JP3557469B2 - 相変化記録媒体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、相変化記録媒体の製造方法及び製造装置に係り、特に相変化記媒体の初期結晶化を行うことができる相変化記録媒体の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の相変化記録媒体、例えば相変化光ディスク／光カード等の記録媒体は、基体上に設けた相変化記録層にレーザビームを照射することにより結晶−非晶質間の相変化を利用してデータの記録再生を行うものである。この相変化記録媒体の記録層は、真空蒸着及びスパッタリングにより形成され、この形成直後（as depo状態と呼ぶ）の記録層は少なくとも一部分が非晶結化状態又は準安定な結晶状態になる特性を持つことが知られている。このas depo状態の記録層は、通常、反射率が低く、光スポットのオートフォーカスやトラッキングが不安定に成りやすく、このため相変化記録媒体は、ユーザが使用する前に記録層全面の初期晶結化を行う必要がある。
【０００３】
従来技術による相変化型光ディスクの初期化を行う初期化装置は、高出力半導体レーザと、該半導体レーザから拡散して照射される光ビームを平行光線に偏光するコリーメートレンズと、該コリーメートレンズから出力された平行光線を偏光して記録媒体の記録層上に光スポットとして照射する対物レンズとを備え、高出力半導体レーザから出力された光ビームをコリーメートレンズ及び対物レンズを用いて光スポットを結像することにより、前記光スポットが記録層上を結晶化以上融点以下の範囲の温度に加熱して初期化を行う様に構成されており、この初期化時間は約２０〜６０秒必要であった。
【０００４】
尚、前述の相変化型光ディスクの初期化を行う技術が記載された文献としては、例えば特開平５−３４２６２９号公報が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術による初期化技術は、相変化型光ディスクを製造した後に初期化装置に一枚づつセットし、１枚当たり約２０〜６０秒の初期化時間を費やすため、前記初期化作業が煩雑であると共に処理時間が冗長になり、ひいては相変化型光ディスクのコストアップを招くと言う不具合があった。
【０００６】
本発明の目的は、前記従来技術による不具合を除去することであり、初期化装置による初期化作業を不要とする相変化記録媒体の製造方法及び製造装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、基体を回転させるための回転機構と、相変化記録材のスパッタ粒子を発生するスパッタターゲットと、該スパッタターゲットから発生したスパッタ粒子が基体に推積して形成される相変化記録層にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構と、前記回転機構とスパッタターゲットと結晶化エネルギー注入機構とを収納し、スパッタガスを充填する真空チェンバーとを備え、前記スパッタターゲットから発生するスパッタ粒子を回転する基体に推積して相変化記録層を基体に成膜する相変化記録媒体の製造装置であって、前記結晶化エネルギー注入機構が、複数の半導体レーザ素子を併設した半導体レーザと、該半導体レーザ及び光学部品を一体的に収納する角筒状のスカート部と、前記半導体レーザから照射されるレーザビームを所定の方向に偏光し、且つ前記スカート部の内部に半導体レーザ及び光学部品を密閉する光学部品とを含み、前記スパッタターゲットが、前記結晶化エネルギー注入機構が貫通する貫通穴を含むことを第１の特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記相変化記録媒体の製造装置において、結晶化エネルギー注入機構が、基体上に相変化記録層が成膜途中において所定量堆積した後に前記結晶化エネルギーを持つレーザビームの照射を開始することを第２の特徴とし、この相変化記録媒体の製造装置において、前記基体上に相変化記録層が成膜途中において所定量堆積した値が５ｎｍであることを第３の特徴とする。
【０００９】
更に本発明は、基体を回転させるための回転機構と、相変化記録材のスパッタ粒子を発生するスパッタターゲットと、該スパッタターゲットから発生したスパッタ粒子にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構と、前記回転機構とスパッタターゲットと結晶化エネルギー注入機構とを収納し、スパッタガスを充填する真空チェンバーとを備え、前記スパッタターゲットから発生するスパッタ粒子を回転する基体に推積して相変化記録層を基体に成膜する相変化記録媒体の製造装置であって、前記結晶化エネルギー注入機構が、複数の半導体レーザ素子を併設した半導体レーザと、該半導体レーザ及び光学部品を一体的に収納する角筒状のスカート部と、前記半導体レーザから照射されるレーザビームを所定の方向に偏光し、且つ前記スカート部の内部に半導体レーザ及び光学部品を密閉する光学部品とを含み、前記スパッタターゲットが、前記結晶化エネルギー注入機構が貫通する貫通穴を含むことを第４の特徴とする。
更に本発明は、基体を回転させるための回転機構と、相変化記録材のスパッタ粒子を発生するスパッタターゲットと、該スパッタターゲットから発生したスパッタ粒子が基体に推積して形成される相変化記録層にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構と、前記回転機構とスパッタターゲットと結晶化エネルギー注入機構とを収納し、スパッタガスを充填する真空チェンバーとを備える相変化記録媒体の製造装置を用いた相変化記録媒体の製造方法において、複数の半導体レーザ素子を併設した半導体レーザと、該半導体レーザ及び光学部品を一体的に収納する角筒状のスカート部と、前記半導体レーザから照射されるレーザビームを所定の方向に偏光し、且つ前記スカート部の内部に半導体レーザを密閉する光学部品とを含む結晶化エネルギー注入機構と、該結晶化エネルギー注入機構が貫通する貫通穴を含むスパッタターゲットとを用い、前記スパッタターゲットから発生するスパッタ粒子を回転する基体に推積して相変化記録層を基体に成膜中に、前記結晶化エネルギー注入機構がレーザビームを照射することにより相変化記録層を初期化することを第５の特徴とする。
【００１０】
【発明実施の形態】
以下、本発明による相変化記録媒体の製造方法及び製造装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態による相変化記録媒体の製造方法を適用した製造装置の構造を示す断面図、図２は本実施形態によるスパッタターゲットの形状を示す図、図３は本実施形態の特徴である結晶化エネルギー注入機構の分解組み立て図、図４は結晶化エネルギー注入機構の動作を説明するための図である。
【００１１】
図１に示す相変化記録媒体（相変化光ディスク）の製造装置は、約１２０ｍｔｏｒｒ以下の圧力でＡｒガスを主成分とするスパッタガスを充填する真空チェンバー１と、該真空チェンバー１にスパッタガスを注入するためのガス注入口２と、このガスを排気するためのガス排気口５と、相変化記録層３を表面に成膜するための基体（ディスク基板）４と、ＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系合金等のスパッタターゲット７に前記スパッタガスをイオン化して当てるためのカソード８と、前記スパッタターゲット７から叩き出したＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系のスパッタ粒子２０を基体に推積中あるいは直後の相変化記録層にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構６と、前記基体４を回転させるための回転機構８０とを備える。
【００１２】
本実施形態による結晶化エネルギー注入機構６は、図３に示した分解組み立て図の如く、複数の半導体レーザ素子２３を併設した半導体レーザ５０と、該半導体レーザ５０から照射されるレーザビームを所定の方向に偏光する２つの光学部品２１（ガラス材）と、これら半導体レーザ５０及び光学部品２１を一体的に収納する角筒状のスカート部２２とから構成される。この結晶化エネルギー注入機構６は、その一部断面を表す図４の如く、角筒状のスカート部２２内において半導体レーザ５０から照射されるレーザビーム２４を光学的部品２１が各々所定の方向に偏光することにより、フォーカシングを行った一本のレーザビーム集光部６０を基体上に集光するものである。
【００１３】
この結晶化エネルギー注入機構６は、上端部が図２に示したスパッタターゲット７の半径方向に開口された矩形の穴３０及びカソード８に開口された矩形の穴（図示せず）を貫通し、スカート部２２の下端部が基体４上に近接する様に配置されている。また本機構６は、スカート部２２内のガラス材料の光学部品２１がスカート部２２内と外部とを空間的に遮断して真空チェンバー１内の真空を保つと共に、スカート部２２の下端が基板４の真上まで延びることによりスパッタ粒子が光学部品２１に付着するのを防止する構造を成している。尚、前記スパッタターゲット７及びカソード８に開口する穴は、結晶化エネルギー注入機構の外形に合わせて開口され、スパッタリンク時に異常アークが発生しない様に鋭角部分を円弧とした形状又は長楕円形状であっても良い。更にスパッタターゲット７は、外形が通常のターゲット材と同等の２００ｍｍ前後、厚みが５〜１０ｍｍ前後が好ましい。
【００１４】
この様に構成された相変化記録媒体の製造装置は、前記真空チェンバー１内にＡｒガスを主成分とするスパッタガスを充填し、スパッタターゲット７と基体４間にＤＣ電圧を印可した状態でカソード８がＡｒガスをスパッタターゲット７に当てることにより、該スパッタターゲット７を構成するＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系の記録層材か、これと等の性能を有する金属の合金等のスパッタ粒子２０（原子）を叩き出し、そのスパッタ粒子２０を前記電圧印可によって回転する基体４の表面に記録層３として推積し、推積厚みが５ｎｍ以上になった時点から結晶化エネルギー注入機構６が、前述の基体４上に推積した直後の記録層３上に初期結晶化に必要なエネルギーを持つレーザビームを照射する様に動作する。前記推積厚みが５ｎｍ以上になった時点から結晶化エネルギー注入機構６が初期結晶化を行う理由は、５ｎｍ未満では初期結晶化効率が低く、更にレーザビーム照射によって推積した記録層が剥離する可能性があるためであるが、本発明は推積厚みを５ｎｍ以上に限定するものではない。また前記相変化記録層の推積に要する時間は、約２〜６秒であり、この間に初期結晶化が行われる。また初期結晶化は場合によっては相変化記録層の堆積後に行う場合もある。
【００１５】
この様に本実施形態による相変化記録媒体の製造方法及び製造装置は、結化エネルギー注入機構６が、基体４上に推積中の記録層３上に初期結晶化に必要なエネルギーを持つレーザビームを照射することにより、相変化記録媒体（相変化光ディスク）の製造工程において該媒体の初期結晶化を行うことができ、特別な初期化装置による初期化作業を不要とすることができる。
【００１６】
前述の実施形態においては基体上に推積中あるいは堆積後の記録層に対して初期結晶化を開始する例を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、スパッタリング中のスパッタ粒子に対して初期結晶化を行っても良く、この他の実施形態による相変化記録媒体の製造方法及び製造装置を図５及び図６を参照して説明する。
【００１７】
図５に示す相変化記録媒体（相変化光ディスク）の製造装置は、約１２０ｍＴｏｒｒ以下の圧力でＡｒガス（スパッタガス）で充填する真空チェンバー１と、該真空チェンバーにＡｒガスを注入するためのガス注入口２と、前記ガスを排気するためのガス排気口５と、相変化記録層３を表面に成膜するための基体（ディスク基板）４と、ＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系合金等のスパッタターゲット７と、該スパッタターゲット７に前記スパッタガスをイオン化して当てるためのカソード８と、前記スパッタターゲット７から叩き出したＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系合金等のスパッタ粒子２０に後述するレーザビームを照射してスパッタ粒子２０自体に初期化に必要なエネルギーを与えるための結晶化エネルギー注入機構７０とを備え、前記真空チェンバー１内にＡｒガス（スパッタガス）を充填し、スパッタターゲット７と基体４間にＤＣ又はＡＣの電圧を印可した状態でカソード８がＡｒガスをスパッタターゲット７に当てることにより、該スパッタターゲット７を構成するＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系合金のスパッタ粒子２０（原子）を叩き出し、そのスパッタ粒子２０を前記電圧印可によって基体４の表面に記録層３として推積する様に動作する。
【００１８】
特に本実施形態による製造装置は、前記スパッタターゲット７から基体４に向かう途中のスパッタ粒子２０に該スパッタ粒子２０を結晶化させるエネルギーを持つレーザビームを照射する結晶化エネルギー注入機構７０を設けている。
【００１９】
この結晶化エネルギー注入機構７０は、図６の平面図に示す如く、円筒状且つ内面が９９％以上の反射率を持つ鏡面仕上げされた反射リング１２と、該反射リング１２内の対称位置からリング内部にレーザビームを照射する一対のレーザ光源１１と、該リング内部のレーザビームの光強度を測定するための一対のセンサ１６と、該センサ１６による光強度に応じてレーザ光源１１から照射するレーザビームを調整するレーザ光源制御部１５とを備える。前記反射リング１２の内面は、スパッタ粒子２０が付着して反射率が低下するのを防止するため、表面にＧｅＡｓＴｅ系又はＡｇＩｎＡｓＴｓ系合金等の粒子が付着防止処理が成されている。また前記レーザビームをスパッタ粒子の通過方向と垂直な平面内で拡散する理由は、レーザビームが上下方向に拡散してエネルギーが低下するのを防止すると共に基体４又はターゲート７等に照射されて温度が上昇するのを防止するためである。
【００２０】
この様に構成された結晶化エネルギー注入機構７０は、前記反射リング１２がレーザ光源１１から照射されたレーザビームを内面で反射を繰り返して平面（スパッタ粒子の通過方向と垂直な平面）的に拡散させることにより、レーザビームを該機構７０を通過するスパッタ粒子２０に照射し、この通過中のスパッタ粒子２０を初期結晶化するだけのエネルギーを供給する様に動作する。
【００２１】
従って本実施形態による相変化記録媒体（光ディスク）の製造装置は、基体４に相変化記録層３を成膜すると同時に該記録層３を形成する相変化材質の初期結晶化を行うことができ、これによりディスク製造後の初期化作業を不要として、処理の煩雑化を防止すると共に初期化時間を無くして相変化型光ディスクのコストアップを防止することができる。
【００２２】
尚、前記実施形態においては、結晶化エネルギー注入機構７０の反射リング１２の形状として真円の例を説明したが、本発明による反射リングは、内部でレーザビームを内面で反射を繰り返して平面（スパッタ粒子の通過方向と垂直な平面）的に拡散させることができれば、楕円形状や多角形状であっても良い。また前記実施形態ではレーザ光源１１を固定する例を説明したが、例えばレーザビームを任意の方向に振る様に構成し、一カ所にビーム照射が集中しないようにしても良い。
【００２３】
また前記実施形態においては、相変化記録層のみを持つ相変化記録媒体（相変化光ディスク）を例にとって説明したが、本発明は光ディスクに限るものではなく、他の形状、例えばカード型等の形状であっても良く、また前述の公報記載の如く記録層に接して結晶化を促進する結晶化促進層の成膜時に前述のレーザビームの照射を行っても良い。
【００２４】
【発明の効果】
上述述べた様に本発明は、相変化記録層を成膜する相変化記録媒体の製造方法及び装置において、基体に推積中あるいは堆積後の記録層または推積過程の粒子にレーザビームを照射することにより、相変化記録層の成膜と同時に該記録層の相変化材質の初期結晶化を行うことができ、これによりディスク製造後の初期化作業を不要として、処理の煩雑化を防止すると共に初期化時間を無くして相変化記録媒体のコストアップを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による相変化記録媒体の製造方法を適用した製造装置の構造を示す断面図。
【図２】本実施形態によるスパッタターゲットの形状を示す図。
【図３】本実施形態による結晶化エネルギー注入機構の分解斜視図。
【図４】結晶化エネルギー注入機構の動作を説明するための図。
【図５】本発明の他の実施形態による相変化記録媒体の製造方法を適用した製造装置の構造を示す断面図。
【図６】図５に示す製造装置の結晶化エネルギー注入機構の動作を説明するための図。
【符号の説明】
１：真空チャンバー、２：ガス注入口、３：相変化記録層、４：基体５：ガス排気口、６：結晶化エネルギー注入機構、７：スパッタターゲット、８：カソード、１１：レーザ光源、１２：反射リング、１４：レーザビーム、１５：レーザ光源制御部、１６：センサ、２０：スパッタ粒子、２２：スカート部、２３：半導体レーザ素子、２４：レーザビーム、３０：矩形の穴、５０：半導体レーザ、６０：レーザビーム集光部、７０：結晶化エネルギー注入機構。

Claims (5)

1. 基体を回転させるための回転機構と、相変化記録材のスパッタ粒子を発生するスパッタターゲットと、該スパッタターゲットから発生したスパッタ粒子が基体に推積して形成される相変化記録層にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構と、前記回転機構とスパッタターゲットと結晶化エネルギー注入機構とを収納し、スパッタガスを充填する真空チェンバーとを備え、前記スパッタターゲットから発生するスパッタ粒子を回転する基体に推積して相変化記録層を基体に成膜する相変化記録媒体の製造装置であって、
   前記結晶化エネルギー注入機構が、複数の半導体レーザ素子を併設した半導体レーザと、該半導体レーザ及び光学部品を一体的に収納する角筒状のスカート部と、前記半導体レーザから照射されるレーザビームを所定の方向に偏光し、且つ前記スカート部の内部に半導体レーザを密閉する光学部品とを含み、
   前記スパッタターゲットが、前記結晶化エネルギー注入機構が貫通する貫通穴を含むことを特徴とする相変化記録媒体の製造装置。
2. 前記結晶化エネルギー注入機構が、基体上に相変化記録層が成膜途中において所定量堆積した後に前記結晶化エネルギーを持つレーザビームの照射を開始することを特徴とする請求項１記載の相変化記録媒体の製造装置。
3. 前記基体上に相変化記録層が成膜途中において所定量堆積した値が５ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の相変化記録媒体の製造装置。
4. 基体を回転させるための回転機構と、相変化記録材のスパッタ粒子を発生するスパッタターゲットと、該スパッタターゲットから発生したスパッタ粒子にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構と、前記回転機構とスパッタターゲットと結晶化エネルギー注入機構とを収納し、スパッタガスを充填する真空チェンバーとを備え、前記スパッタターゲットから発生するスパッタ粒子を回転する基体に推積して相変化記録層を基体に成膜する相変化記録媒体の製造装置であって、
   前記結晶化エネルギー注入機構が、複数の半導体レーザ素子を併設した半導体レーザと、該半導体レーザ及び光学部品を一体的に収納する角筒状のスカート部と、前記半導体レーザから照射されるレーザビームを所定の方向に偏光し、且つ前記スカート部の内部に半導体レーザを密閉する光学部品とを含み、
   前記スパッタターゲットが、前記結晶化エネルギー注入機構が貫通する貫通穴を含むことを特徴とする相変化記録媒体の製造装置。
5. 基体を回転させるための回転機構と、相変化記録材のスパッタ粒子を発生するスパッタターゲットと、該スパッタターゲットから発生したスパッタ粒子が基体に推積して形成される相変化記録層にレーザビームを照射し、初期結晶化に必要なエネルギーを与える結晶化エネルギー注入機構と、前記回転機構とスパッタターゲットと結晶化エネルギー注入機構とを収納し、スパッタガスを充填する真空チェンバーとを備える相変化記録媒体の製造装置を用いた相変化記録媒体の製造方法であって、
   複数の半導体レーザ素子を併設した半導体レーザと、該半導体レーザ及び光学部品を一体的に収納する角筒状のスカート部と、前記半導体レーザから照射されるレーザビームを所定の方向に偏光し、且つ前記スカート部の内部に半導体レーザを密閉する光学部品とを含む前記結晶化エネルギー注入機構と、
   前記結晶化エネルギー注入機構が貫通する貫通穴を含む前記スパッタターゲットとを用い、
   前記スパッタターゲットから発生するスパッタ粒子を回転する基体に推積して相変化記録層を基体に成膜中に、前記結晶化エネルギー注入機構がレーザビームを照射することにより相変化記録層を初期化することを特徴とする相変化記録媒体の製造方法。

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