JP3732894B2 - 多層薄膜の膜厚測定方法と、その方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法及びその膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして、書換えが可能な消去型と呼ばれる光学情報記録媒体の開発が進められている。この消去型の光学情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする、例えばＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅＳｅ，ＩｎＳｂ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ等の合金膜が一般的に知られている。一般的に、情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。また、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００４】
さらに、一般的には、記録層の上下に誘電体層を設けられている。誘電体層の第１の目的は、瞬間的に融点以上に昇温する記録層の熱から基板を保護するとともに記録層の変形や破損を防止することである。また、第２の目的は、光干渉効果により記録情報の再生時に十分な信号強度を得ることである。さらに、第３の目的は、記録時に良好な形状のアモルファスマークを形成するのに適した冷却速度を実現することである。そのため、誘電体材料としては、十分な耐熱性、大きな屈折率、適度な熱伝導率等の特性が要求される。これらの条件を満たす材料として、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2がある。
【０００５】
一般的な消去型の光学情報記録媒体１０の断面構成を図２に示す。透明基板１は中心孔９及び複数の環状の案内溝２を有する円盤状である。透明基板１上には順に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2薄膜からなる膜厚約１５０ｎｍの下引層３、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜からなる膜厚約２０ｎｍの記録層４、ＺｎＳ−ＳｉＯ2薄膜からなる膜厚約４０ｎｍの上引層５、Ａｌ合金薄膜からなる膜厚約１００ｎｍの反射層６が、スパッタリングによって形成され、さらにその上に樹脂保護層７が設けられている。光学情報記録媒体の記録特性は各層の膜厚に大きく依存し、特に下引層３、記録層４及び上引層５の３層の膜厚のばらつきによる影響が大きい。そのため、その製造に当たっては、これら各層の膜厚を正確に管理する必要がある。
【０００６】
従来、上記光学情報記録媒体１０の主要部分である下引層３、記録層４及び上引層５を含む薄膜層の製膜工程において、各層の膜厚管理のために、各層毎に所定の条件下でスパッタリングによって一定時間成膜したサンプルを定期的に作成し、その膜厚を段差計又はエリプソメータによって測定し、その測定結果から得られた成膜速度をもとに所望の膜厚が得られるよう成膜時間を補正する方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上記従来の方法によれば、光学情報記録媒体１０を構成する各薄膜層と同数の成膜速度測定用サンプルを作成し、各層ごとにその膜厚を測定する必要があり、工程が複雑になると共に、製膜に時間を要すると言う問題点を有していた。また、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合、サンプル作成のバッチでは光記録媒体を生産することができず、成膜速度の測定に伴う生産ロスが大きいという問題点を有していた。さらに、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要があり、各サンプルを段差計やエリプソメータでの測定に適した膜厚で成膜するため、実際の媒体の構造とは異なる膜厚で成膜速度を算出することになり、誤差を伴うという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、１回の測定で複数の薄膜層の膜厚測定が可能な多層薄膜の膜厚測定方法、及びその膜厚測定方法を用いて、成膜速度測定用サンプルの作成による生産ロスが少なく、製造条件の一時的な変更の必要のない光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多層薄膜の第１の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極小値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極小値における波長と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求める。
【００１２】
また、本発明の多層薄膜の第２の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の複数の極大値における反射率を、あらかじめ定められた反射率の標準値と比較し、前記測定結果の複数の極大値における反射率と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求める。
【００１３】
一方、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。
【００１４】
また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。
【００１６】
また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。
【００１７】
また、本発明の光学情報記録媒体の第４の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。
【００１８】
さらに、上記第１又は第３の製造方法においては、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた波長の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極小値における波長と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。
【００２０】
また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第２番目及び第３番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を変化させる手段とを備えている。
【００２１】
また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、測定した前記分光反射率の極値を検出する手段と、あらかじめ定められた波長又は反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極値における反射率及び波長の少なくともいずれか一方と前記標準値との差異を検出する手段と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。
【００２４】
さらに、上記第１又は第２の製造装置の構成においては、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、多層薄膜の各層の膜厚が変化すると分光反射率特性が変化することに着目し、各膜厚の変化に対応して分光反射率の極大点及び極小点の波長、反射率が特有の変化をすることに基づき、非破壊で多層薄膜の膜厚を測定するものである。以下、図面を参照しつつ本発明の多層薄膜の膜厚測定方法及びその方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置について説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、多層薄膜の膜厚測定方法及びその方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法に関するものであり、図１から図３を参照しつつ説明する。図１は、本発明の光学情報記録媒体の製造方法の要部を示すフローチャートである。図２は前述のように一般的な消去型の光学情報記録媒体の断面図である。また、図３は図２の示す構成を有する光学情報記録媒体の分光器による分光反射率の測定結果の一例を示す特性図である。
【００２７】
図１に示すように、まず、所定の条件下での各層の成膜時間を設定する。次に、この成膜時間にしたがって透明基板１上に下引層３、記録層４、上引層５、反射層６の順に成膜する。その後、分光器により、基板側からの分光反射率を測定波長範囲３５０〜８６０ｎｍ、波長間隔５ｎｍで測定する。図３にこの測定結果を示す。
【００２８】
次に、得られた測定結果から分光反射率の極小点及び極大点を検出する。極小点における波長λｍｉｎを測定し、波長λｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλｍｉｎを求める。これと平行して、極大点における反射率Ｒｍａｘ１及びＲｍａｘ２を測定し、Ｒｍａｘ１及びＲｍａｘ２をあらかじめ定められた標準値と比較し、それらの差異ΔＲｍａｘ１及びΔＲｍａｘ２を求める。ここで、標準値とは、各薄膜層が本来の設計値どうりの膜厚に形成されている場合の、分光反射率の極小点における波長及び極大点における反射率をいう。
【００２９】
次に、この測定結果をもとに、光学情報記録媒体１０の下引層３、記録層４及び上引層５の各膜厚を算出する。その算出方法は、以下のとおりである。下引層３の膜厚の標準値である１５０ｎｍとの差Ｘ（％）、記録層４の膜厚の標準値である２０ｎｍとの差Ｙ（％）、上引層５の膜厚の標準値である４０ｎｍとの差ｚ（％）を、以下に示す式（１）〜（３）に従って算出する。
【００３０】
【数１】
ΔＲｍａｘ１＝ａＸ＋ｂＹ ・・・（１）
ΔＲｍａｘ１−ΔＲｍａｘ２＝ｃＸ＋ｄＹ ・・・（２）
Δλｍｉｎ＝ｅＺ ・・・（３）
【００３１】
上記関係式は、下引層３が厚くなるとλｍｉｎが長波長側にずれ、薄くなると短波長側にずれ、下引層３の膜厚が一定であれば、記録層４及び上引層５の膜厚が変化してもλｍｉｎはほぼ一定であること、記録層４及び上引層５の膜厚が変化するとＲｍａｘ１及びＲｍａｘ２が変化するが、記録層４の膜厚変化はＲｍａｘ２に大きく影響し、上引層５の膜厚変化はＲｍａｘ１に大きく影響することから導かれたものである。
【００３２】
ただし、定数ａ＝０．３、ｂ＝０．４、ｃ＝−０．１、ｄ＝０．２、ｅ＝４である。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、各層の膜厚の標準値との差異の標準値に対する比率である。各定数は、各層の膜厚を実験的に変化させた場合の分光反射率から求めることができる。また、各層の薄膜の各波長における光学定数がわかっている場合には、多重干渉による反射率を算出することによって求めることもできる。この定数は各層膜厚の標準値によって異なる。
【００３３】
以上のようにして算出された各層の膜厚とその目標値との差異に応じて、所望の膜厚になるように成膜時間を変更して、以後の生産を行う。その結果、従来例における各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、その効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、３層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働させることができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造装置に関するものであり、図２及び図４を参照しつつ説明する。図４に示す光学情報記録媒体の製造装置２０は、基板投入室１１、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４、反射層成膜室１５、基板排出室１６、分光器１７、演算処理装置１８及び成膜条件制御装置１９等で構成されている。
【００３５】
以上のように構成された光学情報記録媒体の製造装置について、その動作を説明する。基板投入室１１から光学情報記録媒体１０の透明基板１を投入し、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４及び反射層成膜室１５において、それぞれ下引層３、記録層４、上引層５及び反射層６を順次形成する。その後、各層の薄膜が形成された基板１’を基板排出室１６から取り出す。各成膜室１２〜１５では、成膜条件制御装置１９によりガス流量、圧力、電力及び時間がそれぞれ所定の値に制御され、その条件の下でスパッタリングにより成膜が行われる。
【００３６】
分光器１７は、成膜された基板１’の成膜した面の反対側から分光反射率を測定する。演算処理装置１８は、例えばＣＰＵ、メモリ等を含み、分光器１７により測定した分光反射率の極小点及び極大点を検出するプロセスと、極小点における波長λｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλｍｉｎを求めるプロセスと、極大点における反射率Ｒｍａｘ１及びＲｍａｘ２をあらかじめ定められた標準値と比較し、それらの差異ΔＲｍａｘ１及びΔＲｍａｘ２を求めるプロセスと、このΔλｍｉｎから上記所定の計算式により当該光学情報記録媒体１０の下引層３の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、ΔＲｍａｘ１及びΔＲｍａｘ２から上記所定の計算式により当該光学情報記録媒体１０の記録層４及び上引層５の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、各層の膜厚と標準値との差異をもとに所望の膜厚となる成膜時間を算出するプロセスを有しており、その計算結果に基づいて成膜条件制御装置１９で設定されている成膜時間を変更する。
【００３７】
この製造装置によれば、各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、その効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、３層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働させることができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３８】
なお、上記各実施形態の説明において、各層の薄膜を所望の膜厚にするために成膜時間を変更したが、スパッタリングの電力、すなわち成膜速度を変更しても良い。また、光学情報記録媒体そのものの分光反射率を測定する代わりに、同時に別の基板に成膜したサンプルの分光反射率を測定しても良い。分光反射率の測定は、一定の製造枚数毎に行っても良いし、１枚毎に行っても良い。
【００３９】
また、分光反射率の測定波長間隔が大きいと膜厚の測定精度が悪くなる。例えば下引層３の場合、λｍｉｎの差２０ｎｍが膜厚の約５％に相当する。従って、必要とする膜厚の測定精度を５％とすると、測定波長間隔はその半分の１０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の多層薄膜の第１の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極小値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極小値における波長と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求めるものである。また、本発明の多層薄膜の第２の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の複数の極大値における反射率を、あらかじめ定められた反射率の標準値と比較し、前記測定結果の複数の極大値における反射率と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求めるものである。従って、本発明の多層薄膜の膜厚測定方法によれば、１回の測定で複数の薄膜の膜厚をそれぞれ測定することができ、膜厚測定に要する時間を短縮することができる。また、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、特に、バッチ式のスパッタリングにより成膜する場合に有効である。
【００４２】
また、上記（数１）において、例えば第１番目の薄膜（下引層）が厚くなるとλｍｉｎが長波長側にずれ、薄くなると短波長側にずれ、下引層の膜厚が一定であれば、第２番目の薄膜（記録層）及び第３番目の薄膜（上引層）の膜厚が変化してもλｍｉｎはほぼ一定であること、記録層及び上引層の膜厚が変化するとＲｍａｘ１及びＲｍａｘ２が変化するが、記録層の膜厚変化はＲｍａｘ２に大きく影響し、上引層の膜厚変化はＲｍａｘ１に大きく影響する。この性質を利用して、分光反射率の測定結果の極小値における波長とその標準値との差異に基づいて、多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求めることができる。また、分光反射率の測定結果の複数の極大値における反射率とそれらの標準値との差異から、多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求めることができる。
【００４３】
一方、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に成膜した基板又は基板と同時に成膜したサンプル片の膜厚を直接測定することにより、１回の測定で複数の薄膜の膜厚を同時に測定することができ、成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼動させることができる。また、従来例のように各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無くなり、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、顕著な効果を奏する。
【００４４】
また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。また、本発明の光学情報記録媒体の第４の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。従って、上記第１又は第３の製造方法の効果に加えて、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４５】
また、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた波長の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極小値における波長と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第２番目及び第３番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を変化させる手段とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に所定の成膜速度及び成膜時間に基づいて成膜した基板又はサンプル片の膜厚を測定し、測定値と標準値との差異から成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正することにより、次回基板上に成膜される薄膜の膜厚を所定の設計値により近づけることができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、測定値を標準値に収斂させることができ、製造された光学情報記録媒体の各薄膜の膜厚の精度をより高くすることができる。
【００４６】
また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、測定した前記分光反射率の極値を検出する手段と、あらかじめ定められた波長又は反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極値における反射率及び波長の少なくともいずれか一方と前記標準値との差異を検出する手段と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。従って、上記第１又は第２の製造装置の効果に加えて、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４７】
さらに、上記光学情報記録媒体の第１もしくは第３の製造方法又は第１もしくは第２の製造装置において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔を１０ｎｍ以下とすることにより、膜厚の測定精度を約５％に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学情報記録媒体の製造方法の一実施形態の要部を示すフローチャート
【図２】一般的な光学情報記録媒体の構成を示す断面図
【図３】光学情報記録媒体を測定した分光反射率と波長の関係を示す特性図
【図４】本発明の光学情報記録媒体の製造装置の一実施形態の要部を示す構成図
【符号の説明】
１ ：透明基板
１’：多層薄膜が形成された透明基板
２ ：案内溝
３ ：下引層
４ ：記録層
５ ：上引層
６ ：反射層
７ ：樹脂保護層
９ ：中心孔
１０ ：光学情報記録媒体
１１ ：基板投入室
１２ ：下引層成膜室
１３ ：記録層成膜室
１４ ：上引層成膜室
１５ ：反射層成膜室
１６ ：基板排出室
１７ ：分光器
１８ ：演算処理装置
１９ ：成膜条件制御装置
２０ ：光学情報記録媒体の製造装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法及びその膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして、書換えが可能な消去型と呼ばれる光学情報記録媒体の開発が進められている。この消去型の光学情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする、例えばＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅＳｅ，ＩｎＳｂ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ等の合金膜が一般的に知られている。一般的に、情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。また、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００４】
さらに、一般的には、記録層の上下に誘電体層を設けられている。誘電体層の第１の目的は、瞬間的に融点以上に昇温する記録層の熱から基板を保護するとともに記録層の変形や破損を防止することである。また、第２の目的は、光干渉効果により記録情報の再生時に十分な信号強度を得ることである。さらに、第３の目的は、記録時に良好な形状のアモルファスマークを形成するのに適した冷却速度を実現することである。そのため、誘電体材料としては、十分な耐熱性、大きな屈折率、適度な熱伝導率等の特性が要求される。これらの条件を満たす材料として、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2がある。
【０００５】
一般的な消去型の光学情報記録媒体１０の断面構成を図２に示す。透明基板１は中心孔９及び複数の環状の案内溝２を有する円盤状である。透明基板１上には順に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2薄膜からなる膜厚約１５０ｎｍの下引層３、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜からなる膜厚約２０ｎｍの記録層４、ＺｎＳ−ＳｉＯ2薄膜からなる膜厚約４０ｎｍの上引層５、Ａｌ合金薄膜からなる膜厚約１００ｎｍの反射層６が、スパッタリングによって形成され、さらにその上に樹脂保護層７が設けられている。光学情報記録媒体の記録特性は各層の膜厚に大きく依存し、特に下引層３、記録層４及び上引層５の３層の膜厚のばらつきによる影響が大きい。そのため、その製造に当たっては、これら各層の膜厚を正確に管理する必要がある。
【０００６】
従来、上記光学情報記録媒体１０の主要部分である下引層３、記録層４及び上引層５を含む薄膜層の製膜工程において、各層の膜厚管理のために、各層毎に所定の条件下でスパッタリングによって一定時間成膜したサンプルを定期的に作成し、その膜厚を段差計又はエリプソメータによって測定し、その測定結果から得られた成膜速度をもとに所望の膜厚が得られるよう成膜時間を補正する方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上記従来の方法によれば、光学情報記録媒体１０を構成する各薄膜層と同数の成膜速度測定用サンプルを作成し、各層ごとにその膜厚を測定する必要があり、工程が複雑になると共に、製膜に時間を要すると言う問題点を有していた。また、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合、サンプル作成のバッチでは光記録媒体を生産することができず、成膜速度の測定に伴う生産ロスが大きいという問題点を有していた。さらに、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要があり、各サンプルを段差計やエリプソメータでの測定に適した膜厚で成膜するため、実際の媒体の構造とは異なる膜厚で成膜速度を算出することになり、誤差を伴うという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、１回の測定で複数の薄膜層の膜厚測定が可能な多層薄膜の膜厚測定方法、及びその膜厚測定方法を用いて、成膜速度測定用サンプルの作成による生産ロスが少なく、製造条件の一時的な変更の必要のない光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多層薄膜の第１の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極小値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極小値における波長と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求める。
【００１２】
また、本発明の多層薄膜の第２の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の複数の極大値における反射率を、あらかじめ定められた反射率の標準値と比較し、前記測定結果の複数の極大値における反射率と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求める。
【００１３】
一方、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。
【００１４】
また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。
【００１６】
また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。
【００１７】
また、本発明の光学情報記録媒体の第４の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。
【００１８】
さらに、上記第１又は第３の製造方法においては、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた波長の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極小値における波長と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。
【００２０】
また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第２番目及び第３番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を変化させる手段とを備えている。
【００２１】
また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、測定した前記分光反射率の極値を検出する手段と、あらかじめ定められた波長又は反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極値における反射率及び波長の少なくともいずれか一方と前記標準値との差異を検出する手段と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。
【００２４】
さらに、上記第１又は第２の製造装置の構成においては、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、多層薄膜の各層の膜厚が変化すると分光反射率特性が変化することに着目し、各膜厚の変化に対応して分光反射率の極大点及び極小点の波長、反射率が特有の変化をすることに基づき、非破壊で多層薄膜の膜厚を測定するものである。以下、図面を参照しつつ本発明の多層薄膜の膜厚測定方法及びその方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置について説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、多層薄膜の膜厚測定方法及びその方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法に関するものであり、図１から図３を参照しつつ説明する。図１は、本発明の光学情報記録媒体の製造方法の要部を示すフローチャートである。図２は前述のように一般的な消去型の光学情報記録媒体の断面図である。また、図３は図２の示す構成を有する光学情報記録媒体の分光器による分光反射率の測定結果の一例を示す特性図である。
【００２７】
図１に示すように、まず、所定の条件下での各層の成膜時間を設定する。次に、この成膜時間にしたがって透明基板１上に下引層３、記録層４、上引層５、反射層６の順に成膜する。その後、分光器により、基板側からの分光反射率を測定波長範囲３５０〜８６０ｎｍ、波長間隔５ｎｍで測定する。図３にこの測定結果を示す。
【００２８】
次に、得られた測定結果から分光反射率の極小点及び極大点を検出する。極小点における波長λｍｉｎを測定し、波長λｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλｍｉｎを求める。これと平行して、極大点における反射率Ｒｍａｘ１及びＲｍａｘ２を測定し、Ｒｍａｘ１及びＲｍａｘ２をあらかじめ定められた標準値と比較し、それらの差異ΔＲｍａｘ１及びΔＲｍａｘ２を求める。ここで、標準値とは、各薄膜層が本来の設計値どうりの膜厚に形成されている場合の、分光反射率の極小点における波長及び極大点における反射率をいう。
【００２９】
次に、この測定結果をもとに、光学情報記録媒体１０の下引層３、記録層４及び上引層５の各膜厚を算出する。その算出方法は、以下のとおりである。下引層３の膜厚の標準値である１５０ｎｍとの差Ｘ（％）、記録層４の膜厚の標準値である２０ｎｍとの差Ｙ（％）、上引層５の膜厚の標準値である４０ｎｍとの差ｚ（％）を、以下に示す式（１）〜（３）に従って算出する。
【００３０】
【数１】
ΔＲｍａｘ１＝ａＸ＋ｂＹ ・・・（１）
ΔＲｍａｘ１−ΔＲｍａｘ２＝ｃＸ＋ｄＹ ・・・（２）
Δλｍｉｎ＝ｅＺ ・・・（３）
【００３１】
上記関係式は、下引層３が厚くなるとλｍｉｎが長波長側にずれ、薄くなると短波長側にずれ、下引層３の膜厚が一定であれば、記録層４及び上引層５の膜厚が変化してもλｍｉｎはほぼ一定であること、記録層４及び上引層５の膜厚が変化するとＲｍａｘ１及びＲｍａｘ２が変化するが、記録層４の膜厚変化はＲｍａｘ２に大きく影響し、上引層５の膜厚変化はＲｍａｘ１に大きく影響することから導かれたものである。
【００３２】
ただし、定数ａ＝０．３、ｂ＝０．４、ｃ＝−０．１、ｄ＝０．２、ｅ＝４である。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、各層の膜厚の標準値との差異の標準値に対する比率である。各定数は、各層の膜厚を実験的に変化させた場合の分光反射率から求めることができる。また、各層の薄膜の各波長における光学定数がわかっている場合には、多重干渉による反射率を算出することによって求めることもできる。この定数は各層膜厚の標準値によって異なる。
【００３３】
以上のようにして算出された各層の膜厚とその目標値との差異に応じて、所望の膜厚になるように成膜時間を変更して、以後の生産を行う。その結果、従来例における各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、その効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、３層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働させることができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造装置に関するものであり、図２及び図４を参照しつつ説明する。図４に示す光学情報記録媒体の製造装置２０は、基板投入室１１、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４、反射層成膜室１５、基板排出室１６、分光器１７、演算処理装置１８及び成膜条件制御装置１９等で構成されている。
【００３５】
以上のように構成された光学情報記録媒体の製造装置について、その動作を説明する。基板投入室１１から光学情報記録媒体１０の透明基板１を投入し、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４及び反射層成膜室１５において、それぞれ下引層３、記録層４、上引層５及び反射層６を順次形成する。その後、各層の薄膜が形成された基板１’を基板排出室１６から取り出す。各成膜室１２〜１５では、成膜条件制御装置１９によりガス流量、圧力、電力及び時間がそれぞれ所定の値に制御され、その条件の下でスパッタリングにより成膜が行われる。
【００３６】
分光器１７は、成膜された基板１’の成膜した面の反対側から分光反射率を測定する。演算処理装置１８は、例えばＣＰＵ、メモリ等を含み、分光器１７により測定した分光反射率の極小点及び極大点を検出するプロセスと、極小点における波長λｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλｍｉｎを求めるプロセスと、極大点における反射率Ｒｍａｘ１及びＲｍａｘ２をあらかじめ定められた標準値と比較し、それらの差異ΔＲｍａｘ１及びΔＲｍａｘ２を求めるプロセスと、このΔλｍｉｎから上記所定の計算式により当該光学情報記録媒体１０の下引層３の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、ΔＲｍａｘ１及びΔＲｍａｘ２から上記所定の計算式により当該光学情報記録媒体１０の記録層４及び上引層５の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、各層の膜厚と標準値との差異をもとに所望の膜厚となる成膜時間を算出するプロセスを有しており、その計算結果に基づいて成膜条件制御装置１９で設定されている成膜時間を変更する。
【００３７】
この製造装置によれば、各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、その効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、３層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働させることができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３８】
なお、上記各実施形態の説明において、各層の薄膜を所望の膜厚にするために成膜時間を変更したが、スパッタリングの電力、すなわち成膜速度を変更しても良い。また、光学情報記録媒体そのものの分光反射率を測定する代わりに、同時に別の基板に成膜したサンプルの分光反射率を測定しても良い。分光反射率の測定は、一定の製造枚数毎に行っても良いし、１枚毎に行っても良い。
【００３９】
また、分光反射率の測定波長間隔が大きいと膜厚の測定精度が悪くなる。例えば下引層３の場合、λｍｉｎの差２０ｎｍが膜厚の約５％に相当する。従って、必要とする膜厚の測定精度を５％とすると、測定波長間隔はその半分の１０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の多層薄膜の第１の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極小値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極小値における波長と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求めるものである。また、本発明の多層薄膜の第２の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の複数の極大値における反射率を、あらかじめ定められた反射率の標準値と比較し、前記測定結果の複数の極大値における反射率と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求めるものである。従って、本発明の多層薄膜の膜厚測定方法によれば、１回の測定で複数の薄膜の膜厚をそれぞれ測定することができ、膜厚測定に要する時間を短縮することができる。また、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、特に、バッチ式のスパッタリングにより成膜する場合に有効である。
【００４２】
また、上記（数１）において、例えば第１番目の薄膜（下引層）が厚くなるとλｍｉｎが長波長側にずれ、薄くなると短波長側にずれ、下引層の膜厚が一定であれば、第２番目の薄膜（記録層）及び第３番目の薄膜（上引層）の膜厚が変化してもλｍｉｎはほぼ一定であること、記録層及び上引層の膜厚が変化するとＲｍａｘ１及びＲｍａｘ２が変化するが、記録層の膜厚変化はＲｍａｘ２に大きく影響し、上引層の膜厚変化はＲｍａｘ１に大きく影響する。この性質を利用して、分光反射率の測定結果の極小値における波長とその標準値との差異に基づいて、多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求めることができる。また、分光反射率の測定結果の複数の極大値における反射率とそれらの標準値との差異から、多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求めることができる。
【００４３】
一方、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に成膜した基板又は基板と同時に成膜したサンプル片の膜厚を直接測定することにより、１回の測定で複数の薄膜の膜厚を同時に測定することができ、成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼動させることができる。また、従来例のように各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無くなり、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、顕著な効果を奏する。
【００４４】
また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。また、本発明の光学情報記録媒体の第４の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えている。従って、上記第１又は第３の製造方法の効果に加えて、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４５】
また、本発明の光学情報記録媒体の第１の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた波長の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極小値における波長と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。また、本発明の光学情報記録媒体の第２の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第２番目及び第３番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を変化させる手段とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に所定の成膜速度及び成膜時間に基づいて成膜した基板又はサンプル片の膜厚を測定し、測定値と標準値との差異から成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正することにより、次回基板上に成膜される薄膜の膜厚を所定の設計値により近づけることができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、測定値を標準値に収斂させることができ、製造された光学情報記録媒体の各薄膜の膜厚の精度をより高くすることができる。
【００４６】
また、本発明の光学情報記録媒体の第３の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、測定した前記分光反射率の極値を検出する手段と、あらかじめ定められた波長又は反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極値における反射率及び波長の少なくともいずれか一方と前記標準値との差異を検出する手段と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。従って、上記第１又は第２の製造装置の効果に加えて、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４７】
さらに、上記光学情報記録媒体の第１もしくは第３の製造方法又は第１もしくは第２の製造装置において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔を１０ｎｍ以下とすることにより、膜厚の測定精度を約５％に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学情報記録媒体の製造方法の一実施形態の要部を示すフローチャート
【図２】一般的な光学情報記録媒体の構成を示す断面図
【図３】光学情報記録媒体を測定した分光反射率と波長の関係を示す特性図
【図４】本発明の光学情報記録媒体の製造装置の一実施形態の要部を示す構成図
【符号の説明】
１ ：透明基板
１’：多層薄膜が形成された透明基板
２ ：案内溝
３ ：下引層
４ ：記録層
５ ：上引層
６ ：反射層
７ ：樹脂保護層
９ ：中心孔
１０ ：光学情報記録媒体
１１ ：基板投入室
１２ ：下引層成膜室
１３ ：記録層成膜室
１４ ：上引層成膜室
１５ ：反射層成膜室
１６ ：基板排出室
１７ ：分光器
１８ ：演算処理装置
１９ ：成膜条件制御装置
２０ ：光学情報記録媒体の製造装置
Claims (11)
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極小値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極小値における波長と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求める膜厚測定方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の複数の極大値における反射率を、あらかじめ定められた反射率の標準値と比較し、前記測定結果の複数の極大値における反射率と前記標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を求める膜厚測定方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えた光学情報記録媒体の製造方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の極小値における波長を求める工程と、前記分光反射率の極小値における波長とあらかじめ定められた波長の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えた光学情報記録媒体の製造方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を成膜するための成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜を補正された成膜速度及び成膜時間により成膜する工程とを備えた光学情報記録媒体の製造方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時問により順次成膜する工程と、成膜後の前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率を求める工程と、前記分光反射率の複数の極大値における反射率とあらかじめ定められた反射率の標準値との差異を検出する工程と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の良否を判定する工程とを備えた光学情報記録媒体の製造方法。
- 分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３又は５記載の光学情報記録媒体の製造方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた波長の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極小値における波長と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えた光学情報記録媒体の製造装置。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、あらかじめ定められた反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の複数の極大値における反射率と前記標準値とを比較しその差異を検出する手段と、検出された前記差異に応じて前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目及び第３番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて第２番目及び第３番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を変化させる手段とを備えた光学情報記録媒体の製造装置。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、前記基板又は前記サンプル片上の前記多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、測定した前記分光反射率の極値を検出する手段と、あらかじめ定められた波長又は反射率の標準値を記憶する手段と、測定した前記分光反射率の極値における反射率及び波長の少なくともいずれか一方と前記標準値との差異を検出する手段と、検出された前記差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えた光学情報記録媒体の製造装置。
- 分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が１０ｎｍ以下である請求項８又は９記載の光学情報記録媒体の製造装置。
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