JP2785355B2 - Optical memory - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音響機器または情報機器などに用いられる
光記憶体に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical memory used for an audio device, an information device, or the like.
（従来の技術） 従来、市販されている反射膜を用いた光記憶体の基本
的な構造は、ハードコート層／ポリカーボネート樹脂基
板／反射膜／保護樹脂膜である。しかし、樹脂基板を用
いた場合信頼性などで問題がある。(Prior Art) Conventionally, the basic structure of a commercially available optical memory using a reflective film is a hard coat layer / a polycarbonate resin substrate / a reflective film / a protective resin film. However, when a resin substrate is used, there is a problem in reliability and the like.
この問題に対して、ガラスの高い耐食性を利用し、高
信頼性・高寿命を意図したガラスを基板材料に採用した
光記憶体が報告されている（例えば、峠、松田、南：窯
業協会誌、第95巻、1987年、第182頁）。In response to this problem, there has been reported an optical memory body using glass having high corrosion resistance and high reliability and long life as a substrate material (for example, Toge, Matsuda, Minami: Journal of the Ceramic Industry Association) 95, 1987, p. 182).
ガラス基板上に情報記録のための凹凸ピットを設ける
のは困難であるため基板上にゾル・ゲル法によるセラミ
ックス薄膜（以下、ゾル・ゲル膜と略す）を設け、該ゾ
ル・ゲル膜に情報記録のための凹凸ピットまたは記録・
再生するための光ビームを案内するための凹凸を設けた
光記憶体が報告されている。（例えば、N.TOGE,A.MATSU
DA,T.MINAMI,Y.MATSUNO,S.KATAYAMA,Y.IKEDA;Journal o
f Non−Crystalline Solids,vol.100,（1988）pp501） （発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のゾル・ゲル膜によるものは、ゾ
ル・ゲル法によるセラミックス薄膜の焼成過程で溶媒、
触媒、加水分解のための水等が蒸発するために、ゾル・
ゲル膜の中に１〜5nmの連続細孔が生成する。300℃程度
の低温で焼成したゾル・ゲル膜は湿度変化にともない該
連続細孔中に水分が吸着および脱離を可逆的におこし、
体積変化をもたらす。高温高湿試験を行うとゾル・ゲル
膜の体積変化が顕著になり、該ゾル・ゲル膜と該反射膜
の間の付着力が低下し、ゾル・ゲル膜と反射膜との間で
剥離が生じ、光記憶体にエラーを生じさせるという重大
な問題点があった。Since it is difficult to provide uneven pits for recording information on a glass substrate, a ceramic thin film (hereinafter abbreviated as sol-gel film) is provided on the substrate by a sol-gel method, and information is recorded on the sol-gel film. Uneven pits or recordings for
An optical storage body provided with irregularities for guiding a light beam for reproduction has been reported. (For example, N.TOGE, A.MATSU
DA, T.MINAMI, Y.MATSUNO, S.KATAYAMA, Y.IKEDA; Journal o
f Non-Crystalline Solids, vol.100, (1988) pp501) (Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional sol-gel film uses a solvent,
As the catalyst, water for hydrolysis, etc. evaporate,
Continuous pores of 1-5 nm are generated in the gel film. The sol-gel film calcined at a low temperature of about 300 ° C reversibly adsorbs and desorbs moisture in the continuous pores with a change in humidity,
Causes a volume change. When a high-temperature and high-humidity test is performed, the volume change of the sol-gel film becomes remarkable, the adhesive force between the sol-gel film and the reflective film decreases, and peeling occurs between the sol-gel film and the reflective film. This causes a serious problem of causing an error in the optical storage medium.
本発明の目的は、上記問題点を解決するためにゾル・
ゲル法によるセラミックス薄膜と反射膜の間に変形防止
層を設け、該ゾル・ゲル膜の変形を緩和し、該ゾル・ゲ
ル膜と該反射膜の間の付着力を向上させ高信頼性・長寿
命の光記憶体を提供するものである。An object of the present invention is to provide a sol
An anti-deformation layer is provided between the ceramic thin film formed by the gel method and the reflective film to reduce the deformation of the sol-gel film, improve the adhesion between the sol-gel film and the reflective film, and increase the reliability and length. It is intended to provide a long-lasting optical memory.
（課題を解決するための手段） 本発明は、基板上にゾル・ゲル法によるセラミックス
薄膜、反射膜を設けた光記憶体において、前記ゾル・ゲ
ル法によるセラミックス薄膜と前記反射膜の間に変形防
止層を設けるものである。(Means for Solving the Problems) The present invention relates to an optical memory body having a ceramic thin film and a reflection film provided on a substrate by a sol-gel method, wherein a deformation is caused between the ceramic thin film by the sol-gel method and the reflection film. It is to provide a prevention layer.
（作用） 低温焼成のゾル・ゲル膜は、連続細孔を有するために
ヤング率が小さく、湿度変化にともないゾル・ゲル膜が
変形することが知られている。外部から応力が加わった
場合、高いヤング率を有する膜は変形量が小さい。該ゾ
ル・ゲル膜の上にヤング率の大きい変形防止層を設ける
ことによってゾル・ゲル膜の変形を抑制することができ
ると期待される。ゾル・ゲル膜はSi、Ge、Ti、Zr、Hf、
Ta、Sn等の酸化物、窒化物あるいはそれらの混合組成物
を用いることができる。鋭意検討の結果、変形防止層は
ヤング率が200GPa以上が望ましいことを見いだした。変
形防止層は、ダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、
非晶質カーボンおよびSiなどの半導体、Al2O3、SnO2、M
gO、TiO2などの金属酸化物、BN、Si3N4などの金属窒化
物またはSiC、TiCなどの金属炭化物を用いることができ
る。変形防止層の作製法は、スパッタ法、プラズマCVD
法、イオンプレーティング法、蒸着法を用いることがで
きる。(Action) It is known that a sol-gel film fired at a low temperature has a small Young's modulus because it has continuous pores, and the sol-gel film is deformed with a change in humidity. When an external stress is applied, the film having a high Young's modulus has a small deformation amount. It is expected that the deformation of the sol-gel film can be suppressed by providing a deformation preventing layer having a large Young's modulus on the sol-gel film. The sol-gel film is made of Si, Ge, Ti, Zr, Hf,
Oxides such as Ta and Sn, nitrides, and mixtures thereof can be used. As a result of intensive studies, it has been found that the deformation preventing layer preferably has a Young's modulus of 200 GPa or more. The deformation prevention layer is diamond, diamond-like carbon,
Semiconductors such as amorphous carbon and Si, Al 2 O 3 , SnO 2 , M
gO, metal oxides such as TiO 2, BN, Si 3 N 4 metal nitride or SiC, such as may be a metal carbide such as TiC. The method of forming the deformation prevention layer is sputtering, plasma CVD.
Method, an ion plating method, and an evaporation method can be used.
（実施例） 以下、この発明の実施例を詳細に説明する。第１図は
本発明の光記憶体の構成を示す部分断面図である。１が
ガラス基板、２は案内溝と情報を書き込んだピットを設
けたゾル・ゲル膜、３は本発明の変形防止層、４は反射
膜である。１の基板はガラスの基板を用いており、化学
組成は重量比で、SiO2−15Na2O−5CaO−1Al2O3−3.5MgO
である。なお、基板材料としては、石英やアルミナ等の
他の耐熱性材料も用いることができる。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the optical storage body of the present invention. 1 is a glass substrate, 2 is a sol-gel film provided with guide grooves and pits in which information is written, 3 is a deformation preventing layer of the present invention, and 4 is a reflective film. The substrate 1 is a glass substrate, and the chemical composition is SiO 2 -15Na 2 O-5CaO-1Al 2 O 3 -3.5MgO in weight ratio.
It is. Note that other heat-resistant materials such as quartz and alumina can be used as the substrate material.
２のゾル・ゲル膜は、出発原料としてテトラエチルシ
リケート（Si（OC2H5）４）を用い、溶媒にはエタノー
ル、加水分解触媒には塩化水素を用いた。組成は、Si
（OC2H5）4:C2H5OH:H2O（3wt％HCl）＝1:20:4（mol比）
とした。ガラス基板への塗布はスピンナーを用い、回転
数3000rpm、20秒の条件で行った。ゾル・ゲル膜に、情
報を書き込んだポリカーボネート製ワークスタンパから
記録ピットを転写するために、ポリカーボネート製ワー
クスタンパを押し当て密着させた。その後、該スタンパ
を密着させたゾル・ゲル膜付きガラス基板を90℃で30分
間クリーンオーブンを用いて大気中で一次焼成を行った
後、ポリカーボネート製ワークスタンパの離型を行っ
た。該離型後のゾル・ゲル膜付きガラス基板を、300℃
で10分間クリーンオーブンを用いて、２次焼成を行っ
た。２次焼成後のゾル・ゲル膜の膜厚は、平均200nmで
あった。For the sol-gel film of No. 2, tetraethyl silicate (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) was used as a starting material, ethanol was used as a solvent, and hydrogen chloride was used as a hydrolysis catalyst. The composition is Si
(OC 2 H 5 ) 4 : C 2 H 5 OH: H 2 O (3 wt% HCl) = 1: 20: 4 (molar ratio)
And The application to the glass substrate was performed using a spinner under conditions of a rotation speed of 3000 rpm and 20 seconds. In order to transfer recording pits from the polycarbonate work stamper on which the information was written to the sol-gel film, a polycarbonate work stamper was pressed against and brought into close contact with the sol-gel film. Thereafter, the glass substrate provided with the sol-gel film to which the stamper was adhered was subjected to primary baking in the air at 90 ° C. for 30 minutes using a clean oven, and then the polycarbonate work stamper was released. The glass substrate with the sol-gel film after the release is heated at 300 ° C.
For 10 minutes using a clean oven. The average thickness of the sol-gel film after the second firing was 200 nm.
４の反射膜はスパッタ法により成膜したAu膜（膜厚15
0nm）を使用した。Auスパッタの前に、アルゴンガスで1
0nm逆スパッタ（RFパワー:50W）を行った。本スパッタ
はRFパワーは300W、スパッタガスはアルゴンを用いガス
圧は20mtorrで行った。本発明の実施例では比較のため
に付着性に劣るAu膜を用いたが、Au−Ta、Au−Geなどの
Au系合金膜、Al、Ag、Pd、Ir、Ru、Os、Re、Co、Ni、C
u、Pt、Rhあるいはそれらの合金またはTiNを用いること
ができる。以上述べてきた製造方法及び成膜条件は後述
する本発明による光記憶体の実施例および比較試料のす
べてにおいて同一である。The reflection film of No. 4 is an Au film (thickness: 15) formed by a sputtering method.
0 nm). Before Au sputtering, 1
0 nm reverse sputtering (RF power: 50 W) was performed. This sputtering was performed at a RF power of 300 W, a sputtering gas of argon and a gas pressure of 20 mtorr. In the examples of the present invention, an Au film having poor adhesion was used for comparison, but Au-Ta, Au-Ge, etc.
Au alloy film, Al, Ag, Pd, Ir, Ru, Os, Re, Co, Ni, C
u, Pt, Rh, their alloys or TiN can be used. The manufacturing method and the film forming conditions described above are the same for all of the examples and comparative samples of the optical storage medium according to the present invention described later.
実施例１は、３の変形防止層としてプラズマCVD法に
よりダイアモンド状カーボン膜を2nm成膜した。反応ガ
スはCH4とH2の混合ガスを用いた。CH4とH2のガス混合比
はCH4/H2＝0.01〜0.05、全圧力は１〜5torr、放電電圧
は250〜350V、放電電流密度は0.1〜1.4A/cm2、基板温度
は100℃の条件で成膜を行った。作製したダイアモンド
状カーボン膜のヤング率は600〜800GPaであった。In Example 1, a diamond-like carbon film having a thickness of 2 nm was formed as a third deformation preventing layer by a plasma CVD method. As a reaction gas, a mixed gas of CH 4 and H 2 was used. The gas mixture ratio of CH 4 and H 2 is CH 4 / H 2 = 0.01-0.05, total pressure is 1-5 torr, discharge voltage is 250-350V, discharge current density is 0.1-1.4A / cm 2 , substrate temperature is 100 Film formation was performed under the condition of ° C. The prepared diamond-like carbon film had a Young's modulus of 600 to 800 GPa.
実施例２は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法により非晶質カーボン膜を3nm成膜した。ター
ゲットはカーボンを用いた。RFパワーは300W、ガスはAr
を用い、ガス圧は20mtorrの条件で成膜を行った。作製
した非晶質カーボン膜のヤング率は300〜400GPaであっ
た。In Example 2, an amorphous carbon film having a thickness of 3 nm was formed as a third deformation preventing layer by RF magnetron sputtering. The target used was carbon. RF power is 300W, gas is Ar
The film was formed under the conditions of a gas pressure of 20 mtorr. The formed amorphous carbon film had a Young's modulus of 300 to 400 GPa.
実施例３は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法によりSnO2膜を5nm成膜した。ターゲットはSnO
2を用いた。RFパワーは300W、ガスはAr＋５％O2を用
い、ガス圧は20mtorrの条件で成膜を行った。作製したS
nO2膜のヤング率は200〜250GPaであった。In Example 3, a SnO 2 film having a thickness of 5 nm was formed as a third deformation preventing layer by RF magnetron sputtering. Target is SnO
2 was used. The film was formed under the conditions of RF power of 300 W, gas of Ar + 5% O 2 and gas pressure of 20 mtorr. S made
The Young's modulus of the nO 2 film was 200 to 250 GPa.
実施例４は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法によりAl2O3膜を5nm成膜した。ターゲットはAl
2O3を用いた。RFパワーは300W、ガスはAr＋５％O2を用
い、ガス圧は20mtorrの条件で成膜を行った。作製したA
l2O3膜のヤング率は280〜350GPaであった。In Example 4, an Al 2 O 3 film having a thickness of 5 nm was formed as a third deformation preventing layer by RF magnetron sputtering. The target is Al
2 O 3 was used. The film was formed under the conditions of RF power of 300 W, gas of Ar + 5% O 2 and gas pressure of 20 mtorr. A made
Young's modulus of l 2 O 3 film was 280～350GPa.
実施例５は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法によりTiO2膜を8nm成膜した。ターゲットはTiO
2を用いた。RFパワーは300W、ガスはAr＋５％O2を用
い、ガス圧は20mtorrの条件で成膜を行った。作製したT
iO2膜のヤング率は200〜230GPaであった。In Example 5, an 8 nm-thick TiO 2 film was formed by RF magnetron sputtering as a third deformation preventing layer. Target is TiO
2 was used. The film was formed under the conditions of RF power of 300 W, gas of Ar + 5% O 2 and gas pressure of 20 mtorr. T made
The Young's modulus of the iO 2 film was 200 to 230 GPa.
実施例６は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法によりMgO膜を8nm成膜した。ターゲットはMgO
を用いた。RFパワーは300W、ガスはArを用い、ガス圧は
20mtorrの条件で成膜を行った。作製したMgO膜のヤング
率は220〜290GPaであった。In Example 6, an 8 nm-thick MgO film was formed as a third deformation preventing layer by RF magnetron sputtering. Target is MgO
Was used. RF power is 300W, gas is Ar, gas pressure is
Film formation was performed under the conditions of 20 mtorr. The prepared MgO film had a Young's modulus of 220 to 290 GPa.
実施例７は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法によりBN膜を5nm成膜した。ターゲットはBNを
用いた。RFパワーは300W、ガスはAr＋５％N2を用い、ガ
ス圧は20mtorrの条件で成膜を行った。作製したBN膜の
ヤング率は400〜550GPaであった。In Example 7, a 5 nm-thick BN film was formed as a third deformation preventing layer by RF magnetron sputtering. The target was BN. The film was formed under the conditions of RF power of 300 W, gas of Ar + 5% N 2 and gas pressure of 20 mtorr. The Young's modulus of the produced BN film was 400 to 550 GPa.
実施例８は、３の変形防止層として反応性スパッタ法
によりSi3N4膜を5nm成膜した。ターゲットはSiを用い
た。RFパワーは300W、ガスはAr＋20％N2を用い、ガス圧
は30mtorrの条件で成膜を行った。作製しとたSi3N4膜の
ヤング率は300〜400GPaであった。In Example 8, a 5 nm-thick Si 3 N 4 film was formed as a third deformation preventing layer by a reactive sputtering method. The target used was Si. The film was formed under the conditions of RF power of 300 W, gas of Ar + 20% N 2 and gas pressure of 30 mtorr. The prepared Young's modulus of the Si 3 N 4 film was 300 to 400 GPa.
実施例９は、３の変形防止層としてRFマグネトロンス
パッタ法によりSiC膜を5nm成膜した。ターゲットはSiC
を用いた。RFパワーは300W、ガスはArを用い、ガス圧は
20mtorrの条件で成膜を行った。作製したSiC膜のヤング
率は260〜380GPaであった。In Example 9, a 5 nm-thick SiC film was formed as an anti-deformation layer by RF magnetron sputtering. Target is SiC
Was used. RF power is 300W, gas is Ar, gas pressure is
Film formation was performed under the conditions of 20 mtorr. The Young's modulus of the produced SiC film was 260 to 380 GPa.
比較のために作製した試料は変形防止層３を設けない
点を除けば、実施例の光記憶体とまったく同様にして作
製した。A sample manufactured for comparison was manufactured in exactly the same manner as the optical storage medium of the example, except that the deformation preventing layer 3 was not provided.
実施例に示した光記憶体及び比較試料の光記憶体を温
度120℃、相対湿度90％のプレッシャークッカー耐候性
試験装置内に560時間保持した後に、干渉顕微鏡による
腐食や剥離の観察とエラーテスターによりブロックエラ
ーレート測定を行った。比較試料はゾル・ゲル膜と反射
膜の界面に剥離が発生している。一方、本発明による実
施例では干渉顕微鏡で観察できるレベルの剥離や腐食の
発生はまったく認められなかった。またブロックエラー
レート測定ではプレッシャークッカー耐候性試験前は０
〜10個／秒であったのに対し、試験後は比較試料は300
〜600個／秒であり規格値以上にビットエラー数が増加
しているのに対し、実施例ではビットエラーレートの増
加は認められなかった。なお本発明では再生専用光ディ
スクについて説明したが光磁気または相変化型などの書
換え型および追加書き込み型光ディスクにも適用可能な
ことは明らかである。After holding the optical storage medium shown in the examples and the optical storage medium of the comparative sample in a pressure cooker weather resistance tester at a temperature of 120 ° C. and a relative humidity of 90% for 560 hours, observation of corrosion and peeling by an interference microscope and an error tester were performed. To measure the block error rate. In the comparative sample, peeling occurred at the interface between the sol-gel film and the reflective film. On the other hand, in the examples according to the present invention, the occurrence of peeling or corrosion at a level observable with an interference microscope was not observed at all. In the block error rate measurement, 0 before the pressure cooker weather resistance test.
After the test, the comparative sample was 300 pieces / sec.
Although the number of bit errors increased to more than 600 / sec, which is higher than the standard value, the bit error rate was not increased in the embodiment. Although the present invention has been described with respect to a read-only optical disk, it is apparent that the present invention can also be applied to a rewritable optical disk such as a magneto-optical or phase change optical disk and an additional write optical disk.
（発明の効果） 以上のように、本発明に基づく変形防止層をゾル・ゲ
ル膜と反射膜の間に設けることによって、光記憶体の耐
候性を著しく向上させ、高信頼性・長寿命の光記憶体を
提供することができる。(Effects of the Invention) As described above, by providing the deformation preventing layer according to the present invention between the sol-gel film and the reflective film, the weather resistance of the optical memory is remarkably improved, and high reliability and long life are obtained. An optical memory can be provided.
第１図は本発明の光記憶体の構成を示す部分断面図であ
り、１がガラス基板、２は案内溝と情報を書き込んだピ
ットを設けたゾル・ゲル膜、３は本発明の変形防止層、
４は反射膜である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of an optical storage medium according to the present invention, wherein 1 is a glass substrate, 2 is a sol-gel film provided with guide grooves and pits in which information is written, and 3 is a deformation prevention device of the present invention layer,
4 is a reflection film.
Claims (3)
薄膜、反射膜を設けた光記憶体において、前記ゾル・ゲ
ル法によるセラミックス薄膜と前記反射膜の間に変形防
止層を設けたことを特徴とする光記憶体。1. An optical memory device comprising a substrate provided with a ceramic thin film formed by a sol-gel method and a reflective film, wherein a deformation preventing layer is provided between the ceramic thin film formed by the sol-gel method and the reflective film. An optical memory.
あることを特徴とする請求項１記載の光記憶体。2. The optical memory according to claim 1, wherein the deformation preventing layer has a Young's modulus of 200 GPa or more.
ンド状カーボン、非晶質カーボン、Si、Al2O3、SnO2、M
gO、TiO2、BN、Si3N4、SiC、TiCのいづれかの材料から
なることを特徴とする請求項１または２記載の光記憶
体。3. The method according to claim 1, wherein the deformation preventing layer is diamond, diamond-like carbon, amorphous carbon, Si, Al 2 O 3 , SnO 2 , M
gO, TiO 2, BN, Si 3 N 4, SiC, according to claim 1 or 2 optical storage body according to characterized in that it consists of materials Izure of TiC.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1186751A JP2785355B2 (en) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Optical memory |
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| JP1186751A JP2785355B2 (en) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Optical memory |
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