CN102041414B - 光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材。发明提供了具有充分的耐腐蚀性的同时具有优良的表面平滑性、即使在湿热环境下也具有较小的表面粗糙度的光记录介质用铝合金反射膜及用于形成该反射膜的溅射靶材。该反射膜由下述组成的铝合金形成，该组成含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％、还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种、且余量部由Al以及不可避免的杂质构成。由此，在具有充分的耐腐蚀性以及表面平滑性的同时，即使在湿热环境下也能维持较小的表面粗糙度。

Description

光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材

技术领域

本发明涉及构成光记录介质的铝合金反射膜以及用于形成该铝合金反射膜的由铝合金形成的溅射靶材，特别是涉及构成下述光记录介质的铝合金反射膜，该光记录介质使用波长为405nm的蓝紫色激光进行写入和读取。

背景技术

已知光记录介质的反射膜通常为由铝合金形成的反射膜，已知该由铝合金形成的反射膜通过使用与其具有相同成分组成的铝合金制靶材，进行溅射而形成。

例如，在专利文献1中记载了由下述铝合金形成的反射膜，该铝合金含有总计为0.1-10原子％的Hf、Ti、Cr之中的一种或两种以上，且Hf、Ti、Cr之中的一种或两种以上与Mg的总计为15原子％以下。

另外，在专利文献2中记载了由下述铝合金所形成的反射膜以及由用于形成该反射膜的与反射膜具有相同成分的溅射靶材，所述铝合金以Al为主成分，含有稀土类元素的至少一种：1.0-10.0原子％，还含有Cr、Ta、Ti、Mo、V、W、Hf、Nb、Ni的至少一种：0.5-5.0原子％；Si、Mg的至少一种：5.0原子％以下，并记载了由下述铝合金所形成的反射膜以及由用于形成该反射膜的与反射膜具有相同成分的溅射靶材，所述铝合金以Al为主成分，含有稀土类元素的至少一种：1.0-10.0原子％，还含有Cr、Ta、Ti、Mo、V、W、Hf、Nb、Ni的至少一种：0.5-5.0原子％；Fe、Co的至少一种：1.0-5.0原子％；Si、Mg的至少一种：5.0原子％以下。

该专利文献2中所记载的Al合金反射膜及溅射靶材是，光记录介质中尤其是播放专用的介质(ROM)用Al合金反射膜及其形成用的Al合金靶材。

另外，在专利文献2中，作为铝合金中所含的稀土类元素，仅例示了Y以及Nd，作为3元体系以上的铝合金中所含的稀土类元素仅例示了Nd。

进一步，在专利文献3中记载了Al合金溅射用靶材，其由Al-M合金(其中，M为Mg、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu以及Zn中的一种以上)形成，且在进行镜面加工并进行扫描电子显微镜观察时具有如下颗粒，即该颗粒包含平均粒径为0.01～2μm的富含上述M的微粒，在该颗粒周围具有边界层，在该边界层中具有富含M的第2微粒，记载了该Al合金溅射用靶材中所含原料中来自杂质等的例如Si、Fe、Cu等为1000ppm左右以下，另外还可以含有1000ppm左右的O或N等。

并且，还记载了上述专利文献1-3中所述的由Al合金形成的反射膜以及靶材的任一者都具有耐腐蚀性。

已知上述光记录介质的写入和读出通常使用激光，但是近年来，由于光记录介质的大容量化需要使在记录膜上所形成的记录标记变小，由此不断变为使用相对于通常的激光波长更短的蓝紫色激光(波长405nm)。对于上述情况，要么是在光记录介质上所形成的反射膜的耐腐蚀性不充分，要么是所形成的反射膜的表面粗糙时光记录介质的记录播放时容易发生噪音，因而变得不能正确地写入和读出。

因此，要求在使用蓝紫色激光的光记录介质上所形成的铝合金反射膜具有充分的耐腐蚀性且表面为更光滑的铝合金反射膜、要求能够形成所述具有充分耐腐蚀性且表面为更光滑的铝合金反射膜的铝合金制靶材。

为此，在专利文献4中提出了由下述铝合金形成的耐腐蚀性以及表面平滑性优异的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材，该铝合金的组成为含有Mg：0.1-15质量％，余量部由Al以及不可避免的杂质构成，且上述不可避免的杂质被规定为100ppm以下。该技术中，通过以总计0.1-10质量％进一步含有作为稀土类元素的La、Ce、Pr、Nd、Eu之中的一种或两种以上，能够得到更优良的表面平滑性。

专利文献1：日本特开平5-210871号公报

专利文献2：日本特开2005-158236号公报

专利文献3：日本专利第3545787号公报

专利文献4：日本特开2007-66417号公报

发明内容

上述现有技术中，残留有以下问题。

如上所述，如果所形成的反射膜的表面粗糙，则由于发生噪音而不能正确地写入及读出，所以虽然如专利文献4中所记载的技术那样开发出了能得到优异表面平滑性的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材，但是这类反射膜进一步实施恒温恒湿试验时则存在表面变粗糙的不良状况。另外，在进行播放专用的信息记录介质的激光标记时，对反射膜要求高耐腐蚀性及低热传导率。

本发明是鉴于上述问题而实施的，其目的在于提供具有充分的耐腐蚀性的同时具有优异的表面平滑性、即使在湿热环境下表面粗糙度也小的光记录介质用铝合金反射膜及用于形成该反射膜的溅射靶材。

本发明人等针对通过溅射形成光记录介质用铝合金反射膜的技术开展研究，结果发现，使用在一定范围内含有Mg以及Ce的铝合金制靶材而制作的反射膜由于表面粗糙度更小因而能够进一步降低使用蓝紫色激光的光记录介质在记录播放时的噪音，以及，使用在该含有Mg以及Ce的铝合金中进一步以一定范围的含量添加特定的元素的铝合金制靶材而制作的反射膜能抑制Al的扩散从而即使在湿热环境下也能维持较小的表面粗糙度，因此能够进一步提高光记录介质的记录播放的可靠性。

因此，本发明是由上述见解而得的发明，为了解决上述问题而采用以下的构成。即，本发明的光记录介质用铝合金反射膜的特征在于由下述铝合金形成，该铝合金的组成为含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％，还含有Ni、Co之中的一种或两种总计2-9质量％，且余量部由Al以及不可避免的杂质构成。

另外，本发明的用于形成光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材的特征在于由下述铝合金形成，该铝合金的组成为含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％，还含有Ni，Co中的一种或两种总计2-9质量％，且余量部由Al以及不可避免的杂质构成。

就上述光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材而言，由于是由下述铝合金形成，该铝合金的组成为含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％，还含有Ni，Co中的一种或两种总计2-9质量％，且余量部由Al以及不可避免的杂质构成，因此在具有充分的耐腐蚀性及表面平滑性的同时，即使在湿热环境中也能维持较小的反射膜表面粗糙度。因此，能够减小光记录介质在记录播放时的噪音。

该发明的用于形成光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材，例如可以通过下述方法制造，即，作为原料准备纯度为99.99质量％以上的高纯度Al与任一种纯度均为99.9质量％以上的Mg、Ce以及Ni、Co之中的一种或两种，首先，将高纯度Al与Mg以及Ni、Co中的一种或两种以达到预定含量的方式加入坩埚中，在惰性气体气氛中熔解从而制作杂质尽可能少的Al合金熔体，在所得的Al合金熔体中添加Ce直至达到预定的含量，熔解后在惰性气体气氛中铸造从而制作铸锭，对该铸锭锭进行热加工后进行机械加工而制造。

接着，说明对本发明的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材中的成分组成进行如上所述限定的理由。

Mg：

Mg成分是固溶于Al中、使由Al合金形成的光记录介质用铝合金反射膜的表面平滑性提供的同时通过在表面形成致密且透明的钝化膜而在维持高反射率的情况下提高耐腐蚀性的成分。

应予说明，含有不足3质量％的Mg时，反射膜的表面粗糙度的降低效果不充分，另一方面，含有超过8质量％时则膜的反射率降低的倾向变得显著，故不优选。因此，将本发明的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材中所含有的Mg成分的含量定为3-8质量％。应予说明，更优选的Mg的组成范围是5-8质量％。

Ce：

Ce成分是在维持湿热环境下的反射膜耐腐蚀性的同时，具有降低反射膜的表面粗糙度效果的稀土类元素。进一步，Ce成分还具有降低反射膜的热传导率的效果。

应予说明，含有不足3质量％的Ce时，降低反射膜的表面粗糙度的效果以及降低热传导率的效果的任一项均不充分，另一方面，当含有超过8质量％时易于发生点状腐蚀，故不优选。因此，将本发明的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材中所含有的Ce成分的含量定为3-8质量％。应予说明，更优选的Ce的组成范围是4-8质量％。

Ni，Co：

Ni、Co的各成分是与反射膜中的Al原子强力结合而抑制Al的扩散、并抑制湿热环境下反射膜的表面粗糙度的粗大化的成分。

应予说明，含有不足2质量％的Ni，Co中的一种或两种时，上述效果不充分，另一方面，含有超过9质量％时则反射膜的反射率降低倾向变得显著，故不优选。因此，将本发明的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材中所含有的Ni、Co中的一种或两种的合计含量定为2-9质量％。

根据本发明，实现以下效果。

即，根据本发明所述的光记录介质用铝合金反射膜及用于形成该反射膜的溅射靶材，由于是由下述铝合金形成，该铝合金含有上述含量的Mg及Ce、还含有总计为上述含量的Ni、Co中的一种或两种，因此在具有优良的耐腐蚀性以及表面平滑性的同时，即使在湿热环境下也能维持较小的表面粗糙度。因此能够提供在湿热环境下的经时变化所致的光记录介质的劣化少而能够长期使用、且即使使用蓝紫色激光也可以较少发生噪音地进行写入和读出的光记录介质。

具体实施方式

以下对本发明所述的光记录介质用铝合金反射膜以及用于形成该反射膜的溅射靶材的一实施方式以及其制造方法进行说明。

首先，作为原料准备高纯度Al、高纯度的Mg、Ce、Ni、Co。

对于以预定的配合比称量得到的各原料，使用通常的高频熔炼炉在Ar气体气氛下，使用氧化铝、氧化镁等的耐火物坩埚来熔解预定量的Al、Mg以及Ni、Co中的一种或两种，通过后装料(アフタ一チヤ一ジ)加入Ce而制得合金熔体，通过在铸铁制的铸模中进行铸造而制作铸锭。

各原料的上述预定的配合比设定为使得上述铸锭为下述组成的铝合金形成，该组成含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％、还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种，且余量部由Al及不可避免的杂质构成。

将所得到的铸锭在例如500℃下加热1小时后，进行热轧，通过机械加工而制造具有预定尺寸的靶材料。通过将该靶材料与背垫板进行焊接，从而制作本实施方式的溅射靶材。

如上所述制作的溅射靶材由下述组成的铝合金构成，改组成含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％、还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种，且余量部由Al及不可避免的杂质构成。应予说明，较优选的Mg的组成范围是5-8质量％。

接着使用上述溅射靶材通过进行溅射而制作本实施方式的光记录介质用铝合金反射膜。

首先，将上述溅射靶材安装在直流磁控管溅射装置内。接着，通过真空排气装置将直流磁控管溅射装置内排气至预定压力后，引入Ar气体至预定的溅射气压，接着通过直流电源在靶材上施加预定的直流溅射电力，使得与上述靶材对向且以一定间隔设置并与靶材平行配置的无碱玻璃基板与上述靶材之间发生等离子体从而进行溅射。

如上所述地成膜的光记录介质用铝合金反射膜由下述组成的铝合金形成，该组成为含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％，还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种，且余量部由Al以及不可避免的杂质构成。

实施例1

接着，基于上述实施方式，制作具有表1所示成分组成的本发明的溅射靶材1～12。

首先，作为原料准备纯度为99.99质量％以上的高纯度Al、纯度为99.9质量％以上的Mg、Ce、Ni、Co。

对于以预定的配合比称量得到的各原料，使用通常的高频熔炼炉在Ar气体气氛下，使用氧化铝、氧化镁等耐火物坩埚来熔解预定量的Al、Mg以及Ni、Co中的一种或两种，通过后装料加入Ce而制成合金熔体，通过在铸铁制的铸模中进行铸造而制作铸锭。

各原料的上述预定的配合比设定为使得上述铸锭为下述组成的铝合金形成，该组成为含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％、还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种，且余量部由Al及不可避免的杂质构成。

将所得到的铸锭在例如500℃下加热1小时后，进行热轧，通过机械加工制造具有直径为125mm、厚度为5mm的尺寸的靶材料。通过使用In焊料将该靶材料与无氧铜制背垫板进行焊接，从而制作具有表1所示成分组成的本发明的溅射靶材1～12。

另外，除了进行配合使得达到如表1所示的成分组成之外，通过与本发明靶材1～12的制造条件相同的条件来制造具有脱离本发明范围的成分组成的比较例靶材1～10。进一步，制造表1所示的现有靶材1。

[表1]

^＊标记表示脱离本发明的条件的值。

将上述焊接在背垫板上的表1所示的本发明靶材1～12、比较靶材1～10以及现有靶材1安装于直流磁控管溅射装置内。接着，通过真空排气装置将直流磁控管溅射装置内排气至1×10^-4Pa后，引入Ar气体直至0.67Pa的溅射气压，接着通过直流电源在靶材上施加DC700W的直流溅射电力，使得与上述靶材对向且以70mm的间隔设置并与靶材平行配置的长30mm、宽30mm、厚1.1mm的无碱玻璃基板与上述靶材之间发生等离子体从而进行溅射。由此形成具有表1所示成分组成、具有厚度100mm的本发明铝合金反射膜1～12、比较铝合金反射膜1～10以及现有铝合金反射膜1。

对于如上所述形成的本发明铝合金反射膜1～12、比较铝合金反射膜1～10以及现有铝合金反射膜1，进行下述试验以及评价，结果示于表1。

<表面粗糙度、耐热性(表面粗糙度的变化)的试验>

测定铝合金反射膜在刚成膜后的表面粗糙度。

该铝合金反射膜的表面粗糙度使用Seiko Instruments株式会社制的扫描探针显微镜SPA-400进行测定，通过膜面内1μm×1μm区域的平均面粗糙度(Ra)进行评价。

另外，关于耐热性，通过进一步在保持为80℃、85％RH的恒温恒湿槽内保持100小时后的表面粗糙度进行评价。

从上述表面粗糙度的评价结果可知，本发明铝合金反射膜1～12即使在上述恒温恒湿试验后，与比较铝合金反射膜1、3、5、7、9以及现有铝合金反射膜1相比，表面粗糙度小。

<反射率、耐腐蚀性(反射率的变化)的试验>

通过分光光度计测定铝合金反射膜在刚成膜后的反射率，并以高密度记录介质比较在用于记录播放的蓝紫色激光的波长405nm下的反射率。

另外，关于耐腐蚀性，比较在保持为80℃、85％RH的恒温恒湿槽内保持100小时后在波长405mm下的反射率。

从上述反射率的评价结果可知，本发明铝合金反射膜1～12即使在上述恒温恒湿试验后，与比较铝合金反射膜2、4、6、8、10相比，维持了良好的反射率。

<热传导率的试验>

通过四探針法测定铝合金反射膜在刚成膜后的电阻率，基于Wiedemann-Franz定律(ウイ-デマン·フランツ則)，通过下述式(1)由电阻率通过计算而求出。。

κ＝2.44×10-8T/ρ···(1)

(其中，κ：热传导率、T：绝对温度、ρ：电阻率)

从该热传导率的评价结果可知，本发明铝合金反射膜1～12与现有铝合金反射膜1相比，具有较低的热传导率。

应予说明，由上述评价结果可知，作为Mg的组成范围较优选为5-8质量％，作为Ce的组成范围较优选为4-8质量％。

应予说明，本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变形。

Claims (2)

1.光记录介质用铝合金反射膜，其特征在于，由下述组成的铝合金形成，该组成含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％、还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种、且余量部由Al以及不可避免的杂质构成。

2.用于形成光记录介质用铝合金反射膜的溅射靶材，其特征在于，由下述组成的铝合金形成，该组成含有Mg：3-8质量％以及Ce：3-8质量％、还含有总计为2-9质量％的Ni、Co中的一种或两种、且余量部由Al以及不可避免的杂质构成。