專利名稱：超分辨光盤的掩膜層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光存儲(chǔ)，是一種超分辨光盤的掩膜層及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來遠(yuǎn)場(chǎng)光存儲(chǔ)由于光學(xué)衍射極限的限制，使光盤的容量和密度的提高遇到了瓶頸，由于近場(chǎng)光存儲(chǔ)能夠突破衍射極限，使得光盤信息記錄點(diǎn)尺寸減小，從而提高了光盤的信息存儲(chǔ)量。在近場(chǎng)光存儲(chǔ)技術(shù)中，自從^suda等首次在只讀式光盤中采用掩膜的方法來實(shí)現(xiàn)超分辨記錄點(diǎn)的讀出后(參見Yasuda K, Ono M, Aratani K et al. . Premastered optical disk by super resolution. Jpn. J. Appl. Phys. 1993, 32(IlB) :5210-5213),超分辨掩膜技術(shù)就逐漸為人所知并成為一種非常有前景的技術(shù)，在這種技術(shù)中，掩膜材料又起著至關(guān)重要的作用，諸如SbBi，AgInSbTe等材料均為科研工作者作為掩膜材料所研究 (參見 Zhai Fengxiao, Li Simian，Huang Huan et al. . Transient optical response of Bi20Sb80 films induced by picosecond laser pulse [J]. Chinese J. Lasers，2010， 37(10) :2620-2624.禾口 F. Zhang，Y. Wang，W. D. Xu et al. High-density read-only memory disk with AgnIn12Sb51Te26super-resolution mask layer [J]. Chin. Phys. Lett.，2004， 21 (10) :1973-1975.)。這些掩膜層材料由于穩(wěn)定性差，在超分辨光盤結(jié)構(gòu)中，需要保護(hù)在兩層介電層之間，光盤讀出信號(hào)質(zhì)量因此受到介電層厚度和鍍膜質(zhì)量的影響。尋找單層同時(shí)具有較高穩(wěn)定性和讀出性能的超分辨薄膜會(huì)大大提高超分辨光盤實(shí)用化的水平。銀Ag和硅Si在光盤生產(chǎn)中通常用作全反射層和半反射層材料，具有一定的環(huán)境穩(wěn)定性，進(jìn)一步用光固化膠保護(hù)后，其穩(wěn)定性大大提高，可以保存幾十年而不發(fā)生任何變化。我們實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)單層硅薄膜具有一定的超分辨讀出性能，但讀出信號(hào)穩(wěn)定性差，讀出信號(hào)載噪比小于20dB，不能滿足超分辨光盤實(shí)用化要求；單層銀雖然最高的載噪比能達(dá)到25dB，但是其穩(wěn)定性不是很好，放在空氣中容易被氧化而大幅降低其載噪比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種超分辨光盤的掩膜層及其制備方法，該掩膜層用于超分辨光盤的制備，讀出信號(hào)的載噪比和環(huán)境穩(wěn)定性大大提高，而且超分辨光盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與只讀式藍(lán)光光盤兼容，可以滿足未來超分辨光盤實(shí)用化的要求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種超分辨光盤的掩膜層，其特點(diǎn)在于該掩膜層是Ag摻雜Si的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜中Si的含量為13. 8mol% 15. 3mol %，該掩膜層厚度為30 50nm。所述的超分辨光盤的掩膜層的制備方法，該方法包括下列步驟①光盤盤片和靶材的安裝將所述的光盤盤片刻有信息面的一面裝在盤片托上對(duì)著靶材，然后將盤片托夾持在磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔里的盤片座上；選定好濺射所用的Ag靶和Si靶并固定在磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔里的靶基座上，調(diào)節(jié)好盤片座和靶材的位置和距離，關(guān)閉真空腔蓋，開始抽真空，直至真空腔內(nèi)壓力小于4 χ IO-4Pa ；②濺射Ag摻雜Si復(fù)合薄膜采用Ar氣作為工作氣體，通過氣體流量計(jì)控制Ar氣的流量為80毫升/分鐘，(以下簡(jiǎn)稱為sccm)，同時(shí)調(diào)節(jié)磁控濺射儀閘板閥至工作氣壓為0. 85Pa,分別調(diào)節(jié)磁控濺射儀的直流和射頻電源，控制Ag靶和Si靶上的濺射功率，利用計(jì)算機(jī)控制程序控制濺射時(shí)間進(jìn)行濺射，使復(fù)合薄膜中Si的含量為13. Smol % 15. 3mol %，該掩膜層厚度為30 50nm ；濺射完成后，依次關(guān)閉射頻電源、氣體流量計(jì)，打開間板閥抽氣10分鐘后關(guān)閉間板閥，放氣， 打開磁控濺射儀的真空腔，取出制備的具有單層Ag摻雜Si復(fù)合薄膜的盤片。本發(fā)明的技術(shù)效果與以往的超分辨掩膜材料和超分辨光盤制備技術(shù)相比，本發(fā)明超分辨光盤的掩膜層制備的超分辨光盤，讀出信號(hào)的載噪比和環(huán)境穩(wěn)定性大大提高，超分辨光盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與只讀式藍(lán)光光盤兼容，可以滿足未來超分辨光盤實(shí)用化的要求。本發(fā)明制備方法采用兩個(gè)獨(dú)立的靶材(Ag靶和Si靶)在兩個(gè)電源下共同濺射制備的Ag摻雜Si薄膜，較以前傳統(tǒng)貼片靶材的方法，在Ag或Si的組分控制上更加準(zhǔn)確和容
易ο


圖1是本發(fā)明超分辨光盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明制備時(shí)利用的超分辨光盤盤基的結(jié)構(gòu)示意3是超分辨光盤動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置原理示意中I-超分辨光盤，II-掩膜層，1-激光器；2，9_偏振片；3，8_偏振分光棱鏡； 4-反射鏡；5-聚集透鏡；6-光盤；7-馬達(dá)；10-反射光接收器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為本發(fā)明制備的共濺薄膜盤片的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明是在預(yù)制有 390nm尺寸的光盤盤基II信息面上沉積了超分辨光盤的掩膜層I，該超分辨光盤的掩膜層 I，是Ag摻雜Si的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜中Si的含量為13. Smol % 15. 3mol%，該掩膜層厚度為30 50nm。該掩膜層I的制備方法的具體實(shí)施例1，包括以下步驟①將準(zhǔn)備好的盤片放置于盤片托上，信息面朝上，用高純氮?dú)?99. 99% )把盤片表面吹干凈，然后將盤片托夾持在真空腔內(nèi)的盤片座上。把Ag靶和Si靶分別放置在相應(yīng)的靶座上固定好，然后將兩個(gè)靶同時(shí)向兩靶的中心彎曲45度。不同鍍膜機(jī)的靶材尺寸是不一樣的，本實(shí)驗(yàn)室鍍膜機(jī)所用靶材尺寸均為直徑為60nm的圓型靶材，靶材和盤片之間的距離為60cm。然后，關(guān)閉真空腔腔體蓋子開始抽真空，首先打開機(jī)械泵把腔體真空抽至5 以下，接著打開分子泵，待分子泵轉(zhuǎn)速達(dá)到200轉(zhuǎn)時(shí)，打開間板閥使分子泵對(duì)真空腔體抽真空，大約1個(gè)半小時(shí)以后打開高真空計(jì)，查看腔體內(nèi)的真空度是否優(yōu)于4 χ IO-4Pa,若真空度優(yōu)于4 χ IO-4Pa,則可開始薄膜材料的制備。
②首先是打開濺射電源預(yù)熱5分鐘，然后打開氣體流量計(jì)通入工作氣體Ar氣，流量為SOsccm，調(diào)節(jié)閘板閥，是腔體內(nèi)的氣壓(即濺射氣壓)升至0.851^。打開計(jì)算機(jī)上的濺射鍍膜程序控制軟件，把盤片托移到靶材不能濺射到的地方。接下來調(diào)節(jié)濺射電源至所需的功率，例如Ag靶55W，Si靶95W，先預(yù)濺射2分鐘，然后通過程序控制軟件調(diào)控鍍膜的時(shí)間來完成薄膜的制備。濺射時(shí)間完成以后，關(guān)閉濺射電源，打開閘板閥使分子泵對(duì)腔體抽氣5分鐘，以便除去腔體內(nèi)的雜質(zhì)。最后，關(guān)閉閘板閥，放掉鍍膜機(jī)腔體內(nèi)的氣體，打開鍍膜機(jī)腔體的腔蓋，取出制備的具有單層Ag摻雜Si復(fù)合薄膜的超分辨光盤，把超分辨光盤取出放入樣品盒中待信號(hào)檢測(cè)，關(guān)閉分子泵，機(jī)械泵，以及鍍膜機(jī)總電源。利用圖3超分辨光盤動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置對(duì)所制備的超分辨光盤盤片進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下盤片的信號(hào)測(cè)試把鍍有超分辨掩膜材料的盤片放到波長(zhǎng)為780nm，數(shù)值孔徑為 0. 40的盤片測(cè)試儀上進(jìn)行測(cè)量，最高的讀出信號(hào)為^dB。共濺薄膜材料的成分分析把制得的信噪比大于等于25dB的超分辨掩膜材料即 Ag和Si的共濺薄膜用EDS分析可得到，薄膜中Si的含量為13. 8mol% -15. 3m0l%。共濺薄膜材料的穩(wěn)定性的測(cè)量將鍍有Ag和Si共濺薄膜的盤片放置一個(gè)月后，對(duì)其再進(jìn)行讀出信號(hào)測(cè)試，最高讀出信號(hào)從^dB降至^klB,讀出信號(hào)下降小于10%，穩(wěn)定性較好。表權(quán)利要求
1.一種超分辨光盤的掩膜層，其特點(diǎn)在于該掩膜層是Ag摻雜Si的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜中Si的含量為13. 8mol% 15. 3mol%，該掩膜層(I)厚度為30 50nm。
2.權(quán)利要求1所述的超分辨光盤的掩膜層的制備方法，其特征在于該方法包括下列步驟①光盤盤片和靶材的安裝將所述的光盤(II)刻有信息面的一面裝在盤片托上對(duì)著靶材，然后將盤片托夾持在磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔里的盤片座上；選定好濺射所用的Ag靶和Si靶并固定在磁控濺射鍍膜機(jī)的真空腔里的靶基座上，調(diào)節(jié)好盤片座和靶材的位置和距離，關(guān)閉真空腔蓋，開始抽真空，直至真空腔內(nèi)壓力小于4 χ IO-4Pa ；②濺射Ag摻雜Si復(fù)合薄膜采用Ar氣作為工作氣體，通過氣體流量計(jì)控制Ar氣的流量為SOsccm，同時(shí)調(diào)節(jié)磁控濺射儀間板閥至工作氣壓為0. 85Pa，分別調(diào)節(jié)磁控濺射儀的直流和射頻電源，控制Ag靶和 Si靶上的濺射功率，利用計(jì)算機(jī)控制程序控制濺射時(shí)間進(jìn)行濺射，使復(fù)合薄膜中Si的含量為13. Smol % 15. 3mol %，該掩膜層厚度為30 50nm ；濺射完成后，依次關(guān)閉射頻電源、 氣體流量計(jì)，打開閘板閥抽氣10分鐘后關(guān)閉閘板閥，放氣，打開磁控濺射儀的真空腔，取出制備的具有單層Ag摻雜Si復(fù)合薄膜的盤片。
全文摘要
一種超分辨光盤的掩膜層及其制備方法，該掩膜層是Ag摻雜Si的復(fù)合薄膜，該復(fù)合薄膜中Si的含量為13.8mol％～15.3mol％，該掩膜層(I)厚度為30～50nm。該掩膜層采用共濺的方法制備，掩膜層中Si的成分與其它制備方法相比，易控，易調(diào)。該掩膜層用在超分辨光盤上測(cè)得的光盤的讀出信號(hào)的載噪比高，環(huán)境穩(wěn)定性好，可以滿足未來超分辨光盤實(shí)用化的要求。
文檔編號(hào)C23C14/14GK102411941SQ20111033486
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者施宏仁, 耿永友, 趙石磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所