JP2013157059A - Recording medium and sputtering system manufacturing recording medium - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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
The phase change film for recording / reproducing information by near-field light is mainly the pillar
Further, the recording medium 100 may have a protective layer for protecting the
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
<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
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
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
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
Further, in the case where the
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
Similarly to the
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
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
<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−Bi2Te3の混合材料、GeTe−Sb2Te3との混合材料、SnTe−Bi2Te3の混合材料、SnTe−Sb2Te3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
In the present embodiment, a material containing 90 mol% Sb and 10 mol% Ge is used as the material of the pillar
<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
In this manner, by protecting the pillar
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、TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SnO2、Al2O3、B2O3、Cr2O3、Ga2O3、In2O3、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、Yb2O3、CaO、MgO、CeO2、及びTeO2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%SiO2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
In this example, a ZnS-20 mol% SiO 2 film was formed to 5 nm on the upper and lower portions of the pillar
<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
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
<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
Although not particularly shown in the drawing, the sputtering apparatus may have a plurality of
In addition, each
In this way, by mounting the substrate 303 on the
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
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
The substrate 303 is installed so as to be horizontal with the substrate holder surface 309, and is installed at the center of the
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
The sputtering gas flows from the periphery of the
A port is provided in a casing located approximately between the
<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%SiO2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%SiO2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
The first protective layer was formed by depositing ArS at a flow rate of 3 sccm using a ZnS-20 mol% material as a
As the film formation conditions of the phase change recording layer, Ge 10 Sb 90 (at%) material was used as the
The film formation conditions for the second protective layer were ZnS-20 mol% material as the
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
<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
FIG. 5 is a schematic diagram of a cross-sectional TEM image observed at this time. In the figure, a layer denoted by
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
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
<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
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the
The thickness of the recording film deposited on the
The non-cover ratio of the film on the
That is, by tilting the
(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
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the
The film thickness of the recording film deposited on the
The uncovered rate of the
(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
The film thickness of the recording film deposited on the
The uncovered rate of the
The film thickness deposited on the pillar upper surface and the film thickness deposited on the pillar
(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
The film thicknesses of the first protective layer and the second protective layer deposited on the
The uncovered rate of the
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
The thickness of the recording film deposited on the
The uncovered rate of the
That is, when the angle θ of the
(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
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
The film thickness of the recording film deposited on the
Further, the uncovered rate of the
That is, when the TS distance is 100 mm, since the distance between the
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
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
401
Claims (12)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012017699A JP2013157059A (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Recording medium and sputtering system manufacturing recording medium |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2013157059A (en) |
Cited By (1)
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 |
-
2012
- 2012-01-31 JP JP2012017699A patent/JP2013157059A/en active Pending
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