JPH0247355B2 - - Google Patents
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本発明は光学型の情報記録システム、さらに具
体的には記録貯蔵特性を有する放射線応答薄膜中
にレーザでデータを記録する方法に関する。 データの光学的記憶においては、記録媒体の反
射率を変化させるため記録媒体中にピツトを形成
するのに光学的にデータを記憶するためのレーザ
が使用されている。ピツトは蒸発、融解もしくは
切除によつて形成されている。データを示すため
に光の反射率もしくは透過率の変化を使用した記
録が使用され得る。Bell及びSpong著
“Antireflection Structures for Optical
Recording”IEEE Journal of Quantum
Electronics QE−14、No.７、第487〜第495頁
（1978年７月刊）なる論文の第489頁はビスマス、
チタンもしくはロジウムの単層構造を開示してい
る。２層反射防止構造はAlもしくはTiO2／
MgF2／TiO2の誘電体スタツクを含み得る。この
様な記録媒体中にはフルオレセインの如き有機染
料が使用されている。この論文の第493頁に述べ
られた他の構成は誘電体スペーサ及びTi吸収層
で覆われたAl反射器である。多くの光学的記録
の変型が提案されているが、これ等はすべてここ
では論ぜられない。上述の互換例に関する問題は
強力なレーザ・ビームを使用する事なくしては情
報の長い寿命の記憶を与えない点にある。米国特
許第3959799号は加熱によつて反応し、反応体の
ものとは異なる反応生成物を形成するため２つも
しくは３つの材料の隣接薄層より成る読取り記憶
装置媒体を開示している。さらに具体的には例え
ばレーザ・パルスを用する事によつて層を局所的
に加熱する事によつて透明な生成物、Al2Se3を
形成する事によつて反応するアルミニウム及びセ
レンの交互層を有する事より成る記録媒体が説明
されている。 米国特許第4069487号は（Pt、Ph、Au、Ag、
Pd、Ir、Cr、Mo、Ta、Zn、Cu、Al、In、Sn、
Pb及びBi）から選択された金属元素がカルコゲ
ン化合物、無機酸化物もしくは樹脂（染料もしく
は顔料）の非金属層と層化され得るレーザ光学記
憶装置を開示している。カルコゲンはＳ、Se及
びTeの如きカルコゲン元素を含む。Te及びTeベ
ース合金の如き一般に広く使用されている記憶材
料は比較的寿命が短い。なんとなれば100原子層
程度の極めて薄い薄膜が腐食するためである。記
録貯蔵システムは通常の環境では少なくと10年程
度の期間データ保全を与える事が必要とされる。 米国特許第4000492号はBi、InもしくはSnなる
第１層並びにBiS3、SbS3及びSeより成るレーザ
源に近い第２の層より成る透明基板上の金属薄膜
を示している。 しかしながら、上記の参考文献のいずれもケイ
素を含む層と他の元素を含む他の層との積層の概
念を開示していない。 本発明の目的は機械で読取り可能な極めて高い
密度のデータを与える光学記録方法を与える事に
ある。 本発明の他の目的はデータの明瞭度及びデータ
の長期間の保持を確実にするデータの記録（アー
キバル）レベルの記憶装置を与えることにある。 本発明の他の目的はオフイス及び通常の製造環
境に見出される周辺環境条件の標準の範囲の中で
の長期の記憶によつては悪結果を生じない光学記
憶媒体を与える事にある。 本発明に従う、光学記憶媒体は集積層を帯びる
基板を含む。改良点の１つが主にケイ素より成る
点にある。 本発明の他の態様における改良点は層の１つが
主にケイ素より成り、層の他方が少なくとも１つ
の他の元素より成る点にある。 上記他の元素は金属元素を含む群から選択され
る事が好ましい。特に好ましい金属元素は周期律
表上の第Ｂ、Ｂ、Ｂ及び族元素並びに
Mg及びAgを含む。より有利な元素はＶ、Nb、
Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Fe、Co、Rh、Ni、
Pd、Pt及びAuを含む。最も有効な元素はPd、
Pt、Ta、Rh、Ｖ及びCoを含む。 腐食による通常のTeベース合金に関連する比
較的短い寿命は本明細書によつて開示される材料
の使用によつて少なくとも10年に延長される。 第１図は光学記録媒体の概略図である。媒体は
使用される応用に依存して透明もしくは不透明で
あり得る基板S1より成る。第２層はケイ素の薄膜
である。第３層は（レーザ・ビームB1等によつ
て）十分に加熱された時にケイ素と化合して光学
記憶装置において使用される型の光学センサの如
きセンサによつて読取り可能なマークを与える金
属M1の薄膜である。記録されたデータは光学的
拡大でのみ見え得る如き高密度で記録され得る。
一般にケイ素の上部の金属付着物M1は高い反射
率を有する。ビームB1の65％程度及びそれ以上
が反射される。一般に反射率が高いためにマーク
を形成するに十分な金属M1を加熱するためには
高い書込みエネルギが必要とされる。さらに金属
薄膜M1は金属と反応する湿度及び酸素によつて
生ずる酸化によつて媒体の寿命を短くする傾向の
周辺条件にさらされる。この様な酸化は金属の反
射率を害い、データを記憶するのに必要とされる
反射率の対照性（コントラスト）を破壊する。し
かしながら、もし基板S1が透明ならば、ケイ素
は、約５％に等しいかそれ以下の低い反射率を有
するケイ素に入射するビームB2を与えるレーザ
の如き源からのエネルギにさらされ得る。これに
よつて金属M1及びケイ素間のインターフエイス
を、マークを形成するに必要とされる十分高い温
度に上昇するのにほとんど加熱する必要がなくな
るので、低いエネルギの書込みが得られる。さら
に基板を通して媒体を露光する場合には、金属
M1が保護層で覆われ、金属薄膜の劣化が防止さ
れる。 層M1中で使用されるのが好ましい金属はロジ
ウム、コバルト、パラジウム、白金、クロム、タ
ンタル及びバナジウムである。一般に、第VB族
の金属Ｖ、Nb及びTaはすべて有用である。第
Ｂ、、族の金属、Mg及びAuはとりわけ有用
である。特に、等Ｂ族金属はCr、Mo及びＷで
ある。第Ｂ金属はMn、Tc及びReである。第
族金属はFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir
及びPtである。Auは第Ｂ金属であるが、勿論
周期律表上Ptに最も近い金属である。 第２図を参照するに、図は基板S2が記録媒体に
対して適した任意の基板材料である点で第１図と
極めて似ている。先ず金属層M2が基板S2上に付
着される。次に、ケイ素層が金属M2上に付着さ
れる。この場合、金属を加熱するためには基板を
通すビームB4でなく、第１図のビームB1による
といつた如く直接ビームB3（もしくはレーザ・ビ
ーム以外の他の放射線）で媒体の上部表面上に書
込む事が好ましい。第２図の構造の他の利点は金
属層M2上のケイ素層がそれ自体受動態化層を与
えて金属層M2を保護するのに追加の薄膜を必要
としない点にある。なんとなれば基板が下方表面
を保護するからである。 第３図は高密度記憶に対する記録デイスクであ
る基板S3を示す。次の層は高度に反射性であり十
分に耐火性であるTiもしくは他の金属の如き反
射鏡層MRである。Tiは1668℃の融点を有し、従
つて劣化する事なく使用に適している。鏡MR上
には交代可能な金属層及びケイ素であり得る薄膜
Ａ及びＢ上に指向されるレーザ・ビームB5の波
長を最大化するのに適した厚さのSiO2の如き材
料の好ましい誘電スペーサ層SPが付着され得る。
薄膜Ａ及びＢは金属が第１図中の如く上部（薄膜
Ａ中）にあるか、第２図の如く下にあるかに関し
ては交換可能である。いずれの場合でも、薄膜Ａ
及びＢを通過した光は反射して戻され、上方２層
を加熱し、レーザ・ビームB5の効率を増大する。
この様にしてビームB5かからのエネルギが所与
の点にデータを書込むのに少なくてすむ様になつ
ている。この様に、上部薄膜Ａとしてケイ素を位
置付ける時はデータ記録機能の効率を増大する必
要がある。 ケイ化物（金属及びケイ素の化合物）薄膜がマ
イクロ電子装置の接触材料としての応用に広く研
究されている。J.M.Poate、K.N.Tu及びJ.W.
Mayer編、Wiley−Interscience、New York
（1978）年刊、K.N.Tu及びJ.W.Mayer著“Thin
Films−Interdiffusion and Reactions”第10章
を参照されたい。 付着された金属薄膜をケイ素と反応させる事に
よつてケイ化物コンタクトを形成する場合には、
ケイ化物と非反応性金属薄膜間の大きな光学的対
照がしばしば観察される。これについてはC.J.
Kircher著Solid State Electron 14507（1971）を
参照されたい。 例えば、第４図ははるかに明るいPd領域１に
よつて取巻かれた酸化ケイ素上の食刻開孔中の直
径0.025mmのPd2Siコンタクトの暗スポツト２の写
真を模式化した図である。この様な図はケイ化物
薄膜が反射時のケイ化物及び金属（もしくはSi3）
間のコントラストがこの応用に対して十分大きい
ものとして、記録光学記憶装置に対する可能性あ
る材料として考慮され得る事を提案している。第
４．２図の左上の黒部４は黒い基準を示してい
る。記録光学記憶装置中の材料に対する他の決定
的な要件は室温で10年以上の長い寿命及び非毒性
である。以下、記憶の応用におけるケイ化物薄膜
の反射率の変化及び安定性についての発見につい
て説明する。 ケイ素ウエハ上に形成された金属薄膜及びその
ケイ化物間の光学的反射率の差が測定された。第
表に示された厚さのいくつかの遷移金属薄膜が
直径約32mmの〔100〕配向のケイ素ウエハ上に、
10-7mmHgの真空室中で電子ビーム付着によつて
作成された。第表中に示された光学反射率
（R0）はλ＝643.7nｍ（Krレーザ）で測定された
値である。 次いでこれ等の薄膜は適切な条件下で焼なまし
され、ケイ化物が形成され、反射率の値が再び第
表に示された如く測定された。明らかに、多く
の金属及びそのケイ化物の多くの対は30％以上の
反射率の差ΔRを示した。観察された最大の差は
Pd及びPd2Si間にあり、約53％である。この差は
使用される光の波長と共に変化する事が知られて
おり、第５．１図は使用された光の波長の関数と
してケイ素（Si）ウエハ上で測定されたPd、Pt、
Pd−Pd2Si及びPt−PtSi対の光学反射率の変化を
示す。第５．１図に示された波長の範囲では、
Pd及びPd2Si間のΔRはPt及びPtSi間のΔRよりも
大きな変化を示す。
体的には記録貯蔵特性を有する放射線応答薄膜中
にレーザでデータを記録する方法に関する。 データの光学的記憶においては、記録媒体の反
射率を変化させるため記録媒体中にピツトを形成
するのに光学的にデータを記憶するためのレーザ
が使用されている。ピツトは蒸発、融解もしくは
切除によつて形成されている。データを示すため
に光の反射率もしくは透過率の変化を使用した記
録が使用され得る。Bell及びSpong著
“Antireflection Structures for Optical
Recording”IEEE Journal of Quantum
Electronics QE−14、No.７、第487〜第495頁
（1978年７月刊）なる論文の第489頁はビスマス、
チタンもしくはロジウムの単層構造を開示してい
る。２層反射防止構造はAlもしくはTiO2／
MgF2／TiO2の誘電体スタツクを含み得る。この
様な記録媒体中にはフルオレセインの如き有機染
料が使用されている。この論文の第493頁に述べ
られた他の構成は誘電体スペーサ及びTi吸収層
で覆われたAl反射器である。多くの光学的記録
の変型が提案されているが、これ等はすべてここ
では論ぜられない。上述の互換例に関する問題は
強力なレーザ・ビームを使用する事なくしては情
報の長い寿命の記憶を与えない点にある。米国特
許第3959799号は加熱によつて反応し、反応体の
ものとは異なる反応生成物を形成するため２つも
しくは３つの材料の隣接薄層より成る読取り記憶
装置媒体を開示している。さらに具体的には例え
ばレーザ・パルスを用する事によつて層を局所的
に加熱する事によつて透明な生成物、Al2Se3を
形成する事によつて反応するアルミニウム及びセ
レンの交互層を有する事より成る記録媒体が説明
されている。 米国特許第4069487号は（Pt、Ph、Au、Ag、
Pd、Ir、Cr、Mo、Ta、Zn、Cu、Al、In、Sn、
Pb及びBi）から選択された金属元素がカルコゲ
ン化合物、無機酸化物もしくは樹脂（染料もしく
は顔料）の非金属層と層化され得るレーザ光学記
憶装置を開示している。カルコゲンはＳ、Se及
びTeの如きカルコゲン元素を含む。Te及びTeベ
ース合金の如き一般に広く使用されている記憶材
料は比較的寿命が短い。なんとなれば100原子層
程度の極めて薄い薄膜が腐食するためである。記
録貯蔵システムは通常の環境では少なくと10年程
度の期間データ保全を与える事が必要とされる。 米国特許第4000492号はBi、InもしくはSnなる
第１層並びにBiS3、SbS3及びSeより成るレーザ
源に近い第２の層より成る透明基板上の金属薄膜
を示している。 しかしながら、上記の参考文献のいずれもケイ
素を含む層と他の元素を含む他の層との積層の概
念を開示していない。 本発明の目的は機械で読取り可能な極めて高い
密度のデータを与える光学記録方法を与える事に
ある。 本発明の他の目的はデータの明瞭度及びデータ
の長期間の保持を確実にするデータの記録（アー
キバル）レベルの記憶装置を与えることにある。 本発明の他の目的はオフイス及び通常の製造環
境に見出される周辺環境条件の標準の範囲の中で
の長期の記憶によつては悪結果を生じない光学記
憶媒体を与える事にある。 本発明に従う、光学記憶媒体は集積層を帯びる
基板を含む。改良点の１つが主にケイ素より成る
点にある。 本発明の他の態様における改良点は層の１つが
主にケイ素より成り、層の他方が少なくとも１つ
の他の元素より成る点にある。 上記他の元素は金属元素を含む群から選択され
る事が好ましい。特に好ましい金属元素は周期律
表上の第Ｂ、Ｂ、Ｂ及び族元素並びに
Mg及びAgを含む。より有利な元素はＶ、Nb、
Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Fe、Co、Rh、Ni、
Pd、Pt及びAuを含む。最も有効な元素はPd、
Pt、Ta、Rh、Ｖ及びCoを含む。 腐食による通常のTeベース合金に関連する比
較的短い寿命は本明細書によつて開示される材料
の使用によつて少なくとも10年に延長される。 第１図は光学記録媒体の概略図である。媒体は
使用される応用に依存して透明もしくは不透明で
あり得る基板S1より成る。第２層はケイ素の薄膜
である。第３層は（レーザ・ビームB1等によつ
て）十分に加熱された時にケイ素と化合して光学
記憶装置において使用される型の光学センサの如
きセンサによつて読取り可能なマークを与える金
属M1の薄膜である。記録されたデータは光学的
拡大でのみ見え得る如き高密度で記録され得る。
一般にケイ素の上部の金属付着物M1は高い反射
率を有する。ビームB1の65％程度及びそれ以上
が反射される。一般に反射率が高いためにマーク
を形成するに十分な金属M1を加熱するためには
高い書込みエネルギが必要とされる。さらに金属
薄膜M1は金属と反応する湿度及び酸素によつて
生ずる酸化によつて媒体の寿命を短くする傾向の
周辺条件にさらされる。この様な酸化は金属の反
射率を害い、データを記憶するのに必要とされる
反射率の対照性（コントラスト）を破壊する。し
かしながら、もし基板S1が透明ならば、ケイ素
は、約５％に等しいかそれ以下の低い反射率を有
するケイ素に入射するビームB2を与えるレーザ
の如き源からのエネルギにさらされ得る。これに
よつて金属M1及びケイ素間のインターフエイス
を、マークを形成するに必要とされる十分高い温
度に上昇するのにほとんど加熱する必要がなくな
るので、低いエネルギの書込みが得られる。さら
に基板を通して媒体を露光する場合には、金属
M1が保護層で覆われ、金属薄膜の劣化が防止さ
れる。 層M1中で使用されるのが好ましい金属はロジ
ウム、コバルト、パラジウム、白金、クロム、タ
ンタル及びバナジウムである。一般に、第VB族
の金属Ｖ、Nb及びTaはすべて有用である。第
Ｂ、、族の金属、Mg及びAuはとりわけ有用
である。特に、等Ｂ族金属はCr、Mo及びＷで
ある。第Ｂ金属はMn、Tc及びReである。第
族金属はFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir
及びPtである。Auは第Ｂ金属であるが、勿論
周期律表上Ptに最も近い金属である。 第２図を参照するに、図は基板S2が記録媒体に
対して適した任意の基板材料である点で第１図と
極めて似ている。先ず金属層M2が基板S2上に付
着される。次に、ケイ素層が金属M2上に付着さ
れる。この場合、金属を加熱するためには基板を
通すビームB4でなく、第１図のビームB1による
といつた如く直接ビームB3（もしくはレーザ・ビ
ーム以外の他の放射線）で媒体の上部表面上に書
込む事が好ましい。第２図の構造の他の利点は金
属層M2上のケイ素層がそれ自体受動態化層を与
えて金属層M2を保護するのに追加の薄膜を必要
としない点にある。なんとなれば基板が下方表面
を保護するからである。 第３図は高密度記憶に対する記録デイスクであ
る基板S3を示す。次の層は高度に反射性であり十
分に耐火性であるTiもしくは他の金属の如き反
射鏡層MRである。Tiは1668℃の融点を有し、従
つて劣化する事なく使用に適している。鏡MR上
には交代可能な金属層及びケイ素であり得る薄膜
Ａ及びＢ上に指向されるレーザ・ビームB5の波
長を最大化するのに適した厚さのSiO2の如き材
料の好ましい誘電スペーサ層SPが付着され得る。
薄膜Ａ及びＢは金属が第１図中の如く上部（薄膜
Ａ中）にあるか、第２図の如く下にあるかに関し
ては交換可能である。いずれの場合でも、薄膜Ａ
及びＢを通過した光は反射して戻され、上方２層
を加熱し、レーザ・ビームB5の効率を増大する。
この様にしてビームB5かからのエネルギが所与
の点にデータを書込むのに少なくてすむ様になつ
ている。この様に、上部薄膜Ａとしてケイ素を位
置付ける時はデータ記録機能の効率を増大する必
要がある。 ケイ化物（金属及びケイ素の化合物）薄膜がマ
イクロ電子装置の接触材料としての応用に広く研
究されている。J.M.Poate、K.N.Tu及びJ.W.
Mayer編、Wiley−Interscience、New York
（1978）年刊、K.N.Tu及びJ.W.Mayer著“Thin
Films−Interdiffusion and Reactions”第10章
を参照されたい。 付着された金属薄膜をケイ素と反応させる事に
よつてケイ化物コンタクトを形成する場合には、
ケイ化物と非反応性金属薄膜間の大きな光学的対
照がしばしば観察される。これについてはC.J.
Kircher著Solid State Electron 14507（1971）を
参照されたい。 例えば、第４図ははるかに明るいPd領域１に
よつて取巻かれた酸化ケイ素上の食刻開孔中の直
径0.025mmのPd2Siコンタクトの暗スポツト２の写
真を模式化した図である。この様な図はケイ化物
薄膜が反射時のケイ化物及び金属（もしくはSi3）
間のコントラストがこの応用に対して十分大きい
ものとして、記録光学記憶装置に対する可能性あ
る材料として考慮され得る事を提案している。第
４．２図の左上の黒部４は黒い基準を示してい
る。記録光学記憶装置中の材料に対する他の決定
的な要件は室温で10年以上の長い寿命及び非毒性
である。以下、記憶の応用におけるケイ化物薄膜
の反射率の変化及び安定性についての発見につい
て説明する。 ケイ素ウエハ上に形成された金属薄膜及びその
ケイ化物間の光学的反射率の差が測定された。第
表に示された厚さのいくつかの遷移金属薄膜が
直径約32mmの〔100〕配向のケイ素ウエハ上に、
10-7mmHgの真空室中で電子ビーム付着によつて
作成された。第表中に示された光学反射率
（R0）はλ＝643.7nｍ（Krレーザ）で測定された
値である。 次いでこれ等の薄膜は適切な条件下で焼なまし
され、ケイ化物が形成され、反射率の値が再び第
表に示された如く測定された。明らかに、多く
の金属及びそのケイ化物の多くの対は30％以上の
反射率の差ΔRを示した。観察された最大の差は
Pd及びPd2Si間にあり、約53％である。この差は
使用される光の波長と共に変化する事が知られて
おり、第５．１図は使用された光の波長の関数と
してケイ素（Si）ウエハ上で測定されたPd、Pt、
Pd−Pd2Si及びPt−PtSi対の光学反射率の変化を
示す。第５．１図に示された波長の範囲では、
Pd及びPd2Si間のΔRはPt及びPtSi間のΔRよりも
大きな変化を示す。
【表】
パラジウム及びケイ素、並びに白金及びケイ素
Pd2Si及びPtSiは安定性及び光学的コントラス
トを含む多くの所望の性質を有する２つの化合物
である。Pd2Si及びPtSiは共に局所スポツトが記
録中レーザ・ビームによつて加熱される時に形成
される。第１図は反射によつて読出しが行なわれ
る構造体の概略図である。Si基板が使用される
か、もしくはSiの薄膜が真空蒸着技法もしくは
CVD過程によつて適切な基板上に付着される。
PdもしくはPtの薄膜が次いでSi薄膜上に付着さ
れる。Pd及びPtの厚さは200Å乃至600Åの範囲
である。 これ等の薄膜の光学反射率は問題の波長、すな
わち6400ÅでPdに対する80％からPtに対する84
％に及ぶ。第５．１図に示されたスペクトルは
1000Åの厚さの薄膜に対するものである。デイジ
タル情報は記憶薄膜を移動させるか、静止記憶薄
膜上をレーザ・ビームで走査する事によつてパル
ス化されたレーザ・ビームでスポツトを局所加熱
する事によつて記録される。局所スポツトの温度
は数百度（℃）を越え得、これによる熱拡散もし
くは融解によつてPd2Si及びPtSiの如き化合物の
形成を生ずる。これ等の化合物の光学反射率の百
分率は極めて低く、代表的には40％以下である。
例えば問題の波長、6400Åでは第５．１図に示さ
れている如く、反射率はPb2Siに対して28％であ
り、PtSiに対して44％である。
トを含む多くの所望の性質を有する２つの化合物
である。Pd2Si及びPtSiは共に局所スポツトが記
録中レーザ・ビームによつて加熱される時に形成
される。第１図は反射によつて読出しが行なわれ
る構造体の概略図である。Si基板が使用される
か、もしくはSiの薄膜が真空蒸着技法もしくは
CVD過程によつて適切な基板上に付着される。
PdもしくはPtの薄膜が次いでSi薄膜上に付着さ
れる。Pd及びPtの厚さは200Å乃至600Åの範囲
である。 これ等の薄膜の光学反射率は問題の波長、すな
わち6400ÅでPdに対する80％からPtに対する84
％に及ぶ。第５．１図に示されたスペクトルは
1000Åの厚さの薄膜に対するものである。デイジ
タル情報は記憶薄膜を移動させるか、静止記憶薄
膜上をレーザ・ビームで走査する事によつてパル
ス化されたレーザ・ビームでスポツトを局所加熱
する事によつて記録される。局所スポツトの温度
は数百度（℃）を越え得、これによる熱拡散もし
くは融解によつてPd2Si及びPtSiの如き化合物の
形成を生ずる。これ等の化合物の光学反射率の百
分率は極めて低く、代表的には40％以下である。
例えば問題の波長、6400Åでは第５．１図に示さ
れている如く、反射率はPb2Siに対して28％であ
り、PtSiに対して44％である。
【表】
この様な装置の寿命については、室温における
PdのSiへの拡散を考慮されたい。平均活性化エ
ネルギとして1.4eVを取れば、10年間の拡散距離
は5.5×10-5cmである事がわかる。 第１図には示されていないが、腐食抵抗を増大
させ不動態化層としての働きもする反射防止膜と
しての1000Å程度の厚さの誘電体の薄膜がPd表
面上に付着され得る。 ロジウム−ケイ素 第３図はその上に活性層Ａ−Ｂ、即ちSi上の
RhもしくはRh上のSiがSiO2、即ち誘電スペーサ
層SP上に付着され得る代表的光学記憶装置のデ
イスクの側面図である。代表的には15nｍ以下で
ある活性層の厚さが、レーザ書込み用スポツトと
未反応の背景間の最大コントラストが存在する如
く選択された。 ロジウムの薄膜がケイ素の層と接触し、400℃
以上の温度に加熱されると、反応が境界に生じ、
RhSiが形成される。377℃以下では反応が観測さ
れず（D.J.Coe、E.H.Rhoderick、P.H.Gerzon及
びA.W.Ginsley著“Silicide Formation in Rh−
Si Schottky barrier diodes”Inst.of Phys.
Conf.Ser.22、第74頁1974年刊参照）、この事は
Rh系を長期の記憶応用に対してより魅力あるも
のにする。 第３図はSiO2誘電体スペーサ（90乃至100nｍ
の厚さ）によつて分離されたTi鏡（40乃至50nｍ
の厚さ）上の活性層Ａ及びＢ（Si＋Rhもしくは
Rh＋Si）より成る代表的デイスク構成の概略図
である。情報はレーザ・ビームによる局所加熱に
よつて貯蔵され、加熱によりRh及びSiの反応が
生じてケイ化物が形成される。ケイ化物形成の前
後における反射率差は読取りのために適切なコン
トラスト比を与えるに十分である。例えば、問題
の波長（643nｍ）でSi上のRh薄膜（2000Å）の
反射率は代表的には67％で、この値はRhSiの形
成後、500℃で60分焼なましを行なう事によつて
37％に減少される。 この機構の主利点はTe及びTeベース合金の如
き通常の低温度記憶に使用される如き完全な円形
の孔を切除する際の困難なプロセスを避ける事が
出来る点にある。 Rh元素はほとんど腐食されない事が知られて
おり、（極めて高いレーザ・エネルギで）Rh薄膜
から形成された他の光学フアイルは米国標準局に
よつて記録性がある事が保証されている。ロジウ
ムはデイスクの雰囲気に対して抵抗性を与え、従
つてより反応性である金属より長い寿命を与え
る。 第３図の活性層として２層構造が示されたが、
光学注性質を最適化するために構造の任意の変更
が使用され得、例えばSi−Rh−Siの３層構造が
使用され得る。 媒体の寿命は腐食もしくは界面拡散によつて生
ずる薄膜の劣化によつて主に決定される。 腐 食 腐食に関連して説明された、Pt／Si、Rh／Si
及びPd／Si（ここで金属が先ず付着され、後にケ
イ素が付着される）はTe等の如き通常の記録媒
体よりもはるかに腐食されにくい。 界面拡散 これ等の２層薄層構造の室温寿命は、より高温
で測定されたより厚い薄膜中の周知のケイ化物成
長を使用する加速テスト及び補外によつて推定さ
れなければならない。Siウエハ上の200nｍRh薄
膜の場合、約400℃におけるRhSiの成長は1.9eV
の活性化エネルギで拡散制御される事が観測され
ている。次の文献を参照されたい。D.J.Coe、E.
H.Rhoderick、D.H.Gerzon及びA.W.Ginsley著
“Metal−Semiconductor Contacts”、
Conference SeriesNo.22、Institute of Physics、
London 1974、S.Petersson、R.Anderson、J.
Dempsey、W.Hammer、F.d′Heurle及びS.
Laplaca著J.Appl.Phys.51373（1980）。これを室
温に外挿して、吾々は10-31cm2／秒の拡散類似運
動定数及び10年間で1nｍのRhSiの推定成長が予
期され、この事は実用上RhSiの成長がない事を
意味する。しかしながら、ここで使用された極め
て薄い薄膜における反応速度を過少評価していな
いかどうかを実験的に検べるために、150℃で98
日もの間Si／Rhの２層薄膜を焼なましする事に
よつて加速テストが行われた。第９図は付着され
たまま１時間、49日間及び98日間150℃において
焼なましされたSi（25nｍ）／Rh（25nｍ）薄膜の
照角入射Seeman−Bohlin Ｘ線回折スペクトル
を示す。(d)中の余分の反射率はRhSiに属する。
(a)の反射強度は計数時間がより短いために、(b)及
び(d)のものよりも小さい。98日後に始めて或る
RhSiについての情報が観測された。約30nｍの
RhがRhSiに変換される。この事は焼なまし前後
のRh反射の相対強度の変化から推定される。150
℃における98日後のRhSiの成長を推定するのに
報告された1.9eV活性化エネルギを使用すると、
約1nｍのRhSiの成長が得られるが、これは測定
値と極めて一致する。この事からSi／Rhの２層
薄膜構成は10年にわたつて室温で安定である。し
かしながら、同一測定はSi／Ptの２層構造はやつ
と安定であり、Si／Pdは室温でおそらく10年以
下でPd2Siに変化する事を示した。 要するに、Siと遷移金属の２層薄膜構造は記録
光学記憶装置のための有望な材料である事が示さ
れた。これ等はケイ化物の形成前後の大きな反射
率の変化及びSi／Rhの如きこれ等の或るものは
室温で極めて良好な安定性を示した。さらにこれ
等は毒性がない。 観測された大きなΔRは興味深いものである
が、使用された厚い薄膜は光学記憶装置の応用に
対して適切でない。なんとなればこれ等は書込み
に際して比較的高いレーザ・パワーを必要とする
からである。Siウエハ上のレーザによるケイ化物
の形成については周知である。例えば、S.D.
Ferris、H.J.Leamy及びJ.M.Poate 編、T.Y.
Tan、R.Tsu、P.S.Ho及びK.N.Tu著AIP
Proceedings No.50、“Laser Solid Interactions
and Laser Proceedings”1979年刊第533頁、J.
M.Poate、H.J.Leamy、T.T.Sheny及びG.K.
Celler著Appl.Phys.Lett.33918（1978）、並びにJ.
F.Gibbons、L.D.Hess及びT.W.Sigmon編、ニユ
ーヨーク Elsevier North Holland 社1981年
刊M.Wittmer and M.von Allman 著MRS
Proceedings Vol.1、“Laser and Electron
Beam Solid Interactions and Materials
Procesing”を参照されたい。 反射率及び安定性測定のために、酸化Siウエ
ハ、溶解石英、及びフオトレジスト被覆石英上に
連続付着する事によつてSi／金属のはるかに薄い
２層薄膜が製造された。第１図の金属／Si／基板
以外の第２図のSi／金属／基板の２層構造が、反
射率が低く、従つて書込みエネルギが低く、且つ
Siによる表面の不動態化が良好なために選択され
た。耐火金属よりもケイ化物を形成するのが容易
なために、２層を形成するのに３つの近貴金属
Pd、Pt及びRhが選択された。これについては上
掲Tu及びMayer著の論文を参照されたい。 これによつてレーザによる書込み中に電力が節
約され、ケイ化物が極めて容易に形成されるとは
云え、寿命との交換関係が存在する事に注意され
たい。反射率についての界面干渉効果を調べるた
めに２層構造におけるSiもしくは金属の一方の厚
さが変化された。これについてはニユーヨーク
Dover Publication 社1965年刊 O.S.Heavens
著“Optical Properties of Thin Solid
Films”第４章を参照されたい。 例えば、第６図は25nｍのRhによつて覆われた
石英、該Rh上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦで示
された15、20、25、30、35及び40nｍのSi薄膜よ
り成る６個のSi／Rh薄膜に対する反射率／波長
の曲線を示す。反射率は最大及び最小値を示し、
薄膜の厚さと共に変化する。ここでこれ等の曲線
は第５．１図におけるものよりも波長に対する反
射率のより強い依存性を示す。RhSiケイ化物を
形成するために700℃で30分間焼なましされた後、
例えば焼なましされた試料Si（25nｍ）／Rh（25n
ｍ）に対する反射率−波長曲線は第６図における
破線によつて示されている。焼なまし前、示され
た試料はλ〜730nｍで反射率の最小値を示した。
書込みのために望まれるこの波長においては、約
47％のΔRが観察された。 光学記憶装置の材料の特徴 Pt／Si及びPh／Si2層薄膜上へのレーザ・ビー
ム書込みは、２層の薄膜を支持する基板の熱伝導
率が書込み動作のためのパワーの要件を決定する
際に重要な役割を果す事を示した。アルゴン・レ
ーザ（50％のデユーテイ・サイクル）の場合、わ
ずか0.5乃至1.0Wが400Åの厚さのSi3N4の窓構造
体のRh／Si薄膜上に10μｍの直径のスポツトを書
込むのに必要とされる。ガラス基板上の薄膜に対
しては10−20ｍＷが必要とされ、さらに高い熱伝
導率のSi基板上の薄膜に対しては35ｍＷ以上が必
要とされる。比較のために、ガラス基板上のTe
薄膜上に対して書込むのには代表的には２−３ｍ
Ｗが必要とされる。Pt／Si及びRh／Siの２層上
のレーザによる書込みスポツトは同様に白色光の
反射を眺めた時の見かけの色、もしくは単色光に
対する反射率の局所的変化によつて記述する事が
出来る。例えばアルゴン・レーザ照射、λ＝
514nｍはRh／Si2層上に書込まれた青色、赤色及
び黄色のスポツトが隣接する未書込み領域と比較
して、＜５％（青色）＋37％（赤色）及び＋68％
（黄色）を有する事を示した。種々の色及び反射
率の変化の原因となる構造上の変形を決定するた
めに透過電子顕微鏡及び回折が使用された。薄い
Si3N4D層上のRh／Si薄膜の場合、青い領域は単
に金属Rhの粒子の成長に関連付けられる。さら
に強いレーザ照射は赤色領域を生ずるが、これは
Rh及びSi薄膜の固態反応、並びに未決定の構造
及び組成の微小粒子ケイ化物の形成に関連する。
より高いパワーのレーザは黄色の領域を生じる。
これは斜方晶系のRh5Si3及び未確認の正方晶系
の相の大きな結晶（ａ＝4.72Å）によるものと考
えられる。 第６図はRh及びSiの指示された厚さに対する
第２図の２層の反射率を示す。レーザ・ビーム等
からの光の波長が6000Åの場合、曲線Ｂの反射率
は０である。破線で示されたRhSi化合物曲線と
のコントラストに注意されたい。曲線ＣはRh及
びSiの各々の厚さが250Åの場合であり、約6600
Åで０のわずか上に最小値を有する。第１３図の
曲線は700℃で30分間焼なましされた後の公称250
ÅのRh及び250ÅのSiに対するわずかに異なる結
果を示す。（ガリウム・ヒ素レーザの）好ましい
周波数においては、反射率の差は47％である。
7000Åを丁度越えたところでは、反射率の差は百
分率でみて極めて大きく、図示されたデータに従
えば略無限大である。 第７図はRhのより薄い150Åの厚さの薄膜に対
する波長の関数としての反射率の百分率を示した
曲線である。 Siの厚さは第６図の曲線Ｃ、Ｄ及びＥに対する
ものに匹敵する。曲線D′の約7800Åにおいて０
の最小値は第６図の曲線Ｄに対する結果とかなり
異なつている。百分率のコントラストは同様に
8100Åにおいてははるかに大きい。6000Åにおい
て、赤色レーザは第６図の曲線Ｂに示されたる如
く使用され得、第７図の曲線C′は反射率の極めて
大きな比を達成するのに使用される。この最適化
は記録に使用される材料に対してこの型の曲線を
使用する事によつて増大され得る。 第８図は第２図の２層に対する及び破線で示さ
れたロジウムのケイ化物に対するSi層の厚さの関
数としての反射率の百分率を示す。これ等の場
合、反射の最大値の差は8000Åのレーザ・ビーム
に対して150Åで与えられる。これは第６図の曲
線Ａ上のデータに対応し、この様なデータは第７
図には示されていない。第１０図は第２図に示さ
れたコバルト／ケイ素の２層上に560Åの波長の
レーザによつて形成されたマークの輝場透過電子
写真（TEM）の30K倍率の写真を模式化した図
である。中心５（第１０図の暗部）は周辺領域よ
りもレーザ・ビームで一層加熱されたアモルフア
スCoxSiyの相対的に薄い層である。次の卵形のリ
ング６（第１０図で明るい）はより厚いCoxSiyの
アモルフアス材料より成る。第１０図における明
るいリングのまわりの暗いリング７は結晶の
CoSi化合物材料より成る。周辺の灰色（斜線で
示す）領域８はその非露出状態におけるCo／Si
の２層である。明らかに内部の卵形部と周返領域
とのコントラストは極めて鋭い。 ロジウムは２つのアモルフアスRhxSiyの内部
部分と類似のパターンを形成する。より厚い縁に
よつて取巻かれた薄いアモルフアスの中心は最適
の値を越えるレーザ・レベルでの書込みによつて
生ずる。このパターンはアモルフアスの中心にお
けるホールの形成の開始を示している。開始時に
材料は縁に向つて駆逐される。わずかに低いパワ
ー・レベルのレーザ・ビームではアモルフアスの
中心のまわりに厚い縁を形成する事はない。 第１１図はマイクロプローブ分析に従えば
Au／Siの２層１１中のSiに対するAuの比が84原
子％である第２図に従うAu／Siの２層上に同一
レーザによつて形成された３つのマークを示す
TEMの2K倍の写真の模式図である。マークの中
心９はアモルフアス材料が存在し黒色である。ア
モルフアス材料のまわりには結晶材料のリング１
０が存在する。 ２層が79原子％のケイ素及び21原子％の金を含
む様な金豊富材料に印加される同一レーザ・ビー
ムはマークとその周辺間の低いコントラストのた
めに光学記録のために貧弱な特性を有する結晶性
マークを生ずる。87原子％のSi及び13原子％の
Auより成るケイ素が豊富な媒体に形成されたマ
ークの場合、中心は基板からわずかに離れる如く
上昇された材料のバブルの形成によつてアモルフ
アスAuxSiy材料に変形されている。周辺には結
晶性AuSi化合物が存在し、従つて周辺材料が示
されている。レーザ放射のより大きな期間もしく
は強度の印加はアモルフアス材料の中心バブルを
薄くし、崩壊し、従つてコントラストが良好とな
り、第１１図中のマークに類似している。光学的
反射性にとつては、マーク中の混合２層がアモル
フアスであるか結晶性であるかは問題とはならな
い。 第１２図は６つの厚さSiが被覆された250Åの
厚さのPdベースに対する、波長の関数としての
Pd／Siの反射率を示した図である。8100Åの
GaAsのレーザに対し、300Åの厚さのSiに対応
する曲線Ｄは明らに最大のコントラストを与え
る。曲線Ｂ及びＣは5500Å及び6700Åの範囲にお
いてレーザに対して類似の最小値を有する。 第１４図はパワーの関数としてテリウム（Te）
及びRh／Si2層に関するレーザの書込みの比較を
示している。Te上にマークを形成するためには
6741Åの波長のレーザの30ｍＷ以下のパワー・レ
ベルが必要とされる。この曲線は20ｍＷのパワー
では10％以下の反射率に急速に降下する。各々
300Åのロジウム／ケイ素の２層の場合は、反射
率は約20ｍＷのパワー迄は低く、約37ｍＷのパワ
ーで約45％のピークに達する。Teが被覆された
媒体で生ずる事はレーザが直ちにTe中に孔を開
け始める事である。２層の場合、曲線の第１の部
分は及びSiが混合する時の反射率の変化を含み、
Rh／Siに対する反射率の曲線は約40ｍＷで減少
し、開孔がRh／Siの２層中に生ずる。さらに、
Teの場合は切除が存在するが、他方Rh／Siの２
層の場合には30ｍＷ以下では切除は存在せず、少
なくともパワー・レベルが材料中に開孔を形成す
るに十分高く上昇される迄は２つの層の反応が存
在する。 次の第表は大部分が本発明に従う薄膜２層で
ある種々の媒体中にマークを生ずるのに必要とさ
れる書込みパワーを示す。テリウムとの比較が最
後の２項目になされている。ケイ素で被覆された
パラジウムはSi／Pd及びRh／Siと同様に短いパ
ルスのみを必要とし、必要とされるパワーは
Pd／Siに対してはより少なくなり、Rh／Siに対
しては増大し、Si／Pdに対しては最大になる。
なんとなれば金属Pdの反射率は他の２つの場合
におけるSiよりもはるかに高いからである。
Mo／Siの場合には、ケイ化物を形成するのに必
要とされるパワーは500n秒のより長いパルスで
わずか35ｍＷである。Zr／Siに対して、パワーは
同一であるが、パルス長は800秒に増大し、Nb／
Siの場合は30ｍＷで少なく、必要とされるパルス
の時間は1000n秒でより大きい。Si／Co及びCo／
Siの場合、必要とされるパワー・レベルは低く、
パルスの長さは1000n秒となり、書込み速度が遅
くなる。Au／Geは比較の目的のために表中に含
まれている。孔を開けるのに必要とされるパワー
はより高くなり、パルス長は長くなる。
PdのSiへの拡散を考慮されたい。平均活性化エ
ネルギとして1.4eVを取れば、10年間の拡散距離
は5.5×10-5cmである事がわかる。 第１図には示されていないが、腐食抵抗を増大
させ不動態化層としての働きもする反射防止膜と
しての1000Å程度の厚さの誘電体の薄膜がPd表
面上に付着され得る。 ロジウム−ケイ素 第３図はその上に活性層Ａ−Ｂ、即ちSi上の
RhもしくはRh上のSiがSiO2、即ち誘電スペーサ
層SP上に付着され得る代表的光学記憶装置のデ
イスクの側面図である。代表的には15nｍ以下で
ある活性層の厚さが、レーザ書込み用スポツトと
未反応の背景間の最大コントラストが存在する如
く選択された。 ロジウムの薄膜がケイ素の層と接触し、400℃
以上の温度に加熱されると、反応が境界に生じ、
RhSiが形成される。377℃以下では反応が観測さ
れず（D.J.Coe、E.H.Rhoderick、P.H.Gerzon及
びA.W.Ginsley著“Silicide Formation in Rh−
Si Schottky barrier diodes”Inst.of Phys.
Conf.Ser.22、第74頁1974年刊参照）、この事は
Rh系を長期の記憶応用に対してより魅力あるも
のにする。 第３図はSiO2誘電体スペーサ（90乃至100nｍ
の厚さ）によつて分離されたTi鏡（40乃至50nｍ
の厚さ）上の活性層Ａ及びＢ（Si＋Rhもしくは
Rh＋Si）より成る代表的デイスク構成の概略図
である。情報はレーザ・ビームによる局所加熱に
よつて貯蔵され、加熱によりRh及びSiの反応が
生じてケイ化物が形成される。ケイ化物形成の前
後における反射率差は読取りのために適切なコン
トラスト比を与えるに十分である。例えば、問題
の波長（643nｍ）でSi上のRh薄膜（2000Å）の
反射率は代表的には67％で、この値はRhSiの形
成後、500℃で60分焼なましを行なう事によつて
37％に減少される。 この機構の主利点はTe及びTeベース合金の如
き通常の低温度記憶に使用される如き完全な円形
の孔を切除する際の困難なプロセスを避ける事が
出来る点にある。 Rh元素はほとんど腐食されない事が知られて
おり、（極めて高いレーザ・エネルギで）Rh薄膜
から形成された他の光学フアイルは米国標準局に
よつて記録性がある事が保証されている。ロジウ
ムはデイスクの雰囲気に対して抵抗性を与え、従
つてより反応性である金属より長い寿命を与え
る。 第３図の活性層として２層構造が示されたが、
光学注性質を最適化するために構造の任意の変更
が使用され得、例えばSi−Rh−Siの３層構造が
使用され得る。 媒体の寿命は腐食もしくは界面拡散によつて生
ずる薄膜の劣化によつて主に決定される。 腐 食 腐食に関連して説明された、Pt／Si、Rh／Si
及びPd／Si（ここで金属が先ず付着され、後にケ
イ素が付着される）はTe等の如き通常の記録媒
体よりもはるかに腐食されにくい。 界面拡散 これ等の２層薄層構造の室温寿命は、より高温
で測定されたより厚い薄膜中の周知のケイ化物成
長を使用する加速テスト及び補外によつて推定さ
れなければならない。Siウエハ上の200nｍRh薄
膜の場合、約400℃におけるRhSiの成長は1.9eV
の活性化エネルギで拡散制御される事が観測され
ている。次の文献を参照されたい。D.J.Coe、E.
H.Rhoderick、D.H.Gerzon及びA.W.Ginsley著
“Metal−Semiconductor Contacts”、
Conference SeriesNo.22、Institute of Physics、
London 1974、S.Petersson、R.Anderson、J.
Dempsey、W.Hammer、F.d′Heurle及びS.
Laplaca著J.Appl.Phys.51373（1980）。これを室
温に外挿して、吾々は10-31cm2／秒の拡散類似運
動定数及び10年間で1nｍのRhSiの推定成長が予
期され、この事は実用上RhSiの成長がない事を
意味する。しかしながら、ここで使用された極め
て薄い薄膜における反応速度を過少評価していな
いかどうかを実験的に検べるために、150℃で98
日もの間Si／Rhの２層薄膜を焼なましする事に
よつて加速テストが行われた。第９図は付着され
たまま１時間、49日間及び98日間150℃において
焼なましされたSi（25nｍ）／Rh（25nｍ）薄膜の
照角入射Seeman−Bohlin Ｘ線回折スペクトル
を示す。(d)中の余分の反射率はRhSiに属する。
(a)の反射強度は計数時間がより短いために、(b)及
び(d)のものよりも小さい。98日後に始めて或る
RhSiについての情報が観測された。約30nｍの
RhがRhSiに変換される。この事は焼なまし前後
のRh反射の相対強度の変化から推定される。150
℃における98日後のRhSiの成長を推定するのに
報告された1.9eV活性化エネルギを使用すると、
約1nｍのRhSiの成長が得られるが、これは測定
値と極めて一致する。この事からSi／Rhの２層
薄膜構成は10年にわたつて室温で安定である。し
かしながら、同一測定はSi／Ptの２層構造はやつ
と安定であり、Si／Pdは室温でおそらく10年以
下でPd2Siに変化する事を示した。 要するに、Siと遷移金属の２層薄膜構造は記録
光学記憶装置のための有望な材料である事が示さ
れた。これ等はケイ化物の形成前後の大きな反射
率の変化及びSi／Rhの如きこれ等の或るものは
室温で極めて良好な安定性を示した。さらにこれ
等は毒性がない。 観測された大きなΔRは興味深いものである
が、使用された厚い薄膜は光学記憶装置の応用に
対して適切でない。なんとなればこれ等は書込み
に際して比較的高いレーザ・パワーを必要とする
からである。Siウエハ上のレーザによるケイ化物
の形成については周知である。例えば、S.D.
Ferris、H.J.Leamy及びJ.M.Poate 編、T.Y.
Tan、R.Tsu、P.S.Ho及びK.N.Tu著AIP
Proceedings No.50、“Laser Solid Interactions
and Laser Proceedings”1979年刊第533頁、J.
M.Poate、H.J.Leamy、T.T.Sheny及びG.K.
Celler著Appl.Phys.Lett.33918（1978）、並びにJ.
F.Gibbons、L.D.Hess及びT.W.Sigmon編、ニユ
ーヨーク Elsevier North Holland 社1981年
刊M.Wittmer and M.von Allman 著MRS
Proceedings Vol.1、“Laser and Electron
Beam Solid Interactions and Materials
Procesing”を参照されたい。 反射率及び安定性測定のために、酸化Siウエ
ハ、溶解石英、及びフオトレジスト被覆石英上に
連続付着する事によつてSi／金属のはるかに薄い
２層薄膜が製造された。第１図の金属／Si／基板
以外の第２図のSi／金属／基板の２層構造が、反
射率が低く、従つて書込みエネルギが低く、且つ
Siによる表面の不動態化が良好なために選択され
た。耐火金属よりもケイ化物を形成するのが容易
なために、２層を形成するのに３つの近貴金属
Pd、Pt及びRhが選択された。これについては上
掲Tu及びMayer著の論文を参照されたい。 これによつてレーザによる書込み中に電力が節
約され、ケイ化物が極めて容易に形成されるとは
云え、寿命との交換関係が存在する事に注意され
たい。反射率についての界面干渉効果を調べるた
めに２層構造におけるSiもしくは金属の一方の厚
さが変化された。これについてはニユーヨーク
Dover Publication 社1965年刊 O.S.Heavens
著“Optical Properties of Thin Solid
Films”第４章を参照されたい。 例えば、第６図は25nｍのRhによつて覆われた
石英、該Rh上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦで示
された15、20、25、30、35及び40nｍのSi薄膜よ
り成る６個のSi／Rh薄膜に対する反射率／波長
の曲線を示す。反射率は最大及び最小値を示し、
薄膜の厚さと共に変化する。ここでこれ等の曲線
は第５．１図におけるものよりも波長に対する反
射率のより強い依存性を示す。RhSiケイ化物を
形成するために700℃で30分間焼なましされた後、
例えば焼なましされた試料Si（25nｍ）／Rh（25n
ｍ）に対する反射率−波長曲線は第６図における
破線によつて示されている。焼なまし前、示され
た試料はλ〜730nｍで反射率の最小値を示した。
書込みのために望まれるこの波長においては、約
47％のΔRが観察された。 光学記憶装置の材料の特徴 Pt／Si及びPh／Si2層薄膜上へのレーザ・ビー
ム書込みは、２層の薄膜を支持する基板の熱伝導
率が書込み動作のためのパワーの要件を決定する
際に重要な役割を果す事を示した。アルゴン・レ
ーザ（50％のデユーテイ・サイクル）の場合、わ
ずか0.5乃至1.0Wが400Åの厚さのSi3N4の窓構造
体のRh／Si薄膜上に10μｍの直径のスポツトを書
込むのに必要とされる。ガラス基板上の薄膜に対
しては10−20ｍＷが必要とされ、さらに高い熱伝
導率のSi基板上の薄膜に対しては35ｍＷ以上が必
要とされる。比較のために、ガラス基板上のTe
薄膜上に対して書込むのには代表的には２−３ｍ
Ｗが必要とされる。Pt／Si及びRh／Siの２層上
のレーザによる書込みスポツトは同様に白色光の
反射を眺めた時の見かけの色、もしくは単色光に
対する反射率の局所的変化によつて記述する事が
出来る。例えばアルゴン・レーザ照射、λ＝
514nｍはRh／Si2層上に書込まれた青色、赤色及
び黄色のスポツトが隣接する未書込み領域と比較
して、＜５％（青色）＋37％（赤色）及び＋68％
（黄色）を有する事を示した。種々の色及び反射
率の変化の原因となる構造上の変形を決定するた
めに透過電子顕微鏡及び回折が使用された。薄い
Si3N4D層上のRh／Si薄膜の場合、青い領域は単
に金属Rhの粒子の成長に関連付けられる。さら
に強いレーザ照射は赤色領域を生ずるが、これは
Rh及びSi薄膜の固態反応、並びに未決定の構造
及び組成の微小粒子ケイ化物の形成に関連する。
より高いパワーのレーザは黄色の領域を生じる。
これは斜方晶系のRh5Si3及び未確認の正方晶系
の相の大きな結晶（ａ＝4.72Å）によるものと考
えられる。 第６図はRh及びSiの指示された厚さに対する
第２図の２層の反射率を示す。レーザ・ビーム等
からの光の波長が6000Åの場合、曲線Ｂの反射率
は０である。破線で示されたRhSi化合物曲線と
のコントラストに注意されたい。曲線ＣはRh及
びSiの各々の厚さが250Åの場合であり、約6600
Åで０のわずか上に最小値を有する。第１３図の
曲線は700℃で30分間焼なましされた後の公称250
ÅのRh及び250ÅのSiに対するわずかに異なる結
果を示す。（ガリウム・ヒ素レーザの）好ましい
周波数においては、反射率の差は47％である。
7000Åを丁度越えたところでは、反射率の差は百
分率でみて極めて大きく、図示されたデータに従
えば略無限大である。 第７図はRhのより薄い150Åの厚さの薄膜に対
する波長の関数としての反射率の百分率を示した
曲線である。 Siの厚さは第６図の曲線Ｃ、Ｄ及びＥに対する
ものに匹敵する。曲線D′の約7800Åにおいて０
の最小値は第６図の曲線Ｄに対する結果とかなり
異なつている。百分率のコントラストは同様に
8100Åにおいてははるかに大きい。6000Åにおい
て、赤色レーザは第６図の曲線Ｂに示されたる如
く使用され得、第７図の曲線C′は反射率の極めて
大きな比を達成するのに使用される。この最適化
は記録に使用される材料に対してこの型の曲線を
使用する事によつて増大され得る。 第８図は第２図の２層に対する及び破線で示さ
れたロジウムのケイ化物に対するSi層の厚さの関
数としての反射率の百分率を示す。これ等の場
合、反射の最大値の差は8000Åのレーザ・ビーム
に対して150Åで与えられる。これは第６図の曲
線Ａ上のデータに対応し、この様なデータは第７
図には示されていない。第１０図は第２図に示さ
れたコバルト／ケイ素の２層上に560Åの波長の
レーザによつて形成されたマークの輝場透過電子
写真（TEM）の30K倍率の写真を模式化した図
である。中心５（第１０図の暗部）は周辺領域よ
りもレーザ・ビームで一層加熱されたアモルフア
スCoxSiyの相対的に薄い層である。次の卵形のリ
ング６（第１０図で明るい）はより厚いCoxSiyの
アモルフアス材料より成る。第１０図における明
るいリングのまわりの暗いリング７は結晶の
CoSi化合物材料より成る。周辺の灰色（斜線で
示す）領域８はその非露出状態におけるCo／Si
の２層である。明らかに内部の卵形部と周返領域
とのコントラストは極めて鋭い。 ロジウムは２つのアモルフアスRhxSiyの内部
部分と類似のパターンを形成する。より厚い縁に
よつて取巻かれた薄いアモルフアスの中心は最適
の値を越えるレーザ・レベルでの書込みによつて
生ずる。このパターンはアモルフアスの中心にお
けるホールの形成の開始を示している。開始時に
材料は縁に向つて駆逐される。わずかに低いパワ
ー・レベルのレーザ・ビームではアモルフアスの
中心のまわりに厚い縁を形成する事はない。 第１１図はマイクロプローブ分析に従えば
Au／Siの２層１１中のSiに対するAuの比が84原
子％である第２図に従うAu／Siの２層上に同一
レーザによつて形成された３つのマークを示す
TEMの2K倍の写真の模式図である。マークの中
心９はアモルフアス材料が存在し黒色である。ア
モルフアス材料のまわりには結晶材料のリング１
０が存在する。 ２層が79原子％のケイ素及び21原子％の金を含
む様な金豊富材料に印加される同一レーザ・ビー
ムはマークとその周辺間の低いコントラストのた
めに光学記録のために貧弱な特性を有する結晶性
マークを生ずる。87原子％のSi及び13原子％の
Auより成るケイ素が豊富な媒体に形成されたマ
ークの場合、中心は基板からわずかに離れる如く
上昇された材料のバブルの形成によつてアモルフ
アスAuxSiy材料に変形されている。周辺には結
晶性AuSi化合物が存在し、従つて周辺材料が示
されている。レーザ放射のより大きな期間もしく
は強度の印加はアモルフアス材料の中心バブルを
薄くし、崩壊し、従つてコントラストが良好とな
り、第１１図中のマークに類似している。光学的
反射性にとつては、マーク中の混合２層がアモル
フアスであるか結晶性であるかは問題とはならな
い。 第１２図は６つの厚さSiが被覆された250Åの
厚さのPdベースに対する、波長の関数としての
Pd／Siの反射率を示した図である。8100Åの
GaAsのレーザに対し、300Åの厚さのSiに対応
する曲線Ｄは明らに最大のコントラストを与え
る。曲線Ｂ及びＣは5500Å及び6700Åの範囲にお
いてレーザに対して類似の最小値を有する。 第１４図はパワーの関数としてテリウム（Te）
及びRh／Si2層に関するレーザの書込みの比較を
示している。Te上にマークを形成するためには
6741Åの波長のレーザの30ｍＷ以下のパワー・レ
ベルが必要とされる。この曲線は20ｍＷのパワー
では10％以下の反射率に急速に降下する。各々
300Åのロジウム／ケイ素の２層の場合は、反射
率は約20ｍＷのパワー迄は低く、約37ｍＷのパワ
ーで約45％のピークに達する。Teが被覆された
媒体で生ずる事はレーザが直ちにTe中に孔を開
け始める事である。２層の場合、曲線の第１の部
分は及びSiが混合する時の反射率の変化を含み、
Rh／Siに対する反射率の曲線は約40ｍＷで減少
し、開孔がRh／Siの２層中に生ずる。さらに、
Teの場合は切除が存在するが、他方Rh／Siの２
層の場合には30ｍＷ以下では切除は存在せず、少
なくともパワー・レベルが材料中に開孔を形成す
るに十分高く上昇される迄は２つの層の反応が存
在する。 次の第表は大部分が本発明に従う薄膜２層で
ある種々の媒体中にマークを生ずるのに必要とさ
れる書込みパワーを示す。テリウムとの比較が最
後の２項目になされている。ケイ素で被覆された
パラジウムはSi／Pd及びRh／Siと同様に短いパ
ルスのみを必要とし、必要とされるパワーは
Pd／Siに対してはより少なくなり、Rh／Siに対
しては増大し、Si／Pdに対しては最大になる。
なんとなれば金属Pdの反射率は他の２つの場合
におけるSiよりもはるかに高いからである。
Mo／Siの場合には、ケイ化物を形成するのに必
要とされるパワーは500n秒のより長いパルスで
わずか35ｍＷである。Zr／Siに対して、パワーは
同一であるが、パルス長は800秒に増大し、Nb／
Siの場合は30ｍＷで少なく、必要とされるパルス
の時間は1000n秒でより大きい。Si／Co及びCo／
Siの場合、必要とされるパワー・レベルは低く、
パルスの長さは1000n秒となり、書込み速度が遅
くなる。Au／Geは比較の目的のために表中に含
まれている。孔を開けるのに必要とされるパワー
はより高くなり、パルス長は長くなる。
【表】
要するに、Rh／Siはわずか100n秒の高いデー
タ率を与える。Teはこの基準では優れており、
低いパワーもしくは短いパルスで十分であるが、
寿命を比較すると劣つている。寿命からすると、
Rhの寿命は極めて長く、Ptは長くPdはより長く
なく及びTeは極めて短い。 第１５図は異なる基板上の種々の材料に書込む
のに必要とされるパワーの曲線を示す。PMMA
曲線に対するTeを除いて、曲線の残りは300Å／
300Å及び150Å／300Åの厚さのRh／Siである。
ポリエステル及びPMMAはより少ないエネルギ
を必要とする様に見える事は明らかである。ガラ
スはこの比較ではRhの厚さがより厚いという事
実の悪影響を受ける。 明らかに、Teは所与のパルス幅に対するマー
クを与えるのにより少ないパワーを必要とする
が、PMMA基板上のRh／Si150Å／300Åよりも
マークを形成するのがより容易である。同様に、
明らかに、パルス幅が増大する時はよりパワーが
必要とされる。曲線の勾配はPMMAに対しては
より大きい。50n秒以下の短いパルス幅の場合に
は、ポリエステルはより低いパワーを必要とす
る。 300から500Å迄変化する厚さの金属／ケイ素２層
中のレーザ書込みスポツト 300から500Åに変化する厚さを有するPd／Si、
Co／Si及びＶ／Siの２層薄膜について単一パル
ス・レーザ書込みはガラス上のAZレジスト上に
ついての薄膜は0.88Wで書込む事が出来るが、他
方ガラス上では1.2W以下では全く効果が観察さ
れない。N2でポンピングされる染料レーザは5n
秒の単一のパルス幅を有し、約１ミクロンのスポ
ツトの寸法に収束された。走査顕微鏡による観察
結果は、2.5W以上では薄膜中には孔があけられ、
0.8W以下で効果がなくなるが、中間では薄膜は
縁に向つて１つもしくは２以上の同心円の溝があ
る様にスポツトの中心に浅い丘を示した。Pd／
Si及びCo／Siの場合には、中心はアモルフアス
である事が発見されたが、Ｖ／Si中の中心でそう
でない。スポツトのすべてはケイ化物の形成を示
した。２もしくは10の連続パルスを同一領域に照
射した場合には、スポツトの寸法には主たる差が
発見されなかつた。これ等の結果はケイ化物を形
成する薄膜についてのレーザ書込み能力を示し
た。
タ率を与える。Teはこの基準では優れており、
低いパワーもしくは短いパルスで十分であるが、
寿命を比較すると劣つている。寿命からすると、
Rhの寿命は極めて長く、Ptは長くPdはより長く
なく及びTeは極めて短い。 第１５図は異なる基板上の種々の材料に書込む
のに必要とされるパワーの曲線を示す。PMMA
曲線に対するTeを除いて、曲線の残りは300Å／
300Å及び150Å／300Åの厚さのRh／Siである。
ポリエステル及びPMMAはより少ないエネルギ
を必要とする様に見える事は明らかである。ガラ
スはこの比較ではRhの厚さがより厚いという事
実の悪影響を受ける。 明らかに、Teは所与のパルス幅に対するマー
クを与えるのにより少ないパワーを必要とする
が、PMMA基板上のRh／Si150Å／300Åよりも
マークを形成するのがより容易である。同様に、
明らかに、パルス幅が増大する時はよりパワーが
必要とされる。曲線の勾配はPMMAに対しては
より大きい。50n秒以下の短いパルス幅の場合に
は、ポリエステルはより低いパワーを必要とす
る。 300から500Å迄変化する厚さの金属／ケイ素２層
中のレーザ書込みスポツト 300から500Åに変化する厚さを有するPd／Si、
Co／Si及びＶ／Siの２層薄膜について単一パル
ス・レーザ書込みはガラス上のAZレジスト上に
ついての薄膜は0.88Wで書込む事が出来るが、他
方ガラス上では1.2W以下では全く効果が観察さ
れない。N2でポンピングされる染料レーザは5n
秒の単一のパルス幅を有し、約１ミクロンのスポ
ツトの寸法に収束された。走査顕微鏡による観察
結果は、2.5W以上では薄膜中には孔があけられ、
0.8W以下で効果がなくなるが、中間では薄膜は
縁に向つて１つもしくは２以上の同心円の溝があ
る様にスポツトの中心に浅い丘を示した。Pd／
Si及びCo／Siの場合には、中心はアモルフアス
である事が発見されたが、Ｖ／Si中の中心でそう
でない。スポツトのすべてはケイ化物の形成を示
した。２もしくは10の連続パルスを同一領域に照
射した場合には、スポツトの寸法には主たる差が
発見されなかつた。これ等の結果はケイ化物を形
成する薄膜についてのレーザ書込み能力を示し
た。
【表】
＊ 活性化エネルギ
ケイ化物形成過程は全く系統的である。過程は
常に金属豊富ケイ化物で出発し、ケイ素豊富なケ
イ化物に向つて進行する。近貴ケイ化物は耐火金
属のケイ化物より形成が容易であり、即ち低い温
度で形成される。特定の遷移金属の場合は第表
が形成の順序を示す。示された活性化エネルギが
低い程ケイ化物を形成するのが容易である。
ケイ化物形成過程は全く系統的である。過程は
常に金属豊富ケイ化物で出発し、ケイ素豊富なケ
イ化物に向つて進行する。近貴ケイ化物は耐火金
属のケイ化物より形成が容易であり、即ち低い温
度で形成される。特定の遷移金属の場合は第表
が形成の順序を示す。示された活性化エネルギが
低い程ケイ化物を形成するのが容易である。
第１図は本発明に従う光学記憶装置２層媒体の
概略図である。第２図は第１図の２層の順序を逆
にした概略図である。第３図は本発明の他の態様
に従う多層光学記憶装置媒体を示す。第４．１図
及び第４．２図はPd及びPd2Si並びに黒い基準間
の反射率の差を示した図である。第５．１図及び
第５．２図は本発明に従う種々の２層に対する反
射率の百分率対波長の関係を示した図である。第
６図及び第７図はRh／Si2層に対する反射率の百
分率対波長の関係図である。第８図はRh／Siに
対する反射率の百分率対ケイ素の厚さの関係を示
した図である。第９図は焼なまし時間の関数とし
てRh／Si薄膜の照角入射シーマン−ボーリンＸ
線回折スペクトルを示す。第１０図はCo／Si2層
上に対するレーザによつて書かれたマークの
TEM輝場の図である。第１１図はAu／Siの２層
に対するマークのTEM写真を模式化した図であ
る。第１２図は種々のSi／Pd2層の反射率対波長
の関係を示した曲線である。第１３図は焼なまし
の前後のRh／Siに対する反射率対波長の関係を
示した曲線である。第１４図はTe及びRh／Si2
層に対する反射率の百分率対レーザのパワーの関
係図を示した図である。第１５図はTeもしくは
Rh／Si2層を帯びる種々の基板に対するパワー対
パルス幅の関係を示した図である。 Ｓ１，Ｓ２……基板、Si……ケイ素層、Ｍ１，
Ｍ２……金属層、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４……レ
ーザ・ビーム。
概略図である。第２図は第１図の２層の順序を逆
にした概略図である。第３図は本発明の他の態様
に従う多層光学記憶装置媒体を示す。第４．１図
及び第４．２図はPd及びPd2Si並びに黒い基準間
の反射率の差を示した図である。第５．１図及び
第５．２図は本発明に従う種々の２層に対する反
射率の百分率対波長の関係を示した図である。第
６図及び第７図はRh／Si2層に対する反射率の百
分率対波長の関係図である。第８図はRh／Siに
対する反射率の百分率対ケイ素の厚さの関係を示
した図である。第９図は焼なまし時間の関数とし
てRh／Si薄膜の照角入射シーマン−ボーリンＸ
線回折スペクトルを示す。第１０図はCo／Si2層
上に対するレーザによつて書かれたマークの
TEM輝場の図である。第１１図はAu／Siの２層
に対するマークのTEM写真を模式化した図であ
る。第１２図は種々のSi／Pd2層の反射率対波長
の関係を示した曲線である。第１３図は焼なまし
の前後のRh／Siに対する反射率対波長の関係を
示した曲線である。第１４図はTe及びRh／Si2
層に対する反射率の百分率対レーザのパワーの関
係図を示した図である。第１５図はTeもしくは
Rh／Si2層を帯びる種々の基板に対するパワー対
パルス幅の関係を示した図である。 Ｓ１，Ｓ２……基板、Si……ケイ素層、Ｍ１，
Ｍ２……金属層、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４……レ
ーザ・ビーム。
Claims (1)
- １ Siよりなる第１の薄膜と、該第１の薄膜に重
層しAu、Co、Pd、Pt、Cr、Ta、Ｖ及びRhから
なるグループから選択された元素からなる第２の
薄膜とを有する記録媒体中に、上記第１及び第２
の薄膜の界面に上記第２の薄膜の物質よりも光の
反射率の低いケイ化物が形成されるようにレー
ザ・ビームを導入する光学的記録方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27628381A | 1981-06-22 | 1981-06-22 | |
| US276283 | 1981-06-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5816890A JPS5816890A (ja) | 1983-01-31 |
| JPH0247355B2 true JPH0247355B2 (ja) | 1990-10-19 |
Family
ID=23056010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57041834A Granted JPS5816890A (ja) | 1981-06-22 | 1982-03-18 | 光学的記録方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0068801B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5816890A (ja) |
| CA (1) | CA1199404A (ja) |
| DE (1) | DE3273164D1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4544835A (en) * | 1983-12-29 | 1985-10-01 | Drexler Technology Corporation | Data system containing a high capacity optical contrast laser recordable wallet-size plastic card |
| EP0097774A3 (en) * | 1982-06-30 | 1986-02-05 | International Business Machines Corporation | Transducing system |
| US4633451A (en) * | 1982-06-30 | 1986-12-30 | International Business Machines Corporation | Optical servo for magnetic disks |
| JPS6028045A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-13 | Sony Corp | 情報記録媒体 |
| US4572886A (en) * | 1983-11-03 | 1986-02-25 | Texas Instruments Incorporated | Optical method for integrated circuit bar identification |
| JPS60160036A (ja) * | 1984-01-28 | 1985-08-21 | Toshiba Corp | 光デイスク |
| DE3520278C2 (de) * | 1984-11-21 | 1995-12-21 | Drexler Tech | Karte zur optischen Informationsspeicherung und -aufzeichnung und Verfahren zu deren Herstellung |
| US5053272A (en) * | 1989-01-13 | 1991-10-01 | International Business Machines Corporation | Optical storage device |
| US6996055B2 (en) | 2002-04-30 | 2006-02-07 | Tdk Corporation | Optical recording medium and method for optically recording data in the same |
| US7231649B2 (en) * | 2002-05-31 | 2007-06-12 | Tdk Corporation | Optical recording medium and method for optically recording data in the same |
| JP4059714B2 (ja) | 2002-07-04 | 2008-03-12 | Ｔｄｋ株式会社 | 光記録媒体 |
| JP2005044395A (ja) | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Tdk Corp | 光情報記録媒体 |
| JP2005071402A (ja) | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Tdk Corp | 光情報記録媒体 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3650743A (en) * | 1967-10-06 | 1972-03-21 | Teeg Research Inc | Methods for making lithographic offset plates by means of electromagnetic radiation sensitive elements |
| DE1574687B2 (de) * | 1968-02-06 | 1978-08-10 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Aufzeichnungsträger für Informationen |
| US3959799A (en) * | 1974-09-09 | 1976-05-25 | International Business Machines Corporation | Information storage by laser beam initiated reactions |
| DE2558529C2 (de) * | 1974-12-28 | 1984-03-29 | Fuji Photo Film Co., Ltd., Minamiashigara, Kanagawa | Aufzeichnungsmaterial |
| DE2645485C3 (de) * | 1976-10-08 | 1979-10-31 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Aufzeichnungsträger für Registrierzwecke in elektrosensitiven Registriergeräten |
| GB2007860B (en) * | 1977-11-04 | 1982-07-07 | Asahi Chemical Ind | Impaging material and method of producing image thereon |
| JPS553971A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Thermal recording material |
| US4202928A (en) * | 1978-07-24 | 1980-05-13 | Rca Corporation | Updateable optical storage medium |
| FR2460205A1 (fr) * | 1979-07-03 | 1981-01-23 | Inst Elektrodinamiki Akademii | Materiau sensible aux radiations et procede d'enregistrement d'information sur le materiau sensible aux radiations |
-
1982
- 1982-03-18 JP JP57041834A patent/JPS5816890A/ja active Granted
- 1982-05-21 CA CA000403576A patent/CA1199404A/en not_active Expired
- 1982-06-22 EP EP19820303256 patent/EP0068801B1/en not_active Expired
- 1982-06-22 DE DE8282303256T patent/DE3273164D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1199404A (en) | 1986-01-14 |
| EP0068801A2 (en) | 1983-01-05 |
| EP0068801A3 (en) | 1983-05-25 |
| EP0068801B1 (en) | 1986-09-10 |
| JPS5816890A (ja) | 1983-01-31 |
| DE3273164D1 (en) | 1986-10-16 |
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