JPH0441670B2 - - Google Patents

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JPH0441670B2
JPH0441670B2 JP59042323A JP4232384A JPH0441670B2 JP H0441670 B2 JPH0441670 B2 JP H0441670B2 JP 59042323 A JP59042323 A JP 59042323A JP 4232384 A JP4232384 A JP 4232384A JP H0441670 B2 JPH0441670 B2 JP H0441670B2
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JP
Japan
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film
thickness
siox
films
metal
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JP59042323A
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JPS60186804A (ja
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Hisanori Bando
Takahito Terajima
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、理化学機器、電子機器に対して有用
なシリコン酸化物膜と金属膜を交互に積層し、そ
れぞれの膜厚を一定にして周期性構造を持たせた
多層構造膜に関するものである。 (従来技術とその問題点) 一般に金属膜は数百Å以下になるとその電気
的、磁気的、光学的性質が著しく変化することが
知られており、実用上望ましい特性が超薄膜で得
られる場合がある。しかし、一層の超薄膜では物
理量が小さすぎて実用素子には適用できない場合
が多い。これを解決する目的で、他の物質を間に
はさんで層数を多くして物理量を増加させる試み
がなされている。しかし、金属膜は、薄くなると
酸化や他の物質との反応性が高まり、その結果と
して金属膜の特性およびその再現性が劣化し、こ
のような多層化の試みは成功していない。これ
は、金属膜と反応せず、加えて金属膜に対して保
護効果の高い良好な薄膜が見い出されていないこ
とによつている。この金属膜を分離する薄膜(以
降スペーサーと称す)は、上記化学的性質に加え
て、充分薄い膜厚において連続膜として形成し得
る特性を具備する必要がある。それは、スペーサ
ーの厚さが増すと連続膜の形成は容易となるが多
層化された膜の全膜厚が厚くなりすぎ、物理量の
積算効果が低下するためである。これまで、スペ
ーサー材料として種々検討されているが、上記特
性をすべて満し、さらに実用上の諸要請を満す材
料は開発されていない。 (発明の目的) 本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を改良
し、化学的、物理的に安定な周期性多層構造膜を
提供することにある。 (発明の構成) すなわち本発明は、シリコン酸化物膜と金属膜
とを一定の膜厚比で交互にくり返し積層した光記
録媒体周期性多層構造を備えた光記録媒体であ
る。 (構成の詳細な説明) 前述したスペーサーに要求される諸特性を満す
材料について、本発明者らが鋭意研究を重ねた結
果、シリコン酸化物膜が該当することを見い出し
本発明に到つた。本発明におけるシリコン酸化物
膜は、SiO2あるいはSiOをソース材料として、真
空蒸着、スパツタリング、イオンビームデポジシ
ヨン、イオンプレーテイングなどの真空付着法に
より形成された膜を意味する。通常このように形
成された膜は、必ずしもSiOあるいはSiOの膜が
得られるとは限らず、成膜条件により、化学量論
からずれた膜が得られた。ここでは、これらを総
称してSiOxとする。このようなSiOx膜は、薄膜
や半導体材料の研究者らにはよく知られた材料で
ある。即ち、SiOxは非晶質であつて、電気絶縁
体であり、金属に対して密着性がよく、均一な膜
を作り、金属などの保護膜として広く利用されて
いる。この特性は、本発明にかかわるスペーサー
に適したものであるが、これらSiOx膜も特性は
数百Å以上数μmの膜厚に関するものであつて、
本発明のスペーサーに要請される厚さ100Å以下
の薄膜の特性は明らかでない。特に多層膜の場合
にどのような挙動を示すかは、本発明により初め
て明らかになつたものである。 金属膜は種々のものが使用できるが、応用によ
り最適材料を選択することができる。例えば、磁
気記録用媒体あるいはヘツド材料としては、磁性
金属であるFe,Co,Niおよびこれらの磁性合金
を使用することができる。レーザ光を用いる光記
録媒体としては、前記磁性金属に加えて、低融点
半金属、希土類・遷移金属非晶質合金などが使用
できる。又、X線の単色化あるいはマスク材とし
ては、前記金属に加えて、Au,Ptなどの貴金属
やTa,Wなどの重金属を用いることができる。
このX線応用の具体例としては、X線回折装置の
フイルター、微細パターン形成用X線露光装置の
マスクパターンなどが挙げられる。さらに電気抵
抗材料として応用する場合は、クロム、ニクロム
などが金属膜として使用できる。 本発明にかかる周期性とは、金属膜とスペーサ
ー膜がそれぞれ一定の膜厚で交互に積層されてい
ることを意味する。各層間の厚さを一定にするの
は、金属膜の特性が厚さに依存するためであり、
多層膜の特性を制御する場合、各層の特性が一定
である方が望ましいことに因つている。同様な意
味で、スペーサー膜の各層での厚さも一定である
方が望ましい。金属膜とスペーサー膜の一層の厚
さは、前述した応用により異なるが概ね200Å以
下が望ましい。それは、金属膜の場合、200Å前
後を境として結晶構造、微細構造が変化し、応用
上望ましい特性が得られるからである。スペーサ
ー膜の厚さは、多層膜の物理特性を検出する方法
を考慮して決定されなければならないが、通常は
金属膜と同様に200Å以下の値が望ましい。 多層膜の周期性を確認する最も一般的な方法
は、X線回折を使用することである。金属膜とス
ペーサー膜がそれぞれ均一に作成されかつ明瞭に
層間分離された場合、2dsinθ=nλ(d:面間距
離、θ;回折角、n:反射次数、λ:X線波長)
を満足するX線回折ピークが得られる。周期性が
良好になるにつれて、回折ピークの半値幅は狭く
なり、かつ高次の回折ピークも観測されるように
なる。このことから、多層膜の周期性の品質が判
定できる。回折ピーク強度は金属膜とスペーサー
膜の材質により変化するが、主として2種類の物
質間のX線に対する原子散乱因子の差が大きくな
るにつれて強度も強くなると考えられている。 以下本発明を実施例により詳細に説明する。 (実施例 1) 第1図に示すような真空蒸着装置を用い、上方
に基板1を置き、基板1の所に水冷管(図示せ
ず)を設けて冷却する。必要あればヒータ2で基
板1を加熱することも出来る。下部には2個の蒸
発源31,32があり、それぞれSiO粉末とコバ
ルト(Co)金属を蒸発させる。まず真空槽100を
5×10-6Torr以下の高真空に排気後、蒸発源3
1,32を移動させてCoとSiOを交互に蒸発させ
てCoとSiOxが周期的に積層した膜を作つた。基
板としてはガラスを用い、これを水冷しながら蒸
着した。膜厚は水晶振動式膜厚計5で監視して所
定の膜厚になればシヤツターを閉じ、かつ蒸発源
を移動させ、再びシヤツターを開き他方の物質を
蒸着させるという操作を繰返した。Co,SiOxの
付着速度はともに1Å/sec程度であり、これは
各層の膜厚を正確に制御するために採用した。こ
のようにして蒸着されたSiOx膜の可視光での屈
曲率は1.6であり、SiO2とSiOの中間の組成を有
していると予想される。最後に被着されるSiOx
膜は、最上層のCo膜を保護するために100Åの厚
さとした。 第2図はCoを80Å、SiOを15Åの厚さで交互に
10回繰返し蒸着した多層膜の小角におけるCuKα
線を用いたX線回折ピークを示す。これより面間
距離dを求めると反射次数n=1で76.8Å、n=
7で97Åであつた。X線回折では高角度の方がよ
り正しい値を示すと考えられるので、d=97Åを
採用すれば、膜厚計の読みで設定した周期95Åと
よく一致することが判る。このことと、8次とい
う高次の回折ピークが得られることから本多層膜
は優れた周期構造を有していることが判る。 次に周期の層数によつてX線回折ピークの高
さ、半値幅、強度がどのように変化するのかを示
したのが次の表である。
【表】 この表から層数mが2でも大きい強度のピーク
が現われ、mが増加しても強度はあまり増加しな
いが、半値幅は小さくなり、ピークは鋭くなるこ
とが判る。 以上の結果より、このような周期性多層構造膜
は、その周期を変えることにより、特定のX線波
長を効率良く反射させるのでX線のフイルター、
マスク材として使用できる。SiOx−金属多層膜
は、原子散乱因子差を大きく取れるので、他の多
層膜より回折強度が大きくなり応用上有利であ
る。 (実施例 2) 実施例1と同様にして、SiOx−Co多層膜に加
えて、SiOx−Fe,SiOx−Ni,SiOx−In,SiOx
−Auの多層膜を作成し、これらの光学特性を調
べた。これらすべての多層膜において、SiOxの
厚さが15Å以下では、可視から近赤外光域での膜
の光学特性(反射率R、透過率T、吸収率A)
は、SiOxの厚さに依存しないことが判つた。こ
の場合の光学特性は、SiOx膜の厚さをゼロとし、
全金属膜厚に等しい金属単層膜のそれにはほぼ一
致した。このことは、このような条件では、多層
化により光学特性を変えることなく、熱的、電気
的特性を変化させることがでることを意味してい
る。SiOx膜を厚くすると、各金属層間での繰返
し反射干渉が現われ、その厚さを調節することに
より、反射率を低下させ、金属膜での吸収率を高
くすることができる。例えば、Co40Å−SiOxの
10回繰返し多層膜で、SiOx膜一層の厚さを15Å,
50Å,100Å,150Åと変化させるとそれぞれ反射
率、透過率は53%、7%:40%、6%:27%、5
%:22%、4%と変化した。 これらの膜に半導体レーザを集光して照射する
と、或るパワー、照射時間で反射率が増加するモ
ードで記録が可能であつた。例えば、Co(80Å)
−SiOx(15Å)10回繰り返し多層膜の場合、記録
パワー5mW、照射時間500nsecで、約1μm径のピ
ツトが記録でき、その部分の反射率は初期値より
8%増加した。なお、この場合は基板材料として
PMMAを使用し、集光レンズの開口数は0.55で
あつた。 これらの光学特性は高温高湿の環境下で1カ月
以上放置しても何ら変化が認められなかつた。比
較のために同様の作製条件で得られたCo単層膜
の耐候性を調べると1〜2週間の放置で酸化によ
る劣化が認められた。 以上の結果より、このような周期性多層構造膜
は、その周期を変えることにより光学特性を任意
に制御できるので、化学的に安定な光学素子、光
デイスクなどとして使用できる。 (実施例 3) ガラス基体の上で、実施例1と同様にして
SiOx−Cr多層膜を成膜して電気抵抗器を作製し
た。周期性多層構造膜とすることにより、サーメ
ツト膜よりも電気抵抗値の設定を厳密に行なえる
ようになつたとともに、耐熱性、化学的安定性が
向上した。 (実施例 4) 実施例1と同様にしてSiOx−Feの多層膜を成
膜し、磁気記録媒体を得た。 磁気記録特性が良好なこととともに耐候性に関
しても単層膜よりも大幅に向上した。 (発明の効果) 上記実施例から明らかなように、本発明により
各種電子機器に広く応用可能な化学的、物理的に
安定な周期性多層構造膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための真空蒸着装置
の一例を示す図、第2図a〜cは本発明の周期性
多層構造膜の一例のX線回折ピークを示す図であ
る。 図において、1は基板、2はヒータ、5は膜厚
計、31,32は蒸発源、100は真空槽を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シリコン酸化物膜と金属膜とが一定の膜厚比
    で交互にくり返し積層されている周期性多層構造
    を備えたことを特徴とする光記録媒体。
JP59042323A 1984-03-06 1984-03-06 光記録媒体 Granted JPS60186804A (ja)

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JP59042323A JPS60186804A (ja) 1984-03-06 1984-03-06 光記録媒体

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JP59042323A JPS60186804A (ja) 1984-03-06 1984-03-06 光記録媒体

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JPS60186804A JPS60186804A (ja) 1985-09-24
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