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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein optisches Aufzeichnungsmedium,
auf oder von welchem Informationssignale durch eine Einstrahlung
von Strahlen aufgezeichnet oder wiedergegeben werden können, und
ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Konventionell
war bekannt, dass bei einer Dünnschicht,
die aus einem Chalkogen-Material geformt ist, durch Bestrahlung
mit Laserstrahlen seine Phase zwischen einer amorphen Phase und
einer Kristallphase gewechselt werden kann. Dieses Phänomen wurde
ausgenutzt, um optische Phasenwechselaufzeichnungsmedien zu entwickeln.
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In
solch einem optischen Phasenwechselaufzeichnungsmedium ist es notwendig,
den Phasenwechsel einer Phasenwechselschicht (eine Aufzeichnungsschicht)
zu erleichtern. Aus diesem Grund schließen konventionelle optische
Phasenwechselaufzeichnungsmedien eine Phasenwechselschicht und eine
Schicht ein, die auf der Phasenwechselschicht laminiert ist und
aus einem Material besteht, das die Kristallisierung der Phasenwechselschicht
unterstützt
(siehe JP 5-342629 A, JP 9-161316 A, JP 11-73692 A und WO 98/47142
A).
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Konventionelle
optische Phasenwechselaufzeichnungsmedien hatten aber die folgenden
Probleme aufzuweisen. In einem konventionellen optischen Phasenwechselaufzeichnungsmedium
sind entweder Mark-Abschnitte (Aufzeichnungsmarkierungsabschnitte)
oder Space-Abschnitte (aufzeichnungsfreie Abschnitte) amorph, und
gewöhnlich
sind die Mark-Abschnitte amorph. Allgemein schließt der amorphe
Zustand einige metastabile Energiezustände ein. Wenn das amorphe Material
eine lange Zeit lang oder bei hohen Temperaturen gelagert wird,
kann ein Energiezustand des amorphen Materials nach der Lagerung
in einigen Fällen von
dem vor der Lagerung abweichen. Daher können sich die optimalen Aufzeichnungs-
und Wiedergabebedingungen vor und nach der Lagerung voneinander
unterscheiden. Folglich können
selbst dann, wenn die Aufzeichnung und Wiedergabe unter gleichen
Bedingungen erfolgen, die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften
vor und nach der Lagerung voneinander abweichen. Wenn die amorphen
Abschnitte in einer Aufzeichnungsschicht zum Beispiel einen stabileren
Energiezustand angenommen haben, neigt die Kristallisierung der
Aufzeichnungsschicht dazu, schwierig zu sein. Dadurch nimmt das
Löschverhältnis beim Überschreiben
von Informationssignalen in einigen Fällen ab. EP-A-0980068 und EP-A-1039448
sind nach dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Erfindung veröffentlicht
worden und können
daher nur betreffs der Neuheit nach Art. 54(3) EPÜ angeführt werden.
EP-A-0980068 offenbart ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, das
die Notwendigkeit eines Initialisierungsvorgangs beseitigt. EP-A-1039448
offenbart ein Aufzeichnungsmedium, bei dem die Phasenwechselschicht
während
der Formung der Schicht kristallisiert wird. Alternativ dazu kann
die Phasenwechselschicht nach ihrer Ausbildung in einem amorphen
Zustand bleiben.
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In
Anbetracht dessen wird deshalb die Bereitstellung eines optischen
Phasenwechselaufzeichnungsmediums gewünscht, das selbst nach einer
langfristigen Lagerung stabile Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften
aufweist, und die Bereitstellung eines Verfahren zu seiner Herstellung.
Der vorliegenden Erfindung gemäß wird ein
optisches Phasenwechselauf zeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht
bereitgestellt.
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Das
optische Aufzeichnungsmedium umfasst ein Substrat und eine Aufzeichnungsschicht,
die über dem
Substrat angeordnet ist, wobei die Aufzeichnungsschicht eine Phasenwechselschicht
einschließt,
die durch eine Einstrahlung eines optischen Strahls auf reversible
Weise zwischen einem kristallinen Zustand und einem amorphen Zustand
wechselt, und eine Kristallkeimbildungsschicht, die benachbart zur
Phasenwechselschicht angeordnet ist, um die Kristallisierung der
Phasenwechselschicht zu erleichtern. Die Phasenwechselschicht wird
erhalten, indem sie in einem amorphen Zustand aufgetragen und dann
kristallisiert wird, und die Kristallkeimbildungsschicht enthält Te in
einem Bereich zwischen 33 Atom-% und 67 Atom-%. Es wird ein optisches
Aufzeichnungsmedium erhalten, das selbst nach einer langfristigen
Lagerung stabile Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften aufweist.
Dieses optische Aufzeichnungsmedium basiert auf einem neuen Befund,
der durch Experimente erhalten wurde, die von den Erfindern durchgeführt wurden,
d.h. einem neuen Befund, wonach stabile Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften
nach einer langfristigen Lagerung durch Verwendung einer Kristallkeimbildungsschicht
erhalten werden können,
die Te in einem Bereich zwischen 33 Atom-% und 67 Atom-% enthält. In diesem
Zusammenhang schließt
der Begriff „Schicht" in der vorliegenden
Erfindung eine Schicht ein, die in einer isolierten Form ausgebildet
ist.
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Die
Kristallkeimbildungsschicht umfasst Sn-Te. Der oben genannten Konfiguration
gemäß kann ein optisches
Aufzeichnungsmedium mit besonders stabilen Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften selbst
nach langfristiger Lagerung erhalten werden. Dieses optische Aufzeichnungsmedium
basiert auf einem neuen Befund, der durch Experimente erhalten wurde,
die von den Erfindern durchgeführt
wurden, d.h. einem neuen Befund, wonach die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften
nach einer langfristigen Lagerung besonders durch Verwendung der
Sn-Te-haltigen Kristallkeimbildungsschicht stabilisiert werden.
In diesem Zusammenhang bedeutet das obige „Sn-Te" keine Einschränkung im Verhältnis zwischen
Sn und Te auf und kann jedes Zusammensetzungsverhältnis innerhalb
des obigen Bereichs für
den Te-Gehalt bedeuten.
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Im
optischen Aufzeichnungsmedium kann die Phasenwechselschicht Ge,
Sb und Te als am Aufbau beteiligte Elemente enthalten, und das Atomverhältnis von
Ge, Sb und Te in der Phasenwechselschicht kann als Ge : Sb : Te
= X : Y : Z ausgedrückt
werden, wobei X + Y + Z = 100, 10 ≤ X ≤ 45, 5 ≤ Y ≤ 40 und 40 ≤ Z ≤ 60. Die obige
Konfiguration erlaubt, ein optisches Aufzeichnungsmedium mit einem
besonders hohen Träger-Rausch-Verhältnis und
Löschverhältnis zu
erhalten.
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Das
optische Aufzeichnungsmedium kann ferner erste und zweite Informationsschichten
einschließen,
die auf oder über
dem Substrat angeordnet sind, und eine Trennschicht, die zwischen
den ersten und zweiten Informationsschichten angeordnet ist. Mindestens
eine Schicht, die aus einer Gruppe gewählt wird, die aus den ersten
und zweiten Informationsschichten besteht, kann die Aufzeichnungsschicht
einschließen. Der
obigen Konfiguration gemäß kann ein
optisches Aufzeichnungsmedium mit einer hohen Aufzeichnungsdichte
erhalten werden.
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Im
optischen Aufzeichnungsmedium kann die Kristallkeimbildungsschicht
mindestens ein Element enthalten, das aus der Gruppe gewählt wird,
die aus Sauerstoff und Stickstoff besteht.
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Im
optischen Aufzeichnungsmedium kann die Kristallkeimbildungsschicht
einen Extinktionskoeffizienten in einem Bereich zwischen 0,5 und
2,0 aufweisen. Der obigen Konfiguration gemäß kann ein optisches Aufzeichnungsmedium
mit gut ausgewogenen Eigenschaften erhalten werden.
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Im
optischen Aufzeichnungsmedium kann die Phasenwechselschicht eine
durchschnittliche Dicke zwischen 4 nm und 14 nm aufweisen. Wenn
die durchschnittliche Dicke auf mindestens 4 nm eingestellt wird, kann
eine Neigung der Phasenwechselschicht, nicht leicht kristallisiert
zu werden, verhindert werden. Zudem kann, wenn die durchschnittliche
Dicke auf 14 nm oder weniger eingestellt wird, ein hohes Löschverhältnis selbst
nach einer langfristigen Lagerung auf stabile Weise erhalten werden.
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In
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines
optischen Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, wie in Anspruch 7
beansprucht. Das Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums
betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums,
das mit einer Aufzeichnungsschicht versehen ist, welche eine Phasenwechselschicht
und eine Kristallkeimbildungsschicht einschließt, die benachbart zur Phasenwechselschicht
angeordnet ist. Das Verfahren umfasst (a) das Auftragen der Phasenwechselschicht
in einem amorphen Zustand, (b) das Formen der Kristallkeimbildungsschicht
vor oder nach dem Arbeitsgang (a), und das Kristallisieren der Phasenwechselschicht durch
eine Einstrahlung eines optischen Strahls auf die Phasenwechselschicht
im amorphen Zustand nach den Arbeitsgängen (a) und (b). Die Phasenwechselschicht
wechselt durch eine Einstrahlung eines optischen Strahls ihre Phase
auf reversible Weise zwischen einem kristallinen Zustand und einem
amorphen Zustand. Die Kristallkeimbildungsschicht ist eine Schicht,
um die Kristallisierung der Phasenwechselschicht zu erleichtern,
und enthält
Te in einem Bereich zwischen 33 Atom-% und 67 Atom-%. Dem obigen
Herstellungsverfahren entsprechend kann ein optisches Aufzeichnungsmedium
hergestellt werden, das selbst nach einer langfristigen Lagerung
stabile Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften aufweist.
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Im
obigen Herstellungsverfahren enthält die Kristallkeimbildungsschicht
Sn-Te.
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Im
obigen Herstellungsverfahren kann die Phasenwechselschicht Ge, Sb
und Te als Bestandelemente enthalten, und das Atomverhältnis von
Ge, Sb und Te in der Phasenwechselschicht kann als Ge : Sb : Te
= X : Y : Z ausgedrückt
werden, wobei X + Y + Z = 100, 10 ≤ X ≤ 45, 5 ≤ Y ≤ 40 und 40 ≤ Z ≤ 60.
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Im
obigen Herstellungsverfahren kann der Arbeitsgang (b) das Bilden
der Kristallkeimbildungsschicht in einer Atmosphäre umfassen, die mindestens
ein Element enthält,
das aus der Gruppe aus Sauerstoff und Stickstoff gewählt wird,
und der Arbeitsgang (c) kann das Austretenlassen des Elements, das
aus der Gruppe aus Sauerstoff und Stickstoff gewählt wird, aus der Kristallkeimbildungsschicht
umfassen. Die obige Konfiguration erlaubt das leichte Bilden der
Kristallkeimbildungsschicht in einem amorphen Zustand, wodurch die
Bildung der Phasenwechselschicht in einem amorphen Zustand erleichtert
wird.
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1 ist
eine partielle Schnittansicht, die ein Beispiel eines optischen
Aufzeichnungsmediums nach der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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2A ist
eine partielle Schnittansicht, die ein anderes Beispiel eines optischen
Aufzeichnungsmediums nach der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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2B ist
eine partielle Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel eines optischen
Aufzeichnungsmediums nach der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
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3 ist
eine schematische Ansicht eines Aufbaus, der ein Beispiel einer
Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung zeigt, die in einem Aufzeichnungs-
und Wiedergabeverfahren mit einem optischen Aufzeichnungsmedium
nach der bevorzugten Ausführungsform
verwendet wird; und
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4 ist
eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Pulsform eines
optischen Lasers zeigt, der im Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren mit einem optischen
Aufzeichnungsmedium nach der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zusammen mit anderen Anordnungen, die
zu Veranschaulichungszwecken angeführt werden, Bezug nehmend auf
die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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In
Ausführungsform
1 betrifft die Beschreibung ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes optisches
Aufzeichnungsmedium. 1 zeigt eine partielle Schnittansicht
eines Beispiels eines optischen Aufzeichnungsmediums 10 nach
Ausführungsform
1.
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In 1 umfasst
das optische Aufzeichnungsmedium 10 ein Substrat 11 und
eine untere Schutzschicht 12, eine untere Zwischenschicht 13,
eine Aufzeichnungsschicht 14, eine obere Zwischenschicht 15, eine
obere Schutzschicht 16, eine optische Absorptionskorrekturschicht 17,
eine Reflektionsschicht 18 und eine Überzugsschicht 19,
die aufeinanderfolgend auf dem Substrat 11 laminiert sind.
Das optische Aufzeichnungsmedium 10 wird mit einem Laserstrahl
L aus der Richtung bestrahlt, die durch einen in 1 gezeigten Pfeil
angeben wird, und dadurch werden Informationssignale auf das optische
Aufzeichnungsmedium 10 aufgezeichnet oder von diesem wiedergegeben.
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Das
Substrat 11 ist ein scheibenförmiges transparentes Substrat.
Materialien, die für
das Substrat 11 verwendet werden, schließen zum
Beispiel ein Polycarbonatharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein
Polyolefinharz, ein Harz vom Norbornen-Typ und ein UV-aushärtbares Harz oder Glas ein.
Die Dicke des Substrats 11 ist nicht besonders eingeschränkt, liegt
aber zum Beispiel in einem Bereich zwischen etwa 0,05 mm und 2,0
mm. Auf der Oberfläche
des Substrats 11 auf der Seite der Aufzeichnungsschicht 14 können spiralförmige oder
konzentrische kreisrunde Rillen für die Trackingregelung geformt
sein.
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Die
Aufzeichnungsschicht 14 schließt eine Kristallkeimbildungsschicht 14a und
eine Phasenwechselschicht 14b ein, die aufeinanderfolgend
von der Substratseite aus laminiert sind.
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Die
Phasenwechselschicht 14b wechselt durch eine Einstrahlung
eines Laserstrahls ihre Phase auf reversible Weise zwischen einer
Kristallphase und einer amorphen Phase. Die Phasenwechselschicht 14b kann
aus einem Material ausgebildet werden, dessen optische Konstanten
(ein Brechungsindex n und ein Extinktionskoeffizient k) sich durch
eine Einstrahlung eines Laserstrahls verändern. Als Material für die Phasenwechselschicht 14b kann
zum Beispiel Chalkogenid auf Te-Basis oder auf Se-Basis verwendet
werden. Beispiele für
solche Chalkogenide schließen
Legierungen ein, die als Hauptkomponente Ge-Sb-Te, Ge-Te, Pd-Ge-Sb-Te, Ag-Ge-Sb-Te,
In-Sb-Te, Sb-Te, Ag-In-Sb-Te,
Au-In-Sb-Te, Ge-Sb-Bi-Te, Ge-Sb-Se-Te, Ge-Sn-Te, Ge-Sn-Te-Au, Ge-Sb-Te-Cr,
In-Se, In-Se-Co oder ähnliches
enthalten. Darüber
hinaus können
auch Legierungen verwendet werden, die erhalten werden, indem den
obigen Legierungen Stickstoff, Sauerstoff oder ähnliches zugesetzt wird. Besonders
zu bevorzugen ist, dass die Phasenwechselschicht 14b Ge,
Sb und Te als Bestandelemente enthält, und Ge-Sb-Te wird bevorzugt.
In diesem Fall ist es besonders vorzuziehen, daß das Atomverhältnis zwischen
Ge, Sb und Te in der Phasenwechselschicht 14b ausgedrückt werden
kann als Ge : Sb : Te = X : Y : Z, wobei X + Y + Z = 100, 10 ≤ X ≤ 45, 5 ≤ Y ≤ 40, und 40 ≤ Z ≤ 60.
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Im
optischen Aufzeichnungsmedium 10 nach Ausführungsform
1 ist die Phasenwechselschicht 14b in einem kristallinen
Zustand als einem Anfangszustand, bevor Informationssignale aufgezeichnet
werden. Die Phasenwechselschicht 14b wird so aufgetragen,
dass sie sich in einem amorphen Zustand befindet. Mit anderen Worten,
die Phasenwechselschicht 14b direkt nach dem Auftragen
(„as
depo" genannt) befindet
sich in einem amorphen Zustand und wird nach dem Auftragen durch
einen Initialisierungsvorgang (Einstrahlung eines optischen Strahls)
kristallisiert.
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Bevorzugt
weist die Phasenwechselschicht 14b eine durchschnittliche
Dicke zwischen 4 nm und 14 nm auf. Eine übermäßig dünne Phasenwechselschicht 14b kann
zu einer übermäßig hohen
Abkühlungsgeschwindigkeit
nach der Erwärmung
durch die Einstrahlung eines Laserstrahls führen, was die Kristallisation
der Phasenwechselschicht 14b in manchen Fällen er schwert.
Wenn die durchschnittliche Dicke der Kristallkeimbildungsschicht 14a aber
auf mindestens 4 nm eingestellt ist, kann solch ein Problem vermieden
werden. Zudem kann, wenn die Phasenwechselschicht 14b übermäßig dick
ist, die Wirkung der Kristallkeimbildungsschicht 14a in
manchen Fällen
nicht auf die gesamte Phasenwechselschicht 14b ausgeübt werden.
Wenn aber die durchschnittliche Dicke der Kristallkeimbildungsschicht 14a auf
14 nm oder weniger eingestellt ist, kann solch ein Problem vermieden
werden.
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Die
Kristallkeimbildungsschicht 14a dient als eine Schicht,
um durch Bildung von Kristallkeimen den Wechsel der Phasenwechselschicht 14b von
der amorphen Phase zur Kristallphase zu erleichtern. Mit anderen
Worten, die Kristallkeimbildungsschicht 14a dient als eine
Schicht, um die Kristallisierung der Phasenwechselschicht 14b zu
unterstützen,
wenn die Phasenwechselschicht 14b in einem amorphen Zustand
mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, um zum Schreiben oder Löschen von
Informationssignalen kristallisiert zu werden.
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Die
Kristallkeimbildungsschicht 14a enthält Te in einem Bereich zwischen
33 Atom-% und 67 Atom-%. Das heißt, als Materialien für die Kristallkeimbildungsschicht 14a können Sn-Te
oder Pb-Te, was relativ stabile Kristalle des NaCl-Typs sind, oder
diese enthaltende Materialien verwendet werden.
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Falls
die Kristallkeimbildungsschicht 14a aus Sn-Te oder Pb-Te besteht, wird
die Wirkung der Kristallkeimbildung selbst dann aufrechterhalten,
wenn der Te-Gehalt von einem stöchiometrischen
Zusammensetzungsverhältnis
von 50 Atom-% leicht abweicht. Doch wenn der Te-Gehalt stark vom
stöchiometrischen
Zusammensetzungsverhältnis
abweicht, ändert
sich die Kristallstruktur, und als Ergebnis kann ein erwünschter Effekt
nicht erreicht werden. Deshalb muss Te in der Kristallkeimbildungsschicht 14a in
einem Bereich zwischen 33 Atom-% und 67 Atom-% enthalten sein, besonders
vorzugsweise in einem Bereich zwischen 40 Atom-% und 60 Atom-%.
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Vorzugsweise
liegt der Extinktionskoeffizient der Kristallkeimbildungsschicht 14a in
einem Bereich zwischen 0,5 und 2,0.
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In
der Aufzeichnungsschicht 14, welche die Kristallkeimbildungsschicht 14a einschließt, neigt
die Phasenwechselschicht 14b dazu, übermäßig leicht zu kristallisieren,
und deshalb besteht eine Möglichkeit,
dass eine Mark-Größe vermindert
wird, was eine Abnahme in der Signalamplitude zur Folge hat. Außerdem kann, wenn
die Kristallkeimbildungsschicht 14a in Bezug auf die Phasenwechselschicht 14b auf
der Seite des Substrats 11 ausgebildet ist, d.h., wenn
die Kristallkeimbildungsschicht 14a als eine Unterschicht
der Phasenwechselschicht 14b ausgebildet ist, die Phasenwechselschicht 14b in
manchen Fällen
während
des Auftrags partiell oder als Ganzes kristallisiert werden. Dies
hat übermäßig große oder
ungleichmäßige Kristallkorngrößen in der Phasenwechselschicht 14b zur
Folge. Dadurch tritt ein Unterschied in den Kristallkorngrößen zwischen
vor und nach dem Aufzeichnen auf, was die Möglichkeit der Erhöhung im
Rauschen zu Beginn der Aufzeichnung und daher die Abnahme des Träger-Rausch-Verhältnisses
zur Folge hat.
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Um
solch eine Abnahme im Träger-Rausch-Verhältnis zu
verhindern, enthält
die Kristallkeimbildungsschicht 14a vorzugsweise ein Element,
dessen Austritt bei einer Temperatur zugelassen wird, die tiefer
ist als ein Schmelzpunkt der Phasenwechselschicht 14b.
Das heißt,
die Kristallkeimbildungsschicht 14a enthält bevorzugt
mindestens ein Element, das aus einer Gruppe gewählt wird, die aus Sauerstoff
und Stickstoff besteht. Wenn solch ein Material verwendet wird,
ist die Kristallkeimbildungsschicht 14a direkt nach dem
Auftragen in einem amorphem Zustand und weist keine regelmäßige Kristallstruktur
auf. Dies lässt
sich leicht durch Beobachtung eines Röntgenbeugungsmusters bestätigen. Dies
kann die übermäßig leichte
Kristallisierung der Phasenwechselschicht 14b unterdrücken und
dadurch die Abnahme in der Signalamplitude verhindern. Wenn die Kristallkeimbildungsschicht 14a als
eine Unterschicht der Phasenwechselschicht 14b geformt
ist, kann die Phasenwechselschicht 14b dementsprechend
auch daran gehindert werden, während
des Auftrags kristallisiert zu werden.
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Die
in einem amorphen Zustand befindliche Phasenwechselschicht 14b kann
kristallisiert werden, indem sie mit einem Laserstrahl oder ähnliches
gebrannt wird. Dabei kann die Korngröße durch die Optimierung der
Bedingungen angepasst werden, unter denen der Laserstrahl einstrahlt.
Dadurch kann das Rauschen reduziert werden, das durch den Unterschied
in der Korngröße verursacht
wird, wodurch die Abnahme im Träger-Rausch-Verhältnis vermieden
wird.
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Die
untere Schutzschicht 12 und die obere Schutzschicht 16 sind
so ausgebildet, dass die Zunahme des Rauschens unterdrückt ist,
die auf thermische Schäden
am Substrat 11 und an der Aufzeichnungsschicht 14 durch
die Einstrahlung des Laserstrahls L zurückzuführen ist, und um das Reflexionsvermögen, das
Absorptionsvermögen
und eine Phase des reflektierten Lichts in Bezug auf den Laserstrahl
L einzustellen. Bevorzugt sind die untere Schutzschicht 12 und
die obere Schutzschicht 16 daher physikalisch und chemisch
stabil, weisen einen Schmelzpunkt und eine Erweichungstemperatur
auf, die höher
sind als der Schmelzpunkt der Aufzeichnungsschicht 14,
und sind aus einem Material ausgebildet, das keine Feststofflöslichkeit
in Bezug auf das Material der Aufzeichnungsschicht 14 aufweist.
Zum Beispiel können
Oxide von Y, Ce, Ti, Zr, Nb, Ta, Co, Zn, Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb,
Bi, Te und dergleichen verwendet werden. Auch Nitride von Ti, Zr,
Nb, Ta, Cr, Mo, W, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb und dergleichen
können
verwendet werden. Ferner können
Carbide von Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Si und dergleichen verwendet
werden. Ferner können
auch Sulfide von Zn oder Cd verwendet werden. Selenide oder Telluride
können
verwendet werden. Auch Fluoride von Mg, Ca und dergleichen können verwendet
werden. Überdies
können
auch C, Si, oder Ge oder Dielektrika, die aus Mischungen daraus bestehen,
verwendet werden.
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Die
untere Schutzschicht 12 und die obere Schutzschicht 16 können je
nach Bedarf aus verschiedenen Materialien oder aus dem gleichen
Material ausgebildet sein.
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Die
untere Zwischenschicht 13 und die obere Zwischenschicht 15 sind
ausgebildet, um die gegenseitige Diffusion von Atomen zwischen der
unteren Schutzschicht 12 oder der oberen Schutzschicht 16 und
der Aufzeichnungsschicht 14 während der Aufzeichnung und
Wiedergabe zu verhindern. Daher sind die untere Zwischenschicht 13 und
die obere Zwischenschicht 15 aus Materialien ausgebildet,
die es erlauben, das obige Ziel zu erreichen. Bevorzugbare Materialien
sind solche, die als Hauptkomponente Nitride, Oxide und Carbide von
Ge, Si, Al, Cr und dergleichen enthalten, oder solche, die Mischungen
daraus als Hauptkomponente enthalten.
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Selbst,
wenn nur eine der unteren Zwischenschicht 13 und der oberen
Zwischenschicht 15 vorgesehen ist, wird die obige Wirkung
entfaltet. Vorzugsweise sind jedoch beide vorgesehen. Wenn sowohl
die untere Zwischenschicht 13 als auch die obere Zwischenschicht 15 vorgesehen
sind, können
sie je nach Bedarf aus verschiedenen Materialien oder aus dem gleichen
Material ausgebildet sein.
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Die
optische Absorptionskorrekturschicht 17 ist ausgebildet,
um das Verhältnis
des optischen Absorptionsvermögens
einzustellen, wenn die Phasenwechselschicht 14b in einem
kristallinen Zustand ist, um die Verzerrung einer Mark-Form beim Überschreiben
zu verhindern, wenn die Phasenwechselschicht 14b in einem
amorphen Zustand ist. Darüber
hinaus ist die optische Absorptionskorrekturschicht 17 ausgebildet,
um den Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen, wenn die Phasenwechselschicht 14b in
einem kristallinen Zustand ist, und dem, wenn die Phasenwechselschicht 14b in
einem amorphen Zustand ist, zu erhöhen, um die Signalamplitude
zu vergrößern. Deshalb
ist die optische Absorptionskorrekturschicht 17 aus einem
Material ausgebildet, das einen hohen Brechungsindex aufweist und
ausreichend Licht absorbiert. Beispiele für das Material, das für die Schicht 17 zu
verwenden ist, schließen Materialien
mit einem Brechungsindex n zwischen 3 und 6 und einem Extinktionskoeffizienten
k zwischen 1 und 4 ein. Spezifisch können Ge-Legierungen oder Si-Legierungen
in einem amorphen Zustand verwendet werden, einschließlich zum
Beispiel Legierungen wie Ge-Cr, Ge-Mo, Si-Cr, Si-Mo, Si-W oder dergleichen.
Darüber
hinaus können
auch kristalline Metalle, Halbmetalle oder Halbleiter verwendet
werden, einschließlich
zum Beispiel Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Sn-Te, Pb-Te oder dergleichen.
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Die
Reflektionsschicht 18 ist ausgebildet, um einen einfallenden
Laserstrahl L auf effektive Weise auszunutzen und der Aufzeichnungsschicht 14 zu
erlauben, durch die Verbesserung in der Abkühlungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht 14 leicht
in einen amorphen Zustand zu wechseln. Deshalb schließen Materialien,
die für
die Reflektionsschicht 18 verwendet werden, metallische
Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit
oder Materialien ein, die durch einen Zusatz anderer Elemente zu
den metallischen Materialien erhalten werden, um die Feuchtigkeitsbeständigkeit
zu verbessern oder die Wärmeleitfähigkeit
anzupassen. Zum Beispiel können
Al, Au, Ag oder Cu oder Legierungen davon verwendet werden. Das
heißt,
Legierungen wie Al-Cr, Al-Ti, Ag-Pd, Ag-Pd-Cu, Ag-Pd-Ti oder ähnliches
können
verwendet werden. In diesem Fall kann aber, je nach den Aufzeichnungsbedingungen
wie z.B. der linearen Geschwindigkeit, der Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht 14 oder
dergleichen, die Aufzeichnungsschicht 18 ohne jede Unterstützung des
Abkühlungseffekts
der Reflektionsschicht 18 leicht genug in einen amorphen
Zustand wechseln. In solch einem Fall kann die Reflektionsschicht 18 entfallen.
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Für die Überzugsschicht 19 können Materialien
mit hoher Wärmebeständigkeit
und hoher Haftfähigkeit verwendet
werden, einschließlich
zum Beispiel Haftharze wie ein UV-aushärtbares Harz. Als die Überzugsschicht 19 kann
ein Dummy-Substrat auf der Reflektionsschicht 18 laminiert
sein. Das Dummy-Substrat kann mit einem Haftharz, einem doppelseitig
klebenden Band, einer dielektrischen Schicht oder dergleichen laminiert
sein.
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Statt
der Überzugsschicht 19 kann
ein anderes optisches Aufzeichnungsmedium laminiert sein, um ein optisches
Aufzeichnungsmedium mit doppelseitiger Struktur zu formen.
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Die
obige Beschreibung betrifft das optischen Aufzeichnungsmedium nach
Ausführungsform
1, doch ist das erfindungsgemäße optische
Aufzeichnungsmedium nicht auf solche mit der oben genannten Konfiguration
beschränkt.
Zum Beispiel kann die Kristallkeimbildungsschicht 14a zwischen
der Phasenwechselschicht 14b und der oberen Zwischenschicht 15 ausgebildet
sein, oder sie kann auf beiden Seiten der Phasenwechselschicht 14b ausgebildet
sein (was auch für
die folgenden Ausführungsformen
gilt). Zudem ist die Konfiguration des erfindungsgemäßen optischen
Aufzeichnungsmediums nicht besonders eingeschränkt, solange das optische Aufzeichnungsmedium
die obige Aufzeichnungsschicht einschließt (was auch für die folgenden
Ausführungsformen
gilt). Zum Beispiel können
Schichten wie die Zwischenschichten, die Schutzschichten, die optische
Absorptionsschicht, die Reflektionsschicht und die Überzugsschicht
hinzugefügt,
geändert
oder weggelassen werden, je nach der Leistung, die für das optische
Aufzeichnungsmedium benötigt
wird.
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Ausführungsform 2
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In
Ausführungsform
2 wird ein anderes Beispiel eines erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmediums 20 beschrieben. 2A zeigt
eine partielle Querschnittsansicht eines optischen Aufzeichnungsmediums
nach Ausführungsform
2.
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In 2A umfasst
das optische Aufzeichnungsmedium 20 ein erstes Substrat 21,
ein zweites Substrat 22, das dem ersten Substrat 21 gegenüberliegend
angeordnet ist, eine Trennschicht 23, eine erste Informationsschicht 24 und
eine zweite Informationsschicht 25. Die Trennschicht 23 ist
zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 angeordnet.
Die erste Informationsschicht 24 ist zwischen dem ersten
Substrat 21 und der Trennschicht 23 angeordnet.
Die zweite Informationsschicht 25 ist zwischen dem zweiten Substrat 22 und
der Trennschicht 23 angeordnet. Mit anderen Worten, das
optische Aufzeichnungsmedium 20 umfasst die erste Informationsschicht 24 und
die zweite Informationsschicht 25, die auf und über dem
ersten Substrat 21 ausgebildet sind, und die Trennschicht 23,
die zwischen der ersten Informationsschicht 24 und der zweiten
Informationsschicht 25 angeordnet ist. Das optische Aufzeichnungsmedium 20 kann
die Schutzschicht, die Zwischenschicht und die Überzugsschicht umfassen, die
in Ausführungsform
1 beschrieben wurden. Als Beispiel zeigt 2B eine
partielle Querschnittsansicht eines optische Aufzeichnungsmediums 20a, das
eine erste Überzugsschicht 26 und
eine zweite Überzugsschicht 27 umfasst.
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Für das erste
Substrat 21 kann das gleiche Substrat wie das Substrat 11 verwendet
werden.
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Dementsprechend
kann für
das zweite Substrat 22 das gleiche Substrat wie das Substrat 11 verwendet
werden. Ferner kann für
das zweite Substrat 22 ein nicht transparentes Substrat
verwendet werden, das sich vom Fall des ersten Substrats 21 unterscheidet.
Das zweite Substrat 22 kann sich hinsichtlich des Materials,
der Dicke oder dergleichen vom ersten Substrat 21 unterscheiden.
Wenn Rillen auf den Flächen
des ersten Substrats 21 und des zweiten Substrats 22 ausgebildet
werden sollen, können
sich die Rillen auf beiden Flächen
in der Form oder Spiralrichtung voneinander unterscheiden. Wenn
durch ein Fotopolymer-Verfahren Führungsrillen für die zweite
Informationsschicht 25 auf der Oberfläche der Trennschicht 23 auf
seiten der zweiten Informationsschicht 25 ausgebildet werden,
kann es nicht erforderlich sein, dass das zweite Substrat 22 Rillen
auf seiner Oberfläche
auf seiten der zweiten Informationsschicht 25 aufweist.
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Das
zweite Substrat 22 kann mit einem Klebstoff oder dergleichen
auf der zweiten Informationsschicht 25 laminiert sein.
Das zweite Substrat 22 kann durch ein Auftragen eines Harzes
für einen Überzug auf
der zweiten Informationsschicht 25 und dann durch Aushärten des
Harzes ausgebildet werden.
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Mindestens
eine Schicht, die aus einer Gruppe gewählt wird, die aus der ersten
Informationsschicht 24 und der zweiten Informationsschicht 25 besteht,
schließt
die Aufzeichnungsschicht 14 (die Kristallkeimbildungsschicht 14a und
die Phasenwechselschicht 14b) ein, die in Ausführungsform
1 beschrieben wurde und eine wiederbeschreibbare Schicht ist.
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Wenn
entweder die erste Informationsschicht 24 oder die zweite
Informationsschicht 25 die Aufzeichnungsschicht 14 nicht
einschließt,
kann die Schicht eine wiederbeschreibbare Schicht oder eine Schicht
sein, die ausschließlich
zur Wiedergabe genutzt wird. Die Schicht, die ausschließlich zur
Wiedergabe genutzt wird, kann in einer Konfiguration ausgebildet
sein, die allgemein in CD-ROMs oder dergleichen verwendet wird.
Zum Beispiel kann auf einem Substrat mit einem konkaven oder konvexen
Muster, das Informationssignalen entsprechend ausgebildet ist, eine
Schicht mit einem Material ausgebildet sein, dessen Brechungsindex
sich von dem des Substrats unterscheidet.
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Wenn
die erste Informationsschicht 25 eine wiederbeschreibbare
Informationsschicht ist, die die Aufzeichnungsschicht 14 einschließt, muß die erste
Informationsschicht 24 einen höheren Durchlässigkeitsgrad haben,
damit die Aufzeichnung und Wiedergabe für die zweite Informationsschicht 25 mit
ausreichend Leistung durchgeführt
werden kann. Die Aufzeichnungsschicht 14 in der ersten
Informationsschicht 24 ist daher vorzugsweise dünn. Doch
nimmt durch die Zunahme in der Abkühlungsgeschwindigkeit der Phasenwechselschicht 14b allgemein
die Kristallisationsfähigkeit
mit einer Verringerung der Dicke der Phasenwechselschicht 14b ab.
Deshalb kann eine ausreichende Löschleistung
nicht erhalten werden. Doch schließt im optischen Aufzeichnungsmedium 20 die
Aufzeichnungsschicht 14 die Kristallkeimbildungsschicht 14a ein,
und deshalb wird die Kristallisationsfähigkeit verbessert, wodurch
eine ausreichende Löschleistung
selbst dann erreicht wird, wenn die Phasenwechselschicht 14b dünn ist.
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Wenn
die zweite Informationsschicht 25 eine wiederbeschreibbare
Informationsschicht ist, die die Aufzeichnungsschicht 14 einschließt, muss
die zweite Informationsschicht 25 ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen,
damit eine ausreichende Menge an reflektiertem Licht erhalten werden
kann. Ferner muss die zweite Informationsschicht 25 eine
hohe Aufzeichnungsempfindlichkeit aufweisen, damit eine zuverlässige Aufzeichnung
mit einem Laserstrahl durchgeführt
werden kann, der die erste Informationsschicht 24 durchquert
hat. Für
solche Zwecke ist es notwendig, dass die Temperatur der Phasenwechselschicht 14b selbst
bei einer kleinen Menge an absorbiertem Licht wirkungsvoll ansteigt,
und deshalb ist es vorzuziehen, dass die Phasenwechselschicht 14b dünn ist.
Wie oben beschrieben, schließt
im optischen Aufzeichnungsmedium 20 die Aufzeichnungsschicht 14 die
Kristallkeimbildungsschicht 14a ein, wodurch selbst dann
eine ausreichende Löschleistung
erhalten wird, wenn die Phasenwechselschicht 14b dünn ist.
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Die
Trennschicht 23 ist geformt, um ein Nebensprechen zwischen
der ersten Informationsschicht 24 und der zweiten Informationsschicht 25 zu
verhindern. Im optischen Aufzeichnungsmedium 20 wird die
Aufzeichnung oder Wiedergabe in Bezug auf die jeweilige erste Informationsschicht 24 und
zweite Informationsschicht 25 mit einem Laserstrahl L durchgeführt. Vorzugsweise
ist die Trennschicht 23 daher aus einem Material ausgebildet,
das bei einer Wellenlänge λ des Laserstrahls
L einen kleinen Absorptionskoeffizienten, eine hohe Thermostabilität und ein
hohes Haftvermögen
aufweist. Spezifisch kann für
die Trennschicht 23 Haftharz wie z.B. ein UV-aushärtbares
Harz, ein doppelseitig klebendes Band, eine dielektrische Schicht
oder eine geeignete Kombination daraus verwendet werden.
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Wenn
im optischen Aufzeichnungsmedium 20 die Aufzeichnung oder
Wiedergabe entweder in Bezug auf die erste Informationsschicht 24 oder
die zweite Informationsschicht 25 durchgeführt wird,
ist es erforderlich, zu verhindern, dass Informationssignale auf
die andere Schicht aufgezeichnet oder von dieser wiedergegeben werden.
Daher muss die Trennschicht 23 eine Dicke aufweisen, die
größer oder
gleich einer Abbildungstiefe ist. Das heißt, es ist vorzuziehen, dass
die Trennschicht 23 eine Dicke von mindestens 2 μm aufweist. Zudem
entspricht die Dicke der Trennschicht 23 bevorzugt 100 μm oder weniger,
damit der Laserstrahl L sowohl auf die erste Informationsschicht 24 als
auch auf die zweite Informationsschicht 25 fokussiert werden kann.
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Ausführungsform 3
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In
Ausführungsform
3 wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen optischen
Aufzeichnungsmediums beschrieben. Gleiche Abschnitte wie jene, die
in den obigen Ausführungsformen
beschrieben wurden, werden mit den gleichen Bezugszeichen angegeben,
und die wiederholten Beschreibungen werden ausgelassen.
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Zuerst
werden eine untere Schutzschicht 12, eine obere Zwischenschicht 13,
eine Aufzeichnungsschicht 14 (einschließlich einer Kristallkeimbildungsschicht 14a und
einer Phasenwechselschicht 14b), eine obere Zwischenschicht 15,
eine obere Schutzschicht 16, eine optische Absorptionskorrekturschicht 17 und eine
Reflektionsschicht 18 aufeinanderfolgend auf der Oberfläche eines
Substrats 11 ausgebildet, auf der Führungsrillen ausgebildet wurden.
Diese Schichten können
durch gängige
Dampfphasenabscheidungsverfahren einschließlich zum Beispiel eines Vakuumverdampfungsverfahrens,
eines Sputterverfahrens, eines Ionenplattierungsverfahrens, eines
CVD(chemische Dampfabscheidung)-Verfahrens oder eines MBE(Molekularstrahlepitaxie)-Verfahrens
ausgebildet werden. von diesen Verfahren ist für die Bildung der Aufzeichnungsschicht 14 hinsichtlich
der Auftragsgeschwindigkeit, der Herstellungskosten und der Qualität der auszubildenden Schichten
das Sputterverfahren zu bevorzugen.
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Wie
in Ausführungsform
1 beschrieben, umfasst die Kristallkeimbildungsschicht 14a vorzugsweise
Te in einem Bereich zwischen 33 Atom-% und 67 Atom-% und besteht
aus Sn-Te oder Pb-Te.
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Die
Phasenwechselschicht 14b wird in einem amorphen Zustand
aufgetragen. Unter gängigen
Auftragungsbedingungen wird die Phasenwechselschicht 14b in
einem amorphen Zustand aufgetragen. Das heißt, die Auftragunf unter Bedingungen
einer hohen Leistung und einer hohen Auftragsgeschwindigkeit gewährleistet,
dass die Phasenwechselschicht 14b in einem amorphen Zustand
aufgetragen werden kann.
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Wenn
die Kristallkeimbildungsschicht 14a in Bezug auf die Phasenwechselschicht 14b auf
der Seite des Substrats 11 angeordnet ist, wird die Kristallkeimbildungsschicht 14a vor
der Ausbildung der Phasenwechselschicht 14b ausgebildet.
Wenn die Phasenwechselschicht 14b in Bezug auf die Kristallkeimbildungsschicht 14a auf
der Seite des Substrats 11 angeordnet ist, wird die Kristallkeimbildungsschicht 14a nach
der Ausbildung der Phasenwechselschicht 14b ausgebildet.
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Wenn
eine Kristallkeimbildungsschicht 14a ausgebildet werden
soll, die mindestens ein Element enthält, das aus einer Gruppe gewählt wird,
die aus Sauerstoff und Stickstoff besteht, kann die Kristallkeimbildungsschicht 14a in
einer Atmosphäre
ausgebildet werden, die mindestens ein Element enthält, das
aus der Gruppe aus Sauerstoff und Stickstoff gewählt wird. Spezifisch kann das
obige Element in eine Auftragsvorrichtung (eine Kammer) eingeleitet
werden. Dementsprechend können
die Eigenschaften und die Bindungszustände zwischen Atomen in der
Kristallkeimbildungsschicht 14a eingestellt werden, was
für die
Verbesserung der Wiederverwendbarkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit
wirksam sein kann.
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Nach
der Bildung der Reflektionsschicht 18 wird eine Überzugsschicht 19 ausgebildet.
Die Überzugsschicht 19 kann
durch ein Auftragen eines UV-aushärtbaren Harzes auf die Reflektionsschicht 18,
durch Spin-Coating und dann durch eine Bestrahlung mit UV-Strahlen
zur Aushärtung
ausgebildet werden.
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Als
nächstes
wird die Aufzeichnungsschicht 14 initialisiert. Spezifisch
wird die Aufzeichnungsschicht 14 mit einem optischen Strahl
wie einem Laserstrahl bestrahlt, und dadurch wird die in einem amorphen
Zustand befindliche Phasenwechselschicht 14b kristallisiert.
Wenn die Kristallkeimbildungsschicht 14a Stickstoff oder
Sauerstoff enthält,
ist es solch einem Element möglich,
während
ihrer Initialisierung aus der Kristallkeimbildungsschicht 14a auszutreten.
Dies erlaubt der Funktion der Kristallkeimbildungsschicht 14a,
d.h. der kristallkeimbildenden Funktion, auf ausreichende Weise
zur Entfaltung zu kommen. Auf diese Weise kann das optische Aufzeichnungsmedium 10 hergestellt
werden. Der Initialisierungsvorgang kann vor der Bildung der Überzugsschicht 19 durchgeführt werden.
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Dementsprechend
kann auch das optische Aufzeichnungsmedium 20, das in Ausführungsform
2 beschrieben wurde, mit dem gleichen Verfahren wie dem oben beschriebenen
hergestellt werden. Die Trennschicht 23, die erste Informationsschicht 24 und
die zweite Informationsschicht 25 können durch die vorgenannten
Dampfphasenabscheidungsverfahren ausgebildet werden.
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Wenn
das optische Aufzeichnungsmedium 20a ausgebildet werden
soll, das in Ausführungsform
2 beschrieben wurde, werden zuerst die erste Informationsschicht 24 und
die erste Überzugsschicht 26 aufeinanderfolgend
auf dem ersten Substrat 21 ausgebildet, und die zweite
Informationsschicht 25 und die zweite Überzugsschicht 27 werden
aufeinanderfolgend auf dem zweiten Substrat 22 ausgebildet.
Dann können
die erste Überzugsschicht 26 und
die zweite Überzugsschicht 27 mit
der Trennschicht 23 verbunden werden, die dazwischen angeordnet
ist. Zum Beispiel kann ein UV-aushärtbares Harz auf beide Flächen der
Trennschicht 23 aufgetragen werden, und die zwei Substrate
können
jeweils auf die Flächen
laminiert werden, die dann mit UV-Strahlen bestrahlt werden können. Dabei
kann der Initialisierungsvorgang vor oder nach dem Haften der zwei
Substrate durchgeführt
werden. Auf diese Weise kann das optische Aufzeichnungsmedium 20a hergestellt
werden.
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Die
obige Beschreibung betraf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen
Aufzeichnungsmediums. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann
aber zudem den folgenden Arbeitsgang zur Aufzeichnung von Informationssignalen
einschließen,
wie im Folgenden beschrieben.
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Die
folgende Beschreibung betrifft ein Beispiel eines Verfahrens zur
Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationssignalen mit einem erfindungsgemäßen optischen
Aufzeichnungsmedium. 3 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung
zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationssignalen mit einem
optischen Aufzeichnungsmedium.
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Die
Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung 30, die in 3 gezeigt
wird, umfasst eine Laserdiode 31, einen Halbspiegel 32,
eine Objektivlinse 33, einen Fotodetektor 34 und
einen Motor 35. Der Motor 35 dreht ein optisches
Aufzeichnungsmedium 36. Das optische Aufzeichnungsmedium 36 ist
das erfindungsgemäße und wird
mit einem Laserstrahl L von der Seite des Substrats 11 oder
der Seite des ersten Substrats 21 aus bestrahlt.
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Der
Laserstrahl L, der von der Laserdiode 31 emittiert wird,
durchläuft
den Halbspiegel 32 und die Objektivlinse 33, um
auf dem optischen Aufzeichnungsmedium 36 fokussiert zu
werden, wodurch Informationssignale aufgezeichnet und wiedergegeben
werden.
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Wenn
die Informationssignale aufgezeichnet werden sollen, wird die Stärke des
Laserstrahls L moduliert, um eine Pulsform wie in 4 gezeigt
aufzuweisen. Mit anderen Worten, die Stärke des Laserstrahls L wird
zwischen den Leistungspegeln P1, P2 und P3 moduliert, wobei P1 > P2 ≥ P3 ≥ 0. Der Leistungspegel
P1 ist einer, der ausreicht, um die Phasenwechselschicht 14b bei
einer Einstrahlung des Laserstrahls L sofort zum Schmelzen zu bringen.
Die Leistungspegel P2 und P3 sind solche, bei denen die Phasenwechselschicht 14b bei
Einstrahlung des Laserstrahls L nicht sofort geschmolzen werden
kann. Die Laserstärke
kann durch Modulation eines Stroms zum Treiben eines Halbleiterlasers
moduliert werden. Darüber
hinaus kann die Laserstärke
mit Mitteln wie z.B. einem elektrooptischen Modulator, einem akustooptischen
Modulator oder dergleichen moduliert werden.
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Marks
von Informationssignalen werden durch den Wechsel der Phasenwechselschicht 14b aus
einem kristallinen Zustand zu einem amorphen Zustand ausgebildet.
Die Marks können
durch eine Einstrahlung eines einfachen Rechteckpulses mit einem
Leistungspegel P1 auf das optische Aufzeichnungsmedium 36 ausgebildet
werden. Zur Bildung einer längeren
Mark wird vorzugsweise eine Aufzeichnungspulsfolge verwendet, die
eine Vielzahl von Pulsfolgen einschließt, die aus den Leistungspegeln
P1, P2 und P3 moduliert werden. Die Verwendung solch einer Pulsfolge
verhindert die Überhitzung
und gewährleistet,
dass die Mark eine einheitliche Breite aufweist. Die Abschnitte,
wo keine Mark ausgebildet werden soll, oder Abschnitte mit Marks, die
gelöscht
werden sollen, werden mit einem Laserstrahl L bei einem Leistungspegel
P2 bestrahlt.
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Wie
in 4 gezeigt, kann direkt nach der obigen Vielzahl
von Pulsfolgen ein Laserstrahl mit einem Leistungspegel P4 (wobei
P2 > P4 ≥ 0) eingestrahlt
werden. Solch ein Abkühlungsabschnitt
kann eine Hitze eines Mark-Endes beseitigen, das dazu neigt, besonders überhitzt
zu sein, und ist wirkungsvoll zur Anpassung einer Mark-Form. Der
Anfang einer Mark neigt dazu, leicht einen amorphen Zustand anzunehmen,
und neigt zu einer reduzierten Mark-Breite. Deshalb kann am Anfang
einer Mark nur ein Anfangspuls aus der Vielzahl von Pulsfolgen eine
längere
Zeit lang angelegt werden, oder der Leistungspegel des Anfangspulses
kann auf über
P1 erhöht
werden, um sowohl am Ende als auch am Anfang die gleiche Mark-Breite zu erhalten.
Andernfalls, wenn die Zeiten der jeweiligen Pulse in der Vielzahl
von Pulsfolgen und die Zeiten zwischen den jeweiligen Pulsen gleich
eingestellt sind, kann die Modulation mit einer Einzelfrequenz durchgeführt werden,
was den Vorteil bietet, dass das Modulationsverfahren vereinfacht
wird.
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Bei
der Aufzeichnung und Wiedergabe in Bezug auf ein optisches Aufzeichnungsmedium
werden die Mark-Randpositionen nicht eingefluchtet, und es können Unregelmäßigkeiten
an den Mark-Enden auftreten und eine Zunahme von Jitter bewirken,
der auf die Einflüsse
der Länge
einer Mark, der Länge
der Spaces vor und nach der Mark, einer Länge einer benachbarten Mark
oder ähnliches
zurückzuführen sind.
Um solche eine Zunahme von Jitter zu vermeiden, können die
Positionen und Längen
der jeweiligen Pulse der obigen Pulsfolgen angepasst werden, um
so korrigiert zu werden, dass die Randpositionen in jedem Muster
ausgerichtet sind.
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Wenn
die Informationssignale, die auf diese Weise aufgezeichnet wurden,
wiedergegeben werden sollen, wird die optische Scheibe mit kontinuierlichem
Licht bei einem Leistungspegel P5 (wobei P2 > P5 > 0)
bestrahlt, das von der optischen Scheibe reflektierte Licht wird
zum Fotodetektor 34 durchgelassen, und die Änderungen
in der Menge des reflektierten Lichts werden als wiedergegebene
Signale erkannt.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Beispielen
ausführlich
beschrieben, beschränkt
sich aber nicht auf die folgenden Beispiele.
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Beispiel 1
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In
Beispiel 1 ist die Beschreibung auf ein Beispiel der Herstellung
des optischen Aufzeichnungsmediums 10, das in Ausführungsform
1 beschrieben wurde, gerichtet.
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In
Beispiel 1 wurde ein Substrat (mit einem Durchmesser von 12 cm und
eine Dicke von 0,60 mm) verwendet, das aus einem Polycarbonatharz
bestand. Auf der Oberfläche
des Substrats wurde eine Spiralrille ausgebildet, die eine Tiefe
von etwa 70 nm und eine Breite von 0,6 μm aufwies, mit einer Erhöhung, die
mit einer Breite von etwa 0,6 μm
ausgebildet war.
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Dann
wurde auf die gerillte Oberfläche
des Substrats aufeinanderfolgend eine untere Schutzschicht (mit
einer Dicke von etwa 140 nm), eine untere Interferenzschicht (mit
einer Dicke von etwa 5 nm), eine Kristallkeimbildungsschicht, eine
Phasenwechselschicht (mit einer Dicke von etwa 9 nm), eine obere
Zwischenschicht (mit einer Dicke von etwa 3 nm), eine obere Schutzschicht
(mit einer Dicke von etwa 40 nm), eine optische Absorptionskorrekturschicht
(mit einer Dicke von etwa 40 nm) und eine Reflektionsschicht (mit
einer Dicke von etwa 80 nm) laminiert. Auf diese Weise wurde eine
Vielzahl von Testmustern hergestellt, die sich in der Dicke und
der Position der Kristallkeimbildungsschicht voneinander unterschieden.
Die jeweiligen Schichten wurden durch Sputtern von einem Target
(Materialvorrat) mit einer Dicke von etwa 6 mm und einem Durchmesser
von 10 cm ausgebildet.
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Spezifisch
wurde die untere Schutzschicht mit einem Target aus ZnS-SiO2 (mit einem Molverhältnis ZnS : SiO2 =
80 : 20) geformt; die untere Zwischenschicht mit einem Ge-Target;
die Kristallkeimbildungsschicht mit einem Target aus Sn-Te (mit
einem Atomverhältnis
Sn : Te = 50 : 50); die Phasenwechselschicht mit einem Target aus
Ge-Sb-Te (mit einem Atomverhältnis
Ge : Sb : Te = 29 : 21 : 50); die obere Zwischenschicht mit einem
Ge-Target; die obere Schutzschicht mit einem Target aus ZnS-SiO2 (mit einem Molverhältnis ZnS : SiO2 =
80 : 20); die optische Absorptionskorrekturschicht mit einem Target
aus Ge-Cr (mit einem Atomverhältnis
Ge : Cr = 80 : 20); und die Reflektionsschicht mit einem Target
aus Ag-Pd-Cu (mit einem Atomverhältnis
Ag : Pd : Cu = 98 : 1 : 1) ausgebildet.
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Die
Phasenwechselschicht und die Zwischenschichten wurden mit Mischgasen
aus Ar und Stickstoff als einem Sputtergas geformt. Die Menge des
Stickstoffgases, das im Sputtergas enthaltenen war, war zur Bildung
der Phasenwechselschicht auf etwa 5 Vol-% und zur Formung der Zwischenschichten
auf etwa 40 Vol-% eingestellt. Für
die Formung der anderen Schichten als diesen wurde nur Ar als Sputtergas
verwendet. Die Kristallkeimbildungsschicht wurde mit einer Gleichstromversorgung unter
den Bedingungen einer Sputterleistung von 50 W und einem Sputtergasdruck
von 0,3 Pa ausgebildet.
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Auf
die Oberfläche
der auf diese Weise ausgebildeten Mehrfachschichten wurde durch
Spin-Coating ein UV-aushärtbares
Harz aufgetragen. Dann wurde das UV-aushärtbare Harz zur Härtung mit
UV-Strahlen bestrahlt, wodurch eine Überzugsschicht ausgebildet
wurde. Danach wurden die Mehrfachschichten von der Substratseite
aus mit einem Laserstrahl bestrahlt, und dadurch wurde die Phasenwechselschicht
gebrannt, wodurch die gesamte Fläche
der Phasenwechselschicht initialisiert, d.h. kristallisiert wurde.
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Auf
diese Weise wurden zehn Typen von optischen Aufzeichnungsmedien
hergestellt, die sich hinsichtlich der Dicke und der Position der
Kristallkeimbildungsschicht unterschieden. Für die so hergestellten optischen
Aufzeichnungsmedien wurde eine Mark-Endaufzeichnung mit einer linearen
Geschwindigkeit von 8,2 m/s mit einem optischen System mit einer
numerischen Apertur (NA) von 0,6 und einer Wellenlänge von
660 nm durchgeführt.
Dann wurden die folgenden Messungen durchgeführt. Zuerst wurde ein 3T-Signal
bei 9,7 MHz und ein 11T-Signal bei 2,6 MHz 11 mal abwechselnd in
der Vertiefung und Erhöhung
aufgezeichnet. Mit anderen Worten, das 3T-Signal wurde 6 mal und
das 11T-Signal 5 mal aufgezeichnet. Dann wurde diese Spur in dem
Zustand wiedergegeben, in dem die 3T-Signale aufgezeichnet worden
waren, und das Träger-Rausch-Verhältnis wurde
mit einem Spektrumsanalysator gemessen. Ferner wurde ein 11T-Signal einmal darauf
aufgezeichnet, und dann wurde das Extinktionsverhältnis der
Amplitude des 3T-Signals, d.h. das Löschverhältnis, mit einem Spektrumsanalysator
gemessen.
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Dabei
wurde ein einfacher Rechteckpuls mit einer Pulsbreite von 25,8 nm
(beim Leistungspegel P1) verwendet, um das 3T-Signal aufzuzeichnen. Bei der Aufzeichnung
eines 11T-Signals wurde eine Pulsfolge (beim Leistungspegel P1)
verwendet, die neun Pulse enthielt. Diese Pulsfolge schloss den
ersten Puls mit einer Breite von 25,8 ns und den zweiten bis neunten
Puls mit einer Breite von 8,6 ns und Abschnitte (beim Leistungspe gel
P3) zwischen den jeweiligen Pulsen mit einer Breite von 8,6 ns ein.
Abschnitte, wo keine Mark aufzuzeichnen waren, wurden mit kontinuierlichem
Licht beim Leistungspegel P2 bestrahlt. Dabei betrug P3 = P2. Die
Leistungspegel wurden wie folgt bestimmt. Der Aufzeichnungsleistungspegel
P1 entsprach dem 1,5-fachen der unteren Leistungsgrenze bei einem
Träger-Rausch-Verhältnis, das
45 dB überstieg.
Der Leistungspegel P2 war der Zentralwert in dem Leistungsbereich,
in welchem das Löschverhältnis 20
dB überstieg.
Ferner war der Wiedergabeleistungspegel P5 auf 1,0 mW eingestellt.
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In
Bezug auf die optischen Aufzeichnungsmedien, die den Messungen unter
den oben genannten Bedingungen unterzogen wurden, wurde ein beschleunigter
Test durchgeführt,
bei dem die optischen Aufzeichnungsmedien in einem Zustand, in dem
das 3T-Signal aufgezeichnet war, 100 Stunden lang bei 90°C und einer relativen
Feuchte (RH) von 80% in einem thermostatischen Ofen gehalten wurden.
Nach dem beschleunigten Test wurde die Spur der Aufzeichnung unterzogen,
bevor der beschleunigte Test wiederholt wurde, und dann wurde das
Träger-Rausch-Verhältnis gemessen.
Ferner wurde ein 11T-Signal einmal darauf aufgezeichnet, und dann
wurde das Löschverhältnis gemessen.
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Die
Ergebnisse der Träger-Rausch-Verhältnisse
und Löschverhältnisse,
die auf diese Weise vor und nach dem beschleunigten Test gemessen
wurden, sind in Tabelle 1 aufgeführt.
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In
Tabelle 1 gibt „Unterseite" in der linken Spalte
bei der Kristallkeimbildungsschicht an, dass die Kristallkeimbildungsschicht
zwischen der Phasenwechselschicht und der unteren Zwischenschicht
ausgebildet war. „Oberseite" gibt an, daß die Kristallkeimbildungsschicht
zwischen der Phasenwechselschicht und der oberen Zwischenschicht
ausgebildet war.
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Das
Test-muster 1 ist ein optisches Aufzeichnungsmedium, in dem keine
Kristallkeimbildungsschicht ausgebildet war. Die Testmuster 2 bis
8 sind optische Aufzeichnungsmedien, bei denen die Kristallkeimbildungsschicht
nur auf der Unterseite der Phasenwechselschicht ausgebildet war.
Das Test-muster 9 ist ein optisches Aufzeichnungsmedium, bei dem
die Kristallkeimbildungsschicht nur auf der Oberseite der Phasenwechselschicht
ausgebildet war. Und das Test-muster 10 ist ein optisches Aufzeichnungsmedium,
bei dem die Kristallkeimbildungsschichten auf beiden Seiten der
Phasenwechselschicht ausgebildet waren.
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Das
Test-muster 1 ohne Kristallkeimbildungsschicht weist vor dem beschleunigten
Test ein hohes Träger-Rausch-Verhältnis und
ein ausreichendes Löschverhältnis auf.
Doch hatte das Löschverhältnis nach
dem beschleunigten Test um 8 dB abgenommen. Dies ist wohl darauf
zurückzuführen, dass
das Kristallkeimbildungsvermögen
der Phasenwechselschicht aufgrund der Aufbewahrung unter hohen Temperatur-
und Feuchtigkeitsbedingungen nachgelassen hatte. Andrerseits wiesen
die Testmuster, die mit der Kristallkeimbildungsschicht versehen
waren, sowohl vor als auch nach dem beschleunigten Test hohe Löschverhältnisse
auf. Vor allem die Testmuster mit dicker Kristallkeimbildungsschicht
wiesen hohe Löschverhältnisse
auf. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, dass
das Material Sn-Te der Kristallkeimbildungsschicht eine das Kristallkeimbildungsvermögen der
Phasenwechselschicht verbessernde Wirkung aufweist und die Wirkung
selbst nach dem beschleunigten Test beibehalten wird. Andererseits
wurde das Träger-Rausch-Verhältnis vor
dem beschleunigten Test mit der Zunahme in der Dicke der Kristallkeimbildungsschicht
verringert.
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Wenn
die Kristallkeimbildungsschicht dicker als eine bestimmte Dicke
ist, wie im Test-muster 8, befindet sich die Phasenwechselschicht
direkt nach dem Auftragen in einem kristallinen Zustand. In der
Test-muster 8 war das Träger-Rausch-Verhältnis bei
der Erstaufzeichnung gering, d.h. etwa 30 dB. Zudem nahm das Träger-Rausch-Verhältnis der
Testmuster 8 zu, als die Aufzeichnung wiederholt wurde, und erreichte
etwa 50 dB, um gesättigt
zu sein, nachdem die Aufzeichnung etwa 20 mal wiederholt wurde.
Daraus wurde gefolgert, dass das optische Aufzeichnungsmedium nach
Beispiel 1 nicht praxistauglich ist, wenn es eine Kristallkeimbildungsschicht
mit einer Dicke von 3,0 nm oder mehr aufweist.
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Den
obigen Ergebnissen zufolge waren von den optischen Aufzeichnungsmedien
nach Beispiel 1 sehr praxistaugliche und zuverlässige optische Aufzeichnungsmedien
mit ausreichendem Träger-Rausch-Verhältnis und
Löschverhältnis sowohl
vor als auch nach dem beschleunigten Test solche, die mit der Kristallkeimbildungsschicht
von geeigneter Dicke versehen waren. In den optischen Aufzeichnungsmedien
dieses Beispiels lag eine bevorzugte Dicke der Kristallkeimbildungsschicht
in einem Bereich zwischen 0,5 nm und 2,0 nm. Doch variiert die bevorzugte
Dicke der Kristallkeimbildungsschicht abhängig von den Auftragungsbedingungen
wie z.B. einer Sputterleistung, einem Sputtergasdruck, einer Substrattemperatur
und dergleichen, und vom Material und von der Konfiguration der
Schichten. Experimenten zufolge, die von den Erfindern durchgeführt wurden,
war es zum Beispiel möglich,
dass die Phasenwechselschicht, die in einem amorphen Zustand aufgetragen
wurde, ihre Wirkung zur Entfaltung kommen ließ, solange die Kristallkeimbildungsschicht
eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,3 nm und 5 nm aufwies.
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Die
Test-muster 9 und 10 wiesen beide im Wesentlichen die gleichen Träger-Rausch-Verhältnisse
und Löschverhältnisse
wie die in Test-muster 4 auf. Diesen Ergebnissen wurde entnommen,
dass in den optischen Aufzeichnungsmedien mit einer Kristallkeimbildungsschicht
auf einer Seite der Phasenwechselschicht und in dem optischen Aufzeichnungsmedium
mit einer Kristallkeimbildungsschicht auf beiden Seiten der Phasenwechselschicht
die gleiche Wirkung erreicht wurde.
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Beispiel 2
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In
Beispiel 2 betrifft die Beschreibung ein Beispiel der Herstellung
eines optischen Aufzeichnungsmediums mit einer Kristallkeimbildungsschicht,
die Stickstoff enthält.
In Beispiel 2 wurde das gleiche optische Aufzeichnungsmedium wie
das der Test-muster 4 in Tabelle 1 hergestellt, mit der Ausnahme,
dass während
der Bildung der Kristallkeimbildungsschicht der Kristallkeimbildungsschicht
Stickstoff beigemischt wurde.
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Der
Stickstoff wurde der Kristallkeimbildungsschicht beigemischt, indem
er in ein Sputtergas gemischt wurde, das verwendet wurde, als die
Kristallkeimbildungsschicht ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurde eine
Vielzahl von Test-mustern mit verschiedenen Stickstoff-Partialdrucken
hergestellt. Die Kristallkeimbildungsschicht wurde mit einer Gleichstromversorgung
unter den Bedingungen einer Sputterleistung von 400 W und einem
Sputtergasdruck von 0,3 Pa aufgetragen. Als Sputtergas wurde ein
Mischgas aus Argon und Stickstoff benutzt. Der Gesamtdurchsatz des
Sputtergases war konstant eingestellt, und der Stickstoff-Partialdruck (die
Menge des Stickstoffgases im Sputtergas) wurde durch Ändern des
Verhältnisses
zwischen Argon und Stickstoff variiert.
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In
Bezug auf die Vielzahl von Test-mustern, die auf diese Weise hergestellt
wurden, wurden die gleichen Messungen wie die in Beispiel 1 durchgeführt. Die
Meßergebnisse
sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Tabelle
2 enthält
auch optische Konstanten der Kristallkeimbildungsschicht, d.h. Brechungsindices
n und Extinktionskoeffizienten k. Die optischen Konstanten wurden
anhand des Reflektionsvermögens
und des Durchlässigkeitsgrads
der Kristallkeimbildungsschichten berechnet. Die Messungen des Reflektionsvermögens und
des Durchlässigkeitsgrads
wurden an Kristallkeimbildungsschichten (mit Dicken von etwa 10
nm) durchgeführt,
die auf Quartzsubstraten unter den gleichen Bedingungen gebildet
wurden wie jene, die für
die Kristallkeimbildungsschichten der Test-muster 4 und 11 bis 16
verwendet wurden.
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Wie
aus Tabelle 2 hervorgeht, nahm das Träger-Rausch-Verhältnis mit
der Zunahme im Stickstoff-Partialdruck zu und überstieg 52 dB, wenn die Stickstoffmenge
im Sputtergas mindestens 20 Vol-% betrug. Andererseits nahmen die
Löschverhältnisse
mit der Zunahme im Stickstoff-Partialdruck ab, doch es wurden ausreichende
Werte von mindestens 30 dB beibehalten. Um in Beispiel 1 ein Träger-Rausch-Verhältnis von
mindestens 52 dB zu erhalten, muss die Dicke der Kristallkeimbildungsschicht
auf etwa 0,5 nm reduziert werden, was nach dem beschleunigten Test
das Löschverhältnis von
unter 30 dB zur Folge hat. Andrerseits wurden sowohl ein Träger-Rausch-Verhältnis von
mindestens 52 dB und ein Löschverhältnis von
min destens 30 dB zugleich erhalten, wenn die Kristallkeimbildungsschicht
stickstoffhaltig war.
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Bevorzugt
wird die Kristallkeimbildungsschicht deshalb unter einer Bedingung
eines ausreichend hohen Stickstoff-Partialdrucks aufgetragen. Spezifisch
ist es vorzuziehen, dass die Stickstoffmenge im Sputtergas in einem
Bereich zwischen 20 Vol-% und 100 Vol-% liegt. Unter anderem liegt
ein bevorzugter Bereich zwischen 40 Vol-% und 80 Vol-%. Wenn die
Stickstoffmenge im Sputtergas auf einen Bereich zwischen 40 Vol-% und
80 Vol-% eingestellt wird, können
die jeweiligen Eigenschaften des optischen Aufzeichnungsmediums
gut ausgewogen sein. Dabei kann der bevorzugte Bereich des Stickstoff-Partialdrucks
offenbar je nach Typ der Sputtergasversorgung, der Sputterleistung,
des Sputtergasdrucks und dergleichen variieren. Das heißt, wenn eine
HF-Stromversorgung verwendet wird, neigt der Stickstoff dazu, leicht
in Schichten aufgenommen zu werden. Deshalb wird davon ausgegangen,
dass der geeignete Bereich des Stickstoff-Partialdrucks etwa 20%
bis 30% von dem bei Verwendung einer DC-Stromversorgung entsprechen
kann. Dadurch kann der Bereich des Stickstoff-Partialdrucks, der
die gewünschten
Schichteigenschaften ergibt, unter allen Sputterbedingungen spezifiziert
werden, wenn die optischen Konstanten, insbesondere der Extinktionskoeffizient
k, als Indikator genommen wird. Den Ergebnissen, die in Tabelle
2 aufgeführt
sind, wird entnommen, dass der bevorzugte Bereich des Extinktionskoeffizienten
k im Bereich zwischen 0,6 und 1,7 liegt. Ferner lag den Experimenten
zufolge, die von den Erfindern durchgeführt wurden, der bevorzugte
Bereich des Extinktionskoeffizienten k zwischen 0,5 und 2,0.
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Im
obigen wurden die Ergebnisse mit einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von
660 nm in einem roten Wellenlängenbereich
erhalten, was die Bedingungen, die auf die vorliegende Erfindung
angewandt werden können,
aber nicht einschränkt.
Zum Beispiel kann sich die gleiche Wirkung der Kristallkeimbildungsschicht
selbst bei Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge zwischen
380 nm und 450 nm in einem violett-blauen Wellenlängenbereich
entfalten.
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Wie
oben beschrieben, kann dem erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmedium
entsprechend ein optisches Aufzeichnungsmedium erhalten werden,
das sogar nach einer langfristigen Lagerung stabile Aufzeichnungs-
und Wiedergabeeigenschaften aufweist.
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Ferner
kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums das erfindungsgemäße optische
Aufzeichnungsmedium leicht hergestellt werden.