DE60311804T2

DE60311804T2 - Datenaufzeichnungsmedium und herstellungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE60311804T2
Application number: DE60311804T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Hosoda; Ayumi Mitsumori; Megumi Sato; Masataka Yamaguchi; Tomoaki Izumi; Satoshi Nakakoma-gun JINNO; Yoichi Nakakoma-gun OKUMURA
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-05-24
Also published as: JP3810076B2; EP1510355A1; WO2003101750A1; CN101320576B; TWI236674B; EP1510355B1; DE60311804D1; HK1072037A1; CN101320576A; JPWO2003101750A1; TW200402711A; AU2003242414A1; CN1659041A; EP1510355A4; KR100709931B1; US7524612B2; KR20050009734A; US20050233247A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Datenaufzeichnungsmedium wie zum Beispiel eine optische Scheibe ("Disc"), eine optische Karte u.Ä. zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Daten durch Einstrahlen eines Lichtstrahls, sowie ein Herstellungsverfahren hierfür.
STAND DER TECHNIK
In den vergangenen Jahren fand eine DVD (Digital Versatile Disc) weite Verbreitung als Datenaufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen /Wiedergeben von Daten wie zum Beispiel Videodaten, Audiodaten, Computerdaten u.A.. Die DVD gibt es in verschiedenen Typen: Zusätzlich zu der DVD, die ausschließlich zur Wiedergabe verwendet wird, gibt es die DVD-R (recordable = beschreibbar), welche ein organisches Färbematerial in der Aufzeichnungsschicht hiervon verwendet, um einen Vorgang des einmaligen Beschreibens und vielfachen Auslesens zu ermöglichen, die DVD-RW (re-recordable = wiederbeschreibbar), welche ein Phasenänderungsmaterial in der Aufzeichnungsschicht hiervon verwendet, um ein mehrmaliges Wiederbeschreiben zu ermöglichen, u.s.w.
Während es eine Nachfrage gibt nach einer Fähigkeit des Aufzeichnens/Wiedergebens durch Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge kürzer als 635 nm, um mit höherer Dichte arbeiten zu können, ist die herkömmliche, einmal beschreibbare, mehrfach lesbare, optische Disc nicht in der Lage gewesen, die Eigenschaften der optischen Disc vollständig zu verwirklichen.
Zusätzlich wird von verschiedenen optischen Discs vom einmal beschreibbaren Typ berichtet, zum Beispiel einer, die eine Aufzeichnungsschicht aufweist, die durch die Einstrahlung von Laserlicht zu durchdringen ist, um ein Loch aufzuweisen, eine andere, bei welcher eine Blasenkavität in einer Aufzeichnungsschicht ausgebildet wird durch die Einstrahlung von Laserlicht, noch einer weiteren, bei welcher eine Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, die eine Auswölbung aufweist, und noch eine weitere, bei welcher eine wärmezersetzende Substanz in der Aufzeichnungsschicht dispergiert wird durch die Einstrahlung eines Laserstrahls. Diese herkömmlichen Aufzeichnungsverfahren weisen insofern ein Problem auf, als es schwierig ist, die Größe und Kantenlage einer winzigen aufgezeichneten Markierung zu kontrollieren, die auf der Aufzeichnungsschicht mit einer Aufzeichnung hoher Dichte ausgebildet ist. Mit anderen Worten heißt das, dass, wie in 16 gezeigt, die aufgezeichnete Markierung ausgebildet ist, so dass sie sich aus einer Führungsnut während der Aufzeichnung herauserstreckt.
Weiterhin ist im Falle einer nur einmal zu beschreibenden und mehrfach auszulesenden Disc ein Wiederbeschreiben auf einer Fläche, auf der bereits aufgezeichnet wurde, nicht möglich. Dies vergrößert den Verbrauch an Discs. Die Auswirkungen auf die Umwelt auf Grund des Wegwerfens der Discs sollten betrachtet werden, da einige Discs Materialien enthalten können, welche als schädlich betrachtet werden gemäß einem "Gesetz, betreffend der Verbreitung von Verbesserungen beim Umgang mit der Menge an spezifischen chemischen Materialien, die der Umwelt zugeführt werden, und der Kontrolle hiervon oder Ähnlichem", dem sog. PRTR (Pollutant Release and Transfer Register) Gesetz.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Datenaufzeichnungsmedium bereitzustellen, welches einen beträchtlichen Unterschied in der Reflektivität vor und nach der Aufzeichnung aufweist und welches ausgezeichnete Wiedergabeeigenschaften aufweist, wie zum Beispiel eine Jitter-Charakteristik oder Ähnliches.
Es ist nochmals ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen zum Herstellen eines solchen Datenaufzeichnungsmediums. Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Target bereitzustellen zum Sputtern in solch einem Herstellungsverfahren für ein Datenaufzeichnungsmedium.
Diese Ziele werden erfüllt durch ein Datenaufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, ein Herstellungsverfahren für ein Datenaufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 18 und ein Target gemäß Anspruch 20.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Gemäß PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. 1999, Nr. 03, 31. März 1999 (1999-03-31) & JP 10 329424 A (DENSO CORP), 15. Dezember 1998 (1998-12-15) wird ein optisches Aufzeichnungsmedium offenbart, welches aus einem Aufzeichnungsfilm besteht, einem reflektierenden Film und einem schützenden Harzfilm auf einer transparenten Disc aus Kunststoff oder Glas. Der Aufzeichnungsfilm wird erhalten durch Sputtern von SnN und Metall als Targets in einem Plasma aus CH₄-Gas unter Verwendung einer Vakuumsputtereinheit. Gaskomponenten wie z.B. CH₄, C₂H₄, C₂H₂ oder C₂H₆ bilden kettenähnliche organische Substanzen aus C und H im Film 2. Wenn ein Aufzeichnungslaser ausgestrahlt wird, treten eine thermische Zersetzung und Gasbildung auf und die Reflektivität wird auf Grund von Lichtstreuung erniedrigt, die verursacht wird durch einen Wechsel eines komplexen Brechungsindexes eines Aufzeichnungsteils und Verformungen des Aufzeichnungsfilms und der Disc.
KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
1 ist ein Teilquerschnitt, welcher schematisch ein Datenaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Teilquerschnitt, welcher schematisch ein Datenaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Graph, der eine Kurve eines Differentialscanning-Kalorimetrievorgangs zeigt, der ausgeführt worden ist an einer BiN-Aufzeichnungsschicht eines Informationsaufzeichnungsmediums.
4 ist ein Graph, der spektrale Kennlinienkurven einer ESCA-Analyse zeigt, die ausgeführt worden ist an einer BiN-Aufzeichnungsschicht eines Datenaufzeichnungsmediums vor und nach dem Aufzeichnen von Daten.
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Hertellverfahren eines Datenaufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Graph, der Schwankungen in der Absorptionsrate von Licht bei einer Wellenlänge von 405 nm in einer Aufzeichnungsschicht eines Musters zeigt.
7 ist ein Graph, der Schwankungen in der Absorptionsrate von Licht mit einer Wellenlänge von 635 nm in der Aufzeichnungsschicht eines Musters zeigt.
8 ist ein Graph, der Schwankungen in der Aufzeichnungslaserleistung sowie einen Jitter zeigt nach dem Aufzeichnen hinsichtlich einer Dosis von Stickstoff in der Aufzeichnungsschicht des Musters.
9 ist ein Graph, der Schwankungen zeigt in einer Abscheidungsrate hinsichtlich einer Dosis an Stickstoff in der Aufzeichnungsschicht des Musters.
10 ist eine Photographie, die aufgezeichnete Markierungen zeigt, die ausgebildet sind in einer BiN-Aufzeichnungsschicht eines Datenaufzeichnungsmediums einer Ausführungsform gemäß der Erfindung.
11 ist eine Photographie, die aufgezeichnete Markierungen zeigt, die ausgebildet sind in einer SnTiN-Aufzeichnungsschicht eines Datenaufzeichnungsmediums einer Ausführungsform gemäß der Erfindung.
12 ist ein Graph, der Schwankungen zeigt in den Prozentsätzen des Gehalts an Ge, einem Nitrid, und einem Oxid hiervon hinsichtlich einer Dosis von Stickstoff in der Aufzeichnungsschicht des Musters.
13 ist ein Graph, der Schwankungen zeigt im Prozentsatz an Gehalt von Bi, einem Nitrid, und einem Oxid hiervon hinsichtlich einer Dosis von Stickstoff in der Aufzeichnungsschicht des Musters.
14 ist ein Flussdiagramm, welches ein Einstellverfahren zeigt zum Entscheiden der Bedingungen der Filmbildung, um eine Aufzeichnungsschicht zu bilden auf dem Datenaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Teilquerschnitt, der schematisch ein Target veranschaulicht zum Sputtern, um eine Aufzeichnungsschicht des Datenaufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden.
16 ist ein Teilquerschnitt, der schematisch ein herkömmliches Datenaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Ein beispielhafter Aufbau einer Ausführungsform ist in 1 gezeigt. Ein Datenaufzeichnungsmedium 1 hat eine reflektierende Schicht 3, eine erste dielektrische Schicht 4, eine Aufzeichnungsschicht 5, die im Wesentlichen aus einem Metallnitrid als Hauptbestandteil besteht, einer zweiten dielektrischen Schicht 6 und einer lichtdurchlässigen Abdeckschicht 7, welche nacheinander abgeschieden sind auf einer Hauptoberfläche eines Substrats 2. Wie in der Figur gezeigt, werden während der Aufzeichnung Laserstrahlen, welche intensitätsmoduliert sind in Übereinstimmung mit Daten, durch die lichtdurchlässige Abdeckschicht 7 hindurchgestrahlt, um die Aufzeichnungsschicht 5 zu erwärmen. Da die Aufzeichnungsschicht Metallnitrid als Hauptbestandteil enthält und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, erhöht sich die Temperatur eines Teils, auf den Laserstrahlung eingestrahlt wird, auf Grund der Wärmespeicherung, und die Aufzeichnungsschicht schmilzt ganz oder teilweise, der Stickstoffgehalt in der gesamten Aufzeichnungsschicht verändert sich, eine Phase ändert sich, gefolgt von Änderungen in den Bedingungen für Mehrfachreflektion des bestrahlten Teils während einer Verfestigung, und die Reflektivität ändert sich, um eine Aufzeichnungsmarkierung zu ergeben, wie in 2 gezeigt. Deshalb ist es vorstellbar, dass der Prozentsatz an Stickstoff, der in der Aufzeichnungsschicht ausgebildet ist, und welcher gemäß dem Stickstoffgehalt schwankt, die Empfindlichkeit beeinflusst. Die Schwankungen in der Lichtreflektivität, die auf diese Weise entstehen, sind irreversibel, so dass die Aufzeichnungsschicht verwendet werden kann als ein Datenmedium vom Typ, der einmal beschreibbar und vielfach auslesbar ist. Bei der Reproduktion werden Laserstrahlen auf eine Fläche eingestrahlt, wo die Reflektivität durch die lichtdurchlässige Abdeckschicht 7 schwankt, um eine Intensitätsschwankung im reflektierten Licht zu lesen und die Ausleseinformation zu demodulieren.
Die Aufzeichnungsschicht 5 kann auch Metallnitride enthalten mit einer Kombination aus zum Beispiel einem der Bestandteile von Bi, Sn, Fe, und einem aus Ge, Ti, Si, Al. Während das zuvor genannte Metallnitrid nicht unter das PRTR-Gesetz fällt, kann es weiterhin auch zum Beispiel eine Kombination enthalten aus beliebigen Stoffen wie Bi, Sn, Fe, und Materialien wie zum Beispiel Mg, Ca, Sr, Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Tc, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Ta u.Ä.. Auswirkungen auf die Umwelt können vermindert werden durch Verwendung von Materialien als Aufzeichnungsmaterial, die nicht unter das PRTR Gesetz fallen. Werden ein Verfahren und eine zu verwendende Menge berücksichtigt, so können Ti, Te, In, Cu, Zn oder Ag für die Zusammensetzung des Metallnitrids der Aufzeichnungsschicht 5 verwendet werden.
Zusätzlich kann die Aufzeichnungsschicht 5 aufgebaut sein aus einer Substanz, die ausgewählt wird aus einer Gruppe, die aus Metallnitrid besteht, einem Metalloxid, Metallkarbid und einer Mischung von zumindest zweien hiervon, zum Beispiel einer aus Bi-Nitrid, Sn- Nitrid, Fe-Nitrid, oder Cu-Nitrid, und einer stabilen Metallverbindung wie zum Beispiel SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, SnO, Bi₂O₃, SiC o.Ä..
[Prinzip der Aufzeichnung]
Die Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungsmediums umfasst eine Metallverbindung und Nitrid hiervon als Hauptbestandteil in einer homogen verteilten Aluminiumphasenform. Durch Lasereinstrahlung in einem Aufzeichnungsverfahren wird Stickstoff aus dem Nitrid in der Aufzeichnungsschicht freigesetzt. Dafür ist es notwendig, dass die Aufzeichnungsschicht den Laserstrahl absorbiert, und somit muss das Nitrid mit einer bestimmten Absorptionsrate versehen sein. Es ist deshalb notwendig, dass das Nitrid der Aufzeichnungsschicht einen nicht nitrierten Bestandteil hat, aber nicht vollständig nitriert ist, um noch eine hohe Durchlässigkeit aufzuweisen. Da die aus einem unvollständig nitrierten Nitrid hergestellte Aufzeichnungsschicht eine membranartige Qualität aufweist ähnlich zu einem dünnen amorphen Metallfilm, werden andererseits ihre Steifigkeit und Spannung niedrig, und ihre Wärmeleitfähigkeit vergrößert sich. In der unzureichend nitrierten Nitridschicht ist ein Temperaturanstieg auf Grund der transversalen Dispersion von Wärme während des Erwärmungsvorgangs nur schwer möglich. Weiterhin gilt, da die thermische Zersetzung von Stickstoff wie eine Kettenreaktion fortgesetzt wird, dass im Ergebnis zum Beispiel auftritt, dass der Aufzeichnungslichtfleck eine große Markierung ergibt, die größer ist als der Lichtfleck selbst, wie in 16 gezeigt. Dieser Vorgang erhöht die Schwierigkeit beim Steuern über die Größe und Kantenlage der Markierung, die in der Aufzeichnungsschicht durch die Laserstrahleinstrahlung in einem violettblauen Band aufzuzeichnen ist. Insbesondere stellt die aufgezeichnete große Markierung ein ernsthaftes Problem dar beim Ausbilden einer Markierung von winziger Größe mit einer Breite von 0,1 bis 0,2 μm, obwohl es kein Problem darstellt im Falle einer CD.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Aufzeichnungsschicht aus einer Mischung aus sowohl einer Substanz mit einer hohen Steifigkeit und einer problematischen thermischen Zersetzungscharakteristik und einem Nitrid, welches eine unproblematische thermische Zersetzungscharakteristik aufweist. Diese gemischte Aufzeichnungsschicht erleichtert es, die Wärmezersetzung selbst zu kontrollieren und eine winzige Markierung auszubilden, die eine gute Form aufweist. Um Daten aufzuzeichnen durch Schwankungen der optischen Eigenschaften, wird zudem die Substanz mit der problematischen thermischen Zersetzungscharakteristik aus Materialien mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit ausgewählt. Konkret umfasst die Aufzeichnungsschicht ein bei niedriger Temperatur zersetzbares Nitrid (eine Stickstoff abgebende Substanz), ein Nicht-Nitrid (ein nicht nitrierter Bestandteil im Nitrid, d.h. einen thermischen Absorber) und eine bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung (Metallnitrid oder Metalloxid oder Metallkarbid oder eine Mischung hiervon, d.h. eine Substanz zur Kontrolle der thermischen Zersetzung). Tatsächlich wird ein Nicht-Nitrid verwirklicht als ein nicht nitrierter Bestandteil in der Nitridzusammensetzung, die die Aufzeichnungsschicht bildet. Deshalb reicht die Mischung aus sowohl dem bei niedriger Temperatur zersetzbaren Nitrid, welches den nicht nitrierten Bestandteil aufweist, und der bei hoher Temperatur zersetzbaren Verbindung für die Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungsmediums aus.
Das Prinzip der Datenaufzeichnung auf der optischen Disc, welche eine solche Aufzeichnungsschicht verwendet, wird im Folgenden betrachtet.
Zunächst wird dann, wenn der Aufzeichnungslaserstrahl auf die optische Disc eingestrahlt wird, der thermische Absorber, d.h. der nicht nitrierte Bestandteil im Nitrid der Aufzeichnungsschicht, einen Temperaturanstieg im Strahlfleck anzeigen. Als Nächstes wird das bei niedriger Temperatur zersetzende Nitrid zersetzt, um Stickstoff abzugeben. Als Nächstes wird (1) die optische Charakteristik der Aufzeichnungsschicht sich auf Grund der Stickstoffabgabe verändern. Als Nächstes wird (2) die Aufzeichnungsschicht auf Grund des freigesetzten Stickstoffs verformt. Hierbei ist der Schritt (2) ein sekundärer Aufzeichnungsmodus. Die Verformung der Aufzeichnungsschicht trägt nicht hauptsächlich zur Aufzeichnung bei. Die Abtrennung des Stickstoffs wird auf leichte Weise behindert, wenn die Aufzeichnungsschicht mit einem Speicherdruck zusammengepresst wird. Somit sollte die Verformung der Aufzeich nungsschicht bis zu einem gewissen Grad ermöglicht werden. Die dielektrische Schicht spielt eine erste Rolle als Pufferschicht für die Verformung der Aufzeichnungsschicht, wenn Stickstoff aus der Aufzeichnungsschicht austritt, und eine zweite Rolle als Anpassschicht für die optischen Charakteristika und eine dritte Rolle der Wärmeisolierung gegen den Effekt, dass die metallische Reflektionsschicht Wärme abstrahlt. Die Reflektionsschicht hat Funktionen sowohl für die Wärmeabstrahlung als auch für die Verbesserung der Mehrfachreflektion zum Sicherstellen einer bestimmten Lichtmenge. Somit wird die Reflektionsschicht nicht immer bereitgestellt.
In dieser optischen Disc wird geschätzt, dass die Einstrahlung des Aufzeichnungslaserstrahls für einen Temperaturanstieg der Aufzeichnungsschicht 400 auf maximal 600 °C sorgt. Somit sollten das bei niedriger Temperatur zersetzbare Nitrid und die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung auf der Basis einer Schwellwerttemperatur von z.B. ungefähr 600 °C ausgewählt werden, im Vergleich mit der Temperatur der Zersetzung der Materialien. Tabelle 1 zeigt die Zersetzungstemperaturen der verschiedenen Metallnitride.
Tabelle 1
[Bei niedriger Temperatur zersetzbares Nitrid]
Es ist für das bei niedriger Temperatur zersetzbare Nitrid notwendig, dass es eine Trennreaktion des Stickstoffs bei einer niedrigen Temperatur von 600 °C oder weniger zeigt. Weiterhin wird beachtet, dass die Trennreaktion des Stickstoffs bevorzugterweise bei einer Temperatur von 400 °C oder weniger auf der Basis der Aufzeichnungsempfindlichkeit beginnt. Jedoch sollte eine Substanz, die eine Abspaltung des Stickstoffs bei 80 °C oder weniger zeigt, nicht verwendet werden, um einen Einfluss auf die Konservierungscharakteristik der Aufzeichnungsschicht bei einer niedrigen Temperatur zu vermeiden. Somit beträgt die Schwellwerttemperatur für das bei niedriger Temperatur zersetzbare Nitrid bevorzugterweise 100 °C oder mehr. Zusätzlich wird, wenn die Umwelt betrachtet wird, die Auswahl einer Schichtkomponente durchgeführt außer für Materialien, die im PRTR-Gesetz genannt sind. Die Erfinder haben die Auswahlbedingungen der Substanz zusätzlich zu sputterbarem Material untersucht und dann ihre Aufmerksamkeit auf das Nitrid gerichtet, welches durch Metalle gebildet ist, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, wie zum Beispiel Bi, Sn oder Ähnliches, als mögliche Nitride, die bei niedriger Temperatur zersetzbar sind. Wenn das PRTR-Gesetz nicht betrachtet wird, können Materialien wie Cu o.Ä. für den Bestandteil des bei niedriger Temperatur zersetzbaren Nitrids verwendet werden.
Die Erfinder haben einen Film gebildet aus BiN (Aufzeichnungsschicht) und den Film mit Differentialscanningkalorimetrie analysiert. Der BiN-Film hat sich bei ungefähr 220 °C zersetzt, wie in 3 gezeigt. Weiterhin hat der BiN-Film eine Starttemperatur von ungefähr 180 °C gezeigt, bei der die praktische Zersetzung einsetzt, was niedriger ist als die Zersetzungstemperatur von 50 – 70 °C. Man geht davon aus, dass in Anbetracht der erlaubbaren Fehlerschwankungsbreite die Zersetzung des BiN bei einer Temperatur beginnt, die niedriger ist als die Zersetzungstemperatur von 50 – 100 °C. Die Erfinder haben optische Discs hergestellt mit Aufzeichnungsschichten, die aus bei niedriger Temperatur zersetzbaren Nitriden aufgebaut sind, wie z.B. BiN, SnN u.Ä. und haben sie bewertet. Als Ergebnis dessen kommt man zur Schlussfolgerung, dass BiN dem SnN überlegen ist als bei niedriger Temperatur zersetzbares Nitrid. Jedoch spielt die Auswahl von SnN keine Rolle.
4 zeigt die Kurven der spektralen Charakteristika der Aufzeichnungsschicht, welche BiN als bei niedriger Temperatur zersetzbares Nitrid verwendet, welches sich aus ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis or X-ray Photoelectron Spectroscopy = elektronische Spektroskopie für chemische Analyse oder Röntgenstrahlen-Photoelektronenspektroskopie) ergibt. Bei diesen Kurven spektraler Charakteristika ist ersichtlich, dass sich BiN in Stickstoff und Wismut zersetzt, da die Peaks des Bi-Metalls nach der Aufzeichnung auftreten, aber nicht im Nichtaufzeichnungsteil.
[Bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung]
Die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung ist stabil bei einer Temperatur von 600 °C oder weniger und hat eine hohe Lichtdurchlässigkeit für den Leselichtstrahl, der auf die optische Disc eingestrahlt wird, und eine hohe Härte, um die Schichtform selbst zu stützen. Entsprechende Metallverbindungen umfassen Metallnitrid, Metalloxid, Metallkarbid u.Ä. sowie Mischungen von zumindest zwei hiervon. Zusätzlich haben die Erfinder die Auswahl der Schichtkomponente durchgeführt unter den Bedingungen eines gleichzeitig sputterbaren Materials mit einem bei niedriger Temperatur zersetzbaren Nitrid, während sie die Umgebung betrachtet haben außer Materialien, die unter dem PRTR-Gesetz genannt sind. Als Ergebnis dessen sind Metallnitride, die stabil sind bei einer hohen Temperatur, GeN, SiN, AlN und TiN zu bevorzugen.
Die Erfinder haben GeN, SiN, AlN und TiN mit differenzieller Scanningkalorimetrie analysiert und dann erkannt, dass es keine Zersetzungsreaktion des GeN bei 500 °C gibt. Die Erfinder haben optische Discs hergestellt mit Aufzeichnungsschichten, die aus bei diesen hohen Temperaturen zersetzbaren Nitriden bestehen und haben sie dann bewertet. Als Ergebnis dessen kommt man zur Schlussfolgerung, dass die optischen Discs GeN>TiN>SiN> AlN in dieser Reihenfolge hinsichtlich der Stabilität überlegen sind. Die Verwendung von GeN oder TiN ist hinsichtlich der optischen Charakteristika zu bevorzugen. Zusätzlich zum Nitrid umfasst die stabile Metallverbindung bei einer hohen Temperatur stabile Metalloxide, wie z.B. SiO₂, Al₂O₃, GeO₂, SnO, Bi₂O₃ u.Ä., und stabile Metallkarbide, wie z.B. SiC u.Ä., sowie Mischungen hiervon. Im Allgemeinen haben fast alle Oxide eine hohe thermische Stabilität, während einige von ihnen einen Glasübergang bei einer hohen Temperatur zeigen. Weiterhin weist SiC in Karbiden eine hohe thermische Stabilität auf und zeigt kein Schmelzen bei atmosphärischem Druck.
Tabelle 2 zeigt Schmelzpunkte von Oxiden und Karbid anstelle der Zersetzungstemperaturen, da die Zersetzungstemperaturschmelzpunkte höher sind als die Schmelzpunkte. Dabei ist der Sublimationspunkt gezeigt, wenn der Sublimationspunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt.
Tabelle 2
[Filmabscheidungsverfahren]
Während die Aufzeichnungsschicht 5 des Metallnitrids bei verschiedenen Dampfabscheideverfahren abgeschieden werden kann, ist es bevorzugterweise auszubilden durch ein reaktives Sputteringverfahren, und insbesondere ist es bevorzugterweise auszubilden durch ein reaktives Sputteringverfahren in einer Atmosphäre, die Ar und N₂ enthält unter Verwendung eines Targets aus einer Metalllegierung. Dieses Filmbildungsverfahren ist zu bevorzugen, da die Aufzeichnungsschicht in einem Vorgang homogen ausgebildet werden kann. Weiterhin kann Co-Sputtering verwendet werden für das Verfahren, bei welchem eine Abscheidung gleichzeitig durchgeführt wird unter Verwendung einer Vielzahl von Targets oder unterteilten Targets. Bei dem reaktiven Sputteringverfahren bewegt sich ein Flussverhältnis Ar:N₂ in einer Sputteringatmosphäre bevorzugterweise zwischen 80:10 bis 10:80, und insbesondere bevorzugterweise zwischen 80:10 bis 30:60. Insbesondere wird Stickstoff so ausreichend für die Aufzeichnungsschicht hinzugefügt, um eine zufriedenstellende Empfindlichkeit und Jittereigenschaften nach der Aufzeichnung zu haben mit einem Wert im Bereich des Betrages, der hinzugefügt wird zur Sputteratmosphäre mit einem Flussverhältnis Ar:N₂ = 80:10 bis 0:100. Weiterhin wird Stickstoff hinzugefügt in so ausreichender Menge für die Aufzeichnungsschicht, um eine Absorption in einem violettfarbenen Laserstrahl mit einer Wellenlänge in der Nähe von 400 nm zu haben, mit einem Wert im Bereich des Betrages des hinzuzufügenden Sputteratmosphärenflussverhältnisses Ar:N₂ = 30:60 bis 100:0. Weiterhin tendiert auf Grund des reaktiven Sputterings die Abscheidungsrate dazu, herabgesetzt zu werden, während sich der Betrag an hinzugefügtem Stickstoffgas vergrößert. Deshalb ist es auf Grund einer Anforderung, die Herstellung zu vereinfachen, wünschenswert, dass die Abscheidungsrate sich im Bereich von 2 nm/min oder mehr befindet (ein Sputteringatmosphärenflussverhältnis beträgt dabei Ar:N₂ = 10:80 bis 100:0). Es ist vorstellbar, dass ein amorphes Metallnitrid in der Aufzeichnungsschicht hinzugemischt wird, die auf diese Weise ausgebildet ist.
Ein Verfahren zum Herstellen des Informationsaufzeichnungsmediums der Ausführungsform umfasst, wie in 5 gezeigt, einen Schritt S1 zum Laden eines Substrats auf einer Sputteringvorrichtung und einen Aufzeichnungsschichtausbildungsschritt S4 zum Bilden der Aufzeichnungsschicht mittels eines reaktiven Sputteringverfahrens, welches die Verwendung eines Legierungstargets ermöglicht, welches Metall enthält, welches ein Metallnitrid darstellt, wobei das Flussverhältnis Ar:N₂ in einer Atmosphäre, die Ar und N₂ enthält, in dem Aufzeichnungsschichtausbildungsschritt eingestellt wird im Bereich von 80:10 bis 10:80. Weiterhin gilt, dass beim Ausformen der Reflektionsschicht das nachfolgende Verfahren in der in 5 gezeigten Reihenfolge durchgeführt wird. Nach dem Substratladeschritt S1 wird eine reflektierende Schicht durch das Sputtern in einer Ar-Gasatmosphäre ausgebildet, welches durchgeführt wird unter Verwendung eines vorbestimmten Targets (Reflektionsschichtformungsschritt S2). Und dann wird eine erste dielektrische Schicht gebildet durch das Sputtern in einer Ar-Gasatmosphäre, welches durchgeführt wird unter Verwendung eines anderen vorbestimmten Targets (erster dielektrischer Schichtformungsschritt S3). Nach dem Aufzeichnungsschritt S4 (Ar- und N₂-Atmosphäre) wird eine zweite dielektrische Schicht ausgebildet durch das Sputtern in einer Ar-Gasatmosphäre, das durchgeführt wird unter Verwendung eines anderen vorbestimmten Targets (zweiter dielektrischer Schichtformungsschritt S5). Zuletzt wird eine Abdeckschicht ausgebildet (S6).
Die Aufzeichnungsschicht 5, die das Nitrid umfasst, das aus einem oder mehreren der Elemente von Bi, Sn und entweder den Elementen Ge, Ti, Si und Al besteht, z.B. GeBiN, ist in der Lage, 10 % oder mehr an Licht in der Nähe der Wellenlänge von 405 nm in einem nicht beschriebenen Bereich zu absorbieren. Die Aufzeichnungsschicht 5 kann eine solche Absorptionsrate selbst in einem Bereich mit einer kurzen Wellenlänge erreichen, z.B. 385 bis 450 nm, wodurch es möglich wird, mit einer Aufzeichnung hoher Dichte fertig zu werden, die ein Laserlicht mit kurzer Wellenlänge verwendet. Eine Aufzeichnung unter Verwendung eines violetten Lasers kann durchgeführt werden mit geringerer Aufzeichnungsenergie durch Enthalten eines Metallnitrids in der Aufzeichnungsschicht. Zusätzlich kann, da das reaktive Sputtern die Kontrolle des Prozentsatzes von Stickstoff im Metallnitrid ermöglicht, um die Absorptionsrate der Aufzeichnungsschicht zu ändern, der Freiheitsgrad beim Festlegen des Mediums vergrößert werden, und eine hohe Reflektivität und eine passende Aufzeichnungsempfindlichkeit werden bereitgestellt, und zur selben Zeit wird ein hoher Modulationsgrad, niedriger Jitter und ein geringes Übersprechen ("cross talk") realisiert.
Es sei angemerkt, dass Edelgase, wie z.B. Xe, Kr, welche sich von Ar unterscheiden, zur Sputteringatmosphäre hinzugefügt werden können. Zusätzlich kann das als Target verwendete Metall ersetzt werden durch ein nicht-stöchiometrisches Material. Weiterhin ermöglicht die Verwendung eines Targets aus Metallnitrid, dass die oben erläuterte Aufzeichnungsschicht nur Ar ohne N₂-Gas verwendet.
Während die Dicke der Aufzeichnungsschicht als geeignet bestimmt wird, abhängig von der physikalischen Eigenschaft der Aufzeichnungsschicht, der physikalischen Eigenschaft und der Dicke der dielektrischen Schicht, ist bestätigt worden, dass ein Jitter ausreichend entfernt werden kann, wenn die Dicke zwischen 5 bis 40 nm liegt, bevorzugterweise 10 bis 30 nm, z.B. 12 nm. Falls die Dicke der Aufzeichnungsschicht dünner ist als 5 nm, wird es schwierig, den Modulationsgrad zu erhöhen. Falls sie dicker ist als 40 nm, wird die Reflektivität auf Grund von Lichtabsorption in der Aufzeichnungsschicht unzureichend.
Konfigurationen, die von der Aufzeichnungsschicht 5 der in 1 gezeigten Ausführungsform abweichen, werden im Folgenden unten ausführlich beschrieben [Substrat 2].
Für ein Substrat 2 wird Glas oder ein Kunststoffharz, wie z.B. ein Akrylharz, ein Polykarbonatharz, ein Epoxidharz, ein Polyolefinharz o.Ä. verwendet. Weiterhin wird ein in ultraviolettem Licht aushärtendes Harz o.Ä. auf einer flachen Disc mittels eines Spin-Beschichtungsverfahrens beschichtet und ausgehärtet. Alternativ wird ein Plattenmaterial aus Kunststoffharz mittels eines Klebstoffs zusammengeklebt.
Während das Substrat 2 nicht besonders beschränkt ist hinsichtlich seiner Abmessungen und Form, liegt es in der Form einer Disc vor und hat im Allgemeinen eine Dicke von ungefähr 0,3 bis 1,2 mm. Ein vorbestimmtes Muster, wie z.B. eine Nut o.Ä., können bereitgestellt werden auf dem Substrat 2, um geeignet zu sein, um einen Lichtstrahl für die Aufzeichnung/Wiedergabe zu verwenden, wie z.B. auch für ein Spursuchen, Adressieren o.Ä.. Der Lichtstrahl zum Aufzeichnen/Wiedergeben wird üblicherweise in die Nut eingestrahl. Eine Nut kann bereitgestellt werden auf jeder beliebigen oder beiden Seiten relativ zum Lichteinfall und einer lichtreflektierenden Seite des Substrats. Eine Abscheidung kann durchgeführt werden auf einer jeden Seite, der Lichteinfallsseite oder der reflektierenden Seite. Das Substrat 2 kann auch ein kartenförmiges Aufzeichnungsmedium zusätzlich zu der scheibenförmigen Gestalt sein.
[Dielektrische Schichten 4 und 6]
Dielektrische Schichten 4 und 6 bestehen aus einem oder mehreren dielektrischen Materialien, z.B. einem Oxid, einem Nitrid oder einem Sulfid aus SiO₂, SiN_x, ZnS o.Ä., oder einer metallischen Zusammensetzung, wie z.B. verschiedene Sorten eines Metalloxids, eines Metallkarbids und einer Mischung hiervon, z.B. ZnS-SiO₂, sind aber nicht im Besonderen auf sie beschränkt. Alternativ kann mit Hinblick auf ein sogenanntes LaSiON, welches La, Si, O und N enthält, oder ein sogenanntes SiAlON-Doelektrikum, welches Si, Al, O und N enthält, nur eine Kombination aus Materialien verwendet werden, die nicht im PRTR-Gesetzt erwähnt sind. Die dielektrische Schicht kann eine Vielzahl von Schichten enthalten.
Die zweite dielektrische Schicht auf der Lichteinfallsseite ist mit einer Dicke von 0 bis 100 nm versehen zum Anpassen einer optischen Reflektivität und zum Anpassen eines Aufzeichnungsmodus gemäß einer vorgegebenen Spezifikation, hoch oder niedrig, oder niedrig oder hoch.
Die erste dielektrische Schicht auf einer lichtreflektierenden Seite dient dazu, vorübergehend Wärme zu speichern, die durch ein Laserlicht erzeugt worden ist, bevor es auf der reflektie renden Schicht entweicht, um die Aufzeichnungsschicht ausreichend zu erwärmen. Die Dicke der dielektrischen Schicht beträgt 40 nm oder weniger, bevorzugterweise 10 bis 30 nm.
[Reflektierende Schicht 3]
Eine reflektierende Schicht 3 umfasst bevorzugterweise hauptsächlich ein Metall oder eine Legierung mit einer hohen Reflektivität, und das Metall kann eines sein, das ausgewählt ist, z.B. aus Ag, Al, Au, Pt, Cu o.Ä., und die Legierung kann eine sein, die zumindest eines hiervon o.Ä. umfasst, je nach Eignung.
Die Dicke der Reflektionsschicht 3 beträgt bevorzugterweise 30 bis 150 nm. Falls die Dicke sich unterhalb dieses Bereichs befindet, wird es schwierig, eine ausreichende Reflektivität zu bekommen. Zusätzlich stellt eine Dicke, die diesen Bereich überschreitet, nur eine geringfügige Verbesserung in der Reflektivität dar und ist nachteilig hinsichtlich der Kosten. Die reflektierende Schicht 3 wird bevorzugterweise ausgeformt durch ein Dampfphasenepitaxieverfahren, wie z.B. ein Sputteringverfahren, ein Dampfabscheidungsverfahren o.Ä..
Weiterhin kann ein halbdurchlässiger Film als reflektierende Schicht verwendet werden. Die halbdurchlässige reflektierende Schicht kann angepasst sein an eine mehrlagenoptische Disc zum einmaligen Beschreiben mit einem mehrschichtigen Aufbau von Aufnahmeschichten, um so an einer Seite, die dem optischen Aufnahmesystem zugewandt ist, angebracht zu sein. Die Laminierungsordnung ohne die reflektierende Schicht ist Substrat/dielektrische Schicht/Aufnahmeschicht/dielektrische Schicht/Abdeckschicht.
[Lichtdurchlässige Abdeckschicht 7]
In einem Datenaufzeichnungsmedium 1 werden ein Licht zur Aufnahme und ein Licht zur Wiedergabe auf die Aufnahmeschicht 5 durch eine lichtdurchlässige Abdeckschicht 7 eingestrahlt. Deshalb muss die lichtdurchlässige Abdeckschicht 7 im Wesentlichen transparent gegenüber den beiden Lichtarten sein. Weiterhin wird die lichtdurchlässige Abdeckschicht 7 bereitgestellt, um einen Kratzwiderstand und einen Korrosionswiderstand zu erhöhen, und umfasst bevorzugterweise eine Vielzahl von organischen Materialien. Insbesondere kann sie Materialien umfassen, die hergestellt worden sind durch Aushärten eines durch Strahlung aushärtenden Typs einer Verbindung oder eines Bestandteils hiervon mittels Strahlung, wie z.B. einem Elektronenstrahl, ultravioletter Strahlung o.Ä..
Die Dicke der lichtdurchlässigen Abdeckschicht 7 beträgt üblicherweise ungefähr 0,1 bis 600 mm und kann ausgebildet werden durch eine gewöhnliche Methode, wie z.B. Spinabscheidung, Ätzabscheidung, Sprayabscheidung, Eintauchen u.Ä.. Insbesondere kann eine Vielzahl von Harzen, wie z.B. Acrylharz, Polykarbonatharz, Epoxidharz, Polyolefinharz u.s.w. verwendet werden. Weiterhin kann eine Kunststoffharzplatte verwendet werden als Abdeckschicht, um mit einem geeigneten Kleber an die dielektrische Schicht geklebt zu werden.
[Schichtaufbau]
Im Vorstehenden ist ein Fall beschrieben worden, wo die vorliegende Erfindung angewandt wird auf ein einseitiges Datenaufzeichnungsmedium vom Aufzeichnungstyp, und die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf ein doppelseitiges Aufzeichnungstyp-Datenaufzeichnungsmedium. Weiterhin kann der einseitige Aufzeichnungstyp auch verwendet werden, um eine Schutzschicht zu umfassen, welche auf die lichtdurchlässige Abdeckschicht 7 geklebt ist. Auf diese Weise ist der Schichtaufbau des Aufzeichnungsmediums sowohl anwendbar auf den oben genannten Aufbau und die Kombination der Aufzeichnungsschicht, als auch auf eine Vielzahl von Konfigurationen, sofern sie nur die Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllen. Es gibt viele Konfigurationen, wie z.B. eine Konfiguration, die keine lichtdurchlässige Abdeckschicht aufweist, eine Konfiguration mit einer Schicht aus einem anderen Material, welches einer dielektrischen Schicht hinzugefügt ist, eine Aufzeichnungsschicht, und eine Reflektionsschicht, wobei eine Konfiguration vorgesehen ist, in welcher eine Aufzeichnungsschicht weiterhin mehrere Schichten umfasst, eine Konfiguration ohne reflektierende Schicht, eine Konfiguration mit zwei reflektierenden Shichten, eine Konfiguration, welche kein Substrat auf der lichtreflektierenden Seite aufweist, eine Konfiguration mit einer oder mehreren Aufzeichnungsmediumkonfigurationen, die hinzugefügt sind an den Positionen eines Substrats auf der lichteinfallenden Seite und einem Substrat auf der lichtreflektierenden Seite, um Mehrschichtenaufzeichnungen u.Ä. zu erlauben.
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden im ausführlichen Folgenden gegeben und erlälutert.
[Beispiel 1]
Eine reflektierende Schicht, eine erste dielektrische Schicht 4, eine Aufzeichnungsschicht 5, eine zweite dielektrische Schicht 6 und eine lichtudurchlässige Abdeckschicht 7 wurden jeweils ausgebildet auf der Oberfläche eines Substrats 2, um ein Muster einer optischen Disc als Beispiel 1 herzustellen, welche den in 1 gezeigten Aufbau hatte.
Als Substrat auf der lichtreflektierenden Seite wurde ein Substrat verwendet mit einer Dicke von 1,1 mm und einem Durchmesser von 12 cm, bestehend aus Polykarbonatharz, auf welchem eine spiralförmige Nut mit einer Tiefe von 27 nm und einer Schrittbreite von 0,320 mm bereitgestellt wurde.
Eine reflektierende Schicht aus Ag-Pd-Cu-Legierung mit einer Dicke von 100 nm und eine erste dielektrische Schicht aus ZnS-SiO₂ mit einer Dicke von 10 nm wurden nacheinander auf dem Substrat mittels eines Sputteringverfahrens abgeschieden.
Anschließend wurde eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke von 12 nm in einer Atmosphäre von 10 sccm von N₂-Gas, bezogen auf 80 sccm von Ar-Gas mittels eines reaktiven Sputteringverfahrens unter Verwendung eines Bi-Ge-Targets abgeschieden. Der Zustand während des reaktiven Sputterings war z.B. so, dass ein Abstand zwischen den Substrattargets 120 mm betrug, ein atmosphärischer Druck bei 0,4 bis 0,8 Pa lag und eine Leistung von 150 W in einem (HF) Magnetronsputteringgerät vorlag.
Anschließend wurde eine zweite dielektrische Schicht aus ZnS-SiO₂ (auf der Lichteinfallsseite) mit einer Dicke von 40 nm durch das Sputteringverfahren weiterhin abgeschieden.
Zusätzlich wurden eine Polykarbonatharzplatte auf die zweite dielektrische Schicht auf der Einfallsseite unter Verwendung eines ultraviolett aushärtenden Harzes aufgeklebt, um eine 0,1 mm dicke Abdeckschicht zu ergeben, um die Aufzeichnungsschicht zu schützen. Auf diese Weise wurde ein Aufzeichnungsmedium für das Beispiel erhalten.
Ein unregelmäßiges Muster von 1-7-Modulation wurde aufgezeichnet auf dem hergestellten Muster unter Verwendung einer Multipfadaufnahme bei einer linearen Geschwindigkeit von 5,3 m/s mit einer Aufzeichnungslaserleistung von 5,3 mW und einer Fensterbreite von 15,15 nsec, unter Verwendung eines optischen Kopfes mit einer Objektivlinse mit einer numerischen Apertur (NA) von 0,85 und einer Lichtquelle bei einer Wellenlänge von 405 nm. Als ein Jitter nach der Aufnahme gemessen wurde, wurde ein Jitter von ungefähr 9,8 % erhalten.
[Beispiel 2]
Eine optische Disc gemäß Beispiel 2 wurde auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 ausgeformt, außer dass eine Aufzeichnungsschicht einem reaktiven Sputtering unterzogen wurde und in einer Atmosphäre von 20 sccm von N₂-Gas, bezogen auf 70 sccm Ar-Gas ausgeschieden wurde, um die zweite dielektrische Schicht von ZnS-SiO₂ mit einer Dicke von 25 nm auf der Lichteinfallsseite bereitzustellen.
Als ein zufälliges Muster aufgezeichnet wurde und ein Jitter nach der Aufzeichnung auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 gemessen wurde, außer dass eine Aufzeichnungslaserleistung von 5,0 mW in diesem Beispiel verwendet worden war, wurde ein zufriedenstellender Jitter von ungefähr 7,5 % erhalten.
[Beispiel 3]
Eine optische Disc gemäß Beispiel 3 wurde auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 ausgeformt, außer dass eine Aufzeichnungsschicht einem reaktiven Sputtering unterzogen wurde und in einer Atmosphäre von 40 sccm von N₂-Gas, bezogen auf 50 sccm von Ar-Gas abgeschieden wurde, um die zweite dielektrische Schicht aus ZnS-SiO₂ mit einer Dicke von 20 nm zu ergeben.
Als ein unregelmäßiges Muster aufgezeichnet wurde und ein Jitter nach der Aufzeichnung auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 gemessen wurde, außer dass eine Aufzeichnungslaserleistung 5,0 mW in diesem Beispiel betrug, wurde ein zufriedenstellender Jitter von ungefähr 7,3 % erhalten.
[Beispiel 4]
Eine optische Disc nach Beispiel 4 wurde auf dieselbe Weise ausgebildet wie Beispiel 1, außer dass eine Aufzeichnungsschicht einem reaktiven Sputtering unterzogen wurde und abgeschieden wurde in einer Atmosphäre von 70 sccm von N₂-Gas, bezogen auf 20 sccm Ar-Gas, um die zweite dielektrische Schicht aus ZnS-SiO₂ mit einer Dicke von 15 nm bereitzustellen.
Als ein zufälliges Muster aufgezeichnet und ein Jitter nach der Aufzeichnung auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 gemessen wurde, außer dass eine Aufzeichnungslaserleistung 5,7 mW in diesem Beispiel betrug, wurde ein zufriedenstellender Jitter von ungefähr 7,4 % erhalten.
[Vergleichsbeispiel 1]
Eine optische Disc des Vergleichsbeispiels 1 wurde auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 ausgebildet, außer dass eine BiGe-Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke von 25 nm durch Sputtering in einer Atmosphäre abgeschieden wurde, die hinzugefügt wurde ohne Stickstoff, aber mit Ar-Gas, nur um die erste und zweite Schicht aus ZnS-SiO₂ bereitzustellen, die Dicken von 40 nm und 20 nm an der lichtreflektierenden Seite bzw. Einfallsseite aufwiesen.
Wurde ein zufälliges Muster aufgezeichnet und ein Jitter nach der Aufzeichnung in derselben Weise wie bei Beispiel 1 gemessen, außer dass eine Aufzeichnungslaserleistung bei diesem Beispiel bei 5,0 mW lag, so war das Ergebnis ein nicht messbarer Pegel von 20 % oder mehr.
[Vergleichsbeispiel 2]
Eine optische Disc nach Vergleichsbeispiel 2 wurde auf dieselbe Weise ausgebildet wie im Beispiel 1, so dass eine reflektierende Schicht nicht abgeschieden worden war, und in einer Atmosphäre gesputtert, die hinzugefügt war ohne Stickstoff, aber mit Ar-Gas, nur um eine BiGe-Aufzeichnungsschicht abzuscheiden mit einer Dicke von 30 nm durch Anwenden der ersten und zweiten dielektrischen Schicht aus ZnS-SiO₂ mit Dicken von 35 nm und 30 nm auf der lichtreflektierenden Seite bzw. Einfallsseite.
Wurde ein zufälliges Muster aufgezeichnet und ein Jitter nach der Aufzeichnung auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 gemessen, außer dass eine Aufzeichnungslaserleistung in diesem Beispiel bei 5,0 mW lag, so wurde ein Jitter von ungefähr 16 % erhalten.
[Schlussfolgerung]
Die von den Mustern erhaltenen Messresultate sind in den Figuren gezeigt. Die 6 und 7 zweigen Schwankungen in der Absorptionsrate bei 405 nm Wellenlänge und 635 nm Wellenlänge auf einer Aufzeichnungsschicht der jeweiligen Muster (gemessen während durch einen ZnS-SiO₂-Film abgedichtet). 8 zeigt Schwankungen in der Aufzeichnungslaserleistung und einen Jitter nach dem Aufnehmen auf der Aufnahmeschicht des Musters mit Bezug auf den Betrag des hinzugefügten Stickstoffs. 9 zeigt Schwankungen in der Abscheidungsrate auf der Aufzeichnungschicht des Beispiels mit Bezug auf die hinzugefügte Menge an Stickstoff.
Es ist aus 6 zu entnehmen, dass die Aufzeichnungsschicht, welche ein GeBi-Nitrid enthält, eine Absorptionsrate von 10 % oder mehr des Lichts in der Nachbarschaft von 405 nm in dem nicht beschriebenen Bereich hiervon sicherstellen kann.
Es kann aus 7 gesehen werden, dass die Hinzufügung von Stickstoff die Absorptionsrate des Lichts im Bereich von 635 nm der Aufzeichnungsschicht wie die Aufzeichnungsempfindlichkeit reduziert, wobei eine Hinzufügung von Stickstoff zu einem Datenaufzeichnungsmedium, welches Licht bei einer Wellenlänge von 635 nm verwendet, zur Aufzeichnung/Wiedergabe beschränkt ist auf einen nur sehr kleinen Betrag auf Grund der Beschränkungen der Aufzeichnungsempfindlichkeit.
Es kann aus 8 ersehen werden, dass die Hinzufügung von Stickstoff beim reaktiven Sputtering bevorzugterweise hinzugefügt wird, so dass die Aufzeichnungsschicht eine ausreichende Empfindlichkeit hat, und eine Jittercharakteristik nach der Aufzeichnung (ein Sputteringatmosphärenflussverhältnis liegt bei Ar:N₂ = 80:10 bis 0:100) sich innerhalb des Bereichs befindet, in welchem eine ausreichende Absorption sichergestellt wird durch einen violettfarbenen Laser in der Nähe von 400 nm (ein Sputteringatmosphärenflussverhältnis beträgt Ar:N₂ = 30:60 bis 100:0).
Es ist aus 9 ersichtlich, dass eine Abscheidungsrate sich mit einem Ansteigen in der Menge des hinzugefügten Stickstoffgases verringert auf Grund von reaktivem Sputtering und dass der Bereich, in welchem die Abscheidungsrate 2 nm/min oder mehr beträgt, mit Hinblick auf die Notwendigkeit einer einfachen Herstellung dann vorliegt, wenn ein Sputteringatmosphärenflussverhältnis bei Ar:N₂ = 10:80 bis 100:0 liegt.
[Weitere Ausführungsformen A-C]
Entsprechend den oben erläuterten Ausführungsformen wurden auf einem Substrat aus Polykarbonatharz durch Sputtering und reaktives Sputtering die aus Legierung bestehende reflektierende Schicht aus Silber abgeschieden, die erste dielektrische Schicht aus ZnS-SiO₂, die Aufzeichnungsschicht, die zweite dielektrische Schicht aus ZnS-SiO₂, und zwar in dieser Reihenfolge. Die Aufzeichnungsschicht wurde ausgebildet durch reaktives Sputtering unter Verwendung eines Legierungstargets, welches aus einer nitrierten Metallkomponente bestand, während Stickstoffgas in Ar-Gas eingeführt wurde. Danach wurde eine Polykarbonatharzscheibe auf die zweite dielektrische Schicht geklebt auf der Einfallsseite unter Verwendung eines ultraviolett aushärtenden Harzes, um eine 0,1 mm dicke Abdeckschicht zu ergeben, um die Aufzeichnungsschicht zu schützen. Auf diese Weise wurden optische Discs der Ausführungsformen A-C erhalten. Tabelle 3 zeigt die Bedingungen des reaktiven Sputtering inklusive der Dicken der Schichten, der Aufzeichnungsschicht (Dicke, Zusammensetzung, Schichtreihenfolge).
Tabelle 3
[Weitere Vergleichsbeispiele]
Entsprechend den oben gegebenen Vergleichsbeispielen wurden optische Discs aus H und I auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 ausgebildet, außer dass die Aufzeichnungsschicht nur aus einer Legierung ohne Stickstoff N₂ ausgebildet ist. Die Tabelle 4 zeigt die Bedingungen des Sputtering inklusive der Dicken der Schichten der Aufzeichnungsschicht (Dicke, Zusammensetzung, Schichtanordnungsreihenfolge).
Tabelle 4
Eine zufällige Verteilung von 1-7-Modulation wurde auf diesen Beispielen und Vergleichsbeispielen aufgezeichnet unter der Verwendung einer Multipfadaufzeichnung mit einer linearen Geschwindigkeit von 5,3 m/s mit einer Aufzeichnungslaserleistung von 5,3 mW und einer Fensterbreite von 15,15 nsec, unter Verwendung eines optischen Kopfes mit einer Objektiv linse mit einer numerischen Apertur (NA) von 0,85 und einer Lichtquelle bei einer Wellenlänge von 405 nm. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Messungen.
Tabelle 5
Die Ausführungsformen A-C zeigten zufriedenstellende Werte des Jitters, die erhalten wurden im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen H, I.
10 zeigt aufgezeichnete Markierungen auf der BiGeN-Aufzeichnungsschicht (Ausführungsform 2) in einem Photo eines TEM (transmission electron microscope), und 11 zeigt aufgezeichnete Markierungen auf der SnTiN-Aufzeichnungsschicht (optische Disc A) in einem Photo des TEM. Wie man aus beiden Photographien entnehmen kann, gibt es einen Nachweis dafür, dass die entsprechenden aufgezeichneten Markierungen ausgebildet sind auf Submikronblasen, ohne sich durch die Führungsnut während der Aufzeichnung auszudehnen. Zusätzlich gab es einen Erhebungsunterschied zwischen dem nicht beschriebenen Teil und dem beschriebenen Teil in der Dickenrichtung bei maximal ungefähr 6 nm, bezogen auf die Führungsnut mit einer Tiefe von 27 nm während der Beobachtung in einem Rasterkraftmikroskop (nicht gezeigt).
Ge und Bi sowie auch ein Nitrid und ein Oxid hiervon auf der BiGeN-Aufzeichnungsschicht der optischen Musterdiscs wurden einem ESCA unterzogen, und die Messresultate hiervon sind in Tabelle 6 gezeigt. Auf der Basis der Tabelle 6 zeigt 12 Schwankungen im Prozentgehalt des Nicht-Nitrids (Ge und dessen Oxid) und von Ge-Nitrid, bezogen auf den Gehalt an hinzugefügtem Stickstoff, und 13 zeigt Schwankungen im Prozentgehalt des Nicht-Nitrids (Bi und dem Oxid hiervon), und Bi-Nitrid, bezogen auf den Gehalt an hin zugefügtem Stickstoff.
Tabelle 6
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass ein metallisches Ge zurückbleibt, wenn ein hinzugefügter Betrag an Stickstoff während der Abscheidung bei 5 sccm liegt. Ein Material, welches nicht nitriert ist, existiert inklusive des metallischen Ge, welches während der chemischen Analyse auf der Aufzeichnungsschicht in eine Ge-O-Verbindung oxidiert ist. Das metallische Ge ist praktisch nicht existent, wenn die hinzugefügte Menge an Stickstoff während der Abscheidung bei 10 sccm liegt, und es wird nur eine Ge-N-Zusammensetzung beobachtet, wenn der hinzugefügte Betrag an Stickstoff 10 sccm oder mehr beträgt.
Insbesondere ist verständlich, dass 85 % oder mehr des Ge im Aufzeichnungsfilm nitriert ist, wenn die Menge an Stickstoff, die hinzugefügt wird, 10 sccm oder mehr beträgt. Wird eine größere Menge an Stickstoff hinzugefügt, so fällt die Abscheidungsrate ab, so dass die Menge an hinzugefügtem Stickstoff so effektiv ist, als ob sie 10 bis 80 sccm betrüge. Da der Bereich, wo das Aufzeichnungsmedium in der Lage ist, eine ausreichende Absorption bereitzustellen, bevorzugt wird mit Hinblick auf die Aufzeichnungsempfindlichkeit, liegt der Betrag an Stickstoff, der hinzugefügt wird, wünschenswerterweise bei 10 bis 60 sccm.
Auf ähnliche Weise zeigt 6, dass metallisches Bi verbleibt, wenn ein hinzugefügter Betrag an Stickstoff während der Abscheidung bei 5 sccm liegt. In einem Aufzeichnungsfilm existiert Bi in einer Mischung aus metallischem Bi und einer Bi-N-Verbindung, und der Prozentsatz des Nitrids vergrößert sich, während die hinzugefügte Menge an Stickstoff sich während der Abscheidung vergrößert.
Wenn die hinzugefügte Menge an Stickstoff während der Abscheidung bei 80 sccm liegt, so werden ungefähr 94 % des Bi nitriert. Deshalb ist es bevorzugterweise so, dass 85 % oder mehr des Bi nitriert werden und 94 % oder weniger des Bi nitriert werden. Weiterhin ist es zu bevorzugen, dass 85 % des Ge nitriert werden und 90 % oder weniger des Bi nitriert werden in einem Falle, wo die hinzugefügte Menge an Stickstoff während der Abscheidung bei 60 sccm liegt, was benötigt wird, um so die Aufzeichnungsempfindlichkeit zu verbessern.
Deshalb liegt der Anteil der metallischen Komponente in der Aufzeichnungsschicht in einem großen Bereich (die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung, wie z.B. Metallnitrid, liegt in einem Bereich von 20 bis 40 atm.-%), was eine gute Charakteristik aufweist. Wenn jedoch die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung aus Nitrid besteht, ist es notwendig, die Stickstoffflussrate anzupassen, so dass der Film vollständig während der Abscheidung nitriert wird.
Wenn das Flussratenverhältnis des hinzugefügten Stickstoffs vergrößert wird, wird die nicht nitrierte Komponente reduziert in das bei niedriger Temperatur abbaubare Nitrid, um die Absorptionsrate der Aufzeichnungsschicht zu vergrößern. Als Ergebnis dessen wird die Empfindlichkeit der Aufzeichnungsschicht schlechter, und die Abscheidungsrate des Films wird reduziert, um die Produktivität der Schicht zu verringern. Deshalb sollte die Menge des hinzugefügten Stickstoffs so weit möglich angepasst werden, um die Produktivität zu erhöhen.
14 zeigt ein Einstellverfahren zum Festlegen der Bedingungen für die reaktive Sputteringabscheidung, um eine Aufzeichnungsschicht auszubilden, bei welcher eine bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung der Aufzeichnungsschicht aus einem Metallnitrid besteht. Zunächst wird ein Sputteringtarget ausgebildet, welches aus einer Legierung besteht, die Metallbestandteile enthält, die in einem solchen Metallnitrid enthalten sind, oder aus Oxid hiervon oder aus Nitrid hiervon. Zum Beispiel wird ein Legierungstarget bereitgestellt in einer Kammer der Sputteringvorrichtung (SS1). Als Nächstes werden die Flussraten des Ar-Gases und Stickstoffgases festgelegt auf der Basis der vorbestimmten ursprünglichen Werte als in das Sputtering eingeführte Gase (SS2). Als Nächstes wird eine reaktive Sputteringabscheidung durchgeführt (SS3). Als Nächstes wird die abgeschiedene Aufzeichnungsschicht in einer Komponente analysiert (SS4). Als Nächstes erfolgt eine Beurteilung, ob die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung vollkommen nitriert ist oder nicht (SS5). Hier gilt, dass, falls die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung nicht perfekt nitriert ist, ein Zurückspringen zu dem Flussratenentscheidungsschritt (SS2) stattfindet, um die Flussrate des Stickstoffgases für eine vollkommene Nitrierung zu vergrößern. Hingegen gilt, dass, falls die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung nicht perfekt nitriert ist, die Entscheidung, ob oder ob nicht die nicht nitrierte Komponente des bei niedriger Temperatur zersetzbaren Nitrids existiert, in der Schicht vollführt wird (SS6). Hier gilt, dass, falls die nicht nitrierte Komponente des bei niedriger Temperatur zersetzbaren Nitrids unzureichend ist, zurückgesprungen wird zum Flussratenentscheidungsschritt (SS2), um die Flussrate des Stickstoffgases zu verringern, um sicherzustellen, dass eine nicht nitrierte Komponente in der Aufzeichnungsschicht vorliegt. Hingegen gilt, dass, falls die nicht nitrierte Komponente ausreichend in der Aufzeichnungsschicht vorliegt, die Flussrate des Stickstoffgases, so wie es vorliegt, im Schritt (SS7) bestimmt wird, und dass die Einstellung der Abscheidungsbedingungen der Aufzeichnungsschicht beendet werden. Die festgestellte Flussrate des Stickstoffgases geht dann weiter zum Schritt der Herstellung der Aufzeichnungsschicht. Weiterhin kann das vorstehend beschriebene Einstellverfahren für die Abscheidungsbedingungen in dem Falle verwendet werden, dass Materialien, die sich von Metallnitrid unterscheiden, für die Aufzeichnungsschicht verwendet werden.
15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Targets zum Sputtern mit einem scheibenförmigen Körper T, der angebracht ist auf einer Packplatte PP, um die Aufzeichnungsschicht abzuscheiden. Das Target kann ausgebildet sein aus einer homogenisierten Legierung oder Nitrid oder Oxid. Alternativ kann das Target ausgebildet sein aus einer Vielzahl von einfachen Substanzstücken, die in einem Mosaik in Reichweite der Sputteringausbeute angebracht sind.
Gemäß der Erfindung kann die thermische Zersetzung gesteuert werden durch die Mischungsschicht, d.h. die Aufzeichnungsschicht, die aus einem Metallnitrid besteht, welches leicht zersetzt wird auf Grund der Leistung des eingestrahlten Lichts des Aufzeichnungslasers (bei niedriger Temperatur zersetzbares Nitrid) und der kaum zersetzten Metallverbindung (bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung). Deshalb stellt ein solcher Schichtaufbau nach der Aufzeichnung die winzigen Markierungen bereit mit ausgezeichneter Form, wie in 10 und 11 gezeigt, mit einer minimalen Verformung. Es wird hauptsächlich eine Datenaufzeichnung auf Grund von Änderungen der optischen Charakteristika der Aufzeichnungsschicht nach der thermischen Zersetzung erreicht. Damit wird erreicht, dass die Aufzeichnungsschicht beachtliche Unterschiede in der Reflektivität vor und nach der Aufzeichnung zeigt und ein hohes Signalrauschverhältnis und eine ausgezeichnete Jittercharakteristik.
Zusätzlich kann die gemischte Aufzeichnungsschicht auf einmal während der reaktiven Sputteringabscheidung mit hinzugefügtem Stickstoff ausgebildet werden, während der Targetgehalt angepasst wird.
Weiterhin können die Komponenten der Aufzeichnungsschicht aus inorganischen Materialien ausgewählt werden, welche nicht als giftige Substanzen gemäß den Umweltschutzbestimmungen gekennzeichnet sind.
Es versteht sich von selbst, dass die vorhergehend gegebene Beschreibung und die beigefügten Figuren die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zum gegenwärtigen Zeitpunkt vorgestellt haben. Vielfältige Abwandlungen, Hinzufügungen oder alternative Aufbauten werden selbstverständlich dem Fachmann in Anbetracht der zuvor gegebenen Lehren ersichtlich, ohne von dem Bereich der offenbarten Erfindung abzuweichen. Somit sollte es erkennbar sein, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf die offenbarten Ausführungsformen, sondern durchgeführt werden kann innerhalb des vollen Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Datenaufzeichnungsmedium, welches eine Aufzeichnungsschicht umfasst, die ein Material enthält mit einer Reflektivität, die sich durch Einstrahlung eines Lichtstrahls ändert und auf welcher Information aufgezeichnet ist als Reflektivitätsschwankungen, und ein Substrat zum Stützen der Aufzeichnungsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsschicht besteht aus: einer inorganischen Mischung von sowohl bei niedriger Temperatur zersetzbarem Metallntrid, welches in der Lage ist, bei einer Temperatur zwischen 100 °C und 600 °C zersetzt zu werden und einer bei hoher Temperatur zersetzbaren Verbindung einer Substanz, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die ein Metallnitrid umfasst, ein Metalloxid und ein Metallkarbid oder eine Mischung von zumindest zwei hiervon, welche in der Lage ist, zersetzt zu werden bei einer Temperatur höher als die vorgenannte Temperatur, und unvermeidlichen Verunreinigungen.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das bei niedriger Temperatur zersetzbare Metallnitrid bei dieser Temperatur im Bereich von 100 °C bis 600 °C zersetzt wird, aber unzureichend nitriert wird.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei die Aufzeichnungsschicht ausgebildet ist durch ein reaktives Sputteringverfahren mit einer Stickstoffatmosphäre unter Verwendung eines Targets zum Sputtern, während Stickstoff eingeführt wird in die Sputteringatmosphäre und Anpassen des Stickstoffs auf solch eine Weise, dass die Aufzeichnungsschicht eine nicht nitrierte Komponente umfasst, wobei das Target besteht aus zumindest einer Legierung, einem Oxid und einem Nitrid, von denen jedes zumindest eine metallische Komponente im Metallnitrid umfasst.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei die Aufzeichnungsschicht ausgebildet wird durch ein Sputteringverfahren unter Verwendung eines Targets zum Sputtern auf solch eine Weise, dass die Aufzeichnungsschicht eine nicht nitrierte Komponente umfasst, wobei das Target hergestellt ist aus einem Nitrid, welches eine Metallkomponente in dem Metallnitrid umfasst.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, wobei das bei niedriger Temperatur zersetzbare Metall ein Nitrid ist, welches zumindest ein Element von Bi, Sn, oder Fe umfasst.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, wobei die bei hoher Temperatur zersetzbare Verbindung ein Nitrid ist, welches zumindest ein Element von Ge, Ti, Si oder Al umfasst.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, wobei das bei niedriger Temperatur zersetzbare Metallnitrid ein Nitrid aus Cu ist.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das Metallnitrid ein beliebiges Element umfasst aus der Gruppe von Bi, Sn und Fe und zumindest ein Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Si, Ge, Al und Ti.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das Metallnitrid Bi und Ge enthält und das Ge nitriert ist bei 85 % oder mehr.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 9, wobei das Bi bei 90 % oder weniger nitriert ist.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 9, wobei das Bi bei 94 % oder weniger nitriert ist.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das Metallnitrid ein beliebiges Element enthält aus Bi, Sn und Fe, und zumindest ein Material ausgewählt aus Mg, Ca, Sr, Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Tc, Ru, Rh W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Ta, Ga, O und C.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das Metallnitrid zumindest ein Element aus der Gruppe von Bi, Sn und Fe enthält, und zumindest ein Material, das ausgewählt ist aus Tl, Te, In, Zn und Ag.
Datenaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei das Metallnitrid Cu enthält, und zumindest ein Material ausgewählt aus Si, Ge, Al, Ti, Mg, Ca, Sr, Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Tc, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Ta, Ga, Tl, Te, In, Zn, Ag, O und C.
Datenaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei es eine Schutzschicht aufweist zum Schützen der Aufzeichnungsschicht.
Datenaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei es eine reflektierende Schicht aufweist auf einer Seite gegenüberliegend zu der, auf welcher der Lichtstrahl eingestrahlt wird.
Datenaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Lichtstrahl eine Wellenlänge von 385 bis 450 nm hat.
Verfahren zum Herstellen eines Datenaufzeichnungsmediums mit einer Aufzeichnungsschicht, welche ein Material umfasst, das eine Reflektivität hat, die bei der Einstrahlung eines Lichtstsrahls schwankt, auf welchem Information aufgezeichnet wird als Reflektionsschwankungen und ein Substrat zum Schützen der Aufzeichnungsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsschicht besteht aus: einer inorganischen Mischung aus sowohl einem bei niedriger Temperatur zersetzbarem Metallnitrid, welches in der Lage ist, zersetzt zu werden bei einer Temperatur, die von 100 °C bis 600 °C reicht, und einer bei hoher Temperatur zersetzbaren Verbindung einer Substanz, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus einem Metallnitrid besteht, einem Metalloxid und einem Metallkarbid oder einer Mischung von zumindest zwei davon, welches in der Lage ist, zersetzt zu werden bei einer Temperatur, die höher ist als die genannte Temperatur; und unvermeidliche Verunreinigungen; und dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Bilden einer Aufzeichnungsschicht zum Formen der Aufzeichnungsschicht durch ein reaktives Sputteringverfahren unter Verwendung eines Targets, welches aus einem Metall besteht, welches das Metallnitrid festlegt; und dadurch gekennzeichnet, dass ein Flussverhältnis Ar:N₂ in einer Atmosphäre, die Ar und N₂ enthält, in dem Aufzeichnungsformungsschritt eingestellt ist in dem Bereich zwischen 80:10 bis 10:80.
Verfahren zum Herstellen eines Datenaufzeichnungsmediums gemäß Anspruch 18, wobei das Flussverhältnis Ar:N₂ eingestellt ist auf den Bereich zwischen 80:10 bis 30:60.