光学信息记录介质及其制法、制造装置、记录再生方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410056457.0

申请日:

2004.08.09

公开号:

CN1581323A

公开日:

2005.02.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

G11B7/24; G11B7/26; G11B7/00

主分类号:

G11B7/24; G11B7/26; G11B7/00

申请人:

松下电器产业株式会社

发明人:

草田英夫; 长田宪一; 北浦英树; 西内健一; 山田升; 儿岛理惠

地址:

日本大阪府

优先权:

2003.08.07 JP 2003-288505; 2003.08.07 JP 2003-288934

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司

代理人:

汪惠民

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内容摘要

本发明提供一种即使在对半透明的信息层进行高密度记录时信号品质也良好的光学信息记录介质及其制造方法以及制造装置。本发明的光学信息记录介质,在圆盘状的透明基板以及保护基板之间至少设有半透明的信息层,该信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录以及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

权利要求书

1.  一种光学信息记录介质,其特征在于,
在圆盘状的透明基板及保护基板之间至少设有半透明的信息层,所述信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录以及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

2.
  根据权利要求1所述的光学信息记录介质,其特征在于,
设所述信息层为第1信息层,在该第1信息层与保护基板之间还设有1层或两层以上的追加信息层,在所述第1信息层与所述追加信息层之间,以及追加信息层之间设置分离层,所述多层信息层中至少透明基板侧的第1信息层,在进行记录及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

3.
  根据权利要求1或2所述的光学信息记录介质,其特征在于,
所述信息层在记录膜的透明基板侧具有第1电介质膜。

4.
  根据权利要求1~3中任一项所述的光学信息记录介质,其特征在于,
所述信息层具有与记录膜的保护基板侧的界面相接的第1界面膜。

5.
  根据权利要求1~4中任一项所述的光学信息记录介质,其特征在于,
所述信息层是在记录膜的保护基板侧具有第2电介质膜的多层膜。

6.
  根据权利要求1~5中任一项所述的光学信息记录介质,其特征在于,
所述信息层在记录膜的保护基板侧具有反射膜。

7.
  根据权利要求6所述的光学信息记录介质,其特征在于,
所述信息层在反射膜的保护基板侧具有透射率调整膜。

8.
  根据权利要求3~7中任一项所述的光学信息记录介质,其特征在于,
所述信息层具有与记录膜的透明基板侧的界面相接的第2界面膜。

9.
  一种光学信息记录介质的制造方法,是在在具有相对向配置的靶与基板保持架的多个成膜室中,在基板上顺次形成具有光束引导用的螺旋状沟槽的多个信息层的光学信息记录介质的制造方法,其特征在于,
使所述多个成膜室中的任一个成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离,与其他成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离不同,从而使得所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

10.
  根据权利要求9所述的光学信息记录介质的制造方法,其特征在于,
所述光学信息记录介质,在作为所述信息层的第1信息层与保护基板之间还设有1层或两层以上的追加信息层,且在所述第1信息层与所述追加信息层之间,以及各信息层之间设有分离层;
使所述多个成膜室中的任一个成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离,与其他成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离不同来形成第1信息层。

11.
  一种在基板上形成了多层信息层的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
至少设置有2个以上的DC溅射成膜室,其中具有:电极;在电极附近产生磁场的磁场产生部件;设置在电极上且由与一个信息层相对应的材料构成的靶;以及与该靶隔开并相对向配置的基板保持架,
至少设置有2个以上的RF溅射成膜室,其中具有:电极;在电极附近产生磁场的磁场产生部件;设在电极上且由与一个信息层相对应的材料构成的靶;以及与该靶间隔开并相对向配置的基板保持架,
设有用来移动各基板保持架,将装载在基板保持架上的光盘基板输送到各成膜室内,而顺次进行成膜的基板输送部件,
设各DC溅射成膜室内的电极与基板保持架的距离分别为Hd1,Hd2,...,Hdm(m为DC溅射成膜室的个数),
设各RF溅射成膜室内的电极与基板保持架的距离分别为Hr1,Hr2,...,Hrn(n为RF溅射成膜室的个数),
将距离Hd1,Hd2,...,Hdm中的任一个设为与其他距离不同

12.
  一种在基板上形成了多层信息层的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
至少设置有2个以上的DC溅射成膜室,其中具有:电极;在电极附近产生磁场的磁场产生部件;设置在电极上且由与一个信息层相对应的材料构成的靶;以及与该靶隔开并相对向配置的基板保持架,
至少设置有2个以上的RF溅射成膜室,其中具有:电极;在电极附近产生磁场的磁场产生部件;设在电极上且由与一个信息层相对应的材料构成的靶;以及与该靶间隔开并相对向配置的基板保持架,
设有用来移动各基板保持架,将装载在基板保持架上的光盘基板输送到各成膜室内,而顺次进行成膜的基板输送部件,
设各DC溅射成膜室内的电极与基板保持架的距离分别为Hd1,Hd2,...,Hdm(m为DC溅射成膜室的个数),
设各RF溅射成膜室内的电极与基板保持架的距离分别为Hr1,Hr2,...,Hrn(n为RF溅射成膜室的个数),
将距离Hr1,Hr2,...,Hrn中的任一个设置为与距离Hd1,Hd2,...,Hdm中的任一个不同。

13.
  根据权利要求11或12所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
设RF成膜室中的靶的直径为L,将距离Hr1、Hr2、...、Hrn中的任何一个设定为0.20L以上不足0.24L,另一个设定为0.26L以上不足0.30L。

14.
  根据权利要求11或12所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
设DC成膜室中的靶的直径为L,将距离Hd1,Hd2,...,Hdm中的任何一个设定为0.15L以上不足0.19L,另一个设定为0.21L以上不足0.25L。

15.
  根据权利要求11或12所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
设RF成膜室中的靶的直径为L,将距离Hr1、Hr2、...、Hrn中的任何一个设定为与其他距离相差0.5L以上。

16.
  根据权利要求11或12所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
设DC成膜室中的靶的直径为L,将距离Hd1、Hd2、...、Hdm中的任何一个设定为与其他距离相差0.5L以上。

17.
  根据权利要求13或14所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
将基板保持架的直径设定为0.4L以上0.8L以下。

18.
  根据权利要求11~17中任一项所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
光学信息记录介质,在基板上至少按顺序设有第1电介质层、反射层、第2电介质层、记录层以及第3电介质层,由具备波长为350nm以上500nm以下的激光且数值孔径为0.7以上的光学系统的记录再生装置进行记录再生。

19.
  根据权利要求11~17中任一项所述的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
光学信息记录介质,在同心圆上已形成凹凸沟槽的基板上形成有多层信息层。

20.
  一种光学信息记录介质的记录再生方法,其特征在于,
对光学信息记录介质使用波长为350nm以上500nm以下且透镜数值孔径为0.6以上的光学系统进行记录及再生,
其中所述光学信息记录介质的特征为:在圆盘状的透明基板及保护基板之间至少设有半透明的信息层,所述信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

21.
  根据权利要求20所述的光学信息记录介质的记录再生方法,其特征在于,
光学信息记录介质将所述信息层作为第1信息层,在该第1信息层与保护基板之间还设有1层或两层以上的追加信息层,在所述第1信息层与所述追加的第2信息层之间,以及所述追加信息层之间设有分离层,至少透明基板侧的第1信息层,在进行记录以及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

22.
  一种光学信息记录介质的记录再生装置,其特征在于:
具备对光学信息记录介质进行记录及再生时使用的波长为350nm以上500nm以下且透镜数值孔径为0.6以上的光学系统,
其中所述光学信息记录介质的特征为:在圆盘状的透明基板及保护基板之间至少设有半透明的信息层,所述信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

23.
  根据权利要求22所述的光学信息记录介质的记录再生装置,其特征在于,
光学信息记录介质将所述信息层作为第1信息层,在该第1信息层与保护基板之间还设有1层或两层以上的追加信息层,在所述第1信息层与所述追加的第2信息层之间,以及所述追加信息层之间设有分离层,至少透明基板侧的第1信息层,在进行记录以及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。

说明书

光学信息记录介质及其制法、制造装置、记录再生方法
技术领域
本发明涉及通过将激光器等的高能量光束照射已形成于基板上的薄膜,从而可以记录及再生(以下称作记录再生)信息信号的光学信息记录介质及其制造方法、制造装置、记录再生方法以及记录再生装置。
背景技术
目前很盛行对将薄膜层叠在预先设置基板的激光引导沟槽的面上的介质照射激光而进行局部加热,根据照射条件的不同使其在能够被光学检测的2个以上的状态之间变化,并使其与信息信号相对应而进行信息记录的光学信息记录介质的研究开发·实用化。用来增加这种光学信息记录介质的每一枚中所能存储的信息量的基本方法,有通过缩短激光的波长,或者增大聚光物镜的数值孔径来缩小激光的光斑直径,来提高记录面密度这种方法。
近年的主流是以记录型DVD为代表的,使用波长为660nm·数值孔径为0.6左右的光学系统。另外,也在讨论使用处于实用化的阶段的波长为400nm左右的蓝色激光二极管,并且将数值孔径提高到0.85左右的方法。像这样将数值孔径提高之后,由于相对光盘的倾斜的容许宽度减小,因此有人一并提出将激光入射侧的透明基板的厚度从记录型DVD的0.6mm降低到0.1mm左右的方案。
再有,为了增加1枚介质所能处理的信息量,也有人提出多层层叠了记录再生信息的层的多层结构介质(例如,参考特开2000-36130号公报(第7-8页、图1))。由于多层记录介质靠近激光光源侧的信息层吸收光,故远离激光光源侧的信息层用被衰减后的激光进行记录再生。因此,在多层记录介质中,提高靠近激光光源侧的信息层的透射率,提高远离激光光源侧的信息层的反射率、反射率差以及灵敏度,以规定的激光功率即可得到充分的记录再生特性。
然而,本发明人通过实验得知:在现有的多层记录介质中,在靠近激光光源侧的信息层中,特别是光盘的外周部进行记录之后,其噪声级比内~中周恶化。通过透射电子显微镜观测该光盘的截面时可以确认:沟槽形状自身从光盘的内周一直延伸到整个外周,相对于沟槽中心来说几乎是对称的,因而没有什么特别的问题,然而在光盘的外周部,沟槽的内周侧斜面与外周侧斜面上的信息层的膜厚差异显著,例如达到了2成左右。
下面从热学方面以及光学方面考虑该膜厚差与噪声级高之间的因果关系。首先,如果沟槽的内周侧斜面与外周侧斜面的膜厚有差别,则由各自的热容量的差别而产生热的扩散速度的差别,成为相对于磁道的中心非对称歪斜的标志形状,使得噪声级上升。另外在沟槽的内周侧斜面与外周侧斜面上相对于激光的反射率等光学特性也产生了差别,使得激光的光斑中心从磁道中心偏移,从而导致正常的追踪动作产生异常,在这种状态下进行记录动作结果当然会导致噪声级上升。
另外,到目前为止进入了实用化阶段的记录介质,由于并不是多层记录介质而只是具有单个信息层的记录介质,因此信息层不需要使激光透过,例如即使使反射膜等的透射率几乎为0且膜厚也非常厚,沟槽的内周侧斜面与外周侧斜面的膜厚有差别,该部分的热学或光学的特性差也处于可以忽略的水平内。
与此相对,多层记录介质的靠近激光光源侧的信息层必须具有一定的例如30%以上的透射率,与只具有单个信息层的记录介质以及远离激光光源侧地信息层不同,它的热以及光学的特性对膜厚差非常敏感。
几乎所有本行业技术人员都使靶与基板相对向而通过溅射法来形成构成信息层的薄膜,本发明人的实验中也采用这种方法进行成膜。从成膜装置的简易性、实用性以及成膜速度的观点来看,采用其他的方法很困难。通常,激光记录是在沟槽及/或沟槽间的平坦部分上形成标记而进行的,因此设计了使从光盘的内周部到外周部的平坦部分的膜厚保持均一的成膜装置。然而,对于沟槽的斜面部分来说,无法使粒子利用溅射法从作为膜的原材料的靶中飞出的角度以及速度在从光盘的内周到外周上均等,由于阴影(shadow)效果而在内周侧的斜面以及外周侧的斜面上形成具有膜厚差的部分。到目前为止,有人考虑在沟槽的斜面部分上不形成标记从而对记录再生特性不产生直接影响,但在高精度下使内周侧的斜面以及外周侧的斜面上的膜厚从光盘的内周到外周均一化的方案,在成膜装置的设计上还没有被考虑到。
本发明人发现存在:通过调整设置在成膜室中的靶与基板之间的距离,从而可以减小光盘的内周部的斜面与外周部的斜面之间的膜厚差的条件,概括地说,发现如果靶与基板之间的距离越短,就越可以缩小膜厚差。然而,如果在形成溅射时间长的信息层的成膜室中缩短靶与基板之间的距离,就会产生光盘基板的温度升高,形成在基板上的沟槽容易变形的问题。另外,对于有些靶材料,如果缩短靶与基板之间的距离,则存在随着靶的使用,在较早的时期膜厚分布恶化,使得靶寿命变短的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决所述问题,提供一种即使在对半透明的信息层进行高密度记录时信号品质也良好的光学信息记录介质及其制造方法以及制造装置。
为了解决所述问题,本发明的光学信息记录介质的特征在于,在圆盘状的透明基板及保护基板之间至少设有半透明的信息层,所述信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录以及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。
另外,在所述光学信息记录介质中,优选在信息层与保护基板之间还设有1层或两层以上的追加信息层,所述信息层与所述追加信息层之间,以及追加信息层之间设置分离层。所述多层信息层中至少透明基板侧的第1信息层,在进行记录及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。在这里,所谓分离层是指为了使各信息层被光学探知而设置的层。
此外,在所述光学信息记录介质中,优选信息层在记录膜的透明基板侧具有第1电介质膜。在这里,所谓电介质膜是为了防止反复记录时记录膜的蒸发及基板的热变形,进而通过光学干涉效果提高记录膜的光吸收率以及光学的变化等目的而设置的,由耐热性优异的电介质材料等构成。
再有,在所述光学信息记录介质中,优选信息层具有与记录膜的保护基板侧的界面相接的第1界面膜。在这里,所谓界面膜是指以促进记录膜的结晶,提高擦除特性,或者防止记录膜与电介质膜之间的原子·分子的相互扩散,提高反复记录中的耐久性等目的而设置为与记录膜相接的膜。
还有,在所述光学信息记录介质中,优选信息层是在记录膜的保护基板侧具有第2电介质膜的多层膜。
进而,在所述光学信息记录介质中,优选信息层在记录膜的保护基板侧具有反射膜。在这里,反射膜是为了有效利用入射光,提高记录膜的冷却速度而使非晶质化容易等目的而设置的,由金属及其合金构成。
另外,在所述光学信息记录介质中,优选信息层在反射膜的保护基板侧具有透射率调整膜。在这里,透射率调整膜是为了在多层记录介质中将第1信息层的反射率变化保持为高的基础上使透射率提高而设置的,一般由折射率高、几乎透明的材料构成。
再有,在所述光学信息记录介质中,优选信息层具有与记录膜的透明基板侧的界面相接的第2界面膜。
此外,本发明的光学信息记录介质的制造方法,是一种在具有相对向配置的靶与基板保持架的多个成膜室中,在基板上顺次形成具有光束引导用的螺旋状沟槽的多个信息层的光学信息记录介质的制造方法,其特征在于,使所述多个成膜室中的任一个成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离,与其他成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离不同,从而使得所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。另外,光学信息记录介质,在作为所述信息层的第1信息层与保护基板之间还设有1层或两层以上的追加信息层,且在第1信息层与所述追加信息层之间,以及各信息层之间设有分离层;也可以使所述多个成膜室中的任一个成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离,与其他成膜室中的基板与膜材料靶之间的距离不同来形成第1信息层。
另外,本发明的光学信息记录介质的制造装置,是一种在基板上形成多个信息层的光学信息记录介质的制造装置,其特征在于,
至少设置有2个以上的DC溅射成膜室,其中具有:电极;在电极附近产生磁场的磁场产生部件;设置在电极上且由与一个信息层相对应的材料构成的靶;以及与该靶隔开并相对向配置的基板保持架,
至少设置有2个以上的RF溅射成膜室,其中具有:电极;在电极附近产生磁场的磁场产生部件;设在电极上且由与一个信息层相对应的材料构成的靶;以及与该靶间隔开并相对向配置的基板保持架,
设有用来移动各基板保持架,将装载在基板保持架上的光盘基板输送到各成膜室内,而顺次进行成膜的基板输送部件,
设各DC溅射成膜室内的电极与基板保持架的距离分别为Hd1,Hd2,...,Hdm(m为DC溅射成膜室的个数),
设各RF溅射成膜室内的电极与基板保持架的距离分别为Hr1,Hr2,...,Hrn(n为RF溅射成膜室的个数),
将距离Hd1,Hd2,...,Hdm中的任一个设为与其他距离不同。
另外,本发明的其他制造装置的特征在于,在所述制造装置中,将距离Hr1,Hr2,...,Hm中的任一个设置为与距离Hd1,Hd2,...,Hdm中的任一个不同。
本发明的制造装置,通过在多个真空成膜室中,将各个基板保持架与电极之间的距离设计成不同而解决了上述课题。详细的说,优选在来自靶的辐射热量容易给基板造成损伤的材料所形成的成膜室中,预先使基板保持架与电极之间的距离隔开一定的距离,即使在通过使电极与基板之间的距离缩短来溅射膜厚分布的均一性容易被破坏的靶材料的成膜室中,也优选预先使基板保持架与电极之间隔开一定的距离。另外,在这些之外的成膜室中,通过预先缩短基板保持架与电极之间的距离,从而可以同时提高光盘介质的量产性与特性。
以往,在施加给靶的电力种类(例如RF电力与DC电力)不同的成膜室中,也多采用电极与阴极之间的距离不同的设计,其理由是,在进行DC溅射的电极中,由于溅射电导率相对高的材料、即热导率高的材料,故可以降低辐射热量,所以易于缩短电极与基板之间的距离;另一方面,在进行RF溅射的电极中,由于溅射电导率相对低的材料,故辐射热量变大,与DC电极的情况下相比电极与基板之间的距离较难缩短。
对于像本发明这样的,着眼于形成在基板内周部与外周部的沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚之差,在使用相同的电源的成膜室中,将电极与基板保持架之间的距离设置成不同的光盘介质制造装置来说,以前从未为人所知。另外,以现有的制造装置改造为在使用相同的电源的多个成膜室中使电极与基板保持架之间的距离不同是不容易的。
而且,通过变更靶的板厚来变更靶与基板之间的距离,虽然在某种程度上能够缩小形成在基板内周部与外周部的沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚之间的差,但很难得到如本发明所示的这样大的效果。如果靶的板厚较厚,就难以保证从靶使用初始到末期的光盘的膜厚分布的均一,如果靶的板厚较薄,则使用期间就会变短,从而缺乏量产性。
另外,本发明的光学信息记录介质的记录再生方法,其特征在于,对光学信息记录介质使用波长为350nm以上500nm以下且透镜数值孔径为0.6以上的光学系统进行记录及再生,其中所述光学信息记录介质的特征为:在圆盘状的透明基板及保护基板之间至少设有半透明的信息层,所述信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。
再有,本发明的光学信息记录介质的记录再生装置,其特征在于,具备对光学信息记录介质进行记录及再生时使用的波长为350nm以上500nm以下且透镜数值孔径为0.6以上的光学系统,所述光学信息记录介质的特征为:在圆盘状的透明基板及保护基板之间至少设有半透明的信息层,所述信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的膜厚的差在±10%以内。
如上所说明的,本发明可以提供一种即使在对半透明的信息层进行高密度记录时,噪声级也不高且信号品质良好的光学信息记录介质及其制造方法、制造装置、记录再生方法以及记录再生装置。
附图说明
图1是本发明的光学信息记录介质的一构成例的剖面图。
图2是本发明的光学信息记录介质的一构成例的剖面图。
图3是本发明的光学信息记录介质的一构成例的剖面图。
图4是本发明的光学信息记录介质的一构成例的剖面图。
图5是本发明的光学信息记录介质的记录再生中所使用的记录再生装置的一例的示意图。
图6是本发明的光学信息记录介质的记录再生中所使用的脉冲波形的一例的示意图。
图7是表示本发明的实施例2中的各光盘的噪声级相对沟槽的内周侧与外周侧的斜面部分的膜厚比的依存性的图。
图8是表示本发明的实施例3中的各光盘的噪声级相对沟槽的内周侧与外周侧的斜面部分的膜厚比的依存性的图。
图9是表示本发明的光学信息记录介质的制造中所使用的制造装置的一例的结构图。
具体实施方式
下面参照附图,对本发明的实施方式进行具体说明。
(光学信息记录介质)
图1是本发明的光学信息记录介质的最小限度的构成例的部分剖面图。在图1中,本发明的光学信息记录介质在圆盘状的透明基板1与保护基板3之间具有半透明的第1信息层2。在这里,所谓半透明是指在进行记录再生的激光的波长中具有至少30%以上的透射率。第1信息层2具有激光引导用的螺旋状沟槽4,通过激光的照射能够进行信息的记录再生。如果设沟槽4的内周侧以及外周侧的斜面部分的第1信息层的膜厚分别为d1及d2,则它们的差在±10%以内,即0.9≤(d2/d1)≤1.1。以物镜6聚光激光5,从透明基板1侧照射该光学信息记录介质来进行记录再生。
另外,如图2及/或图3所示,信息层不只是第1信息层2,还可以将作为追加信息层的第2信息层8甚至第n信息层9(n为3以上的整数)分别通过分离层7设置在第1信息层2与保护基板3之间。图4表示第1信息层2的多层膜构成的一例的剖面图。第1信息层2从靠近透明基板1侧开始顺次层叠有下侧电介质膜10、下侧界面膜11、记录膜12、上侧界面膜13、上侧电介质膜14、反射膜15、透射率调整膜16。其中,作为第1信息层2所必须的构成要素为记录膜12,其他膜是根据需要而使用的。
作为透明基板1的材料,最好在激光5的波长中大致透明,可以采用聚碳酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚烯烃树脂、降冰片烯树脂、紫外线固化树脂、玻璃或者将上物质适当组合所得物质等。另外,透明基板1的厚度没有特别的限定,可以采用0.01~1.5mm左右。
下侧电介质膜10以及上侧电介质膜14是为了防止反复进行记录时的记录膜的蒸发或基板的热变形,通过光学干扰效果提高记录膜的光吸收率以及光学变化等而设置的,采用耐热性优异的电介质材料。例如可以采用Y、Ce、Ti、Zr、Nb、Ta、Co、Zn、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Te等的氧化物,Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb等的氮化物,Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Si等的碳化物,Zn、Cd等的硫化物、硒化物或碲化物,Mg、Ca、La等稀土类等的氟化物,C、Si、Ge等的单体,或者这些物质的混合物。其中特别优选采用略透明且热导率低的材料,例如ZnS与SiO2的混合物等。下侧电介质膜10以及上侧电介质膜14根据需要既可以使用不同的材料·组合物,又可以采用相同的材料·组合物。
下侧界面膜11以及上侧界面膜13,是为了促进记录膜12的结晶,提高擦除特性,或者防止记录膜12和下侧电介质膜10及/或上侧电介质膜14之间的原子·分子的相互扩散,提高反复记录中的耐久性等目的而被设置为与记录膜12相邻接的。另外还必须兼备与记录膜12之间不发生剥离或腐蚀等的环境可靠性。作为下侧界面膜11以及上侧界面膜13的材料,在作为所述的下侧电介质膜10以及上侧电介质膜14的材料所列举出的物质中,也存在一些能够达到其作用的物质。例如以Ge、Si等为基的氮化物,Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W以及Si等的氧化物或者这些的复合氧化物,其中特别是以Ti、Zr、Hf、V、Nb以及Ta等的氧化物为基,添加了Cr、Mo以及W等的氧化物所得到的物质在耐湿性这一点上特别优异,另外添加Si等氧化物可以进一步提高擦除率。下侧界面膜11以及上侧界面膜13的膜厚没有特别的限定,但如果太薄就不能够发挥作为界面膜的效果,如果太厚就会降低记录灵敏度,因此例如最好为0.2nm以上20nm以下。下侧界面膜11以及上侧界面膜13,不管设置哪一方都能够发挥所述效果,如果两方都设置的则更加理想,在两方都设置的情况下,根据需要既可以使用不同的材料·组合物,又可以使用相同的材料·组合物。另外,在使用上侧界面膜13的情况下可以省略上侧电介质膜14,这时最好使上侧界面膜13的膜厚为2nm以上50nm以下。
记录膜3大致可分为重写型与补记型两类。作为重写型记录膜3可以采用相变记录材料、即以Te及/或Sb等硫族材料为主要成分的材料。其中特别是将GeTe以及Sn2Tc3这两种化合物以适当的比例混合所得到的材料族,由于结晶速度快,透射率高,即使膜厚变薄也易于保持记录再生特性,是很理想的。在该材料族中,为了进一步提高结晶速度,可以将Ge的一部分替换为Sn,或者将Sb的一部分替换为Bi,使用一般式(GexSn1-x)z(SbyBi1-y)2Tez+3(且0.5<x≤1,0≤y≤1,z≥1)所表示的组成则更加理想。如果使z≥1,则可以增大反射率及反射率变化。在这样的材料组成中,以调整结晶速度、热导率或光学常数等,或者提高反复操作的耐久性、耐热性或环境可靠性等为目的,可以根据需要在记录膜12全体的10原子%以内,最好是在5原子%以内的组合比例范围内适当添加从In、Ga、Zn、Cu、Ag、Au、Cr或追加的Ge、Sn、Sb、Bi、Te等金属、半金属或半导体元素,或者从O、N、F、C、S、B等非金属元素中选择的一种或多种元素。
如果使重写型记录膜12的膜厚为2nm以上20nm以下,更理想的是4nm以上14nm以下,就可以得到足够的C/N比。如果记录膜12的厚度过薄,则由于不能得到足够的反射率及反射率变化,故C/N比降低,另外,如果过厚,则由于记录膜12的薄膜面内的热扩散大,故在高密度记录中,C/N比也会降低。
如上所述的重写型的相变记录材料,在成膜状态下为非晶质,为了进行信息信号的记录,一般通过利用激光等进行退火而实施使其结晶的初始化处理,在其为初始状态下形成非晶质标记。
另外,作为如上所述的补记型记录膜3,例如可以采用以Te或Sb、Bi、Sn、In、Ga等熔点较低的金属或者金属氧化物等为基的相变记录材料等无机材料,或色素等有机材料。其中,以Te的氧化物为基的材料由于能够进行非可逆结晶记录,故适用于补记型的记录膜,另外,由于易于实现高透射率,故适用于半透明的信息层中所使用的记录膜。例如,优选以Te、O以及M(M为从A1、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Bi中选择的1种或多种元素)为主要成分的材料。元素M最好为Pd以及Au,通过添加元素M,从而可以提高结晶速度、确保高的环境可靠性。
该材料最好具有包括25原子%以上60原子%以下的O原子,1原子%以上35原子%以下的M原子的组成部分。如果O原子不满25原子%,则记录层的热导率就会过高,记录标记过大。因此,即使提高记录功率也很难使C/N比提高。与此相对,如果O原子超过60原子%,则记录层的热导率就会过低,即使提高记录功率也无法使记录标记足够大。因此难于实现高C/N比与高记录灵敏度。如果M原子不足1原子%,则激光照射时促进Te的结晶成长的动力相对减小,使得记录膜12的结晶速度不足。因此就无法高速形成标记。与此相对,如果M原子超过35原子%,则非晶质一结晶间的反射率变化就会变小,使得C/N比变低。另外,在这样的材料组成中,以调整热导率或光学常数、或者提高耐热性·环境可靠性等为目的,可以根据需要在记录膜12全体的10原子%以内,最好是在5原子%以内的组合比例范围内适当添加从N、F、C、S、B等非金属元素中所选择的一种或多种元素。
上述补记型相变记录材料,一般以作为成膜状态的非晶质为初始状态来进行结晶记录,初始化处理并不是必须的,但最好通过在60℃~100℃左右的高温下进行一定时间的退火来稳定为初始状态。
如果使所述补记型记录膜12的膜厚为2nm以上70nm以下,更理想的是4nm以上30nm以下,就可以得到充分的C/N比。如果记录膜12的厚度过薄,由于不能得到足够的反射率及反射率变化,因此C/N比降低,另外,如果过厚,由于记录膜12的薄膜面内的热扩散大,故在高密度记录下C/N比也会降低。
反射面15是为了有效使用入射光,提高冷却速度从而易于非晶质化等目的而设置的。作为反射面15的材料,可以使用金属·合金等,例如可以使用Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr或者以这些为基的合金材料。其中特别是Ag合金的热导率及反射率高,另外Al合金在成本方面是理想的。另外,反射膜15可以组合多个层而使用。
透射率调整膜16,是在降第1信息层的反射率变化保持为高的基础上为了提高透射率而设置的。作为透射率调整膜16的材料,可以采用折射率高且略透明的材料,例如TiO2、Bi2O3、Nb2O5、ZrO2、HfO2、Ta2O5,或者以这些物质的混合物为主要成分的材料。其中特别是以TiO2为主要成分的材料的折射率能够到达2.7左右,是最理想的。
所述多层薄膜,可以通过俄歇电子分光法、X射线电子分光法或2次离子质量分析法等方法(例如应用物理学会/薄膜·表面物理学分科学会编辑的“薄膜制作手册”,共立出版株式会社,1991年等)调查各层的材料以及组成。在本申请的实施例种,可以确认各层的靶材料的组成与实际上所形成的薄膜的组成大致相同。但是由于成膜装置、成膜条件或靶的制造方法等的不同,靶材料组成与实际所形成的薄膜的组成有时会不同。在这种情况下,最好从经验规则中预先求出校正组成的偏差的校正系数,并确定靶材料的组成,以得到所期望的组成的薄膜。
作为保护基板3的材料,可以使用和作为透明基板1的材料所列举的材料相同的材料,但也可以使用与透明基板1不同的材料,在激光5的波长中可以不一定是透明的。另外,保护基板3的厚度没有特别的限定,可以采用0.01~3.0mm左右。
可以使用紫外线固化树脂作为分离层7。在再生相邻的信息层中的任何一方时,为了降低来自另一方的干扰,分离层7的厚度必须具有至少为由物镜6的数值孔径NA以及激光5的波长λ所确定的焦深以上的厚度,另外,还必须是将所有的信息层收纳在能够聚光的范围内的厚度。例如,在λ=660nm,NA=0.6的情况下,分离层7的厚度必须为10μm以上100μm以下;在λ=405nm,NA=0.85的情况下,分离层7的厚度必须为5μm以上50μm以下。但是,如果开发出可以降低层间干扰的光学系统,则分离层7的厚度能比上述的更薄。
作为第2信息层8以及第n信息层9,不仅仅是重写型的,还可以是补记型或再生专用型的。另外,还可以通过使2枚上述光学信息记录介质各自的保护基板3侧相面对并进行粘合,成为双面构造,从而使得一枚介质可以存储的信息量变为2倍。
所述各薄膜,例如可以利用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法等气相薄膜堆积法来形成。其中特别溅射法在成膜速度以及装置成本方面实用,是理想的。在溅射法中,如上所述使基板与膜材料所构成的靶相面对而进行成膜,但由发明者等的试验可以知道:例如通过调整此时的基板与靶之间的距离,从而得到使沟槽4的内周侧与外周侧的斜面部分的膜厚的差在光盘的全部区域上减小的成膜条件。另外,溅射时能通过调整配置在靶下部的磁石所产生的磁场位置,来变更产生在靶表面上的同心圆状的烧蚀(erosion)的半径位置,由此斜面部分的膜厚的控制也成为可能。由发明者等的试验可知:利用这样的方法,与调整所述基板与靶的距离的方法一样,存在可以使沟槽4的内周侧与外周侧的斜面部分的膜厚的差在光盘的全部区域上减小的成膜条件。进而,也能在多个半径位置间以任意的时间比例切换烧蚀位置来进行成膜,能够得到更精密且自由度高的斜面部分的膜厚控制。
在透明基板1上顺次形成了所述各信息层以及分离层7之后,可以形成或贴上保护基板3,反之,可以在保护基板3上顺次形成了所述各信息层以及分离层7之后,形成或贴上透明基板1。其中特别是后者适用于透明基板1为0.3mm以下的薄片状的情况。这时,作为激光引导用沟槽的槽或地址信号等的凹凸图案,形成在保护基板3以及分离层7的表面上,即必须从预先形成了凹凸图案的压模等进行复制。这时,特别是在像分离层7那样层厚薄,使用通常的喷射法困难的情况下,可以采用2P法(photo-polymerization)。
(制造装置)
特别是,关于使内周侧与外周侧没有膜厚差的方法以及装置可以使用下面的方法以及装置。图9是表示本发明的光学信息记录介质的制造装置的一例的结构图。该制造装置由装载锁定室36、多个独立的成膜室31~35以及用来输送基板的旋转体37等构成。另外,这里对成膜室为5个的情况进行了说明,但成膜室的个数并没有特别的限定,在4室或6室的情况下本发明也同样适用。
成膜室31由RF电极44、设置在RF电极44内部的永久磁铁(图中未示出)、设置在RF电极44上的靶A39以及与靶A39间隔开并相对向配置的基板保持架38等构成。
成膜室32由DC电极45、设置在DC电极45内部的永久磁铁(图中未示书)、设置在DC电极45上的靶B40以及与靶B40间隔开并相对向配置的基板保持架38等构成。
成膜室33由RF电极46、设置在RF电极46内部的永久磁铁(图中未示出)、设置在RF电极46上的靶C41以及与靶C41间隔开并相对向配置的基板保持架38等构成。
成膜室34由DC电极47、设置在DC电极47内部的永久磁铁(图中未示出)、设置在DC电极47上的靶D42以及与靶D42间隔开并相对向配置的基板保持架38等构成。
成膜室35由RF电极48、设置在RF电极48内部的永久磁铁(图中未示出)、设置在RF电极48上的靶E43以及与靶E43间隔开并相对向配置的基板保持架38等构成。
成膜室31~35使用真空泵而时常维持真空状态,通过一边导入任意的溅射气体,一边在各电极44~48上施加RF电力或DC电力,从而进行RF溅射或DC溅射。各电极44~48上分别设置由光学信息记录介质的信息层构成所对应的材料构成的靶39~43。
装载锁定室36中设有真空泵以及漏泄阀,将从外部适当放入的基板从大气中转移到真空状态,或将处于真空状态的基板返回到大气中,来进行基板的放入或排出。
多个基板保持架38以等间距安装在旋转体37上,旋转体37以及所有的基板保持架38维持常时真空状态。
投入到装载锁定室36中的基板,被固定在任意一个基板保持架38上并进入真空状态之后,使旋转体37只以一定的角度(这里为60°)旋转,将其搬入相邻的成膜室31中,使用靶A39的材料进行成膜。接着搬入相邻的成膜室32中,使用靶B40的材料进行成膜,接着搬入相邻的成膜室33中,使用靶C41的材料进行成膜,接下来搬入相邻的成膜室34中使用靶D42的材料进行成膜,然后搬入相邻的成膜室35中使用靶E43的材料进行成膜,最后在装载锁定室36中排出基板36。这样同时进行在各成膜室31~35中的成膜工序以及在装载锁定室36中的基板的放入·排出工序,可以连续制造光学信息记录介质。
靶正下方的电极内部设置用来进行磁控溅射的永久磁铁,通过由产生在靶表面上的磁场俘获溅射时所生成的电子,从而提高溅射效率。另外,通过预先适当调整靶表面的磁场分布,即调整永久磁铁的配置,从而可以达成从光盘内周部到外周部的平坦的部分的膜厚,即膜厚分布的均一化。
设置在各成膜室31~35中的电极44~48能和具有各种厚度的其他电极进行交换,通过适当变更电极44~48和与各电极44~48相对向配置的基板保持架38之间的距离,从而可以在成膜各层的基础上控制沟槽两侧的斜面部分的膜厚。
在本实施方式中,通过在成膜室31、33、35中向RF电极44、46、48施加RF电力,来进行RF溅射。另外,通过在成膜室32、34中向DC电极45、47施加DC电力,来进行DC溅射。
另外,在设各DC溅射成膜室32、34中的DC电极45、47与基板保持架38之间的距离分别为Hd1、Hd2,另外设各RF溅射成膜室31、33、35中的RF电极44、46、48与基板保持架38之间的距离分别为Hr1、Hr2、Hr3的情况下,将DC成膜室中的距离Hd1、Hd2中的任何一个设置为与另一个的距离不一样,即Hd1≠Hd2。
根据这样的配置,在DC溅射中可以根据靶材料的成膜特性,来兼顾基板损伤对策与膜厚分布均一化,其结果是可以提高光学信息记录介质的成品率以及制造效率。
再有,将RF成膜室中的距离Hr1、Hr2、Hr3中的任何一个设置为与DC成膜室中的距离Hd1、Hd2中的任何一个都不一样。
通过这样的设置,在RF溅射中可以根据靶材料的成膜特性,来兼顾基板损伤对策与膜厚分布均一化,其结果是可以提高光学信息记录介质的成品率以及制造效率。
在本发明的制造装置中,设RF溅射成膜室中的靶的直径为L,优选将距离Hr1、Hr2、...、Hrn中的任何一个设为0.20L以上不足0.24L,另一个设为0.26L以上不足0.30L。
详细的说,为了减小形成于沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,优选使靶与基板之间的距离靠近,但如果距离过近,则对有些靶的材料以及溅射时间来说,会使得靶的寿命变得过短,对基板的辐射热变得过高,从而导致基板的损伤变大。为了延长靶的寿命,并抑制基板的损伤,最好将距离Hr1、Hr2、...、Hm中的任何一个设置为0.26L以上不足0.30L。如果该距离为0.30L以上,则形成于沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差就会变得过大,另外,如果为0.26L以下,在有些溅射条件下,靶的寿命会变短,基板的损伤也会变大。
另外,在即使所述距离为0.26L以下,也不会发生靶的寿命以及基板的损伤问题的这种溅射条件下,为了减小形成于沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,最好将距离Hr1、Hr2、...、Hrn中的任何一个设置为0.20L以上不足0.24L。如果该距离为0.24L以上,就难以抑制形成在沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,另外,如果为0.20L以下,靶的寿命与基板的损伤就容易出问题。
此外,在本发明的制造装置中,设DC溅射成膜室中的靶的直径为L,最好将距离Hd1、Hd2、...、Hdm中的任何一个设置为0.15L以上不足0.19L,另一个设置为0.21L以上不足0.25L。
详细的说,由于DC溅射中所使用的靶一般为金属材料,易于使电极与基板保持架之间的距离比RF溅射还短。另外,与RF溅射一样,为了减少形成于沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,最好使靶与基板之间的距离接近,但如果距离过近,则对有些靶的材料以及溅射时间来说,会使得靶的寿命变得过短,对基板的辐射热变得过高,从而导致基板的损伤变大。为了延长靶的寿命,并抑制基板的损伤,最好将距离Hd1、Hd2、...、Hdm中的任何一个设置为021L以上不足0.25L。如果该距离为0.25L以上,则形成在沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差就会变得过大,另外,如果为0.21L以下,在有些溅射条件下,靶的寿命也会变短,基板的损伤变大。
另外,在即使所述距离为0.21L以下,也不会发生靶的寿命以及基板的损伤问题这种溅射条件下,为了减小形成在沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,最好将距离Hd1、Hd2、...、Hdm中的任何一个设置为0.15L以上不足0.19L。如果该距离为0.19L以上,就难以抑制形成在沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,另外,如果为0.15L以下,靶的寿命与基板的损伤就容易出问题。
还有,在本发明的制造装置中,设RF溅射成膜室中的靶直径为L,最好将距离Hr1、Hr2、...、Hm中的任何一个设置为与其他的距离相差0.5L以上。如果为0.5L以下,就难以抑制形成在沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,并且难以兼顾靶的长寿命化或基板损伤的抑制。
另外,在本发明的制造装置中,设DC溅射成膜室中的靶直径为L,最好将距离Hd1、Hd2、...、Hdm中的任何一个设置为与其他的距离相差0.5L以上。如果为0.5L以下,就难以抑制形成在沟槽斜面上的内周侧的膜厚与外周侧的膜厚的差,并且难以兼顾靶的长寿命化或基板损伤的抑制。
再有,在本发明的制造装置中,最好将基板保持架的直径设置为0.4L以上0.8L以下。如果不足0.4L,溅射效率(堆积在基板上的原子/溅射原子之比)就会恶化,另外如果大于0.8L,就难以使整个基板的溅射膜厚均一。
此外,在本发明的制造装置中,优选光学信息记录介质在基板上至少按顺序具有第1电介质层、反射层、第2电介质层、记录层、第3电介质层,并由具备波长为350nm以上500nm以下的激光且数值孔径为0.7以上的光学系统的记录再生装置进行记录再生。
还有,在本发明的制造装置中,优选光学信息记录介质,在同心圆上形成了凹凸沟槽的基板上形成有多层信息层。
(记录再生装置)
图5是表示进行本发明的光学信息记录介质的记录再生的记录再生装置的最低限度必需的装置构成的一例的示意图。激光二极管17所发出的激光5,通过单向透视玻璃18以及物镜6,聚焦在由电动机19驱动旋转的光学信息记录介质20上,使其反射光入射到光电探测器21上并检测出信号。这里,记录再生中所使用的光学系统,为了与高密度的信息记录相对应,最好使用例如波长为350nm以上500nm以下且数值孔径为0.6以上的光学系统。
在进行信息信号的记录时,将激光5的强度在多个功率等级之间调制。为了调制激光强度,可以进行半导体激光器的驱动电流的调制,或者还可以使用电光学调制器、声光学调制器等装置。对于形成标记的部分,可以是峰值功率P1的单一矩形脉冲,特别是在形成较长的标记的情况下,为了节省过剩的热量,并且使标记的宽度均一,可以如图6所示采用由在峰值功率P1与谷值功率P3(其中P1>P3)之间调制过的多个脉冲列所构成的记录脉冲列。另外,可以在最末的脉冲之后设置冷却功率P4的冷却区间。对于不形成标记的部分,以偏压功率P2(其中P1>P2)保持恒定。
这里,由于记录标记的长度、甚至其前后空间的长度等各图形不同,而在标记边缘位置上引起不一致,有时会成为抖动增大的原因。在本发明的光学信息记录介质的记录再生方法中,为了防止所述事项并改善抖动,可以根据需要调整、补偿所述脉冲列的各个脉冲的位置或长度,以使每个图形上的抖动位置一致。
下面通过实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不仅限于以下的实施例。
实施例1
(实验方法)
使用图9的制造装置,使各电极44~48与基板保持架38之间的距离变化,在基板上形成单层靶材料,测定沟槽的内周侧与外周侧的膜厚。
设安装在电极44~48上的靶A39~E43全部为直径200mm,板厚6mm的圆形。
另外,在成膜室31中,使用TiO2材料作为靶A39,从RF电源向RF电极44供给5kW的RF电力,进行RF溅射。
在成膜室32中,使用Ag0.98Pd0.01Cu0.01所构成的材料作为靶B40,从DC电源向DC电极45提供500W的DC电力,进行DC溅射。
在成膜室33中,使用(ZrO2)0.25(SiO2)0.25(Cr2O3)0.50所构成的材料作为靶C41,从RF电源向RF电极46供给4kW的RF电力,进行RF溅射。
在成膜室34中,使用Ge0.45Sb0.05Te0.55所构成的材料作为靶D42,从DC电源向DC电极47供给500W的DC电力,进行DC溅射。
在成膜室35中,使用(ZrO2)0.50(SiO2)0.50所构成的材料作为靶E43,从RF电源向RF电极48供给4kW的RF功率,进行RF溅射。
靶正下方的各电极内部分别设置永久磁铁,每当变换各电极44~48与基板保持架38之间的距离时,通过适当地调整永久磁铁的配置,而将靶初始的各层的膜厚分布设定为3%以内。在进行溅射时,可以确认在任意一个靶中的靶直径约60mm附近处沿着同心圆形成有烧蚀。
在各成膜室中,对所有的信息层都使用Ar气作为溅射气体,保持气压为0.2Pa进行成膜,通过将基板保持架顺次输送到各成膜室中而在光盘基板上形成薄膜之后,在光盘介质的表面上使用紫外线固化树脂粘合聚碳酸酯制的薄板后,一边使光盘基板旋转一边用激光进行退火,从而全面初始化记录层。
关于光学信息记录介质的各信息层的膜厚,TiO2层(电介质层)为20nm,Ag0.98Pd0.01Cu0.01层(反射层)为7nm,(ZrO2)0.25(SiO2)0.25(Cr2O3)0.50层(电介质层)为16nm,Ge0.45Sb0.05Te0.55层(记录层)为6nm,(ZrO2)0.50(SiO2)0.50层(电介质层)为40nm。具有这样的层结构的光学信息记录介质,可以由具备波长为350nm以上500nm以下的激光且数值孔径为0.7以上的光学系统的记录再生装置以高密度进行大容量的信息记录再生。
伴随着靶累计电力的变化,形成在基板上的膜厚的分布也发生变化,但如果变更各电极44~48与基板保持架38之间的距离,则变化的状态也会不同,对有些靶材料来说,有时膜厚分布的均一性较早就被损坏。因此,每当变更各电极44~48与基板保持架38之间的距离时,关于膜厚分布的均一性对靶的累计电力进行调查,当各层的膜厚分布在光盘整个表面上为±3%以上时作为靶的寿命,此时的靶的消耗量不满板厚的一半的情况下为×,在一半以上的情况下为○。
各电极44~48与基板保持架38之间的距离越短,靶的辐射热量就越容易损伤基板,对有些溅射时间来说,形成在基板上的沟槽会变得易于变形,在对光盘介质进行测评时,激光变得难以追踪沟槽,即跟踪(tracking)变得困难。因此,每当变更电极与基板之间的距离时,对所制作的光盘的跟踪的开始容易程度进行调查,在跟踪无法开始的情况下为×,追踪能够开始的情况下为○。
每当变更各电极44~48与基板保持架38之间的距离时,在基板上形成各靶材料的单层,在各半径位置上通过透射电子显微镜对其剖面进行观察,设沟槽的内周侧与外周侧的膜厚分别为d1以及d2,调查这些之比d2/d1。
作为光学信息记录介质的记录再生特性的评价方法,对光盘的凹槽,即从激光入射侧来看沟槽以及沟槽之间跟前没有变成凸起的部分,使用波长为405nm·透镜的数值孔径为0.85的光学系统,一边以线速度5m/s旋转,一边以(1-7)调制方式记录标记长度为0.154μm的2T信号以及标记长度为0.693μm的9T信号,再生功率全部为0.7mW。
对未记录的磁道交互进行2T信号以及9T信号总共11次的记录,通过频谱分析器测定记录有2T信号的状态下的C/N比。进一步,在其上记录9T信号,同样通过频谱分析器测定擦除率,也即2T信号振幅的衰减比。任意变化记录擦除功率进行测定,将C/N值变为比最大值低3dB时的功率的1.3倍作为记录功率,将擦除率超过25dB的功率范围的中心值作为擦除功率,测评各个光盘在设定功率下的噪声级。
(结果)
下表1中,示出对各成膜室的电极与基板保持架之间的距离变化时、各靶材料上的沟槽斜面的膜厚比d2/d1;和使所有的成膜室中电极与基板保持架之间的距离都相同时所制作的光盘介质的噪声级的调查结果。
【表1】

  靶材料  半径位置    (mm)                              d2/d1                      阴极与基板保持架的距离    56mm    46mm    36mm  靶A    25    1.00    0.99    1.01    40    1.05    1.03    0.98    55    1.19    1.11    1.04  靶B    25    1.02    1.02    1.00    40    1.05    1.02    1.00    55    1.15    1.09    1.02  靶C    25    1.01    0.99    0.99    40    1.06    1.02    1.00    55    1.13    1.04    1.05  靶D    25    1.02    1.02    1.01    40    1.09    1.06    0.99    55    1.21    1.13    1.05  靶E    25    1.00    1.00    1.00    40    1.06    1.05    1.01    55    1.15    1.10    1.05  光盘的噪声  级(dBm)    25    -60.70    -60.90    -60.60    40    -60.30    -60.40    -60.50    55    -55.60    -59.20    -60.30

根据表1可以得知,在任何一个靶材料中,内周(半径位置25mm)以及中周(半径位置40)的d2/d1都接近1,而在外周(半径55mm)位置上都比1大,但电极与基板保持架之间的距离越短,外周上的d2/d1的值就变得越小,从而接近于1。另外,d2/d1的值越远离1噪声级就越高。从以上可以得知,在具有重写型的半透明的信息层的光盘介质中,通过抑制沟槽的斜面部分的内周侧与外周侧的膜厚差,从而实现噪声级低的良好信号品质。
下面的表2中,示出对变更各成膜室的电极与基板保持架之间的距离时的靶寿命以及光盘的开始跟踪的容易程度进行评价得结果。另外,表中还示出用来形成光盘介质的各靶的溅射时间。
【表2】  靶材料  溅射时间    (秒)评价项目    阴极与基板保持架的距离    56mm    46mm    36mm  靶A    15跟踪    ○    ○    ×膜厚分布    ○    ○    ○  靶B    2跟踪    ○    ○    ○膜厚分布    ○    ○    ×  靶C    6跟踪    ○    ○    ○膜厚分布    ○    ○    ×  靶D    3跟踪    ○    ○    ○膜厚分布    ○    ○    ○  靶E    12跟踪    ○    ×    ×膜厚分布    ○    ○    ×

根据表2可以得知,对靶A来说,在将电极与基板保持架的距离设定为36mm的情况下,膜厚分布良好,但跟踪困难。对靶B、C来说,在将电极与基板保持架的距离设定为36mm的情况下,跟踪良好,但膜厚分布不佳。对靶D来说,在将电极与基板保持架的距离设定为36mm、46mm、56mm中的任何一个的情况下,都能够得到良好的结果。对靶E来说,在将电极与基板保持架的距离设定为46mm的情况下,跟踪变得困难,在设定为36mm的情况下,膜厚分布与跟踪都不佳。
在本结果良好的条件下,即,对靶A、B、C上的电极与基板保持架的距离为46mm,靶D上的距离为36mm,靶E上的距离为56mm的情况下所制作的光盘介质的噪声级进行调查,光盘半径为25mm时为-60.8dB,40mm时为-60.4dB,55mm时为-59.0dB,所有的靶材料在电极与基板保持架的距离为56mm的情况下形成时的光盘的噪声级(参照表1)都能够得到良好的结果。
这样,在设各DC溅射成膜室32、34中的DC电极45、47与基板保持架38之间的距离分别为Hd1、Hd2,另外设各RF溅射成膜室31、33、35中的RF电极44、46、48与基板保持架38之间的距离分别为Hr1、Hr2、Hr3的情况下,通过将DC溅射成膜室中的距离Hd1、Hd2中的任何一个设置为与另一个的距离不一样,即分别设置为Hd1=46mm,Hd2=36mm,从而可以根据靶材料的成膜特性,达成基板损伤对策、膜厚分布均一化以及量产性的平衡。
另外,通过将RF溅射成膜室中的距离Hr1、Hr2、Hr3中的任何一个设置为与DC成膜室中的距离Hd1、Hd2中的任何一个不一样,即分别设置为Hr1=46mm,Hr2=46mm,Hr3=56mm,从而可以根据靶材料的成膜特性,达成基板损伤对策、膜厚分布均一化以及量产性的平衡。
接下来,关于与靶直径L之间的关系,最好将RF溅射成膜室31、33、35中的距离Hr1、Hr2、Hr3中的任何一个设置为0.20L以上不足0.24L,另一个设置为0.26L以上不足0.30L。例如,如上述实施例那样,在靶直径L=200mm的情况下,最好将距离Hr1、Hr2、Hr3中的任何一个设定在40mm~48mm的范围内,另一个设定在52mm~60mm的范围内。
另外,最好将DC溅射成膜室32、34中的距离Hd1、Hd2中的任何一个设置为0.15L以上不足0.19L,另一个设置为0.21L以上不足0.25L。例如,如上述实施例那样,在靶直径L=200mm的情况下,最好将距离Hd1、Hd2中的任何一个设定在30mm~38mm的范围内,另一个设定在42mm~50mm的范围内。
此外,最好将RF溅射成膜室31、33、35中的距离Hr1、Hr2、Hr3中的任何一个设置为与其他的距离相差0.5L以上。例如,如上述实施例那样,在靶直径L=200mm的情况下,最好将距离Hr1、Hr2、Hr3中的任何一个设置为与其他距离相差100mm以上。
再有,最好将DC成膜室32、34中的距离Hd1、Hd2中的任何一个设置为与其他的距离相差0.5L以上。例如,如上述实施例那样,在靶直径L=200mm的情况下,最好将距离Hd1、Hd2中的任何一个设置为与其他距离相差100mm以上。
另外,最好将基板保持架38的直径设置为0.4L以上0.8L以下。例如,如上述实施例那样,在靶直径L=200mm的情况下,最好将基板保持架38的直径设定在80mm~160mm的范围内。
实施例2
(实验方法)
使用聚碳酸酯构成的直径约12cm、厚约1.1mm、沟槽的斜度为0.32μm,沟槽深约20nm的材料作为保护基板。在该保护基板的已形成沟槽的表面上,作为第2信息层,利用溅射法顺次层叠Ag98Pd1Cu1构成的膜厚80nm的反射模、Al构成的膜厚10nm的反射模、(ZnS)80(SiO2)20构成的膜厚15nm的上侧电介质膜,C构成的膜厚2nm的上侧界面膜、Ge45Sb5Te55构成的膜厚10nm的记录膜、(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50构成的膜厚5nm的下侧界面膜、(ZnS)80(SiO2)20构成的膜厚55nm的下侧电介质膜。
在该第2信息层的表面上,使用紫外线固化树脂利用2P法复制与保护基板相同的沟槽图案,形成厚度25μm的分离层。在该分离层的表面上,作为第1信息层,利用溅射法顺次层叠了TiO2构成的膜厚23nm的透射率调整层、Ag98Pd1Cu1构成的膜厚10nm的反射膜、(ZrO2)35(SiO2)35(Cr2O3)30构成的膜厚13nm的上侧电介质膜、(ZrO2)50(Cr2O3)50构成的膜厚3nm的上侧界面膜、Ge45Sb5Te55构成的膜厚6nm的记录膜、(ZrO2)50(Cr2O3)50构成的膜厚5nm的下侧界面膜、(ZnS)80(SiO2)20构成的膜厚36nm的下侧电介质膜。
在该第1信息层的表面上,使用紫外线固化树脂粘合聚碳酸酯薄层,做成厚度75μm的透明基板。一边使该光盘旋转一边从透明基板侧利用激光进行退火来初始化各个信息层的记录膜整个表面。
另外,各薄膜都使用直径200mm、厚6mm左右的靶进行成膜。透射率调整膜、电介质膜以及界面膜在2kW RF电源下成膜,反射膜在2kW DC电源下成膜,记录膜在500W DC电源下成膜。记录膜使用Ar-N2混合气体(N2分压3%)作为溅射气体,其他的膜只使用Ar气体作为溅射气体,且都保持气压为0.2Pa进行成膜。
在这里,在成膜各层时为了控制沟槽的内周以及外周两侧的斜面部分的膜厚,变更靶与基板的距离(T-S距离)制作出如表3所示的光盘A、B以及C。在各光盘的半径位置上,利用透射电子显微镜观察其剖面,测定作为沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的第1信息层的膜厚d1以及d2。其比率d2/d1如表3所示。
【表3】    光盘    (T-S距离)    半径位置    (mm)    d2/d1    噪声级    (dBm)    A    (30mm)    25    1.01    -60.6    40    0.99    -60.5    55    1.05    -60.3    B    (40mm)    25    1.02    -60.9    40    1.06    -60.4    55    1.13    -59.2    C    (50mm)    25    1.02    -60.7    40    1.09    -60.3    55    1.21    -55.6

对所述各光盘的凹槽,即从激光入射侧来看沟槽以及沟槽之间跟前没有变成凸起的部分,使用波长为405nm·透镜数值孔径为0.85的光学系统,一边使其以线速度为5m/s的速度旋转,一边记录标记长度为0.154μm的2T信号以及标记长度为0.693μm的9T信号。
记录信号时使用图6中所示的脉冲波形,在2T信号的情况下使用功率级为P1·宽度为6ns的单一脉冲,在9T信号的情况下使用功率级为P1·宽度为6ns且在脉冲之间等间隔地排列有宽度为9ns的8个脉冲以及跟在它后面的功率级为P4·宽度为4ns的冷却脉冲所构成的脉冲列。P3以及P4为0mW,再生功率全部为0.7mW。在该条件下,对未记录的磁道交互进行2T信号以及9T信号总共11次的记录,在记录有2T信号的状态下用频谱分析器测定C/N比。进一步,在其上记录9T信号,同样用频谱分析器测定擦除率、即2T信号振幅的衰减比。任意变化P1以及P2进行测定,P1将振幅变为比最大值低3dB的功率的1.3倍值作为设定功率,P2将擦除率超过25dB的功率范围的中心值作为设定功率。在所有的光盘中,设定功率在第1信息层中P1为10.0mW,P2为3.5mW,在第2信息层中P1为10.0mW,P2为4.0mW。比较在测定各光盘的设定功率中的2T信号的C/N比时的载波电平以及噪声级,载波电平几乎没有差别,然而在噪声级中可以看到显著的差别。其噪声级如表3所示。另外,d2/d1与噪声级的关系如图7所示。
(结果)
根据表3可以得知,任何一个光盘的内周(半径位置25mm)以及中周(半径位置40mm)的d2/d1都接近1,而在外周(半径55mm)位置上都变为比1大的值。但T-S距离越短,外周上的d2/d1的值就变得越小,越接近于1。另外,d2/d1的值越远离1噪声级就越高,如图7所示,从d2/d1的值超过1.1附近开始急剧恶化。
从以上可以得知,在具有重写型的半透明的信息层的光盘介质中,通过在光盘的整个区域内将沟槽的斜面部分的内周侧与外周侧的膜厚差抑制在±10%以内,从而可以实现噪声级低的良好信号品质。
另外,所述各光盘在成膜时发生在靶表面上的同心圆状的烧蚀位置位于半径30mm附近,在与所述光盘A几乎一样的条件下,烧蚀位置在各层的成膜时间中的最初的30%时在半径30mm附近,剩下的70%时切换到半径55mm附近来进行成膜。对该光盘与所述光盘A进行同样的评价,可以确认内周(半径位置25mm)、中周(半径位置40mm)以及外周(半径55mm)中的任何一个的d2/d1都为0.9以上1.1以下,噪声级也都被抑制到-60dBm以下。这样,通过控制烧蚀位置也同样可以在光盘的整个区域内将沟槽的斜面部分的内周侧与外周侧的膜厚差抑制在±10%以内,实现噪声级低的良好信号品质。
实施例3
(实验方法)
使用聚碳酸酯构成的直径约12cm、厚约1.1mm、沟槽的斜度为0.32μm、沟槽深约20nm的材料作为保护基板。在该保护基板的已形成沟槽的表面上,作为第2信息层,利用溅射法顺次层叠了A198Cr2构成的膜厚40nm的反射膜、(ZnS)80(SiO2)20构成的膜厚15nm的上侧电介质膜,Te-O-Pd构成的膜厚15nm的记录膜、(ZnS)80(SiO2)20构成的膜厚15nm的下侧电介质膜。
在该第2信息层的表面上,使用紫外线固化树脂利用2P法复制与保护基板相同的沟槽图案,形成厚度约25μm的分离层。在该分离层的表面上,作为第1信息层,利用溅射法顺次层叠了Ag98Pd1Cu1构成的膜厚10nm的反射膜、(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)20(LaF3)30构成的膜厚15nm的上侧电介质膜、Te-O-Pd构成的膜厚10nm的记录膜、(ZnS)80(SiO2)20构成的膜厚30nm的下侧电介质膜的各薄膜。在该第1信息层的表面上,使用紫外线固化树脂粘贴聚碳酸酯薄层,做成厚度75μm的透明基板。将该光盘置于保持100℃的恒温槽中进行2小时的退火。
另外,各薄膜都使用直径200mm、厚6mm左右的靶进行成膜,电介质膜以及界面膜在2kW RF电源下成膜,反射膜在2kW DC电源下成膜,记录膜在500W DC电源下成膜。记录膜使用Ar-O2混合气体(O2分压50%)作为溅射气体,其他的膜只使用Ar气体作为溅射气体,不管哪个都保持气压为0.2Pa进行成膜。这里,第1信息层以及第2信息层的Te-O-Pd记录膜都使用Te90Pd10的靶进行成膜,根据所述的俄歇电子分光法,其组成比都为Te∶O∶Pd=45∶50∶5(at%)。
这里,在成膜各层时为了控制沟槽两侧的斜面部分的膜厚,变更靶与基板的距离(T-S距离)制作出如表4所示的光盘D、E以及F。在各光盘的半径位置上通过透射电子显微镜观察其剖面,测定作为沟槽的内周侧以及外周侧的斜面部分的第1信息层的膜厚d1以及d2。其比率d2/d1如表4所示。
【表4】    光盘    (T-S距离)    半径位置    (mm)    d2/d1    噪声级    (dBm)    D    (30mm)    25    1.02    -61.0    40    1.00    -60.6    55    1.06    -60.4    E    (40mm)    25    1.01    -61.0    40    1.02    -60.6    55    1.12    -59.5    F    (50mm)    25    0.99    -60.9    40    1.05    -60.7    55    1.15    -58.1

对所述各光盘的凹槽,即从激光入射侧来看沟槽以及沟槽之间眼前没有变成凸起的部分,使用波长为405nm·透镜数值孔径为0.85的光学系统,一边使其以线速度为5m/s的速度旋转,一边记录标记长度为0.154μm的2T信号。
在记录信号时使用图6中所示的脉冲波形,即功率级为P1·宽度为6ns的单一脉冲。P2为2mW,P3以及P4为0mW,再生功率全部为0.7mW。
在该条件下,对未记录的磁道进行一次2T信号记录,用频谱分析器测定C/N比。任意变化P1进行测定,将振幅变为比最大值低3dB时的功率的1.3倍值作为设定功率。所有的光盘的设定功率P1在第1信息层以及第2信息层上都为8.5mW。比较在测定各光盘的设定功率中的2T信号的C/N比时的载波电平以及噪声级,载波电平几乎没有差别,然而在噪声级中可以看到显著的差别。其噪声级如表4所示。另外,d2/d1与噪声级的关系如图8所示。
根据表4可以得知,任何一个光盘的内周以及中周的d2/d1都接近1,而在外周位置上都变为比1大的值。然而,T-S距离越短,外周上的d2/d1的值就变得越小,越接近于1。另外,d2/d1的值越远离1噪声级就越高,如图8所示,从d2/d1超过1.1附近开始急剧恶化。
从以上可以得知,即使在具有重写型的半透明的信息层的光盘介质中,通过将沟槽的斜面部分的内周侧与外周侧的膜厚差在光盘的整个区域内抑制在±10%以内,从而可以实现噪声级低的良好信号品质。
(工业上的可利用性)
本发明的光学信息记录介质作为保存视频、音乐、信息等可以电子化的数据是非常有用的。

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本发明提供一种即使在对半透明的信息层进行高密度记录时信号品质也良好的光学信息记录介质及其制造方法以及制造装置。本发明的光学信息记录介质,在圆盘状的透明基板以及保护基板之间至少设有半透明的信息层,该信息层具有光束引导用的螺旋状沟槽,还包括通过在能由来自所述透明基板侧的光束的照射光学检测出来的至少2个状态之间呈现变化、从而能够进行记录及再生的记录膜,并且在进行记录以及再生的全部区域上,所述沟槽的内周侧。

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