング法の条件は、投入電力１０００Ｗ、Ａｒと酸素の混合ガス圧を１Ｐａとした。
【００４８】
図１にその結果を示すように、酸化チタン系薄膜の屈折率は、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で０．５重量％を越え、２．５重量％までは急激に増加し、２．５重量％から１０重量％までは比較的緩やかに増加し、１０重量％を越えると屈折率が低下することが判る。そして、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で０．５重量％〜１４重量％の範囲においては、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．５以上とすることができ、また酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲においては、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８以上とすることができ、さらに酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５重量％〜１０重量％の範囲においては、４００ｎｍの波長光に対する屈折率を２．８５以上とすることができることが判る。
【００４９】
また、他の波長光に対する屈折率を見るため、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％である酸化チタン系薄膜と、酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５．０重量％である酸化チタン系薄膜を用い、３００ｎｍ〜１５ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を測定した。
【００５０】
酸化ニオブの含有量が２．５重量％である酸化チタン系薄膜の屈折率は、図２（ａ）に、Ｎｂ２Ｏ５含有量が５．０重量％である酸化チタン系薄膜の屈折率は図２（ｂ）にそれぞれ示す通りである。
【００５１】
この結果、いずれの酸化チタン系薄膜も同様の傾向が見られ、３００ｎｍ〜６００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率を２．５以上とすることができ、また、６００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長を有するレーザー光に対する屈折率もそれ程大きく低下することがなく、２．４以上を有していた。
【００５２】
この結果、酸化ニオブの含有量が２．５重量％以上を有する酸化チタン系薄膜を用いれば、８００ｎｍ以下の波長を有するレーザー光に対しても屈折率が２．４以上と、高い屈折率が得られ、これにより、Ｔｅ合金やＳｂ合金からなる相変化型記録層を保護する保護層としても好適に用いることができ、また、広範囲の波長領域を有するレーザー光に対して使用可能な光記録媒体を提供することができるとともに、高い屈折率を利用して保護層を薄くすることができ、熱的安定性を確保することができるため、保護層の剥離のない信頼性の高い光記録媒体のを提供することができる。
【００５３】
（実施例２）次に、実施例１の酸化チタン系薄膜と従来の酸化珪素を含有する硫化亜鉛系薄膜を、成膜速度の速いＤＣスパッタリング法と、成膜速度の速くないＲＦスパッタリング法を用いて成膜し、成膜するのに要する時間について調べる実験を行った。
【００５４】
なお、従来の酸化珪素を含有する硫化亜鉛系薄膜を成膜するスパッタリングターゲット材として、ＺｎＳ（８０重量％）−ＳｉＯ2（２０重量％）系焼結体を用いた。
【００５５】
また、実施例１の酸化チタン系薄膜及び従来の硫化亜鉛系薄膜を成膜するのに用いた酸化チタン系焼結体及び硫化亜鉛系焼結体からなるスパッタリングターゲット材の表面抵抗値を四探針法により測定した結果は表１に示す通りである。
【００５６】
【表１】
【００５７】
また、ＲＦスパッタリング法の条件は、投入電力８００Ｗ、Ａｒと酸素の混合ガス圧１Ｐａを選定し、１００ｎｍの膜厚みとなるよう、ガラス基板上に成膜し、ＤＣスパッタリ
ング法の条件は、投入電力１０００Ｗ、Ａｒと酸素の混合ガス圧１Ｐａを選定し、１００ｎｍの膜厚みとなるよう、ガラス基板上に成膜した。
【００５８】
結果は表２に示す通りである。
【００５９】
【表２】
【００６０】
この結果、表２より判るように、ＤＣスパッタリング法によれば、ＲＦスパッタリング法と比較すると、スパッタレートが約４０％向上することが判る。このようにして、薄膜生産の効率化の点では、従来の硫化亜鉛系薄膜が、ＲＦスパッタリング法でしか形成できず、そのスパッタレートが小さいが、酸化チタン系薄膜はスパッタレートを高められることが判る。
【００６１】
また、従来の硫化亜鉛系薄膜は、スパッタリング法でスパッタリングターゲットの使用開始直後と、使用後半のターゲット消耗が激しい時とでは、薄膜の光学特性が変わることがあったが、酸化チタン系薄膜では、光学特性が変わらないことを確認している。
【００６２】
また、酸化ニオブをＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲で含有する酸化チタン系薄膜は、熱に対して安定であるために、光記録媒体の消去／記録時に照射されるレーザー光によって４００℃〜７００℃の高温に加熱されたとしても酸化チタン結晶が生成されたり、粒成長することが殆どなく、非晶質構造を安定して維持することができるため、光記録媒体の記録層を保護する保護層として好適に用いることができる。
【００６３】
さらに、本発明の酸化チタン系薄膜は、薄膜を得る方法として、従来のＲＦスパッタリング法に限定されず、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの膜形成方法を利用することができ、薄膜は安定した熱的特性を有するとともに、硫化亜鉛系薄膜と比較して、電気抵抗値が低い特徴を有するために、その酸化チタン系焼結体から、薄膜形成に直流スパッタリングを利用することができ、電力の粒力を高めることにより、スパッタ速度を大きくして、光記録媒体の保護層として形成する場合の薄膜生産性を高めることができる。
【００６４】
また、本発明の酸化チタン系薄膜は、化学的に安定であることから、記録層にＴｅ合金やＳｂ合金を用いた相変化型光記録媒体において、記録層の腐食を防ぐことができ、光記録媒体の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１：基板
２ａ：第一の保護層
２ｂ：第二の保護層
３：記録層
４：反射層
５：樹脂層
１０：光記録媒体
１１：基板
１２ａ：第一の保護層
１２ｂ：第二の保護層
１３：記録層
１４：反射層
１５：樹脂層
２０：光記録媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であり、かつ非晶質構造を有することを特徴とする酸化チタン系薄膜。
【請求項２】
上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項３】
上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５重量％〜１０重量％の範囲にあり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．８より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項４】
上記酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから８００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項５】
上記保護層を形成する酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから１５００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする請求項４に記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項１】
酸化チタンを主成分とし、副成分として酸化ニオブを含有してなり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．５以上であり、かつ非晶質構造を有することを特徴とする酸化チタン系薄膜。
【請求項２】
上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で２．５重量％〜１１重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項３】
上記酸化ニオブの含有量がＮｂ２Ｏ５換算で５重量％〜１０重量％の範囲にあり、４００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．８より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項４】
上記酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから８００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の酸化チタン系薄膜。
【請求項５】
上記保護層を形成する酸化チタン系薄膜の４００ｎｍから１５００ｎｍの波長光に対する屈折率が２．４以上であることを特徴とする請求項４に記載の酸化チタン系薄膜。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−９４２４０（Ｐ２０１１−９４２４０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１３２（Ｐ２０１１−１２１３２）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【分割の表示】特願２００１−１９３７３７（Ｐ２００１−１９３７３７）の分割
【原出願日】平成１３年６月２６日（２００１．６．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【分割の表示】特願２００１−１９３７３７（Ｐ２００１−１９３７３７）の分割
【原出願日】平成１３年６月２６日（２００１．６．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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