JP3764794B2 - 多層薄膜の膜厚測定方法と光学情報記録媒体の製造方法及び製造装置 - Google Patents
多層薄膜の膜厚測定方法と光学情報記録媒体の製造方法及び製造装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法及びその膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして、書換えが可能な消去型と呼ばれる光学情報記録媒体の開発が進められている。この消去型の光学情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする、例えばＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅＳｅ，ＩｎＳｂ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ等の合金膜が一般的に知られている。一般的に、情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。また、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００４】
さらに、一般的には、記録層の上下に誘電体層が設けられている。この誘電体層の第１の目的は、瞬間的に融点以上に昇温する記録層の熱から基板を保護するとともに記録層の変形や破損を防止することである。また、第二の目的は、光干渉効果により記録情報の再生時に十分な信号強度を得ることである。さらに、第三の目的は、記録時に良好な形状のアモルファスマークを形成するのに適した冷却速度を実現することである。そのため、誘電体材料としては、十分な耐熱性、大きな屈折率、適度な熱伝導率等の特性が要求される。これらの条件を満たす材料として、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2がある。
【０００５】
一般的な消去型の光学情報記録媒体１０の断面図を図２に示す。透明基板１は中心孔９及び複数の環状の案内溝２を有する円盤状である。透明基板１上には順に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２薄膜からなる膜厚約１００nmの下引層３、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜からなる膜厚約２０nmの記録層４、ＺｎＳ−ＳｉＯ2薄膜からなる膜厚約２０nmの上引層５、Ａｌ合金薄膜からなる膜厚約１００nmの反射層６が、スパッタリングによって形成され、さらにその上に樹脂保護層７が設けられている。この光学情報記録媒体の記録特性は各層の膜厚に大きく依存し、特に下引層３、記録層４の膜厚のばらつきによる影響が大きい。そのため、製造に当たっては、これらの膜厚を正確に管理する必要がある。
【０００６】
従来、上記光学情報記録媒体１０の主要部分である各薄膜層の製膜工程において、各層の膜厚管理のために、各層毎に所定の条件下でスパッタリングによって一定時間成膜したサンプルを定期的に作成し、その膜厚を段差計またはエリプソメータによって測定し、その測定結果から得られた成膜速度をもとに所望の膜厚が得られるよう成膜時間を補正する方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上記従来の方法によれば、光学情報記録媒体１０を構成する各薄膜層と同数の成膜速度測定用サンプルを作成し、各層毎にその膜厚を測定する必要があり、工程が複雑になると共に、成膜に時間を要するという問題点を有していた。また、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合、サンプル作成のバッチでは光学情報記録媒体を生産することができず、成膜速度の測定に伴う生産ロスが大きいという問題点を有していた。さらに、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要があることや、各サンプルを段差計やエリプソメータでの測定に適した膜厚で成膜するため実際の媒体の構造とは異なる膜厚で成膜速度を算出することになり、誤差を伴うという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、１回の測定で複数の薄膜層の膜厚測定が可能な多層薄膜の膜厚測定方法、及びその膜厚測定方法を用いて、成膜速度測定用サンプルの作成による生産ロスが少なく、製造条件の一時的な変更の必要のない光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多層薄膜の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求め、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を求める。
また、上記方法において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
一方、本発明における光学情報記録媒体の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度と成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記複数の薄膜をそれぞれ補正された成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程とを備えている。
【００１１】
また、本発明における別の光学情報記録媒体の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度と成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程とを備えている。
【００１５】
また、上記各方法において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の光学情報記録媒体の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。
【００１７】
また、本発明の別の光学情報記録媒体の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。
【００２０】
また、上記各製造装置において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
本発明は、多層薄膜の各層の膜厚が変化すると分光反射率特性が変化することに着目し、各膜厚の変化に対応して分光反射率の極大点及び極小点の波長、反射率が特有の変化をすることに基づき、非破壊で多層薄膜の膜厚を測定するものである。
【００２３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、多層薄膜の膜厚測定方法及びその膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法に関するものであり、図１から図３を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は本発明の光学情報記録媒体の製造方法の要部を示すフローチャートである。図２は、前述の一般的な消去型の光学情報記録媒体の断面図である。また、図３は図２に示す構成を有する光学情報記録媒体の分光器による分光反射率の測定結果の一例を示す特性図である。
【００２５】
図１に示すように、まず、所定の条件下での各層の成膜時間を設定する（Ｓ１）。次に、この成膜時間にしたがって透明基板１上に下引層３、記録層４、上引層５、反射層６の順に成膜する（Ｓ１〜Ｓ５）。その後、分光器によって基板側からの分光反射率を測定波長範囲３５０〜８６０ｎｍ、波長間隔５ｎｍで測定する（Ｓ６）。図３にこの測定結果を示す。
【００２６】
次に、得られた分光反射率の極大点及び極小点を検出する（Ｓ７、Ｓ１３）。極大点の波長λを測定し（Ｓ８）、あらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλを求める（Ｓ９）。これと平行して、極大点の反射率Ｒｍａｘ及び極小点の反射率Ｒｍｉｎを測定し、この反射率差Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）を求める（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６）。ここで、標準値とは、各薄膜層が本来の設計値どうりの膜厚に形成されている場合の、分光反射率の極大点における波長及び極大点と極小点の反射率差をいう。これらはあらかじめ実験的に、あるいは計算上求めておくことができる。
【００２７】
次に、この測定結果をもとに、光学情報記録媒体１０の下引層３、記録層４の膜厚を算出する（Ｓ１０、Ｓ１７）。その算出方法は、以下の通りである。
【００２８】
下引層３の膜厚の標準値である１００ｎｍとの差ｘ（％）、記録層の膜厚の標準値である２０ｎｍとの差ｙ（％）を、以下に示す式（１）、（２）に従って算出する。
【００２９】
【数１】
Δλ＝ａｘ ・・・（１）
【００３０】
【数２】
Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）＝ｂｘ＋ｃｙ ・・・（２）
上記関係式は、下引層３が厚くなるとλが長波長側にずれ、薄くなると短波長側にずれ、下引層３の膜厚が一定であれば、記録層４及び上引層５の膜厚が変化してもλはほぼ一定であること、下引層３及び記録層４の膜厚が変化するとＲｍａｘ−Ｒｍｉｎが変化することから導かれたものである。
【００３１】
ただし、定数ａ＝２．５、ｂ＝−０．２２、ｃ＝０．３４である。ここで、ｘ、ｙは、各層膜厚の標準値との差異の標準値に対する比率である。各定数は、各層の膜厚を実験的に変化させた場合の分光反射率から求めることができる。また、各層薄膜の各波長における光学定数がわかっている場合には、多重干渉による反射率を算出することによって求めることもできる。この定数は各層膜厚の標準値によって異なる。
【００３２】
以上のようにして算出された各層の膜厚とその目標値との差異に応じて、所望の膜厚になるように成膜時間を変更して（Ｓ１１、Ｓ１８）、以後の生産を行う。
【００３３】
その結果、従来例における各層毎の成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特にバッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合にはその効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、２層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働することができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造装置に関するものであり、図２及び図４を参照しつつ説明する。
【００３５】
図４に示す光学情報記録媒体の製造装置２０は、基板投入室１１、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４、反射層成膜室１５、基板排出室１６、分光器１７、演算処理装置１８及び成膜条件制御装置１９で構成されている。
【００３６】
以上のように構成された光学情報記録媒体の製造装置について、その動作を説明する。基板投入室１１から光学情報記録媒体１０の透明基板１を投入し、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４及び反射層成膜室１５において、それぞれ下引層３、記録層４、上引層５及び反射層６を順次形成する。その後、各層の薄膜が形成された基板１’を基板排出室１６から取り出す。各成膜室１２〜１５では、成膜条件制御装置１９によってガス流量、圧力、電力及び時間がそれぞれ所定の値に制御され、その条件の下でスパッタリングにより成膜が行われる。
【００３７】
分光器１７は、成膜された基板１’の成膜した面の反対側から分光反射率を測定する。演算処理装置１８は、例えばＣＰＵ、メモリ等を含み、分光器１７によって測定した分光反射率の極大点及び極小点を検出するプロセスと、極大点における波長λをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλを求めるプロセスと、極大点と極小点におけるの反射率の差Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）を求めるプロセスと、前記Δλから上記所定の計算式により当該光学情報記録媒体１０の下引層３の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、前記Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）と下引層３の膜厚とから上記所定の計算式により当該光記録媒体１０の記録層４の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、各層の膜厚と標準値との差異をもとに所望の膜厚となる成膜時間を算出するプロセスを有しており、その計算結果に基づいて成膜条件制御装置１９で設定されている成膜時間を変更する。
【００３８】
この製造装置によれば、各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、その効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、２層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働させることができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３９】
なお、上記各実施形態の説明において、各層の薄膜を所望の膜厚にするために成膜時間を変更したが、スパッタリングの電力、すなわち成膜速度を変更しても良い。また、光学情報記録媒体そのものの分光反射率を測定する代わりに、同時に別の基板に成膜したサンプルの分光反射率を測定しても良い。分光反射率の測定は、一定の製造枚数毎に行っても良いし、１枚毎に行っても良い。
【００４０】
また、分光反射率の測定波長間隔が大きいと膜厚の測定精度が悪くなる。例えば下引層３の場合λの差１０ｎｍが膜厚の約５％に相当する。したがって、必要とする膜厚の測定精度を５％とすると、測定波長間隔はその半分の５ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４１】
このように、本発明における光学情報記録媒体の第１の製造方法は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する工程と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する工程と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目及び第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記複数の薄膜をそれぞれ補正された成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に成膜した基板又は基板と同時に成膜したサンプル片の膜厚を直接測定することにより、１回の測定で複数の薄膜の膜厚をそれぞれ測定することができ、膜厚測定に要する時間を短縮することができ、成膜速度測定に要する時間が短縮できる。また、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がない。したがって、製造ラインをより効率的に稼働させることができ、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングにより成膜する場合に顕著な効果を奏する。
【００４２】
また、本発明における光学情報記録媒体の第２の製造方法は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する工程と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する工程と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程とを備えている。したがって、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４３】
一方、本発明における光学情報記録媒体の第１の製造装置は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する手段と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する手段と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目及び第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に成膜した基板又は基板と同時に成膜したサンプル片の膜厚を測定し、測定値と標準値との差異に応じて各薄膜の成膜時間及び成膜速度の少なくとも一方を補正することにより、次回基板上に成膜される薄膜の膜厚を設計値により近づけることができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、製造された光学情報記録媒体の各薄膜の膜厚の精度をより高くすることができる。
【００４４】
また、本発明における光学情報記録媒体の第２の製造装置は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する手段と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する手段と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。したがって、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４５】
さらに、上記光学情報記録媒体の各製造方法及び製造装置において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔を５ｎｍ以下とすることにより、膜厚の測定精度を約５％に維持することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学情報記録媒体の膜厚測定造方法によれば、１回の測定で複数の薄膜の膜厚をそれぞれ測定することができ、膜厚測定に要する時間を短縮することができる。
【００４７】
また、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、特に、バッチ式のスパッタリングにより成膜する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学情報記録媒体の製造方法の一実施形態の要部を示すフローチャート
【図２】一般的な光学情報記録媒体の構成を示す断面図
【図３】光学情報記録媒体の分光反射率と波長の関係を示す特性図
【図４】本発明の光学情報記録媒体の製造装置の一実施形態の要部を示す構成図
【符号の説明】
１ 透明基板
１’ 多層薄膜が形成された透明基板
２ 案内溝
３ 下引層
４ 記録層
５ 上引層
６ 反射層
７ 樹脂保護層
９ 中心孔
１０光学情報記録媒体
１１ 基板投入室
１２ 下引層成膜室
１３ 記録層成膜室
１４ 上引層成膜室
１５ 反射層成膜室
１６ 基板排出室
１７ 分光器
１８ 演算処理装置
１９ 成膜条件制御装置
２０ 光学情報記録媒体の製造装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法及びその膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして、書換えが可能な消去型と呼ばれる光学情報記録媒体の開発が進められている。この消去型の光学情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする、例えばＧｅＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅＳｅ，ＩｎＳｂ，ＩｎＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴｅＡｇ等の合金膜が一般的に知られている。一般的に、情報の記録は記録層の部分的なアモルファス化によってマークを形成して行い、消去はこのアモルファスマークの結晶化によって行う。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に一定値以上の速さで冷却することによって行われる。また、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。
【０００４】
さらに、一般的には、記録層の上下に誘電体層が設けられている。この誘電体層の第１の目的は、瞬間的に融点以上に昇温する記録層の熱から基板を保護するとともに記録層の変形や破損を防止することである。また、第二の目的は、光干渉効果により記録情報の再生時に十分な信号強度を得ることである。さらに、第三の目的は、記録時に良好な形状のアモルファスマークを形成するのに適した冷却速度を実現することである。そのため、誘電体材料としては、十分な耐熱性、大きな屈折率、適度な熱伝導率等の特性が要求される。これらの条件を満たす材料として、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2がある。
【０００５】
一般的な消去型の光学情報記録媒体１０の断面図を図２に示す。透明基板１は中心孔９及び複数の環状の案内溝２を有する円盤状である。透明基板１上には順に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２薄膜からなる膜厚約１００nmの下引層３、ＧｅＳｂＴｅ合金薄膜からなる膜厚約２０nmの記録層４、ＺｎＳ−ＳｉＯ2薄膜からなる膜厚約２０nmの上引層５、Ａｌ合金薄膜からなる膜厚約１００nmの反射層６が、スパッタリングによって形成され、さらにその上に樹脂保護層７が設けられている。この光学情報記録媒体の記録特性は各層の膜厚に大きく依存し、特に下引層３、記録層４の膜厚のばらつきによる影響が大きい。そのため、製造に当たっては、これらの膜厚を正確に管理する必要がある。
【０００６】
従来、上記光学情報記録媒体１０の主要部分である各薄膜層の製膜工程において、各層の膜厚管理のために、各層毎に所定の条件下でスパッタリングによって一定時間成膜したサンプルを定期的に作成し、その膜厚を段差計またはエリプソメータによって測定し、その測定結果から得られた成膜速度をもとに所望の膜厚が得られるよう成膜時間を補正する方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上記従来の方法によれば、光学情報記録媒体１０を構成する各薄膜層と同数の成膜速度測定用サンプルを作成し、各層毎にその膜厚を測定する必要があり、工程が複雑になると共に、成膜に時間を要するという問題点を有していた。また、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合、サンプル作成のバッチでは光学情報記録媒体を生産することができず、成膜速度の測定に伴う生産ロスが大きいという問題点を有していた。さらに、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要があることや、各サンプルを段差計やエリプソメータでの測定に適した膜厚で成膜するため実際の媒体の構造とは異なる膜厚で成膜速度を算出することになり、誤差を伴うという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、１回の測定で複数の薄膜層の膜厚測定が可能な多層薄膜の膜厚測定方法、及びその膜厚測定方法を用いて、成膜速度測定用サンプルの作成による生産ロスが少なく、製造条件の一時的な変更の必要のない光学情報記録媒体の製造方法及び光学情報記録媒体の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多層薄膜の膜厚測定方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求め、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を求める。
また、上記方法において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
一方、本発明における光学情報記録媒体の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度と成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記複数の薄膜をそれぞれ補正された成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程とを備えている。
【００１１】
また、本発明における別の光学情報記録媒体の製造方法は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度と成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程とを備えている。
【００１５】
また、上記各方法において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の光学情報記録媒体の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。
【００１７】
また、本発明の別の光学情報記録媒体の製造装置は、それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段と、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。
【００２０】
また、上記各製造装置において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
本発明は、多層薄膜の各層の膜厚が変化すると分光反射率特性が変化することに着目し、各膜厚の変化に対応して分光反射率の極大点及び極小点の波長、反射率が特有の変化をすることに基づき、非破壊で多層薄膜の膜厚を測定するものである。
【００２３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、多層薄膜の膜厚測定方法及びその膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造方法に関するものであり、図１から図３を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は本発明の光学情報記録媒体の製造方法の要部を示すフローチャートである。図２は、前述の一般的な消去型の光学情報記録媒体の断面図である。また、図３は図２に示す構成を有する光学情報記録媒体の分光器による分光反射率の測定結果の一例を示す特性図である。
【００２５】
図１に示すように、まず、所定の条件下での各層の成膜時間を設定する（Ｓ１）。次に、この成膜時間にしたがって透明基板１上に下引層３、記録層４、上引層５、反射層６の順に成膜する（Ｓ１〜Ｓ５）。その後、分光器によって基板側からの分光反射率を測定波長範囲３５０〜８６０ｎｍ、波長間隔５ｎｍで測定する（Ｓ６）。図３にこの測定結果を示す。
【００２６】
次に、得られた分光反射率の極大点及び極小点を検出する（Ｓ７、Ｓ１３）。極大点の波長λを測定し（Ｓ８）、あらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλを求める（Ｓ９）。これと平行して、極大点の反射率Ｒｍａｘ及び極小点の反射率Ｒｍｉｎを測定し、この反射率差Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）を求める（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６）。ここで、標準値とは、各薄膜層が本来の設計値どうりの膜厚に形成されている場合の、分光反射率の極大点における波長及び極大点と極小点の反射率差をいう。これらはあらかじめ実験的に、あるいは計算上求めておくことができる。
【００２７】
次に、この測定結果をもとに、光学情報記録媒体１０の下引層３、記録層４の膜厚を算出する（Ｓ１０、Ｓ１７）。その算出方法は、以下の通りである。
【００２８】
下引層３の膜厚の標準値である１００ｎｍとの差ｘ（％）、記録層の膜厚の標準値である２０ｎｍとの差ｙ（％）を、以下に示す式（１）、（２）に従って算出する。
【００２９】
【数１】
Δλ＝ａｘ ・・・（１）
【００３０】
【数２】
Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）＝ｂｘ＋ｃｙ ・・・（２）
上記関係式は、下引層３が厚くなるとλが長波長側にずれ、薄くなると短波長側にずれ、下引層３の膜厚が一定であれば、記録層４及び上引層５の膜厚が変化してもλはほぼ一定であること、下引層３及び記録層４の膜厚が変化するとＲｍａｘ−Ｒｍｉｎが変化することから導かれたものである。
【００３１】
ただし、定数ａ＝２．５、ｂ＝−０．２２、ｃ＝０．３４である。ここで、ｘ、ｙは、各層膜厚の標準値との差異の標準値に対する比率である。各定数は、各層の膜厚を実験的に変化させた場合の分光反射率から求めることができる。また、各層薄膜の各波長における光学定数がわかっている場合には、多重干渉による反射率を算出することによって求めることもできる。この定数は各層膜厚の標準値によって異なる。
【００３２】
以上のようにして算出された各層の膜厚とその目標値との差異に応じて、所望の膜厚になるように成膜時間を変更して（Ｓ１１、Ｓ１８）、以後の生産を行う。
【００３３】
その結果、従来例における各層毎の成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特にバッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合にはその効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、２層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働することができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いた光学情報記録媒体の製造装置に関するものであり、図２及び図４を参照しつつ説明する。
【００３５】
図４に示す光学情報記録媒体の製造装置２０は、基板投入室１１、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４、反射層成膜室１５、基板排出室１６、分光器１７、演算処理装置１８及び成膜条件制御装置１９で構成されている。
【００３６】
以上のように構成された光学情報記録媒体の製造装置について、その動作を説明する。基板投入室１１から光学情報記録媒体１０の透明基板１を投入し、下引層成膜室１２、記録層成膜室１３、上引層成膜室１４及び反射層成膜室１５において、それぞれ下引層３、記録層４、上引層５及び反射層６を順次形成する。その後、各層の薄膜が形成された基板１’を基板排出室１６から取り出す。各成膜室１２〜１５では、成膜条件制御装置１９によってガス流量、圧力、電力及び時間がそれぞれ所定の値に制御され、その条件の下でスパッタリングにより成膜が行われる。
【００３７】
分光器１７は、成膜された基板１’の成膜した面の反対側から分光反射率を測定する。演算処理装置１８は、例えばＣＰＵ、メモリ等を含み、分光器１７によって測定した分光反射率の極大点及び極小点を検出するプロセスと、極大点における波長λをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δλを求めるプロセスと、極大点と極小点におけるの反射率の差Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎをあらかじめ定められた標準値と比較し、その差異Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）を求めるプロセスと、前記Δλから上記所定の計算式により当該光学情報記録媒体１０の下引層３の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、前記Δ（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）と下引層３の膜厚とから上記所定の計算式により当該光記録媒体１０の記録層４の膜厚と標準値との差異を算出するプロセスと、各層の膜厚と標準値との差異をもとに所望の膜厚となる成膜時間を算出するプロセスを有しており、その計算結果に基づいて成膜条件制御装置１９で設定されている成膜時間を変更する。
【００３８】
この製造装置によれば、各層毎に成膜速度測定用サンプルを作成する必要が無く、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングによって成膜を行う場合に、その効果が顕著である。また、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、２層の膜厚を同時に測定することにより成膜速度測定に要する時間が短縮できるため、製造ラインをより効率的に稼働させることができる。さらに、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、製造した媒体の良否を判定し、選別することも可能である。
【００３９】
なお、上記各実施形態の説明において、各層の薄膜を所望の膜厚にするために成膜時間を変更したが、スパッタリングの電力、すなわち成膜速度を変更しても良い。また、光学情報記録媒体そのものの分光反射率を測定する代わりに、同時に別の基板に成膜したサンプルの分光反射率を測定しても良い。分光反射率の測定は、一定の製造枚数毎に行っても良いし、１枚毎に行っても良い。
【００４０】
また、分光反射率の測定波長間隔が大きいと膜厚の測定精度が悪くなる。例えば下引層３の場合λの差１０ｎｍが膜厚の約５％に相当する。したがって、必要とする膜厚の測定精度を５％とすると、測定波長間隔はその半分の５ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４１】
このように、本発明における光学情報記録媒体の第１の製造方法は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する工程と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する工程と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目及び第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、新たな基板上に前記複数の薄膜をそれぞれ補正された成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に成膜した基板又は基板と同時に成膜したサンプル片の膜厚を直接測定することにより、１回の測定で複数の薄膜の膜厚をそれぞれ測定することができ、膜厚測定に要する時間を短縮することができ、成膜速度測定に要する時間が短縮できる。また、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がない。したがって、製造ラインをより効率的に稼働させることができ、生産ロスを低減することができる。特に、バッチ式のスパッタリングにより成膜する場合に顕著な効果を奏する。
【００４２】
また、本発明における光学情報記録媒体の第２の製造方法は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する工程と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する工程と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程とを備えている。したがって、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４３】
一方、本発明における光学情報記録媒体の第１の製造装置は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する手段と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する手段と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目及び第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えている。すなわち、上記多層薄膜の膜厚測定方法を用いて、最初に成膜した基板又は基板と同時に成膜したサンプル片の膜厚を測定し、測定値と標準値との差異に応じて各薄膜の成膜時間及び成膜速度の少なくとも一方を補正することにより、次回基板上に成膜される薄膜の膜厚を設計値により近づけることができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、製造された光学情報記録媒体の各薄膜の膜厚の精度をより高くすることができる。
【００４４】
また、本発明における光学情報記録媒体の第２の製造装置は、基板上に設けられたそれぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、前記分光反射率の測定結果から極値を検出しその極大値における波長とその標準値との差異に基づいて分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚を推定する手段と、分光反射率の極大値と極小値における反射率差の標準値との差異及び分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜（下引層）の膜厚から分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜（記録層）の膜厚を推定する手段と、前記第１番目及び第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えている。したがって、実際に製造した光学情報記録媒体の膜厚を直接測定することができるので、製造した光学情報記録媒体の良否を判定し、選別することが可能である。
【００４５】
さらに、上記光学情報記録媒体の各製造方法及び製造装置において、分光反射率を測定する際の各測定波長の間隔を５ｎｍ以下とすることにより、膜厚の測定精度を約５％に維持することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学情報記録媒体の膜厚測定造方法によれば、１回の測定で複数の薄膜の膜厚をそれぞれ測定することができ、膜厚測定に要する時間を短縮することができる。
【００４７】
また、実際の媒体の構造で膜厚を測定することができるので、サンプル作成のために一時的に製造条件を変える必要がなく、特に、バッチ式のスパッタリングにより成膜する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学情報記録媒体の製造方法の一実施形態の要部を示すフローチャート
【図２】一般的な光学情報記録媒体の構成を示す断面図
【図３】光学情報記録媒体の分光反射率と波長の関係を示す特性図
【図４】本発明の光学情報記録媒体の製造装置の一実施形態の要部を示す構成図
【符号の説明】
１ 透明基板
１’ 多層薄膜が形成された透明基板
２ 案内溝
３ 下引層
４ 記録層
５ 上引層
６ 反射層
７ 樹脂保護層
９ 中心孔
１０光学情報記録媒体
１１ 基板投入室
１２ 下引層成膜室
１３ 記録層成膜室
１４ 上引層成膜室
１５ 反射層成膜室
１６ 基板排出室
１７ 分光器
１８ 演算処理装置
１９ 成膜条件制御装置
２０ 光学情報記録媒体の製造装置
Claims (8)
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜の膜厚測定方法であって、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を求め、前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を求める、多層薄膜の膜厚測定方法。
- 分光反射率の測定波長の間隔が５ｎｍ以下である、請求項１記載の多層薄膜の膜厚測定方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、
基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度と成膜時間により順次成膜する工程と、
成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、
前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、
前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する工程と、
新たな基板上に前記複数の薄膜をそれぞれ補正された成膜速度及び成膜時間により順次成膜する工程とを備えた光学情報記録媒体の製造方法。 - それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造方法であって、
基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度と成膜時間により順次成膜する工程と、
成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する工程と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、
前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する工程と、
前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する工程とを備えた、光学情報記録媒体の製造方法。 - 分光反射率の測定波長の間隔が５ｎｍ以下である、請求項３又は請求項４記載の光学情報記録媒体の製造方法。
- それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、
基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、
成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、
前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第１番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、
前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に応じて前記第２番目の薄膜の成膜速度及び成膜時間の少なくとも一方を補正する手段とを備えた、光学情報記録媒体の製造装置。 - それぞれ光学定数の異なる複数の薄膜からなる多層薄膜を有する光学情報記録媒体の製造装置であって、
基板又はサンプル片上に前記複数の薄膜をそれぞれ所定の成膜速度及び成膜時間により順次成膜する手段と、
成膜後の基板又はサンプル片上の多層薄膜の分光反射率を測定する手段と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値における波長を、あらかじめ定められた波長の標準値と比較し、前記測定結果の極大値における波長と前記波長の標準値との差異に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第１番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、
前記第１番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段と、
前記多層薄膜の分光反射率を測定した測定結果の極大値と極小値の反射率差を、あらかじめ定められた反射率差の標準値と比較し、前記測定結果の極大値と極小値の反射率差と前記反射率差の標準値との差異および推定した前記第１番目の薄膜の膜厚に基づいて、前記多層薄膜の分光反射率を測定する側から第２番目の薄膜の膜厚を推定する手段と、
前記第２番目の薄膜の膜厚の推定値と所望の膜厚との差異に基づいて基板又はサンプル片上に形成された多層薄膜の良否を判定し選別する手段とを備えた、光学情報記録媒体の製造装置。 - 分光反射率の測定波長の間隔が５ｎｍ以下である、請求項６又は請求項７記載の光記録媒体の製造装置。
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