JPH09115179A - Optical disk and its production - Google Patents
Optical disk and its productionInfo
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- JPH09115179A JPH09115179A JP7294772A JP29477295A JPH09115179A JP H09115179 A JPH09115179 A JP H09115179A JP 7294772 A JP7294772 A JP 7294772A JP 29477295 A JP29477295 A JP 29477295A JP H09115179 A JPH09115179 A JP H09115179A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に情報の再
生が可能な光ディスクに関し、特に高密度型光ディスク
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical disc capable of optically reproducing information, and more particularly to a high density type optical disc.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年光ディスクの大容量化が検討され、
種々の提案が成されている。光ディスクの高密度記録に
於いては、記録時のレーザ光パワーを制御することによ
って、光スポット径よりも小さな記録マークを形成する
ことが可能であるが、その限界は、媒体の結晶粒径に依
存する分解能や、媒体の光強度に関する閾値、媒体の応
答速度等によって左右される。しかし、記録できる記録
マークの最小限界値は、再生可能な記録マークの最小限
界値に比較してはるかに小さい。2. Description of the Related Art In recent years, an increase in the capacity of an optical disk has been studied.
Various proposals have been made. In high-density recording on optical discs, it is possible to form recording marks smaller than the light spot diameter by controlling the laser light power during recording, but the limit is the crystal grain size of the medium. It depends on the dependent resolution, the threshold value of the light intensity of the medium, the response speed of the medium, and the like. However, the minimum limit of a record mark that can be recorded is much smaller than the minimum limit of a reproducible record mark.
【0003】これは、光ディスクの再生時に、再生用レ
ーザ光(以下、再生用レーザ光を単に再生光とも記す)
をレンズで集光する時の光スポット径が光学理論で決定
される限界値を持つことに起因しており、従って光ディ
スクの高密度化は、いかに再生レーザ光のスポット径を
小さくするかにかかっている。再生可能な記録マーク
(ピット)の繰り返し波長の限界値は、再生用レーザ光
の波長をλ、前記レーザ光を集光する集光レンズの開口
数をNAとすると、λ/2NA で与えられる。[0003] This is because when reproducing an optical disk, a reproducing laser beam (hereinafter, the reproducing laser beam is also simply referred to as a reproducing beam).
This is because the light spot diameter when condensing light with a lens has a limit value determined by optical theory. Therefore, increasing the density of an optical disc depends on how to reduce the spot diameter of the reproduction laser light. ing. The limit value of the repetitive wavelength of a reproducible recording mark (pit) is given by λ / 2NA, where λ is the wavelength of the laser beam for reproduction and NA is the numerical aperture of a condenser lens for condensing the laser beam.
【0004】よって、より短い記録波長の記録マークを
識別して再生するためには、波長λの短い光で再生する
か開口数NAが大きなレンズを用いれば良いことが分か
る。しかし再生に用いる半導体レーザーの短波長化は技
術的に困難が多く、また開口数NAの大きなレンズを光
ディスク装置に組み込むことも容易ではない。これらの
方法とは別に、再生時に光スポットを実効的に小さくす
る方法が、「固体物理」VOL.26 NO.6 1991 P393〜P398
に記載されている。これは、レーザ光が集光されて光磁
気ディスク媒体に照射される時に、この光スポット内に
低温領域と高温領域とが発生することを利用するもの
で、前記高温部或いは低温部のみが読みだし可能になる
とするものである。そして結果的に光スポットの直径を
実質的に縮小する効果が得られるとされている。Accordingly, in order to identify and reproduce a recording mark having a shorter recording wavelength, it is sufficient to reproduce the light with light having a shorter wavelength λ or use a lens having a larger numerical aperture NA. However, it is technically difficult to shorten the wavelength of a semiconductor laser used for reproduction, and it is not easy to incorporate a lens having a large numerical aperture NA into an optical disk device. In addition to these methods, the method of effectively reducing the light spot during reproduction is described in "Solid State Physics" VOL.26 NO.6 1991 P393-P398.
It is described in. This utilizes the fact that when a laser beam is condensed and irradiated on a magneto-optical disk medium, a low-temperature region and a high-temperature region are generated in this light spot, and only the high-temperature portion or the low-temperature portion is read. However, it will be possible. As a result, the effect of substantially reducing the diameter of the light spot is obtained.
【0005】しかしこの技術は、光磁気方式による書き
換え可能型光ディスク(以下、書き換え可能型光ディス
クをRAM型光ディスクとも記す)には適用出来るが、
再生専用型光ディスク(以下、再生専用型光ディスクを
ROM型光ディスクとも記す)には適用できないと言う
問題がある。これを解決するために、金属−非金属転移
を示す物質からなる金属−非金属転移層を、あらかじめ
情報が周回状に形成された透明基板上に設けて再生光ス
ポットの直径を実質的に縮小するようにした光ディスク
の発明が本出願人から出願されている(特願平5−29
900号)。この先願の光ディスクは、図2に示すよう
な構成となっており、2の金属−非金属転移を示す物質
としてはVO2 が用いられている。However, this technique can be applied to a rewritable optical disk by a magneto-optical system (hereinafter, the rewritable optical disk is also referred to as a RAM optical disk).
There is a problem that it cannot be applied to a read-only optical disc (hereinafter, the read-only optical disc is also referred to as a ROM optical disc). In order to solve this, a metal-nonmetal transition layer made of a substance exhibiting a metal-nonmetal transition is provided on a transparent substrate on which information is previously formed in a circular shape, and the diameter of a reproduction light spot is substantially reduced. The present invention has been applied for by the present applicant (Japanese Patent Application No. 5-29).
900). The optical disk of this prior application has a structure as shown in FIG. 2, and VO 2 is used as a substance exhibiting a metal-nonmetal transition of 2 .
【0006】図2は、先願の光ディスクの構成を示す断
面図である。図2に示すROM型(読みだし専用型)光
ディスク20は、透明基板1と、金属ー非金属転移層2
と、反射層3と、保護層4とをこの順に積層した構成の
光ディスクである。前記金属ー非金属転移層2として
は、例えば二酸化バナジウムVO2 からなる薄膜を用
い、前記反射層3として膜厚200nmのAl薄膜を用
いる。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the optical disc of the prior application. The ROM type (read-only type) optical disc 20 shown in FIG. 2 includes a transparent substrate 1 and a metal-nonmetal transition layer 2.
An optical disc having a configuration in which a reflective layer 3, a protective layer 4, and a protective layer 4 are laminated in this order. As the metal-nonmetal transition layer 2, for example, a thin film made of vanadium dioxide VO 2 is used, and as the reflective layer 3, an Al thin film having a thickness of 200 nm is used.
【0007】実験で得られた前記VO2 薄膜の特性例を
図4に示す。図4は、VO2 薄膜に於ける温度と反射率
の関係を示す図である。図4に示すように、昇温時の相
転移点Tchが略65℃、降温時の相転移点Tclが略
55℃の金属−非金属転移を示し、反射率は低温相で1
6%、高温相で3.5%で可逆的に変化した。次に前記
VO2 薄膜を構成要素とするROM型光ディスク20の
製造方法について簡単に述べる。ここでは、ドライエッ
チングによって予め情報ピットが形成された石英ガラス
基板の上にDCマグネトロンスパッタ装置によりVO2
膜を形成し、その上にスパッタ法によりAl反射膜を形
成し、さらにその上にスピンコート法により紫外線硬化
型保護膜を形成する。FIG. 4 shows an example of characteristics of the VO 2 thin film obtained in the experiment. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between temperature and reflectance in a VO 2 thin film. As shown in FIG. 4, the phase transition point Tch at the time of temperature rise is about 65 ° C., the phase transition point Tcl at the time of temperature decrease is about 55 ° C., and the reflectance is 1 at the low temperature phase.
It changed reversibly at 6% and 3.5% in the high temperature phase. Next, a method for manufacturing the ROM type optical disk 20 having the VO 2 thin film as a constituent element will be briefly described. Here, a VO 2 film was formed by a DC magnetron sputtering device on a quartz glass substrate on which information pits were previously formed by dry etching.
A film is formed, an Al reflective film is formed thereon by a sputtering method, and an ultraviolet-curable protective film is further formed thereon by a spin coating method.
【0008】そして前記光ディスク20の基板側から波
長が780nmのレーザ光を照射し、前記光ディスク2
0のランド部(ミラー部)からの反射光を検出して光デ
ィスクの反射率を測定した。その結果、VO2 膜の膜厚
を変えた時の低温相と高温相に於ける夫々の反射率は、
図5に示す通りであった。図5は、本発明の光ディスク
に於けるVO2 膜の膜厚と反射率との関係を示す図であ
る。Then, a laser beam having a wavelength of 780 nm is radiated from the substrate side of the optical disc 20, and the optical disc 2
The reflectance of the optical disk was measured by detecting the reflected light from the land portion (mirror portion) of 0. As a result, the respective reflectances in the low temperature phase and the high temperature phase when the thickness of the VO 2 film was changed were
It was as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the film thickness of the VO 2 film and the reflectance in the optical disc of the present invention.
【0009】図5に於いて、横軸はVO2 薄膜の膜厚、
縦軸は波長780nmのレーザ光を光ディスクの透明基
板側から照射した場合のミラー部の反射率を示す。ま
た、実線で示す曲線Aは周囲温度20℃で測定された低
温相に於ける特性を示し、点線で示す曲線Bは周囲温度
100℃で測定された高温相に於ける特性を示す。図5
に於いて、VO2 膜厚が50nmの時には、反射率が、
低温相で5%、高温相で42%であった。In FIG. 5, the horizontal axis represents the thickness of the VO 2 thin film,
The vertical axis represents the reflectance of the mirror portion when laser light having a wavelength of 780 nm is irradiated from the transparent substrate side of the optical disc. The curve A shown by the solid line shows the characteristics in the low temperature phase measured at an ambient temperature of 20 ° C., and the curve B shown by the dotted line shows the characteristics in the high temperature phase measured at an ambient temperature of 100 ° C. FIG.
When the VO 2 film thickness is 50 nm, the reflectance is
It was 5% in the low temperature phase and 42% in the high temperature phase.
【0010】この反射率の差を利用して高密度ディスク
の再生を行ったところ隣接トラックの記録マークからの
クロストークや同一トラック内の符号間干渉が減少し
た。さらに、VO2 膜厚が130nmの時には、反射率
が、低温相で20%、高温相で3%であった。この反射
率の差を利用して高密度ディスクの再生を行ったところ
同様に隣接トラックの記録マークからのクロストークや
同一トラック内の符号間干渉が減少した。When a high density disc was reproduced by utilizing this difference in reflectance, crosstalk from recording marks on adjacent tracks and intersymbol interference in the same track were reduced. Further, when the VO 2 film thickness was 130 nm, the reflectance was 20% in the low temperature phase and 3% in the high temperature phase. When reproducing a high-density disc by utilizing this difference in reflectance, similarly, crosstalk from recording marks on adjacent tracks and intersymbol interference in the same track were reduced.
【0011】以下に、図2に示す光ディスクの再生方法
について説明をする。図2に示すROM型光ディスクの
再生は、回転している光ディスクに再生用レーザ光(再
生光)が集光されて基板側から照射され、光ディスクか
らの戻り光が検出される。そして前記戻り光を利用し
て、レーザ光を光ディスクの所定位置にスポット状に照
射するためのフォーカス制御とトラッキング制御がかけ
られ、微小な記録マーク(ピット)の読み出しが行われ
る。A method of reproducing the optical disc shown in FIG. 2 will be described below. In reproduction of the ROM type optical disk shown in FIG. 2, reproduction laser light (reproduction light) is focused on the rotating optical disk and irradiated from the substrate side, and return light from the optical disk is detected. Utilizing the return light, focus control and tracking control for irradiating a laser beam to a predetermined position on the optical disk in a spot shape are performed, and reading of minute recording marks (pits) is performed.
【0012】光ディスク20の金属−非金属転移層2に
再生光が照射されると、その光が吸収され温度が上昇す
る。レーザ光スポットの光強度分布はガウス分布をとる
ため光ディスクが停止している場合にはレーザ光スポッ
トの中心部が光強度に応じて高温となる。しかし再生時
には光ディスクが回転しているために、レーザ光スポッ
トの周辺ではトラック方向に温度分布が生じる。即ち光
ディスクの回転方向に関してレーザ光スポットの前方、
即ち先に光ビームが照射された方の温度より、レーザ光
スポットの後方、即ち後に光ビームが照射された方の温
度が高くなる。When the metal-nonmetal transition layer 2 of the optical disk 20 is irradiated with reproducing light, the light is absorbed and the temperature rises. Since the light intensity distribution of the laser light spot has a Gaussian distribution, when the optical disk is stopped, the temperature at the center of the laser light spot becomes high according to the light intensity. However, since the optical disk is rotating during reproduction, a temperature distribution occurs in the track direction around the laser light spot. That is, in front of the laser beam spot with respect to the rotation direction of the optical disc,
That is, the temperature of the rear side of the laser light spot, that is, the side of the laser beam irradiated later is higher than the temperature of the side irradiated with the light beam first.
【0013】そしてレーザ光スポットの前方の温度が相
転移点Tcより低くなり、後方の温度がTcより高くな
るようにレーザ光の出力が設定されると、レーザ光スポ
ット内の部分部分で屈折率の差が生じる。この結果図5
に示した如く、例えばVO2 の膜厚が130nm時のよ
うに相転移点Tcより高温で反射率Rが低下する場合に
は、レーザ光スポットの前方からの反射光のみが強くな
り、再生信号が得られる。この結果再生光スポットの直
径が縮小したのと実質的に同等の効果が得られる。When the output of the laser light is set so that the temperature in front of the laser light spot becomes lower than the phase transition point Tc and the temperature in the rear becomes higher than Tc, the refractive index at a part inside the laser light spot. Difference occurs. As a result of this, FIG.
As shown in, when the reflectance R decreases at a temperature higher than the phase transition point Tc, for example, when the film thickness of VO 2 is 130 nm, only the reflected light from the front of the laser light spot becomes strong and the reproduced signal Is obtained. As a result, an effect substantially equivalent to a reduction in the diameter of the reproduction light spot can be obtained.
【0014】また例えばVO2 の膜厚が50nm時のよ
うに相転移点Tcより高温で反射率Rが上昇する場合に
は、レーザ光スポットの後方からの反射光のみが強くな
り、再生信号が得られる。この結果再生光スポットの直
径が縮小したのと実質的に同等の効果が得られる。そし
て、隣接するトラックの記録マークからのクロストーク
や同一トラック内の符号間干渉を低減することが出来
る。Further, when the reflectance R rises at a temperature higher than the phase transition point Tc, for example, when the VO 2 film thickness is 50 nm, only the reflected light from the rear of the laser light spot becomes strong and the reproduced signal is reproduced. can get. As a result, an effect substantially equivalent to a reduction in the diameter of the reproduction light spot can be obtained. Then, crosstalk from recording marks on adjacent tracks and intersymbol interference in the same track can be reduced.
【0015】ところで、従来から知られているVO2 薄
膜の製造方法として、アルゴンと酸素の混合ガス中でバ
ナジウム金属をスパッタしバナジウムを酸化させる反応
性スパッタリング法や酸素ガス中でバナジウムを電子ビ
ームで蒸発させ酸化させる反応性蒸着法がある。これら
の方法で得られた薄膜は、そのままでは金属−非金属転
移を示さず、酸素雰囲気中か空気中で熱処理を施すこと
によってはじめて金属−非金属転移を示すようになると
各種文献で報告されている。バナジウムイオンは最高5
価までの原子価がとれ、代表的な酸化バナジウムとして
VO、V2 O3 、VO2 、V2 O5 が知られている。By the way, as a conventionally known method for producing a VO2 thin film, a reactive sputtering method in which vanadium metal is sputtered in a mixed gas of argon and oxygen and vanadium is oxidized, or vanadium is evaporated by an electron beam in oxygen gas. There is a reactive vapor deposition method in which it is oxidized. It has been reported in various literatures that the thin films obtained by these methods do not show a metal-nonmetal transition as they are, and that they show a metal-nonmetal transition only after being subjected to a heat treatment in an oxygen atmosphere or air. There is. Vanadium ion is up to 5
The valences up to the valence are obtained, and VO, V 2 O 3 , VO 2 , and V 2 O 5 are known as typical vanadium oxides.
【0016】これ以外に、一般式 Vn O2n-1 (n=
3、4、6)で表される中間化合物が非常に狭い組成範
囲で存在する。それらは、平衡する酸素分圧により制御
されるため、多数の酸化物の中からVO2 薄膜だけを選
択的に得ることは難しく、また成膜の再現性も乏しい。
一方、VO2 を書き換え型光ディスクに応用した例
が、"Preparation of VO2thin film and its direct op
tical bit recording characteristics."(APPLIEDOPTIC
S Vol.22 No.2 265(1983))に記載されている。それによ
れば、バナジウム金属ターゲットを窒素−酸素プラズマ
中でRF(高周波)スパッタリングすることによって、
VO2 を成膜後の熱処理なしで得ている。In addition to this, the general formula V n O 2n-1 (n =
The intermediate compounds represented by 3, 4, 6) exist in a very narrow composition range. Since they are controlled by the equilibrium oxygen partial pressure, it is difficult to selectively obtain only the VO2 thin film from many oxides, and the reproducibility of the film formation is poor.
On the other hand, an example of applying VO 2 to a rewritable optical disc is "Preparation of VO2 thin film and its direct op
tical bit recording characteristics. "(APPLIEDOPTIC
S Vol.22 No.2 265 (1983)). According to it, by RF (radio frequency) sputtering a vanadium metal target in a nitrogen-oxygen plasma,
VO 2 is obtained without heat treatment after film formation.
【0017】しかし、一般的に用いられる不活性ガスで
あるアルゴン中に酸素を混合させて作った場合には、薄
膜の表面性が粗く、また、金属−非金属転移を示さない
V2O5 に似た黄色の膜が得られるとしている。(この
文献は、VO2 を記録膜として用いるものであり、本発
明は再生補助層として用いるためVO2 膜に要求される
特性が本質的に異なる。VO2 を記録膜に用いる時に
は、VO2 が本来持っている金属−非金属転移を示す温
度(68℃)を室温以下に低下させなければ記録状態
(金属状態)を保持することができない。これに対し、
本発明に於ける再生補助層(バナジウム酸化物薄膜)で
は転移温度が室温より高いことを積極的に利用し、再生
光があたった時だけ転移を示すことを利用するものであ
る。)However, when prepared by mixing oxygen into argon, which is a generally used inert gas, the surface property of the thin film is rough, and V 2 O 5 which does not show a metal-nonmetal transition. It is said that a yellow film similar to is obtained. (This document is intended to use VO 2 as the recording film, when the present invention is characteristics required for the VO 2 layer is used disparate .vo 2 in the recording film for use as the auxiliary reproducing layer, VO 2 The recording state (metal state) cannot be maintained unless the temperature (68 ° C.), which originally has a metal-nonmetal transition, is lowered to room temperature or lower.
The reproduction assisting layer (vanadium oxide thin film) in the present invention positively utilizes the fact that the transition temperature is higher than room temperature, and utilizes the fact that the transition occurs only when the reproduction light is applied. )
【0018】そこで、本発明者らは、VO2 膜と透明基
板との間にバナジウム下地層を設けることで、大面積に
屈折率が均一な所定膜厚のVO2 薄膜を再現性良く形成
し、光スポット径を実質的に縮小するようにした光ディ
スクを提案している。以下、その光ディスクに付いて説
明する。図3は、従来の光ディスクの構成を示す断面図
である。図3に於いて、ROM型光ディスク30は、上
記光ディスク20の透明基板1とバナジウム酸化物層2
との間にバナジウム下地層5を形成した構成となってい
る。上記バナジウム下地層5の膜厚は3〜30nmにあ
り、また前記バナジウム酸化物薄膜層2は、膜厚が10
nm〜5μmの二酸化バナジウムVO2 からなる薄膜で
ある。Therefore, the present inventors provided a vanadium underlayer between the VO 2 film and the transparent substrate to form a VO 2 thin film having a predetermined thickness and a uniform refractive index over a large area with good reproducibility. , An optical disc in which the light spot diameter is substantially reduced is proposed. The optical disc will be described below. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional optical disc. In FIG. 3, the ROM type optical disk 30 is a transparent substrate 1 and a vanadium oxide layer 2 of the optical disk 20.
And a vanadium base layer 5 are formed between them. The vanadium underlayer 5 has a thickness of 3 to 30 nm, and the vanadium oxide thin film layer 2 has a thickness of 10 nm.
It is a thin film composed of vanadium dioxide VO 2 having a thickness of nm to 5 μm.
【0019】上記光ディスク30は、図6に示すような
直流マグネトロン装置により、製造される。ここで、図
6に示す直流マグネトロン装置40は、一対の陰極(タ
ーゲット)と陽極(基板ホルダー)からなる直流マグネ
トロン装置を示している。図6に於いて、真空チャンバ
ー11内に基板12とターゲット22を対向して配置
し、この間に膜厚センサ14を設けてある。真空チャン
バー11内にはタ−ゲット22が数個配置され、基板に
対向する位置にタ−ゲットを移動して、スパッタしたい
金属に直流電源16から電圧を印加して基板上に成膜す
るようになっている。タ−ゲット22の下部23には水
冷パイプ24を通じて冷却水が流れており、タ−ゲット
22の温度が上昇し、スパッタレ−トが変化しないよう
になっている。基板にはガラス基板、ターゲットにはバ
ナジウム金属を用いる。膜厚センサ−14は水晶式のも
ので水晶振動子の表面に薄膜が付着すると共振周波数が
変化することを利用している。制御器19は膜厚センサ
−14の共振周波数の変化により、スパッタレ−トが一
定になるように直流電源16の電圧を制御している。成
膜の間、基板は基板ホルダーに埋め込んだヒーター13
で300〜500℃に加熱できるようになっている。The optical disk 30 is manufactured by a DC magnetron device as shown in FIG. The DC magnetron device 40 shown in FIG. 6 is a DC magnetron device including a pair of cathodes (targets) and anodes (substrate holders). In FIG. 6, a substrate 12 and a target 22 are arranged to face each other in a vacuum chamber 11, and a film thickness sensor 14 is provided between them. Several targets 22 are arranged in the vacuum chamber 11, and the targets are moved to a position facing the substrate so that a voltage is applied from the DC power supply 16 to the metal to be sputtered to form a film on the substrate. It has become. Cooling water is flowing through the water cooling pipe 24 to the lower portion 23 of the target 22, so that the temperature of the target 22 rises and the sputter rate does not change. A glass substrate is used for the substrate and vanadium metal is used for the target. The film thickness sensor 14 is of a crystal type and utilizes that the resonance frequency changes when a thin film is attached to the surface of the crystal unit. The controller 19 controls the voltage of the DC power supply 16 so that the sputter rate becomes constant by changing the resonance frequency of the film thickness sensor 14. During film formation, the substrate is heater 13 embedded in the substrate holder.
It can be heated to 300-500 ° C.
【0020】真空チャンバー11は真空ポンプ18によ
り予め8×10-4Pa以下に排気する。ガスパイプ17
を通してArガスを導入して排気調節弁25によって排
気量を調節した後、所定の真空度にし、本スパッタに先
立ちバナジウム金属をスパッタする。これによってター
ゲット表面の酸化層を除去する。続いてシャッター15
を開け所定の膜厚になるまでバナジウム下地層5を成膜
する。バナジウム下地層5の膜厚は3〜30nmにあ
り、基板を通して光を入射する場合には、入射光量が減
衰しないような膜厚にするのが好ましい。The vacuum chamber 11 is evacuated in advance to 8 × 10 -4 Pa or less by a vacuum pump 18. Gas pipe 17
After the Ar gas is introduced through the exhaust gas and the exhaust amount is adjusted by the exhaust control valve 25, a predetermined degree of vacuum is obtained, and vanadium metal is sputtered before the main sputtering. This removes the oxide layer on the target surface. Then shutter 15
Is opened and the vanadium underlayer 5 is formed to a predetermined thickness. The vanadium underlayer 5 has a film thickness of 3 to 30 nm, and when light is incident through the substrate, it is preferable to set the film thickness so that the amount of incident light is not attenuated.
【0021】ついでArとO2 の混合ガス中で反応性ス
パッタを行う。ターゲット表面の酸化状態が定常になる
までシャッター15を閉じて前スパッタをしたのち、シ
ャッター15を開け所定の膜厚までVO2 を成膜する。
このとき成膜速度を膜厚センサ14でモニターして一定
の速度になるように制御器19を通して直流電源16の
投入電力を、例えば電流で調節する。成膜速度が速いと
VO2 に対し酸化不足(バナジウム過剰)となり、逆に
遅いと過剰に酸化する。バナジウムの酸化状態は酸素分
圧に敏感で、わずかな変動でも著しく変化する。また、
酸素分圧と投入スパッタ電力とを固定しても成膜速度は
変動するためバナジウム酸化物の生成速度に対応する成
膜速度を直接モニターし、調節することが必要となる。
この方法によりas-depo (アズデポジション)で金属−
非金属転移を示す多結晶のVO2 を均一しかも再現性よ
く得ることができる。Then, reactive sputtering is performed in a mixed gas of Ar and O 2 . After the shutter 15 is closed and pre-sputtering is performed until the oxidation state of the target surface becomes steady, the shutter 15 is opened and VO 2 is deposited to a predetermined film thickness.
At this time, the film-forming speed is monitored by the film thickness sensor 14, and the electric power supplied to the DC power supply 16 is adjusted by a current through the controller 19 so that the film-forming speed becomes constant. If the film formation rate is high, VO 2 is insufficiently oxidized (excess of vanadium), and if it is slow, it is excessively oxidized. The oxidation state of vanadium is sensitive to the partial pressure of oxygen, and even a slight fluctuation significantly changes. Also,
Even if the oxygen partial pressure and the applied sputtering power are fixed, the film formation rate varies, so it is necessary to directly monitor and adjust the film formation rate corresponding to the vanadium oxide production rate.
By this method, as-depo (as deposition) metal-
Polycrystalline VO 2 exhibiting a non-metal transition can be obtained uniformly and with good reproducibility.
【0022】[0022]
【発明が解決しようとする課題】ところで、バナジウム
酸化物VO2 とバナジウムVとの間には格子定数に大き
な違いがあるため、バナジウム下地層5上にVO2 を積
層するとVO2 が不規則に積層されてしまい、VO2 の
結晶粒が、回析限界以下に形成された微小な記録マーク
(ピット)の大きさに比べて無視できない大きさになっ
てしまうという問題が発生した。このように大きな結晶
粒は、光を用いて情報を検出する光ディスクにおいて、
再生信号のノイズの原因となり、再生エラー発生率を増
加させてしまうことになる。By the way, since there is a large difference in lattice constant between vanadium oxide VO 2 and vanadium V, when VO 2 is laminated on vanadium underlayer 5, VO 2 becomes irregular. There is a problem in that the VO 2 crystal grains are stacked and become a size that cannot be ignored as compared with the size of minute recording marks (pits) formed below the diffraction limit. In such an optical disc that detects information using light, such a large crystal grain
This causes noise in the reproduction signal and increases the reproduction error occurrence rate.
【0023】そこで、本発明者らは、バナジウムとVO
2 との格子定数を緩和させるために、上記バナジウム下
地層5と、上記バナジウム酸化物薄膜2との間に、深さ
方向に酸素の含有量を徐々に異ならせたバナジウム酸化
物VOx によるバナジウム酸化物中間層(以下、VOx
中間層または中間層と記載する)を設けた構造とした。
この結果、VO2 薄膜表面の平滑性は、バナジウム下地
層上に直接VO2 を積層する場合よりも向上した。しか
し、VOx 中間層を設けたとしても、VO2 薄膜表面の
結晶粒の大きさは記録マーク(ピット)の大きさに対し
て完全に無視できる程度まで小さくならないため、高密
度記録がある程度で制限されてしまうことになる。この
ため、光ディスクを更に高密度記録するために、VO2
薄膜表面の平滑性を更に向上させることが要求されるの
である。Therefore, the present inventors have found that vanadium and VO
To alleviate the lattice constant between 2 and the vanadium underlayer 5, between the vanadium oxide thin film 2, vanadium by vanadium oxide VO x was gradually with different content of oxygen in the depth direction Oxide intermediate layer (hereinafter referred to as VO x
The intermediate layer or the intermediate layer) is provided.
As a result, the smoothness of the VO 2 thin film surface was improved as compared with the case where VO 2 was directly laminated on the vanadium underlayer. However, even if the VO x intermediate layer is provided, the size of the crystal grains on the surface of the VO 2 thin film does not become so small that it can be completely ignored with respect to the size of the recording mark (pit). You will be limited. Therefore, in order to record the optical disc at a higher density, VO 2
It is necessary to further improve the smoothness of the thin film surface.
【0024】また、短い波長の光に対して反射率変化を
大きくできれば、さらに微小領域の再生が可能となり、
高密度記録された光ディスクに十分対応させることが可
能となる。本発明は、前記問題点に鑑みて成されたもの
で、高密度記録するのに十分な優れた表面平滑性を有す
るVO2 薄膜を形成し、更に短い波長の光による再生可
能な光ディスク及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。Further, if the change in reflectance can be made large with respect to light of a short wavelength, it becomes possible to reproduce a finer area,
It becomes possible to sufficiently cope with an optical disc recorded at high density. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an optical disc capable of forming a VO 2 thin film having excellent surface smoothness sufficient for high density recording and reproducing by light of a shorter wavelength, and the same. It is intended to provide a manufacturing method.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1に係る発明は、「少なくとも、透明基板と、
金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜と、タン
タルからなる下地層と、反射膜とからなるこの順に設け
た光ディスクにおいて、前記金属−非金属転移を示すバ
ナジウム酸化物薄膜及び下地層の厚さをそれぞれ60〜
75nm,25〜30nmとすることを特徴とする光デ
ィスク。」を提供するものであり、The invention according to claim 1 for achieving the above-mentioned object is "at least a transparent substrate,
In the optical disk provided with a vanadium oxide thin film showing a metal-nonmetal transition, an underlayer made of tantalum, and a reflective film in this order, the vanadium oxide thin film showing the metal-nonmetal transition and the thickness of the underlayer 60 to each
An optical disk having a thickness of 75 nm and 25 to 30 nm. "
【0026】また、請求項2に係る発明は、「少なくと
も、透明基板と、金属−非金属転移を示すバナジウム酸
化物薄膜と、タンタルからなる下地層と、反射膜とから
なるこの順に設けた光ディスク製造方法において、不活
性ガスによるタンタル金属のスパッタリングによって前
記透明基板表面にタンタルから成る下地層の厚さを25
〜30nmとし、前記下地層を形成した透明基板の温度
を300〜500℃に保ち、酸素分圧が3.5%以下の
不活性ガス中で、成膜速度を2×10-2〜6×10-2n
m/sに制御して、バナジウム金属を反応性スパッタリ
ングして前記下地層上に金属−非金属転移を示すバナジ
ウム酸化物薄膜の厚さを60〜75nmとすることを特
徴とする光ディスクの製造方法。」を提供するものであ
る。Further, the invention according to claim 2 is "an optical disk provided at least with a transparent substrate, a vanadium oxide thin film showing a metal-nonmetal transition, an underlayer made of tantalum, and a reflective film. In the manufacturing method, the thickness of the underlying layer made of tantalum is 25 on the surface of the transparent substrate by sputtering tantalum metal with an inert gas.
To 30 nm, the temperature of the transparent substrate on which the underlayer is formed is kept at 300 to 500 ° C., and the film formation rate is 2 × 10 −2 to 6 × in an inert gas having an oxygen partial pressure of 3.5% or less. 10 -2 n
A method for producing an optical disc, wherein the thickness of the vanadium oxide thin film exhibiting a metal-nonmetal transition on the underlayer is controlled to 60 to 75 nm by controlling the m / s to reactively sputter vanadium metal. . ”.
【0027】光ディスクの金属−非金属転移層に再生光
が照射されると、その光が吸収され温度が上昇する。再
生光スポットの光強度分布はガウス分布をとるため停止
している光ディスクでは再生光スポットの中心部が高温
となるが、回転時には再生光スポットの前方より後方の
温度が高くなる。そして再生光スポットの前方の温度が
相転移点より低く、後方の温度が相転移点より高くなる
ようにレーザ光出力が設定されると、再生光スポット内
で屈折率の変化(分布)が生じる。この結果、相転移点
Tcより高温で反射率が低下する場合には、再生光スポ
ットの前方からの反射光のみが強くなって再生信号が得
られ、相転移点Tcより高温で反射率が上昇する場合に
は、レーザ光スポットの後方からの反射光のみが強くな
って再生信号が得られる。この結果再生光スポットの直
径が縮小したのと実質的に同等の効果が得られ、光スポ
ットより小さい微小ピットからの情報が光学的に読み出
される。この結果隣接するトラックの記録マークからの
クロストークや同一トラック内の符号間干渉を低減する
ことが出来る。尚、透明基板上に25〜30nmの厚さ
のタンタル下地層を設けると、この下地層の薄膜を核と
して積層するバナジウム酸化物が結晶成長を起こし、金
属−非金属転移を示す多結晶のバナジウム酸化物薄膜が
形成されると共に、表面の平滑性の良いバナジウム酸化
物薄膜を得ることができる。また、金属−非金属転移を
示す多結晶のバナジウム酸化物薄膜の厚さを60〜75
nmにすることによって、より短波長光で再生をするこ
とができるようになるので、より高密度記録の光ディス
クが得られる。When the metal-nonmetal transition layer of the optical disk is irradiated with reproducing light, the light is absorbed and the temperature rises. The optical intensity distribution of the reproduction light spot has a Gaussian distribution, so that the center of the reproduction light spot has a high temperature in an optical disc which is stopped, but the temperature behind the reproduction light spot becomes higher during rotation. When the laser light output is set such that the temperature in front of the reproduction light spot is lower than the phase transition point and the temperature in the rear is higher than the phase transition point, a change (distribution) in the refractive index occurs in the reproduction light spot. . As a result, when the reflectance decreases at a temperature higher than the phase transition point Tc, only the reflected light from the front of the reproduction light spot becomes strong and a reproduction signal is obtained, and the reflectance increases at a temperature higher than the phase transition point Tc. In such a case, only the reflected light from the rear of the laser light spot becomes strong and a reproduction signal is obtained. As a result, an effect substantially equivalent to that of reducing the diameter of the reproduction light spot is obtained, and the information from the minute pit smaller than the light spot is optically read. As a result, crosstalk from recording marks on adjacent tracks and intersymbol interference in the same track can be reduced. When a tantalum underlayer having a thickness of 25 to 30 nm is provided on a transparent substrate, vanadium oxide laminated with the thin film of this underlayer as a nucleus causes crystal growth, and polycrystalline vanadium showing a metal-nonmetal transition. As the oxide thin film is formed, a vanadium oxide thin film having a smooth surface can be obtained. Further, the thickness of the polycrystalline vanadium oxide thin film exhibiting a metal-nonmetal transition is set to 60 to 75.
When the wavelength is set to nm, reproduction can be performed with shorter wavelength light, so that an optical disc of higher density recording can be obtained.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明の光ディスクは、透明基板
と反射層の間に、温度変化に応じて金属−非金属転移を
起こすバナジウム酸化物薄膜物質からなる層を設けた光
ディスクであって、再生時には、光ディスク上に照射さ
れた再生用レーザ光(再生光)の光スポット内で生じる
温度分布に伴う光学特性の変化を利用し、光の回折限界
以下の微小な記録マークを読み出せるようにしたもので
ある。従ってこの光ディスクは、特に高密度型の光ディ
スクに適合するものである。まず、本発明の光ディスク
で用いる金属−非金属転移を示す物質について述べる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The optical disk of the present invention is an optical disk in which a layer made of a vanadium oxide thin film substance which causes a metal-nonmetal transition in response to a temperature change is provided between a transparent substrate and a reflective layer. At the time of reproduction, it is possible to read a minute recording mark below the diffraction limit of light by utilizing the change in optical characteristics accompanying the temperature distribution generated in the light spot of the reproduction laser light (reproduction light) irradiated on the optical disc. It was done. Therefore, this optical disk is particularly suitable for a high density type optical disk. First, a substance showing a metal-nonmetal transition used in the optical disc of the present invention will be described.
【0029】金属−非金属転移を示す物質とは、その物
質の温度を変化させた時に物質の性質が金属から非金属
に又はその逆に転移するものを言う。前記金属−非金属
転移は一般にモット(Mott)転移として知られてい
る。また前記非金属とは、半導体及び絶縁体を指す。前
記金属−非金属転移に伴い、物質の電気的特性や光学的
特性が大きく変化するが、本発明の光ディスクでは、実
数部m及び虚数部kで示される複素屈折率(m−ik)
の変化に伴う反射率R或いは光の位相の変化を利用して
再生が行われる。A substance exhibiting a metal-nonmetal transition is one in which the property of the substance changes from metal to nonmetal or vice versa when the temperature of the substance is changed. The metal-nonmetal transition is generally known as a Mott transition. The non-metal refers to a semiconductor and an insulator. With the metal-nonmetal transition, the electrical and optical properties of the material change significantly, but in the optical disc of the present invention, the complex refractive index (m-ik) represented by the real part m and the imaginary part k.
The reproduction is performed by using the change in the reflectance R or the phase of the light due to the change in the light intensity.
【0030】金属−非金属転移を示す物質としては、例
えば、VO2 、VO、V2 O3 、Ti2 O3 等の結晶性
の薄膜があるが、本発明の光ディスクでは転移温度Tc
が室温より高いVO2 を採用している。このVO2 薄膜
は、前記転移温度Tcより低温側では半導体的な性質を
有し高温側では金属的な性質を有するが、この性質の変
化は温度変化と共に可逆的に、即ち昇温時にも降温時に
も起こる。以下、本発明の光ディスクの製造方法につい
て、その第1の実施例をROM型光ディスクを例に図1
を基に説明する。図1は、本発明の光ディスクの構成を
示す断面図である。図1に於いて、ROM型光ディスク
10は、予め情報ピットが形成された上記透明基板1の
上に、下地層6、上記バナジウム酸化物薄膜層2、上記
反射層3、上記保護膜4がこの順に積層されている。情
報ピットは、同心円状或いは螺旋状に設けられて情報ト
ラックが形成されている。Examples of the substance exhibiting a metal-nonmetal transition include crystalline thin films such as VO 2 , VO, V 2 O 3 , and Ti 2 O 3 , and the transition temperature Tc in the optical disc of the present invention.
Uses VO 2 which is higher than room temperature. This VO 2 thin film has a semiconducting property at a temperature lower than the transition temperature Tc and a metallic property at a temperature higher than the transition temperature Tc, but a change in this property is reversible with a temperature change, that is, the temperature decreases even when the temperature rises. Sometimes it happens. A method for manufacturing an optical disc according to the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described based on FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the optical disc of the present invention. Referring to FIG. 1, a ROM type optical disk 10 includes an underlayer 6, a vanadium oxide thin film layer 2, a reflective layer 3, and a protective film 4 on the transparent substrate 1 on which information pits are formed in advance. They are stacked in order. The information pits are provided concentrically or spirally to form an information track.
【0031】上記基板1としては、通常の光ディスクに
用いられている一般的な透明基板材料例えばポリカーボ
ネート、アクリル、エポキシ、ポリオレフィン等のプラ
スチックや、ガラス等から選択して使用される。この基
板上には予め情報が凹凸状のピットとして周回状に形成
されているピット部と、ピットのないランド部(ミラー
部)とが設けられている。前記ピットはドライエッチン
グ法、フォトポリマ−法、射出成形法等によって製造さ
れる。上記反射層3は、Au、Ag、Cu、Al、I
n、Pt、Cr、Ni等の金属の内の1種又はこれらの
合金が用いられ、真空蒸着やスパッタにより膜厚が10
〜500nmの範囲、好ましくは膜厚が50〜200n
mの範囲で形成される。As the substrate 1, a general transparent substrate material used for ordinary optical disks, for example, plastics such as polycarbonate, acryl, epoxy and polyolefin, and glass are selected and used. On this substrate, there are provided a pit portion in which information is formed in advance in the form of pits having concavities and convexities, and a land portion (mirror portion) having no pit. The pits are manufactured by a dry etching method, a photopolymer method, an injection molding method or the like. The reflective layer 3 is made of Au, Ag, Cu, Al, I.
One of metals such as n, Pt, Cr and Ni or an alloy thereof is used, and the film thickness is 10 by vacuum deposition or sputtering.
To 500 nm, preferably 50 to 200 n
m.
【0032】上記下地層は、タンタル(Ta)から成
り、その膜厚は5〜100nmにあり、基板を通して再
生光を入射する場合には、入射光量が減衰しないような
膜厚にするのが望ましい。しかし、逆に下地層6が薄す
ぎるとその製造時に酸素雰囲気中での加熱により下地層
6が全て酸化されてしまい、その後のVO2 形成を促す
効果がなくなる。このため、下地層6の膜厚は、25〜
30nmがより好ましい。この下地層6は、VO2 の結
晶成長を促進させると共に、VO2 薄膜の表面平滑性を
向上させるために設けられるものである。The underlayer is made of tantalum (Ta) and has a film thickness of 5 to 100 nm, and when reproducing light is incident through the substrate, it is desirable that the amount of incident light is not attenuated. . However, on the contrary, if the underlayer 6 is too thin, the underlayer 6 is entirely oxidized by heating in an oxygen atmosphere at the time of its production, and the effect of promoting the subsequent VO 2 formation is lost. Therefore, the thickness of the underlayer 6 is 25 to
30 nm is more preferable. The underlying layer 6, as well to promote the crystal growth of the VO 2, it is provided in order to improve the surface smoothness of the VO 2 thin film.
【0033】次に、本発明の光ディスクの製造方法につ
いて図1及び図6を基に説明する。上記光ディスクを製
造するには上述の従来の光ディスク30と同様に図6に
示す直流マグネトロン装置40を用いる。図6に於い
て、真空チャンバー11内に基板12とターゲット22
を対向して配置し、この間に上記膜厚センサ14を設け
てある。真空チャンバー11内にはタ−ゲット22が数
個配置され、基板に対向する位置にタ−ゲットを移動し
て、スパッタしたい金属に直流電源16から電圧を印加
して基板上に成膜するようになっている。タ−ゲット2
2の下部23には水冷パイプ24を通じて冷却水が流れ
ており、タ−ゲット22の温度が上昇し、スパッタレ−
トが変化しないようになっている。基板にはガラス基
板、ターゲットにはタンタル金属を用いている。膜厚セ
ンサ−14は水晶式のもので水晶振動子の表面に薄膜が
付着すると共振周波数が変化することを利用している。
制御器19は膜厚センサ−14の共振周波数の変化によ
り、スパッタレ−トが一定になるように直流電源16の
電圧を制御している。成膜の間、基板は基板ホルダーに
埋め込んだヒーター13で加熱できるようになってい
る。まずタンタルからなる下地層6の成膜について説明
する。真空チャンバー11は真空ポンプ18により予め
3×10-4Pa以下に排気する。ガスパイプ17を通し
てArガスを導入して排気調節弁25によって排気量を
調節した後、4×10-1Paの真空度にし、本スパッタ
に先立ちタンタル金属をスパッタする。これによってタ
ーゲット表面の酸化層を除去する。Next, a method of manufacturing the optical disk of the present invention will be described with reference to FIGS. To manufacture the above-mentioned optical disk, the DC magnetron device 40 shown in FIG. 6 is used similarly to the above-mentioned conventional optical disk 30. In FIG. 6, the substrate 12 and the target 22 are placed in the vacuum chamber 11.
Are opposed to each other, and the film thickness sensor 14 is provided between them. Several targets 22 are arranged in the vacuum chamber 11, and the targets are moved to a position facing the substrate so that a voltage is applied from the DC power supply 16 to the metal to be sputtered to form a film on the substrate. It has become. Target 2
Cooling water is flowing through the water cooling pipe 24 to the lower portion 23 of the No. 2 so that the temperature of the target 22 rises and the spatter rate is increased.
It does not change. A glass substrate is used for the substrate, and tantalum metal is used for the target. The film thickness sensor 14 is of a crystal type and utilizes that the resonance frequency changes when a thin film is attached to the surface of the crystal unit.
The controller 19 controls the voltage of the DC power supply 16 so that the sputter rate becomes constant by changing the resonance frequency of the film thickness sensor 14. During film formation, the substrate can be heated by the heater 13 embedded in the substrate holder. First, the film formation of the underlayer 6 made of tantalum will be described. The vacuum chamber 11 is evacuated in advance to 3 × 10 −4 Pa or less by the vacuum pump 18. After Ar gas is introduced through the gas pipe 17 and the exhaust amount is adjusted by the exhaust control valve 25, the degree of vacuum is set to 4 × 10 −1 Pa and tantalum metal is sputtered before the main sputtering. This removes the oxide layer on the target surface.
【0034】シャッタ15を開け所定の膜厚になるまで
タンタル(Ta)下地層6を成膜する。所定の成膜後は
シャッタ15を閉じる。成膜の間、基板12は300〜
500℃に加熱するようにする。この下地層6の膜厚
は、上述のように5〜100nmにあり、好ましくは、
25〜30nmにする。The shutter 15 is opened, and the tantalum (Ta) underlayer 6 is formed to a predetermined film thickness. After the predetermined film formation, the shutter 15 is closed. During the film formation, the substrate 12 is 300 to
Heat to 500 ° C. The thickness of the underlayer 6 is 5 to 100 nm as described above, and preferably,
25 to 30 nm.
【0035】次にタンタルから成る下地層6上へのVO
2 薄膜の形成について説明する。タ−ゲット22をバナ
ジウム金属に変え、タンタル下地層6の形成と同様に
し、真空チャンバ−内11の真空度は真空ポンプ18に
より3×10-4Pa以下に排気後、Arガスを導入し
て、所定の真空度にする。上記下地層6が形成された基
板を300〜500℃に加熱し、ArとO2 の混合ガス
中でバナジウムの反応性スパッタを行う。以下、上記光
ディスク30と同様に、シャッタ15を閉じて前スパッ
タをしたのち、成膜速度を2×10-2〜6×10-2nm
の範囲で制御し、更に酸素分圧を3.5%以下に制御し
てVO2 を成膜させる。VO2 薄膜の厚さは60〜75
nmnにあり、好ましくは65〜70にする。以上のよ
うなVO2 成膜の実験を行った結果、基板の加熱温度
は、300〜380℃の範囲が好ましく、この範囲内で
あると、VO2 薄膜が大面積に渡って膜厚や結晶状態等
が均一に形成されることが明らかになった。これ以外の
範囲では、VO2 の成膜が可能ではあるものの、例え
ば、不均一な膜厚で成膜されてしまう等、光ディスクと
して使用不可能な薄膜が形成されてしまうものもあっ
た。Next, VO on the underlayer 6 made of tantalum
2 The formation of a thin film will be described. The target 22 is changed to vanadium metal, and the vacuum degree in the vacuum chamber 11 is evacuated to 3 × 10 −4 Pa or less by the vacuum pump 18 in the same manner as in the formation of the tantalum base layer 6, and then Ar gas is introduced. , To a predetermined degree of vacuum. The substrate on which the underlayer 6 is formed is heated to 300 to 500 ° C., and reactive sputtering of vanadium is performed in a mixed gas of Ar and O 2 . After that, as in the case of the optical disc 30, the shutter 15 is closed and pre-sputtering is performed, and then the film formation rate is set to 2 × 10 −2 to 6 × 10 −2 nm.
And the oxygen partial pressure is controlled to 3.5% or less to form VO2 film. The thickness of VO2 thin film is 60 ~ 75
nmn, preferably 65-70. As a result of the above VO 2 film forming experiment, the heating temperature of the substrate is preferably in the range of 300 to 380 ° C. Within this range, the VO 2 thin film has a large film thickness and crystallinity over a large area. It was clarified that the state and the like were formed uniformly. In the range other than this, although VO 2 can be formed, there are some cases in which a thin film that cannot be used as an optical disk is formed, for example, a film is formed with a non-uniform film thickness.
【0036】以上の方法によりas-depo (アズデポジシ
ョン)で金属−非金属転移を示す多結晶のVO2 薄膜
を、優れた表面平滑性で、均一しかも再現性よく得るこ
とができる。また、タンタルにより下地層6を構成する
ことで、バナジウム下地層5を有する上記光ディスク3
0よりも基板加熱温度が低温であってもVO2 の積層が
可能となる。By the above method, a polycrystalline VO 2 thin film exhibiting a metal-nonmetal transition in as-depo can be obtained with excellent surface smoothness and with good reproducibility. Further, by forming the underlayer 6 of tantalum, the optical disc 3 having the vanadium underlayer 5 is formed.
It is possible to stack VO 2 even if the substrate heating temperature is lower than 0.
【0037】<実験例>真空チャンバー11内の雰囲気
を3×10-4Paまで排気した後、アルゴンを導入し、
4.0×10-1Paとした。タ−ゲット22はタンタル
金属である。まず、本スパッタに先立ちタンタル金属を
スパッタする。タンタル金属のスパッタリングは、スパ
ッタリング電流0.5A、直流電源16から供給される
電圧360V、成膜速度0.1nm/sで5分間行う。
その後シャッタ15を開け、基板12上にタンタル金属
が25〜30nm成膜後、シャッタ15を閉じ、成膜を
停止する。ついで、タ−ゲット22をバナジウム金属に
変え、酸素とアルゴンを導入し、全圧力4.2×10-1
Pa、酸素分圧1.4×10-2Paとし、スパッタリン
グ電流0.1A、電圧410Vで30分間プレスパッタ
リングを行う。その後、表面温度360℃のTa下地層
付きの基板12上へ本スパッタリングを成膜速度を制御
して行った。成膜速度2〜6×10-2nm/sの範囲で
VO2 膜が再現性良く生成された。この時、スパッタリ
ング時間を制御することによって、基板12上への成膜
厚さを40nm〜90nmまで変化させたサンプルを作
製した。このVO2 膜厚の温度に対する反射率変化を波
長600nmの光で測定したところ、金属−非金属転移
が68℃に観察された。図7は波長600nmの光を光
ディスクの透明基板側から照射した場合のVO2 膜厚の
温度に対する反射率とVO2 膜厚との関係である。◇は
周囲温度20℃で測定された低温相に於ける特性を示
し、○は周囲温度100℃で測定された高温相に於ける
特性を示す。図7に示すように、VO2 膜厚が60〜7
5nm間では、低温相(20℃)での反射率は22〜2
5%、高温相(100℃)での反射率は5〜10%であ
った。また、VO2膜厚が65〜70nmでは低温相
(20℃)での反射率は23〜24%、高温相(100
℃)での反射率は5〜6%であった。低温相と高温相の
反射率の差は大きい程光ディスクの再生エラ−発生率が
小さくすることができるので、実用的には反射率差の大
きいVO2 膜厚が65〜70nmが好ましい。また、結
晶粒径は走査型電子顕微鏡で観察できないほど微細であ
った。<Experimental Example> The atmosphere in the vacuum chamber 11 was evacuated to 3 × 10 -4 Pa, and then argon was introduced.
It was set to 4.0 × 10 −1 Pa. The target 22 is a tantalum metal. First, tantalum metal is sputtered prior to the main sputtering. Sputtering of tantalum metal is performed for 5 minutes at a sputtering current of 0.5 A, a voltage of 360 V supplied from the DC power source 16 and a film forming rate of 0.1 nm / s.
After that, the shutter 15 is opened to form a film of tantalum metal on the substrate 12 with a thickness of 25 to 30 nm, and then the shutter 15 is closed to stop the film formation. Then, the target 22 was changed to vanadium metal, oxygen and argon were introduced, and the total pressure was 4.2 × 10 -1.
Pre-sputtering is performed at a sputtering current of 0.1 A and a voltage of 410 V for 30 minutes with Pa at an oxygen partial pressure of 1.4 × 10 -2 Pa. After that, main sputtering was performed on the substrate 12 with a Ta underlayer having a surface temperature of 360 ° C. while controlling the deposition rate. A VO 2 film was formed with good reproducibility in the film formation rate range of 2 to 6 × 10 −2 nm / s. At this time, by controlling the sputtering time, samples were produced in which the film thickness on the substrate 12 was changed from 40 nm to 90 nm. When the reflectance change of this VO 2 film thickness with respect to temperature was measured with light having a wavelength of 600 nm, a metal-nonmetal transition was observed at 68 ° C. FIG. 7 shows the relationship between the reflectance and the VO 2 film thickness with respect to the temperature of the VO 2 film thickness when light having a wavelength of 600 nm is irradiated from the transparent substrate side of the optical disk. The open circles show the characteristics in the low temperature phase measured at an ambient temperature of 20 ° C, and the open circles show the characteristics in the high temperature phase measured at an ambient temperature of 100 ° C. As shown in FIG. 7, the VO 2 film thickness is 60 to 7
Between 5 nm, the reflectance in the low temperature phase (20 ° C) is 22-2.
The reflectance at 5% and the high temperature phase (100 ° C.) was 5 to 10%. Further, when the VO 2 film thickness is 65 to 70 nm, the reflectance in the low temperature phase (20 ° C.) is 23 to 24%, and the reflectance in the high temperature phase (100 ° C.).
The reflectance at (° C.) was 5 to 6%. The larger the difference in reflectance between the low temperature phase and the high temperature phase is, the smaller the reproduction error generation rate of the optical disk can be made. Therefore, it is practically preferable that the VO 2 film thickness having a large reflectance difference is 65 to 70 nm. The crystal grain size was so fine that it could not be observed with a scanning electron microscope.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク及びその製造方法によれば、60〜75nm厚のバナ
ジウム酸化物薄膜層の形成により、より短波長光で再生
できる高密度記録の光ディスクが可能となり、更に、2
5〜30nm厚さのタンタル成る下地層を設けること
で、バナジウム酸化物薄膜層表面の平滑性が向上され、
高密度記録された光ディスクに十分に適応させることが
可能となる。As described above, according to the optical disk of the present invention and the method for manufacturing the same, a high density recording optical disk which can be reproduced with shorter wavelength light can be obtained by forming a vanadium oxide thin film layer having a thickness of 60 to 75 nm. It becomes possible, and further 2
By providing an underlayer of tantalum having a thickness of 5 to 30 nm, the smoothness of the vanadium oxide thin film layer surface is improved,
It becomes possible to sufficiently adapt to an optical disc recorded at high density.
【図1】本発明の光ディスクの第一の実施例の構成を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a first embodiment of an optical disc of the present invention.
【図2】先願の光ディスクの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical disc of a prior application.
【図3】先願の光ディスクの構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical disc of a prior application.
【図4】VO2 膜の温度と反射率との関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature and reflectance of a VO 2 film.
【図5】従来ディスクに於けるVO2 膜の膜厚と反射率
との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the film thickness of a VO 2 film and the reflectance in a conventional disc.
【図6】直流マグネトロン装置の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a DC magnetron device.
【図7】本発明ディスクに於けるVO2 膜の膜厚と反射
率との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the film thickness of the VO 2 film and the reflectance in the disk of the present invention.
10、20、30 光ディスク 1 透明基板 2 バナジウム酸化物薄膜 3 反射層 4 保護層 5 下地層 10, 20, 30 Optical disc 1 Transparent substrate 2 Vanadium oxide thin film 3 Reflective layer 4 Protective layer 5 Underlayer
Claims (2)
移を示すバナジウム酸化物薄膜と、タンタルからなる下
地層と、反射膜とからなるこの順に設けた光ディスクに
おいて、 前記金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜及び
下地層の厚さをそれぞれ60〜75nm,25〜30n
mとすることを特徴とする光ディスク。1. An optical disk provided with at least a transparent substrate, a vanadium oxide thin film exhibiting a metal-nonmetal transition, an underlayer made of tantalum, and a reflective film in this order, wherein the metal-nonmetal transition is The thicknesses of the vanadium oxide thin film and the underlayer shown are 60 to 75 nm and 25 to 30 n, respectively.
An optical disk characterized by having m.
移を示すバナジウム酸化物薄膜と、タンタルからなる下
地層と、反射膜とからなるこの順に設けた光ディスク製
造方法において、 不活性ガスによるタンタル金属のスパッタリングによっ
て前記透明基板表面にタンタルから成る下地層の厚さを
25〜30nmとし、 前記下地層を形成した透明基板の温度を300〜500
℃に保ち、酸素分圧が3.5%以下の不活性ガス中で、
成膜速度を2×10-2〜6×10-2nm/sに制御し
て、バナジウム金属を反応性スパッタリングして前記下
地層上に金属−非金属転移を示すバナジウム酸化物薄膜
の厚さを60〜75nmとすることを特徴とする光ディ
スクの製造方法。2. An optical disk manufacturing method comprising at least a transparent substrate, a vanadium oxide thin film exhibiting a metal-nonmetal transition, an underlayer made of tantalum, and a reflective film, which are provided in this order. The thickness of the underlying layer made of tantalum is 25 to 30 nm on the surface of the transparent substrate by sputtering metal, and the temperature of the transparent substrate on which the underlying layer is formed is 300 to 500.
Kept at ℃, in an inert gas with an oxygen partial pressure of 3.5% or less,
Thickness of vanadium oxide thin film showing metal-nonmetal transition on the underlayer by reactive sputtering of vanadium metal by controlling the film formation rate to 2 × 10 -2 to 6 × 10 -2 nm / s. Of 60 to 75 nm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7294772A JPH09115179A (en) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | Optical disk and its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7294772A JPH09115179A (en) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | Optical disk and its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09115179A true JPH09115179A (en) | 1997-05-02 |
Family
ID=17812101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7294772A Pending JPH09115179A (en) | 1995-10-18 | 1995-10-18 | Optical disk and its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09115179A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016072549A (en) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 株式会社アルバック | Functional element and method of manufacturing vanadium dioxide thin film |
US9608139B2 (en) | 2012-08-29 | 2017-03-28 | Lg Electronics Inc. | Solar cell |
-
1995
- 1995-10-18 JP JP7294772A patent/JPH09115179A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9608139B2 (en) | 2012-08-29 | 2017-03-28 | Lg Electronics Inc. | Solar cell |
JP2016072549A (en) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 株式会社アルバック | Functional element and method of manufacturing vanadium dioxide thin film |
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