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JP2013157059A - Recording medium and sputtering system manufacturing recording medium - Google Patents

Recording medium and sputtering system manufacturing recording medium Download PDF

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JP2013157059A
JP2013157059A JP2012017699A JP2012017699A JP2013157059A JP 2013157059 A JP2013157059 A JP 2013157059A JP 2012017699 A JP2012017699 A JP 2012017699A JP 2012017699 A JP2012017699 A JP 2012017699A JP 2013157059 A JP2013157059 A JP 2013157059A
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JP
Japan
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film
recording
pillar
substrate
recording medium
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Pending
Application number
JP2012017699A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kusada
英夫 草田
Norihito Fujinoki
紀仁 藤ノ木
Takashi Nishihara
孝史 西原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording medium capable of reducing degradation of cross erasing characteristic caused by a heat which is given to a pillar and is conducted to a neighboring pillar during recording operation.SOLUTION: The recording medium includes: a substrate having plural projections each disposed in an island shape; and a thin film of one or more layer including a recording layer of a recording material formed over the substrate. Among the neighboring projections, in the side wall of the projection excluding the upper face of the projection and in the bottom face among the projections, there is an area in which the film thickness of at least the recording layer in the thin film is 2% or less of the film thickness of the thin film deposited over the upper face of the projection.

Description

本発明は、記録材料を含む凸部を基板上に配列し、情報の記録および再生を行う記録媒体と記録媒体を製造するためのスパッタリング装置に関する。   The present invention relates to a recording medium that records and reproduces information by arranging convex portions including a recording material on a substrate, and a sputtering apparatus for manufacturing the recording medium.

情報記録の分野では様々な研究が進められており、中でも光情報記録媒体は、長期間安定して保存できる情報記録媒体として、これまでに多くの研究・開発がなされてきた。現在までに、商品として、CD、DVD、Blu−rayディスクなどが開発されており、世の中に広く普及している。   Various studies have been carried out in the field of information recording. In particular, optical information recording media have been extensively studied and developed as information recording media that can be stored stably for a long period of time. To date, CDs, DVDs, Blu-ray discs, and the like have been developed as products and are widely used in the world.

さらなる情報記録分野の進歩に伴って、より高密度の光メモリが求められるようになりつつある。CD、DVD、Blu−rayディスクは、最短マーク長をそれぞれ、0.83μm、0.40μm、0.15μmと小さくすることによって高密度化を実現してきた。しかしながら現行の光記録方式では、光の回折限界から、これ以上の大幅な記録マークの微小化は困難と考えられている。   With further progress in the information recording field, higher density optical memories are being demanded. CDs, DVDs, and Blu-ray discs have achieved higher densities by reducing the shortest mark lengths to 0.83 μm, 0.40 μm, and 0.15 μm, respectively. However, in the current optical recording system, it is considered difficult to make the recording mark much smaller than this because of the diffraction limit of light.

近年、近接場光を用いた光記録方式がこの回折限界を打破する技術として大きな注目を集めるようになった。上記近接場光は、光の波長以下の寸法の開口やナノ粒子等に光が入射したとき、それらのごく近傍に局在化した形で、発生する光をいう。この近接場光で形成されるスポット径は、入射光の波長には依らず、入射した開口や微粒子等の寸法で決まる。   In recent years, optical recording methods using near-field light have attracted much attention as a technology that breaks this diffraction limit. The near-field light refers to light that is generated in a form that is localized in the vicinity of light when the light is incident on an aperture, nanoparticle, or the like having a size that is smaller than the wavelength of the light. The spot diameter formed by the near-field light does not depend on the wavelength of the incident light, but is determined by the size of the incident aperture or fine particles.

従来の近接場光による記録方法として、先鋭化したファイバーフロープ等に光を入射し、その先端に設けた微小開口に近接場光を発生させる方法が多く採られてきたが、入射光に対する光の利用効率が低いという課題があった。近年、この光利用効率を大幅に向上させる技術として、金属の表面フラズモン共鳴を利用した近接場光発生素子が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a conventional recording method using near-field light, many methods have been adopted in which light is incident on a sharpened fiber loop or the like, and near-field light is generated in a minute opening provided at the tip thereof. There was a problem that the use efficiency of the was low. In recent years, a near-field light generating element using metal surface plasmon resonance has been proposed as a technique for greatly improving the light utilization efficiency (see, for example, Patent Document 1).

この技術は、微小な金属膜に適当な波長の光を照射して表面プラズモン共鳴を誘起し、金属膜近傍に近接場光を発生させて記録再生を行うものである。また、記録密度を向上させるために、予め基板にパターンを形成しておくことにより安定した記録再生を行う方法も多く提案されている(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)。   In this technique, a minute metal film is irradiated with light of an appropriate wavelength to induce surface plasmon resonance, and near-field light is generated in the vicinity of the metal film to perform recording / reproduction. In order to improve the recording density, many methods for performing stable recording and reproduction by forming a pattern on a substrate in advance have been proposed (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).

これらを利用してより微小な記録マークを記録することで、光メモリのさらなる高密度化、大容量化を実現することができる。特に書換型のCD、DVD、及びBlu−rayディスクでは、記録膜として相変化記録材料が広く用いられている(例えば特許文献4参照。)。この場合、相変化記録材料を光スポットによって加熱・急冷することでアモルファス化する、あるいは加熱・徐冷することで結晶化する等により、マークを記録する。この相変化記録材料の研究及び開発は、これまで広く盛んに行われてきている。現在の光記録媒体における高密度化の限界は、相変化記録材料によるものでなく、現行の光記録方式の回折限界(形成される光スポットの大きさ)で決まっている。従って、より小さな光スポット、あるいは、より小さな加熱領域を形成することができれば、相変化記録材料は高密度記録用材料としてまだまだ大きな可能性を秘めている。よって、相変化記録材料は、今後さらなる高密度記録においても有望な材料であると考えられる。   By using these to record finer recording marks, it is possible to realize further higher density and larger capacity of the optical memory. Particularly in rewritable CDs, DVDs, and Blu-ray discs, phase change recording materials are widely used as recording films (see, for example, Patent Document 4). In this case, the mark is recorded by, for example, making the phase change recording material amorphous by heating / quenching with a light spot or crystallizing by heating / slow cooling. The research and development of this phase change recording material has been extensively conducted so far. The limit of density increase in the current optical recording medium is not due to the phase change recording material, but is determined by the diffraction limit (the size of the formed light spot) of the current optical recording system. Therefore, if a smaller light spot or a smaller heating region can be formed, the phase change recording material still has great potential as a high-density recording material. Therefore, it is considered that the phase change recording material is a promising material for further high density recording in the future.

上記方式に適した媒体として、例えば、基板と、基板上に孤立した状態で配列された情報記録材料を含む粒子部とを含み、前記粒子部の情報記録方向の幅を30nm以下とした媒体が提案されている(例えば、特許文献5参照。)。すなわち、記録領域のサイズをナノオーダーとして、高密度化、大容量化を実現する提案であり、情報記録媒体を含むナノオーダーの微粒子(以降、「ナノ粒子」と称す。)を基板上に孤立した状態で配列することが提案されている。   As a medium suitable for the above method, for example, a medium including a substrate and a particle portion including an information recording material arranged in an isolated state on the substrate, and having a width in the information recording direction of the particle portion of 30 nm or less. It has been proposed (see, for example, Patent Document 5). In other words, it is a proposal to achieve high density and large capacity by setting the size of the recording area to the nano order, and nano-order fine particles (hereinafter referred to as “nanoparticles”) including the information recording medium are isolated on the substrate. It has been proposed to arrange in such a state.

このような孤立した情報記録材料を含むナノ粒子を形成するには、エッチング法とスパッタリング法が有力である。   In order to form nanoparticles containing such an isolated information recording material, an etching method and a sputtering method are effective.

ところで、凹凸基板上に連続的に薄膜を形成する方法としては、サブミクロンオーダーの凹凸が設けられた基板と、スパッタリングターゲットとを対向させた状態でスパッタリングを行なう方法が、DVD、もしくはBlu−rayの工法として従来より広く知られている。例えば、スパッタ条件を適宜設定することによって、基板の凹凸面の側壁に堆積する膜厚を左右で均一化・薄膜化する方法等が提案されている(例えば、特許文献6参照。)。   By the way, as a method of continuously forming a thin film on a concavo-convex substrate, a method in which sputtering is performed in a state where a substrate provided with concavo-convex of submicron order and a sputtering target are opposed to each other is DVD or Blu-ray. This method has been widely known. For example, a method has been proposed in which the film thickness deposited on the sidewalls of the concavo-convex surface of the substrate is made uniform and thinned on the left and right sides by appropriately setting sputtering conditions (see, for example, Patent Document 6).

このように側面の膜厚を制御することによって、隣接するトラック間に伝わる熱量を低減させて、隣接トラックの信号の劣化(いわゆるクロスイレース特性)を抑制している。
また、例えば、DVD、もしくはBlu−rayディスクにおいては、記録マークと記録マークとの熱干渉を抑制する工夫として、1つのマークを記録する際に、光の発光パルスをマルチ上にして、連続的に光を照射させる、いわゆる記録ストラテジを記録マーク長に応じて最適化することにより、記録マークの歪を抑制する記録方式が広く知られている。
By controlling the film thickness on the side surfaces in this way, the amount of heat transmitted between adjacent tracks is reduced, and the deterioration of the signals of adjacent tracks (so-called cross erase characteristics) is suppressed.
In addition, for example, in a DVD or Blu-ray disc, as a device for suppressing thermal interference between recording marks, when recording one mark, the light emission pulse is set to multi and continuously. A recording method that suppresses distortion of a recording mark by optimizing a so-called recording strategy that irradiates light in accordance with the recording mark length is widely known.

特開2003−114184号公報JP 2003-114184 A 特許第2584122号公報Japanese Patent No. 2584122 特許第3793040号公報Japanese Patent No. 3793040 特許第2574325号公報Japanese Patent No. 2574325 WO2010/116707A1WO2010 / 116707A1 特開2001−143318号公報JP 2001-143318 A

上述のように、情報記録材料を含む孤立したナノ粒子の形成方法としては、エッチング法とスパッタリング法が有力である。このうち、エッチング法は、例えば、平らな基板上に記録材料を含む1層以上の薄膜を連続的に形成した後に、その表面上に網の目上のマスクを施して表面をエッチング処理し、マスクで覆われていない箇所の記録材料をエッチング処理して、マスクで覆われた箇所の記録材料を孤立化する方法である。   As described above, an etching method and a sputtering method are effective as methods for forming isolated nanoparticles containing an information recording material. Among these, the etching method is, for example, continuously forming one or more thin films containing a recording material on a flat substrate, then applying a mask on the surface to etch the surface, In this method, the recording material in a portion not covered with the mask is etched to isolate the recording material in the portion covered with the mask.

しかしながら、エッチング法による孤立したナノ粒子の形成は、エッチング工程およびエッチングのためのマスク形成工程等の複雑な工程を含むため、後に記すスパッタリング法で形成される光ディスクと比べた場合、量産性に劣るという課題がある。   However, the formation of isolated nanoparticles by an etching method includes complicated processes such as an etching process and a mask formation process for etching, and therefore is inferior in mass productivity when compared with an optical disk formed by a sputtering method described later. There is a problem.

一方、スパッタリング法では、例えば、あらかじめ基板上に孤立した状態で配列された島状の凹凸を形成した基板に、スパッタリングによって1層以上の記録材料を含む薄膜を連続的に形成する方法であり、形成方法がエッチング法に比べて複雑でないため、量産性に優れた方法である。   On the other hand, the sputtering method, for example, is a method of continuously forming a thin film containing one or more recording materials by sputtering on a substrate on which island-shaped irregularities previously arranged in an isolated state on the substrate are formed, Since the formation method is less complicated than the etching method, the method is excellent in mass productivity.

従来方法におけるスパッタリング工法では、ピラー基板上の凸部(以降、「ピラー」とも称す。)の側壁面、およびピラーとピラーとの間の平面には、上記特許文献6にも記されたように、ある程度の膜厚を有する膜が堆積されている。つまり、ピラー基板の全面にわたって、1つの記録材料からなる記録層が連続的に繋がった状態となっている。このことは、1つのピラーに記録する際に、そのピラーに与える熱エネルギーが膜面内に伝わりやすくなり、クロスイレースによって隣接するピラーの記録状態を変化させることによる信号劣化を発生させる問題がある。   In the conventional sputtering method, the side wall surface of the convex portion on the pillar substrate (hereinafter also referred to as “pillar”) and the plane between the pillar and the pillar are as described in Patent Document 6 above. A film having a certain thickness is deposited. That is, the recording layers made of one recording material are continuously connected over the entire surface of the pillar substrate. This means that when recording is performed on one pillar, thermal energy given to the pillar is easily transmitted in the film surface, and there is a problem in that signal deterioration is caused by changing the recording state of the adjacent pillar by cross erase. .

本発明の目的は、記録時にピラーに与える熱が隣接するピラーに伝熱することによって生じるクロスイレースによる信号劣化を抑制できる記録媒体を提供することである。   An object of the present invention is to provide a recording medium that can suppress signal deterioration due to cross erase caused by heat applied to a pillar during recording being transferred to an adjacent pillar.

本発明に係る記録媒体は、複数の凸部が島状に配列された基板と、
前記基板の上に設けられた、記録材料からなる記録層を含む1層以上の薄膜と、
を備え、
隣接する凸部の間にわたって前記凸部の上面を除く前記凸部の側壁面及び前記凸部の間の底面において、前記薄膜のうち少なくとも前記記録層の膜厚が、前記凸部上面に堆積する前記薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が存在することを特徴とする。
The recording medium according to the present invention includes a substrate having a plurality of convex portions arranged in an island shape,
One or more thin films including a recording layer made of a recording material provided on the substrate;
With
The film thickness of at least the recording layer of the thin film is deposited on the upper surface of the convex portion on the side wall surface of the convex portion excluding the upper surface of the convex portion and the bottom surface between the convex portions between adjacent convex portions. A region having a thickness of 2% or less of the thickness of the thin film exists.

また、前記凸部の上面と前記底面との高低差が1nm以上であって、150nm以下であり、且つ、隣接する前記凸部の中心間距離が2nm以上であって、100nm以下であってもよい。   Further, even if the height difference between the top surface and the bottom surface of the convex portion is 1 nm or more and 150 nm or less, and the distance between the centers of the adjacent convex portions is 2 nm or more and 100 nm or less. Good.

さらに、隣接する凸部の間の前記凸部の側壁面において、前記薄膜のうち少なくとも前記記録層が形成されていない領域が存在してもよい。   Furthermore, on the side wall surface of the convex portion between adjacent convex portions, there may be a region where at least the recording layer is not formed in the thin film.

またさらに、隣接する凸部の間の底面において、前記薄膜のうち少なくとも前記記録層が形成されていない領域が存在してもよい。   Furthermore, at least a region of the thin film where the recording layer is not formed may exist on the bottom surface between adjacent convex portions.

また、前記凸部の上面の記録層は、近接場光により熱記録可能であってもよい。   The recording layer on the upper surface of the convex portion may be capable of thermal recording with near-field light.

さらに、前記凸部の上面の前記記録層の膜厚は、3nm以上であって、30nm以下であってもよい。   Further, the film thickness of the recording layer on the upper surface of the convex portion may be 3 nm or more and 30 nm or less.

またさらに、隣接する凸部の間の前記凸部の側壁面には、前記凸部の上面の前記薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が、前記凸部の側壁面の面積に対して10%以上50%以下の範囲で存在してもよい。   Still further, in the side wall surface of the convex portion between adjacent convex portions, an area having a thickness of 2% or less of the thickness of the thin film on the upper surface of the convex portion is an area of the side wall surface of the convex portion. May be present in the range of 10% to 50%.

また、隣接する凸部の間の底面において、前記凸部の上面の前記薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が、前記底面の面積に対して5%以上30%以下の範囲で存在してもよい。   Moreover, in the bottom face between adjacent convex parts, the area | region used as the film thickness of 2% or less of the film thickness of the said thin film of the upper surface of the said convex part is the range of 5% or more and 30% or less with respect to the area of the said bottom face. May be present.

さらに、前記記録層は、前記基板の面の法線に対して角度15°以上であって、65°以下の範囲の方向からスパッタリングによって前記記録材料を積層して形成したものであってもよい。   Furthermore, the recording layer may be formed by laminating the recording material by sputtering from a direction in an angle range of 15 ° or more and 65 ° or less with respect to the normal of the surface of the substrate. .

本発明に係る記録媒体を製造するスパッタリング装置は、複数の凸部が島状に配列された基板上に記録材料からなる記録層を含む1層以上の薄膜を形成した記録媒体を製造するスパッタリング装置であって、
前記基板を搭載する基板ホルダーと、
前記記録材料からなるターゲットを設置するカソードと、
を備え、
前記基板ホルダーの面の法線と、前記ターゲットの面の法線とのなす角度をθとし、前記ターゲットの面と平行となるx−y平面について、前記基板ホルダーの面の法線を射影した線分と前記x−y平面のx軸の正方向とのなす角度をφとした場合、前記基板ホルダーの前記角度θ及び前記角度φをそれぞれ独立に調整できる角度調整機構を有することを特徴とする。
A sputtering apparatus for producing a recording medium according to the present invention produces a recording medium in which one or more thin films including a recording layer made of a recording material are formed on a substrate having a plurality of convex portions arranged in an island shape. Because
A substrate holder for mounting the substrate;
A cathode on which a target made of the recording material is placed;
With
The angle formed between the normal of the surface of the substrate holder and the normal of the surface of the target is θ, and the normal of the surface of the substrate holder is projected with respect to an xy plane parallel to the surface of the target. And an angle adjustment mechanism capable of independently adjusting the angle θ and the angle φ of the substrate holder, where φ is an angle formed by a line segment and the positive direction of the x-axis of the xy plane. To do.

また、前記角度調整機構は、前記角度θを0°〜75°の範囲で調整できるものであってもよい。   The angle adjustment mechanism may be capable of adjusting the angle θ in the range of 0 ° to 75 °.

さらに、前記カソードと前記基板ホルダーとの距離が、200mm以上であって、1000mm以下の範囲であってもよい。   Further, the distance between the cathode and the substrate holder may be 200 mm or more and 1000 mm or less.

本発明の記録媒体及びその製造装置によれば、隣接し合う凸部との間、もしくは隣接しあう凹部との間には、ピラー上面に堆積する膜厚の2%以下の膜厚となる領域を設けることによって、基板凸部上に形成された薄膜間に伝わる熱量を抑制することができる。これによって、記録時のクロスイレースによる隣接するピラーの信号劣化を抑制することができ、記録特性に優れた記録媒体を提供することができる。   According to the recording medium and the manufacturing apparatus of the present invention, a region having a film thickness of 2% or less of the film thickness deposited on the upper surface of the pillar is formed between adjacent convex portions or adjacent concave portions. By providing, it is possible to suppress the amount of heat transferred between the thin films formed on the substrate protrusions. Thereby, it is possible to suppress signal deterioration of adjacent pillars due to cross erase during recording, and it is possible to provide a recording medium having excellent recording characteristics.

本発明の実施の形態2における記録媒体についての一部断面図Partial sectional view of the recording medium in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2におけるピラー基板の外観を示す模式図The schematic diagram which shows the external appearance of the pillar board | substrate in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における記録媒体を成膜するスパッタ装置の一部断面図Partial sectional view of a sputtering apparatus for forming a recording medium in Embodiment 2 of the present invention 基板ホルダーの面の基準面に対する傾きを極座標表示する場合の概略図Schematic diagram of polar display of the inclination of the substrate holder surface relative to the reference surface 本発明の実施例1における記録媒体の断面TEM断面図Sectional TEM sectional view of a recording medium in Example 1 of the present invention 本発明の実施の形態2における記録媒体の記録方法を示す模式図Schematic diagram showing a recording method of a recording medium in Embodiment 2 of the present invention

以下に、本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
まず、本発明の効果を検証する目的で、ナノオーダーに連続的に配列した記録材料を含む孤立する一つのピラーを過熱したときに、上記ピラーに隣接するピラーの記録材料に伝わる熱量について、熱シミュレーションを行った結果を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.
(Embodiment 1)
First, for the purpose of verifying the effect of the present invention, when one isolated pillar including a recording material continuously arranged in nano order is heated, the amount of heat transferred to the recording material of the pillar adjacent to the pillar is The result of the simulation will be described.

シミュレーションモデルとしては、直径25nm、高さ35nm、ピラー上面の中心位置と、ピラーに最も隣接するピラー上面の中心位置との平均距離は40nmとして、島状に孤立的に配列したピラー基板上に、記録材料が隣接するピラー間にわたって連続的に設けられており、その膜厚がそれぞれ
1)ピラー上面には記録材料が均一に20nm形成され、ピラー側壁面には膜厚0.1nm形成され、ピラーとピラーとの間の平面(底面)には、膜厚0.1nm形成された場合と、
2)ピラー上面には記録材料が均一に20nm形成され、かつ、ピラーとピラーとの間の底面には均一に膜厚10nm形成され、ピラー側壁面には膜厚0.1nm形成された場合と、
3)ピラー上面には記録材料が均一に20nm形成され、かつ、ピラーとピラーとの間の底面には均一に膜厚10nm形成され、かつピラー側壁面には均一に膜厚5nm形成された場合、
との3つの場合について検討した。なお、1)〜3)のいずれの場合もピラーの周囲360°にわたるピラー側壁面について均一に膜が形成されている。これらの場合において、任意のピラー上面の記録材料の中心温度を、室温(20℃)から50p(ピコ)秒間かけて、500℃にしたときの、隣接するピラーの上面の記録材料の中心温度を調べた。記録材料としてはGe10Sb90(mol%)とし、ピラー材質は石英ガラスとし、ピラーとピラーとの間は空気として、熱シミュレーションを実施した。
As a simulation model, a diameter of 25 nm, a height of 35 nm, an average distance between the center position of the pillar upper surface and the center position of the pillar upper surface closest to the pillar is 40 nm, on the pillar substrate arranged in an island shape, The recording material is continuously provided between adjacent pillars, each having a film thickness of 1) the recording material is uniformly formed to 20 nm on the upper surface of the pillar, and the film thickness of 0.1 nm is formed on the pillar side wall surface. When the film thickness is 0.1 nm on the plane (bottom surface) between the pillar and the pillar,
2) The case where the recording material is uniformly formed to 20 nm on the upper surface of the pillar, the film thickness of 10 nm is uniformly formed on the bottom surface between the pillars, and the film thickness of 0.1 nm is formed on the pillar side wall surface. ,
3) When the recording material is uniformly formed to 20 nm on the top surface of the pillar, the film thickness is uniformly formed to 10 nm on the bottom surface between the pillars, and the film thickness is uniformly formed to 5 nm on the pillar side wall surface. ,
The three cases were examined. In any of the cases 1) to 3), a film is uniformly formed on the pillar side wall surface extending 360 ° around the pillar. In these cases, when the central temperature of the recording material on the upper surface of any pillar is set to 500 ° C. from room temperature (20 ° C.) to 50 p (pico) seconds, the central temperature of the recording material on the upper surface of the adjacent pillar is Examined. The thermal simulation was carried out using Ge 10 Sb 90 (mol%) as the recording material, quartz glass as the pillar material, and air between the pillars.

熱シミュレーションの結果、隣接するピラーの中心温度が1)の場合においては、190℃であり、2)の場合では240℃であり、3)の場合では290℃であった。
すなわち、熱シミュレーションの結果から、ナノオーダーの膜厚の記録材料を含む任意のピラー上面に、数ピコ秒オーダーの極めて短い時間で熱を加えた場合、ピラー上面以外の膜、つまりピラー側壁面に設けられた膜、底面に設けられた膜、を通して隣接するピラー上面に熱が伝わることが分かる。また、これらの場合に、ピラー上面以外の膜、つまりピラー側壁面に設けられた膜、底面に設けられた膜の膜厚が薄いほど隣接するピラーに伝わる熱量は小さくなることが分かる。
本結果から、ピラー上面以外の膜の膜厚が薄いほど、記録時にピラーに与える熱が隣接するピラーに伝熱することによって生じるクロスイレースを抑制できることを見出した。
As a result of thermal simulation, it was 190 ° C. when the center temperature of the adjacent pillar was 1), 240 ° C. in the case of 2), and 290 ° C. in the case of 3).
That is, from the result of thermal simulation, when heat is applied to an arbitrary pillar upper surface including a recording material with a nano-order film thickness in a very short time of the order of several picoseconds, a film other than the pillar upper surface, that is, the pillar side wall surface is exposed. It can be seen that heat is transferred to the upper surface of the adjacent pillar through the provided film and the film provided on the bottom surface. Further, in these cases, it is understood that the amount of heat transmitted to the adjacent pillars becomes smaller as the film thickness of the film other than the pillar upper surface, that is, the film provided on the pillar side wall surface and the film provided on the bottom surface is thinner.
From these results, it was found that the thinner the film other than the upper surface of the pillar, the more the cross erase caused by the heat transferred to the pillar during recording is transferred to the adjacent pillar.

(実施の形態2)
図1は、本発明の実施の形態2に係る記録媒体100の構成を示す概略図である。図1に示すように、この記録媒体100は、ガラスからなる基板上にあらかじめ複数のピラー101が島状に孤立して形成された基板102と、その上に設けられた相変化膜と、を備えている。ここで、相変化膜のうち、ピラー上面106に形成された相変化膜を、ピラー上面膜103と称する。また、ピラー101とピラー101との間の底面107に形成された相変化膜を、底面膜104と称する。さらに、ピラー101の側壁面108に堆積した相変化膜を側壁膜105と称する。なお、図1においては側壁面108に部分的に側壁膜105が付着した図を模式的に示している。
なお、近接場光により情報の記録・再生を担う相変化膜としては、主にピラー上面膜103である。
また、記録媒体100は、後述するように、それぞれの相変化膜103〜105を保護する保護層を有していてもよい。
(Embodiment 2)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a recording medium 100 according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 1, this recording medium 100 includes a substrate 102 in which a plurality of pillars 101 are isolated in advance in an island shape on a glass substrate, and a phase change film provided thereon. I have. Here, among the phase change films, the phase change film formed on the pillar upper surface 106 is referred to as a pillar upper surface film 103. Further, the phase change film formed on the bottom surface 107 between the pillars 101 is referred to as a bottom film 104. Further, the phase change film deposited on the side wall surface 108 of the pillar 101 is referred to as a side wall film 105. FIG. 1 schematically shows the side wall film 105 partially attached to the side wall surface 108.
The phase change film for recording / reproducing information by near-field light is mainly the pillar upper surface film 103.
Further, the recording medium 100 may have a protective layer for protecting the phase change films 103 to 105 as described later.

以下に、この記録媒体を構成する各構成部材について説明する。   Below, each structural member which comprises this recording medium is demonstrated.

<基板>
基板102は、円盤形状でも多角形状でもいずれでも良く、基板102を構成する材料としては、平坦性が高く、記録再生のために情報記録媒体100を移動させたときの安定性が高いものが好ましい。本実施の形態では、平坦性に優れた5mm角状のガラスを用いたが、これに限定されるものではなく、アルミなどの金属や、ポリカーボネートなどのフラスティック材料を用いてもよい。
<Board>
The substrate 102 may be either a disk shape or a polygonal shape, and the material constituting the substrate 102 is preferably a material having high flatness and high stability when the information recording medium 100 is moved for recording and reproduction. . In this embodiment, 5 mm square glass having excellent flatness is used. However, the present invention is not limited to this, and a metal such as aluminum or a fractal material such as polycarbonate may be used.

<ピラー>
基板102上のピラー101の形状は、おおむね円柱形であることが好ましいが、四角柱であってもよく、ピラー101が島状に孤立していれば良い。その直径201は略25nmに形成されている。隣接しあうピラー101間の間隔203は、略40nmであり、ピラー上面106の中心位置と、底面107の中心位置との平均的な距離は15nm、ピラー101の平均的な高さ204は35nmに形成されている。
<Pillar>
The shape of the pillar 101 on the substrate 102 is preferably generally a cylindrical shape, but may be a quadrangular column as long as the pillar 101 is isolated in an island shape. The diameter 201 is approximately 25 nm. The interval 203 between adjacent pillars 101 is approximately 40 nm, the average distance between the center position of the pillar upper surface 106 and the center position of the bottom surface 107 is 15 nm, and the average height 204 of the pillar 101 is 35 nm. Is formed.

ピラー101の大きさが小さいほど、また、隣接するピラー101間の間隔203が小さいほど、単位面積当たりの記録容量が大きく出来る為、好ましいが、あまり小さすぎると、ナノ粒子を安定・均一に形成することが困難となる。そのため、ピラー直径201ならびにピラー101の間隔203は2nm以上が好ましい。また、ピラー直径201もしくはピラー101の間隔203が大きすぎると、高密度記録が困難となるため、ピラー101の直径201、およびピラー101間隔は100nm以下が好ましい。   The smaller the size of the pillar 101 and the smaller the distance 203 between the adjacent pillars 101, the larger the recording capacity per unit area. This is preferable, but if it is too small, the nanoparticles are formed stably and uniformly. Difficult to do. Therefore, the pillar diameter 201 and the interval 203 between the pillars 101 are preferably 2 nm or more. Further, if the pillar diameter 201 or the interval 203 between the pillars 101 is too large, high-density recording becomes difficult. Therefore, the diameter 201 and the interval between the pillars 101 are preferably 100 nm or less.

ピラー101を基板102上に形成する方法としては、例えば、基板102上に適宜マスキングを施した後に、Ar等のガスによってエッチングする手法が用いられる。ポリカーボネートなどのフラスティック材料を基板とする場合では、エッチング工法のほかに、あらかじめ微細な穴が形成された金型に、基板102を押し付けることによって転写する方法が使用できる。   As a method of forming the pillar 101 on the substrate 102, for example, a method of performing etching with a gas such as Ar after appropriately masking the substrate 102 is used. In the case where the substrate is made of a plastic material such as polycarbonate, in addition to the etching method, a method of transferring the substrate 102 by pressing it against a mold in which fine holes are formed in advance can be used.

ピラー高さ204の下限としては、後で詳細に説明するが、スパッタリング遮蔽効果を有効的に利用できるようにするため、ピラー直径201に対して1/3以上が好ましい。ピラー高さ204が高すぎると、エッチング工法でピラー101を作成した場合、ピラー高さ204が高いとエッチング時間が長くなってしまい、量産性が乏しくなる。
また、ピラー101を上述の金型転写方法により形成する場合では、ピラー高さ204が高いと剥離ムラが発生しやすくなるため、量産性が乏しくなる。したがって、ピラー高さ204には上限があり、量産性を考慮すると、ピラー101の直径に対して3倍を上限とすることが好ましい。
The lower limit of the pillar height 204 is described in detail later, but is preferably 1/3 or more with respect to the pillar diameter 201 in order to effectively use the sputtering shielding effect. If the pillar height 204 is too high, when the pillar 101 is formed by the etching method, if the pillar height 204 is high, the etching time becomes long and mass productivity becomes poor.
Further, in the case where the pillar 101 is formed by the above-described mold transfer method, if the pillar height 204 is high, peeling unevenness is likely to occur, resulting in poor mass productivity. Therefore, the pillar height 204 has an upper limit, and considering mass productivity, the upper limit is preferably three times the diameter of the pillar 101.

<薄膜>
薄膜は、少なくとも記録材料からなる記録層(記録膜)を含む1層以上の層からなる。
本発明においては、ピラー上面膜103、底面膜104、側壁膜105の膜厚はそれぞれ異なり、ピラー上面膜103の膜厚は、3nm以上、30nm以下が好ましい。相変化材料が結晶のときの薄膜の光学特性と、相変化材料がアモルファスのときの薄膜の光学特性との差が、膜厚に乗じて小さくなる。そのため、ピラー上面膜103の膜厚が3nmより薄いと充分に安定した記録信号を得ることが困難となるためである。
<Thin film>
The thin film is composed of one or more layers including at least a recording layer (recording film) made of a recording material.
In the present invention, the pillar top film 103, the bottom film 104, and the sidewall film 105 have different thicknesses, and the pillar top film 103 preferably has a thickness of 3 nm to 30 nm. The difference between the optical properties of the thin film when the phase change material is crystalline and the optical properties of the thin film when the phase change material is amorphous is reduced by multiplying the film thickness. For this reason, if the thickness of the pillar upper surface film 103 is less than 3 nm, it is difficult to obtain a sufficiently stable recording signal.

また、ピラー上面膜103が30nmよりも厚いと、ピラー101の凸部と凸部との間隔が狭い場合には、ピラー上面膜103の膜厚に比例して側壁面108に形成される側壁膜105の膜厚が厚くなる。このため、側壁膜105が隣接するピラー101のピラー上面膜103と繋がってしまう可能性があり、ピラー上面膜103を島状に孤立化させることが困難となるためである。   When the pillar upper surface film 103 is thicker than 30 nm, the side wall film formed on the side wall surface 108 in proportion to the thickness of the pillar upper surface film 103 when the distance between the convex portions of the pillar 101 is narrow. The film thickness of 105 increases. For this reason, there is a possibility that the sidewall film 105 is connected to the pillar upper surface film 103 of the adjacent pillar 101, and it is difficult to isolate the pillar upper surface film 103 in an island shape.

また、ピラー上面膜103の膜厚は、ピラー上面106に均一であることが、記録信号を安定化させる上で好ましいが、必ずしも均一である必要はない。例えば、一方向に膜厚ムラが生じていてもよく、膜厚に傾斜が生じていても良い。その場合、基板102上のすべてのピラー上面106で同じ膜厚ムラを有していれば、個々のピラー上面膜103で同一の光照射条件によって、記録・再生することができる。   The thickness of the pillar upper surface film 103 is preferably uniform on the pillar upper surface 106 in order to stabilize the recording signal, but is not necessarily uniform. For example, film thickness unevenness may occur in one direction, or the film thickness may be inclined. In that case, if all the pillar upper surfaces 106 on the substrate 102 have the same film thickness unevenness, recording and reproduction can be performed on the individual pillar upper surface films 103 under the same light irradiation conditions.

ピラー101とピラー101との間の底面107に形成される底面膜104と、ピラー101の側壁面105に形成される側壁膜105のうち少なくともいずれかの膜の膜厚が、ピラー上面106に形成されるピラー上面膜103の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が存在することが好ましい。さらに、底面膜104又は側壁膜105には、部分的に記録膜がついていない部分が含まれることが好ましい。   The film thickness of at least one of the bottom film 104 formed on the bottom surface 107 between the pillars 101 and the side wall film 105 formed on the side wall surface 105 of the pillar 101 is formed on the pillar upper surface 106. It is preferable that there is a region having a thickness of 2% or less of the thickness of the pillar upper surface film 103 to be formed. Furthermore, it is preferable that the bottom film 104 or the sidewall film 105 includes a portion where the recording film is not partially attached.

図1には、一例として、ピラー101とピラー101との間の底面107の一部に記録膜が堆積した底面膜104を示し、ピラー101の左右側壁面108の一部に膜が堆積した側壁膜105を示している。   FIG. 1 shows, as an example, a bottom film 104 in which a recording film is deposited on a part of the bottom surface 107 between the pillars 101, and a sidewall in which a film is deposited on a part of the left and right side wall surfaces 108 of the pillar 101. The membrane 105 is shown.

図1に示す記録媒体100の成膜作成方法としては、スパッタリングターゲット302と基板303との距離(TS距離)が長いスパッタリング装置を用いることが好ましい。スパッタリングターゲット302と基板303との距離を長くすることによって、スパッタリング粒子の直進性を向上させることができる。このようなスパッタリング粒子の直進性が優れたスパッタ装置を使用して、基板303をターゲット面に対して任意の角度傾けて、薄膜を形成することで達成できる。   As a film formation method for the recording medium 100 shown in FIG. 1, it is preferable to use a sputtering apparatus in which the distance between the sputtering target 302 and the substrate 303 (TS distance) is long. By increasing the distance between the sputtering target 302 and the substrate 303, the straightness of the sputtering particles can be improved. This can be achieved by using such a sputtering apparatus having excellent rectilinearity of the sputtered particles and tilting the substrate 303 at an arbitrary angle with respect to the target surface to form a thin film.

スパッタ放電中において、ターゲット302からスパッタされた粒子は、ターゲット表面に対してさまざまな角度分布を持ってスパッタされるが、ターゲット302と基板303との距離が長いほど、基板303に堆積するスパッタ粒子は、ターゲット302表面に対して垂直方向に進行する粒子である確率が高くなり、ピラー101の側壁部には膜が付着されにくくなるために、ターゲット302と基板303との距離が長いほどスパッタ粒子の直進性の点においては好ましい。スパッタリングターゲット302と基板303との距離(「TS距離」)は、使用するスパッタリング材の面積、およびスパッタ放電を促進させるためにターゲット裏面に磁石を設置する、いわゆるマグネトロンスパッタ法による高密度プラズマの発生領域(エロージョンと称す)にもよるが、直進性を考慮すると、エロージョン径の4倍以上が好ましい。スパッタリングターゲット302と基板303との距離(「TS距離」)は、例えば、ターゲットサイズをφ100mm、エロージョン径をφ60mmとした場合には、直進性の観点からみて、240mm以上が好ましく、より好ましくは200mm以上が好ましい。   During sputtering discharge, particles sputtered from the target 302 are sputtered with various angular distributions with respect to the target surface. The longer the distance between the target 302 and the substrate 303, the more sputtered particles are deposited on the substrate 303. Is likely to be particles that travel in a direction perpendicular to the surface of the target 302 and the film is less likely to adhere to the side wall of the pillar 101. Therefore, the longer the distance between the target 302 and the substrate 303, the more sputtered particles It is preferable in terms of straightness. The distance between the sputtering target 302 and the substrate 303 (“TS distance”) is determined by the area of the sputtering material to be used and the generation of high-density plasma by a so-called magnetron sputtering method in which a magnet is installed on the back surface of the target to promote sputter discharge. Although it depends on the region (referred to as erosion), it is preferably at least 4 times the erosion diameter in consideration of straightness. For example, when the target size is φ100 mm and the erosion diameter is φ60 mm, the distance between the sputtering target 302 and the substrate 303 is preferably 240 mm or more, more preferably 200 mm, from the viewpoint of straightness. The above is preferable.

一方、ターゲット302と基板303との距離が長すぎると、基板303に堆積するスパッタ粒子の数が減り、スパッタレートが著しく遅くなる。また、スパッタ装置が大型となり、装置費用が高額になりやすく、装置メンテナンスがしづらくなるので、ターゲット302と基板303との距離(TS距離)は、スパッタレートの観点から、1000mm以下が好ましいが、特に上限を設けるものではない。   On the other hand, if the distance between the target 302 and the substrate 303 is too long, the number of sputtered particles deposited on the substrate 303 is reduced, and the sputter rate is significantly slowed down. Further, since the sputtering apparatus becomes large, the apparatus cost tends to be high, and the apparatus maintenance becomes difficult, so the distance (TS distance) between the target 302 and the substrate 303 is preferably 1000 mm or less from the viewpoint of the sputtering rate. There is no particular upper limit.

すなわち、個々のピラー101がスパッタリング粒子の直進性を遮る効果(スパッタシャドーイング)を利用することによって、隣接するピラー101間の底面107に形成する底面膜104の一部と側壁面108に形成する側壁膜105の一部に、ピラー上面膜103の膜厚の2%以下となる領域を有することが好ましい。さらに、底面膜104又は側壁膜105として、膜厚0nmとなる領域を含むことがより好ましい。膜厚2%よりも厚いと、底面膜104あるいは側壁膜105を通じて隣接するピラー上面膜103に熱が伝わりやすくなるためである。   That is, by utilizing the effect (sputter shadowing) that the individual pillars 101 block the straightness of the sputtered particles, a part of the bottom film 104 formed on the bottom surface 107 between the adjacent pillars 101 and the side wall surface 108 are formed. It is preferable that a part of the sidewall film 105 has a region that is 2% or less of the thickness of the pillar upper surface film 103. Furthermore, it is more preferable that the bottom film 104 or the sidewall film 105 includes a region having a thickness of 0 nm. This is because if the thickness is greater than 2%, heat is easily transferred to the adjacent pillar upper surface film 103 through the bottom film 104 or the sidewall film 105.

<底面膜について>
底面107に形成する底面膜104の最大膜厚は、ピラー上面膜103の上限膜厚範囲である20nm以下であることが好ましい。
ピラー101とピラー101との間の底面107全体が占める面積に対して、シャドーイング効果によってピラー上面膜103の膜厚の2%以下となる領域(さらに好ましくは、膜が堆積されない領域)の底面積の割合は、ピラー形状やピラー上面106の面積、ピラー高さ204、および基板102とターゲット面との傾斜角度によって変化するが、その割合は5%以上、30%以下が好ましい。さらに、10%以上、30%以下がより好ましい。
<About bottom film>
The maximum film thickness of the bottom film 104 formed on the bottom surface 107 is preferably 20 nm or less, which is the upper limit film thickness range of the pillar upper film 103.
The bottom of a region (more preferably, a region where no film is deposited) that is 2% or less of the film thickness of the pillar upper surface film 103 due to the shadowing effect with respect to the area occupied by the entire bottom surface 107 between the pillars 101 and 101. The ratio of the area varies depending on the pillar shape, the area of the pillar upper surface 106, the pillar height 204, and the inclination angle between the substrate 102 and the target surface, and the ratio is preferably 5% or more and 30% or less. Furthermore, 10% or more and 30% or less are more preferable.

先に説明したシミュレーション3)において、底面積の膜厚である10nmのうち、その一部を、底面の膜の膜厚がピラー上面の膜の膜厚の1%(0.2nm)となる領域の底面積の割合を変化させて、熱シミュレーションを実施した。その結果、その割合が増すほど、隣接するピラーの温度を低く出来ることが分かった。具体的には、割合が5%であったとき、隣接するピラーの加熱温度が280℃となり、割合が10%であったとき、隣接するピラーの加熱温度が270℃であり、その割合が0%であったときの290℃と比べて低い温度になる。   In the simulation 3) described above, a part of 10 nm which is the film thickness of the bottom area is a region where the film thickness of the bottom film is 1% (0.2 nm) of the film thickness of the pillar upper surface. The thermal simulation was carried out by changing the ratio of the bottom area of. As a result, it was found that the temperature of the adjacent pillar can be lowered as the ratio increases. Specifically, when the ratio is 5%, the heating temperature of the adjacent pillar is 280 ° C., and when the ratio is 10%, the heating temperature of the adjacent pillar is 270 ° C., and the ratio is 0. %, The temperature is lower than 290 ° C.

上限を30%とする理由は、例えば、ピラー形状を長方形として、長方形の長辺側がスパッタの影になるようにスパッタリングすれば30%よりも高い割合とすることが可能であるが、ピラー形状を大きくすることは記録容量の点から不利であるためである。   The reason for setting the upper limit to 30% is, for example, that if the pillar shape is a rectangle and the sputtering is performed so that the long side of the rectangle is a shadow of sputtering, the ratio can be higher than 30%. This is because it is disadvantageous from the viewpoint of recording capacity.

<側壁膜について>
側壁面108に形成する側壁膜105の最大膜厚は、ピラー101が孤立状態を保つ範囲内で薄いほうが好ましい。ピラー101間の間隔にもよるが、側壁膜105の膜厚が厚いと、ピラー101とピラー101とが膜で繋がってしまう可能性があり、側壁面108を通じて熱が伝わり易くなる。また、ピラー間隔203が狭い場合には、側壁膜105の膜厚が厚いと、ピラー101を孤立させることが困難となるためである。具体的には、側壁膜105の最大膜厚は、20nm以下が好ましく、さらに10nm以下がより好ましい。側壁面108には、ピラー上面106の上限膜厚(20nm)以上に膜を堆積させることが困難であるためである。
側壁膜105においても底面膜104と同様に、ピラー上面膜103の膜厚に対して2%以下の膜厚である箇所(さらに好ましくは、部分的に側壁膜105をつけない箇所)を設けることによって、ピラー上面膜103の熱干渉を断ち切ることができ、クロスイレースによる隣接するピラーの信号劣化を抑制することができる上で好ましい。
<About sidewall film>
The maximum film thickness of the sidewall film 105 formed on the sidewall surface 108 is preferably as thin as possible within the range where the pillar 101 is kept in an isolated state. Although depending on the interval between the pillars 101, if the sidewall film 105 is thick, the pillar 101 and the pillar 101 may be connected by the film, and heat is easily transmitted through the sidewall surface 108. Further, when the pillar interval 203 is narrow, it is difficult to isolate the pillar 101 if the sidewall film 105 is thick. Specifically, the maximum film thickness of the sidewall film 105 is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less. This is because it is difficult to deposit a film on the side wall surface 108 beyond the upper limit film thickness (20 nm) of the pillar upper surface 106.
Similarly to the bottom surface film 104, the side wall film 105 is provided with a portion (more preferably, a portion where the side wall film 105 is not partially attached) having a thickness of 2% or less with respect to the thickness of the pillar upper surface film 103. Therefore, it is preferable that the thermal interference of the pillar upper surface film 103 can be cut off and the signal deterioration of the adjacent pillar due to the cross erase can be suppressed.

側壁面108の面積に対して、側壁膜105において、ピラー上面膜103の膜厚に対して2%以下の膜厚である領域の割合は、ピラー形状やピラー上面106の面積、ピラー高さ204、および基板102とターゲット面との傾斜角度θによって変化するが、その割合は10%以上、50%以下が好ましい。より好ましくは20%以上40%以下が好ましい。   The ratio of the region of the sidewall film 105 that is 2% or less of the thickness of the pillar upper surface film 103 to the area of the sidewall surface 108 is the pillar shape, the area of the pillar upper surface 106, and the pillar height 204. , And the inclination angle θ between the substrate 102 and the target surface, the ratio is preferably 10% or more and 50% or less. More preferably, it is 20% or more and 40% or less.

先に説明したシミュレーション3)において、側壁面の膜の膜厚である5nmのうち、その一部を、ピラー上面の膜の膜厚の1%(0.2nm)として、その割合を変化させて、熱シミュレーションを実施した。その結果、側壁面の膜の膜厚が0.2nmである割合が増すほど、隣接するピラーの温度が低く出来ることがわかった。具体的には、その割合が10%であったとき、隣接するピラーの加熱温度が280℃となり、割合が20%であったとき、隣接するピラーの加熱温度が270℃であり、その割合が0%であったときの290℃と比べて低い温度になる。   In the simulation 3) described above, a part of the film thickness of 5 nm which is the film thickness of the sidewall surface is set to 1% (0.2 nm) of the film thickness of the pillar upper surface, and the ratio is changed. A thermal simulation was performed. As a result, it was found that the temperature of the adjacent pillar can be lowered as the ratio of the film thickness of the side wall surface to 0.2 nm increases. Specifically, when the ratio is 10%, the heating temperature of the adjacent pillar is 280 ° C., and when the ratio is 20%, the heating temperature of the adjacent pillar is 270 ° C., and the ratio is The temperature is lower than 290 ° C. when 0%.

上限を50%とする理由は、ピラー基板102の法線方向に対して傾斜した方向からスパッタリングを行って側壁膜105及び底面膜104を堆積させる原理上の制約による。つまり、側壁面108に形成する側壁膜105において、ピラー上面膜103の膜厚の2%以内となる領域(さらに好ましくは、膜を堆積させない領域)をピラー101自身のスパッタ遮蔽効果を利用して形成する場合には、原理的に50%よりも高くすることが困難である。   The reason why the upper limit is set to 50% is due to the restriction in principle that the sidewall film 105 and the bottom film 104 are deposited by sputtering from the direction inclined with respect to the normal direction of the pillar substrate 102. In other words, in the side wall film 105 formed on the side wall surface 108, a region (more preferably, a region where no film is deposited) of the pillar upper surface film 103 is used by utilizing the sputtering shielding effect of the pillar 101 itself. In the case of forming, it is theoretically difficult to make it higher than 50%.

<記録材料>
情報記録を担うピラー上面膜103および、底面膜104、および側壁膜105の材料としては、情報記録媒体100の書き込み速度を高めるために、結晶化速度が速いものが好ましい。特に、その材料としては、GeTe−BiTeの混合材料、GeTe−SbTeとの混合材料、SnTe−BiTeの混合材料、SnTe−SbTeの混合材料、SbもしくはBiを主成分として、Ge、Te、In、Mn、Sn,Ga、C、W、Mo、Ag、Pt、Au、等の材料を混合させた材料、もしくはAg−In−Sb−Teを使用しても良い。
本実施の形態では、Sbを90mol%、Geを10mol%とした材料をピラー上面膜103の材料として用いたが、これに限定されるものではない。
<Recording material>
In order to increase the writing speed of the information recording medium 100, the pillar upper surface film 103, the bottom surface film 104, and the side wall film 105 that bear information recording preferably have a high crystallization speed. In particular, the material includes a mixed material of GeTe—Bi 2 Te 3, a mixed material with GeTe—Sb 2 Te 3 , a mixed material of SnTe—Bi 2 Te 3, a mixed material of SnTe—Sb 2 Te 3 , Sb or The main component is Bi, Ge, Te, In, Mn, Sn, Ga, C, W, Mo, Ag, Pt, Au, etc., or Ag-In-Sb-Te is used. May be.
In the present embodiment, a material containing 90 mol% Sb and 10 mol% Ge is used as the material of the pillar upper surface film 103, but the present invention is not limited to this.

<保護層>
ピラー上面膜103の保護層は、特に図には示さないが、ピラー上面膜103および、底面膜104、および側壁膜105の上側(相変化膜からみて基板とは逆側)に形成してもよく、下部(基板側)に形成してもよい。また、上下いずれに形成しても良い。
このように、保護層でピラー上面膜103を保護することで、ピラー上面膜103に、さらに安定的に情報を記録し、又は書き換えることができる。
<Protective layer>
Although the protective layer for the pillar upper surface film 103 is not particularly shown in the drawing, it may be formed on the upper side of the pillar upper surface film 103, the bottom surface film 104, and the sidewall film 105 (on the opposite side to the substrate as viewed from the phase change film). Alternatively, it may be formed in the lower part (substrate side). Moreover, you may form in any of upper and lower sides.
In this manner, by protecting the pillar upper surface film 103 with the protective layer, information can be recorded or rewritten on the pillar upper surface film 103 more stably.

保護層の材料としては、誘電体材料が望ましい。保護層の材料としては、例えば、TiO、ZrO、HfO、ZnO、Nb、Ta、SiO、SnO、Al、B、Cr、Ga、In、Y、La、Gd、Dy、Yb、CaO、MgO、CeO、及びTeO等から選ばれる一種又は複数種の酸化物を用いることができる。また、保護層の材料として、C−N、T -N 、Zr−N、Nb−N、Ta−N、S−N、Ge−N、Cr−N、Al−N、Ge−S−N、及びGe−Cr−N等から選ばれる一種又は複数の窒化物を用いることもできる。また、保護層の材料として、ZnS等の硫化物SiC等の炭化物、LaF3,CeF3,MgFz等の弗化物、及びCを用いることもできる。また、上記材料から選ばれる1種又は複数種の材料の混合物を用いて、保護層を形成しても構わない。 As a material for the protective layer, a dielectric material is desirable. Examples of the material for the protective layer include TiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , SnO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , Cr 2 O 3. , Ga 2 O 3 , In 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Yb 2 O 3 , CaO, MgO, CeO 2 , TeO 2 and the like. One or more kinds of oxides can be used. In addition, as a material for the protective layer, C—N, T—N, Zr—N, Nb—N, Ta—N, S—N, Ge—N, Cr—N, Al—N, Ge—S—N, One or a plurality of nitrides selected from Ge—Cr—N and the like can also be used. Further, as a material for the protective layer, carbides such as sulfide SiC such as ZnS, fluorides such as LaF3, CeF3, and MgFz, and C can also be used. The protective layer may be formed using a mixture of one or more materials selected from the above materials.

保護層の厚みは、10nm以下であることが好ましい。保護層の厚みを10nmより厚くすると、近接場光が相変化ナノ粒子に集中しにくくなり、記録が不安定になる可能性がある。保護層の厚みを10nm以下にすることで、安定的な記録を行うことが可能となり、保護層の厚みは、5nm以下であることがより好ましい。
本実施例では、ピラー上面膜103および、底面膜104、および側壁膜105の上部および下部に、それぞれZnS−20mol%SiO膜を5nm形成した。
The thickness of the protective layer is preferably 10 nm or less. If the thickness of the protective layer is greater than 10 nm, near-field light is less likely to concentrate on the phase change nanoparticles, and recording may become unstable. By making the thickness of the protective layer 10 nm or less, stable recording can be performed, and the thickness of the protective layer is more preferably 5 nm or less.
In this example, a ZnS-20 mol% SiO 2 film was formed to 5 nm on the upper and lower portions of the pillar upper surface film 103, the bottom surface film 104, and the sidewall film 105, respectively.

<記録方法>
図6は、記録媒体100への記録方法を示す模式的図である。任意のピラー501の上に、金属アンテナ502を近づけて、金属アンテナ502に、例えば、図には示さないが偏光レーザーを金属アンテナ502の一部分に照射させ、金属アンテナ502の先端部近傍503に近接場を発生させて、ピラー501上に設けた記録材料を加熱し、その後冷却することによって記録材料を相転移させることによって、情報の記録を行なうことができる。
<Recording method>
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a recording method on the recording medium 100. The metal antenna 502 is brought close to an arbitrary pillar 501, and the metal antenna 502 is irradiated with a polarized laser beam, for example, on a part of the metal antenna 502 (not shown), and close to the vicinity 503 of the metal antenna 502. Information can be recorded by generating a field and heating the recording material provided on the pillar 501 and then causing the recording material to undergo phase transition by cooling.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例は一例であり、本発明は以下の実施例に限定されない。また、以下の実施例では、同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following examples are merely examples, and the present invention is not limited to the following examples. Further, in the following embodiments, the same portions may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted.

(実施例1)
図2に、本実施例1において用いたピラー基板102の外観を示す。ピラー101が周期的に5mm角の領域に配列されたピラー基板102を用いた。膜面側から見たピラー形状は円形であり、その平均的な直径201はφ25nmであった。ピラー基板102の中心の断面を観察した結果、おおむね台形の形をしており、その平均的な底辺長202は30nmである。また、隣接するピラー101間の平均的な距離203は40nm、ピラー101の平均的な高さ204は35nmであった。
Example 1
FIG. 2 shows the appearance of the pillar substrate 102 used in the first embodiment. A pillar substrate 102 in which pillars 101 are periodically arranged in a 5 mm square region was used. The pillar shape seen from the film surface side was circular, and the average diameter 201 was φ25 nm. As a result of observing the cross section at the center of the pillar substrate 102, it has a generally trapezoidal shape, and its average base length 202 is 30 nm. The average distance 203 between the adjacent pillars 101 was 40 nm, and the average height 204 of the pillars 101 was 35 nm.

<スパッタ装置>
図3に上記ピラー基板102に記録層を含む薄膜をスパッタするためのスパッタ装置の一部を示す。スパッタ装置には、カソード301とターゲット302と基板303を設置する基板ホルダー304と、基板ホルダー304を、複数のカソード直下に移動させるための搬送板305とが設けられている。
また、特に図には示さないが、スパッタ装置は複数のカソード301を有してもよい。例えば、カソード種として、RF波が印加できるカソード1台と、直流電圧を印加できるカソード2台とが並列して設けられていてもよい。
また、各カソード301は、取り付けるターゲット302として、直径φ100のサイズのターゲット302が取り付けられるようになっており、成膜時には、ターゲット中心から下した垂線上に、基板303の中心がくるようにして成膜する。
このように、基板ホルダー304に基板303を搭載して、順次、それぞれのカソード301で成膜を行い、成膜後に基板303を搬送させることによって、順次、材料もしくは成膜条件が異なる薄膜を積層化することが可能である。
<Sputtering equipment>
FIG. 3 shows a part of a sputtering apparatus for sputtering a thin film including a recording layer on the pillar substrate 102. The sputtering apparatus is provided with a substrate holder 304 on which a cathode 301, a target 302, and a substrate 303 are installed, and a transport plate 305 for moving the substrate holder 304 directly below a plurality of cathodes.
Although not particularly shown in the drawing, the sputtering apparatus may have a plurality of cathodes 301. For example, as a cathode type, one cathode that can apply an RF wave and two cathodes that can apply a DC voltage may be provided in parallel.
In addition, each cathode 301 is attached with a target 302 having a diameter of φ100 as a target 302 to be attached. At the time of film formation, the center of the substrate 303 is positioned on a perpendicular line from the center of the target. Form a film.
In this way, by mounting the substrate 303 on the substrate holder 304, sequentially forming a film on each cathode 301, and transporting the substrate 303 after the film formation, thin films having different materials or film formation conditions are sequentially stacked. It is possible to

図4は、基板ホルダー304の面309の基準面310に対する傾きを極座標表示する場合の概略図である。基板ホルダー304には、基板を固定させる為の冶具306と、基板ホルダー304の角度を任意に変更できる治具307とが設けられている。ターゲット302の面と平行な面を基準面310として、x−y平面を規定し、基準面310からターゲット302の面に向かう法線方向をz軸とする。この基準面310のz軸に対して、基板ホルダー304の面308の法線がなす角をθとする。この角度θが基板ホルダー304の面309の基準面310に対する傾きを表す。また、基板ホルダー304の面309の法線OAを基準面310に射影した線分OBのx軸の正方向からの角度をφとする。この角度θ及びφは、基板ホルダー304の傾きを極座標表示したものである。このスパッタ装置では、基板ホルダー304の面309の基準面310に対する角度θ及びφを、スパッタ装置の外部から制御することができる。なお、基準面310の法線方向との角度θだけでなく、基準面310のx−y平面に対する角度φを制御することで、側壁膜105、底面膜104の形成方向を適宜制御できる。さらに、保護層と記録層との形成方向を適宜変更することなどもできる。   FIG. 4 is a schematic diagram in the case of displaying the inclination of the surface 309 of the substrate holder 304 with respect to the reference surface 310 in polar coordinates. The substrate holder 304 is provided with a jig 306 for fixing the substrate and a jig 307 that can arbitrarily change the angle of the substrate holder 304. A plane parallel to the surface of the target 302 is defined as a reference plane 310, an xy plane is defined, and a normal direction from the reference plane 310 toward the plane of the target 302 is defined as a z-axis. The angle formed by the normal line of the surface 308 of the substrate holder 304 with respect to the z-axis of the reference surface 310 is defined as θ. This angle θ represents the inclination of the surface 309 of the substrate holder 304 with respect to the reference surface 310. Further, the angle from the positive direction of the x-axis of the line segment OB obtained by projecting the normal line OA of the surface 309 of the substrate holder 304 onto the reference surface 310 is defined as φ. The angles θ and φ are polar coordinates representing the inclination of the substrate holder 304. In this sputtering apparatus, the angles θ and φ of the surface 309 of the substrate holder 304 with respect to the reference surface 310 can be controlled from the outside of the sputtering apparatus. In addition, by controlling not only the angle θ with the normal direction of the reference surface 310 but also the angle φ with respect to the xy plane of the reference surface 310, the formation direction of the sidewall film 105 and the bottom film 104 can be appropriately controlled. Furthermore, the formation direction of the protective layer and the recording layer can be changed as appropriate.

ターゲット302の面と、基板303の面とが対向しているとき、ターゲット面から垂直に下した垂線と基板ホルダー面309から垂直に下した垂線との角度θは0°である。このスパッタ装置では、上記角度θは、0°〜75°の範囲内で変更することが可能である。すなわち、スパッタリング粒子の直進方向と、基板102上に形成されたピラー101の直上方向との角度を調整することが可能となっている。
なお、基板303は基板ホルダー面309と水平になるように設置され、基板ホルダー304の中央に設置している。
When the surface of the target 302 and the surface of the substrate 303 face each other, an angle θ between a perpendicular line perpendicular to the target surface and a perpendicular line perpendicular to the substrate holder surface 309 is 0 °. In this sputtering apparatus, the angle θ can be changed within a range of 0 ° to 75 °. That is, it is possible to adjust the angle between the straight traveling direction of the sputtered particles and the direct upward direction of the pillar 101 formed on the substrate 102.
The substrate 303 is installed so as to be horizontal with the substrate holder surface 309, and is installed at the center of the substrate holder 304.

ターゲット302中心から基板ホルダー304中心までに距離(以下、TS距離と略す。)は、その間に設けられたスパッタ装置筺体を交換することによって、任意に設定することが可能であり、本実施例では、TS距離が300mmとなるような筐体を設置した。
スパッタガスは、ターゲット302周辺から流れて、図中基板303の下部に設置されている真空ポンプ308にて排気される。
ターゲット302と基板ホルダー304の、おおよそ中間に位置する筺体にポートが設けられており、そのポートから真空度を計測している。
A distance from the center of the target 302 to the center of the substrate holder 304 (hereinafter abbreviated as a TS distance) can be arbitrarily set by exchanging a sputtering apparatus housing provided therebetween. A casing was installed so that the TS distance was 300 mm.
The sputtering gas flows from the periphery of the target 302 and is exhausted by a vacuum pump 308 installed at the lower part of the substrate 303 in the drawing.
A port is provided in a casing located approximately between the target 302 and the substrate holder 304, and the degree of vacuum is measured from the port.

<薄膜の作成方法>
薄膜の作成方法は、ピラー基板102上に、順次、第一の保護層として、ZnS−20mol%SiO層を、相変化記録層として、Ge10Sb90(at%)層を、第二の保護層としてZnS−20mol%SiO層を形成した。
第一の保護層の成膜条件としては、ZnS−20mol%材料をターゲット302として、Arガスを3sccm流し、カソード電極にRF400Wを45秒間投入して、ピラー上面106の膜厚が5nmとなるようにして形成した。成膜中の放電ガス圧は1.2E−2Paであった。
相変化記録層の成膜条件としては、Ge10Sb90(at%)材料をターゲット302として、Arガスを3sccm流し、カソード電極にDC100Wを55秒間投入して、ピラー上面106の膜厚が10nmとなるように形成した。成膜中の放電ガス圧は1.2E−2Paであった。
第二の保護層の成膜条件としては、ZnS−20mol%材料をターゲット302として、Arガスを3sccm流し、カソード電極にRF400Wを45秒間投入して、ピラー上面の膜厚が5nmとなるようにして形成した。成膜中の放電ガス圧は1.2E−2Paであった。
これら全ての膜の成膜時には、基板303は回転させることなく、スパッタを行った。
記録膜の形成時には、基板ホルダー304の角度を変えて種々サンプルを作成した。
<Method for creating thin film>
The thin film was prepared by sequentially forming a ZnS-20 mol% SiO 2 layer as a first protective layer, a Ge 10 Sb 90 (at%) layer as a phase change recording layer, and a second protective layer on the pillar substrate 102. A ZnS-20 mol% SiO 2 layer was formed as a protective layer.
The first protective layer was formed by depositing ArS at a flow rate of 3 sccm using a ZnS-20 mol% material as a target 302 and supplying RF400W for 45 seconds to the cathode electrode so that the thickness of the pillar upper surface 106 becomes 5 nm. Formed. The discharge gas pressure during film formation was 1.2E-2 Pa.
As the film formation conditions of the phase change recording layer, Ge 10 Sb 90 (at%) material was used as the target 302, Ar gas was flowed at 3 sccm, DC 100 W was supplied to the cathode electrode for 55 seconds, and the film thickness of the pillar upper surface 106 was 10 nm. It formed so that it might become. The discharge gas pressure during film formation was 1.2E-2 Pa.
The film formation conditions for the second protective layer were ZnS-20 mol% material as the target 302, Ar gas was flowed at 3 sccm, and RF400W was supplied to the cathode electrode for 45 seconds so that the film thickness on the top surface of the pillar was 5 nm. Formed. The discharge gas pressure during film formation was 1.2E-2 Pa.
When all these films were formed, the substrate 303 was sputtered without rotating.
When forming the recording film, various samples were prepared by changing the angle of the substrate holder 304.

<サンプルの評価>
サンプル作成後、ターゲット面から下ろした垂線と、基板ホルダー面309から下ろした垂線とを含む平面でサンプルを切断し、その断面を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察して、ピラー101に堆積する記録膜の膜厚を評価した。
図5は、このとき観察された断面TEM像の模式図である。図中、符号401で示す層が記録膜に相当する。
<Evaluation of sample>
After the sample is prepared, the sample is cut along a plane including a perpendicular drawn from the target surface and a perpendicular drawn from the substrate holder surface 309, and the cross section is observed with a transmission electron microscope (TEM) and deposited on the pillar 101. The film thickness of the recording film was evaluated.
FIG. 5 is a schematic diagram of a cross-sectional TEM image observed at this time. In the figure, a layer denoted by reference numeral 401 corresponds to a recording film.

また、別途、第二の保護層を設けないサンプルを作成し、その表面を走査型電子顕微鏡(SEM)観察することで記録膜の被覆率を調べた。
断面TEM像から、ピラー上面膜103の平均的な膜厚をt1、側壁面108の一方側に堆積した側壁膜105の平均的な膜厚をt2、もう一方側に堆積した側壁膜105の平均的な膜厚をt3とし、底面107に堆積する底面膜104の膜厚の最小膜厚をt4とし、その最大膜厚をt5として評価した。
なお、断面TEM像からは、分解能的に0.1nmよりも薄い膜厚を計測することが困難であるため、観察像から0.1nm以下と思われる膜厚の場合は、膜が堆積されていないとみなして、0.0nmとして計測した。
また、SEM像からは、任意の4つのピラー101の中心を囲む範囲内で、ピラー側壁面108に堆積する側壁膜105の非被覆率、およびピラー101とピラー101との間の底面107に堆積する底面膜104の非被覆率を調べ、それぞれ、(側壁面108において側壁膜105が堆積されていない面積/ピラー側壁面積)、(底面107において底面膜104が堆積されていない面積/底面積)として求めた。
Separately, a sample without the second protective layer was prepared, and the coverage of the recording film was examined by observing the surface with a scanning electron microscope (SEM).
From the cross-sectional TEM image, the average film thickness of the pillar upper surface film 103 is t1, the average film thickness of the sidewall film 105 deposited on one side of the sidewall surface 108 is t2, and the average of the sidewall film 105 deposited on the other side. The typical film thickness was t3, the minimum film thickness of the bottom film 104 deposited on the bottom surface 107 was t4, and the maximum film thickness was t5.
Since it is difficult to measure a film thickness thinner than 0.1 nm in terms of resolution from the cross-sectional TEM image, a film is deposited when the film thickness is considered to be 0.1 nm or less from the observed image. Assuming that there was no, it was measured as 0.0 nm.
Further, from the SEM image, the non-coverage ratio of the sidewall film 105 deposited on the pillar sidewall surface 108 and the deposition on the bottom surface 107 between the pillars 101 within a range surrounding the center of any four pillars 101. The uncovered ratio of the bottom film 104 to be examined is examined, respectively (area where the sidewall film 105 is not deposited on the sidewall surface 108 / pillar sidewall area), (area where the bottom film 104 is not deposited on the bottom face 107 / bottom area). As sought.

<作成条件>
第一の保護層の形成時は、基板ホルダー304の角度θを0°として形成し、記録膜の形成時には、基板ホルダー304の角度を35°として形成し、第二の保護層の形成時は、基板ホルダー304の角度θを0°として形成した。
ピラー基板102に堆積した第一の保護層および第二の保護層の膜厚は、t1=5nm、t2=t3=0.4nm、t4=t5=4.6nmであった。
ピラー基板102上に堆積した記録膜の膜厚は、t1=9.8nm、t2=0.0nm、t3=2.0nm、t4=0nm、t5=9.1nmであった。
側壁面108における膜の非被覆率は28%であり、底面107の膜の非被覆率は14%であった。
すなわち、基板102を適宜角度θで傾けることによって、ピラー側壁面108に堆積する側壁膜105の膜厚、および底面107に堆積する底面膜104の膜厚を部分的に0nmとすることが可能であることが判明した。
<Creation conditions>
At the time of forming the first protective layer, the angle θ of the substrate holder 304 is formed at 0 °. At the time of forming the recording film, the angle of the substrate holder 304 is formed at 35 °. At the time of forming the second protective layer, The substrate holder 304 was formed with an angle θ of 0 °.
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the pillar substrate 102 were t1 = 5 nm, t2 = t3 = 0.4 nm, and t4 = t5 = 4.6 nm.
The thickness of the recording film deposited on the pillar substrate 102 was t1 = 9.8 nm, t2 = 0.0 nm, t3 = 2.0 nm, t4 = 0 nm, and t5 = 9.1 nm.
The non-cover ratio of the film on the side wall surface 108 was 28%, and the non-cover ratio of the film on the bottom face 107 was 14%.
That is, by tilting the substrate 102 at an appropriate angle θ, the thickness of the sidewall film 105 deposited on the pillar sidewall surface 108 and the thickness of the bottom film 104 deposited on the bottom surface 107 can be partially set to 0 nm. It turned out to be.

(実施例2)
第一の保護層の形成時は、基板ホルダー304の角度θを0°として形成し、記録膜の形成時には、基板ホルダー304の角度θを15°として形成し、第二の保護層の形成時は、基板ホルダー304の角度θを0°とした以外は実施例1と同様に、記録媒体100を形成した。
ピラー基板102に堆積した第一の保護層および第二の保護層の膜厚は、t1=5nm、t2=t3=0.4nm、t4=t5=4.6nmであった。
ピラー基板102上に堆積した記録膜の膜厚は、t1=9.8nm、t2=0.0nm、t3=0.6nm、t4=0nm、t5=9.3nmであった。
側壁面108における側壁膜105の非被覆率は20%であり、底面107の底面膜104の非被覆率は10%であった。
(Example 2)
When forming the first protective layer, the angle θ of the substrate holder 304 is formed at 0 °, and when forming the recording film, the angle θ of the substrate holder 304 is formed at 15 °, and when forming the second protective layer. The recording medium 100 was formed in the same manner as in Example 1 except that the angle θ of the substrate holder 304 was set to 0 °.
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the pillar substrate 102 were t1 = 5 nm, t2 = t3 = 0.4 nm, and t4 = t5 = 4.6 nm.
The film thickness of the recording film deposited on the pillar substrate 102 was t1 = 9.8 nm, t2 = 0.0 nm, t3 = 0.6 nm, t4 = 0 nm, and t5 = 9.3 nm.
The uncovered rate of the sidewall film 105 on the sidewall surface 108 was 20%, and the uncovered rate of the bottom film 104 on the bottom surface 107 was 10%.

(実施例3)
記録膜の形成時に、基板ホルダー304の角度θを65°とした以外は実施例1と同様に、記録媒体100を形成した。ピラー基板102に堆積した第一の保護層および第二の保護層の膜厚は、t1=5nm、t2=t3=0.4nm、t4=t5=4.6nmであった。
ピラー基板102上に堆積した記録膜の膜厚は、t1=8.4nm、t2=0.0nm、t3=8.3nm、t4=0.0nm、t5=5.2nmであった。
側壁面108における側壁膜105の非被覆率は34%であり、底面107の底面膜104の非被覆率は26%であった。
ピラー上面に堆積する膜厚と、ピラー側壁面108に堆積する膜厚とが部分的にほぼ等しくなるが、本実施例においても、ピラー側壁面108に堆積する側壁膜105、および底面107に堆積する底面膜104の膜厚を部分的に0.0nmとすることが可能であった。
(Example 3)
The recording medium 100 was formed in the same manner as in Example 1 except that the angle θ of the substrate holder 304 was set to 65 ° when forming the recording film. The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the pillar substrate 102 were t1 = 5 nm, t2 = t3 = 0.4 nm, and t4 = t5 = 4.6 nm.
The film thickness of the recording film deposited on the pillar substrate 102 was t1 = 8.4 nm, t2 = 0.0 nm, t3 = 8.3 nm, t4 = 0.0 nm, and t5 = 5.2 nm.
The uncovered rate of the sidewall film 105 on the sidewall surface 108 was 34%, and the uncovered rate of the bottom film 104 on the bottom surface 107 was 26%.
The film thickness deposited on the pillar upper surface and the film thickness deposited on the pillar side wall surface 108 are partially equal. In this embodiment, the film is deposited on the sidewall film 105 and the bottom surface 107 deposited on the pillar side wall surface 108. It was possible to partially set the thickness of the bottom film 104 to be 0.0 nm.

(比較例1)
記録膜の形成時に、基板ホルダー304の角度θを0°とした。すなわち、ターゲット面と基板面とが平行になるようにして成膜した。
ピラー基板102に堆積した第一の保護層および第二の保護層の膜厚は、t1=5.0nm、t2=t3=0.4nm、t4=t5=4.6nmであった。ピラー基板102上に堆積した記録膜の膜厚は、t1=10.0nm、t2=t3=0.3nm、t4=t5=9.0nmであった。
側壁面108における側壁膜105の非被覆率は0%であり、底面107の底面膜104の非被覆率は0%であった。
すなわち、ターゲット面と基板面とが平行になるようにして成膜した場合では、ピラー周辺に堆積する膜の膜厚を0.0nmとすることができなかった。
(Comparative Example 1)
At the time of forming the recording film, the angle θ of the substrate holder 304 was set to 0 °. That is, the film was formed such that the target surface and the substrate surface were parallel.
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the pillar substrate 102 were t1 = 5.0 nm, t2 = t3 = 0.4 nm, and t4 = t5 = 4.6 nm. The film thickness of the recording film deposited on the pillar substrate 102 was t1 = 10.0 nm, t2 = t3 = 0.3 nm, and t4 = t5 = 9.0 nm.
The uncovered rate of the sidewall film 105 on the sidewall surface 108 was 0%, and the uncovered rate of the bottom film 104 on the bottom surface 107 was 0%.
That is, in the case where the film is formed so that the target surface and the substrate surface are parallel, the film thickness of the film deposited around the pillar cannot be set to 0.0 nm.

(比較例2)
記録膜の形成時に、基板ホルダー304の角度θを10°とした。ピラー基板102に堆積した第一の保護層および第二の保護層の膜厚は、t1=5.0nm、t2=t3=0.4nm、t4=t5=4.6nmであった。
ピラー基板102上に堆積した記録膜の膜厚は、t1=10.0nm、t2=0.1nm、t3=0.5nm、t4=2.4nm、t5=8.8nmであった。
側壁面108における側壁膜105の非被覆率は6%であり、底面107の底面膜104の非被覆率は4%であった。
すなわち、基板ホルダー304の角度θを10°とした場合においては、ピラー周辺に堆積する側壁膜105及び底面膜104の膜厚を0.0nmとすることができず、非被覆率も高くすることができなかった。
(Comparative Example 2)
At the time of forming the recording film, the angle θ of the substrate holder 304 was set to 10 °. The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the pillar substrate 102 were t1 = 5.0 nm, t2 = t3 = 0.4 nm, and t4 = t5 = 4.6 nm.
The thickness of the recording film deposited on the pillar substrate 102 was t1 = 10.0 nm, t2 = 0.1 nm, t3 = 0.5 nm, t4 = 2.4 nm, and t5 = 8.8 nm.
The uncovered rate of the sidewall film 105 on the sidewall surface 108 was 6%, and the uncovered rate of the bottom film 104 on the bottom surface 107 was 4%.
That is, when the angle θ of the substrate holder 304 is 10 °, the thickness of the sidewall film 105 and the bottom film 104 deposited around the pillar cannot be 0.0 nm, and the non-coverage ratio is also increased. I could not.

(比較例3)
スパッタ装置の筺体を変えて、TS距離を100mmとした以外は、実施例1と同様に薄膜を形成した。第一の保護層の形成時は、基板ホルダー304の角度θを0°として形成し、記録膜の形成時には、基板ホルダー304の角度θを35°として形成し、第二の保護層の形成時は、基板ホルダー304の角度θを0°として形成した。
なお、このとき第一の保護層および第二の保護層を10nm形成するための成膜時間は10秒であり、記録層を10nm形成するための成膜時間は15秒であった。
ピラー基板102に堆積した第一の保護層および第二の保護層の膜厚は、t1=5nm、t2=t3=1.3nm、t4=t5=3.9nmであった。
ピラー基板102上に堆積した記録膜の膜厚は、t1=9.8nm、t2=0.2nm、t3=4.3nm、t4=0.6nm、t5=7.2nmであった。
また、側壁面108における側壁膜105の非被覆率は0%であり、底面107の底面膜104の非被覆率は0%であった。
すなわち、TS距離を100mmとした場合においては、ターゲット302と基板303との距離が短いため、スパッタ粒子の直進性が悪く、基板ホルダー304を傾けても、ピラー周辺に堆積する膜の膜厚を0.0nmとすることができないことがわかった。
(Comparative Example 3)
A thin film was formed in the same manner as in Example 1 except that the housing of the sputtering apparatus was changed and the TS distance was 100 mm. At the time of forming the first protective layer, the angle θ of the substrate holder 304 is formed at 0 °. At the time of forming the recording film, the angle θ of the substrate holder 304 is formed at 35 °, and at the time of forming the second protective layer. The substrate holder 304 was formed with an angle θ of 0 °.
At this time, the film formation time for forming the first protective layer and the second protective layer to 10 nm was 10 seconds, and the film formation time for forming the recording layer to 10 nm was 15 seconds.
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the pillar substrate 102 were t1 = 5 nm, t2 = t3 = 1.3 nm, and t4 = t5 = 3.9 nm.
The film thickness of the recording film deposited on the pillar substrate 102 was t1 = 9.8 nm, t2 = 0.2 nm, t3 = 4.3 nm, t4 = 0.6 nm, and t5 = 7.2 nm.
Further, the uncovered rate of the sidewall film 105 on the sidewall surface 108 was 0%, and the uncovered rate of the bottom film 104 on the bottom surface 107 was 0%.
That is, when the TS distance is 100 mm, since the distance between the target 302 and the substrate 303 is short, the rectilinearity of the sputtered particles is bad, and even if the substrate holder 304 is tilted, the film thickness of the film deposited around the pillar can be reduced. It turned out that it cannot be 0.0 nm.

以上、実施例に示したとおり、基板ホルダー304の角度θを15°〜65°の範囲内で調整し、かつ、TS距離を300mmとすることによって、ピラー周辺に堆積する膜の膜厚を0.0nmとすることができることがわかった。   As described above, by adjusting the angle θ of the substrate holder 304 within the range of 15 ° to 65 ° and setting the TS distance to 300 mm, the film thickness of the film deposited around the pillar is 0 as shown in the embodiments. It was found that the thickness could be 0.0 nm.

本発明に係る記録媒体は、凸部が島状に設けられた基板上に記録層が形成され、近接場光により、基板上の凸部に形成された薄膜に情報の記録を行なう記録媒体に関する。この記録媒体では、隣接する凸部の間にわたって凸部の上面を除く凸部の側壁面及び凸部の間の底面において、薄膜のうち少なくとも記録層の膜厚が、前記凸部上面に堆積する薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域を設けている。これによって、基板上の凸部の上に形成された薄膜間に伝わる熱量を抑制することができる。そこで、一つの凸部への記録時の薄膜を介した伝熱によるクロスイレースによる隣接する凸部の信号劣化を抑制することができ、記録特性に優れた記録媒体を提供することが可能である。   The recording medium according to the present invention relates to a recording medium in which a recording layer is formed on a substrate having convex portions provided in an island shape, and information is recorded on a thin film formed on the convex portion on the substrate by near-field light. . In this recording medium, at least the film thickness of the recording layer of the thin film is deposited on the upper surface of the convex portion on the side wall surface of the convex portion excluding the upper surface of the convex portion and the bottom surface between the convex portions between adjacent convex portions. A region having a thickness of 2% or less of the thickness of the thin film is provided. Thereby, the amount of heat transmitted between the thin films formed on the convex portions on the substrate can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress signal deterioration of adjacent convex portions due to cross erase due to heat transfer through a thin film during recording on one convex portion, and it is possible to provide a recording medium having excellent recording characteristics. .

100 記録媒体
101 ピラー
102 基板
103 ピラー上面膜
104 底面膜
105 側壁膜
106 ピラー上面
107 底面
108 側壁面
201 ピラー上面直径
202 ピラー底辺長
203 ピラー間距離
204 ピラー高さ
301 カソード
302 ターゲット
303 基板
304 基板ホルダー
305 搬送板
306 基板固定冶具
307 基板ホルダー角度調整治具
308 真空ポンプ
309 基板ホルダー面
310 基準面(x−y平面)
401 記録膜
501 ピラー
502 金属アンテナ
503 金属アンテナ先端近傍
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Recording medium 101 Pillar 102 Substrate 103 Pillar upper surface film 104 Bottom surface film 105 Side wall film 106 Pillar upper surface 107 Bottom surface 108 Side wall surface 201 Pillar upper surface diameter 202 Pillar bottom length 203 Pillar distance 204 Pillar height 301 Cathode 302 Target 303 Substrate 304 Substrate holder 305 Transport plate 306 Substrate fixing jig 307 Substrate holder angle adjustment jig 308 Vacuum pump 309 Substrate holder surface 310 Reference plane (xy plane)
401 Recording film 501 Pillar 502 Metal antenna 503 Near tip of metal antenna

Claims (12)

複数の凸部が島状に配列された基板と、
前記基板の上に設けられた、記録材料からなる記録層を含む1層以上の薄膜と、
を備え、
隣接する凸部の間にわたって前記凸部の上面を除く前記凸部の側壁面及び前記凸部の間の底面において、前記薄膜のうち少なくとも前記記録層の膜厚が、前記凸部上面に堆積する前記薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が存在することを特徴とする記録媒体。
A substrate having a plurality of convex portions arranged in an island shape;
One or more thin films including a recording layer made of a recording material provided on the substrate;
With
The film thickness of at least the recording layer of the thin film is deposited on the upper surface of the convex portion on the side wall surface of the convex portion excluding the upper surface of the convex portion and the bottom surface between the convex portions between adjacent convex portions. A recording medium comprising a region having a thickness of 2% or less of the thickness of the thin film.
前記凸部の上面と前記底面との高低差が1nm以上であって、150nm以下であり、且つ、隣接する前記凸部の中心間距離が2nm以上であって、100nm以下である、請求項1に記載の記録媒体。   The height difference between the top surface and the bottom surface of the convex portion is 1 nm or more and 150 nm or less, and the distance between the centers of the adjacent convex portions is 2 nm or more and 100 nm or less. The recording medium described in 1. 隣接する凸部の間の前記凸部の側壁面において、前記薄膜のうち少なくとも前記記録層が形成されていない領域が存在する、請求項1に記載の記録媒体。   The recording medium according to claim 1, wherein at least the recording layer is not formed in the thin film on the side wall surface of the convex portion between adjacent convex portions. 隣接する凸部の間の底面において、前記薄膜のうち少なくとも前記記録層が形成されていない領域が存在する、請求項1に記載の記録媒体。   The recording medium according to claim 1, wherein at least a region in which the recording layer is not formed exists in the thin film on a bottom surface between adjacent convex portions. 前記凸部の上面の記録層は、近接場光により熱記録可能であることを特徴とする、請求項1に記載の記録媒体。   The recording medium according to claim 1, wherein the recording layer on the upper surface of the convex portion is capable of thermal recording with near-field light. 前記凸部の上面の前記記録層の膜厚は、3nm以上であって、30nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。   The recording medium according to claim 1, wherein a film thickness of the recording layer on an upper surface of the convex portion is 3 nm or more and 30 nm or less. 隣接する凸部の間の前記凸部の側壁面には、前記凸部の上面の前記薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が、前記凸部の側壁面の面積に対して10%以上50%以下の範囲で存在することを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。   On the side wall surface of the convex portion between adjacent convex portions, a region having a film thickness of 2% or less of the thickness of the thin film on the upper surface of the convex portion is relative to the area of the side wall surface of the convex portion. The recording medium according to claim 1, wherein the recording medium is present in a range of 10% to 50%. 隣接する凸部の間の底面において、前記凸部の上面の前記薄膜の膜厚の2%以下の膜厚となる領域が、前記底面の面積に対して5%以上30%以下の範囲で存在することを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。   In the bottom surface between adjacent convex portions, a region having a thickness of 2% or less of the thickness of the thin film on the top surface of the convex portion exists in a range of 5% to 30% with respect to the area of the bottom surface. The recording medium according to claim 1, wherein: 前記記録層は、前記基板の面の法線に対して角度15°以上であって、65°以下の範囲の方向からスパッタリングによって前記記録材料を積層して形成したものであることを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。   The recording layer is formed by laminating the recording material by sputtering from a direction in an angle range of 15 ° or more and 65 ° or less with respect to the normal line of the substrate surface. The recording medium according to claim 1. 複数の凸部が島状に配列された基板上に記録材料からなる記録層を含む1層以上の薄膜を形成した記録媒体を製造するスパッタリング装置であって、
前記基板を搭載する基板ホルダーと、
前記記録材料からなるターゲットを設置するカソードと、
を備え、
前記基板ホルダーの面の法線と、前記ターゲットの面の法線とのなす角度をθとし、前記ターゲットの面と平行となるx−y平面について、前記基板ホルダーの面の法線を射影した線分と前記x−y平面のx軸の正方向とのなす角度をφとした場合、前記基板ホルダーの前記角度θ及び前記角度φをそれぞれ独立に調整できる角度調整機構を有することを特徴とする、記録媒体を製造するためのスパッタリング装置。
A sputtering apparatus for producing a recording medium in which one or more thin films including a recording layer made of a recording material are formed on a substrate in which a plurality of convex portions are arranged in an island shape,
A substrate holder for mounting the substrate;
A cathode on which a target made of the recording material is placed;
With
The angle formed between the normal of the surface of the substrate holder and the normal of the surface of the target is θ, and the normal of the surface of the substrate holder is projected with respect to an xy plane parallel to the surface of the target. And an angle adjustment mechanism capable of independently adjusting the angle θ and the angle φ of the substrate holder, where φ is an angle formed by a line segment and the positive direction of the x-axis of the xy plane. A sputtering apparatus for producing a recording medium.
前記角度調整機構は、前記角度θを0°〜75°の範囲で調整できることを特徴とする請求項10に記載のスパッタリング装置。   The sputtering apparatus according to claim 10, wherein the angle adjustment mechanism can adjust the angle θ in a range of 0 ° to 75 °. 前記カソードと前記基板ホルダーとの距離が、200mm以上であって、1000mm以下の範囲であることを特徴とする請求項10に記載のスパッタリング装置。   The sputtering apparatus according to claim 10, wherein a distance between the cathode and the substrate holder is 200 mm or more and 1000 mm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114293156A (en) * 2018-08-10 2022-04-08 东京毅力科创株式会社 Film forming system and film forming method

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