JPS5816890A - 光学的記録方法 - Google Patents

光学的記録方法

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JPS5816890A
JPS5816890A JP57041834A JP4183482A JPS5816890A JP S5816890 A JPS5816890 A JP S5816890A JP 57041834 A JP57041834 A JP 57041834A JP 4183482 A JP4183482 A JP 4183482A JP S5816890 A JPS5816890 A JP S5816890A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学型の情報記録システム、さらに具体的には
記録貯蔵特注を有する放射線応答酵膜中にレーザでテー
クを記録する方法に関する。
テークの光学的記■においては、記瞳媒体の反射率を変
fヒさせるために記は媒体中にピッl・を形( 1 )
            r−I−成するのに光学的に
テークを記臆するためのレーザIE W用されている。
ピットは蒸発、融解もしくは切除によって形成されてい
る。テークを示すために元の反射率もしくは透過率の変
『ヒを防用した記,緑が使用され得る。Bell及びS
pong著′゛Antireflection  St
ructures  forOptical Reco
rding ”IEEE Journalof  Qu
antum Electronics  QE−14、
扁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
の屯層構造を開示している。2層反射防正構造はkt 
もしくはT i 02’ /MgF2/Tie2の誘電
体スタックを含む得る。この様な記録媒体中にはフルオ
レセイ/の如き有機染料が1史用されている。この論文
の第493頁に述べられた池の構成はgt体ススペーサ
びTi吸収層で覆われたltt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(
2) 命の記1意を与えない欝にある。米国特許第69597
99号は加熱によって反心し、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6つの材料の隣
接傅層より成る読取り記障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1史用する事に
よって層を局所的に加熱する事によって透明な生成物、
A4 Se3を形成する事によって反面するアルミニウ
ム及びセレンの交互層を有する事より成る記障媒体が説
明されている。
米国特許第4069487号は(PtXPh。
Au、Ag、Pd、IrX CrXMo、TaXZn。
Cu、A7.Ir+、Sn、Pb及びBi)から選択き
れた金属元素がカルコゲン「ヒ合物、無機e(ヒ物もし
くは樹脂(染料もしくは顔#+)の非金属層と層rヒさ
れ得るレーザ尤学記障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T’Qベース合金の如き一般に広く使用されている
記瞳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(3) 薄い薄膜が腐食するためである。記録貯蔵ンステムは通
常の環境では少なくとも10年稈度の期間テ〜り保♀を
与える事が心安とされる。
米国特許第4’D[10492号はBi、Inもしくは
Snなる第1層並びにB153.5hS3及びSs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
層と池の元素を含む曲の層との積層の概念を開示してい
ない。
本発明の目的は賊械で読取り0]′能な極めて高い密度
のデータを与える光学記厖装置媒体を与える事にある。
本発明の池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(アーヤバル)レベル
の記厖装置を与えることにある。
本発明の池の目的はオフィス及び通常の製造環境に見出
される周辺環境条件の標阜の範囲の中での長期の記障に
よっては悪結果を生じない光学記臣媒体を与える事にあ
る。
(4) 本発明に従う、光学記1慧媒体は果槓層を帯びる基板を
含む。改良点は層の1つが主にケイ素より成る点にある
本発明の池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、層の能力が少なくとも1つの曲の元素より
成る点にある。
上記曲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lしい金属元素は周期律表上の第VB、
VIB、■B及び■族元素並びにMg及びAgを詮む。
より有利な元素はVXNbXTa、CrXMa、WXM
n、Fe、Cg、Rh、Ni。
Pd、pt及びAuを含む。最も有効な元素はPd。
Pt、TaXRhXV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
寿命は本明細瞥によって開示される材料の使用によって
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
る芯用に依存して透明もしくは不透明であり得る基板S
、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等によって)十分に130熱された
時にケイ素とfヒ台して光学記1意装置において使用き
れる型の光学センサの如きセ/すによって読取9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9口き高密度で記録され
得る。
−役にケイ素の上部の金属付着物M、は高い反射率を有
する。ビームB1の65係程度及びそれ以上が反射され
る。−役に反射率が1鵬いためにマークを形成するに十
分な金属M1をh1熱するためには旨い幇込みエネルギ
が心安とされる。さらに金属薄膜M1は金属と反応する
湿度及び酸素によって生ずる酸「ヒによって媒体の寿命
を短くする傾向の周辺条件にざらてれる。この様な酸化
は金属の反射率を害い、データを記1意するのに必要と
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
ネルギにざらされ得る。これによって金@M 、及びケ
イ素間のインター7ェイスを、マークをIlt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IJ
D熱する必gがなくなるので、1氏いエネルギの暫込み
が得られる。さらに基板を通して媒体を露几する場合に
は、金属M1が保護層で慢われ、金属薄膜の劣fヒか防
出される。
啼M1中で匣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、メンタル及びバナ
ジウムである。−役に、第VB族の金属V XN l)
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、第VIB
族金属はCrXMo及びWである。第■B金寓はMn、
Tc及びReである。第■族金属はFe、Co、NiX
RuXRh、Pd、Os、Ir及びpt″′Cある。A
uは第1B金属であるが、勿論周期律表IPt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改で第1図と極めて似てい
る。先ず金属層M2が基板S2上(7) 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711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によるといった
如く直接ビームB3(もしくはレーザ・ビーム以外の池
の放射線)で媒体の上部技面上に書込む事が好ましい。
第2図の構造の池の利点は金属lVIIM2上のケイ素
層がそれ自体受動態「ヒ層を与えて金属層M2を保護す
るのに追加の薄膜を必要としない改にある。なんとなれ
ば基板が下方表面を保護するからである。
第6図は高密度記■に対する記録ティスフである基板S
5を示す。次の層は高度に反射はであり十分に耐火曲で
あるTiもしくは池の金属の叩き反射鏡層MRである。
Tiは1668”0の融侭を有し、従って劣化する事な
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[ヒするのに適した厚さの5i02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(8) 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0J能である。いずれの場合でも、薄膜A
及びBを通過したJt′、は反射して戻され、上方2層
全加熱し、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からのエネルギが所与の点にテーク
を筈込むのに/J>なくてすむ様になっている。この様
に、」二部薄U莫Aとしてケイ累全M置付ける時はテー
ク記録機能の効率を増大する心安がある。
ケイ「ヒ物(金属及びケイ素のfヒ台物)薄膜がマイク
ロ電子装置の接触材料としての芯用に広く研究されてい
る。J、M、Poate、に、N、Tu及びJ、WMa
yer編、Wiley−Interscience。
New York (1978)年刊、K、 N、 ’
I”u 及びJ、 W、 Ma y a r著” Th
1n Films −Interdiffusiona
nd  Reactions  ”第10章を参照され
たい。
付着された金属薄81Xをケイ素と反応させる事によっ
てケイ化物コンタクトを形成する場合には、ケイfヒ物
と非反り即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,JLKircher著5
olid  5tate  E]ectron1450
7(1971)を参照されたい。
圀えば、第4図ははるかに明るいPd領域によって取巻
かれた酸化ケイ素上の食刻開孔中の直径0.025mm
のPd2Siコアタクトの暗スポット’を示す。この様
な写真はケイfヒ物薄膜が反射時のケイfヒ物及び金属
(もしくはSi)間のコントラストがこの芯用に対して
十分大きいものとして、記録光学記隠装置に対する可能
註ある材料として考慮され得る事を提案している。記録
光学記障装置中の材料に対する他の決定的な安住は室温
で10年以上の長い寿命及び非毒性である。以下、記は
の芯用におけるケイ化物薄膜の反射率の変fヒ及び安定
性についての発見について説明する。
ケイ素ウニ・・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1茨に示され
た厚さのいくつかの遷移金属薄膜が直径約32mmの[
100]配回のケイ素ウェハ上に、10mmHHの真空
室中で電子ビーム付着によって作′成された。第1表中
に示された元学反射率(Ro)はλ=6 a 3.7 
nm (Krレーザ)で抑]定でれたf直である。
次いでこれ等の薄膜はI開切な条件下で焼な1しされ、
ケイrヒ物が形成され、反射率の直が円び第1表に示さ
れたμmく測定された。明らかに、多くの金喘及びその
ケイfヒ物の多くの対は30係m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1吏用σれる尤の波長と共に変rヒする事71
i知られており、第581図は1更用された九の波長の
関数としてケイ素(St)ウニ・・上で測定されたPd
、Pt、Pd−Pd2Si及びP t −PtSi灼の
光学反射率の変fヒを示す。第581図に示された波長
の範囲では、Pd及びPd2Si間のΔRはPt及びP
tSi間のΔR,]:りも大きな変rヒ會示す。
第    I     表 バルク・ケイrヒ物の光学反射率 Pd   2000   81    Pa2St  
28   53Pt   1300   83’   
PtSi   44   39Ta   2000  
 58.5   TaSi232.5  26Rh  
 2000   67    RhSi   37  
 30V   3000   48.5   VSi2
30   18.5Co    500   68  
  Co5t   47   21λ=643.7nm * Siウェハ上の金属薄膜 Pd2Si及びPtSiは安定曲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fと合物で
ある。Pd2 Si及びPtSiは共に(11) 局所スポットが記録中レーザ・ヒ−ムK u: ツテj
JO熱される時に形成される。第1図は反射によって読
出しが行なわれる構造体の概略図である。St基板が1
史用されるか、もしくはSiの薄膜が真空蒸看頂法もし
くはCVD過程によって適切な基板上に付着される。P
dもしくはPLの薄膜か次いでSt薄膜上に付着される
。Pd及びPtの厚さは200X乃至600X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6d
011XでPdに対する80係からPtに対する84%
に及ぶ。第5.1図に示されたスペクトルは100OX
の厚さの薄膜に対するものである。テイジタル情報は記
臣薄@を移動させるか、静正記厖薄膜上全レーザ・ビー
ムで定食する事によってパルス比されたレーザ・ビーム
でスポットを局所加熱する事によって記録される。局所
スポットの温度は数百度(℃’)k越え得、これによる
熱拡赦もしくは融解によってPd2 Si及びPtSi
の如き16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(血めて低く、代表的には4(12) 0%以下である。例えば問題の波長、64DOiでは第
5.1図に示されている如く、反射率はPd2 S i
に対して28%であり、PtSiに対して44係である
刊行物の物理的テータ 1ノ2 Pd2St 100−700 1.3−1.5    
t    1330PtSi  200−500 1.
1−1.6    t1/211001=時間 (Po
ata、 Tu  及びMayer  編、John 
Wiley 、& 5ons  社1978年刊“Th
1n  Film−−InterdiffusjonR
eactions  ”第376頁よυ)この様な装置
の一寿命については、室温におけるPdのStへの拡散
ヶ考感されたい。平均活囲rヒエネルギとして1.de
V’ji7取れば、1o年間の拡故距離はs、5xio
−8Gである事がわかる。
第1図には示σれていないが、腐食抵抗を増大させ不動
態化層としてのl・助きもする反射防市膜としての1 
[10[3X程度の厚さの誘電体の薄膜がPd衣而面二
に付着され得る。
ロジウム−ケイ素 第3図はその上に活は層A−B、叩ちSt上のRhもし
くはR11」二のSiが5i02、叩ち誘電スペーサ層
sp上に付着きれ得る代表的尤学記1意装置のディスク
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、レーザ書込みスポットと未反心の背景間の最
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°C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°0以下では反応が観測されず(D
、 J、 Coa、 E、 T(、”Rhoderic
k、P、 H,Ge r y、 o n及びA、W、G
1n5laY著“5ilicide  Formati
on  in Rh−8tSchottlcy  ba
rrier  diodes  ” In5t。
of Phys、 Conf、  Ser、22、第7
4頁1974年刊参照)、この事はRh系を長期の記瞳
し用に対してより魅力あるものにする。
第3図はSiO2誘亀体スペーザ(90乃至100 n
rnの厚さ)によって分離されたTi鏡(40乃至50
nmの厚さ)上の活性層A及びB(St十Rhもしくは
Rh+Si)より成る代表的ディスク構成の概略図であ
る。情報は17−ザ・ビームによる局所加熱によって貯
蔵され、b1熱によJRh及びSLの反応が生じてクイ
rヒ物が形成される。
ケイfヒ物形成の前後における反射率の差は読取りのた
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(6d3nm)でSt上のRh薄膜(2
oooi)の反射率は代表的には67%で、この(直は
RhSiの形成後、500°Cで60分焼なましを行な
う手によって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
の低温度記厖に1吏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)RJJI膜から形成さ
れた曲の光学ファイルは米国標準局によって記録計があ
る事が保証されている。ロジウムはディスクの雰囲気に
対して抵抗j生を与え、従ってより反旧註である金属よ
り長い寿命を与える。
第3図の活1生層として2層構造が示されたが、光学的
回置を最適比するために構造の印章の変更が[炉用され
得、例えば5i−Rh−8tの6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って生ずる薄膜
の劣fヒによって主に決定される。
腐食 腐食に関連して説明された、P’t/、ifX Rh/
Sj及びP’d/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等の如き通常の記障媒体
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、より高温で測定き
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って推定されなければならない。
8iウエハ上の201’]nmRh薄膜の場合、約40
0℃におけるRhSiの成長は1.9 e Vの活囲〔
ヒ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,RhoderickXD、H
,、Gerzon及びA、 W、 G1n5ley著“
Me t a I −Sem1 conduc tor
Contacts ”、Conference  5e
ries A22、In5titute  of  P
hysics、London1974、S、Peter
sson、R,Andarson。
、T、 Dempsey、 W、 Hamme rVF
、 d’ Haur l e及びSs Laplaca
著J、 Appl、 Phys、 51373(198
0)。これを室温に外挿して、吾りは10−’31..
,27秒の拡散類似運動定数及び10年間で1nrrI
のRh5fの推定成長が予期され、この事は実用上Rh
Siの成長がない事を意味する。
しかしながら、ここで開用された極めて薄い薄膜におけ
る反応原1隻を過少評価していないかどうカムを実験的
に倹べるために、150°Cで98日もの間St/Rh
の2層薄膜全焼なlしする事によっ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9
8日間150°Cにおいて焼な1しされたSi(25n
m )/Rh(25nm)薄膜の照角入射Seaman
−Bohlin  X線回折スペクトルを示す。(d)
中の余分の反射率はRh5iKti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日後に始めて成る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fヒから推定される。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、9e
V活匪化エネルギを1更用すると、約1nmのRhSi
の成長が得られるカニ、これは測定直と極めて一致する
。この事からSt/Rhの2層簿膜構成は10年にわた
っ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、St/Pdは室
温でおそらく10年以下でPd2 Siに変化するlI
’を示した。
要するに、Siと1!!移金萬の2層薄膜構造は記@死
学記障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fヒ物の形成前後の大きな反射率の変fヒ及
びSt/Rhの如きこれ等の成るものは室温で極めて艮
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的配置装置のE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・パワー全心安とするからである。SIウェハ上の
レーザによるケイfヒ物の形成については周知である。
し11えば、S、 D、 Ferr is、H,J、 
Leamy及び、LM、Poate 編、T、 Y、 
Tan。
R,Tsu 、 P、 S、 Ho及びに、 N、 T
u  @A I PProceedings  A50
、” La5er  5olid(19) Interactions  and  La5er 
 Proceedings”1979年Fl+第533
頁、J、 M、 Poa te、He J、Leamy
、T、T、5heny及びG、 K、 Cel ler
著App1. Phys、 Lett、  33918
(1978)、並びにJ、 F、 Gibbons、 
L、 D、 He5s及びT、W、Sigmon  編
、ニューヨークElseviarNorth Ho1l
and 社1981年刊MtWi t tma van
d M、 van Al1man著MRS Proce
edingsVOl、i、to  La5er  an
d  Electron  BeamSolid  I
nteractions  and  Materia
lsProcesing ”’e参照されたい。
反射率及び安定曲測定のために、酸比Siウェハ、溶解
石英、及びフォトレジスト被覆石英上に連続付着する事
によってSi/金属のはるかに薄い2層薄1liii[
が製造された。第1図の金Fi/St/基板μ外の第2
図のSt/金属/基板の2層構造が、反射率が低く、従
って書込みエネルギが低く、巨つSiによる表面の不動
態化が艮好なために選択された。耐火金属よりもケイ「
ヒ物を形成するのが容易なために、2層全形成するのに
3つの近貴(21) (20) 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。
これによってレーザによる書込み中に電力が節約され、
ケイfヒ物が啄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
ての界面干渉効果ヲ調べるために2層構造にPけるSt
もしくは金属の一方の厚さが変fヒされた。これについ
てはニューヨークDover  Publicatio
n  社1965年刊CL S、 Heavens  
著ll0ptical Propertiesof  
Th1n  5olid  Films  ”第4章を
参照されたい。
例えば、第6図は25 nmのRhによって覆われた石
英、該Rh上のA、BSC,D、IE及びFで示された
15.20.25.60.65及び40nmのSt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fヒする。
ここでこれ等の曲線は第5,1図におけるものよシも波
長に対する反射率のより強い依存は葡示す。
RhSiケイ1ヒ物葡形成するために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St(
25nm )/Rh(25nm )に対する反射率−波
長曲線は第6図における破線によって示されている。・
魂なlし前、示された試′!4はλ〜730 nm で
反射率の最小直を示した。書込みのために望まれるこの
波長においては、約47係のΔRが観察された。
光学記は装置の材料の特徴 Pt/St及びPh/Si2層薄膜上へのレーザ・ビー
ム書込みは、2層の薄膜全支持する基板の熱伝導率が」
色み動作のためのパワーの安住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%のチュ
ーティ・サイクル)の場合、わずか05乃至1.0mW
が400Xの厚さのSi3N4の窓構造体のRh/St
薄膜上に10μmの直径のスポツH−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10−0−2O
が必要とされ、ざらに制い熱伝導率のSi基板上の薄膜
に対してIts 35 m WJt上が必要とされる。
比較のために、ガラス基板上のTe博膜上に対して書込
むのには代表的には2−3mWが必要とされる。PL/
Si及びRh / S iの2層上のレーザによる書込
みスポットは同様に白色光の反射を眺めた苛の見かけの
色、もしくは単色光に対する反射率の局所豹変fヒによ
っ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1込まれた青色
、赤色及び黄色のスポットが隣接する未書込み領域と比
較して、く5チ(青色)+67%(赤色)及び+68係
(黄色)葡有する事を示した。種りの色及び反射率の変
fヒの原因となる購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St、N、層上のRh/5BIJIIiJ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
R,h−及びSt薄膜の固態反心、並びに未決定の構造
及び組成の微小粒子ケイfヒ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Rh、Si3及び未確認の旧友晶系の相の大きな
結晶(a=4.72.i)によるものと考えられる。
第6図はRh及びSt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・ビーム等からの元の波
長が6000Xの場合、曲線Bの反射率は0である。破
線で示されたRh5trヒ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Stの各りの1卑ざが
25 oXの場合であり、約6600Xで0のわずか上
に最小値を有する。第13図の曲線は70口1℃で30
分間mなましされた後の公称250XのRh及び250
xのSt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係である。7000Xを丁度越えたところで
は、反射率の差はC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150Xの厚さの薄膜に対する
波長の関数としての反射率のG分率金示した曲線である
Si層厚ざは第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780[]Xにおいて0の最小
直は第6図の曲線りに対する結果とかなり異なっている
。C分率のコントラストは同様に8100X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に示されたるクロく使用され得、第7図
の曲@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。この最適比は記録に1史用される材料に対し
てこの型の曲線′fr:使用する事によって増大され得
る。
第8図ば第2図の2層に対する及び破線で示されたロジ
ウムのケイ出物に対する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、反射の酸大直の差
は8000Xのレーザ・ビームに対して150X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10,1
図は第2図に示されたコバルト/ケイ素の2層上に56
0OXの波長のレーザによって形成されたマークの輝部
透過電子写真(TEM)の30に倍率の写真である。第
10.2図は暗部モードの同一マークの30Klf!r
率の写■である。中心(第10.1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ァス
CoX5t、、の相対的に薄い層である。次の卵形のリ
ング(第10,1図で明るい)はよ!ll厚いCo X
S t 、、のアモルファス材料より成る。第10.1
図における明るいリングの捷わりの暗いリングll″I
結晶のCoSi比合物材料より成る。周辺の灰色の領域
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辺領域とのコントラストは極め
て鋭い。
ロジウムは2つのアモルファスRh、:x’s iy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
って取巻かれた薄いアモルファ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っテ生スる。このパ
ターンはアモルファ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#+は縁に回って駆逐され
る。わずかに低いノζワー・レベルのレーザ・ビームで
はアモルファスの中心の1わりに厚い縁を形成する事は
ない。
第11.1図はマイクロブローブタ析に従えばAu/S
tの2層中のStに対するA 11の比が84原子饅で
ある第2図に従うA u / S iの2層上に同一レ
ーザによって形成された3つのマークを示すTEMの2
に倍の写真である。マークの中心はアモルファス材料が
存在し黒色である。アモルファス材料の1わりに汀結晶
材料のリングが存在する。
第11゜2図の倍率3DKのTEMにおいて、2層は7
9原子係のケイ素及び21原子係の金?含む。この全豊
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作字記録のために貧
弱な特注を有する結晶はマーフケ生ずる。第11.3図
は87原子%のSt及び13原子係のAuJ:り成る、
ケイ素が豊富な媒体中に形成された1組のマークの20
に倍のTEMである。この場合、中心はSEMの写真の
低部における湾曲した影によって示された如く基板から
れずかに離れる如く上昇された材料のバブルの形成によ
ってアモルファスAu  St  材FIに変y 形されている。周辺には結晶aAusi比合物が存在し
、従って周辺材f4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ァス材料の中
心バブルを薄くシ、崩壊し、従ってコントラストが良好
となり、第11.1図中のマークに類似している。光学
的反射囲にとっては、マーク中の混合2層がアモルファ
スであるか結晶性であるかけ問題とはならない。
第12図は6つの厚ざのSiが被覆された250Xの厚
さのPdベースに対する、波長の関数としてのPd/S
tの反射率を示した図である。8100XのGaAsの
レーザに対し、300Xの厚さのsiに対応する曲線り
は明らかに最大のコントラストを与える。曲線B及びC
は5500X及び670口X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チリウム(Te)及びR
h/Si2層に関するレーザの書込みの比較?示してい
る。Te上にマークを形成するためには6741Xの波
長のレーザの30mW以下のパワー・レベルが必ヅとさ
れる。この曲線は2゜m、Wのパワーでは10%1以下
の反射率に@、速に降下する。各h300X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Ta
中に孔を開は始める事である。2層の場合、曲線の第1
の部分はRh及びSiが混合する時の反射率の変fにを
含み、Rh/Siに対する反射率の曲線は約dOmWで
減少し、開孔がRh/Siの2@中に生ずる。さらに、
Teの場合には切除が存在するが、能力Rh/Siの2
層め場合には3層mWIJ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つの層の反りが存在する。
次の第■表は大部分が本発明に従う簿膜2層である棟り
の媒体中にマーフケ生ずるのに必要とされる書込みパワ
ーを示す。チ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全必委とし、必要と
されるパワーはP d / S iに対してはより少な
くなり、Rh、 /Siに対しては増大し、Si/Pd
に対しては般太になる。なんとなれば金属Pdの反射率
は曲の2つの場合に訃けるSiよりもはるかに高いから
である。MO/Siの場合には、ケイ[L物を形成する
のに必要とされるパワーは500n秒のよV長いパルス
でわずか35mW″Cある。Z r / S iに対し
て、パワーは同一であるが、パルス長は800n秒に増
大し、Nb/Stの場合は30mWで少なく、必要とさ
れるパルスの時間は1000n秒でより太きい。Si/
CO及びCQ / S iの場合、必要とされるパワー
・レベルハ低り、パルスの長さは1000n秒となり、
書込み速度が遅くなる。A u / G e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i長ぐなる。
第    ■    表 ガラス基板上に於る2層構造に対する書込みパワーの比
較5t−Pd   72   250−500 70−
+77   100Rh−8t   7   300−
300 28−+61   100Si −Co   
68   300−300 27−+68   100
0Co−8t   32     300−300 2
0−+52    1000V−8t    11  
 300−200 30      1000M100
O10300−20035500Zr−8i   1’
5   3DO−2003580ONh−8t   1
3   300−200 30    、  1000
Au−Ge   81   500       82
   1000Teゝ   64   500    
   16   50Ta     64500   
    10   100* ケイfヒ物を形成するの
に必要とされるパワー**孔を開けるのに必要とされる
パワー波長:647.1nm (31) ヅするに、Rh/Siばわずか100n秒の高いデータ
率を与える。Teば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
と劣っている。寿命からすると、Rhの寿命は極めて長
く、Ptは長りPdばより長くなく及びTeは極めて短
い。
第15図は異なる基板上の棟りの材料に書込むのに必要
とされるパワーの曲+1Lir示す。PMMA曲線に対
するTef除いて、曲線の残りは300X/3ooz及
び150X/3ooXの厚−g(7)Rh/5iT6る
。ポリエステル及びPMMAはより少ないエネルギ金心
安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/S i 150X/300Xよりもマーク?
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シバワーが必要とされる。曲線の
勾配はPMMAに対(32) してはより大きい。5DO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500Xに突出する厚さを有するPd/S 
t、 Co /S i及びV/Stの2層薄膜について
の単一パルス・レーザ書込みはガラス上のA2レジスト
上についての薄膜は0.88 Wで書込む事が出来るが
、他方ガラス上では1.2Wll下では全く効果が観察
されない。N2 でボンピングされる染料レーザは5n
秒の単一のパルス幅?有シ、約1ミク?ンのスポットの
寸法に収束された。走置顕微鏡による観察結果は、2.
5Wμ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って1つもし
くは2以上の同心円の溝がある様にスポットの中心に浅
い丘を示した。Pd/St及びCo 7 S iの場合
には、中心はアモルファスである事が発見されたが、V
/Si中の中心ではそうでない。スポットのすべてはグ
イ化物の形成を示した。2もしくは10の連続パルスケ
同一領域に照射した場合には、スポットの寸法には主た
る差が発見されなかった。
これ等の砧果はケイfヒ物を形成する薄膜についてのレ
ーザの書込み能力?示した。
接触反応によるケイ「L物形成 ケイ「ヒ物形成過程は全く系統的である。過程は常に金
属豊富クイ比換で出発し、ケイ紫豊富なケイfヒ物に回
って進行する。近貴金属ケイfFS物は耐火金賄のケイ
駆動より形成が容易であり、叩ぢ低い温度で形成される
。特定の遷移金属の場合は第■表が形成の順序ケ示す。
示された活性rヒエネルギが低い程ケイ出物を形成する
のが容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従う光学配置装置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11!2の態様に従う多層光学
記旧装置媒体全油す。第4暑図及び第4.2図はPd及
びPd2Si並ひに黒い基準間の反射率の差?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す
の2層に対する反射率のG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G分率対波長の関係図である。第8図はRh/S
tに対する反射率の百分率対ケイ素の厚さの関係全油し
た図である。第9図は焼なまし時間の関数としてRh/
St薄膜の照角入射ジーマンーボーリンX線回折スペク
トルを示す。第10.1図はC。 0.1図と同一マークの暗所モード中の細部の図である
。第11.1図乃至第11.3図は欅りの組成のA u
 / S iの2層に対するマークのTEM昂興吻の −も4図である。第12図は種りのSt/Pd2喝の反
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 / S i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/S
i2層に対する反射率の百分率対レーザのパワーの関係
1凶ケ示した図である。 第15図はTaもしくはRh/Si2層を帯びる種りの
基板に対するパワ一対パルス幅の関係を示した図である
。 Sl、B2・・・・基板、Sし・・・ケイ素層、Ml、
M2・・・・金檎層、B1、B2、B3、B4・・・・
レーザ、ビーム。 寸 O 一 1 寸 − =                 (’J<D  
           O LL 5 (610)曝V4べ (0/、)十搏べ ;・ 匡 588− (%)  +繕べ 〜 匡 0 匡 d = (0ん)+罎N (M山)味l奪百 L         重鎖べ 本1百 〇 一 手  続  補  正  書 (方式)昭和57年8月
31日 特許庁長官若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許願 第 41834  号2、発明の
名称 光学的記憶装置媒体 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所 アメリカ合衆国10504、ニューヨーク州ア
ーモンク(番地なし) 4、代理人 住 所 郵便番号 106 東京都港区六本木−丁目4番34号 第21森ビル 日本アイ・ビー・エム株式会社内 5、補正命令の日付 昭和57年 6月・2町り 6、補正の対象 (1)  明細書の発明の詳細な説明の欄(2)明MB
沓の図面の簡単な説明の欄(3)図面 l 補正の内容 (1)発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の欄
の記載を次の正誤表に従って補正する。 (2) (2)図面第4.1図、第4.2図、第10.1図、第
10.2図、第11.1図、第11.2図、第11.6
図を添付図面の如く補正する。但し第10,1図を第1
0図とし、第10.2図を削除し、第11,1図を第1
1図とし、第11.2図、第11.6図を削除する。 (5) FIG、 I I

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  異なる材料の@1−を帯びる基板より成り、
    上記層の1つはケイ素を含む事を特徴とする光学的記瞳
    装置媒体。
  2. (2)上記層の曲の層は金属を含む事を特徴とする特許 媒体。
  3. (3)  上記層の曲刃は主に周期律上の第VB、VI
    B。 ■B及び■族並びにMg及びAuより成る群から選択さ
    れる金属より成る事を特徴とする光学的記障装置媒体。
JP57041834A 1981-06-22 1982-03-18 光学的記録方法 Granted JPS5816890A (ja)

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