專利名稱：信息記錄介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光信息記錄介質(zhì)，例如光盤、光卡等，通過照射一束光束記錄/再現(xiàn)信息，以及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，DVD(數(shù)字通用盤)被廣泛應(yīng)用于信息記錄介質(zhì)以記錄/再現(xiàn)數(shù)據(jù)，例如視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)以及類似數(shù)據(jù)。DVD以不同類型出現(xiàn)除了專門用于再現(xiàn)數(shù)據(jù)的DVD之外，有在記錄層中使用有機(jī)色彩材料，允許一次寫入多次讀取的DVD-R(可記錄的)；在記錄層中使用相變材料，允許多次重新寫入的DVD-RW(可再記錄的)，以及類似DVD。
然而為了應(yīng)付更高的密度，存在對(duì)波長(zhǎng)小于635nm的光束進(jìn)行記錄/再現(xiàn)的能力的要求，常規(guī)的一次寫入多次讀取光盤不能完全實(shí)現(xiàn)該光盤的特性。
另外，多種一次寫入類型的光盤報(bào)道為，例如，一種記錄層被激光照射穿透而具有孔的光盤，另一種是通過激光照射使記錄層形成氣泡腔(bubble cavity)的光盤，另一種是記錄層有突起的光盤，另一種是通過激光照射使熱可分解物質(zhì)散布在記錄層的光盤。這些常規(guī)記錄方法存在一個(gè)問題，即難以控制在以高密度記錄的記錄層上形成的微小記錄標(biāo)記的尺寸及輪廓。換句話說，如

圖16所示，在記錄過程中形成記錄標(biāo)記以展開引導(dǎo)槽(guide groove)。
另外，在應(yīng)用一次寫入多次讀取的光盤的情況下，某個(gè)區(qū)域一旦記錄，就不允許重新寫入。這增加了光盤的消耗。也應(yīng)該考慮由于光盤消耗帶來的環(huán)境影響，因?yàn)樵凇耙环N涉及對(duì)限制特定化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的排放量改進(jìn)的促進(jìn)，并對(duì)其或其類似物質(zhì)進(jìn)行控制的法律”規(guī)定下，即PRTR(污染物排放與運(yùn)輸?shù)怯?法，一些光盤可能包含被認(rèn)為有害的物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種信息記錄介質(zhì)，在記錄的之前和之后，其反射率之間具有較大的差值，而且具有極好的再現(xiàn)特性，例如抖動(dòng)特性等。
根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)，其特性在于包含一個(gè)記錄層以及一個(gè)支撐該記錄層的襯底，該記錄層包括一種通過光束照射，反射率改變的物質(zhì)，并且以反射系數(shù)改變將信息記錄在該記錄層上，其中該記錄層包括一種金屬氮化物。
根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)，其特性在于上述信息記錄介質(zhì)的記錄層包括一種混合物，該混合物由未完全氮化并能在預(yù)定溫度下分解產(chǎn)生氮的低溫可分解氮化物，和能在高于上述預(yù)定溫度的溫度下分解的高溫可分解化合物組成。
根據(jù)本發(fā)明制造信息記錄介質(zhì)的方法在于制造一種信息記錄介質(zhì)，其具有一個(gè)記錄層以及一個(gè)支撐上述記錄層的襯底，該記錄層包括一種通過光束照射反射率改變的物質(zhì)，并且以反射系數(shù)改變將信息記錄在該記錄層上，其中記錄層包括一種金屬氮化物作為主要成分，該方法包含記錄層形成步驟，用于通過使用由構(gòu)成所述金屬氮化物的金屬構(gòu)成的靶進(jìn)行反應(yīng)濺射法，形成所述記錄層，其特性在于，在所述記錄層形成步驟中的包括Ar和N2的氣體中，Ar∶N2的流量比率設(shè)定在80∶10到10∶80的范圍之間。
附圖簡(jiǎn)述圖1為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)局部剖視圖；圖2為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)局部平面圖；圖3為示出在信息記錄介質(zhì)的BiN記錄層上實(shí)行差示掃描量熱法的曲線圖；圖4為示出在記錄數(shù)據(jù)之前或之后，在信息記錄介質(zhì)的BiN記錄層上實(shí)行ESCA分析的光譜特性曲線圖；
圖5為示出制造根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)的方法的流程圖；圖6為示出該例子中記錄層上405nm波長(zhǎng)光吸收率的變化曲線圖；圖7為示出該例子中記錄層上635nm波長(zhǎng)光吸收率的變化曲線圖；圖8為示出該例子中在記錄層上記錄后，記錄激光功率和抖動(dòng)相對(duì)于氮含量變化的曲線圖；圖9為示出該例子中記錄層上沉積速率相對(duì)于氮含量變化的曲線圖；圖10為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信息記錄介質(zhì)BiN記錄層上形成的記錄標(biāo)記的照片；圖11為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信息記錄介質(zhì)SnTiN記錄層上形成的記錄標(biāo)記的照片；圖12為示出該例子中記錄層上，鍺、及其氮化物和氧化物百分比相對(duì)于氮含量變化的曲線圖；圖13為示出該例子中記錄層上，鉍、及其氮化物和氧化物百分比相對(duì)于氮含量變化的曲線圖；圖14為示出用于決定薄膜形成條件的設(shè)定方法流程圖，該方法形成根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)記錄層；圖15為示出用于濺射形成根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)記錄層的靶的示意性局部剖視圖；圖16為示出根據(jù)本發(fā)明的常規(guī)信息記錄介質(zhì)的示意性局部剖視圖。
發(fā)明詳述將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例。
圖1示出了實(shí)施例的典型結(jié)構(gòu)。信息記錄介質(zhì)1具有反射層3、第一電介質(zhì)層4、基本上由金屬氮化物作為主要成分的記錄層5、第二電介質(zhì)層6、以及光透明覆蓋層7，各層順序沉積在襯底2的主面上。如圖所示，記錄過程中，根據(jù)信息的強(qiáng)度調(diào)節(jié)激光束透過光透明覆蓋層7照射并加熱記錄層5。因?yàn)橛涗泴右越饘俚镒鳛橹饕煞植⒕哂械蛯?dǎo)熱性，由熱量存儲(chǔ)引起激光照射部分溫度升高，記錄層完全或部分熔化，在整個(gè)記錄層中氮含量變化，相位隨凝固(solidification)過程中光照部分的多次反射條件的變化而變化，而且反射率變化形成記錄標(biāo)記，如圖2所示。因此，可以想象，根據(jù)氮含量變化的形成于記錄層的氮化物的百分比會(huì)影響靈敏度。以此方式產(chǎn)生的光反射率變化不可倒轉(zhuǎn)，使得記錄層可以用作一次寫入多次讀取類型的信息介質(zhì)。對(duì)于再現(xiàn)，激光透過光透明覆蓋層7照射到反射率變化的區(qū)域，讀取反射光的強(qiáng)度變化并解調(diào)所讀取的信息。
記錄層5也可以包含金屬氮化物，例如Bi、Sn、Fe其中之一，和Ge、Ti、Si、Al其中之一組成的化合物。另外，若上述金屬氮化物不在PRTR法指定之列，它也可以包含，例如，Bi、Sn、Fe中任一種，和諸如Mg、Ca、Sr、SC、Y、Zr、Hf、V、Nb、Tc、Ru、Rh、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ta等物質(zhì)所組成的化合物。使用不在PRTR法指定之列的物質(zhì)作為記錄物質(zhì)，可以減少對(duì)環(huán)境的影響。當(dāng)考慮到使用的方法和數(shù)量時(shí)，Ti、Te、In、Cu、Zn或Ag可以用作為記錄層5的金屬氮化物的成分。
另外，記錄層5可以從由金屬氮化物、金屬氧化物、金屬碳化物以及其中至少兩種的混合物構(gòu)成的組中選擇一種物質(zhì)構(gòu)成，例如，氮化Bi、氮化Sn、氮化Fe或氮化Cu其中之一，以及例如SiO2、Al2O3、GeO2、SnO、Bi2O3、SiC等穩(wěn)定的金屬化合物。
記錄原理記錄介質(zhì)的記錄層包括金屬化合物和及其氮化物，作為均勻分布相位合金形態(tài)中(homogeneously dispersed phase alloy form)的主要成分。通過記錄過程中的激光照射，氮從記錄層的氮化物中釋放出來。因?yàn)檫@樣，對(duì)于記錄層來說，吸收激光是必要的，并且因此，氮化物只能具有一定吸收率。因此要求，記錄層的氮化物具有非氮化成分而不是完全氮化，以具有高透射率。另一方面，由于不完全氮化的氮化物形成的記錄層呈類似于非晶金屬薄膜的膜狀質(zhì)地，它的硬度和應(yīng)力降低，導(dǎo)熱性提高。在不完全氮化的氮化層上，由于加熱過程中熱量的橫向分散，使溫度難以升高。另外，因?yàn)榈臒岱纸庀矜準(zhǔn)椒磻?yīng)一樣擴(kuò)散，因此，例如會(huì)出現(xiàn)記錄光斑使一個(gè)大標(biāo)記比光點(diǎn)自身還大的現(xiàn)象，如圖16所示。這個(gè)現(xiàn)象提高了控制標(biāo)記的尺寸和輪廓形狀的難度，該標(biāo)記通過紫藍(lán)光帶的激光照射而記錄在記錄層上。大的記錄標(biāo)記對(duì)于形成一個(gè)寬度為0.1-0.2μm的微小尺寸標(biāo)記尤其是一個(gè)嚴(yán)重的難題，盡管在使用CD的情況下它不是什么問題。
在本實(shí)施例中，記錄層是由具有高硬度和具有難以熱分解特性的物質(zhì)，以及具有易于熱分解特性的氮化物的混合物構(gòu)成。該混合記錄層有助于控制熱分解本身，以及形成具有較好形狀的微小標(biāo)記。此外，為了通過光特性的變化來記錄信息，應(yīng)從具有高透射性的材料中選擇具有難以熱分解特性的物質(zhì)。具體地，記錄層包括一種低溫可分解氮化物(氮釋放物質(zhì))，一種非氮化物(氮化物中的非氮化成分，即熱吸收體)，以及一種高溫可分解化合物(金屬氮化物或金屬氧化物或金屬碳化物或它們的混合物，即熱分解控制物質(zhì))。實(shí)際上，非氮化物可以認(rèn)為是構(gòu)成記錄層的氮化合物中的非氮化成分。因此，具有非氮化成分的低溫可分解氮化物和高溫可分解化合物的混合物足以用于記錄介質(zhì)的記錄層。
將信息記錄在應(yīng)用此記錄層的光盤上的原理做如下考慮。
第一，記錄激光照射在光盤上時(shí)，熱吸收體，即記錄層的氮化物中的非氮化成分表現(xiàn)出光束斑上的溫度升高。其次，低溫可分解氮化物分解釋放出氮。再次，(1)由于氮釋放引起記錄層光學(xué)特性變化。再次，(2)釋放的氮造成記錄層變形。這里，(2)僅僅是次要的記錄模式。記錄層的變形不對(duì)記錄起重要作用。當(dāng)記錄層被存儲(chǔ)壓力(storingpressure)壓制時(shí)，很可能阻礙氮的分離。因此，記錄層的變形應(yīng)該限制在一定的程度。電介質(zhì)層的第一個(gè)任務(wù)是當(dāng)?shù)獜挠涗泴俞尫懦鰜頃r(shí)，作為記錄層變形的緩沖層，第二個(gè)任務(wù)是作為光學(xué)特性的調(diào)整層，第三個(gè)任務(wù)是對(duì)金屬反射層輻射熱量的影響熱絕緣。反射層具有熱輻射和增加多次反射以確保光束質(zhì)量的功能。因而反射層不總是存在。
在光盤中，估計(jì)記錄激光束的照射最大可使記錄層的溫度提高400到600℃。因此，應(yīng)該在閾值溫度大約為600℃的基礎(chǔ)上選擇低溫可分解氮化物以及高溫可分解化合物，例如，與物質(zhì)的分解溫度對(duì)比。表1示出不同金屬氮化物的分解溫度。
表1

低溫可分解氮化物對(duì)于低溫可分解氮化物，必須在600℃或更低的低溫表現(xiàn)出氮分離反應(yīng)。另外，在記錄靈敏度的基礎(chǔ)上，認(rèn)為氮分離反應(yīng)最好起始于400℃或更低的溫度。然而，因?yàn)閾?dān)心在過低的溫度下會(huì)影響記錄層的保存特性，在80℃或更低的溫度下表現(xiàn)出氮分離的物質(zhì)不能使用。因此，對(duì)于低溫可分解氮化物，閾值溫度最好為100℃或更高。另外，如果考慮環(huán)境因素，要先排除在PRTR法中指明的物質(zhì)，再進(jìn)行層的成分的選擇。發(fā)明人研究了可噴濺(sputterable)物質(zhì)外的物質(zhì)的選擇條件，并把注意力引向由相對(duì)較低熔點(diǎn)的金屬構(gòu)成的氮化物上，諸如Bi、Sn等，并作為預(yù)期的低溫可分解氮化物。如果不予考慮PRTR法，則例如Cu等都可用作為低溫可分解氮化物的成分。
發(fā)明人制成BiN薄膜(記錄層)并利用差示掃描量熱法分析該薄膜。如圖3所示BiN薄膜約在220℃分解。另外，BiN薄膜實(shí)際分解(practice decomposing)的起始溫度約為180℃，低于其分解溫度50-70℃。從容許誤差余量的角度考慮，BiN分解的起始溫度低于其分解溫度50-100℃。發(fā)明人制成分別由諸如BiN、SnN等低溫可分解氮化物構(gòu)成的記錄層的光盤，并對(duì)它們進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果，結(jié)論是作為低溫可分解氮化物，BiN優(yōu)于SnN。然而，選擇SnN也沒有問題。
圖4為示出使用BiN作為低溫可分解氮化物，由ESCA(化學(xué)分析電子分光鏡或X射線光電分光鏡)得出的記錄層的光譜特性曲線圖。在這些光譜特性曲線中，因?yàn)榻饘貰i的峰值出現(xiàn)在記錄之后而不在非記錄部分，顯而易見BiN分解成了氮和鉍。
高溫可分解化合物高溫可分解化合物在600℃或更低的溫度穩(wěn)定，并對(duì)于照射在光盤上的讀取光束具有高透射率以及高硬度以保持記錄層自身的形狀。預(yù)期的金屬成分包括金屬氮化物、金屬氧化物、金屬碳化物等以及其中至少兩種的混合物。另外，在考慮環(huán)境因素排除在PRTR法中指明的物質(zhì)的同時(shí)，同時(shí)在低溫可分解氮化物和可噴濺物質(zhì)的條件下，對(duì)記錄層成分進(jìn)行選擇。結(jié)果，在高溫穩(wěn)定的金屬氮化物GeN、SiN、AlN、TiN為優(yōu)選。
發(fā)明人利用差示掃描量熱法對(duì)GeN、SiN、AlN和TiN進(jìn)行分析，并得到在500°時(shí)GeN不發(fā)生分解反應(yīng)。發(fā)明人制成分別由這些高溫可分解氮化物構(gòu)成的記錄層的光盤，并對(duì)它們進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果，得出結(jié)論是在穩(wěn)定性上光盤的質(zhì)優(yōu)順序?yàn)镚eN＞TiN＞SiN＞AlN。在光學(xué)特性方面GeN或TiN為優(yōu)選。除了氮化物之外，高溫下穩(wěn)定的金屬化合物還包括穩(wěn)定的金屬氧化物如SiO2、Al2O3、GeO2、SnO、Bi2O3等，以及穩(wěn)定金屬碳化物如SiC等，以及二者的混合物。通常大部分氧化物都具有較高的熱穩(wěn)定性，其中部分氧化物在高溫下表現(xiàn)出向玻璃轉(zhuǎn)化。同樣，碳化物中的SiC具有較高的熱穩(wěn)定性而且不會(huì)在大氣壓下熔化。
表2示出氧化物和碳化物的熔點(diǎn)而不是分解溫度，因?yàn)榉纸鉁囟热埸c(diǎn)高于熔點(diǎn)。這里，示出升華溫度低于熔化溫度的升華溫度。
表2

薄膜沉積方法雖然金屬氮化物的記錄層5可以通過不同的蒸鍍法沉積，但優(yōu)選采用反應(yīng)濺射法形成，尤其優(yōu)選用在含有Ar和N2的氣體中利用合金靶進(jìn)行反應(yīng)濺射法的方法形成。因?yàn)橛涗泴涌梢粤⒓淳鶆蛐纬?，所以?yōu)選這種薄膜形成過程。除此之外，共濺鍍(co-sputtering)也可應(yīng)用在使用多個(gè)靶或分開的靶同步進(jìn)行沉積的過程中。在此反應(yīng)濺射法中，濺射氣體中的Ar∶N2的流量比率優(yōu)選范圍為80∶10到10∶80，更優(yōu)范圍為80∶10到30∶60。也就是，為了在記錄后獲得滿意的靈敏度和抖動(dòng)特性，為記錄層加入足夠的氮，加入數(shù)量的值的范圍使濺射氣體Ar∶N2的流量比率為Ar∶N2＝80∶10到0∶100。另外，為了獲得在波長(zhǎng)400nm附近的紫色激光中的吸收，為記錄層加入足夠的氮，加入數(shù)量的范圍保證濺射氣體Ar∶N2的流量比率為Ar∶N2＝30∶60到100∶0。另外，由于反應(yīng)濺射，隨著引入氮?dú)獾脑黾?，沉積速率趨于減慢。因此，由于簡(jiǎn)化制作的要求，希望沉積速率在2nm/min或更高的范圍內(nèi)(濺射氣體流量比率為Ar∶N2＝10∶80到100∶0)。可以想象，在此方式中形成的記錄層中混入了非晶金屬氮化物。
如圖5所示，制造本實(shí)施例中信息記錄介質(zhì)的方法包括在濺射設(shè)備上加載一個(gè)襯底的步驟S1，以及記錄層形成步驟S4，該步驟使用包含金屬氮化物的合金靶，通過反應(yīng)濺射法形成記錄層，其中在記錄層形成步驟中含有Ar和N2的氣體中，Ar∶N2的流量比率設(shè)定在80∶10到10∶80之間。另外，形成反射層時(shí)，以下的步驟遵循圖5所示的順序。在襯底加載步驟S1之后，通過使用預(yù)設(shè)的靶在Ar氣體空氣中實(shí)行濺射而形成反射層(反射層形成步驟S2)。使用另一預(yù)設(shè)的靶在Ar氣體空氣中實(shí)行濺射而形成第一電介質(zhì)層(第一電介質(zhì)層形成步驟S3)。在記錄層S4之后(Ar和N2空氣)，使用另一預(yù)設(shè)的靶在Ar氣體空氣中實(shí)行濺射而形成第二電介質(zhì)層(第二電介質(zhì)層形成步驟S5)。最后，形成覆蓋層(S6)。
由氮化物構(gòu)成的記錄層5在不記錄的部分能夠吸收10％或更多的波長(zhǎng)405nm附近的光，氮化物包含Bi、Sn中的一種或多種，以及Ge、Ti、Si和Al中任意一種元素，如GeBiN。記錄層5也可以在短波長(zhǎng)區(qū)獲得這樣的吸收率，例如385到450nm，因而可以使用短波長(zhǎng)激光進(jìn)行高密度記錄。通過將金屬氮化物包含在記錄層中，可以以更低的記錄能量進(jìn)行使用紫色激光的記錄。另外，因?yàn)榉磻?yīng)濺射允許控制氮在金屬氮化物中的百分比以改變記錄層的吸收率，因此設(shè)計(jì)介質(zhì)的自由度增加，能夠得到高反射率和合適的記錄靈敏度，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)高調(diào)制度、低抖動(dòng)以及低串?dāng)_。
應(yīng)當(dāng)注意，Ar之外的其它惰性氣體如Xe、Kr可以加入到濺射氣體中。另外，作為靶的金屬可能用非化學(xué)計(jì)量(off-stoichiometry)材料取代。另外，金屬氮化物靶的使用允許只使用Ar而不用N2形成上述記錄層。
雖然適當(dāng)確定記錄層的厚度依賴于記錄層的物理特性、電介質(zhì)層的物理特性和厚度，但可以確定的是，在厚度為5到40nm，優(yōu)選為10到30nm，例如12nm的情況下，可以充分消除抖動(dòng)。如果記錄層的厚度薄于5nm，將很難提高調(diào)制度。如果它厚于40nm，由于記錄層的光吸收，反射將會(huì)不充分。
以下將要詳細(xì)描述圖1所示的本實(shí)施例中除記錄層5之外的結(jié)構(gòu)。
襯底2對(duì)于襯底2，使用玻璃或塑料樹脂，例如丙烯酸(類)樹脂、聚碳酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚烯烴樹脂等。另外，紫外線固化樹脂等通過旋轉(zhuǎn)涂附法涂附在平板上并硬化?；蛘?，也可使用由粘合劑粘合在一起的塑料樹脂薄片材料。
雖然襯底2的尺寸和形狀不受特殊限制，仍將其制成圓盤狀，并且通常厚度約在0.3到1.2mm之間。在襯底2上適當(dāng)?shù)匦纬梢粋€(gè)預(yù)設(shè)的式樣如凹槽等，以引導(dǎo)光束記錄/再現(xiàn)，例如尋道、訪問或類似操作。用于記錄/再現(xiàn)的光束通常照射在凹槽內(nèi)。凹槽可以位于襯底的光入射側(cè)和光反射側(cè)中的其一或二者上。沉積可以在光入射側(cè)或反射側(cè)中任一側(cè)進(jìn)行。除了圓盤形狀外，襯底2也可以是卡形記錄介質(zhì)。
電介質(zhì)層4和6
電介質(zhì)層4和6由一種或多種電介質(zhì)制成，例如氧化物、氮化物，或SiO2、SiNx、ZnS等硫化物，或如各種金屬氧化物、金屬碳化物、及其混合物的金屬化合物，例如ZnS-SiO2，但是不限于這些電介質(zhì)?；蛘?，對(duì)于包含La、Si、O和N的所謂LaSiON，以及包含Si、Al、O和N的所謂SiAlON電介質(zhì)，只能選擇不在PRTR法指定之列的物質(zhì)的化合物。電介質(zhì)層可以包含多層。
光入射側(cè)的第二電介質(zhì)層厚度設(shè)置為0到100nm以調(diào)整光反射率，以及將記錄模式調(diào)整到所需規(guī)格，從高到低，或從低到高。
光反射側(cè)的第一電介質(zhì)層的功能是，在激光離開反射層之前臨時(shí)存儲(chǔ)激光產(chǎn)生的熱量，以充分加熱記錄層。電介質(zhì)層的厚度為40nm或更少，優(yōu)選為10到30nm。
反射層3反射層3最好主要包括具有高反射率的金屬或合金，且該金屬可以是從諸如Ag、Al、Au、Pt、Cu等中選擇的一種，且該合金可以是至少包括一種這些金屬或類似金屬的合金。
反射層3的厚度優(yōu)選為30到150nm。如果厚度低于這個(gè)范圍，則難以獲得充分的反射能力。另外，超過這個(gè)范圍的厚度只能少量提高反射能力并在成本方面帶來不利因素。反射層3最好通過氣相外延法(vapor phase epitaxy method)形成，例如濺射法、蒸鍍法等。
另外，半透明膜可以用作反射層。半透明反射層適用于具有多層結(jié)構(gòu)記錄層的多層一次寫入式光盤，以使布置在接近光學(xué)拾取器的一側(cè)。沒有反射層的迭層次序?yàn)橐r底/電介質(zhì)層/記錄層/電介質(zhì)層/覆蓋層。
光透明覆蓋層7在信息記錄介質(zhì)1中，記錄光和再現(xiàn)光透過光透明覆蓋層7照射在記錄層5上。因此，相對(duì)于光，光透明覆蓋層7必須基本上透明。另外，光透明覆蓋層設(shè)置為用來增加抗擦傷性和抗腐蝕性，而且最好包括多種有機(jī)物質(zhì)。尤其是，它由通過硬化輻射固化型化合物或其成分的材料組成，該輻射例如電子束、紫外線等。
光透明覆蓋層7的厚度通常近似為0.1到600μm，可以通過通常的方法形成，如旋轉(zhuǎn)沉積法、凹印沉積法、噴濺沉積法、浸漬法等。具體地，可以應(yīng)用多種樹脂，例如丙烯酸(類)樹脂、聚碳酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚烯烴樹脂等。另外，塑料樹脂片也可用作覆蓋層，以通過適當(dāng)?shù)恼澈蟿┱掣皆陔娊橘|(zhì)層上。
層結(jié)構(gòu)在前述中，描述了本發(fā)明應(yīng)用于單側(cè)記錄型信息記錄介質(zhì)的情況，而本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于雙側(cè)記錄型信息記錄介質(zhì)。另外，單側(cè)記錄型同樣可以包含一層粘附在光透明覆蓋層7上的保護(hù)層。以此方式，該記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)也適用上述記錄層中的成分和組成，以及多種結(jié)構(gòu)，只要這些結(jié)構(gòu)只需要滿足本發(fā)明的要求。存在有許多結(jié)構(gòu)，例如，沒有光透明覆蓋層的結(jié)構(gòu)，除了電介質(zhì)層、記錄層和反射層而加入另一種材料的層的結(jié)構(gòu)，記錄層還包括多層的結(jié)構(gòu)，沒有反射層的結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)反射層的結(jié)構(gòu)，光反射側(cè)沒有襯底的結(jié)構(gòu)，將一種或多種記錄介質(zhì)結(jié)構(gòu)加入到光入射側(cè)襯底和光反射側(cè)襯底的位置并允許多層記錄的結(jié)構(gòu)，等等。
以下將要給出并詳細(xì)描述本發(fā)明的例子。
例子1反射層3、第一電介質(zhì)層4、記錄層5、第二電介質(zhì)層6、以及光透明覆蓋層7在襯底2表面依次形成，構(gòu)成如例子1的光盤樣品，其具有圖1所示的結(jié)構(gòu)。
作為光反射側(cè)襯底，應(yīng)用由聚碳酸酯樹脂制成的厚度為1.1mm、直徑為12cm的襯底，襯底上有深度為27nm、螺距(pitch)為0.320μm的螺旋槽。
Ag-Pd-Cu合金反射層厚度為100nm，ZnS-SiO2的第一電介質(zhì)層厚度為10nm，通過濺射法將其依次沉積在襯底上。
隨后，利用Bi-Ge靶，在N2氣體為10sccm和Ar氣體為80sccm的氣體中，通過反應(yīng)濺射法沉積厚度為12nm的記錄層。在射頻磁電管濺射裝置中，反應(yīng)濺射法過程中的條件為，例如，襯底靶間的距離為120mm，氣壓為0.4到0.8Pa，功率為150W。
隨后，厚度為40nm的ZnS-SiO2的第二電介質(zhì)層(光入射側(cè))，進(jìn)一步通過濺射法沉積。
另外，使用紫外線固化樹脂將聚碳酸酯樹脂片粘附在第二電介質(zhì)層的入射側(cè)上，形成厚度為0.1mm的覆蓋層以保護(hù)記錄層。以此方式，獲得例子中的記錄介質(zhì)。
使用線速率為5.3m/s、記錄激光功率為5.3mW、窗口寬度為15.15nsec的多路記錄，將1-7調(diào)制的隨機(jī)圖案(a random pattern of1-7 modulation)記錄在生產(chǎn)樣品上，使用具有數(shù)值孔徑(NA)為0.85的物鏡的光頭，以及波長(zhǎng)為405nm的光源。記錄后測(cè)量抖動(dòng)時(shí)，能得到大約9.8％的抖動(dòng)。
例子2除了記錄層在N2氣體為20sccm和Ar氣為70sccm的氣體中經(jīng)受反應(yīng)濺射和沉積，以使光入射側(cè)ZnS-SiO2的第二電介質(zhì)層厚度為25nm外，例子2的光盤形成方式與例子1的一樣。
記錄隨機(jī)圖案時(shí)，除了在此例子中所用記錄激光功率為5.0mW外，記錄后測(cè)量抖動(dòng)的方法與例子1的一樣，能得到大約7.5％令人滿意的抖動(dòng)量。
例子3除了記錄層在N2氣體為40sccm和Ar氣體為50sccm的氣體中經(jīng)受反應(yīng)濺射以及沉積，以使ZnS-SiO2的第二電介質(zhì)層厚度為20nm外，例子3的光盤形成方式與例子1的一樣。
記錄隨機(jī)圖案時(shí)，除了在此例子中記錄激光功率為5.0mW外，記錄后測(cè)量抖動(dòng)的方法與例子1的一樣，能得到約為7.3％令人滿意的抖動(dòng)量。
例子4除了記錄層在N2氣體為70sccm和Ar氣體為20sccm的氣體中經(jīng)受反應(yīng)濺射以及沉積，以使ZnS-SiO2的第二電介質(zhì)層厚度為15nm外，例子3的光盤形成方式與例子1的一樣。
記錄隨機(jī)圖案時(shí)，除了在此例中記錄激光功率為5.7mW外，記錄后測(cè)量抖動(dòng)的方法與例子1的一樣，能得到約為7.4％令人滿意的抖動(dòng)量。
記錄隨機(jī)圖案時(shí)，除了在此例中記錄激光功率為8.6mW外，記錄后測(cè)量抖動(dòng)的方法與例子1的一樣，能得到約為9.2％令人滿意的抖動(dòng)量。
比較例1除了厚度為25nm的BiGe記錄層，通過濺射在沒有氮只有Ar氣的氣體中沉積，使分別在光反射側(cè)的ZnS-SiO2第一電介質(zhì)層厚度為40nm，光入射側(cè)的ZnS-SiO2第二電介質(zhì)層厚度為20nm外，比較例1的光盤形成方式與例子1的一樣。
記錄隨機(jī)圖案時(shí)，除了在此例中記錄激光功率為5.0mW外，記錄后測(cè)量抖動(dòng)的方法與例子1的一樣，能得到的結(jié)果在20％或更高的無法測(cè)量的級(jí)別上。
比較例2除了未沉積反射層，通過利用分別在光反射側(cè)厚度為35nm的ZnS-SiO2第一電介質(zhì)層和在光入射側(cè)厚度為30nm的ZnS-SiO2第二電介質(zhì)層，通過濺射在沒有氮只有Ar的氣體中沉積厚度為30nm的BiGe記錄層外，比較例2的光盤形成方式與例子1的一樣。
記錄隨機(jī)圖案時(shí)，除了在此例中記錄激光功率為5.0mW外，記錄后測(cè)量抖動(dòng)的方法與例子1的一樣，能得到約為16％的抖動(dòng)量。
結(jié)論由樣品獲得的測(cè)量結(jié)果如圖所示。圖6和7分別示出樣品記錄層上405nm和635nm波長(zhǎng)光吸收率的變化(用ZnS-SiO2薄膜密封測(cè)量)。圖8示出在樣品記錄層上記錄后，相對(duì)于加入的氮量記錄激光功率和抖動(dòng)的變化。圖9示出樣品記錄層上，相對(duì)于加入的氮量沉積速率的變化。
從圖6可以看出，包含GeBi氮化物的記錄層能夠保證在其中的非記錄部分，405nm附近波長(zhǎng)光的吸收率為10％或更高。
從圖7可以看出，氮的增加大大降低了記錄層635nm附近波長(zhǎng)光的吸收率以及記錄靈敏度，因此由于記錄靈敏度的限制，加入到使用635nm波長(zhǎng)光實(shí)現(xiàn)記錄/再現(xiàn)的信息記錄介質(zhì)的氮，被限制在一個(gè)很小的數(shù)量上。
從圖8可以看出，反應(yīng)濺射法中氮的增加最好必須滿足在記錄后，記錄層有令人滿意的靈敏度和抖動(dòng)特性(濺射氣體流量比率為Ar∶N2＝80∶10到0∶100)，并且氮?dú)獾脑黾討?yīng)在保證400nm附近紫色激光具有足夠吸收率的范圍內(nèi)(濺射氣體流量比率為Ar∶N2＝30∶60到100∶0)。
從圖9可以看出，由于反應(yīng)濺射，沉積速率隨著引入的氮的數(shù)量增加而減慢，從便于制作的必要性的角度考慮，沉積速率為2nm/min或更高時(shí)，變化范圍是當(dāng)濺射氣體流量比率為Ar∶N2＝10∶80到100∶0之間時(shí)。
其他實(shí)施例A-C類似上述實(shí)施例，通過濺射和反應(yīng)濺射，將Ag的合金反射層、ZnS-SiO2第一電介質(zhì)層、記錄層、ZnS-SiO2第二電介質(zhì)層按此順序沉積在聚碳酸酯樹脂襯底上。利用氮化金屬成份的靶，同時(shí)將氮?dú)庖氲紸r氣中，通過反應(yīng)濺射法形成記錄層。之后，聚碳酸酯樹脂片用紫外線固化樹脂粘貼到第二電介質(zhì)層的入射側(cè)，成為厚度為0.1mm的覆蓋層以保護(hù)該記錄層。以此方式，獲得實(shí)施例A-C的光盤。表3示出反應(yīng)濺射法的條件，包括所述各層厚度和記錄層(厚度、成分、分層順序)。
表3

其他比較例類似上述比較例，除了記錄層僅由合金形成而沒有氮N2外，H和I的光盤形成方式與例子1的一樣。表4示出反應(yīng)濺射法的條件，包括各層厚度和記錄層(厚度、成分、分層順序)。
表4

使用線速率為5.3m/s、記錄激光功率為5.3mW、窗口寬度為15.15nsec的多路徑記錄(multipath record)，將1-7調(diào)制的隨機(jī)圖案記錄在這些例子和比較例上，使用具有數(shù)值孔徑(NA)為0.85的物鏡的光頭，以及波長(zhǎng)為405nm的光源。表5示出測(cè)量結(jié)果。
表5

相對(duì)于比較例H和I，實(shí)施例A-C得到了更令人滿意的抖動(dòng)值。
圖10示出BiGeN記錄層(實(shí)施例2)上的記錄標(biāo)記在TEM(傳輸電子顯微鏡)下的照片，圖11示出SnTiN記錄層(光盤A)上的記錄標(biāo)記在TEM下的照片。從上兩張照片可以證明在記錄過程中，各自的記錄標(biāo)記由未在引導(dǎo)槽中擴(kuò)散開的微小(sub-micron)氣泡形成。另外，在原子力顯微鏡(未顯示)下觀察，在厚度方向上，相對(duì)于27nm深度的引導(dǎo)槽，非記錄部分和記錄部分高度差至多約在6nm。
樣品光盤BiGeN記錄層上的Ge和Bi及其氮化物和氧化物經(jīng)受ESCA，其測(cè)量結(jié)果如表6所示。在表6的基礎(chǔ)上，圖12示出非氮化物(Ge及其氧化物)和Ge氮化物相對(duì)于所加入氮量的成分百分比變化，圖13示出非氮化物(Bi及其氧化物)和Bi氮化物相對(duì)于所加入氮量的成分百分比變化。
表6

前述結(jié)果顯示，沉積過程中引入氮量為5sccm時(shí)，仍有金屬Ge殘留。在化學(xué)分析過程中，存在未氮化的物質(zhì)，包括記錄層上被氧化為Ge-O化合物的金屬Ge。沉積過程中引入氮量為10sccm時(shí)，金屬Ge幾乎不存在，引入氮量為20sccm或更高時(shí)，只能觀察到Ge-N化合物。
具體地，可以理解，在引入氮量為10sccm或更高時(shí)，記錄薄膜中85％或更多的Ge被氮化。當(dāng)更大量引入氮時(shí)，沉積速率下降，使得氮量在10到80sccm時(shí)是有效的。因?yàn)楦鶕?jù)記錄靈敏度，記錄層所在的優(yōu)選范圍應(yīng)能提供充分的吸收，所以希望引入的氮量在10到60sccm。
類似地，圖6示出沉積過程中引入氮量為5sccm時(shí)，仍有金屬Bi殘留。在記錄薄膜中，Bi存在于金屬Bi和Bi-O化合物的混合物中，在沉積過程中，隨引入氮量的增加，氮化物的百分比也增加。
當(dāng)沉積過程中引入的氮量為80sccm時(shí)，94％的Bi被氮化。因此，優(yōu)選有85％或更多的Ge且94％或更少的Bi被氮化。另外，在沉積過程中引入的氮量為60sccm的情況下，優(yōu)選有85％的Ge以及90％或更少的Bi被氮化，要求這樣以提高記錄靈敏度。
因此，記錄層中的金屬成分比有較廣的范圍(高溫可分解化合物如金屬氮化物的范圍從20到40atm.％)，而且其具有較好的特性。然而，當(dāng)高溫可分解化合物由氮化物組成時(shí)，必須調(diào)整氮流量比率以使沉積過程中該薄膜能被完全氮化。
當(dāng)所加入的氮流量比率增加時(shí)，低溫可分解氮化物中非氮化合物減少以降低記錄層的吸收率。結(jié)果，記錄層的靈敏度變得較差，且薄膜的沉積速率下降以降低該層的生產(chǎn)率。因此，為了利于生產(chǎn)率，應(yīng)該盡可能一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)整所加入的氮量。
圖14示出確定反應(yīng)濺射沉積以形成記錄層的條件的設(shè)置方法，記錄層中的高溫可分解化合物由金屬氮化物構(gòu)成。第一，形成合金構(gòu)成的濺射靶，合金包括在這些金屬氮化物中包括的金屬成分、或其氧化物或其氮化物。例如，將合金靶設(shè)置在濺射器件的腔內(nèi)(SS1)。其次，根據(jù)預(yù)設(shè)初始值，確定Ar氣和氮?dú)獾牧髁勘嚷?，并作為引入的濺射氣體(SS2)。其次，進(jìn)行反應(yīng)濺射沉積(SS3)。其次，分析沉積記錄層的成分(SS4)。其次，執(zhí)行判斷高溫可分解化合物是否完全氮化(SS5)。這里，如果高溫可分解化合物沒有完全氮化，則返回到確定流量比率的步驟(SS2)增加氮?dú)饬髁勘嚷室垣@得完全氮化。然而，如果高溫可分解化合物沒有完全氮化，則判斷該層中是否存在低溫可分解氮化物的非氮化成分(SS6)。這里，如果低溫可分解氮化物的非氮化成分不足，則返回到確定流量比率的步驟(SS2)降低氮?dú)饬髁勘嚷室员ＷC記錄層中的非氮化成分。然而，如果記錄層中非氮化成分足夠，則確定氮?dú)獾牧髁勘嚷?SS7)并完成記錄層沉積條件的設(shè)定。已確定的氮?dú)獾牧髁勘嚷是斑M(jìn)到制造記錄層的步驟。另外，在將不同于金屬氮化物的材料應(yīng)用于記錄層的情況下，前述沉積條件的設(shè)定方法也可以使用。
圖15示出具有圓盤形狀主體T，并固定在包裝板PP，用于沉積記錄層的濺射靶的剖視圖。該靶由均勻合金或氮化物或氧化物形成?？紤]到濺射產(chǎn)量，或者，該靶可以由大量簡(jiǎn)單的馬賽克(mosaic)片形成。
根據(jù)本發(fā)明，可以由混合層即記錄層控制熱分解，由于照射光的記錄激光功率，記錄層包括的金屬氮化物易于分解(低溫可分解氮化物)，而金屬化合物難以分解(高溫可分解化合物)。因此，如圖10和11所示，在記錄后，這種層結(jié)構(gòu)具有極好形狀的微小標(biāo)記，并具有最低的變形量。主要地，熱分解之后，在記錄層中隨著光學(xué)特性的變化而完成信息記錄。因而在記錄前后，可以得到記錄層在反射率上存在顯著差異，并具有較高信噪比和極好的抖動(dòng)特性。
另外，加入氮的同時(shí)調(diào)整靶量(target content)，采用反應(yīng)濺射沉積可以立即形成混合記錄層。
另外，記錄層的成分可以從無機(jī)材料中選擇，無機(jī)物質(zhì)不在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)指定的有害物質(zhì)之列。
可以理解，以上描述及附圖闡明了目前本發(fā)明的最佳實(shí)施例。當(dāng)然，根據(jù)前面所講述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，不背離本發(fā)明公開的精神和范圍，各種修改、附加和替換設(shè)計(jì)將顯而易見。因而，應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明不限于這些公開的實(shí)施例，但是應(yīng)該在附帶的權(quán)利要求書的所有范圍內(nèi)實(shí)行。
權(quán)利要求
1.一種信息記錄介質(zhì)，包含一個(gè)記錄層，該記錄層包括一種材料，其具有隨光束照射而變化的反射率，在記錄層上將信息記錄為反射率的變化，以及一個(gè)支撐該記錄層的襯底，其特征在于在所述記錄層包括作為主要成分的金屬氮化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述記錄層包括一種混合物，由不完全氮化、可在預(yù)設(shè)溫度下分解生成氮的低溫可分解氮化物，以及可在高于所述預(yù)設(shè)溫度下分解的高溫可分解化合物混合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述預(yù)設(shè)溫度范圍為從100℃到600℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述高溫可分解化合物為金屬化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述金屬化合物是從包括金屬氮化物、金屬氧化物、金屬碳化物以及其中至少兩種組成的混合物的一組物質(zhì)中選擇的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述記錄層是通過伴有氮?dú)獾姆磻?yīng)濺射過程形成，在將氮?dú)庖霝R射氣體時(shí)使用靶實(shí)現(xiàn)濺射，并按以下方式調(diào)整氮?dú)饬渴顾鲇涗泴影ǚ堑煞?，其中所述靶由合金、氧化物和氮化物中至少一種制成，其中每種均至少包括所述金屬氮化物中的一種金屬成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述記錄層使用靶實(shí)現(xiàn)濺射，通過濺射過程以如下方式形成使所述記錄層包括非氮化成分，其中所述靶由含有所述金屬氮化物中的一種金屬成分的氮化物制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述低溫可分解氮化物是一種至少包括Bi、Sn或Fe的氮化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述高溫可分解化合物是一種至少包括Ge、Ti、Si或Al的氮化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述低溫可分解氮化物是一種Cu氮化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述金屬氮化物包含Bi、Sn和Fe中任意一種，以及從Si、Ge、Al和Ti中選擇的至少一種物質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述金屬氮化物包含Bi和Ge，而且Ge被氮化85％或更多。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述鉍被氮化90％或更少。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述Bi被氮化94％或更少。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述金屬氮化物包含Bi、Sn和Fe中任意一種，以及從Mg、Ca、Sr、Sc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Tc、Ru、Rh、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ta、Ga、O和C中選擇的至少一種材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述金屬氮化物包含Bi、Sn和Fe中任意一種，以及從Tl、Te、In、Zn和Ag中選擇的至少一種材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述金屬氮化物包含Cu，以及從Si、Ge、Al、Ti、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Tc、Ru、Rh、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ta、Ga、Tl、Te、In、Zn、Ag、O和C中選擇的至少一種材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17任意一條所述的信息記錄介質(zhì)，其中有一個(gè)保護(hù)層保護(hù)所述記錄層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18任意一條所述的信息記錄介質(zhì)，其中在與所述光束照射側(cè)相對(duì)的一側(cè)上有一個(gè)反射層。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19任意一條所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述光束波長(zhǎng)為385到450nm。
21.一種制造具有記錄層的信息記錄介質(zhì)的方法，記錄層包括一種材料，具有隨光束照射變化的反射率，在記錄層上將信息記錄為反射率的變化，以及一個(gè)支撐所述記錄層的襯底，該記錄層包括作為主要成分的金屬氮化物，該方法包括記錄層形成步驟，使用靶以反應(yīng)濺射法形成所述記錄層，該靶由構(gòu)成所述金屬氮化物的一種金屬構(gòu)成，其特征在于，在所述記錄層形成步驟中，包含Ar和N2的氣體中流量比率Ar∶N2設(shè)定在80∶10到10∶80的范圍內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的制造信息記錄介質(zhì)的方法，其中所述流量比率Ar∶N2設(shè)定在80∶10到30∶60的范圍內(nèi)。
23.一種用于濺射的靶，在制造信息記錄介質(zhì)的方法中使用，信息記錄介質(zhì)有包括金屬氮化物為主要成分的記錄層，在其中形成所述記錄層以使包括非氮化成分，其中所述靶由合金、氧化物和氮化物中至少一種制成，其中每種均至少包括所述金屬氮化物中的一種金屬成分，由此該記錄層具有隨光束照射而變化的反射率，在記錄層上將信息記錄為反射率的變化。
全文摘要
信息記錄介質(zhì)具有極好的抖動(dòng)特性，反射率在記錄前后存在顯著差異。該信息記錄介質(zhì)包含一個(gè)記錄層，記錄層包括一種材料，具有隨光束照射而變化的反射率，在記錄層上將信息記錄為反射率的變化，以及一個(gè)支撐該記錄層的襯底，記錄層包括金屬氮化物為主要成分。在制造具有記錄層的該信息記錄介質(zhì)的方法中，其中記錄層包括一種材料，具有隨光束照射而變化的反射率，在記錄層上將信息記錄為反射率的變化，以及支撐該記錄層的該襯底，記錄層包括金屬氮化物為主要成分，該方法包括記錄層形成步驟，使用靶以反應(yīng)濺射法形成記錄層，該靶包括構(gòu)成金屬氮化物的一種金屬，其中在記錄層形成步驟中，包含Ar和N
文檔編號(hào)G11B7/26GK1659041SQ03812790
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者細(xì)田康雄, 三森步美, 佐藤惠, 山口政孝, 泉知明, 神野智施, 奧村陽一 申請(qǐng)人:先鋒株式會(huì)社