專利名稱：：光學(xué)記錄媒體及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及帶有記錄層的光學(xué)記錄媒體和制作此光學(xué)記錄媒體的方法;更具體地涉及一種帶有不會發(fā)生膜層斷裂、具備優(yōu)異光學(xué)增強效果和對記錄層有卓越保護功能的保護膜的光學(xué)記錄媒體，以及，以高的鍍膜工效制作帶有這種保護膜的光學(xué)記錄媒體的方法。在應(yīng)用諸如激光和其他類似的能量束照射記錄層、以完成將信息記錄在記錄層上、并將已記錄的信息重現(xiàn)的光學(xué)記錄媒體之中，已知有如袖珍型光盤(CD)和CD-ROM這類只重放型的光學(xué)記錄媒體;可允許一次性寫入但不能把寫入信息擦掉的一次性寫入型光學(xué)記錄媒體;以及可以隨意把信息重新寫入的可重寫型光學(xué)記錄媒體。近年來，可重寫型光學(xué)記錄媒體由于它具有可隨意重寫信息的優(yōu)點，而特別引入注目。作為重寫型光學(xué)記錄媒體已開發(fā)了一種在垂直于構(gòu)成記錄層的膜表面的方向上具有單軸磁性各向異性的磁光記錄媒體，還有一種利用非晶態(tài)和晶態(tài)之間相變的相變型光學(xué)記錄媒體。在磁光記錄媒體中，幅射到記錄層上的是一激光光束，對應(yīng)于受幅射部位磁化狀態(tài)(強度和/或方向)的變化，透射光或反射光的偏振面將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn);于是，應(yīng)用這種現(xiàn)象(克爾效應(yīng)和/或法拉弟效應(yīng))，此種磁光記錄媒體可以重現(xiàn)所記錄的信息，為了實現(xiàn)信息重現(xiàn)裝置的小型化，目前主要采用的是利用克爾效應(yīng)進行信息重現(xiàn)這類磁光記錄媒體，原因是易于檢測反射光偏振面的旋轉(zhuǎn)角(克爾旋轉(zhuǎn)角)。同時，由于克爾旋轉(zhuǎn)角愈大則信息重現(xiàn)時的讀出誤差愈小，因此各種各樣的試驗均指向提高克爾旋轉(zhuǎn)角這一目標(biāo)。例如日本專利公開NO，56-156943透露，在磁光記錄膜和透明基片之間插入一層用來作為增大克爾效應(yīng)的增強膜這樣一種由透明電介質(zhì)膜形成的保護膜，從而實現(xiàn)了克爾旋轉(zhuǎn)角的顯著增大。作為增大克爾效應(yīng)的增強膜這樣一種由透明介質(zhì)膜形成的保護膜可以由諸如ZrO2、TiO2、Bi2O3和SiO等氧化物和諸如CdS、Si3N4、AlN、SiC和ZnS等非氧化物材料所構(gòu)成。與氧化物膜相比較，非氧化物的透明介質(zhì)膜在改進抗氧化和抗腐蝕的保護性能上非常優(yōu)越，因而用作保護膜較為理想。然而，雖然含Si3N4的透明介質(zhì)膜作為保護膜來說具備足夠的功能，但它也有缺點即它的折射率是1.8到2.0，低于其他非氧化物(ZnS、CdS、SiC或類似物)材料的介質(zhì)膜的折射率，于是克爾效應(yīng)的增強效果較差。為了克服這些問題，如與美國專利U.S.4680742和4851096相對應(yīng)的日本專利公開NO，61-22458所透露的，已經(jīng)開發(fā)了一種工藝;把含有以氮化硅Si3N4為主要成分，以諸如Ti、Zr、Mo或類似元素為第三成份的透明介質(zhì)薄膜用作保護膜兼克爾效應(yīng)的增強膜。但是，倘若把以Si3N4為主要成分并包含有第三種成分元素的透明介質(zhì)薄膜疊合在基片之上作為保護膜兼克爾效應(yīng)的增強膜時，則容易產(chǎn)生膜的斷裂，從而使記錄層的保護性能變壞。此外，為了把這樣一種組成的增強膜沉積在基片上，到現(xiàn)在為止用的方法有采用Si3N4靶和α元素靶的共濺射方法;采用把α元素薄片置于Si3N4上構(gòu)成復(fù)合靶的濺射方法;采用Si靶和α元素靶的反應(yīng)共濺射方法;以及采用把α元素薄片置于Si靶上構(gòu)成復(fù)合靶的反應(yīng)濺射方法。但是使用Si3N4靶時，由于Si3N4的電絕緣性很高，而使用Si靶時，由于Si的電阻率也高并且在反應(yīng)濺射時Si靶表面會形成絕緣性薄膜，因而，不可能使用直流(DC)濺射而必須采用射頻(RF)濺射。與RF濺射相比較，DC濺射的膜沉積速率高，膜沉積效率高，因此人們期待能開發(fā)出一種采用DC濺射的保護膜的膜沉積技術(shù)。本發(fā)明成功地消除了存在于先有技術(shù)中的上述缺點。本發(fā)明的目的是提供一種其保護膜具有高抗腐蝕、高增強效應(yīng)和無斷裂的光學(xué)記錄媒體。本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用DC反應(yīng)濺射、高效地把這樣的保護膜生成在基片和/或記錄層上制作光學(xué)記錄媒體的方法。本發(fā)明的上述目的乃是通過在基片上設(shè)置有記錄層，在記錄層的光反射側(cè)和/或光透射側(cè)設(shè)有保護膜，且該保護膜至少含有Si、Cr和N的光學(xué)記錄媒體來達到的。通常把保護膜中含有的Si和Cr的原子比用式子Si1-xCrx來表示，式中x滿足0.05≤x≤0.4。由于本發(fā)明的光學(xué)記錄媒體的保護膜除了含Si和N外還含有Cr，因而可避免保護膜的斷裂，提高了保護膜的保護作用以及光學(xué)增強效應(yīng)。本發(fā)明上述目的乃是通過這一方法達到的采用由Si以及電阻率小于Si的金屬元素、半金屬元素和半導(dǎo)體元素中選出的至少一種元素所組成的合金靶，最好是由Si和Cr組成的合金靶作為陰極，在至少要含有惰性氣體和氮氣的混合氣體氣氛之中，通過DC磁控濺射，把保護膜生成在基片上形成的記錄層的光反射側(cè)和/或光透射側(cè)，從而制作出光學(xué)記錄媒體。由于采用了Si-Cr靶這類合金靶，因而可以使用在生成氮化硅膜時不能使用的DC反應(yīng)濺射方法。結(jié)果大幅度地提高了保護膜的加工效率。為了更全面地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點，現(xiàn)在請連同附圖一起參照以下說明，其中圖1是本發(fā)明的光學(xué)記錄媒體實施例的剖面圖。圖2是本發(fā)明的光學(xué)記錄媒體另一實施例的剖面圖。如圖1所示，本發(fā)明的光學(xué)記錄媒體具有保護膜3和記錄層4依次疊加在基片2上的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的光學(xué)記錄媒體也可以有其他的結(jié)構(gòu)，例如，保護膜不生成在基片2和記錄層4之間而是生成在記錄層4的表面上，或者是按保護膜3、記錄層4和保護膜3的順序相繼疊加在基片2上這樣的結(jié)構(gòu)。此外，如圖2所示，可以將反射膜5和/或良導(dǎo)熱層層積生成在記錄層4的表面，或形成在記錄層上的保護膜之上。在圖1和圖2的實施例中示出了一種光學(xué)記錄媒體，它用諸如激光光束的能量束從基片2一側(cè)沿箭頭A所示的方向入射、通過測量出向相反方向反射的反射光光學(xué)性質(zhì)的變化來重現(xiàn)信息。在這些實施例中，插置在基片2和記錄層4之間的保護膜作為增強層也起到增大光學(xué)性質(zhì)變化的作用?；?的材料不限于某一特定的材料，但最好是透明的。用作基片的可以是諸如玻璃或鋁等無機材料和下列有機材料例如聚甲基丙烯酸甲脂、聚碳酸脂、聚碳酸脂與聚苯乙烯的聚合物合金、如美國專利No.4614778所公開的乙烯-環(huán)烯共聚物包括乙烯與1，4，5，8-二亞甲基-1，2，3，4，4a，5，8，8a-辛氫化萘(四環(huán)十二碳烯)的共聚物，乙烯與2-甲基-1，4，5，8-二亞甲基-1，2，3，4，4a，5，8，8a辛氫化萘(甲基四環(huán)十二碳烯)的共聚物，以及乙烯與2-乙基-1，4，5，8-二亞甲基-1，2，3，4，4a，5，8，8a辛氫化萘(乙基四環(huán)十二碳烯)的共聚物，聚-4-甲基-1-戊烯，環(huán)氧樹脂，聚醚砜，聚砜，聚醚亞氨，乙烯/四環(huán)十二碳烯共聚物。記錄層4的材料并不限于某一特定的材料。但是，如果當(dāng)記錄層是磁光材料時，則該記錄層的組成最好應(yīng)包含(a)至少有一種元素是從3d過渡金屬中所選擇的;(b)至少有一種元素是從稀土元素中所選擇的;或者，(a)至少有一種元素是從3d過渡金屬中所選擇的，(b)至少有一種元素是從稀土元素中所選擇的和(c)至少有一種元素是從抗腐蝕的金屬中所選擇的。Fe、Co、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu或Zn用作為3d過渡金屬。其中，F(xiàn)e、Co或兩者均用是最佳選擇?？垢g金屬增強了記錄層的抗酸能力。一般用Pt、Pd、Ti、Zr、Ta、Mo、Nb或其他類似物作為抗腐蝕金屬。其中，Pt、Pd或Ti是相當(dāng)好的選擇，而Pt、Pd或兩者均用是最佳的。Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm或Eu用作稀土元素，其中，Gd、Tb、Dy、Ho、Nd、Sm或Pr是最佳的。當(dāng)記錄層不是磁光記錄層時，例如是相變型記錄層時，則它可由以Te或Se作為主要成分的合金薄膜、Te-Ge-Sb合金薄膜、Te-Ge-Cr合金薄膜、Te-Ge-Zn合金薄膜、In-Sb-Te合金薄膜或其他類似物所構(gòu)成。圖2所示的反射層5的材料也不限于某一特定的材料。例如，熱傳導(dǎo)率為2焦耳/厘米·秒·度的Ni合金、熱傳導(dǎo)率為0.71焦耳/厘米·秒·度的Pt、熱傳導(dǎo)率為0.76焦耳/厘米·秒·度的Pd、熱傳導(dǎo)率為0.22焦耳/厘米·秒·度的Ti、熱傳導(dǎo)率為0.99焦耳/厘米·秒·度的Co、熱傳導(dǎo)率為0.23焦耳/厘米·秒·度的Zr以及這些元素的合金都可使用?？捎弥T如下列這些鋁合金A1-Hf合金、A1-Hf-Ti合金、A1-Cr-Ti合金、A1-Nb合金、A1-Cr-Hf合金、A1-Ti-Nb合金、A1-Mg-Hf合金、A1-Mg-Ti合金、A1-Mg-Nb合金、A1-Mg-Ti-Hf合金和A1-Mg-Cr合金作良熱傳導(dǎo)層，這些合金中鋁之外的金屬含量最好是占10%的原子百分比或更少些。本發(fā)明的光學(xué)記錄媒體的保護膜由至少包含有Si、Cr和N的薄膜構(gòu)成，這些元素的原子比由下式表示(Si1-xCrx)1-yNy式中x應(yīng)滿足0.05≤x≤0.4，最好是0.1≤x≤0.3;y應(yīng)是0＜y≤0.9，最好是0.2≤y≤0.57。Si、Cr和N的含量在這個范圍內(nèi)的保護膜具有優(yōu)異的保護性能，無斷裂現(xiàn)象，和不含Cr的保護膜比較，具有更高的光學(xué)增強效應(yīng)，而且，此保護膜可以用DC反應(yīng)濺射法生成，而DC反應(yīng)濺射卻是不能用來生成不含Cr的氮化硅薄膜的。這樣可大幅度提高成膜作業(yè)的工效。本發(fā)明的記錄層4其厚度一般選擇是從50到5000埃，最佳是100-2000埃。本發(fā)明的保護膜3其厚度一般選擇50至5000埃，最佳是100至3000埃。以下說明保護膜3在基片2或記錄層4上的生成方法。本發(fā)明的保護膜可以用Si靶上帶有Cr薄片的復(fù)合靶或Si-Cr合金靶，在惰性氣體和氮氣組成的混合氣體氣氛中通過反應(yīng)濺射(RF反應(yīng)濺射，DC反應(yīng)濺射)來生成。此保護膜最好是用由Si和電阻率較低的金屬，例如Cr這樣的金屬，組成的合金靶，在惰性氣體和氮氣的混合氣體氣氛中通過反應(yīng)濺射來生成，這里反應(yīng)濺射最好通過施加直流電(DC)來完成。在膜沉積速率以及加工效率上，DC反應(yīng)濺射優(yōu)于RF濺射。He、Ne、Ar、Kr或其他類似物用作惰性氣體，而Ar乃是最佳的。根據(jù)本發(fā)明的方法，用Si和Cr或其他類似物構(gòu)成的合金靶可以實現(xiàn)穩(wěn)定的DC濺射。這是由于在靶中含有電阻率較小的金屬使弧光放電得到穩(wěn)定。制作保護膜的反應(yīng)濺射中惰性氣體與氮氣比例是9∶1到0∶10，最佳是7∶3到2∶8。本發(fā)明的一個實施例中，在基片2上先生成保護膜3，然后再生成記錄層4。按照本發(fā)明，也可以在基片2上先生成記錄層4，然后再形成保護膜3，或者，也可以在形成有保護膜3的基片上先生成記錄層4，然后在該記錄層上再生成一層保護膜3。而且，還可以在記錄層或保護膜的表面設(shè)置反射層。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得其保護層具有優(yōu)異光學(xué)增強效應(yīng)、高抗蝕性和無斷裂的光學(xué)記錄媒體，這是因為在它的保護膜里除了Si和N之外還含有Cr。根據(jù)本發(fā)明，采用迄今為止不能用于生成不含Cr的Si-N薄膜的DC反應(yīng)濺射方法，可以在記錄層或基片上生成此保護膜，這是因為采用了諸如Si-Cr的合金靶作為陰極。結(jié)果是極大地改善了加工效率。參照以下例子對本發(fā)明將作更詳細(xì)的描述。應(yīng)該理解到本發(fā)明絕不限于這些例子。例1通過其上置有Cr的硅靶所構(gòu)成的復(fù)合靶進行反應(yīng)濺射，在乙烯-四環(huán)十二碳烯共聚物的基片上，生成含有Si、Cr和N且厚度約為1000埃的保護膜，施加的射頻功率為500瓦，在氬為20SCCM和氮為20SCCM的混合氣體的氣氛(1.5毫乇)之中進行。Si和Cr的原子比為67∶33。其次，用Tb-Fe-Cr合金靶在氬的氣氛中溫度為20至50℃具真空度為1×10-9乇條件下，通過DC磁控濺射，在保護膜上生成厚度約1000埃的Tb-Fe-Co記錄層。用上述同一方法再在記錄層上生成約為1000埃的Si-Cr-N保護層，便得到光學(xué)記錄媒體。這種光學(xué)記錄媒體的壽命檢驗?zāi)耸前阉梅旁?5℃，相對濕度為85RH環(huán)境中達1000小時來進行的。在此試驗期間，記錄層的矯頑力沒有變化。表1給出了此保護膜的光學(xué)常數(shù)和斷裂測試結(jié)果。保護膜的光學(xué)常數(shù)是用橢圓偏振測量儀進行測定的(在波長為839毫微米處)?；媳Ｗo膜的斷裂測定工作是在生成后續(xù)的記錄層和保護膜之前完成的。表1折射率薄膜斷裂程度例12.20例22.20例32.20比較例22.2X比較例32.2X比較例42.0X比較例52.1X比較例61.9X比較例72.2X比較例82.2X注在薄膜斷裂程度這一欄中，0代表沒有看見斷裂，X代表層內(nèi)有某些斷裂。例2利用例1所描述過的相同方式，把Si-Cr-N保護膜生成在基片上及記錄層上獲得光學(xué)記錄媒體，不同之處乃是使用Si和Cr(Cr占20%原子百分比)的燒結(jié)合金靶作為陰極。保護膜中Si和Cr的原子比是80∶20。與例1類似，在壽命試驗中，矯頑力(Hc)沒有變化，保護膜的光學(xué)常數(shù)和斷裂試驗結(jié)果也列在表1中。參照例在制作光學(xué)記錄媒體之前，對DC反應(yīng)濺射完成了以下的測試。測試1把真空室抽真空到5×10-5乇以下，用Si和Cr(組成Si80Cr20，尺寸直徑4英吋)的合金靶作為陰極，加300瓦直流功率，在氬氣為20SCCM以及氮氣為20SCCM的混合氣體的氣氛中進行DC反應(yīng)濺射。要保證在此條件下弧光放電是穩(wěn)定的。測試2其次，將空氣導(dǎo)入真空室讓真空室壓強返回到大氣壓，再度抽真空至5×10-5乇以下，然后，按類似于上述的方式進行DC反應(yīng)濺射。保證弧光放電再度是穩(wěn)定的。例3把真空室抽真空到5×10-5乇以下，用Si和Cr(組成Si80Cr20，尺寸直徑4英吋)的合金靶作為陰極，加300瓦的直流功率，在氬氣和氮氣均為20SCCM(1.5毫乇)的混合氣體氣氛中進行DC反應(yīng)濺射，把厚度約為1000埃的Si-Cr-N保護膜沉積在乙烯-四環(huán)十二碳烯共聚物基片上。其次，在氬氣氣氛之中，在20-50℃及1×10-7乇條件下，用Tb-Fe-Co合金靶進行DC磁控濺射，在保護膜上生成厚度約為1000埃的Tb-Fe-Co記錄層。然后，用類似于上述的方法，在記錄層上生成厚度為1000埃的Si-Cr-N保護膜，從而獲得光學(xué)記錄媒體。保護膜的Si和Cr的原子比為80∶20。業(yè)已確定，在沉積保護膜過程中弧光放電是穩(wěn)定的。與例1類似，在壽命試驗中矯頑力(Hc)沒有改變。保護膜的光學(xué)常數(shù)以及斷裂試驗結(jié)果也在表1中列出。例4-9用與例3相同的方法獲得光學(xué)記錄媒體，不過，混合氣體中Ar和N2氣體流量比有所改變。氣體的流量比、保護膜的生成速率以及光學(xué)常數(shù)在表2列出。表2<tablesid="table1"num="001"><tablealign="center">靶功率(瓦)氣體(SCCM)氬氣氮氣沉積膜速率(埃／分)折射率薄膜斷裂例4例5例6例7例8例9Si80Cr20(合金靶)同上同上同上同上同上直流300直流300直流300直流300直流300直流3002020364281224161624122810512812110997722.23.72.72.32.32.2000000</table></tables>注在薄膜斷裂這一欄，0代表沒有看到斷裂。比較例1試圖在與例3相同的條件下，只用Si靶作為陰極來生成保護膜。但放電不穩(wěn)定且不能生成保護膜。比較例2在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Mo薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶。其結(jié)果如表1所示。比較例3在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Nd薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶。結(jié)果如表1所示。比較例4在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Tb薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶。結(jié)果如表1所示。比較例5在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Gd薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶。結(jié)果如表1所示。比較例6在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Co薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶。結(jié)果如表1所示。比較例7在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Ti薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶，保護膜中Si和Ti的原子比為69∶31。結(jié)果如表1所示。比較例8在與例1相同的條件下，在基片上及記錄層上生成保護膜來獲取光學(xué)記錄媒體，不同之處是使用由其上帶有Zr薄片的Si靶構(gòu)成的復(fù)合靶，保護膜Si和Zr的原子比為92∶8。結(jié)果如表1所示?？梢源_認(rèn)，例1-3的保護膜較之比較例1-8而言具有較少的裂紋出現(xiàn)，它們具有高折射率，可以同時起到保護膜和光學(xué)增強層的作用。在參照特定實施例詳細(xì)地描述本發(fā)明的同時，對于諳熟此技術(shù)的技術(shù)人員而言以下這點是顯然的即，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以作出各式各樣的改變和修改。權(quán)利要求1.一種光學(xué)記錄媒體，包括基片，沉積在基片上的記錄層，沉積在上述記錄層的光反射側(cè)和/或光透射側(cè)的保護膜，以及至少含有Si、Cr和N的保護膜。2.按權(quán)利要求1的光學(xué)記錄媒體，其中，保護膜所包含的Si和Cr的原子比可以用Si1-xCrx來表示，x滿足0.5≤x≤0.4。3.按權(quán)利要求1至2中任一項的光學(xué)記錄媒體，其中，記錄層乃是由在垂直于構(gòu)成記錄層膜的膜表面的方向上具有單軸磁性各向異性的磁光記錄層所構(gòu)成的。4.按權(quán)利要求1至3中任一項的光學(xué)記錄媒體，其中，記錄層是由反射率和/或透射率等光學(xué)性質(zhì)可變的記錄材料組成的薄膜所構(gòu)成的。5.一種在基片上制作具有記錄層和保護膜的光學(xué)記錄媒體的方法，包括以下步驟制備由Si以及從金屬元素、半金屬元素和半導(dǎo)體元素中選出的電阻率小于Si的元素所組成的金屬靶構(gòu)成的陰極，以及在至少含有惰性氣體和氮氣的混合氣體氣氛之中，進行DC磁控濺射，以實現(xiàn)上述保護膜的沉積。6.按權(quán)利要求5的光學(xué)記錄媒體的制作方法，其中，上述保護膜沉積在上述記錄層的光反射側(cè)和/或光透射側(cè)。7.按權(quán)利要求5的光學(xué)記錄媒體的制作方法，其中，電阻率低于Si的元素為Cr。全文摘要一種光學(xué)記錄媒體，它包含基片、沉積在基片上的記錄層以及沉積在記錄層的光反射側(cè)和/或光透射側(cè)的保護膜，保護膜至少要含有Si、Cr和N。一種制備具有記錄層以及基片上有保護膜的光學(xué)記錄媒體的方法，該方法包括下列步驟制作由Si以及從金屬元素、半金屬元素和半導(dǎo)體元素中選出的至少一種電阻率小于Si的元素組成的合金靶所構(gòu)成的陰極，在至少含有惰性氣體和氮氣的氣氛中進行DC磁控濺射，沉積出保護膜。文檔編號G11B7/257GK1046226SQ9010200公開日1990年10月17日申請日期1990年4月6日優(yōu)先權(quán)日1989年4月6日發(fā)明者山浩二,橋本英彥申請人:三井石油化學(xué)工業(yè)株式會社