专利名称：具有相变层的光记录介质和该光记录介质的制备方法
技术领域：
本发明涉及光记录介质和其制备方法，更具体涉及使用相变层的光记录介质和制备该光记录介质的方法。
背景技术：
在常规光记录介质如光盘(CD)和数字通用盘(DVD)中，将相变层沉积到基材上，通过借助激光束透射其中熔化并冷却特定点，在该特定点上形成凹坑，和将数据记录到凹坑中。采用这种记录方法的常规光记录介质对于提高聚焦激光束的镜片的数据窗孔存在技术限制。
为解决这些问题，US6,197,399公开了可在不使用激光束下实现记录的记录介质和制备该记录介质的方法。
图1为US 6,197,399中公开的记录介质的横截面。首先，将具有尺寸3-英寸和厚度1.22mm的硅基材进行盐酸处理以从硅基材12中除去自然氧化物膜，导致氢原子处于硅基材表面上。将电子束照射到所得硅基材21的表面上，这样多个10nm尺寸的循环区域在其上按30nm间隔规则排列。然后，将所得基材21在清洁房间的大气气氛中放置约1小时，SiO2膜选择性形成于暴露在电子束下的硅基材21的区域下。然后将所得硅基材21进行另外的盐酸处理，以从硅基材21中除去一些SiO2膜，结果，各自形成具有10nm宽和5nm深的凹坑。
Doner有机染料分子真空沉积到所得硅基材21的上表面上获得记录层。然后，将具有在其上形成的记录层的所得硅基材21在氮气气氛中在80℃下加热约1小时。将所得硅基材21在室温下用100nm-尺寸的二氧化硅颗粒抛光，使有机染料分子选择性地保持在选取的凹坑中，由此形成记录区域26。然后，将所得硅基材21在40℃下在大气气氛中放置约1天，以在不暴露于电子束下的硅基材21的区域上形成SiO2膜24。通过用由聚苯胺和聚氯乙烯组成的化合物旋涂SiO2膜，在该SiO2膜的上表面上形成保护层27。按这种方式，制造记录介质，并通过借助涂布Au的原子力显微镜(AFM)探针在施加30V电压下将正电荷(空穴)注入点状记录区域中的方式进行记录。
在制造上述US专利中公开的记录介质中，由于相变材料如doner有机染料分子通过空穴填充操作形成，必须在空穴填充操作之后从硅基材中除去相变材料，并且不能除去其中形成空穴的SiO2膜。此外，需要加热相变层的方法，并且基材必须仅由具有高熔点的材料如硅或特殊玻璃形成。
发明内容
本发明提供一种高集成大容量光记录介质，该介质甚至通过常规光记录介质生产完成的记录和再现方法快速记录和再现数据并可简单制造，和制造该高集成大容量光记录介质的方法。
根据本发明一个方面，提供一种制造光记录介质的方法。在该方法中，首先在基材上顺序堆叠相变材料膜、牺牲膜(sacrificial film)和金属膜。然后，将金属膜阳极化形成具有多孔空穴的金属氧化物膜，并将经空穴暴露的牺牲薄膜部分阳极化形成氧化膜，然后，通过除去金属氧化物膜并通过刻蚀牺牲膜和使用牺牲膜的氧化物膜作为掩模的相变材料膜，使相变材料膜形成图案。然后，自牺牲膜除去氧化膜，并在图案化的相变材料膜的上表面上沉积上绝缘膜、反射膜和保护膜。
可将下绝缘薄膜插入基材与相变膜之间。
根据本发明的一个方面，提供另一制造光记录材料的方法。在该方法中，首先在基材上顺序堆叠反射膜、相变材料膜、牺牲膜和金属膜。然后，将金属膜阳极化形成具有多孔空穴的金属氧化物膜，并将经空穴暴露的牺牲薄膜部分阳极化形成氧化物膜，然后，通过除去金属氧化物膜并通过刻蚀牺牲膜和使用牺牲膜的氧化物膜作为掩模的相变材料膜，使相变材料膜形成图案。然后，自牺牲膜除去氧化膜，并在图案化的相变材料膜的上表面上沉积上绝缘膜和保护膜。
根据本发明另一方面，提供一种光记录介质，包括基材，在基材上的图案化相变材料膜、沉积在基材上覆盖相变材料膜的上绝缘膜，沉积在上绝缘膜上的反射膜，和形成于反射膜上表面上的保护膜。
在基材与相变膜之间，可形成下绝缘膜。
根据本发明另一方面，提供另一光记录介质，包括基材，沉积在基材上的反射膜、在反射膜上图案化的相变材料膜、沉积在反射膜上覆盖相变材料膜的绝缘膜和形成于绝缘膜上表面上的保护膜。
该基材具有凸(land)-凹槽结构，其中凸地(land)与凹槽交替排列。
基材优选由PC、玻璃和硅中任何一种形成。
反射膜可由Al合金或Ag合金形成。相变材料膜可由Ge-Te-Sb(GTS)或含GTS的合金形成。
牺牲膜可由Ta形成，金属膜可由Al或Al合金形成。
绝缘膜可SiO2-ZnS形成，保护膜可由PC形成。
反射膜、相变材料膜、牺牲膜、金属膜，以及上下绝缘膜用化学蒸汽沉积法或溅射法沉积。
当将牺牲膜氧化时，在金属膜空穴内生长氧化膜。
相变材料膜具有其中排列多个纳米点(nanodot)柱子的基体结构，并且优选具有蜂窝状结构。
本发明提供一种高集成光记录介质，借助该介质甚至通过使用已存在的光记录和再现方法，也可实现快速数据记录和再现，本发明还提供制造高集成光记录介质的方法。
本发明的上述和其它特点和优点将通过参考附图对其实施方案的描述变得更显而易见。
图1为US 6,197,399中公开的光记录介质的横截面；图2A为根据本发明第一个实施方案的光记录介质一部分的透视图；图2B为根据本发明第二个实施方案的光记录介质一部分的透视图；图3为根据本发明第三个实施方案的光记录介质一部分的透视图，图4A至4K为说明制备根据本发明第一个实施方案的光记录介质的方法的透视图；图5为显示在制备根据本发明第一个实施方案的光记录介质工艺期间，通过首先在其上已形成凸地和凹槽的聚碳酸酯上沉积铝，然后将该铝进行阳极化而形成的多个空穴的扫描电镜(SEM)图；图6为显示在其上形成多个图5的空穴的聚碳酸酯基材上侧的SEM图；图7为显示在除去氧化铝后在其上保留多个TaOx柱子的聚碳酸酯基材的SEM图；图8为显示其中在制备根据本发明第一个实施方案的光记录介质期间，在刻蚀掉氧化铝(Al2O3)后多个TaOX柱子保留于沉积在聚碳酸酯基材上的相变膜上的结构的SEM图。
具体实施例方式
以下将参考附图充分描述本发明的光记录介质和制备光记录介质的方法，其中给出本发明的实施方案。
图2A、2B和3为根据本发明第一、第二和第三个实施方案的光记录介质的一部分的透视图。
参考图2A，在根据本发明第一个实施方案的光记录介质中，图案化的相变材料膜103设置于具有凸地和凹槽的透明基材101上表面上。沉积绝缘薄膜109以覆盖基材101的上表面和图案化的相变薄膜103。反射膜11和保护膜113顺序形成于绝缘薄膜109的上表面上。绝缘膜109、反射膜111和保护膜113各自具有凸-凹槽结构并各自沉积至相同厚度。
在根据本发明第一方面的光记录介质中，发射的为记录和再现数据而发射的光照射到透明基材上，即照射到光记录介质的背面上，并通过透明基材101。通过透明基材101传输的光被相变材料膜图案109部分反射或传输。通过相变材料膜图案109的光被反射膜111反射，再次通过透明基材101，并通过光检测器(未示)检测。
参考图2B，根据本发明第二个实施方案的光记录介质与图2A的光记录记载相同，不同的是前者具有由处于基材201与图案化相变材料膜203之间的下绝缘膜209b和覆盖图案化相变材料膜203的上绝缘膜209a构成的双层绝缘膜。在根据本发明第二个实施方案的光记录介质中，若基材201由聚碳酸酯构成，则下绝缘膜209优选形成于基材201的上表面上。根据本发明第二个实施方案的光记录介质采取向后入射法，其中为记录和再现数据而发射的光照射到透明基材上。
图3给出根据本发明第三个实施方案的光记录介质，与第一和第二个实施方案相反，根据本发明第三个实施方案的光记录介质中的反射膜311插入基材301与图案化相变材料膜303之间。在第三个实施方案中，为记录和再现数据而发射的光照射到保护膜313上并经其通过。自光拾取装置(pickup)(未示)发射并照射到保护膜303上的光通过图案化相变材料膜303部分反射或传输，并到达反射膜311。光通过反射膜303反射到保护膜313上，自光记录介质经保护膜313发出，并通过光检测器(未示)检测。
若将铝阳极化并图案化，各图案化相变材料膜103、203和303具有其中纳米点呈六角排列的蜂窝状基体结构，然而，若将其它材料如硅图案化，则各图案化相变材料膜103、203和303具有其中圆柱型纳米点以不同形状排列的不同形状基体结构。
与其中具有连续相变材料膜的常规光记录介质相反，根据本发明实施方案的光记录介质具有形成于凸地和凹槽上的图案化相变材料膜，如此以高记录密度记录数据。因此，根据本发明上述实施方案的光记录介质可具有很大的记忆容量。
根据本发明上述实施方案的光记录介质按与存在的CD或DVD记录和再现数据的方式记录和再现数据。更具体地，当光拾取装置接受与要记录的数据相关的信号时，光拾取装置在光记录介质的预定区域上移动并将光照射到预定区域上。该光聚焦到相变材料膜的纳米点上，该纳米点存在于其中要记录介质的所需点上。加热相变材料膜后，将加热的相变材料膜冷却，相变材料膜的无定形状态变为结晶状态，导致反射变化。无定形状态的相变材料膜与结晶状态的相变材料膜之间的反射差被加工为记录信息。
在数据再现时，将相变层用光照射，并检测相变层反射的光信号。由检测到的光信号检测相变材料膜的数据记录区域与无数据区域之间的反射差，数据可由光记录介质再现。
图4A至4K为说明制造本发明第一实施方案的光记录介质的方法的透视图。首先，如图4A所示，制备由聚碳酸酯(PC)、玻璃或硅形成的基材101。接着，如图4B所示，将由Ge-Te-Sb(GTS)基合金形成的相变材料膜沉积到基材101的上表面上。如图4G所示，将由金属如Ta构成的牺牲膜105沉积到相变材料膜103的上表面上。
如图4D所示，将由铝或铝合金构成的金属膜107沉积到牺牲膜105的上表面上。如图4E所示，将金属膜107阳极化转变为具有多孔空穴108的金属氧化物膜107a。
图5为显示通过首先将铝沉积到具有凸-凹槽结构的铝上然后将该铝阳极化而形成的多个空穴的扫描电镜(SEM)图。图6为显示在其上形成多个图5的空穴的聚碳酸酯基材上侧的SEM图。从图5和图6可以看出，当铝氧化为氧化铝时，规则地形成多个空穴。该多孔空穴排列为蜂窝状基体结构以使其最大的表面积。
再参考图4E，相变材料膜103和牺牲膜105顺序堆叠到基材101上表面上，同时其中排列多个孔的金属氧化物膜107a形成于牺牲膜105的上表面上。在金属膜107被氧化溶液氧化时形成通过空穴108暴露的牺牲膜105部分。结果，氧化膜105a自牺牲膜105通过空穴108生长为柱状。若牺牲膜105由Ta形成，则氧化膜105a由TaOx形成。
如图4F所示，金属氧化物膜107a被刻蚀掉，直至牺牲膜105和牺牲膜105的氧化膜105a保留于相变材料膜103的上表面上。若牺牲膜105被完全氧化，则仅牺牲膜105分氧化膜105a保留。图7为显示在刻蚀掉通过阳极化铝形成的氧化铝后聚碳酸酯基材的SEM图，在该基材上自Ta牺牲膜生长的多个TaOx柱子保留于相变膜的上表面上。图8为显示其中在制备根据本发明第一个实施方案的光记录介质期间，在刻蚀掉氧化铝(Al2O3)后多个TaOX柱子保留于沉积在聚碳酸酯基材上的相变膜上的结构的SEM图。
如图4G所示，通过使用离子碾磨法或活性离子刻蚀(RIE)法刻蚀牺牲膜105和使用氧化膜105a作为掩蔽膜的相变材料膜103，将相变材料膜图案化以使其具有其中排列纳米点的蜂窝状结构。
如图4H所示，自图案化的相变材料膜103刻蚀牺牲膜105的氧化膜105a，直至仅保留图案化的相变材料膜103为止。如图41所示，采用溅射法或化学蒸汽沉积(CVD)法将绝缘膜109沉积于基材101的上表面上，以覆盖图案化的相变材料膜103。这里，绝缘膜109由SiO2-ZnS形成。接着，若图4J所示，反射膜111由绝缘膜109上表面上的铝(Al)合金或银(Ag)合金形成。如图4K所示，保护膜113沉积于反射膜111的上表面上。按这种方式，可完成制造具有在其基体结构中规则排列纳米点的相变材料膜103的根据本发明第一个实施方案的光记录介质。
在根据本发明上述实施方案的光记录介质中，将相变材料膜图案化以具有纳米点形状的柱子，更优选具有蜂窝状基体结构。因此，防止数据记录区域增大，并相应显著提高记录密度。此外，由于本发明上述实施方案的光记录介质可为使用具有低数值孔的镜片和低能光记录数据，因此所用的光源不限于特定类型。由于不需要高耐热基材，因此对基材的选择范围宽。
在制造本发明的光记录介质中，相变材料膜可在不进行光刻法下图案化，因为将具有自组装柱子的牺牲膜的氧化膜用作掩蔽物。按此方式制造的光记录介质可用已存在的光记录/再现系统记录和再现数据。
尽管本发明已参考其示例性实施方案具体给出和描述，但本领域熟练技术人员将理解，可在不离开下面权利要求定义的本发明精神和范围下对形式和细节进行各种变化。例如，基材、反射膜、相变材料膜、金属膜、牺牲膜、绝缘膜和保护膜，可由与上面说明书中所述的材料不同的材料形成，若这些材料具有与上述材料类似的性能。
权利要求
1.一种制造光记录介质的方法，该方法包括在基材上顺序堆叠相变材料膜、牺牲膜和金属膜；将金属膜阳极化形成具有多孔空穴的金属氧化物膜；并将经空穴暴露的牺牲薄膜部分阳极化以形成氧化物膜；通过除去金属氧化物膜并通过刻蚀牺牲膜和使用牺牲膜的氧化物膜作为掩模的相变材料膜，使相变材料膜形成图案；和除去牺牲膜的氧化膜，并在图案化的相变材料膜的上表面上沉积上绝缘膜、反射膜和保护膜。
2.一种制备光记录介质的方法，该方法包括在基材上顺序堆叠反射膜、相变材料膜、牺牲膜和金属膜；将金属膜阳极化形成具有多孔空穴的金属氧化物膜，并将经空穴暴露的牺牲薄膜部分阳极化形成氧化物膜；通过除去金属氧化物膜并通过刻蚀牺牲膜和使用牺牲膜的氧化物膜作为掩模的相变材料膜，使相变材料膜形成图案；和自牺牲膜除去氧化膜，并在图案化的相变材料膜的上表面上沉积绝缘膜和保护膜。
3.权利要求1的方法，还包括在基材与相变膜之间形成下绝缘膜。
4.权利要求1和2任何一项的方法，其中基材具有凸-凹槽结构，其中凸地与凹槽交替排列。
5.权利要求1和2任何一项的方法，其中基材由PC、玻璃和硅中任何一种形成。
6.权利要求1和2任何一项的方法，其中反射膜由Al合金和Ag合金之一形成。
7.权利要求1或2任何一项的方法，其中相变材料膜由Ge-Te-Sb(GTS)或含GTS的合金之一形成。
8.权利要求1或2任何一项的方法，其中牺牲膜由Ta形成。
9.权利要求1或2任何一项的方法，其中金属膜由Al或Al合金之一形成。
10.权利要求1的方法，其中上绝缘膜由SiO2-ZnS形成。
11.权利要求2的方法，其中绝缘膜由SiO2-ZnS形成。
12.权利要求3的方法，其中下绝缘膜由SiO2-ZnS形成。
13.权利要求1和2任何一项的方法，其中保护膜由聚碳酸酯(PC)形成。
14.权利要求1的方法，其中相变材料膜、牺牲膜和金属膜用化学蒸汽沉积法和溅射法中任何一种沉积。
15.权利要求1的方法，其中上层绝缘膜和反射膜用化学蒸汽沉积法和溅射法中任何一种沉积。
16.权利要求2的方法，其中反射膜、相变材料膜、牺牲膜和金属膜用化学蒸汽沉积法和溅射法中任何一种沉积。
17.权利要求2的方法，其中绝缘膜用化学蒸汽沉积法和溅射法中任何一种沉积。
18.权利要求3的方法，其中下绝缘膜用化学蒸汽沉积法和溅射法中任何一种沉积。
19.权利要求1和2任何一项的方法，其中当将牺牲膜氧化时，氧化的牺牲膜部分成长为金属膜的空穴，以得到氧化膜。
20.权利要求1和2任何一项的方法，其中相变材料膜被图案化以具有其中排列多个纳米点柱子的基体结构。
21.权利要求21的方法，其中纳米点柱子排列为具有蜂窝状结构。
22.一种光记录介质，包括基材；在基材上图案化的相变材料膜；沉积在基材上覆盖相变材料膜的上绝缘膜；沉积在上绝缘膜上的反射膜；和形成于反射膜上表面上的保护膜。
23.一种光记录介质，包括基材；沉积在基材上的反射膜；在反射膜上图案化的相变材料膜；沉积在反射膜上覆盖相变材料膜的绝缘膜；和形成于绝缘膜上表面上的保护膜。
24.权利要求22的光记录介质，还包括在基材与相变膜之间形成下绝缘膜。
25.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中基材具有凸-凹槽结构，其中凸地与凹槽交替排列。
26.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中基材由PC、玻璃和硅中任何一种形成。
27.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中反射膜由Al合金或Ag合金形成。
28.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中相变材料膜由Ge-Te-Sb(GTS)或含GTS的合金之一形成。
29.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中牺牲膜由Ta形成。
30.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中金属膜由Al合金或Ag合金之一形成。
31.权利要求22的光记录介质，其中上绝缘膜由SiO2-ZnS形成。
32.权利要求23的光记录介质，其中绝缘膜由SiO2-ZnS形成。
33.权利要求24的光记录介质，其中下绝缘膜由SiO2-ZnS形成。
34.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中保护膜由PC形成。
35.权利要求22和23任何一项的光记录介质，其中在金属膜空穴内生长牺牲膜的氧化膜部分。
36.权利要求22或23任何一项的光记录介质，其中相变材料膜具有其中排列多个纳米点柱子的基体结构。
37.权利要求36的方法，其中纳米点柱子排列为具有蜂窝状结构。
全文摘要
提供具有相变材料膜的光记录介质和制备光记录介质的方法。在该方法中，首先在基材上顺序堆叠相变材料膜、牺牲膜和金属膜。然后，将金属膜阳极化形成具有多孔空穴的金属氧化物膜，并将经空穴暴露的牺牲薄膜部分阳极化形成氧化膜，然后，通过除去金属氧化物膜并通过刻蚀牺牲膜和使用牺牲膜的氧化物膜作为掩模的相变材料膜，使相变材料膜形成图案。然后，自牺牲膜除去氧化膜，并在图案化的相变材料膜上沉积上绝缘膜、反射膜和保护膜。该光记录介质通过所用自对准方法简单制造，并可具有高集成大容量记忆。
文档编号G11B7/253GK1501377SQ03141188
公开日2004年6月2日 申请日期2003年6月6日 优先权日2002年11月18日
发明者柳寅儆, 郑守桓, 金仁淑 申请人:三星电子株式会社