JPH0421595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、光学情報記録部材としてのTe−Ge
−Sn−Ｏ系薄膜を再現性よく形成する製造方法
に関する。 従来例の構成とその問題点 TeOx（Ｏ＜ｘ＜２）薄膜は、高感度で、かつ
信号品質の高い光学情報記録部材として公知であ
り（特公昭54−3725）、既にこれを用いて静止画
フアイル、文書フアイル等が製品化されている。 従来、TeOx（Ｏ＜ｘ＜２）薄膜の形成手段と
しては、次のようなものが知られていた。 (1) タングステンボートあるいは、モリブデンボ
ートにTeO₂粉末を乗せて真空蒸着する方法。 この方法は、タングステンボートあるいはモ
リブデンボートに通電、加熱して、ボート表面
でTeO₂との間に還元反応をおこさせ、TeO₂中
の酸素を一部除きながら蒸着してTeOx（Ｏ＜
ｘ＜２）を得ようというものである。この方法
は極めて容易にTeOxを得ることができるとい
う特長が有るが、反面、反応の進行に従つてボ
ート表面の還元力が低下し、膜厚方向において
TeとＯの組成比のズレが生じる、又毎回ボー
トの交換が必要なため、その反応速度の制御、
再現性が難しいという点が問題であつた。 (2) TeとTeO₂の２つのソースを用意し、各々の
ソースからの蒸着温度を制御して、基材上に同
時に蒸着し、TeOx（Ｏ＜ｘ＜２）を合成する
方法。 この方法は各ソースの蒸着温度を制御するこ
とで任意の組成比のTeOx薄膜を得ることがで
き、また、連続的に多数回の蒸着を行なうこと
ができる等のメリツトが考えられる優れた方法
である（第28回応用物理学関係連合講演会予稿
集P108（1981））。ただしTeは非常に蒸気圧の高
い物質であるため、その蒸着速度の制御は非常
に困難であり、突沸によりドロツプアウトが生
じ、特性の再現性が十分ではないとの問題があ
つた。 (3) TeO₂に還元物質として金属を混合し、石英
ルツボ中でコイルヒータ等により還元反応を生
じさせながら蒸着する方法（第28回応用物理学
関係連合講演会予稿集P108（1981））。 この方法はTeO₂粉末と還元金属の粉末とを
あらかじめ混ぜ合わせて置き、これを石英ルツ
ボ中で加熱してTeO₂を還元しつつ蒸着する方
法であるが、この方法も反応が進行するにつれ
て還元金属の還元力が低下し、膜厚方向の組成
ずれが大きい、逆に、初期において反応が急激
に進んでソースがこぼれる等、技術的な問題が
あつた。 以上のような各方法における、再現性、制御
性、均一性といつた課題を解決し、容易に、かつ
効率よく、そして再現性に優れた、TeOx薄膜の
製造方法として、次のような方法が提案された。
（特願昭58−116317）。すなわち、TeO₂と還元物
質とを混合し、熱処理することにより、TeO₂の
一部が還元された焼結体を得、これを蒸着ソース
とする方法である。この発明はTeOxを得るため
の有効な方法であるが、その後優れた特性を有す
ることが見出されたTe−Ge−Sn−Ｏ系組成を有
する薄膜を形成するためには、Ge、Snを添加成
分として含ませるための改良が必要である。 発明の目的 本発明は、Te−Ge−Sn−Ｏ系の光学情報記録
部材薄膜を再現性良く製造する方法を提供するこ
とを目的とする。 発明の構成 本発明によれば、テルル化合物、ゲルマニウム
化合物、スズ化合物、及びアルミニウムを含み、
更に固溶体安定剤として、銅、亜鉛、鉄、ニツケ
ルから選択される元素を一種以上その合計が５〜
50重量％添加した混合物を出発原料とし、それを
熱処理して焼結体を得、その焼結体を蒸着源とし
て蒸着を行い薄膜を形成する。 実施例の説明 本発明における、原料組成の範囲と、製造工程
とについて以下に詳述する。 まず、Te−Ge−Sn−Ｏ組成の膜を構成するた
めの出発原料について述べる。 本発明の出発原料は、テルル化合物、ゲルマニ
ウム化合物、スズ化合物、アルミニウムおよび、
固溶体安定剤としての、銅、亜鉛、鉄、ニツケル
より選択される金属より構成される。 本発明に用いることの可能なテルル化合物と
は、膜中に、Te、もしくは、TeOx、Te合金の
非晶質が形成可能な化合物全般を指すものである
が、本発明では、特に、二酸化テルル、Teが、
膜特性の安定性からも望ましい。ゲルマニウム化
合物、スズ化合物も、テルル化合物と同様な定義
であり、特に本発明にとつて好ましいのは、金属
単体、もしくは酸化物が良い。テルルとゲルマニ
ウム、あるいはスズとの合金、GeTe、SnTeを
用いることも本発明の範囲内である。 本発明に用いるアルミニウムは、上述した、テ
ルル化合物、ゲルマニウム化合物、スズ化合物を
還元し、所望の膜組成を得るために重要な役割を
持つ。本発明の製造法により構成される薄膜は酸
素を構成成分としており、この酸素の量は、膜の
光学特性、および耐湿特性などに大きな影響を与
える。すなわち酸素量が多くなると耐湿性は向上
するが、反射率は低くなり、情報の記録、再生が
困難となる。逆に少ないと耐湿性は低下するが、
記録、再生は容易となる。したがつて膜中の酸素
量を制御することは重要で、その適正量は添加す
るTe化合物、Ge化合物、Sn化合物の形態、およ
び添加量によつて左右される。アルミニウムの還
元能力はGe、Snなどより大きく、原料の熱処理
中に還元を終えるので、安定した状態で再現よく
蒸着を行なうことが可能である。ゲルマニウム、
およびスズ化合物が金属の場合、アルミニウム
が、量論的に酸化物など（例えばTeO₂）を還元
し、Al₂O₃が生成すると、今度は、Ge、Snなど
がTeO₂を還元する。Ge、Snなどが多量にTeO₂
を還元するとGe、Snは膜中でGeO₂、SnO₂とな
つて、濃度が増大し、記録感度が鈍るので、アル
ミニウムの適正値は、Ge化合物（GeX）とSn化
合物（SnX）の和との比で決定される。本発明で
は、この比、すなわち（GeX＋SnX）／Alの重
量比は３〜20の範囲にあることが好ましい。比が
３より小さい場合、GeX、SnXがテルル酸化物
を還元し、膜中にGe、Snの状態では、入りこま
なくなり、記録感度は低下する。20より大きい場
合は、膜中の酸素濃度は減少し、記録感度は向上
するが、耐湿性は低下する。 次にテルル化合物、ゲルマニウム化合物、スズ
化合物の比について述べる。この比は、光学情報
を記録、再生する上で、重要で原料組成としての
適正値はTeX／（GeX＋SnX）の重量比で0.5〜
２の範囲である。原料組成が、この範囲にある
と、膜組成のTe−Sn−Geは、光学情報記録部材
としての特性を有するが、この範囲から、ずれた
場合は、情報の記憶、再生が困難となる。 本発明により膜を構成するための基本的な出発
原料並びにその組成比は以上のとおりであるが、
さらに本発明では、再現性の向上のための固溶体
安定剤を用いる。本発明で述べる固溶体安定剤と
は、上述した原料を熱処理して焼結体を得る際に
用いるもので焼結体の均一性、再現性に寄与し、
膜組成の必須成分とは必ずしもならないものであ
る。 本発明では、この固溶体安定剤は、銅、亜鉛、
鉄、ニツケルより選択される。これらの金属の特
徴は、アルミニウムより還元力が弱く、かつ、熱
処理中の温度で一部溶融し、均一な焼結体を形成
することである。中でも銅は、本発明にとつて最
も好ましい材料である。固溶体安定剤の添加量
は、５〜50重量％である。５重量％より少ない場
合は、均一な焼結体は得られない。50重量％より
多い場合は、Te−Ge−Sn−Ｏ系薄膜を構成する
原材料の含量が少なくなること、膜中に固溶体形
成剤金属がはいりこむことなどより好ましくな
い。添加量の最適値は、組成によつて異なるが、
10〜40重量％内にある場合が、最も好ましい。 次に、原材料の熱処理工程について述べる。上
述した原材料を秤量後、アセトン、アルコールな
どを添加し、混合する。混合後、石英ボートなど
に乗せ、窒素などの不活性ガス雰囲気下で熱処理
を行なう。その際の最適温度は600〜720℃であ
る。600℃より低い場合、Alの還元力が発揮され
ず、逆に720℃以上になると、Te成分が蒸発して
しまい好ましくない。 焼結した材料は、粉砕後、任意の形に成形して
蒸着用ペレツトとする。このペレツトを、抵抗加
熱、もしくは電子ビーム加熱により蒸発させる。
真空度は10^-3Torr〜10^-7Torr程度で良いが、
10^-5Torr以上では付着性の高い強い膜が得られ
ない。 抵抗加熱蒸着法の場合のヒーター温度は500〜
1000℃が適当であり、この間で蒸着速度、膜組成
を制御することができる。 電子ビームを用いて局所的に急加熱する方法
は、ヒータを用いる場合に比べて、(イ)ペレツトの
温度を急激にかつ局所的に昇温させることが可能
であり、ヒータで全体を加熱する場合よりも組成
ズレがより少なくなる。(ロ)応答が速いので蒸着速
度のコントロールが容易であるといつた利点に加
えて、(ハ)後に述べるように、更に耐湿性が改善向
上することがわかつた。焼結体を用いる方法で作
つた膜は、他の方法による膜よりも、膜の構造が
緻密であり、そのため外気の影響を受けにくいと
考えられるが、電子ビームによる薄膜は、膜構造
が更に緻密にかつ均質で、外気の影響がほとんど
およばないため湿度劣化が小さいと考えられる。 本発明に係る薄膜は以上述べた様に、膜組成と
して少なくともTe−Sn−Ge−Ｏを含むものであ
るが、この基本組成に特性を変化させる上で多少
の添加物を含ませる場合、製造方法としてその元
素を含んだ化合物を添加することは任意に行うこ
とができる。ただしTeX、GeX、SnX、Al、固
溶体金属の組成比は上述の範囲とする。 実施例 １ 出発原料として第一表に示した材料、組成を用
い、少量のアルコールを用いて混合した。

【表】 混合粉末100ｇを石英ボートに乗せ、第１図の
ような電気炉を用いて熱処理した。同図におい
て、１は材料粉末、２は石英ボートを示す。それ
らは、石英の炉心管３中に載置され、ヒータ４に
より加熱される。５は断熱材、６は熱電対であ
る。ガスインレツト７、ガスアウトレツト８を通
してガスに流される。 炉心管３に試料を入れて２／Ｈ程度のN₂ガ
スを流しながら、炉の温度を上げて約30分間で
700℃とし、そのまま約2H保持したのち、試料を
炉の低温部に引き出して冷却した。約1H後、炉
から取り出したところ黒褐色のガラス状の固形物
が得られた。 この固形物を石英ボートから取り出し、その一
部を用いて第２図の系によつて蒸着を行なつた。
第２図において、９が材料の焼結体であり、石英
容器１０に収容され、ヒータ１１により加熱され
る。薄膜が形成される基材１２は支持台１３上に
設置される。 真空度は１×10^-5Torr、ヒータ温度700℃と
し、石英容器に前記固形物の小さい固まり約200
mgを入れ、加熱したところ、膜厚が約1200Åやや
黄色味をおびた褐色の透明なTe−Ge−Sn−Ｏ薄
膜がアクリル樹脂基材上に形成された。この薄膜
にλ＝900nｍの半導体レーザの光を光学系を用
いて集光し、照射すると照射部が黒化変態するこ
とが確かめられた。 実施例 ２

【表】 第２表に示した組成（No.１〜No.５）で、実施例
１と同様の条件で試料を作成し、評価を行なつた
ところ、全ての試料が黒化変態することが確かめ
られた。 実施例 ３ Cuの混合比を０〜60重量％内で変化させ（０、
５、10、20、40、50、60wt％）残りのTeO₂、
Ge、Sn、Alの比を40：10：12：５の比で変化さ
せて実施例１と同様の条件で試料を作成したとこ
ろ、５〜50wt％の範囲に渡つて黒褐色の均一な
焼結体が得られた。この焼結体を用いて実施例１
と同様に蒸着した結果、混合比が０〜5wt％の間
では非常に光学的濃度の小さい膜で、半導体レー
ザ光の照射によつても大きい濃度変化が得られな
かつた。また、混合比が60wt％になると、光学
的濃度は上がるが、膜として不安定であつて、蒸
着分は褐色の透明膜であるが、室温でどんどん変
化し、不透明なややメタリツクな黒色の膜になつ
てしまつた。混合比が５〜50wt％の間で特に10
〜40wt％では、安定な黄色味をおびた褐色透明
な膜が得られ、半導体レーザ光により黒化変態し
た。 オージエ電子分光法を用いて組成分析した結果
膜厚方向の組成ズレはほとんど無く均質であつ
た。 実施例 ４ 実施例１において、銅の代りに、亜鉛、鉄、ニ
ツケルを用い、同様の条件で試料を作成しとこ
ろ、いずれも褐色〜黒色の焼結体が得られた。得
られた試料を用い、実施例１と同様に蒸着し評価
しところ、いずれもレーザ照射により黒化変態し
た。また薄膜をオージエ電子分光法を用いて組成
分析した結果、全体に膜厚方向の組成ズレはなか
つたが、実施例１のCuに比べると悪かつた。 実施例 ５ 実施例１で得られた焼結体を粉砕して粉末化し
た。この粉末を約２ｇに秤量し、直径20mm、厚さ
約15mmのペレツトにプレス整形した。プレス圧力
は5t／cm²である。 このペレツトを、１つは第２図のような系でヒ
ータ加熱により、１つは電子線ビーム加熱により
パイレツクスガラス基板上に蒸着したところ、や
や黄色つぽい褐色のTe−Ge−Sn−Ｏ薄膜が得ら
れた。この２種の膜を50℃、90H％の恒温、恒湿
槽内に放置し、その透過率変化を定期的に調べた
ところ第３図に示すように、電子線ビームによる
膜ａはヒーター加熱による膜ｂに比べて変化が少
なく、湿度の影響を受けにくく、より安定である
ことがわかつた。 実施例 ６ 150rpmで回転する1.1t、200φのPMMA樹脂基
材上に、実施例５で用いた電子線ビームの系を用
い、出発組成が実施例２のNo.５のペレツトを用い
て、３Å／secの速度で厚さ約1200ÅのTe−Ge
−Sn−Ｏ系薄膜を蒸着し、光デイスクを試作し
た。 このデイスクを用い、第４図のような系で記録
実験を行なつた。半導体レーザ１４を出た光は、
第１のレンズ１５によつて疑似平行光１６とな
り、第２のレンズ１７で丸く整形した後、第３の
レンズ１８で再び平行光になり、ハーフミラー１
９を介して第４のレンズ２０で、デイスク２１上
に波長限界約0.8μの大きさのスポツト２２に集光
される。この円のスポツト２２によつて照射され
たデイスク２１上の記録膜は黒化変態し記憶が行
なわれる。ここで半導体レーザを変調してデイス
ク上に情報信号を記憶することができる。 信号の検出は、デイスク面２１からの反射光２
３をハーフミラー２４を介して受け、レンズ２５
を通じて光感応ダイオード２６で行なつた。 半導体レーザ光を単一周波数5MHzで変調し、
照射パワー８ｍＷで1800rpmで回転するデイスク
面を照射したところ、記録が行なわれた。スペク
トルアナライザーを用いてＣ／Ｎを測定したとこ
ろ、57dBが得られた。 発明の効果 以上のように、本発明はTe−Ge−Sn−Ｏ膜の
各成分を構成する材料とAl及び固溶体安定剤と
を混合して焼結体を作成し、それをソースとして
蒸着を行うことを特徴とするもので、 (1) 特性の再現性に優れている (2) 組成ずれがおきにくい (3) 突沸によるドロツプ・アウトが無い (4) 湿度劣化が小さい (5) 特性の制御、蒸着が容易 等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結に用いる電気炉の断面図、第２図
は本発明の焼結体を用いてTe−Ge−Sn−Ｏ系薄
膜を製造する装置の断面図、第３図はTe−Ge−
Sn−Ｏ系薄膜の蒸着方法の違いによる耐湿特性
の差を示す図、第４図は本発明の製造方法で形成
した光デイスクに情報信号を記録・再生する装置
の概略図である。 １……材料粉末、２……石英ボート、４……ヒ
ータ、９……焼結体、１０……石英容器、１１…
…ヒータ、１２……基材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テルル化合物、ゲルマニウム化合物、スズ化
   合物及びアルミニウムを含み、更に固溶体安定剤
   として、銅、亜鉛、鉄、ニツケルより選択される
   金属元素を一種以上その合計が５〜50重量％添加
   した混合物からなる出発原料を熱処理して焼結体
   を作製し、得られた焼結体を蒸着源として蒸着を
   行うことにより、成分として少くともTe、Ｏ、
   Ge及びSnを含む組成を有する薄膜を形成するこ
   とを特徴とする光学情報記録部材の製造法。 ２ 出発原料組成におけるゲルマニウム化合物
   （GeX）とスズ化合物（SnX）の和のアルミニウ
   ム（Al）に対する重量比（（GeX＋SnX）／Al）
   が３〜20の範囲である特許請求の範囲第１項記載
   の光学情報記録部材の製造法。 ３ 出発原料組成におけるテルル化合物（TeX）
   のゲルマニウム化合物（GeX）とスズ化合物
   （SnX）との和に対する重量比（TeX／（GeX＋
   SnX））が0.5〜２の範囲である特許請求の範囲第
   １項記載の光学情報記録部材の製造法。 ４ 出発原料の熱処理温度が600〜720℃である特
   許請求の範囲第１項記載の光学情報記録部材の製
   造法。 ５ 蒸着法が、電子ビーム蒸着である特許請求の
   範囲第１項記載の光学情報記録部材の製造法。 ６ 固溶体安定剤が銅である特許請求の範囲第１
   項記載の光学情報記録部材の製造法。 ７ 固溶体安定剤の添加量が10〜40重量％である
   特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録部材の
   製造法。 ８ ゲルマニウム化合物が金属ゲルマニウム又は
   ゲルマニウム酸化物である特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の光学情報記録部材の
   製造法。 ９ スズ化合物が金属スズ又はスズ酸化物である
   特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
   光学情報記録部材の製造法。 １０ テルル化合物が金属テルル又は二酸化テル
   ルである特許請求の範囲第１項又は第３項記載の
   光学情報記録部材の製造法。