CN102084421A

CN102084421A - 光信息记录介质用反射膜及光信息记录介质反射膜形成用溅射靶材

Info

Publication number: CN102084421A
Application number: CN2009801257439A
Authority: CN
Inventors: 兹幸范洋; 中井淳一; 田内裕基
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: TW201013666A; US20110165016A1; JP5042174B2; WO2010027026A1; TWI404061B; JP2010061770A; CN102084421B

Abstract

本发明提供反射膜表面高精度再现形成于基板上的凹槽或凹点等，实现光信息记录介质的噪声的减小，并且具有高的反射率的Al基合金反射膜，以及对形成这样的反射膜有用的溅射靶材。本发明的光信息记录介质用反射膜用于光信息记录介质，实质上由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

Description

光信息记录介质用反射膜及光信息记录介质反射膜形成用溅射靶材

技术领域

本发明涉及用于例如DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD(蓝光光盘)-R、BD-RE、BD-ROM等光信息记录介质的反射膜、以及用于形成这些反射膜的溅射靶材。

背景技术

光信息记录介质(光盘)根据记录再生方式，大致可分为只读型(例如，DVD-ROM、BD-ROM)、追记型(例如，DVD-R、DVD+R、BD-R)、以及可擦写型(例如，DVD-RW、DVD+RW、BD-RE、DVD-RAM)三种。

其中，例如只读型的光信息记录介质具有在透明塑料等基板上依次层叠有以Ag、Al等为主成分的反射膜、和光透过层的构成。另外，反射膜和光透过层基本上每隔一层形成，但也公知有每隔两层形成的构成。

光信息记录介质构成与记录再生方式相对应的层结构，但无论采用哪种记录再生方式的情况，基本上都含有如所述的反射膜构成层结构。作为这样的反射膜的原材料，通常使用Au、Cu、Ag、Al以及以这些为主成分的合金。

其中，以Au为主成分的Au基合金的反射膜具有化学稳定性(耐久性)优良、记录特性的经时变化小的优点，但价格极高。另外，存在相对于BD或HD DVD的记录再生使用的蓝色激光(波长405nm)，得不到充分高的反射率的问题。以Cu为主成分的Cu基合金比较便宜，但在目前的反射膜材料中耐久性最差。另外，与Au一样，存在相对于蓝色激光的反射率低的缺点，用途受到限制。与之相对，以Ag为主成分的Ag基合金的反射膜在工作波长区域即400～800nm的范围显示充分高的反射率，且耐久性也优良，因此广泛用于使用蓝色激光的光盘。

另一方面，公知以Al为主成分的Al基合金的反射膜比较便宜，且在波长405nm时具有充分高的反射率，因此与Ag基合金一样被广泛利用。

可是，光信息记录介质的反射膜除需要具备反射率高的特性外，作为特性，还要求降低记录介质的噪声。作为形成满足这样的要求特性的反射膜的基合金，迄今为止，提出了各种各样的Al基合金。例如，在专利文献1中，公开有一种分别含有1～4％的Cr、Fe、Ti的Al基合金反射膜，提出通过形成这样的合金组成，得到反射率高、表面平滑(Ra约5～10nm)、随温度变化的晶体粒的成长小且反射率的变化小的反射膜的方案。

所述技术所示的化学成分组成中，虽然反射膜的反射率高，但存在微晶尺寸(晶体粒径)未必减小，反射膜表面不能高精度再现形成于基板上的凹槽或凹点的问题。如果是这样的状况的话，则使用该反射膜的光信息记录介质的噪声大，不能得到良好的信号品质。

专利文献1：(日本)特开2007-092153号公报

发明内容

本发明是着眼于上述情况而开发的，其目的在于提供反射膜表面高精度再现形成于基板上的凹槽或凹点等，实现光信息记录介质的噪声的减小，并且具有高的反射率的Al基合金反射膜，以及对形成这样的反射膜有用的溅射靶材。

以下，表述本发明的宗旨。

(1)一种光信息记录介质用反射膜，其用于光信息记录介质，实质上由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

(2)一种光信息记录介质用反射膜，其用于光信息记录介质，实质上由由Al基合金形成，所述Al基合金含有1.0原子％以上的稀土类元素，并且以与所述稀土类元素的合计计含有2.0～15.0原子％的选自Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的一种以上的元素，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

(3)一种光信息记录介质用反射膜形成用溅射靶材，其用于形成光信息记录介质用的反射膜，实质上由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成。

(4)一种光信息记录介质用反射膜形成用溅射靶材，其用于形成光信息记录介质用的反射膜，实质上由Al基合金形成，所述Al基合金含有1.0原子％以上的稀土类元素，并且以与所述稀土类元素的合计计含有2.0～15.0原子％的选自Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的一种以上的元素。

所述(1)的光信息记录介质用反射膜，优选用于光信息记录介质，其中，由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

所述(2)的光信息记录介质反射膜，优选用于光信息记录介质，其中，由含有1.0原子％以上的稀土类元素且以与所述稀土类元素的合计计含有2.0～15.0原子％的选自Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的一种以上的元素的Al基合金形成，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

所述(3)的光信息记录介质反射膜形成用溅射靶材，优选用于形成光信息记录介质用的反射膜，其中，由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成。

所述(4)光信息记录介质反射膜形成用溅射靶材，优选用于形成光信息记录介质用的反射膜，其中，由含有1.0原子％以上的稀土类元素且以与所述稀土类元素的合计计含有2.0～15.0原子％的选自Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的一种以上的元素的Al基合金形成。

根据本发明，能够减小光信息记录介质的噪声，并且能够实现具有高的反射率的反射膜，具备这样的反射膜的光信息记录介质在进一步改善记录特性的方面极其有用。

附图说明

图1是表示各种Al基合金反射膜的截面结构的图面代用透射电子显微镜照片，(a)表示纯Al(表1的试料No.1)时的图面代用透射电子显微镜照片，(b)表示Al-8.2％Ti(表1的试料No.6)时的图面代用透射电子显微镜照片，(c)表示Al-5.9％Nd-1.4％Ta(表2的试料No.38)时的图面代用透射电子显微镜照片，(d)表示Al-8.7％Nd(表2的试料No.20)时的图面代用透射电子显微镜照片；

图2是用各种Al合金反射膜制成的BD-R盘的频率和噪声的关系的曲线。

具体实施方式

为了实现上述目的，本发明者们从各种角度尤其对能够维持充分高的反射率、且可成为能够将记录介质的噪声最小化的反射膜的原材料的Al基合金进行了研究。其结果发现，由适量含有稀土类元素的Al基合金、或与稀土类元素一起适量含有Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等合金元素(以下，有时将这些元素称作“高熔点金属元素”)的Al基合金构成反射膜的情况下，维持反射率为充分高的状态，且能够将微晶尺寸(反射膜厚度方向的晶体粒径)最小化，由此能够将光信息记录介质的噪声最小化，完成了本发明。以下，沿完成本发明的经过对本发明的作用效果进行说明。

作为反射膜，已经提案有使用含有Ti或Cr的Al基合金的反射膜(上述专利文献1)，本发明者们对除这些元素之外还含有Nb、V、Mo、Hf、Ta、W等高熔点金属元素的Al基合金探讨了作为其反射膜的特性。

由其结果判明，对于含有高熔点金属元素的Al基合金而言，高熔点金属元素的含量越大，反射膜的微晶尺寸越小，随之反射率下降。即，当为充分减小微晶尺寸而添加需要量的高熔点金属元素时，反射率将大大下降。换言之，虽然Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等高熔点金属元素使减小微晶尺寸的效果得到发挥，但能够维持反射率的程度的含量不能发挥充分减小微晶尺寸的效果。

根据发明者们研究的结果，由纯Al形成的反射膜，在膜的深度方向(厚度方向)及横方向上形成大的晶体粒。另外，在将只含有高熔点金属元素的Al基合金做成反射膜的情况下，判明晶体粒径在与基板面平行的方向上减小，但在与基板面垂直的方向上难以减小，形成柱状的晶体粒。该情况下，反射膜表面不能高精度再现基板的凹槽和凹点等，再生信号的噪声增大。只减小反射膜的表面粗糙度，这样的状况得不到改善，需要从根本上改良晶体粒径。

本发明者们基于这样的发现，对作为反射膜最合适的Al基合金进一步进行了反复研究。其结果是，在作为反射膜使用含有适量的稀土类元素的Al基合金的情况下，判明微晶尺寸不管在与基板面平行方向还是垂直方向(厚度方向)上均能够减小，提高反射膜表面再现基板形状的精度，其结果是，能够将噪声最小化、以及在该适量范围内不会导致反射率的下降(即，同时具备小的微晶尺寸及高的反射率)。

用于发挥这样的效果的稀土类元素的合适量为2.0～15.0％(有关“原子％”的意思、对于化学成分以下相同)。即，Al基合金中的稀土类元素的含量不足2.0％时，不能充分减小微晶尺寸，当含量超过15.0％时，反射率过低。另外，稀土类元素的优选的含量的下限为3.0％(更优选4.0％)，优选的上限为14.0％(更优选13.0％)。

作为本发明的Al基合金反射膜用的稀土类元素，是指除La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb等镧系列稀土类元素之外，还含有Y(钇)的元素组，优选为La、Ce、Nd、Gd、Dy。这些元素既可以单独使用，也可以合用两种以上。

可是，也判明只含有Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta、W等高熔点金属元素的Al基合金难以同时实现高反射率和微晶尺寸的微细化，但在置换稀土类元素的一部分的状态下含有高熔点金属元素的Al基合金能够确保本发明的效果。即，以合计1.0％以上含有稀土类元素(稀土类元素的一种以上)，并且使选自稀土类元素和高熔点元素的元素一种以上的含量合计为2.0～15.0％以上的合金，能够避免只含有高熔点金属元素时的不合适，可成为能够实现本发明的上述目的的反射膜。

合用稀土类元素和高熔点金属元素时的合计含量必须为2.0～15.0％(优选3.0～14.0％，更优选4.0～13.0％)，稀土类元素的含量必须确保1.0％以上。另外，稀土类元素的含量优选为1.25％以上，更优选为1.5％以上。另外，构成本发明的反射膜的Al基合金中，上述的合金元素(稀土类元素、或稀土类元素和高熔点金属元素)以外(剩余部分)为Al及不可避免的杂质(例如，Fe、Si、C、O等)。

本发明的反射膜，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下，优选20nm以下，更优选10nm以下。通过使反射膜的厚度方向的微晶尺寸成为30nm以下，能够提高反射膜表面再现基板形状的精度，其结果是，能够将噪声最小化。

由如上述的Al基合金形成的反射膜能够实现良好的反射率，并且光信息记录介质具备这样的反射膜，由此能够实现光信息记录介质的噪声的减小。对具备这样的反射膜的光信息记录介质的其它的构成(例如，基板、光透过层等)没有特别限定，可以采用在光信息记录介质领域公知的构成。

有关反射膜的厚度，只要根据应用的光信息记录介质的种类适宜设定即可。例如，在作为单层DVD-ROM的反射层或两层DVD-ROM的全反射层使用时，优选膜厚为50～250nm左右。另外，作为两层DVD-ROM的半透过反射层使用时，优选膜厚为5～15nm左右。该情况下，作为全反射层，优选使用Al、Ag或其合金。

作为单层DVD-R、单层DVD+R的反射膜或两层DVD-R、DVD+R的全反射层使用时，优选膜厚为50～250nm左右，作为两层DVD-R或两层DVD+R的半透过反射层使用时，优选膜厚为10～30nm左右。作为此时使用的记录层，优选使用色素层(有机色素材料层)。优选本发明的反射膜(反射层)与色素层相邻层叠，优选从再生激光入射面看设置于色素的里侧。

作为单层BD-ROM的反射层或两层BD-ROM全反射层使用时，优选膜厚在15～100nm左右的范围使用，能够作为两层BD-ROM半透过反射层使用。作为形成于再生激光入射侧的0.1μm的透明保护层，优选使用紫外线固化树脂或聚碳酸酯。

作为单层BD-R的反射层或两层BD-R的全反射层使用时，优选膜厚为50～200nm左右，能够作为两层BD-R的半透过反射层使用。作为此时使用的记录层，可以举出金属氧化物、金属氮化物、色素等。作为插入记录层的上下的保护层，优选ZnS、SiO₂、它们的混合物、或Al₂O₃等。

作为单层DVD-RW、单层DVD+RW、单层DVD-RAM、单层BD-RE等反射层、或两层BD-RE的全反射层使用时，优选膜厚为50～200nm左右，能够作为两层BD-RE的半透过反射层使用。作为此时使用的记录层，优选为相变材料即硫属元素化物系的材料，可以举出Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te等。

本发明的Al基合金反射膜在聚碳酸酯(PC)等基板表面使用由Al基合金形成的溅射靶材，进行溅射或蒸镀而成膜。只要此时使用的溅射靶材由与上述的本发明的Al基合金反射膜相同组成的Al基合金形成，就容易得到本发明组成的Al基合金反射膜。

实施例

以下，举出实施例，更具体地说明本发明，但下述实施例并不是限制本发明的，而是在不脱离前、后述的宗旨的范围内也可以实施适当变更，这些包含于本发明的技术范围。

在玻璃基板上或聚碳酸酯制BD-R基板上，使用合金靶材、或在纯Al靶材中放置添加元素芯片的复合靶材，通过DC磁控溅射法成膜各种Al基合金薄膜(后述表1、2)。此时的溅射条件如下所述。

(溅射条件)

溅射设备：アルバツク公司制“SIH-S100”

靶材尺寸：φ6英寸

达到真空度：3.0×10^-6Torr(4.0×10^-4Pa)以下

Ar气压：3mTorr(0.4Pa)

溅射电力：400W

所形成的Al基合金反射膜的组成通过电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma ICP)质量分析法求出。

所形成的Al基合金反射膜，通过下述的各方法分别测微晶尺寸、噪声(记录介质的噪声)及反射率，并且对其一部分的反射膜的截面进行了透射电子显微镜(TEM)观察。

(微晶尺寸测定)

在玻璃基板上成膜膜厚：150nm的Al合金反射膜，进行X射线衍射测定(θ/2θ扫描)，根据主峰值的Al(111)的峰值的半峰宽(日文：半価幅)算出微晶尺寸(厚度分析的晶体粒径)。此时的分析条件如下所述。

[分析条件]

分析装置：日本理学公司制 X射线衍射装置“RINT-1500”

目标：Cu

单色化：使用单色器(CuKα)

靶输出：40kV-200mA

切口：发散1°，散乱1°，接受光0.15°

单色器接受光切口：0.6mm

扫描速度：2°/min

取样宽度：0.02°

(噪声的测定)

在聚碳酸酯制BD-R基板(厚度1.1mm、磁道间距0.32μm、凹槽宽度0.16μm、槽深25nm)上成膜Al基合金反射膜(膜厚：100nm)，作为覆盖层，涂敷日本化药株式会社制BRD-130，并通过紫外线照射使之固化。这样制成的盘的噪声(单位dB)使用光盘评价装置(脉冲技术工业有限公司制“ODU-1000”、激光波长：405nm、NA(开口数)：0.85)以及频谱分析仪(爱德万公司制R3131A)，以频率：4.12MHz进行了测定。此时盘旋转速度为4.9m/秒，再生激光功率为0.3W。有关噪声，将-51dB以下的情况记作“A”，将超过-51dB的情况记作“B”。

(反射率的测定)

在玻璃基板上成膜膜厚：150nm的Al基合金反射膜，使用日本分光(公司)制V-570可视、紫外分光光度计，求出波长：405nm及650nm的绝对反射率。

(截面TEM观察)

在聚碳酸酯制BD-R基板(厚度1.1mm、磁道间距0.32μm、凹槽宽0.16μm、槽深25nm)上成膜Al基合金反射膜(膜厚：100nm)，进行了截面TEM观察。此时，作为装置，使用日立制作所制场发射透射电子显微镜“HF-2200”，在加速电压：200kV的条件下进行了观察。

将测定结果与Al基合金反射膜的化学成分组成一起记录于下述表1、2。另外，在表1、2中，由于微晶尺寸非常小，不出现峰值，不能够算出微晶尺寸时，记载为“微晶体”。另外，将微晶尺寸为30nm以下的记作“A”，将大于30nm的记作“B”。有关反射率，将波长：405nm及650nm的反射率为65％以上时记作“A”，将不足65％时记作“B”。另外，在表1、2中，设综合评价栏，将上述的各特性全部合格的记作“A”，将各特性的任一个不合格的记作“B”。

由该结果可知，满足本发明规定的要件的(表2的试料No.18～46)，能够实现微晶尺寸的微细化，实现噪声的减小，并且能够维持高的反射率。与此相对，可知偏离本发明规定的要件的(表1的试料No.1～17)，噪声及反射率的至少任一个的特性恶化。

图1中，(a)表示纯Al(表1的试料No.1)、(b)表示Al-8.2％Ti(表1的试料No.6)、(3)表示Al-5.9％Nd-1.4％Ta(表2的试料No.38)、(d)表示Al-8.7％Nd(表2的试料No.20)的截面TEM像(图面代用透射电子显微镜照片)(图中，“％”是“原子％”的意思)。在各图中，如各图所示，图中的下部表示的是聚碳酸酯基板，形成于该聚碳酸酯基板上的膜表示反射膜。

根据该结果，可以如下考虑。可知首先在纯Al(图1(a))中，形成大的晶体粒，因此反射膜表面的结构紊乱，膜表面和基板的形状不同。另外，在Al-8.2％Ti(图1(b))中，虽然与纯Al相比微晶尺寸减小，但依然在深度方向具有长的形状。因此，反射膜表面具有凹凸，不能说准确再现基板形状。另一方面，在Al-5.9％Nd-1.4％Ta(图1(c))和Al-8.7％Nd(图1(d))中，在平面方向及深度方向上，微晶尺寸被微细化，在TEM观察中可知，粒径小到不能确认微晶的程度，反射膜表面忠实地再现基板形状。

对使用图1所示的各种Al合金反射膜制成的BD-R盘，除在4.12～16.5MHz的范围(4.12MHz、8.0MHz、12.0MHz、16.5MHz)变化频率之外，与上述一样，测定了噪声。下述表3及图2表示其结果，可知与各组成的微晶尺寸相对应，发现微晶尺寸小的具有噪声减小的倾向。

[表3]

另外，虽然详细或参照特定的实施方式对本申请进行了说明，但不脱离本发明的宗旨和范围，能够施加各种各样的变更或修正，这对本领域技术人员来说能够明白。

本申请是基于2008年9月5日申请的日本专利申请(特愿2008-228902)的，其内容在此作为参照而摘录。

产业上的利用可能性

Claims

1.一种光信息记录介质用反射膜，其用于光信息记录介质，实质上由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

2.一种光信息记录介质用反射膜，其用于光信息记录介质，实质上由Al基合金形成，所述Al基合金含有1.0原子％以上的稀土类元素，并且以与所述稀土类元素的合计计含有2.0～15.0原子％的选自Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的一种以上的元素，反射膜的厚度方向的微晶尺寸为30nm以下。

3.一种光信息记录介质反射膜形成用溅射靶材，其用于形成光信息记录介质用的反射膜，实质上由含有2.0～15.0原子％的稀土类元素的Al基合金形成。

4.一种光信息记录介质反射膜形成用溅射靶材，其用于形成光信息记录介质用的反射膜，实质上由Al基合金形成，所述Al基合金含有1.0原子％以上的稀土类元素，并且以与所述稀土类元素的合计计含有2.0～15.0原子％的选自Ti、V、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的一种以上的元素。