JP2004185731A - 光情報記録媒体およびその製造方法、製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料を用いた相変化型光情報記録媒体において、Ｂｉ系結晶化促進層材料を用い、相変化記録膜形成時の高精度な基板温度制御を実現して、記録再生特性に優れた初期化操作不要な光情報記録媒体とその製造方法および製造装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体の製造方法において、成膜工程における該基板温度をモニタする工程と、該基板温度モニタ値を参照しながら、該基板をプラズマに曝してこれを所定温度に加熱する工程とを有することを特徴とする相変化型光情報記録媒体の製造方法。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、初期化操作が不要で記録特性に優れた相変化型光情報記録媒体、その製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビーム照射による情報の記録、再生および消去が可能な光情報記録媒体として、結晶状態と非晶質（アモルファス）状態の可逆的相変化を利用したいわゆる相変化型光情報記録媒体が知られている。これらのうち、実用化レベルで広く知られている記録材料として、ＧｅＴｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３擬似２元系組成を有していて、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５などの化合物組成に代表されるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ３元合金材料（以下、ＧｅＳｂＴｅ系材料）、およびＳｂ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３の２元系組成を主成分とし、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに代表されるＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料がある。前者のＧｅＳｂＴｅ系材料はＤＶＤ−ＲＡＭとして、後者のＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷおよびＤＶＤ＋ＲＷとして実用化されている。
【０００３】
さらに、近年、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料に関しては、Ｓｂ−Ｔｅ組成上は共晶組成近傍であって従来のＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料と変わらないものの、空間群Ｆｍ３ｍに属する準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相を有するという結晶構造上の新たな特徴を有するものが、高密度記録、繰り返し特性に優れたものとして開発（特許文献１参照。以下、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料）されている。すなわち、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相を基本骨格として、特性向上の必要に応じて、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｕなどの添加元素が少なくとも１種添加されたものであり、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ、ＩｎＳｂＴｅＧｅ、ＳｂＴｅＧｅなどに代表されるものである。本発明は、上記準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料を用いた相変化型光情報記録媒体およびその製造方法、製造装置に関するものである。
【０００４】
（ＧｅＳｂＴｅ系材料とＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料の違い）
ＧｅＳｂＴｅ系材料と準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料とを比較した場合、一見すると構成元素が同一または類似となる。たとえば、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料に対する添加元素がＧｅである場合には、構成元素がＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３元素となって、構成元素の上ではＧｅＳｂＴｅ系材料と全く同一となる。しかしながら、実際には後述のように、各元素の組成比や機能が大きく違うことなどから、物性やそれに基づく記録特性の相違点が非常に大きく、これまで根本的に異なる材料系として、異なったアプローチで開発が行なわれてきた。すなわち、ＧｅＳｂＴｅ系材料と準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料には、以下に挙げる相違点が知られている。
【０００５】
まず、第一に、前者はＧｅＴｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３擬似２元系合金として、Ｔｅを５０〜６０ａｔｏｍ％含むＴｅ系材料として捉えられるのに対し、後者はＳｂ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３の２元系合金、特に共晶点（Ｓｂ−３０ａｔｏｍ％Ｔｅ）近傍のＳｂ系材料として捉えられる。Ｇｅ量に関しては、前者が実用的に１０〜２０ａｔｏｍ％のＧｅを含み、１０ａｔｏｍ％未満では記録層としての役割を果たさないのに対し、後者は、Ｇｅを含む添加元素の総量が、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相の出現を妨げないように、好ましくは１０ａｔｏｍ％未満、より好ましくは８ａｔｏｍ％程度以下でなくてはならない。すなわち、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料では、１０ａｔｏｍ％以上のＧｅを含むことができない。
第二に、結晶と非晶質の間の相変化において、前者は、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３元素が結晶構造の基本骨格をなし、また、良好な記録再生動作にはこれら３元素が上記比率で必須であるのに対し、後者は、Ｓｂ、Ｔｅの２元素が結晶構造の基本骨格をなし、基本的には２元素のみで記録再生動作が可能である。後者において、記録層には周期律表第Ｉ族から第ＶＩＩ族に属する少なくとも１種類の元素、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎ、Ｓｎ、Ｃｕなどを含むことができるが、これらの元素は特性改善のための添加元素として作用する。特に、Ｇｅは保存信頼性を向上させる働きがある。このように、上記２材料において、Ｇｅ原子の役割が全く異なる。
第三に、溶融再結晶時（消去時）の結晶化においては、前者が非晶質マーク内で核形成が生じる均一核形成に基づくといわれているのに対して、後者は消去部（結晶部）と非晶質マークとの界面で起こる不均一核形成に基づくといわれている（例えば、非特許文献１参照。）。このような相変化メカニズムの違いから、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料は溶融・再結晶により消去を行なうが、ＧｅＳｂＴｅ系材料は固相消去である。この消去法の差のゆえに、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料は、記録のレーザビーム径を小さく絞ることにより、記録密度を際限なく高くすることが可能であるが、ＧｅＳｂＴｅ系材料では、マーク長で０．３５μｍ程度が実用上の限界とされている。このような違いから、両材料を用いた光情報記録媒体に互換性はない。
第四に、非晶質状態の記録層薄膜を加熱した際の結晶構造変化において、前者は面心立方格子系結晶構造、六方晶系結晶構造の順に、２度の相変化を起こすのに対し、後者は１度の相変化（面心立方格子系結晶構造または菱面体晶系結晶構造のいずれか一方になる）しか起こさず、結晶学的にも温度に対する挙動が異なる。
【０００６】
（従来の初期化工程とその問題）
現在実用化されている上記２相変化型光情報記録媒体では、記録層はスパッタリングなどの真空成膜法で成膜され、成膜工程直後の膜は、非晶質状態（アモルファス）となっており、媒体の反射率は５％未満である。一方、製品化された光情報記録媒体の記録層の初期状態は、駆動装置側のサーボを安定かつ容易に行なうために、反射率の高い結晶状態でなければならない（規格では１８％以上）。このため、成膜工程終了後に、媒体を回転させながら、半径方向に１００〜２００μｍ幅のレーザビームを順次照射して記録層を結晶化させる、いわゆる初期化プロセスが必要であった。しかしながら、上記初期化プロセスには、１枚あたり３０秒以上の時間が必要であるため、スループットを他工程と合わせるためには初期化装置が多数台必要となり、設備費が高くなって、製造コストの上昇を招くという不都合があった。
さらに、記録線速の高速化および記憶容量の高密度化にしたがい、初期化に適したレーザ強度の許容範囲は狭くなる方向にあるため、初期化用半導体レーザの強度プロファイル管理やその経時変化の管理などがより厳しく煩雑になり、安定して良品を得ることが困難になっていた。これによって、さらなる製造コストの上昇要因になっていた。
【０００７】
（初期化レスの従来技術）
こうした状況下、初期化プロセスの改善について工夫がなされてきた。その一つとして、ＧｅＳｂＴｅ系材料において、記録層の結晶化を促進する結晶化促進層をあらかじめ記録層の直下に設けておくことにより、成膜段階で記録層を結晶化させ、初期化プロセスを不要とするいわゆる初期化レス技術が知られている（特許文献２）。
上記特許文献２に記載の発明によると、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする材料からなる記録層を有する光情報記録媒体の製造方法において、ある一定の結晶構造からなる結晶化促進層（たとえば、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｂ化合物およびＢｉ化合物の少なくともいずれか１つを含む材料などからなる層）を設け、この直上に記録層を成膜することにより、成膜段階で記録層の結晶化をすることができ、これにより初期化が不要な光情報記録媒体を実現できるとされている。そして、ＣＮＲ、消去比についてのみであるが、安定した記録特性が得られることが開示されている。また、成膜中の基板温度を４５〜１１０℃に保持することで安定な結晶状態の記録層が得られるとしている。
なお、特許文献２に記載の発明の開示によれば、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする材料からなる記録層とは、非晶質状態から温度を上げていくと、面心立方格子系結晶構造、六方晶系結晶構造の順に相変化を起こす材料であるという記述や実施例等から、いわゆるＧｅＳｂＴｅ系材料を指すものであることは明らかである。
【０００８】
（本出願人らによる初期化レス従来技術）
特許文献２に記載の発明は、以下に述べる理由によって、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料を記録層に有する光情報記録媒体の初期化工程を不要とする方法について開示されたものとは言えない。
本発明者らの知見によると、結晶化促進層を用いる方法は、結晶化促進層の材料が及ぼすメディア特性への悪影響が大きいため品質の確保がままならず、結果的に製造コストを削減できないという問題を有している。特に、保存信頼性の低下が深刻な問題となる。これは、結晶化促進層が記録時に溶融して層としては存在しなくなるものの、依然として非晶質記録マーク中に何らかの形で分散して残存し、保存時に結晶化核等として働き、非晶質記録マークの結晶化を促進するためと考えられる。そのため、結晶化促進層を用いる方法においては、成膜段階での結晶化を容易とするという観点からは、結晶化しやすい記録層材料を用いることが望ましいのであるが、その場合には信頼性の確保が困難となり、また逆に、結晶化しにくく信頼性の高い記録材料を用いた場合には、保存信頼性の確保はできたとしても成膜段階での結晶化が困難となってしまう。すなわち、結晶化促進層を用いる方法は、成膜段階における記録材料の結晶化促進と、非晶質記録マークの信頼性確保（結晶化の阻害）という相反する要件を両立しなければならないという困難性を有する。
この点に関して、特許文献２では、前記のように、ＣＮＲ、消去比について安定した記録特性の得られることが実施例として開示されているものの、保存信頼性に関しては全く開示されておらず、唯一、記録層におけるＧｅの原子比率が１０ａｔｏｍ％未満の場合は、信頼性の点で好ましくないと言及されているのみである。
ＧｅＳｂＴｅ系材料の場合、保存信頼性の観点から、Ｇｅ添加量は１０ａｔｏｍ％以上であることが好ましいわけであるが、本発明者らの知見では、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料の場合、前述のようにＧｅ添加量は１０ａｔｏｍ％未満である必要がある。なぜならば、Ｇｅを含む添加元素の総量が１０ａｔｏｍ％以上になると、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相の形成が困難となり、また、たとえ準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相の形成がされたとしても、高密度記録が良好に行なえないという実験事実があるからである。つまり、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料において、Ｇｅの添加量は最大でも１０ａｔｏｍ％未満とならざるを得ない。これは、ＧｅＳｂＴｅ系材料では、Ｇｅ自身が結晶と非晶質間で相変化を起こす際に基本骨格をなすのに対して、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料では、あくまでも添加元素として作用するに過ぎないという、前述した両材料系の結晶化メカニズムの違いにも関連する物性の違いと考えられるが、いずれにせよ、上記のことから、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料で結晶化促進層を用いる方法において、成膜時の結晶化と信頼性の維持との両立をはかることは非常な困難が予想される。
このようなことから、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料で、初期化不要な光情報記録媒体に最適な記録材料を見出すには膨大な組み合わせについて検討する必要があり、多大な労力が必要とされることが予想される。
以上のような事情を鑑みた場合、特許文献３に記載の発明をもとにして準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料で初期化プロセスを不要とすることは容易でなく、技術の飛躍的進歩が必要である。さらに、ＧｅＳｂＴｅ系材料を前提とする特許文献２に記載の発明は、これらの課題を認識していて準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料を意図的に排除したものか、もしくは、逆にこれらの課題を全く認識しておらず、その解決方法が開示されていないものと考えられる。
【０００９】
上記課題を解決するために、これまで本発明者らは、「Ｓｂ、Ｔｅの他に、他元素を実質的に含まないまたは周期律表第Ｉ族乃至ＶＩＩ族に属する元素の少なくとも１種類の元素を含む記録層と、その余の層とを有する光記録媒体において、前記その余の層が記録状態安定化材料と結晶化促進材料とを含む結晶化促進層であり、前記光記録媒体にエネルギー照射して記録操作することにより、該記録層の成膜工程終了時に該記録層中に存在した以上の量の前記他元素が前記結晶化促進層から記録層中に移行して存在するようになる相変化記録媒体」（特許文献３）について出願している。記録状態安定化材料とは、４族元素、１Ｂ族元素、３族元素及び／又は５族元素からなり、望ましくはＧｅ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂ及び／又はＮである。また、結晶化促進材料とは、５族元素、６族元素からなり、望ましくはＳｂ、Ｂｉ及び／又はＴｅである。
【００１０】
（従来の初期化レス技術の問題点）
本発明者らがさらに研究を重ねた結果、特許文献４において、結晶化促進層にＢｉ−Ｇｅを用いた場合、結晶化促進層中のＧｅ相対濃度が増大するに従い、結晶化促進層の結晶化促進効果が減少していくことが分かった。すなわち、より望ましい組み合わせである記録層に他元素を実質的に含まない場合、保存信頼性等の観点からＢｉ相対濃度＜Ｇｅ相対濃度である必要があるが、Ｇｅ相対濃度が５０％を超えると、結晶化促進層の結晶化促進効果が著しく減少し、記録層の結晶性が悪化してしまうため、基板温度を８０℃以上、かつ０．６ｍｍ厚基板では光情報記録媒体の記録再生に悪影響を及ぼす熱変形が残留しない上限温度である約９０℃未満に制御しなくてはならない。
特許文献３に記載の発明では、ＧｅＳｂＴｅ系材料において、成膜中の基板温度を４５〜１１０℃に保持することで安定な結晶状態の記録層が得られるとしているが、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料では、上記のような高精度な温度制御が必要であり、当然のことながら、特許文献３には、このような高精度な基板温度制御についての具体的な技術開示あるいはそれを示唆する記述は一切ない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−４３４１５号公報
【非特許文献１】
Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ、１９９９、講演番号ＷＡ２
【特許文献２】
特許第３１８５８９０号公報
【特許文献３】
特願平０１−３１９８８７号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ系材料を用いた相変化型光情報記録媒体において、Ｂｉ系結晶化促進層材料を用い、相変化記録膜形成時の高精度な基板温度制御を実現して、記録再生特性に優れた初期化操作不要な光情報記録媒体とその製造方法および製造装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明の（１）「少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体の製造方法において、成膜工程における該基板温度をモニタする工程と、該基板温度モニタ値を参照しながら、該基板をプラズマに曝してこれを所定温度に加熱する工程とを有することを特徴とする相変化型光情報記録媒体の製造方法」、（２）「前記温度モニタ工程に続き、基板加熱工程と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する工程とを有し、温度モニタ工程における基板温度モニタ値によって、続く加熱工程におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする前記第（１）項に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法」、（３）「前記基板加熱工程に続き、温度モニタ工程と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する工程とを有し、加熱工程において直前に加熱された基板の温度を温度モニタ工程で計測し、該基板に続いて加熱工程で加熱される基板のプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする前記第（１）項に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法」、（４）「前記温度モニタ工程において、基板からの赤外線強度を基板全面もしくは一部の面内平均またはその移動平均としてモニタし、該赤外線強度と所定基板温度に相当する赤外線標準強度との差分が小さくなるように、基板加熱工程におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする前記第（１）項に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法」、（５）「前記基板成膜工程から基板加熱工程に基板が搬送される過程、または基板加熱工程から基板成膜工程に基板が搬送される過程に、温度モニタ工程を設けることを特徴とする前記第（１）項に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法」、（６）「前記基板加熱工程において、ヘリウムガスで基板を逆スパッタすることを特徴とする前記第（１）項に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法」により達成される。
【００１４】
また、上記課題は、本発明の（７）「少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体の製造装置において、成膜工程における該基板温度をモニタする手段と、該基板温度モニタ値を参照しながら、該基板をプラズマに曝してこれを所定温度に加熱する手段とを有することを特徴とする相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置」、（８）「前記温度モニタ手段に続き、基板加熱手段と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する手段とを有し、温度モニタ手段における基板温度モニタ値によって、続く加熱手段におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする前記第（７）項に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置」、（９）「前記基板加熱手段に続き、温度モニタ手段と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する手段とを有し、加熱手段において直前に加熱された基板の温度を温度モニタ手段で計測し、該基板に続いて加熱手段で加熱される基板のプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする前記第（７）項に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置」、（１０）「前記温度モニタ手段において、基板からの赤外線強度を基板全面もしくは一部の面内平均またはその移動平均としてモニタし、該赤外線強度と所定基板温度に相当する赤外線標準強度との差分が小さくなるように、基板加熱手段におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする前記第（７）項に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置」、（１１）「前記基板成膜手段から基板加熱手段に基板が搬送される過程、または基板加熱手段から基板成膜手段に基板が搬送される過程に、温度モニタ手段を設けることを特徴とする前記第（７）項に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置」、（１２）「前記基板加熱手段において、ヘリウムガスで基板を逆スパッタすることを特徴とする前記第（７）項に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置」により達成される。
【００１５】
また、上記課題は、本発明の（１３）「少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体のうち、該結晶化促進層の主成分がＢｉであり、かつ記録層がＳｂ、Ｔｅの他に他元素を実質的に含まないまたは周期律表第Ｉ族乃至ＶＩＩ族に属する元素の少なくとも１種類の元素を含む相変化型光情報記録媒体であって、前記第（１）項乃至第（６）項のいずれかに記載の製造方法および／または前記第（７）項乃至第（１２）項いずれかに記載の製造装置によって製造された相変化型光情報記録媒体」により達成される。
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、図１を用い、従来の相変化型光情報記録媒体の製造方法および製造装置について説明する。図１（ａ）は、典型的なスパッタリング装置の模式図（上面図）である。（８）は、ロードロック室（９）に基板を導入するための基板投入機構、成膜室（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）および（７）には、それぞれ成膜する膜の構成成分からなるスパッタターゲット（スパッタカソード）を備えている。ロードロック室（９）は、スパッタ装置内の高真空（通常１０−５Ｐａ台以下）に基板を導入する際の真空粗引き室（通常１０−２Ｐａ台）である。
成膜室の構成は、例えば、下部誘電体層成膜室（１）および（２）、結晶化促進層成膜室（３）、相変化記録層成膜室（４）、上部保護層成膜室（５）、反射層成膜室（６）および（７）である。
基板は、図示していない図下側の基板搬送ラインから、基板投入機構（８）によってロードロック室（９）に導入され、真空引きされた後に、搬送アーム（１０）の伸縮動作と搬送モータ（１１）の回転動作により、成膜室（１）から（７）まで順次搬送・成膜され、再びロードロック室（９）にもどり、基板投入機構（８）から未処理の基板と入れ替えに真空系外に排出される。
これら一連の動作について、図１（ａ）から図１（ｃ）を用いて説明する。図１（ａ）は、ロードロック室（９）に導入された基板の真空粗引きと、成膜室（１）から（７）で成膜が行なわれている状態の模式図である。次に、図１（ｂ）は、ロードロック室（９）での真空粗引きと、成膜室（１）から（７）での成膜が完了し、基板を次の工程に搬送するため、搬送アーム（１０）が所定位置に縮んでいる状態の模式図である。この状態を保持しながら、搬送モータ（１１）の回転動作により、基板を次工程に送っているのが図１（ｃ）の模式図である。この後、図の例では、搬送モータ（１１）が４５°回転すると、基板は次工程に送られたことになり、図１（ｂ）と相対的に同じ位置関係になる。さらに、搬送アーム（１０）が伸びて、図１（ａ）と相対的に同じ位置関係になったとき、ロードロック室（９）では、真空が大気開放され、基板投入機構（８）の回転によって、成膜された基板と未処理基板とが入れ替えられ、並行して成膜室で成膜が行なわれる。このようなシーケンスの繰り返しにより、順次成膜がなされていく。
【００１７】
成膜中、基板は、主にプラズマからの電子入射とスパッタターゲットからの輻射によって加熱される。例えば、下部誘電体層成膜後の基板温度は、下部誘電体層の種類や膜厚、基板厚にもよるが、通常、相変化型光情報記録媒体に用いられるＺｎＳ・ＳｉＯ_２下部誘電体層の場合、膜厚６０〜１００ｎｍ、０．６ｍｍ厚基板で、４０〜７０℃程度に昇温される。スパッタターゲットからの輻射熱は、装置の運転状態（タクト時間や継続運転時間の違いなど）や、ターゲットの消費状態（すなわちターゲット冷却効率の違い）によって変動する。また、特に高周波放電の場合、ターゲット周囲のアノード電極（通常、ＧＮＤ接地された装置筐体）への誘電体物質の付着状態によって、基板への電子入射にも差違が現れる。このような要因によって、例えば、記録層成膜室（４）に入る基板の温度は、数１０分から数時間あるいは数日のレンジで、数１０℃の温度幅で変動している。
したがって、従来のスパッタリング装置では、前述したような、記録層成膜室（４）における８０〜９０℃の温度管理は不可能であった。仮に、基板加熱のための加熱機構だけを増設しても、成膜による基板昇温の変動幅が数１０℃と大きいため、狙いの温度域に基板温度を制御することは極めて困難であった。
なお、ここで言う記録層成膜室における基板温度とは、基板が記録層成膜室に搬送された直後の、成膜直前のバイアス的なバルク基板温度を指し、成膜中の実基板温度もしくは基板表面温度を指すものではない。
【００１８】
本発明に関わる製造方法及び製造装置は、少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体の製造方法及び製造装置において、成膜工程及び手段における該基板温度をモニタする工程及び手段と、該基板温度モニタ値を参照しながら、該基板をプラズマに曝してこれを所定温度に加熱する工程及び手段とを有することを特徴とする。
基板をプラズマに曝すには、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電のような無極放電中に高周波バイアスをかけて基板を保持する方法及や手段、誘電体層等をスパッタ率の低いガスで成膜する方法や手段、単に基板を逆スパッタする方法や手段等があるが、これらに限定するものではない。基板をプラズマに曝し加熱する方法や手段は、光照射により基板の光吸収を利用した加熱方法や手段等に比べ、面内の温度均一性や制御の応答性に優れている。
成膜工程における基板温度をモニタする方法や手段としては、接触熱電対で熱起電力を測定する方法や手段、赤外線等の電磁波放射を利用して計測する方法や手段、抵抗値のように温度に対する物性値の変化量として計測する方法や手段等があるが、これらに限定されるものではない。すなわち、モニタする物理量は、直接温度でなくてもよく、温度との相関がある物理量であれば、本発明における基板温度モニタ値に含める。
なお、ここで言う成膜工程や成膜手段における基板温度とは、同様に成膜工程や成膜手段におけるバイアス的なバルク基板温度を指し、成膜中の実基板温度もしくは基板表面温度を指すものではない。
本発明によれば、基板温度の制御精度が飛躍的に向上し、例えば、記録層成膜室における基板温度を８０〜９０℃に制御することが可能となる。これにより、結晶化促進層の結晶化促進効果が充分に発現するため、成膜直後に結晶性の高い記録膜が安定して得られ、従来の初期化操作がなくても、未記録反射率が実用上問題なく高い相変化型光情報記録媒体が得られる。また、基板温度が９０℃を超えてオーバーシュートすることがないため、基板の機械的性質、例えば、ＤＶＤで言うチルト特性に代表される基板品質等に優れたドライブマッチングの高い相変化型光情報記録媒体が得られる。
【００１９】
本発明のより具体的な構成の製造方法及び製造装置は、温度モニタ工程及び手段に続き、基板加熱工程及び手段と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する工程及び手段とを有し、温度モニタ工程及び手段における基板温度モニタ値によって、続く加熱工程及び手段におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする。すなわち、本発明では、下部保護層等の成膜によって昇温された基板の温度を温度モニタ工程及び手段でモニタし、狙いとする基板温度に対する制御出力を演算して、続く基板加熱工程及び手段で所定温度になるように制御をかける。
本発明によれば、基板温度の制御精度が飛躍的に向上し、前述同様に実用的反射率でかつ高品質な相変化型光情報記録媒体が得られることに加え、温度測定→制御出力というＰ制御のため、例えば、装置の一時停止直後等などの外乱によって、一時的に基板温度の低い基板が温度モニタ工程に入っても、これに対応した適当な制御出力がなされ、制御が発散したり、基板温度が大きく変動することなく安定に稼働する。
【００２０】
本発明のより具体的な構成の製造方法及び製造装置は、基板加熱工程及び手段に続き、温度モニタ工程及び手段と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する工程及び手段とを有し、加熱工程及び手段において直前に加熱された基板の温度を温度モニタ工程及び手段で計測し、該基板に続いて加熱工程及び手段で加熱される基板のプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする。すなわち、本発明では、下部保護層等の成膜による基板昇温、さらに基板加熱工程及び手段で加熱された基板の温度を、続く温度モニタ工程及び手段でモニタし、狙いとする基板温度に対する制御出力を演算して、加熱工程及び手段で次の基板を加熱する際の条件に制御出力をかける。
本発明によれば、基板温度の制御精度が飛躍的に向上し、前述同様に実用的反射率でかつ高品質な相変化型光情報記録媒体が得られることに加え、温度測定→制御出力→温度測定というクローズド制御（ネガティブフィードバック制御）のため、より高い精度の温度制御が可能となる。
また、温度モニタ値は、記録層成膜室における基板温度と直接相関がある。すなわち、結晶化促進層の厚さは数ｎｍと薄く、ここでの基板温度上昇は無視でき、さらに基板の冷却速度は、例えば−０．２５℃／秒程度なので、記録層成膜室における基板温度は、温度モニタ工程から記録層成膜室までの搬送時間の単純な一次関数となる。これにより、記録層成膜室における基板温度を管理できるため、温度モニタ値をスパッタ工程の検査項目として利用でき、不良品を次工程に流す前の早い段階で摘出・破棄することが可能となる。
【００２１】
本発明のより具体的な構成の製造方法及び製造装置は、温度モニタ工程及び手段において、基板からの赤外線強度を基板全面もしくは一部の面内平均またはその移動平均としてモニタし、該赤外線強度と所定基板温度に相当する赤外線強度との差分が小さくなるように、基板加熱工程及び手段におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする。
本発明によれば、応答性良く非接触で温度モニタが可能で、しかも赤外線強度を基板面内の平均強度またはその移動平均としてモニタするため、外乱に対して安定な精度の高い温度制御が可能である。特に、請求項５の製造方法のような、短時間で温度を精度良くモニタすることが可能となる。
【００２２】
本発明のより具体的な構成の製造方法及び製造装置は、温度モニタ工程及び手段を基板成膜工程及び手段から基板加熱工程及び手段に基板が搬送される過程、または基板加熱工程及び手段から基板成膜工程及び手段に基板が搬送される過程に設けることを特徴とする。すなわち、本発明では、基板温度をスパッタ成膜の空き時間である前記基板搬送中にモニタする。
本発明によれば、成膜工程及び手段に新たな空間的負荷を与えることがない。具体的には、基板加熱室および成膜室に併設して専用の温度モニタ室等を設けないため、製造装置が大型化せず、従来の製造装置にも最小限の改造で適用が可能である。例えば、図１（ｂ）のタイミングで基板温度モニタを行なえばよい。
また、基板搬送中に温度をモニタすることで、温度モニタのタイミングを変更することが容易になる。すなわち、基板成膜工程及び手段から基板加熱工程及び手段への基板搬送過程あるいは基板加熱工程及び手段から基板成膜工程及び手段への基板搬送過程のいずれにも変更が容易であり、下部誘電体層の厚さや結晶化促進層、相変化記録層等の違いによって、適切な制御シーケンスを選択することが可能となる。逆に、専用の温度モニタ室やモニタ工程及び手段を設けるような方法では、制御シーケンスの変更には製造設備の改造が必要であったり、制御プログラムの煩雑化を招いたりするため、一般に困難である。
【００２３】
本発明のより具体的な構成の製造方法及び製造装置は、基板加熱工程及び手段において、ヘリウムガスで基板を逆スパッタすることを特徴とする。
本発明によれば、スパッタ率の低いヘリウムで逆スパッタすることで、投入エネルギーが効率的に基板加熱に使われる。また、基板加熱前後の膜厚変化も０．１ｎｍ以下の無視できる量に抑えられる。
【００２４】
本発明に関わる相変化型光情報記録媒体は、少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体のうち、該結晶化促進層の主成分がＢｉであり、かつ記録層がＳｂ、Ｔｅの他に他元素を実質的に含まないまたは周期律表第Ｉ族乃至ＶＩＩ族に属する元素の少なくとも１種類の元素を含む相変化型光情報記録媒体であって、請求項１乃至７いずれかに記載の製造方法および／または請求項８乃至１２いずれかに記載の製造装置によって製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、記録層成膜工程及び手段における基板温度が８０〜９０℃に制御され、結晶化促進層の結晶化促進効果が充分に発現するため、成膜直後に結晶性の高い記録膜が安定して得られる。したがって、従来の初期化操作がなくても、未記録反射率が実用上問題なく高い相変化型光情報記録媒体であり、基板の機械的性質に優れたドライブマッチングの高い相変化型光情報記録媒体である。
【００２５】
本発明によるＤＶＤ互換の相変化型光情報記録媒体の一例を図４に示す。（２３）が基板、（２４）が下部保護層、（２５）が結晶化促進層、（２６）が相変化記録層、（２７）が上部保護層、（２８）が反射層、（２９）は必要に応じて反射層の上に設けられる有機保護層である。通常、ＤＶＤ互換メディアの場合、０．６ｍｍ厚の基板を用いて図４の層構成を形成した後、図示していないもう１枚の０．６ｍｍ厚基板を有機保護層（２９）側に貼り合わせて１．２ｍｍ厚とする。この場合、レーザーの入射方向は図４の基板側（図の下から）である。基板の材料は、ほとんどの場合ポリカーボネートが使用される。基板にはグルーブ溝（３０）が形成されており、その深さは２００Å〜４５０Å程度、溝ピッチは０．７４μｍである。
【００２６】
本発明において、上部および下部保護層としては、ＳｉＯｘ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等の金属酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、ＴａＳ_４等の硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ_４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物が挙げられる。これらの材料は、単体で保護層として用いることができ、また、混合物として用いることもできる。例えば、混合物としては、ＺｎＳとＳｉＯｘ、Ｔａ_２Ｏ_５とＳｉＯｘが挙げられる。実際には、膜の熱特性やメディア化した際の記録特性の優位性等から、ＺｎＳ・ＳｉＯ_２膜が、現状、最も多く利用されている誘電体材料である。上部保護層および下部保護層は、それぞれ単層でも多層でも構わない。
【００２７】
下部保護層の膜厚は、５０〜２５０ｎｍの範囲が好ましい。５０ｎｍより薄くなると、耐環境性保護機能の低下、耐熱性低下、畜熱効果の低下となり好ましくない。２５０ｎｍより厚くなると、スパッタ法等による成膜工程において、膜温度の上昇により膜剥離やクラックが生じたり、メディアの記録感度の低下をもたらすので好ましくない。
上部保護層の膜厚は１０〜５０ｎｍが好ましい。該誘電体層の膜厚が１０ｎｍより薄いと、耐熱性が低下し好ましくない。逆に、１００ｎｍを越えると、記録感度の低下、温度上昇による膜剥離、変形、放熱性の低下により、繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。材料的には下部保護層と同様の材料を用いることができる。
【００２８】
本発明において、相変化記録層の主成分としてのＳｂ、Ｔｅは、ＳｂおよびＴｅが準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相を維持し、かつ記録層の記録材料が記録操作によりアモルファス相−結晶相に相変換可能な程度の量比を保持することを意味する。副成分の総量は、準安定Ｓｂ_３Ｔｅ相の出現を妨げないように、１０原子％未満であることが望ましい。
記録層に添加される不純物としては、結晶化速度や記録特性、保存特性を調整する目的で、周期律表第Ｉ属及至ＶＩＩ属に属する元素、例えば、Ａｇ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｈ、Ｈｇ、Ｉｒ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｏ、Ｐ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｏ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｐｕ、Ｒｂ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔｈ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｕ、ＣｌおよびＢｒ等の少なくとも１種類の元素を含むことができる。
より望ましくは、記録層中の不純物元素濃度を２原子％以下、さらに好ましくは１．５原子％以下、最も好ましくは実質的に不純物元素を含まないことがよい。ここで、記録材料中に含まれる不純物元素濃度が１原子％未満の場合を実質的に含有しないと定義する。これは、記録層への不純物添加が、記録層の結晶化転移温度を上げ、アズデポでの結晶化を困難にするためである。記録層の結晶化転移温度は、不純物元素を実質的に含まないＳｂ−Ｔｅ_２元合金の場合で１２０〜１３０℃であり、不純物添加によって１原子％当たり約１０℃上昇する。したがって、本発明による記録層の結晶化転移温度は、１２０〜１５０℃程度がより望ましく、膜厚としては５〜２５ｎｍである。
【００２９】
本発明において、結晶化促進層はＢｉ合金からなる。ここで合金とは、広く固溶体や金属間化合物およびこれらとＢｉ単体との混合物等を指す。不純物元素としては、融点調整、記録層と溶融混合時の結晶化速度調整、保存信頼性向上等のために、Ａｇ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｈ、Ｈｇ、Ｉｒ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｏ、Ｐ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｏ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｐｕ、Ｒｂ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔｈ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｕ、ＣｌおよびＢｒ等が選ばれる。なお、過度の不純物元素添加は、Ｂｉの結晶化促進効果を低減させてしまうため、不純物元素として特に望ましいのは、保存信頼性改善元素としてのＧｅおよび／またはＩｎである。特に、本発明において、記録層がＳｂおよびＴｅ以外の元素を実質的に含まない場合、結晶化促進層にはＧｅおよび／またはＩｎを含むことが望ましい。この場合、記録層と結晶化促進層が混合した際、Ｇｅ原子組成（αａｔｏｍ％）およびＩｎ原子組成（βａｔｏｍ％）ならびにＢｉ原子組成（γａｔｏｍ％）の平均組成に、α＋０．７β≧５原子％≧γの関係が成り立つことが保存信頼性上望ましい。
前記結晶化促進層は基板上で完全に連続な薄膜とならなくても良い。すなわち、成膜膜厚が質量膜厚で１ｎｍ程度の場合は、不連続な多数の島状になっている。成膜膜厚が増加すると、前記島同士がつながり、基板上で完全な薄膜となる。本発明においては、前記島状をも微視的な意味で結晶化促進層という。
【００３０】
反射層としては、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ等の金属を主とした材料の単体または合金を用いることができる。この層は、熱を効率的に放散させることが重要であり、膜厚は５０〜１６０ｎｍが好ましい。膜厚が厚すぎると、放熱効率が大きすぎて感度が悪くなり、薄すぎると感度は良好であるが、繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。特性としては、熱伝導率が高く、高融点で保護層材料との密着性がよいことなどが要求される。
【００３１】
上記材料および構成によるＤＶＤ互換の相変化型光情報記録媒体の場合、波長が６３５あるいは６５０ｎｍの半導体レーザーで、ＮＡ０．６５のピックアップを用いて記録再生することができる。記録方法としては、例えば、Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎで変調コードがＥＦＭ又はＥＦＭ＋［８／１６ＲＬＬ（２，１０）］方式等を用いることができる。この場合、パルスは先頭パルスとその後のマルチパルス部に分かれる。マルチパルス部は、加熱、冷却を繰り返し行なうためのものである。この場合、各パワーの関係は、加熱（記録）パワー＞消去パワー＞冷却パワーとなっていて、冷却パワーは読み出しパワー程度まで下げる。書き換え型ＤＶＤの場合、通常、線速は３．５〜８．５ｍ／ｓ、読み出しパワーは１ｍＷ以下で行なう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の製造方法および製造装置の実施例を示す。これら実施例によって、本発明は何ら限定されるものではない。
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明による製造装置の一実施例を模式図（平面図）で示したものである。それぞれ、下部保護層成膜室（１）および（２）、基板加熱室（１２）、結晶化促進層成膜室（３）、相変化記録層成膜室（４）、上部保護層成膜室（５）、反射層成膜室（１３）の順に基板が処理される。
図２（ａ）では、基板が下部保護層成膜室（２）から基板加熱室（１２）に搬送されるときの基板温度を、基板温度モニタ装置（１４）で計測する。基板温度のモニタ方法について、断面（Ａ−Ａ）を示した図３を用いて説明する。
【００３３】
基板（１７）は、搬送アーム（１０）先端の基板ホルダ（１５）に、基板の内周および外周への膜付着を防ぐためのマスク（１６）によって押着されている。図２（ａ）の下部保護層成膜室（２）は、図３のターゲット（１９）および防着シールド（２０）等から構成されている。搬送アーム（１０）が延び、基板（１７）および基板ホルダ（１５）が成膜室側にあるポジション（Ｂ）の状態のとき、ターゲット（１９）に高周波電圧が印加され、ターゲット（１９）の保護層材料が基板（１７）上に形成される。次に、基板（１７）および基板ホルダ（１５）は、搬送アーム（１０）が所定位置まで縮んだ状態ポジション（Ｃ）をとる。このとき、２つの反射ミラー（１８）と純ゲルマニウム製の隔壁窓（２１）を介し、赤外線光路（２２）によって、基板（１７）からの赤外線放射強度を基板温度モニタ装置（１４）で測定する。基板温度モニタ装置（１４）は赤外線放射温度計であり、数１００℃以下の温度測定で高いゲインが得られるような８〜１３μｍ帯に感度を有している。
次に、基板（１７）は基板加熱室（１２）に搬送され、ヘリウムガスで逆スパッタ加熱される。このときの逆スパッタ条件は、直前で基板温度モニタ装置（１４）で計測した下部保護層成膜後の基板温度と、相変化記録層成膜室（４）での狙いの基板温度８５℃との温度差に対応して、投入パワーと逆スパッタ時間が決められる。
このように、オープン制御によって基板加熱室（１２）で加熱された基板は、結晶化促進層、相変化記録層、上部保護層および反射層が成膜された後にスパッタ装置から排出され、次工程に搬送される。
【００３４】
図２（ｂ）では、基板が基板加熱室（１２）から結晶化促進層成膜室（３）に搬送される時の基板温度を、基板温度モニタ装置（１４）で計測する。基板温度のモニタ方法については、図３同様で、図３右側の成膜室が基板加熱室（１２）に変わる以外、位置関係的には同一である。図２（ｂ）の場合、基板加熱室（１２）で加熱された後の基板温度を計測し、次に下部保護層成膜室（２）から搬送されてくる基板の逆スパッタ条件にフィードバック制御をかける。制御出力は、図２（ａ）同様、相変化記録層成膜室（４）での狙いの基板温度８５℃との温度差に対応して、投入パワーと逆スパッタ時間が決められる。
【００３５】
このように、本発明の製造方法によれば、反射ミラー（１８）と隔壁窓（２１）、基板温度モニタ装置（１４）を増設するだけの最小限の改造で、従来の製造装置に適用が可能である。また、図２（ａ）および図２（ｂ）いずれのタイミングで制御をかけるかも、容易に変更が可能である。
【００３６】
【実施例】
次に、本発明による相変化型光情報記録媒体の実施例を示す。実施例では、０．６ｍｍ厚、直径１２０ｍｍのポリカーボネート基板（以下、ＰＣ基板）を用意し、図２（ａ）の製造装置で記録層成膜時の基板温度を８５℃に制御して、下記層構成を有する図４構造のＤＶＤ互換メディアを作製した。
（１）下部保護層 ＺｎＳ・ＳｉＯ_２（ｍｏｌ比７９．５：２０．５）７０ｎｍ
（２）結晶化促進層 Ｂｉ_３５Ｇｅ_６５ １．４ｎｍ
（３）相変化記録層 Ｓｂ_７７Ｔｅ_２３ １５ｎｍ
（４）上部保護層 ＺｎＳ・ＳｉＯ_２（ｍｏｌ比７９．５：２０．５）１６ｎｍ
（５）反射放熱層 Ａｇ １４０ｎｍ
【００３７】
実施例では、製造直後の反射率が１８％以上で、従来の初期化操作なく記録再生が可能であった。製造直後の記録ジッターは７．２％で、繰り返し記録１０００回後も８．５％で規格を満足できた。ここで、ジッターとは、記録マークとスペースの境界の読み出し時間のズレの標準偏差を、読み出しクロック１周期時間で除した値（単位％）であり、規格上９％以下である必要である。
なお、蛍光Ｘ線分析によって求めた記録層の平均組成は、Ｂｉ_３．０Ｇｅ_５．８Ｓｂ_７１．０Ｔｅ_２０．２であり、保存信頼性上望ましいＢｉとＧｅの量的関係を満足していた。
【００３８】
次に、比較例として、層構成等は実施例と同じで、基板温度制御を行なわない相変化記録媒体を作製した。このとき、下部保護層成膜後の基板温度のみをモニタしたところ、装置運転直後から基板温度が上昇しはじめ、約５０℃から約６５℃まで変化した。このとき得られた記録媒体は、いずれも製造直後の反射率が１０〜１５％と低く、従来の初期化操作なしでは記録再生が不可能であった。
実施例および比較例の相変化記録は、保存信頼性上望ましいＢｉとＧｅの量的関係を得るために、Ｇｅ過多な結晶化促進層を用いている。このため、比較例のように記録層成膜時の基板温度が低いと、Ｂｉ_３５Ｇｅ_６５膜の結晶化促進効果が充分に発現せず、成膜直後に結晶性の高い記録膜が得られない。Ｂｉ_３５Ｇｅ_６５膜を３〜５ｎｍに厚くすれば、製造直後の反射率だけは１８％程度に改善できるが、記録層中におけるＢｉ平均組成が過多になってしまい、保存信頼性が不充分で、再生光劣化が著しい粗悪な記録媒体になってしまうのは自明である。
【００３９】
別の比較例として、同様の層構成において、装置運転直後に記録層成膜時の基板温度が８５℃になるような加熱条件を固定し、連続生産を行なった。得られた記録媒体は、いずれも製造直後の反射率が１８％以上と高かったが、次第に基板に熱変形が残留し始め、周方向のチルト特性が満足できなくなった。これは、上記実施例のように、下部保護層成膜後の基板温度が約５０℃から約６５℃まで変化するにもかかわらず、装置運転直後に記録層成膜時の基板温度が８５℃になるような加熱条件を固定したため、実際の記録層成膜工程での基板温度が８５〜１００℃で変化し、基板の熱的変形を生じた結果と考えられる。
このように、加熱手段のみで、基板温度の変化に応答した加熱手段の制御なしでは、機械的特性の良好な記録媒体は得られない。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の請求項１および７により、基板温度の制御精度が飛躍的に向上し、例えば、記録層成膜室における基板温度を８０〜９０℃に制御することが可能となる。これにより、結晶化促進層の結晶化促進効果が充分に発現するため、成膜直後に結晶性の高い記録膜が安定して得られ、従来の初期化操作がなくても、未記録反射率が実用上問題なく高い相変化型光情報記録媒体が得られる。また、基板温度が９０℃を超えてオーバーシュートすることがないため、基板の機械的性質、例えば、ＤＶＤで言うチルト特性に代表される基板品質等に優れたドライブマッチングの高い相変化型光情報記録媒体が得られる。
また、本発明の請求項２および８により、請求項１および７の効果に加え、温度測定→制御出力というオープン制御のため、例えば、装置の一時停止直後等などの外乱によって、一時的に基板温度の低い基板が温度モニタ工程及び手段に入っても、これに対応した適当な制御出力がなされ、制御が発散したり、基板温度が大きく変動することなく安定に生産が可能となる。
また、請求項３および９により、請求項１および７の効果に加え、温度測定→制御出力→温度測定というフィードバック制御のため、より高い精度の温度制御が可能となる。また、記録層成膜室における基板温度と直接相関がある温度モニタ値を利用して、記録層成膜室における基板温度を管理できるため、温度モニタ値をスパッタ工程及び手段の検査項目として利用し、不良品を次工程に流す前の早い段階で摘出・破棄することが可能となる。
また、請求項４および１０により、応答性良く非接触で温度モニタが可能で、しかも赤外線強度を基板面内の平均強度またはその移動平均としてモニタするため、外乱に対して安定な精度の高い温度制御が可能である。特に、請求項５の製造方法および請求項１１の製造装置のような、短時間で温度を精度良くモニタすることが可能となる。
また、請求項５および１１により、成膜工程に新たな空間的負荷を与えることがない。具体的には、基板加熱室および成膜室に併設して専用の温度モニタ室等を設けないため、製造装置が大型化せず、従来の製造装置にも最小限の改造で適用が可能である。また、基板搬送中に温度をモニタすることで、温度モニタのタイミングを変更することが容易になる。すなわち、基板成膜工程及び手段から基板加熱工程及び手段への基板搬送過程あるいは基板加熱工程及び手段から基板成膜工程及び手段への基板搬送過程のいずれにも変更が容易であり、下部誘電体層の厚さや結晶化促進層、相変化記録層等の違いによって、適切な制御シーケンスを選択することが可能となる。逆に、専用の温度モニタ室やモニタ工程及び手段を設けるような方法では、制御シーケンスの変更には製造設備の改造が必要であったり、制御プログラムの煩雑化を招いたりするため、一般に困難である。
また、請求項６および１２により、スパッタ率の低いヘリウムで逆スパッタすることで、投入エネルギーが効率的に基板加熱に使われる。また、基板加熱前後の膜厚変化も０．１ｎｍ以下の無視できる量に抑えられる。
また、請求項１３により、記録層成膜工程における基板温度が８０〜９０℃に制御され、結晶化促進層の結晶化促進効果が充分に発現するため、成膜直後に結晶性の高い記録膜が得られる。したがって、従来の初期化操作がなくても、未記録反射率が実用上問題なく高い相変化型光情報記録媒体であり、基板の機械的性質に優れたドライブマッチングの高い相変化型光情報記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスパッタリング装置の模式図である。
【図２】本発明による製造装置の一実施例を示す模式図である。
【図３】本発明による基板温度のモニタ方法について断面を示した図である。
【図４】本発明によるＤＶＤ互換の相変化型記録媒体の一例を示した図である。
【符号の説明】
１ 下部保護層成膜室１
２ 下部保護層成膜室２
３ 結晶化促進層成膜室
４ 相変化記録層成膜室
５ 上部保護層成膜室
６ 反射層成膜室１
７ 反射層成膜室２
８ 基板投入機構
９ ロードロック室
１０ 搬送アーム
１１ 搬送モータ
１２ 基板加熱室
１３ 反射層成膜室
１４ 基板温度モニタ装置
１５ 基板ホルダ
１６ マスク
１７ 基板
１８ 反射ミラー
１９ ターゲット
２０ 防着シールド
２１ 隔壁窓
２２ 赤外線光路
２３ 基板
２４ 下部保護層
２５ 結晶化促進層
２６ 相変化記録層
２７ 下部保護層
２８ 反射層
２９ 有機保護層
３０ グルーブ溝
Ａ−Ａ 断面
Ｂ ポジション
Ｃ ポジション

Claims (13)

1. 少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体の製造方法において、成膜工程における該基板温度をモニタする工程と、該基板温度モニタ値を参照しながら、該基板をプラズマに曝してこれを所定温度に加熱する工程とを有することを特徴とする相変化型光情報記録媒体の製造方法。
2. 前記温度モニタ工程に続き、基板加熱工程と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する工程とを有し、温度モニタ工程における基板温度モニタ値によって、続く加熱工程におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法。
3. 前記基板加熱工程に続き、温度モニタ工程と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する工程とを有し、加熱工程において直前に加熱された基板の温度を温度モニタ工程で計測し、該基板に続いて加熱工程で加熱される基板のプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法。
4. 前記温度モニタ工程において、基板からの赤外線強度を基板全面もしくは一部の面内平均またはその移動平均としてモニタし、該赤外線強度と所定基板温度に相当する赤外線標準強度との差分が小さくなるように、基板加熱工程におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法。
5. 前記基板成膜工程から基板加熱工程に基板が搬送される過程、または基板加熱工程から基板成膜工程に基板が搬送される過程に、温度モニタ工程を設けることを特徴とする請求項１に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法。
6. 前記基板加熱工程において、ヘリウムガスで基板を逆スパッタすることを特徴とする請求項１に記載の相変化型光情報記録媒体の製造方法。
7. 少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体の製造装置において、成膜工程における該基板温度をモニタする手段と、該基板温度モニタ値を参照しながら、該基板をプラズマに曝してこれを所定温度に加熱する手段とを有することを特徴とする相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置。
8. 前記温度モニタ手段に続き、基板加熱手段と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する手段とを有し、温度モニタ手段における基板温度モニタ値によって、続く加熱手段におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする請求項７に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置。
9. 前記基板加熱手段に続き、温度モニタ手段と、結晶化促進層、相変化記録層をこの順に形成する手段とを有し、加熱手段において直前に加熱された基板の温度を温度モニタ手段で計測し、該基板に続いて加熱手段で加熱される基板のプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする請求項７に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置。
10. 前記温度モニタ手段において、基板からの赤外線強度を基板全面もしくは一部の面内平均またはその移動平均としてモニタし、該赤外線強度と所定基板温度に相当する赤外線標準強度との差分が小さくなるように、基板加熱手段におけるプラズマ放電条件をコントロールすることを特徴とする請求項７に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置。
11. 前記基板成膜手段から基板加熱手段に基板が搬送される過程、または基板加熱手段から基板成膜手段に基板が搬送される過程に、温度モニタ手段を設けることを特徴とする請求項７に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置。
12. 前記基板加熱手段において、ヘリウムガスで基板を逆スパッタすることを特徴とする請求項７に記載の相変化型光情報記録媒体製造用スパッタリング装置。
13. 少なくとも、基板上に保護層、結晶化促進層、相変化記録層、反射層を有し、該相変化型記録層の結晶状態と非晶質状態の可逆的変化を利用して、情報の記録・再生・消去を行なう相変化型光情報記録媒体のうち、該結晶化促進層の主成分がＢｉであり、かつ記録層がＳｂ、Ｔｅの他に他元素を実質的に含まないまたは周期律表第Ｉ族乃至ＶＩＩ族に属する元素の少なくとも１種類の元素を含む相変化型光情報記録媒体であって、請求項１乃至７のいずれかに記載の製造方法および／または請求項８乃至１２いずれかに記載の製造装置によって製造された相変化型光情報記録媒体。

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