JP2013242945A - Information recording medium, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報を記録する情報記録媒体とその製造方法に関し、特に近接場光を用いて高密度に情報を記録する情報記録媒体とその製造方法に関する。 The present invention relates to an information recording medium for recording information and a manufacturing method thereof, and more particularly to an information recording medium for recording information with high density using near-field light and a manufacturing method thereof.
従来の光学的な情報記録装置として、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク等の光ディスクが広く用いられている。情報記録分野の更なる発展によって、１枚の光ディスクの記録容量をさらに増やすことが望まれている。そこで、情報層の多層化（例えば、３層−１００ギガバイト（ＧＢ）のＢｌｕ−ｒａｙディスク、４層−１２８ＧＢのＢｌｕ−ｒａｙディスク等）による記録容量の増大が行われている。 As conventional optical information recording apparatuses, optical discs such as CDs, DVDs, Blu-ray discs and the like are widely used. With the further development of the information recording field, it is desired to further increase the recording capacity of one optical disk. Therefore, the recording capacity has been increased by increasing the number of information layers (for example, a 3 layer-100 gigabyte (GB) Blu-ray disc, a 4 layer-128 GB Blu-ray disc, etc.).
しかし、さらなる大容量化のため、これまでよりさらに高密度の光メモリが求められている。光メモリのさらなる高密度化のためには、最小記録単位となる最短マーク長をこれまで以上に小さくする必要がある。これに対して、現行の光記録方式では、光の回折限界（情報の記録に用いる光の波長程度までしか光を絞ることができないこと）から、これ以上最短マーク長を小さくすることは困難になりつつある。 However, in order to further increase the capacity, an optical memory with higher density than before has been demanded. In order to further increase the density of the optical memory, it is necessary to make the shortest mark length, which is the minimum recording unit, smaller than before. On the other hand, in the current optical recording system, it is difficult to reduce the shortest mark length beyond this because of the diffraction limit of light (because light can be focused only to the wavelength of light used for information recording). It is becoming.
この光の回折限界を打破する技術として、近年、近接場光を用いた光記録方式が提案されている。近接場光とは、光の波長以下の大きさの開口やナノ粒子（１００ｎｍ以下の大きさの粒子）等に光を照射したとき、そのごく近傍に局在化して発生する光のことである。この近接場光で形成されるスポット径は、照射される光の波長によらず、光が照射される開口やナノ粒子の大きさで決まる。そのため、その開口やナノ粒子を極限まで小さく作ることによって、極めて高密度の光メモリを実現することが可能となる。例えば、Φ２０ｎｍのナノ粒子をピッチ４０ｎｍで並べた場合、Φ１２０ｍｍの光ディスクサイズで１層あたり約７００ＧＢの大容量の光ディスクを実現できると考えられている。さらに小さなナノ粒子を用いることにより、さらなる大容量化を実現できると考えられている。 In recent years, an optical recording method using near-field light has been proposed as a technique for overcoming this diffraction limit of light. Near-field light is light that is localized and generated in the vicinity of an aperture or nanoparticle (particle having a size of 100 nm or less) having a wavelength less than the wavelength of light. . The spot diameter formed by this near-field light is determined by the size of the opening and the nanoparticles to which the light is irradiated, regardless of the wavelength of the irradiated light. Therefore, an extremely high density optical memory can be realized by making the openings and nanoparticles as small as possible. For example, when nanoparticles having a diameter of 20 nm are arranged at a pitch of 40 nm, it is considered that an optical disk having a large capacity of about 700 GB per layer can be realized with an optical disk size of 120 mm. It is believed that even larger capacities can be realized by using smaller nanoparticles.
近接場光を発生させる技術として、金属の表面プ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。）。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を行うものである。また、記録密度を向上させるため、予め基板にパターンを形成したり、相変化材料の膜をドライエッチングしてパターンを形成したりすることにより、安定した記録を行う技術も提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照。）。これらの技術を利用して微小な記録マークを形成することで、光メモリのさらなる高密度化、大容量化が実現できると考えられている。 As a technique for generating near-field light, a near-field light generating element using metal surface plasmon resonance has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this technique, recording is performed by irradiating a minute metal film with light of an appropriate wavelength to induce surface plasmon resonance and generating near-field light near the metal film. In order to improve the recording density, a technique for performing stable recording by forming a pattern on a substrate in advance or by forming a pattern by dry etching a film of a phase change material has been proposed (for example, , See Patent Document 2 and Patent Document 3.) It is considered that further high density and large capacity of the optical memory can be realized by forming minute recording marks using these techniques.
一方、書換形のＤＶＤ、及びＢｌｕ−ｒａｙディスクでは、情報を記録する記録膜として相変化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、相変化材料をレーザの光スポットによって昇温・急冷することによりアモルファス化、あるいは昇温・徐冷することにより結晶化することによって、相変化材料の相状態を変化させて、情報を記録・消去する。また、相変化材料の相状態の違いに起因する反射率変化をレーザ光により読み取ることで、情報を再生することができる。 On the other hand, phase-change materials are widely used as recording films for recording information in rewritable DVDs and Blu-ray discs (for example, see Patent Document 4). In this case, by changing the phase state of the phase change material by changing the phase state of the phase change material by making the phase change material amorphous by heating / rapid cooling with a laser light spot or by crystallization by heating / slow cooling. Record / erase. Further, information can be reproduced by reading the reflectance change caused by the difference in phase state of the phase change material with laser light.
上述のように、現在の光記録媒体での高密度化の限界は、光の回折限界で決まっており、相変化材料の物性によるものではない。近接場光により小さな光スポットを形成したり、基板にパターンを形成したりすることにより、記録するマークの微小化を行うことで、相変化材料は高密度記録に対応する光記録材料としても有望な材料であると考えられる。 As described above, the limit of high density in the current optical recording medium is determined by the diffraction limit of light, and is not due to the physical properties of the phase change material. Phase change materials are also promising as optical recording materials for high-density recording by miniaturizing marks to be recorded by forming small light spots with near-field light or forming patterns on the substrate. It is thought that it is a material.
しかし、記録マークの微小化のためにΦ３０ｎｍ以下のナノ粒子を用いる場合には、融点の低下がおこる可能性がある（例えば、非特許文献１参照。）。したがって、相変化材料の物性変化までを想定した光メモリの開発が重要である。 However, when nanoparticles having a diameter of 30 nm or less are used for miniaturization of the recording mark, the melting point may be lowered (for example, see Non-Patent Document 1). Therefore, it is important to develop an optical memory that assumes even the change in physical properties of the phase change material.
また、記録マークの微小化に伴い情報が記録される領域が小さくなるため、記録マークを形成する相変化材料の体積が減少し、相変化材料と当該相変化材料を取り囲む周辺材料との界面を形成する領域の割合が増大する。特に、予め基板に相変化材料のパターンを形成したり、相変化材料の膜をドライエッチングしてパターンを形成したりする場合、相変化材料が周辺材料に囲まれた形で孤立化されるため、薄膜の場合に比べ界面からの放熱量が多くなる。したがって、相変化材料が光スポットにより昇温された後、急激に冷却されることになり、相変化材料を結晶化に必要な時間だけ結晶化温度以上で保持することが困難になるという課題を有していた。 In addition, since the area in which information is recorded becomes smaller as the recording mark becomes smaller, the volume of the phase change material forming the recording mark decreases, and the interface between the phase change material and the surrounding material surrounding the phase change material is reduced. The ratio of the area | region to form increases. In particular, when a pattern of a phase change material is previously formed on a substrate, or when a pattern is formed by dry etching a phase change material film, the phase change material is isolated in a form surrounded by surrounding materials. The amount of heat released from the interface is larger than that of a thin film. Therefore, after the temperature of the phase change material is raised by the light spot, the phase change material is rapidly cooled, and it is difficult to maintain the phase change material at a temperature higher than the crystallization temperature for a time required for crystallization. Had.
本発明の目的は、高密度での記録・消去が可能な情報記録媒体とその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an information recording medium capable of recording and erasing at a high density and a manufacturing method thereof.
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る情報記録媒体は、
基板と、
前記基板上に孤立した状態で配列され、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料と、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料と、を含む複数のナノ記録領域と、
を備える。
In order to solve the above-described conventional problems, an information recording medium according to the present invention includes:
A substrate,
A plurality of nano-records including a recording material arranged in an isolated state on the substrate and causing a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase, and a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material Area,
Is provided.
本発明に係る情報記録媒体によれば、孤立した記録材料、すなわちナノ記録領域の結晶化を促進することができ、特に高密度な記録において、安定した記録又は書き換えを実現することができる。 According to the information recording medium of the present invention, crystallization of an isolated recording material, that is, a nano-recording region can be promoted, and stable recording or rewriting can be realized particularly in high-density recording.
本発明の第１の態様に係る情報記録媒体は、
基板と、
前記基板上に孤立した状態で配列された、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料と、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料と、を含む複数のナノ記録領域と、
前記ナノ記録領域の内部に、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を含む結晶化促進材料と、
を備える。
An information recording medium according to the first aspect of the present invention provides:
A substrate,
A plurality of nanostructures, comprising: a recording material that is arranged on the substrate in an isolated state and causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase; and a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material. Recording area,
A crystallization promoting material containing a crystallization promoting material for promoting crystallization of the recording material inside the nano recording region;
Is provided.
第２の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記結晶化促進材料は、炭素Ｃを含んでもよい。 In the information recording medium according to the second aspect, in the first aspect, the crystallization promoting material may contain carbon C.
第３の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記結晶化促進材料は、炭素単体を含んでもよい。 In the information recording medium according to a third aspect, in the first aspect, the crystallization promoting material may contain carbon alone.
第４の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記結晶化促進材料は、フラーレンを含んでもよい。 In the information recording medium according to a fourth aspect, in the first aspect, the crystallization promoting material may include fullerene.
第５の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記記録材料は、Ｇｅ−Ｔｅを含み、且つＴｅを５０原子％以上含んでもよい。 In the information recording medium according to a fifth aspect, in the first aspect, the recording material may contain Ge-Te and may contain 50 atomic% or more of Te.
第６の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記記録材料は、Ｓｂ−Ｇｅ及びＳｂ−Ｔｅから選ばれるいずれか一つの材料を含み、且つＳｂを７０原子％以上含んでもよい。 The information recording medium according to a sixth aspect is the information recording medium according to the first aspect, wherein the recording material includes any one material selected from Sb—Ge and Sb—Te, and contains 70 atomic% or more of Sb. Good.
第７の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記ナノ記録領域は、情報記録方向に沿った長さが、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。 In the information recording medium according to a seventh aspect, in the first aspect, the nano recording region may have a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less.
第８の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記ナノ記録領域は、近接場光を用いて、前記ナノ記録領域に対して情報を記録可能である。 An information recording medium according to an eighth aspect is the information recording medium according to the first aspect, wherein the nano recording area can record information in the nano recording area using near-field light.
第９の態様に係る情報記録媒体は、前記第１の態様において、前記ナノ記録領域は、近接場光を用いて情報を再生可能である。 An information recording medium according to a ninth aspect is the information recording medium according to the first aspect, wherein the nano recording area can reproduce information using near-field light.
本発明の第１０の態様に係る情報記録媒体の製造方法は、
（Ｉ）基板を用意する工程と、
（ＩＩ）前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である複数の孤立したピラーを形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記ピラーが形成された前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料と、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料と、を成膜することによって、前記ピラー上にナノ記録領域を形成する工程と、
を含む。
An information recording medium manufacturing method according to a tenth aspect of the present invention includes:
(I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a plurality of isolated pillars having a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less on the substrate;
(III) Forming on the substrate on which the pillars are formed a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase, and a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material Forming a nano-recording region on the pillar; and
including.
上記第１０の態様の情報記録媒体の製造方法により、特に高密度な記録を行う場合に、孤立した記録材料の結晶化を促進し、安定した記録又は書き換え性能を有する情報記録媒体を製造することができる。 By the information recording medium manufacturing method of the tenth aspect, particularly when performing high-density recording, the crystallization of an isolated recording material is promoted, and an information recording medium having stable recording or rewriting performance is manufactured. Can do.
本発明の第１１の態様に係る情報記録媒体の製造方法は、
（ＩＩ）前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である複数の孤立したピラーを形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記ピラーが形成された前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料を成膜する工程と、
（ＩＶ）前記記録材料の内部に、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を分散させることによって、前記ピラー上にナノ記録領域を形成する工程と、
を含む。
An information recording medium manufacturing method according to an eleventh aspect of the present invention includes:
(II) forming a plurality of isolated pillars having a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less on the substrate;
(III) depositing a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase on the substrate on which the pillar is formed;
(IV) forming a nano-recording region on the pillar by dispersing a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material in the recording material;
including.
本発明の第１２の態様に係る情報記録媒体の製造方法は、
（Ｉ）基板を用意する工程と、
（ＩＩ）前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料を含む多層膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記記録材料の内部に前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を分散させる工程と、
（ＩＶ）前記多層膜の上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるパターンを有するマスクを配置する工程と、
（Ｖ）前記マスクの上から前記多層膜をエッチングする工程と、
（ＶＩ）前記マスクを除去して、前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるナノ記録領域を形成する工程と、
を含む。
An information recording medium manufacturing method according to a twelfth aspect of the present invention includes:
(I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a multilayer film including a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase on the substrate;
(III) dispersing a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material in the recording material;
(IV) disposing a mask having a pattern having a length in the information recording direction of 3 nm to 100 nm on the multilayer film;
(V) etching the multilayer film from above the mask;
(VI) removing the mask and forming, on the substrate, a nano recording region having a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less;
including.
本発明の第１３の態様に係る情報記録媒体の製造方法は、
（Ｉ）基板を用意する工程と、
（ＩＩ）前記基板上に、下地層を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記下地層の上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下のパターンを有するマスクを配置する工程と、
（ＩＶ）前記マスクの上から前記下地層をエッチングすることによって、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下となる前記下地層のパターンを形成する工程と、
（Ｖ）前記下地層のパターンが形成された前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料を含む多層膜を形成する工程と、
（ＶＩ）前記記録材料の内部に前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を分散させる工程と、
（ＶＩＩ）前記下地層を、前記下地層の上に形成された前記多層膜と共に除去することにより、前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下のナノ記録領域を形成する工程と、
を含む。
A method for manufacturing an information recording medium according to the thirteenth aspect of the present invention includes:
(I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a base layer on the substrate;
(III) disposing a mask having a pattern with a length of 3 nm or more and 100 nm or less along the information recording direction on the underlayer;
(IV) forming the pattern of the base layer having a length along the information recording direction of 3 nm to 100 nm by etching the base layer from above the mask;
(V) forming a multilayer film including a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase on the substrate on which the pattern of the underlayer is formed;
(VI) dispersing a crystallization promoting material for promoting crystallization of the recording material in the recording material;
(VII) By removing the underlayer together with the multilayer film formed on the underlayer, a nano-recording region having a length along the information recording direction of 3 nm to 100 nm is formed on the substrate. And a process of
including.
以下、本発明の実施の形態に係る情報記録媒体及びその製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図面はすべて情報記録媒体の一部を拡大して示している。 Hereinafter, an information recording medium and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, all the drawings show an enlarged part of the information recording medium.
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る情報記録媒体１００の一構成例の要部拡大斜視図である。図１に示すように、この情報記録媒体１００は、ガラスからなる基板１０２と、基板１０２上にそれぞれ孤立した状態で配列された複数の相変化ナノ粒子（ナノ記録領域）１０１とを備えている。なお、便宜上、図１には示されていないが、情報記録媒体１００は、相変化ナノ粒子１０１の表面上の少なくとも一部に、相変化ナノ粒子１０１の内部に結晶化促進材料１０３（例えば図２参照）をさらに備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an enlarged perspective view of a main part of a configuration example of the
図２は、図１の要部拡大断面図であり、基板１０２上に孤立した状態で配列された相変化ナノ粒子１０１と、相変化ナノ粒子１０１の内部に結晶化促進材料１０３と、が形成された構成例の断面構造を示している。相変化ナノ粒子１０１は、結晶相と非晶質相との間で相変化を起こす記録材料を含んでいる。図２に示すように、本実施の形態１では、結晶化促進材料１０３は、相変化ナノ粒子１０１の内部に配置されており、結晶化促進材料１０３は、記録材料の結晶化を促進するために設けられる。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1, in which
以下に、この情報記録媒体１００を構成する各構成部材について説明する。
＜基板＞
基板１０２は、例えば、円盤形状の基板を用いることができる。なお、基板１０２は、円盤形状に限られない。基板１０２を構成する材料としては、平坦性が高く、記録時に情報記録媒体１００を回転させたときの安定性が高いものが好ましい。なお、本実施の形態では、基板１０２として、平坦性に優れたガラスを用いたが、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プラスチック材料を用いてもよい。
Below, each structural member which comprises this
<Board>
As the
＜相変化ナノ粒子＞
相変化ナノ粒子１０１の形状は、特に限定されず、円柱、三角柱、四角柱、球、円錐、三角錐、四角錐、逆三角錐、又はそれに類似した形状等であっても構わない。
また、相変化ナノ粒子１０１の厚みは、相変化ナノ粒子１０１の情報記録方向に沿った長さの１／２以上、２倍以下であることが好ましい。相変化ナノ粒子１０１の厚みがこの範囲にあることにより、近接場光を効率的に相変化ナノ粒子１０１に集中させ、安定した記録を行うことが可能となる。
<Phase change nanoparticles>
The shape of the
The thickness of the
＜記録材料＞
相変化ナノ粒子１０１に含まれる記録材料（以下、「相変化ナノ粒子１０１の材料」と記載することがある。）は、結晶相と非晶質相との間で相変化を起こす材料からなる。この相変化ナノ粒子１０１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、相変化ナノ粒子１０１の結晶化速度が速いものが好ましい。特に、相変化ナノ粒子１０１の材料としては、Ｇｅ−Ｔｅを含み、Ｔｅを５０原子％以上含んでもよい。この場合、相変化ナノ粒子１０１の材料として、ＧｅＴｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ、ＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3、ＧｅＴｅ−Ｂｉ2Ｔｅ3、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｂｉ2Ｔｅ3、ＧｅＴｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ3、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）2Ｔｅ3、ＧｅＴｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）2Ｔｅ3、及び（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）2Ｔｅ3のいずれかを含む材料を用いることができる。また、相変化ナノ粒子１０１の材料として、Ｓｂ−Ｇｅ及びＳｂ−Ｔｅから選ばれるいずれか一つの材料を含み、Ｓｂを７０原子％以上含んでもよい。この場合、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇａ、Ｓｂ−Ｇｅ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇｅ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｉｎ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｓｎ−Ｇｅ、及び（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ａｇ−Ｉｎのいずれかを含む材料を用いることもできる。なお、相変化ナノ粒子１０１の材料としては、情報を再生する光の波長で相変化ナノ粒子１０１の材料のアモルファス状態での誘電率の実数部の符号と結晶状態での誘電率の実数部の符号が互いに異なることがより好ましい。
<Recording material>
The recording material contained in the phase change nanoparticles 101 (hereinafter sometimes referred to as “material of the
＜結晶化促進材料＞
相変化ナノ粒子１０１に含まれる結晶化促進材料１０３は、記録材料の結晶化を促進する。この結晶化促進材料１０３は、この実施の形態１では記録材料中に分散して設けられているが、結晶化促進材料１０３を設ける態様はこれに限られない。例えば、相変化ナノ粒子１０１の側面、底面又は上面に結晶化促進材料１０３を設けてもよい。
<Crystalline accelerating material>
The
また、結晶化促進材料１０３としては、例えば、Ｃ（炭素）を含む材料を用いることができる。炭素を含む材料としては、例えば、炭素単体を用いることができる。その中でも特に、炭素原子が複数個集まってクラスターを形成したフラーレンを用いることが好ましい。フラーレンとして代表的なものは、炭素原子が６０個集まって構成される切頂２０面体のサッカーボール状構造を有するＣ60であるが、これに限られず、炭素原子の数が６０個を超える高次フラーレン（Ｃ７０、Ｃ７４等）も使用できる。なお、Ｃ60の直径は０．７ｎｍであり、通常の元素の原子半径より大きく、また、表面積を大きくできるため、同じモル比で相変化ナノ粒子１０１の内部に分散させた場合に、結晶化の起点となる結晶核をより多く生成することができる。さらに、Ｃ60の融点は１１８０℃と、相変化ナノ粒子１０１の材料の融点（約６００℃）より十分高いため、相変化ナノ粒子１０１を溶融してアモルファス化する際に相変化ナノ粒子１０１の材料と混ざり、相変化ナノ粒子１０１の材料の結晶化速度を低下させる可能性も低いため好ましい。さらに、炭素単体として、カーボンナノチューブを用いることもできる。
As the
＜下部保護膜、上部保護膜＞
図３（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ情報記録媒体１００の別の構成例の要部拡大断面図である。図３（Ａ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部保護膜１０４を設けている構成例の断面図である。図３（Ｂ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部保護膜１０４を設けると共に、相変化ナノ粒子１０１の形状に沿って上部保護膜１０５を設けている構成例の断面図である。図３（Ｃ）は、相変化ナノ粒子１０１の形状に沿って上部保護膜１０５を設けている構成例の断面図である。図３（Ｄ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部保護膜１０４を設けると共に、相変化ナノ粒子１０１を覆って面一となるように上部保護膜１０５を設けている構成例の断面図である。図３（Ａ）から（Ｄ）に示すように、情報記録媒体１００は、相変化ナノ粒子１０１を保護する下部保護膜１０４（基板側）及び／又は上部保護膜１０５（基板と反対側）をさらに有していてもよい。このように、下部保護膜１０４及び／又は上部保護膜１０５で相変化ナノ粒子１０１を保護することにより、相変化ナノ粒子１０１に安定して情報を記録、又は書き換えることが可能となる。
<Lower protective film, upper protective film>
3A to 3D are enlarged cross-sectional views of main parts of another configuration example of the
下部保護膜１０４及び／又は上部保護膜１０５の材料としては、誘電体材料を用いることが好ましい。例えば、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＳｎＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3、Ｓｃ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ2、及びＴｅＯ2等から選ばれる１種または複数種の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、及びＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１種または複数種の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳ等の硫化物やＳｉＣ等の炭化物、ＬａＦ3及びＣｅＦ3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種または複数種の材料の混合物を用いて、下部保護膜１０４及び／又は上部保護膜１０５を形成することもできる。
As a material of the lower
下部保護膜１０４及び／又は上部保護膜１０５の厚みは、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。下部保護膜１０４及び／又は上部保護膜１０５の厚みを１０ｎｍ以下にすることで、後述の近接場光が相変化ナノ粒子１０１に集中しやすくなり、安定した記録を行うことが可能となる。
The thickness of the lower
＜下部反射膜、上部反射膜＞
図４（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ情報記録媒体１００のさらに別の構成例の要部拡大断面図である。図４（Ａ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部反射膜１０６及び下部保護膜１０４を設けると共に、相変化ナノ粒子１０１の形状に沿って上部保護膜１０５を設けている構成例の断面図である。図４（Ｂ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部反射膜１０６及び下部保護膜１０４を設けると共に、相変化ナノ粒子１０１の形状に沿って上部保護膜１０５及び上部反射膜１０７を設けている構成例の断面図である。図４（Ｃ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部保護膜１０４を設けると共に、相変化ナノ粒子１０１の形状に沿って上部保護膜１０５及び上部反射膜１０７を設けている構成例の断面図である。図４（Ｄ）は、基板１０２と相変化ナノ粒子１０１との間に下部反射膜１０６及び下部保護膜１０４を設けると共に、相変化ナノ粒子１０１を覆って面一となるように上部保護膜１０５を設け、さらにその上に上部反射膜１０７を設けている構成例の断面図である。図４（Ａ）から（Ｄ）に示すように、情報記録媒体１００は、相変化ナノ粒子１０１の記録材料に効率的に光を吸収させることが可能となるように、下部反射膜１０６（基板側）及び／又は上部反射膜１０７（基板と反対側）をさらに有していてもよい。このように、下部反射膜１０６及び／又は上部反射膜１０７を相変化ナノ粒子１０１内に配置することにより、後述の近接場光が相変化ナノ粒子１０１に集中しやすくなり、安定した記録を行うことが可能となる。
<Lower reflection film, upper reflection film>
4A to 4D are enlarged cross-sectional views of main parts of still another configuration example of the
下部反射膜１０６及び／又は上部反射膜１０７の材料としては、金属材料を用いることが好ましく、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ及びＩｒ等から選ばれる１種または複数種の金属を用いることができる。また、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｃｒ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｒｕ−Ａｕ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ−Ａｌ、Ａｇ−Ｎｄ−Ａｕ、Ａｇ−Ｎｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｂｉ、Ａｇ−Ｇａ、Ａｇ−Ｇａ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｇａ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｎ又はＣｕ−Ｓｉといった合金を用いることもできる。特に、Ａｇを５０原子％以上含むＡｇ合金は後述の近接場光を相変化ナノ粒子１０１に集中させやすく、下部反射膜１０６及び／又は上部反射膜１０７の材料として好ましい。
The material of the lower
下部反射膜１０６の厚みは、１０ｎｍ以上であることが好ましく、２０ｎｍ以上であることがより好ましい。下部反射膜１０６の厚みを２０ｎｍ以上とすることで、相変化ナノ粒子１０１を透過した近接場光を反射して再び相変化ナノ粒子１０１に戻すことにより、近接場光を効率的に相変化ナノ粒子１０１に吸収させることが可能となる。また、上部反射膜１０７の厚みは、１０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以下であることがより好ましい。上部反射膜１０７の厚みを５ｎｍ以下とすることで、十分な強度の近接場光を相変化ナノ粒子１０１まで到達させるとともに、近接場光を効率的に相変化ナノ粒子１０１に集中させ、安定した記録を行うことが可能となる。
The thickness of the lower
図５は、本実施の形態１に係る情報記録媒体１００に情報を記録する方法の一例を示す要部拡大斜視図である。なお、便宜上、図５には基板１０２上に相変化ナノ粒子１０１のみが配置された様子が示されているが、情報記録媒体１００は、実際には、図２、図３（Ａ）から（Ｄ）、又は、図４（Ａ）から（Ｄ）に示された断面構造を有している。
FIG. 5 is an essential part enlarged perspective view showing an example of a method for recording information on the
図５に示すように、Ａｕからなるアンテナ２０１に、偏光方向２０４を持つ光２０２を照射する。これにより、プラズモン増強によって偏光方向にあるアンテナ２０１の頂点２０３に強い近接場光が発生する。そして、この増強した近接場光によって相変化ナノ粒子１０１が昇温され、相変化ナノ粒子１０１に情報が記録される。具体的には、相変化ナノ粒子１０１を融点以上に加熱した後に急冷することで、相変化ナノ粒子１０１に含まれる記録材料をアモルファス化する（記録）。一方、融点以上に加熱した後に徐冷することにより、相変化ナノ粒子１０１に含まれる記録材料を結晶化する（消去）。このように、相変化ナノ粒子１０１がアモルファス状態の場合と、結晶状態の場合と、で異なる物性を有することを利用して、情報を記録することができる。
As shown in FIG. 5, an
なお、本実施の形態１では、アンテナ２０１の材料としてＡｕを用いたが、これに限定されず、使用するレーザの波長に合わせてそれとプラズモン共鳴するような材料を選べばよい。
In the first embodiment, Au is used as the material of the
＜相変化ナノ粒子の大きさについて＞
ここで、本実施の形態に係る図５に示すような孤立した相変化ナノ粒子１０１へ情報を記録した場合と、図６のような孤立していない連続的な相変化薄膜２０５へ情報を記録した場合（参考例）とを比較する。図５に示すように、基板１０２上にそれぞれ孤立して配列された相変化ナノ粒子１０１に情報を記録した場合、その大きさを最小単位とした良好な記録を行うことができた。一方、図６のような連続的な相変化薄膜２０５に情報を記録した場合、相変化薄膜２０５を結晶化する際に、近接場光により相変化薄膜２０５が加熱されると、相変化薄膜２０５中に熱が拡散する。このため、図６の連続的な相変化膜を用いた参考例の場合には、近接場光のスポットが３０ｎｍ以下であっても、３０ｎｍ以上の大きな記録マークしか記録できない課題があった。
<About the size of phase change nanoparticles>
Here, when information is recorded on isolated
ここで、熱拡散に起因して、連続的な相変化薄膜２０５（図６）と相変化ナノ粒子１０１（図５）とで、記録マークの大きさに差が出始めるのは、記録マークが３０ｎｍ以下となる場合である。従って、情報を３０ｎｍ以下の微小領域（情報記録方向に沿った長さが３０ｎｍ以下である領域）に記録する場合には、それぞれが孤立した、情報記録方向に沿った長さが３０ｎｍ以下の相変化ナノ粒子１０１を用いることが好ましいことになる。なお、情報を、情報記録方向に沿った長さが３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の微小領域に記録する場合にも、熱拡散による複数の記録マーク間の熱干渉を抑制するため、それぞれが孤立した、情報記録方向に沿った長さが１００ｎｍ以下の相変化ナノ粒子１０１を用いることが好ましい。
Here, due to thermal diffusion, the difference in the size of the recording mark between the continuous phase change thin film 205 (FIG. 6) and the phase change nanoparticle 101 (FIG. 5) In this case, the thickness is 30 nm or less. Accordingly, when information is recorded in a minute region of 30 nm or less (a region in which the length along the information recording direction is 30 nm or less), each phase is isolated and the length along the information recording direction is 30 nm or less. It would be preferable to use the modified
一方、情報記録方向に沿った長さが３０ｎｍ以下のような小さな相変化ナノ粒子１０１にすることで、相変化ナノ粒子１０１に用いる材料の融点が下がることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。そのため、相変化ナノ粒子１０１が３ｎｍ程度まで小さくなると、相変化ナノ粒子１０１に含まれる原子数が少なくなり、融点が低くなりすぎてしまう。この結果、熱的な揺らぎによって、相変化ナノ粒子１０１に記録された情報を安定的に保持することが困難になる。さらに、相変化ナノ粒子１０１の体積が小さくなると、記録材料を取り囲む周辺材料との界面を形成する領域の割合が増大し、薄膜の場合に比べ界面からの放熱量が多くなる。したがって、相変化ナノ粒子１０１が近接場光により昇温された後、急激に冷却されることになり、記録材料を結晶化に必要な時間だけ結晶化温度以上で保持することが困難になり、結晶化促進材料１０３を配置した状態でも記録材料の結晶化が困難となってしまう場合がある。従って、相変化ナノ粒子１０１の情報記録方向に沿った長さは、３ｎｍ以上であることが好ましい。ここで、情報記録方向とは、情報記録媒体１００に情報を記録するためのトラッキング方向である。
On the other hand, it is known that the melting point of the material used for the
＜情報記録媒体の製造方法＞
本実施の形態１に係る情報記録媒体１００は、以下に説明する方法によって製造できる。
（１）まず、基板１０２（例えば、厚み０．６ｍｍ、直径（Φ）２．５インチ）を準備して、成膜装置内に配置する。
（２）その後、必要に応じて基板１０２上に下部反射膜１０６を成膜する。下部反射膜１０６は、下部反射膜１０６を構成する金属または合金からなるターゲットを、希ガス（例えば、Ａｒガス）雰囲気中、又は希ガスと反応ガス（例えば、Ｏ2ガス及びＮ2ガスから選ばれる少なくとも一つのガス）との混合ガス雰囲気中で直流（ＤＣ）電源、パルスＤＣ電源、又は高周波（ＲＦ）電源を用いてスパッタリングすることによって形成できる。下部反射膜１０６は金属または合金であるため、成膜速度を高められるＤＣ電源、又はパルスＤＣ電源を用いてスパッタリングすることが好ましい。
<Method of manufacturing information recording medium>
The
(1) First, a substrate 102 (for example, a thickness of 0.6 mm and a diameter (Φ) of 2.5 inches) is prepared and placed in a film forming apparatus.
(2) Thereafter, a lower
（３）続いて、基板１０２上、又は下部反射膜１０６上に、必要に応じて下部保護膜１０４を成膜する。下部保護膜１０４は、下部保護膜１０４を構成する誘電体からなるターゲットを、希ガス雰囲気中、又は希ガスと反応ガス（例えば、Ｏ2ガス及びＮ2ガスから選ばれる少なくとも一つのガス）との混合ガス雰囲気中でＲＦ電源を用いてスパッタリングすることによって形成できる。なお、成膜速度を高めるため、下部保護膜１０４を構成する材料に導電性の材料を微量添加してターゲットに導電性を付加し、ＤＣ電源、またはパルスＤＣ電源を用いてスパッタリングすることもできる。また、下部保護膜１０４は、下部保護膜１０４を構成する金属からなるターゲットを、希ガスと反応ガスとの混合ガス雰囲気中でＤＣ電源、パルスＤＣ電源、又はＲＦ電源を用いて反応性スパッタリングすることによっても形成できる。
(3) Subsequently, a lower
あるいは、下部保護膜１０４は、単独の誘電体の各々のターゲットを複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。また、下部保護膜１０４は、２種以上の誘電体を組み合わせた２元系ターゲットや３元系ターゲット等を、複数の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。これらのターゲットを使用する場合でも、スパッタリングは、希ガス雰囲気中、または希ガスと反応ガス（例えば、Ｏ2ガス及びＮ2ガスから選ばれる少なくとも一つのガス）との混合ガス雰囲気中で実施することができる。
Alternatively, the lower
（４）続いて、基板１０２上、下部反射膜１０６上、又は、下部保護膜１０４上に、相変化ナノ粒子１０１を形成するための記録材料を含む膜１０８を成膜する。この記録材料を含む膜１０８は、記録材料を構成する金属または合金を含むターゲットを所定雰囲気中でスパッタリングすることによって形成できる。具体的には、記録材料を構成する金属または合金として、例えば、Ｇｅ−Ｔｅを含みＴｅを５０原子％以上含む材料、あるいはＳｂ−Ｇｅ及びＳｂ−Ｔｅから選ばれるいずれか一つの材料を含みＳｂを７０原子％以上含む材料からなるターゲットを用意する。また、雰囲気としては、希ガス（例えば、Ａｒガス）雰囲気中、又は希ガスと反応ガス（例えば、Ｏ2ガス及びＮ2ガスから選ばれる少なくとも一つのガス）との混合ガス雰囲気中から選択すればよい。さらに、スパッタリングは、直流（ＤＣ）電源、パルスＤＣ電源、又は高周波（ＲＦ）電源のいずれかを選択してスパッタリングすればよい。以上によって、記録材料を含む膜１０８を形成できる。相変化ナノ粒子１０１は金属または合金で形成されるため、成膜速度を高められるＤＣ電源、又はパルスＤＣ電源を用いてスパッタリングすることが好ましい。
(4) Subsequently, a
また、記録材料を含む膜１０８は、例えばＧｅ−Ｔｅを含むターゲット、Ｓｂ−Ｇｅを含むターゲット、Ｓｂ−Ｔｅを含むターゲット等から選ばれる少なくとも２種以上のターゲットを、２個以上の電源を用いて同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。その場合には、使用するターゲットの種類及び数、ならびに電源の出力等に応じて、得られる記録材料の組成が決定されることとなるので、それらを適宜選択して、所望の組成の相変化ナノ粒子１０１が得られるように記録材料を構成することが好ましい。このように２種以上のターゲットを使用することは、例えば、混合物のターゲットを形成することが困難である場合に有用である。
In addition, the
また、この記録材料を含む膜１０８は、２種以上の膜を積層して形成されてもよく、例えばＧｅ−Ｔｅを含むターゲット、Ｓｂ−Ｇｅを含むターゲット、Ｓｂ−Ｔｅを含むターゲット等から選ばれる少なくとも２種以上のターゲットを、２個以上の電源を用いて順次及び／又は同時にスパッタリングすることによって形成することもできる。即ち、記録材料を含む膜を形成するために、２種以上のターゲットを使用してスパッタリングを２回以上実施してもよく、又は２種以上のターゲットを同時にスパッタリングしてもよい。
The
（５）続いて、相変化ナノ粒子１０１の内部に結晶化促進材料１０３を形成する。結晶化促進材料としては、Ｃ60を用いることができる。この結晶化促進材料１０３としてのＣ６０を相変化ナノ粒子１０１内に分散させる方法としては、相変化ナノ粒子１０１をスパッタリングにより成膜する際に、例えばＣ60粉末を同時に蒸着する方法がある。また、相変化ナノ粒子１０１を成膜後、Ｃ60をイオン化し適当な加速電圧を印加してイオン注入する方法を用いることもできる。
（６）続いて、相変化ナノ粒子１０１上に、必要に応じて上部保護膜１０５を成膜する。上部保護膜１０５は、下部保護膜１０４と同様の方法で成膜できる。
（７）続いて、相変化ナノ粒子１０１上、又は、上部保護膜１０５上に、必要に応じて上部反射膜１０７を成膜する。上部反射膜１０７は、下部反射膜１０６と同様の方法で成膜できる。
(5) Subsequently, the
(6) Subsequently, an upper
(7) Subsequently, an upper
なお、下部反射膜１０６と下部保護膜１０４との間、下部保護膜１０４と相変化ナノ粒子１０１との間、相変化ナノ粒子１０１と上部保護膜１０５との間、及び上部保護膜１０５と上部反射膜１０７との間に、必要に応じて界面膜（図示せず）を成膜してもよい。なお、界面膜は、下部保護膜１０４と同様、酸化物、窒化物、炭化物、硫化物、及び弗化物より選ばれる少なくとも一つを含む材料を用いて形成することができる。
Note that, between the lower
ここで、記録材料を成膜した後、結晶化促進材料１０３を分散させた後、又は、上部保護膜１０５を成膜した後に、記録材料を含む膜１０８を孤立化させて相変化ナノ粒子１０１を形成するために、レジストを記録材料の膜上、又は上部保護膜１０５上に例えばスピンコート法を用いて塗布し、電子線描画装置で電子線をレジストに照射後、レジストを現像して電子線を照射した部分を除去（ポジ型）、あるいは照射していない部分を除去（ネガ型）することにより、レジストに所望のパターンを有するマスク１０９を形成する。
Here, after the recording material is formed, the
なお、レジストとなる材料としては、例えばＴｅの酸化物やＺｎＳ、遷移金属の酸化物等の無機物や、一般的な電子線用の有機材料からなるレジスト（例えば、日本ゼオン社製の商品名ＺＥＰ５２０、トクヤマ社製の商品名ＴＥＢＮ−１）を用いることができる。なお、レジストの材料は、記録材料や上部保護膜１０５等とのエッチングレート比を考慮して選択することが好ましい。その後、記録材料からなる膜、上部保護膜１０５をドライエッチングすることにより、所望のパターンで記録材料を孤立化させて、相変化ナノ粒子１０１を形成することができる。なお、ドライエッチングには、フッ素系ガス（ＣＦ４、ＳＦ６、ＣＨＦ３等）やＡｒガス、及びＯ２ガス等を用いることができる。なお、上部保護膜１０５の材料には、フッ素系ガスでのドライエッチングによるエッチングレートが確保できるよう、上部保護膜１０５を構成する元素のフッ化物の沸点が低いことがより好ましい。
In addition, as a material used as a resist, for example, a resist made of an inorganic material such as an oxide of Te, ZnS, or an oxide of a transition metal, or a general organic material for an electron beam (for example, trade name ZEP520 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.). The trade name TEBN-1) manufactured by Tokuyama Corporation can be used. Note that the resist material is preferably selected in consideration of the etching rate ratio with the recording material, the upper
また、相変化ナノ粒子１０１を覆って上部保護膜１０５を形成したのち、表面の凹凸を無くして面一となるように平坦化してもよい。平坦化には、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）やイオンミリングなどの方法を用いることができる。
なお、相変化ナノ粒子１０１上、上部保護膜１０５上、あるいは上部反射膜１０７上に、必要に応じて保護膜（図示せず）を形成してもよい。保護膜には、例えばＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜を用いることができる。
Alternatively, after forming the upper
A protective film (not shown) may be formed on the
また、相変化ナノ粒子１０１上、上部保護膜１０５上、上部反射膜１０７上、あるいは保護膜上に、必要に応じて潤滑膜（図示せず）を形成してもよい。潤滑膜には、例えばフッ素系溶剤の単分子膜を用いることができる。
Further, a lubricant film (not shown) may be formed on the
（６）最後に、記録材料を成膜した後、上部保護膜１０５を成膜した後、上部反射膜１０７を成膜した後、保護膜を形成した後、あるいは潤滑膜を形成した後、必要に応じて、記録材料を結晶化させる初期化工程を行ってもよい。記録材料の結晶化は、例えばレーザビームを照射することによって行うことができる。
以上のようにして、情報記録媒体１００を製造できる。なお、本実施の形態１においては、各層の成膜方法としてスパッタリング法を用いたが、これに限定されず真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、またはＭＢＥ法等を用いることも可能である。
(6) Finally, after the recording material is formed, the upper
The
本実施の形態の情報記録媒体１００は、以下の各工程を含む製造方法によって得られる。
この製造方法は、例えば、
（Ｉ）基板１０２を用意する工程と、
（ＩＩ）基板上１０２に、記録材料を含む多層膜１０８を形成する工程と、
（ＩＩＩ）記録材料の内部に結晶化促進材料を分散させる工程と、
（ＩＶ）多層膜１０８の上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるパターンを有するマスク１０９を配置する工程と（図７（Ａ）参照。）、
（Ｖ）マスク１０９の上から多層膜１０８をエッチングする工程と、
（ＶＩ）マスク１０９を除去して、基板１０２上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるナノ記録領域（相変化ナノ粒子１０１）を形成する工程と（図７（Ｂ）参照）、
を含む。
以上、本発明の実施の形態１について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態１に限定されず、本発明の技術的思想に基づき他の実施の形態に適用することができる。
The
This manufacturing method is, for example,
(I) a step of preparing the
(II) forming a
(III) dispersing the crystallization promoting material inside the recording material;
(IV) A step of disposing a
(V) etching the
(VI) removing the
including.
As described above, the first embodiment of the present invention has been described by way of example. However, the present invention is not limited to the first embodiment, and may be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention. it can.
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る情報記録媒体について、図面を参照して説明する。なお、実施の形態１と同様な構成要素については同一の部材番号を付し、その説明を適宜省略する。図８（Ａ）は、本発明の実施の形態２に係る情報記録媒体において、表面に円筒形のピラー３０１が形成された基板１０２の一例を示す要部拡大斜視図である。図８（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る情報記録媒体２００の一例を示す要部拡大断面図である。
(Embodiment 2)
An information recording medium according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same member number is attached | subjected about the component similar to Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted suitably. FIG. 8A is an enlarged perspective view of a main part showing an example of the
実施の形態１では、基板１０２の上に相変化ナノ粒子１０１を孤立した状態で配列させることによって、ナノ記録領域が形成された。本実施の形態２では、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、予め基板１０２上にピラー３０１を形成しておき、そのピラー３０１上に相変化形の記録材料を含む膜（以下、相変化膜）を形成することによって、孤立したナノ記録領域が形成された情報記録媒体２００の一例について説明する。すなわち、図８（Ｂ）に示すように、本実施の形態２の情報記録媒体２００では、基板１０２上に配列された、情報記録方向に沿った長さが例えば３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である複数の孤立したピラー３０１が設けられており、ナノ記録領域は、ピラー３０１上に設けられた相変化膜３０２によって形成されている。なお、本実施の形態２で用いられる記録材料は、実施の形態１で説明された記録材料と同じである。なお、便宜上、図８（Ｂ）には示されていないが、情報記録媒体２００は、相変化膜３０２の内部に配置された結晶化促進材料をさらに備えている。
In the first embodiment, the nano-recording region is formed by arranging the
この情報記録媒体２００の製造方法の一例について具体的に説明する。
まず、図８（Ａ）に示すように、基板１０２上に円筒形のピラー３０１を複数形成する。ここで、各ピラー３０１は、例えば幅：略２０ｎｍ、高さ：略２０ｎｍとできる。このとき、互いに隣接するピラー３０１同士が接しないように、各ピラー３０１は、孤立した状態で形成される。これにより、図８（Ｂ）の断面図に示すような相変化膜３０２が孤立したナノ記録領域となる。
An example of a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 8A, a plurality of
本実施の形態２では、ピラー３０１は、ナノ・インプリント技術を用いて形成することができる。ナノ・インプリント技術では、例えば、基板に設ける所望のパターンとは逆のパターン（凹形状）を電子線描画によって設けた原盤（モールド）をあらかじめ準備し、このモールドを熱硬化性樹脂にガラス転移温度以上でプレスし、モールドの微細構造を樹脂に転写することによってピラー３０１を形成する。但し、ピラー３０１の形成方法はこれに限定されるものではなく、他の方法でピラー３０１を形成しても構わない。例えば、電子線描画によって作成したパターンに基づき、基板１０２をエッチングすることで形成することもできる。
In the second embodiment, the
また、基板１０２上に形成するピラー３０１の形状についても、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すような円柱に限定されず、三角柱、四角柱、球、円錐、三角錐、四角錐、逆三角錐、又はそれに類似した形状等であっても構わない。
Further, the shape of the
上述したように、ピラー３０１上に成膜される、ナノ記録領域となる相変化膜３０２は、孤立した状態になることが必要である。また、ピラー３０１上に成膜される、ナノ記録領域となる相変化膜３０２は、できるだけ微小化し、孤立した状態であって、且つ、できるだけ互いに近接することが、記録密度を向上させる上で好ましい。
As described above, the
また、記録材料を成膜するに際し、相変化膜３０２が孤立するように、ピラー３０１の側面には記録材料が成膜されないことが好ましい。例えば、基板とターゲットの間の距離が長いロングスロースパッタ装置等を用いて成膜方向に指向性を有する成膜方法を適用し、ピラー３０１の上面には記録材料が成膜され易くし、ピラー３０１の側面には記録材料が成膜され難くすることが好ましい。これにより、ナノ記録領域となる相変化膜３０２同士を容易に孤立させることができる。
Further, when depositing the recording material, it is preferable that the recording material is not deposited on the side surface of the
上述のように、記録密度を高めるためには、孤立した状態の相変化膜３０２同士をできるだけ近接して設けることが望ましい。よって、記録密度を高めるためには、ピラー３０１同士の間隔が狭い方が好ましい。但し、ピラー３０１同士の間隔が狭すぎると、各ピラー３０１の上面に形成された相変化膜３０２同士が接触し、孤立状態が担保できなくなる可能性がある。よって、これらの点を考慮して、ピラー３０１同士の間隔を設計することが望ましい。
As described above, in order to increase the recording density, it is desirable to provide isolated
例えば、スパッタリングによって、基板１０２に形成されたピラー３０１の上面に相変化膜３０２を成膜する場合、スパッタ粒子としての直線性及びピラー３０１上に形成される相変化膜３０２の厚み（スパッタ厚み）に応じて、ピラー３０１同士の間隔を適切に設計することが望ましい。具体的には、ピラー３０１同士の間隔は、スパッタ厚みの約３０％よりも大きくすることが好ましい。
なお、相変化膜３０２を成膜する方法としては、上記のスパッタリングに限定されるものではなく、例えば蒸着を用いることも可能である。
For example, when the
Note that the method for forming the
本実施の形態の情報記録媒体２００は、以下の各工程を含む製造方法によって得られる。
この情報記録媒体の製造方法は、例えば、
（Ｉ）基板１０２を用意する工程と、
（ＩＩ）基板１０２上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である複数の孤立したピラー３０１を形成する工程と（図８（Ａ）参照）、
（ＩＩＩ）ピラー３０１が形成された基板１０２上に、記録材料を成膜することによって、ピラー３０１上にナノ記録領域となる相変化膜３０２を形成する工程と（図８（Ｂ）参照）、
（ＩＶ）ナノ記録領域の内部に結晶化促進材料を分散させる工程と、
を含む。
The
The manufacturing method of this information recording medium is, for example,
(I) a step of preparing the
(II) forming a plurality of
(III) forming a
(IV) dispersing the crystallization promoting material inside the nano-recording region;
including.
以上、本発明の実施の形態２について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づき他の実施の形態に適用することができる。 As described above, the second embodiment of the present invention has been described by way of example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention. .
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る情報記録媒体の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、実施の形態１と同様な構成要素については同一の部材番号を付し、その説明を適宜省略する。図９（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の実施の形態３に係る情報記録媒体の製造方法の一例において、各工程を示す要部拡大断面図である。
図９（Ｄ）に示すように、本実施の形態３の情報記録媒体３００でも、前述の実施の形態１と同様に、基板１０２上に、ナノ記録領域として相変化ナノ粒子１０１がそれぞれ孤立した状態で配列している。すなわち、本実施の形態３の情報記録媒体３００は、実施の形態２のようにピラー３０１を用いることなく、実施の形態１と同様に、平坦な基板１０２上に、直接、相変化ナノ粒子１０１を形成することによって製造される。なお、本実施の形態３で用いられる記録材料及び結晶化促進材料等は、実施の形態１で説明されたものと同じである。
(Embodiment 3)
A method for manufacturing an information recording medium according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same member number is attached | subjected about the component similar to Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted suitably. FIGS. 9A to 9D are enlarged cross-sectional views showing main steps in an example of the method of manufacturing the information recording medium according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in FIG. 9D, also in the
本実施の形態３に係る情報記録媒体の製造方法の一例を、図９（Ａ）から図９（Ｄ）を参照しながら説明する。
（１）図９（Ａ）に示すように、まず、平坦な基板１０２上に、エッチングし易い材料（例えば、アクリル樹脂等）からなる下地層４０１を一様に成膜する。
（２）そして、下地層４０１の上に、所望のパターン４０２を有するマスクを形成する。具体的には、パターン４０２（マスク）の材料を下地層４０１上に一様に形成し、そこに電子線でパターン描画して現像することによって、マスクが形成できる。
（３）その後、図９（Ｂ）に示すように、パターン４０２をマスクとして下地層４０１を酸素等でエッチングする。その後にマスクを除去することによって、所望のパターンを持った下地層４０１が形成される。マスクとなる材料としては、例えばＴｅの酸化物やＺｎＳ、遷移金属の酸化物等の無機物や、一般的な電子ビーム用の有機材料からなるレジストを用いることができる。下地層４０１としては、マスクのパターン４０２とのエッチングレート差が大きなエッチングし易い任意の材料を選択することができる。このエッチング処理は容易に行える。
An example of a method for manufacturing the information recording medium according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 9 (A) to 9 (D).
(1) As shown in FIG. 9A, first, a
(2) Then, a mask having a desired
(3) Thereafter, as shown in FIG. 9B, the
（４）その後、図９（Ｃ）に示すように、下地層４０１のパターンが形成された基板１０２上に、記録材料を含む膜４０３をスパッタリングや蒸着等により成膜する。
（５）その後、図９（Ｄ）に示すように、下地層４０１を下地層４０１の上部に形成された記録材料を含む膜４０３ごと除去することによって、所望のパターンを持った、孤立した相変化ナノ粒子１０１が配列された情報記録媒体３００を作製することができる。このようにして形成された、それぞれ孤立した状態の記録材料を含む膜４０３が、情報を記録する相変化ナノ粒子１０１となる。具体的には、図９（Ｃ）の状態の基板１０２を、下地層４０１のみ選択的に溶解する溶剤（有機溶剤等）に浸潤すればよい。例えば、下地層４０１としてアクリル樹脂を用いた場合、アクリル樹脂は有機溶剤に容易に溶解し、下地層４０１を基板１０２から除去することができる。
(4) After that, as shown in FIG. 9C, a
(5) After that, as shown in FIG. 9D, the
なお、図９（Ｃ）の状態において、下地層４０１の膜厚（高さ）が記録材料を含む膜４０３の膜厚よりも大きくなるようにすることが望ましい。これにより、下地層４０１が膜４０３で覆いつくされることがないので、基板１０２を溶剤に浸漬したときに当該溶剤が下地層４０１に接触して難なく下地層４０１を除去できるからである。
Note that in the state of FIG. 9C, it is desirable that the thickness (height) of the
上記の情報記録媒体の製造方法により、基板１０２上に、相変化ナノ粒子１０１を孤立させた状態で形成することができる。なお、相変化ナノ粒子１０１の形状については、円柱、三角柱、四角柱、球、円錐、三角錐、四角錐、逆三角錐、又はそれに類似した形状等であっても構わない。
By the method for manufacturing the information recording medium, the
本実施の形態３の情報記録媒体３００は、以下の工程を含む製造方法によって得られる。
この製造方法は、例えば、
（Ｉ）基板を用意する工程と、
（ＩＩ）基板１０２上に、下地層４０１を形成する工程と、
（ＩＩＩ）下地層４０１の上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下のパターン４０２を有するマスクを配置する工程と（図９（Ａ）参照）、
（ＩＶ）前記マスクの上から下地層４０１をエッチングすることによって、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下となる下地層４０１のパターンを形成する工程と（図９（Ｂ）参照）、
（Ｖ）下地層４０１のパターンが形成された基板１０２上に、記録材料を含む多層膜を形成する工程と（図９（Ｃ）参照）、
（ＶＩ）記録材料の内部に結晶化促進材料を分散させる工程と、
（ＶＩＩ）下地層４０１を、下地層４０１の上に形成された多層膜と共に除去することにより、基板１０２上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるナノ記録領域となる相変化ナノ粒子４０３（１０１）を形成する工程と（図９（Ｄ）参照）、
を含む。
The
This manufacturing method is, for example,
(I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a
(III) a step of disposing a mask having a
(IV) A step of forming a pattern of the
(V) forming a multilayer film containing a recording material over the
(VI) a step of dispersing the crystallization promoting material in the recording material;
(VII) By removing the
including.
以上、本発明の実施の形態３について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づき他の実施の形態に適用することができる。 As mentioned above, although Embodiment 3 of the present invention has been described with an example, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention. .
なお、発明を実施するための形態１から３の各項においてなされた具体的な実施の形態又は実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものである。本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求の範囲に記載した事項から均等である本発明の技術的範囲内で、種々変更して実施することができる。 It should be noted that the specific embodiments or examples made in the respective sections of the embodiments 1 to 3 for carrying out the invention only clarify the technical contents of the present invention. The present invention is not limited to such specific examples and should not be construed in a narrow sense, but within the technical scope of the present invention equivalent to the spirit of the present invention and the matters described in the claims. Various modifications can be made.
本発明のより具体的な実施の形態について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１では、図１の情報記録媒体１００を作製し、結晶化促進材料１０３の有無と、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能との関係を調べた。具体的には、結晶化促進材料を分散させた相変化ナノ粒子１０１を含む情報記録媒体１００のサンプル１−２と結晶化促進材料を含まないサンプル１−１とを作製し、相変化ナノ粒子１０１にパルスレーザを照射した際の結晶化に要するパルス数を測定し、相変化ナノ粒子１０１の結晶化しやすさ（結晶化能）を確認した。
More specific embodiments of the present invention will be described in more detail using examples.
Example 1
In Example 1, the
サンプルは以下のようにして製造した。
（１）まず、基板１０２として、厚み０．６ｍｍ、直径Φ２．５インチのガラス基板を準備した。
（２）次いで、そのガラス基板１０２上に下部反射膜１０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ膜（厚み：２０ｎｍ）、下部保護膜１０４として（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25膜（厚み：１０ｎｍ）、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜としてＧｅ10Ｂｉ2Ｔｅ13膜（厚み：２０ｎｍ）、上部保護膜１０５としてＳｉ−Ｎ膜（厚み：１０ｎｍ）を、順次スパッタリング法によって積層した。
The sample was manufactured as follows.
(1) First, a glass substrate having a thickness of 0.6 mm and a diameter of Φ2.5 inches was prepared as the
(2) Next, an Ag—Pd—Cu film (thickness: 20 nm) as the lower
なお、結晶化促進材料を含むサンプルを作製する際には、Ｇｅ10Ｂｉ2Ｔｅ13膜をスパッタリングで形成する際に、結晶化促進材料としてＣ60粉末を同時に蒸着し、結晶化促進材料を相変化ナノ粒子１０１内に分散させた。なお、基板とスパッタリングターゲットの距離は１００ｍｍとし、基板の中心とスパッタリングターゲットの中心の偏心は５０ｍｍとした。また、基板を回転させつつ成膜することで、膜厚ができるだけ均一となるようにした。
When preparing a sample containing the crystallization promoting material, when forming the Ge 10 Bi 2 Te 13 film by sputtering, C 60 powder is simultaneously deposited as the crystallization promoting material, and the crystallization promoting material is used as a phase. Dispersed in the modified
上記の各膜をスパッタリングする成膜装置は、それぞれ下部反射膜１０６を成膜するＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金スパッタリングターゲット、下部保護膜１０４を成膜する（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25スパッタリングターゲット、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜を成膜するＧｅ−Ｂｉ−Ｔｅ合金スパッタリングターゲット、上部保護膜１０５を成膜するＳｉ−Ｎスパッタリングターゲットを備える。なお、スパッタリングターゲットの形状は、いずれもΦ１００ｍｍ、厚さ６ｍｍである。また、結晶化促進材料は、るつぼ内に充填したＣ60粉末を抵抗加熱法により蒸着した。
The film forming apparatus for sputtering each of the above films forms an Ag—Pd—Cu alloy sputtering target for forming the lower
下部反射膜１０６の成膜は、Ａｒガス雰囲気で、圧力を０．２Ｐａとして、直流（ＤＣ）電源を用いて、投入パワー２００Ｗで行った。下部保護膜１０４の成膜は、Ａｒガス雰囲気で、圧力を０．１３Ｐａとして、高周波（ＲＦ）電源を用いて、投入パワー２００Ｗで行った。相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜の成膜は、Ａｒガス雰囲気で、圧力を０．１３Ｐａとして、ＤＣ電源を用いて、投入パワー１００Ｗで行った。上部保護膜１０５の成膜は、Ａｒガス雰囲気で、圧力を０．１３Ｐａとして、ＲＦ電源を用いて、投入パワー２００Ｗで行った。
The lower
（３）次に、上部保護膜１０５上に電子線描画用のレジスト（トクヤマ社製ネガ型レジスト：ＴＥＢＮ−１）を塗布し、電子線描画装置で電子線をレジストに照射後、レジストを現像して電子線を照射していない部分を除去することにより、レジストにΦ２０ｎｍ、ピッチ４０ｎｍのパターンを形成した。その後、ＣＦ4ガスを用いてドライエッチングを行い、上部保護膜１０５、及び相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜の孤立化を行った。
（４）続いて、孤立化した相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜（相変化ナノ粒子１０１）の酸化を防止するための上部保護膜１０５として、Ｓｉ−Ｎ膜（厚み：１０ｎｍ）をスパッタリング法によって成膜した。
（５）最後に、相変化ナノ粒子１０１をレーザビームで結晶化させる初期化工程を行った。
以上のようにして、結晶化促進材料１０３を含む相変化ナノ粒子１０１を有するサンプル１−２と、結晶化促進材料１０３を含まない相変化ナノ粒子１０１を有するサンプル１−１とをそれぞれ製造した。
(3) Next, a resist for electron beam drawing (negative type resist: TEBN-1 manufactured by Tokuyama Co., Ltd.) is applied on the upper
(4) Subsequently, an Si—N film (thickness: 10 nm) is used as the upper
(5) Finally, an initialization process for crystallizing the
As described above, Sample 1-2 having
このようにして得られたサンプル１−１、１−２について、波長５３２ｎｍ、スポット径１μｍ、パルス幅５０ピコ秒（ｐｓ）のパルスレーザを相変化ナノ粒子１０１に照射することにより、記録・消去実験を行った。まず、１５ピコジュール（ｐＪ）のエネルギーでパルスレーザを１回照射することにより相変化ナノ粒子１０１をアモルファス化（記録）させる。その後、５ｐＪのエネルギーでパルスレーザを複数回照射して、結晶化（消去）させることができる回数をカウントすることで、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能を評価した。なお、相変化ナノ粒子１０１がアモルファス相か結晶相かの判断は、光学顕微鏡でレーザ照射領域の反射率変化を確認することによって行った。
The samples 1-1 and 1-2 thus obtained were recorded and erased by irradiating the
作製したサンプル（１−１、１−２）について、結晶化促進材料１０３の有無と相変化ナノ粒子１０１を結晶化させるために必要なピコ秒レーザのパルス数の関係を、表１に示す。
Table 1 shows the relationship between the presence / absence of the
この結果、結晶化促進材料１０３が無いサンプル１−１の場合には、相変化ナノ粒子１０１を結晶化するのに必要なパルス数が１０００であった。一方、結晶化促進材料を分散させたサンプル１−２では、結晶化するのに必要なパルス数が５０であった。このように、結晶化促進材料を分散させたサンプル１−２では、結晶化に必要なパルス数が結晶化促進材料を含まないサンプル１−１の場合の１／２０となっており、結晶化しやすくなっていることがわかった。
As a result, in the case of Sample 1-1 without the
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様に図１の情報記録媒体１００を作製し、結晶化促進材料１０３の有無と、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能との関係を調べた。具体的には、結晶化促進材料を分散させた相変化ナノ粒子１０１を含む情報記録媒体１００のサンプル２−２と結晶化促進材料を含まないサンプル２−１とを作製し、相変化ナノ粒子１０１にパルスレーザを照射した際の結晶化に要するパルス数を測定し、相変化ナノ粒子１０１の結晶化しやすさ（結晶化能）を確認した。
(Example 2)
In Example 2, the
なお、サンプル２−１、２−２は実施例１と同様の方法で作製した。異なるのは、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜としてＧｅ10Ｓｂ90膜（厚み：２０ｎｍ）を成膜したことであり、成膜する際にはＧｅ−Ｓｂ合金のスパッタリングターゲットを用いた。
Samples 2-1 and 2-2 were produced by the same method as in Example 1. The difference is that a Ge 10 Sb 90 film (thickness: 20 nm) was formed as a film containing a recording material for forming the
得られた各サンプルについて、結晶化促進材料１０３の有無と、実施例１と同様の方法で評価した相変化ナノ粒子１０１を結晶化させるために必要なパルス数の関係を表２に示す。
Table 2 shows the relationship between the presence / absence of the
この結果、結晶化促進材料１０３が無いサンプル２−１の場合には、相変化ナノ粒子１０１を結晶化するのに必要なパルス数が１００００であった。一方、結晶化促進材料を分散させたサンプル２−２では、結晶化するのに必要なパルス数が１００であった。このように、結晶化促進材料を分散させたサンプル２−２では、結晶化に必要なパルス数が結晶化促進材料を含まないサンプル２−１の場合の１／１００となっており、結晶化しやすくなっていることがわかった。
As a result, in the case of Sample 2-1 without the
（実施例３）
実施例３では、図８（Ｂ）の情報記録媒体２００を作製し、結晶化促進材料１０３の有無と、ピラー３０１上にナノ記録領域として形成された相変化膜３０２の結晶化能との関係を調べた。具体的には、結晶化促進材料を分散させた相変化膜３０２を含む情報記録媒体２００のサンプル３−２と結晶化促進材料を含まないサンプル３−１とを作製し、相変化膜３０２にパルスレーザを照射した際の結晶化に要するパルス数を測定し、相変化膜３０２の結晶化能を確認した。
(Example 3)
In Example 3, the
サンプルは、以下のようにして製造した。
（１）まず、基板１０２として厚み０．６ｍｍ、Φ２．５インチのガラス基板を準備した。
（２）次いで、そのガラス基板上に実施の形態２で説明したナノ・インプリントにより、熱硬化性樹脂にパターンを転写してΦ２０ｎｍ、ピッチ４０ｎｍ、高さ３０ｎｍのピラー３０１を形成した。
（３）その後、ピラー３０１上に下部反射膜１０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ膜（厚み：１０ｎｍ）、下部保護膜１０４として（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25膜（厚み：１０ｎｍ）、相変化膜３０２としてＧｅ8Ｂｉ1.8Ｉｎ0.2Ｔｅ11膜（厚み：１０ｎｍ）、上部保護膜１０５として（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25膜（厚み：１０ｎｍ）を、順次スパッタリング法によって積層した。
The sample was manufactured as follows.
(1) First, a glass substrate having a thickness of 0.6 mm and a diameter of 2.5 inches was prepared as the
(2) Next, the nano imprint described in the second embodiment was used to transfer a pattern onto the thermosetting resin on the glass substrate to form
(3) After that, an Ag—Pd—Cu film (thickness: 10 nm) as the lower
なお、結晶化促進材料を含むサンプル３−２を作製する際には、実施例１と同様にＧｅ8Ｂｉ1.8Ｉｎ0.2Ｔｅ11膜をスパッタリングで形成する際に、結晶化促進材料としてＣ60粉末を同時に蒸着し、結晶化促進材料を相変化膜３０２内に分散させた。また、基板とスパッタリングターゲットの距離は３００ｍｍとし、基板の中心とスパッタリングターゲットの中心の偏心は０ｍｍとして、できる限りピラー側壁部に膜が付着しないような条件とした。さらに、それぞれの膜を成膜するためのスパッタリングターゲットは、相変化膜３０２以外は実施例１と同じものを用いた。また、相変化膜３０２のスパッタリングターゲットは、所望の膜組成が得られるＧｅ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｔｅ合金のターゲットを用いた。また、成膜時に用いるガス、圧力、投入パワーについても実施例１と同様の条件で行った。
Note that when the sample 3-2 including the crystallization promoting material was prepared, the C 60 powder was used as the crystallization promoting material when the Ge 8 Bi 1.8 In 0.2 Te 11 film was formed by sputtering as in Example 1. Were simultaneously deposited to disperse the crystallization promoting material in the
（４）最後に、相変化膜３０２をレーザビームで結晶化させる初期化工程を行った。
以上のようにして、結晶化促進材料１０３を含む相変化膜３０２を有するサンプル３−２と、結晶化促進材料１０３を含まない相変化膜３０２を有するサンプル３−１とをそれぞれ製造した。
(4) Finally, an initialization process for crystallizing the
As described above, Sample 3-2 having
このようにして得られたサンプルについて、結晶化促進材料１０３の有無と、実施例１と同様の方法で評価した相変化膜３０２を結晶化させるために必要なパルス数の関係を表３に示す。
Table 3 shows the relationship between the presence or absence of the
この結果、結晶化促進材料１０３が無いサンプル３−１の場合には、相変化膜３０２を結晶化するのに必要なパルス数が５００であった。一方、結晶化促進材料を分散させたサンプル３−２では、結晶化するのに必要なパルス数が５０であった。このように、結晶化促進材料を分散させたサンプル３−２では、結晶化に必要なパルス数が結晶化促進材料を含まないサンプル３−１の場合の１／１０となっており、結晶化しやすくなっていることがわかった。
As a result, in the case of the sample 3-1 without the
（実施例４）
実施例４では、実施例３と同様に図８（Ｂ）の情報記録媒体２００を作製し、結晶化促進材料１０３の有無と、ピラー３０１上にナノ記録領域として形成された相変化膜３０２の結晶化能との関係を調べた。具体的には、結晶化促進材料を分散させた相変化膜３０２を含む情報記録媒体２００のサンプル４−２と結晶化促進材料を含まないサンプル４−１とを作製し、相変化膜３０２にパルスレーザを照射した際の結晶化に要するパルス数を測定し、相変化膜３０２の結晶化能を確認した。
Example 4
In Example 4, the
サンプルは、実施例３と同様の方法で作製した。異なるのは、相変化膜３０２としてＧｅ8Ｓｂ87Ｔｅ5膜（厚み：１０ｎｍ）を成膜したことであり、成膜する際には所望の膜組成が得られるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金のスパッタリングターゲットを用いた。
得られた各サンプルについて、結晶化促進材料の有無と、実施例１と同様の方法で評価した相変化膜３０２を結晶化させるために必要なパルス数の関係を表４に示す。
The sample was produced by the same method as in Example 3. The difference is that a Ge 8 Sb 87 Te 5 film (thickness: 10 nm) is formed as the
Table 4 shows the relationship between the presence or absence of a crystallization promoting material and the number of pulses necessary to crystallize the
この結果、結晶化促進材料１０３が無いサンプル４−１の場合には、相変化膜３０２を結晶化するのに必要なパルス数が２０００であった。一方、結晶化促進材料を分散させたサンプル４−２では、結晶化するのに必要なパルス数が４０であった。このように、結晶化促進材料を分散させたサンプル４−２では、結晶化に必要なパルス数が結晶化促進材料を含まないサンプル４−１の場合の１／５０となっており、結晶化しやすくなっていることがわかった。
As a result, in the case of Sample 4-1 without the
（実施例５）
実施例５では、図９（Ｄ）の情報記録媒体３００を作製し、結晶化促進材料１０３の有無と、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能との関係を調べた。具体的には、結晶化促進材料を分散させた相変化ナノ粒子１０１を含む情報記録媒体３００のサンプル５−２と結晶化促進材料を含まないサンプル５−１とを作製し、相変化ナノ粒子１０１にパルスレーザを照射した際の結晶化に要するパルス数を測定し、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能を確認した。
(Example 5)
In Example 5, the
サンプルは、以下のようにして製造した。
（１）まず、基板１０２として厚み０．６ｍｍ、Φ２．５インチのガラス基板を準備した。
（２）次いで、そのガラス基板１０２上に下地層４０１として厚み５００ｎｍのアクリル樹脂を塗布した。
（３）次に、実施の形態３で説明した方法により、下地層４０１上に所望のパターン４０２を転写した。
The sample was manufactured as follows.
(1) First, a glass substrate having a thickness of 0.6 mm and a diameter of 2.5 inches was prepared as the
(2) Next, an acrylic resin having a thickness of 500 nm was applied as a
(3) Next, a desired
（４）その後、パターン４０２が転写された下地層４０１上に、下部反射膜１０６としてＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ膜（厚み：２０ｎｍ）、下部保護膜１０４として（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25膜（厚み：１０ｎｍ）、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜４０３としてＧｅ3Ｓｎ3Ｓｂ2Ｔｅ9膜（厚み：２０ｎｍ）、上部保護膜１０５として（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25膜（厚み：１０ｎｍ）を、順次スパッタリング法によって積層した。
(4) Thereafter, an Ag—Pd—Cu film (thickness: 20 nm) as the lower
なお、結晶化促進材料を含むサンプルを作製する際には、実施例１と同様にＧｅ3Ｓｎ3Ｓｂ2Ｔｅ9膜をスパッタリングで形成する際に、結晶化促進材料としてＣ60粉末を同時に蒸着し、結晶化促進材料を相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜４０３内に分散させた。また、基板とスパッタリングターゲットの距離は３００ｍｍとし、基板の中心とスパッタリングターゲットの中心の偏心は０ｍｍとして、できる限り下地層の側壁部に膜が付着しないような条件とした。さらに、それぞれの膜を成膜するためのスパッタリングターゲットは、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜４０３以外は実施例１と同じものを用いた。また、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜４０３のスパッタリングターゲットは、所望の膜組成が得られるＧｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金のターゲットを用いた。なお、成膜時に用いるガス、圧力、投入パワーについては実施例１と同様の条件で行った。
When a sample containing a crystallization promoting material is prepared, C 60 powder is simultaneously deposited as a crystallization promoting material when a Ge 3 Sn 3 Sb 2 Te 9 film is formed by sputtering as in Example 1. Then, the crystallization promoting material was dispersed in the
（５）その後、サンプルを有機溶媒に浸漬することによって、下地層４０１のアクリル樹脂が溶解し、下地層４０１の上部に形成された薄膜ごと除去して、所望のパターン（Φ３０ｎｍ、ピッチ６０ｎｍ）で孤立化された相変化ナノ粒子１０１が配列したサンプルを作製した。
（６）その後、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜４０３の酸化を防止するための上部保護膜１０５として（ＳｉＯ2）25（Ｃｒ2Ｏ3）50（ＺｒＯ2）25膜（厚み：１０ｎｍ）をスパッタリング法によって成膜した。
（７）最後に、相変化ナノ粒子１０１をレーザビームで結晶化させる初期化工程を行った。
(5) Thereafter, the acrylic resin of the
(6) (SiO 2 ) 25 (Cr 2 O 3 ) 50 (ZrO 2 ) 25 film (upper
(7) Finally, an initialization process for crystallizing the
以上のようにして、結晶化促進材料１０３を含む相変化ナノ粒子１０１を有するサンプル５−２と、結晶化促進材料１０３を含まない相変化ナノ粒子１０１を有するサンプル５−１とをそれぞれ製造した。
As described above, Sample 5-2 having
このようにして得られたサンプルについて、結晶化促進材料１０３の有無と、実施例１と同様の方法で評価した相変化ナノ粒子１０１を結晶化させるために必要なパルス数の関係を表５に示す。
Table 5 shows the relationship between the presence / absence of the
この結果、結晶化促進材料１０３が無いサンプル５−１の場合には、相変化ナノ粒子１０１を結晶化するのに必要なパルス数が２０００であった。一方、結晶化促進材料を分散させたサンプル５−２では、結晶化するのに必要なパルス数が１００であった。このように、結晶化促進材料を分散させたサンプル５−２では、結晶化に必要なパルス数が結晶化促進材料を含まないサンプル５−１の場合の１／２０となっており、結晶化しやすくなっていることがわかった。
As a result, in the case of Sample 5-1 without the
（実施例６）
実施例６では、実施例５と同様に図９（Ｄ）の情報記録媒体３００を作製し、結晶化促進材料１０３の有無と、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能との関係を調べた。具体的には、結晶化促進材料を分散させた相変化ナノ粒子１０１を含む情報記録媒体３００のサンプル６−２と結晶化促進材料を含まないサンプル６−１とを作製し、相変化ナノ粒子１０１にパルスレーザを照射した際の結晶化に要するパルス数を測定し、相変化ナノ粒子１０１の結晶化能を確認した。
(Example 6)
In Example 6, as in Example 5, the
サンプルは、実施例５と同様の方法で作製した。異なるのは、相変化ナノ粒子１０１形成用の記録材料を含む膜４０３としてＳｂ90Ｔｅ10膜（厚み：２０ｎｍ）を成膜したことであり、成膜する際には所望の膜組成が得られるＳｂ−Ｔｅ合金のスパッタリングターゲットを用いた。
The sample was produced by the same method as in Example 5. The difference is that an Sb 90 Te 10 film (thickness: 20 nm) is formed as the
得られた各サンプルについて、結晶化促進材料１０３の有無と、実施例１と同様の方法で評価した相変化ナノ粒子１０１を結晶化させるために必要なパルス数の関係を表６に示す。
Table 6 shows the relationship between the presence / absence of the
この結果、結晶化促進材料１０３が無いサンプル６−１の場合には、相変化ナノ粒子１０１を結晶化するのに必要なパルス数が２００００であった。一方、結晶化促進材料を分散させたサンプル６−２では、結晶化するのに必要なパルス数が２００であった。このように、結晶化促進材料を分散させたサンプル６−２では、結晶化に必要なパルス数が結晶化促進材料を含まないサンプル６−１の場合の１／１００となっており、結晶化しやすくなっていることがわかった。
As a result, in the case of Sample 6-1 without the
なお、実施例の項においてなされた具体的な実施形態又は実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものである。本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができる。 It should be noted that the specific embodiments or examples made in the section of Examples only clarify the technical contents of the present invention. The present invention is not limited to such specific examples and should not be construed in a narrow sense. Various modifications can be made within the spirit and scope of the present invention.
本発明に係る情報記録媒体は、微細化した相変化材料の結晶化を促進する優れた結晶化促進材料を有し、記録密度を大幅に向上した書換形の光学的情報記録媒体等として有用である。また、書換形の相変化材料を用いた不揮発性半導体メモリ（Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＰＲＡＭ）等の用途にも応用できる。 The information recording medium according to the present invention has an excellent crystallization accelerating material that promotes crystallization of a miniaturized phase change material, and is useful as a rewritable optical information recording medium having a greatly improved recording density. is there. Further, the present invention can be applied to uses such as a nonvolatile semiconductor memory (phase change memory, PRAM) using a rewritable phase change material.
１００，２００，３００ 情報記録媒体
１０１ 相変化ナノ粒子（ナノ記録領域）
１０２ 基板
１０３ 結晶化促進材料
１０４ 下部保護膜
１０５ 上部保護膜
１０６ 下部反射膜
１０７ 上部反射膜
１０８ （相変化ナノ粒子を形成するための）記録材料を含む膜
１０９ マスク
２０１ アンテナ
２０２ 光
２０３ アンテナの頂点
２０４ 偏光方向
２０５ 相変化薄膜
３０１ ピラー
３０２ 相変化膜（ナノ記録領域）
４０１ 下地層
４０２ パターン
４０３ 相変化ナノ粒子形成用の膜
100, 200, 300
DESCRIPTION OF
401
Claims (13)
前記基板上に孤立した状態で配列され、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料と、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料と、を含む複数のナノ記録領域と、
を備えた情報記録媒体。 A substrate,
A plurality of nano-records including a recording material arranged in an isolated state on the substrate and causing a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase, and a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material Area,
An information recording medium comprising:
請求項１に記載の情報記録媒体。 The recording material contains any one material selected from Sb—Ge and Sb—Te, and contains 70 atomic% or more of Sb.
The information recording medium according to claim 1.
（ＩＩ）前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である複数の孤立したピラーを形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記ピラーが形成された前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料と、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料と、を成膜することによって、前記ピラー上にナノ記録領域を形成する工程と、
を含む、情報記録媒体の製造方法。 (I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a plurality of isolated pillars having a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less on the substrate;
(III) Forming on the substrate on which the pillars are formed a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase, and a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material Forming a nano-recording region on the pillar; and
A method for manufacturing an information recording medium, comprising:
（ＩＩ）前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である複数の孤立したピラーを形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記ピラーが形成された前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料を成膜する工程と、
（ＩＶ）前記記録材料の内部に、前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を分散させることによって、前記ピラー上にナノ記録領域を形成する工程と、
を含む、情報記録媒体の製造方法。 (I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a plurality of isolated pillars having a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less on the substrate;
(III) depositing a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase on the substrate on which the pillar is formed;
(IV) forming a nano-recording region on the pillar by dispersing a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material in the recording material;
A method for manufacturing an information recording medium, comprising:
（ＩＩ）前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料を含む多層膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記記録材料の内部に前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を分散させる工程と、
（ＩＶ）前記多層膜の上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるパターンを有するマスクを配置する工程と、
（Ｖ）前記マスクの上から前記多層膜をエッチングする工程と、
（ＶＩ）前記マスクを除去して、前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるナノ記録領域を形成する工程と、
を含む、情報記録媒体の製造方法。 (I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a multilayer film including a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase on the substrate;
(III) dispersing a crystallization promoting material that promotes crystallization of the recording material in the recording material;
(IV) disposing a mask having a pattern having a length in the information recording direction of 3 nm to 100 nm on the multilayer film;
(V) etching the multilayer film from above the mask;
(VI) removing the mask and forming, on the substrate, a nano recording region having a length along the information recording direction of 3 nm or more and 100 nm or less;
A method for manufacturing an information recording medium, comprising:
（ＩＩ）前記基板上に、下地層を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記下地層の上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下のパターンを有するマスクを配置する工程と、
（ＩＶ）前記マスクの上から前記下地層をエッチングすることによって、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下となる前記下地層のパターンを形成する工程と、
（Ｖ）前記下地層のパターンが形成された前記基板上に、結晶相と非結晶相との間で相変化を起こす記録材料を含む多層膜を形成する工程と、
（ＶＩ）前記記録材料の内部に前記記録材料の結晶化を促進する結晶化促進材料を分散させる工程と、
（ＶＩＩ）前記下地層を、前記下地層の上に形成された前記多層膜と共に除去することにより、前記基板上に、情報記録方向に沿った長さが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下のナノ記録領域を形成する工程と、
を含む、情報記録媒体の製造方法。 (I) a step of preparing a substrate;
(II) forming a base layer on the substrate;
(III) disposing a mask having a pattern with a length of 3 nm or more and 100 nm or less along the information recording direction on the underlayer;
(IV) forming the pattern of the base layer having a length along the information recording direction of 3 nm to 100 nm by etching the base layer from above the mask;
(V) forming a multilayer film including a recording material that causes a phase change between a crystalline phase and an amorphous phase on the substrate on which the pattern of the underlayer is formed;
(VI) dispersing a crystallization promoting material for promoting crystallization of the recording material in the recording material;
(VII) By removing the underlayer together with the multilayer film formed on the underlayer, a nano-recording region having a length along the information recording direction of 3 nm to 100 nm is formed on the substrate. And a process of
A method for manufacturing an information recording medium, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012116348A JP2013242945A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Information recording medium, and method of manufacturing the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012116348A JP2013242945A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Information recording medium, and method of manufacturing the same |
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| JP2012116348A Pending JP2013242945A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Information recording medium, and method of manufacturing the same |
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2012
- 2012-05-22 JP JP2012116348A patent/JP2013242945A/en active Pending
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