CN102349106B - 光学记录介质及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了光学记录介质及其制造方法，能够以低成本来制造。具体地公开了一种光学记录介质(10)，其包括基板(1)；记录层(2)，其形成在基板(1)上并且含有In、Sn、Pd和氧，其中，所含有的氧原子的量比在In和Sn被完全氧化时获得的理想配比成分更大；形成在记录层(2)上的光透射层(3)。

Description

光学记录介质及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学记录介质及其制造方法，尤其适合于应用到可记录的光学记录介质。
背景技术
在使用红色激光的传统的可记录的光盘中，有机染色材料被用作记录层。
然而，没有能够在使用蓝色激光的可记录光盘中接收蓝色激光的合适的有机染色材料，因此研究了使用无机材料。
在使用无机材料的情况下，提出了通过多层膜形成记录层，以获得足够的反射率并且释放由激光辐射所产生的热量(例如参考专利文献1)。
文献列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公报No.2007-157314
发明内容
然而，在通过多层膜形成记录层时，形成多层膜是耗时的，并需要具有若干个膜形成室的昂贵的模形成设备。
因此，光盘的制造成本增加。
为了解决上述问题，本发明提供了一种实现了制造成本减小的光学记录介质及其制造方法。
根据本发明的实施例的光学记录介质包括：衬底；形成在衬底上的记录层，记录层含有In、Sn、Pd和氧并且含有比In和Sn被完全氧化的情况的理想配比成分更多的氧原子；形成在记录层上的光透射层。
本发明的实施例涉及一种制造光学记录介质的方法，在光学记录介质中，记录层形成在衬底上并且光透射层形成在记录层上。该方法包括以下步骤：通过在通入氧气的同时使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶进行溅射，形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层。
在光学记录介质的构造中，含有In、Sn、Pd和氧的记录层中的氧的含量大于In和Sn被完全氧化的情况的理想配比成分。因此，氧原子被结合到Pd原子的至少一部分，并且可以通过控制氧的含量等控制Pd与氧之间的结合状态，使得可以将记录层的透射率和反射率被控制到期望的值。
含有In、Sn、Pd和氧的记录层可以被构造为单层。可以相比于无机材料的多层膜被用作记录层的情况减小构成记录层的层的数目。
根据制造光学记录介质的方法，在通过溅射形成记录层的步骤中，通过通入氧气，可以控制在含有In、Sn和Pd的记录层中的Pd与氧之间的结合状态。因此，可以将记录层的透射率和反射率控制到期望的值。
在根据本发明的实施例的光学记录介质中，可以通过氧的含量等控制Pd与氧之间的结合状态，使得将记录层的透射率和反射率控制到期望的值。
在根据本发明的实施例的光学记录介质的制造方法中，可以将记录层的透射率和反射率控制到期望的值。
因此，通过根据本发明来优化记录层的透射率和反射率，可以实现具有优秀记录特性的光学记录介质。
在本发明中，因为形成了含有In、Sn、Pd和氧的记录层，所以可以仅由单层构造记录层。因此，减小了构造记录层的层的数目，并且可以减小光学记录介质的制造成本。
附图说明
图1是根据本发明的光学记录介质的第一实施例的概略构造图(截面图)。
图2是根据本发明的光学记录介质的第二实施例的概略构造图(截面图)。
图3是根据本发明的光学记录介质的第二实施例的修改例的概略构造图(截面图)。
图4是示出了写入功率与每个样品的抖动之间的关系的图。
图5是示出了写入功率与每个样品的调制之间的关系的图。
图6是示出了在记录层的反射率R和透射率T相对于氧气的流量的改变的图。
具体实施方式
下文中将会描述用于实施本发明的最佳模式(下文中称作为实施例)。
将会按照以下顺序进行描述。
1.本发明的概述
2.第一实施例
3.第二实施例
4.修改例
5.实验示例
1.本发明的概述
本发明的光学记录介质包括衬底、形成在衬底上的记录层以及形成在记录层上的光透射层。记录层含有In、Sn、Pd和氧，并且氧的含量比In和Sn被完全氧化的情况下的理想配比成分(stoichiometric composition)更大。
制造本发明的光学记录介质的方法的特征在于：在制造包括形成于衬底上的记录层和形成在记录层上光透射层的光学记录介质时，形成记录层的步骤。在形成记录层的步骤中，通过在通入氧气的同时使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶进行溅射，形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层。
在本发明的光学记录介质中，例如，通常用于光学记录介质(诸如光盘)的衬底材料被用作衬底的材料。一种具体示例是聚碳酸酯树脂。
在本发明的光学记录介质中，光透射层是所谓的覆盖层。
在记录/读取信息时，激光束被从光透射层(覆盖层)那一侧发射到记录层。
作为光透射层的材料，例如，可以使用通过利用紫外线照射来使得UV树脂(紫外硬化树脂)硬化而获得的材料。
光透射层可以通过施加UV树脂(紫外硬化树脂)并且通过照射紫外线来时的UV树脂硬化来形成。
在本发明的光学记录介质中，记录层含有In、Sn、Pd和氧。
In、Sn、Pd和氧中每种成分的含量没有特别地限制并且可以被设置为任意含量。
可以通过改变材料以及形成记录层的方法中的参数来控制记录层的每个成分的含量。在通过溅射形成记录层的情况下，可以通过改变参数(诸如所使用的靶的成分、施加到每个靶的功率的量等)以及在形成时通入的气体的种类和流量来控制含量。
因为本发明的光学记录介质中的记录层含有In、Sn、Pd和氧，所以通过利用激光束等照射记录层，改变了所照射的部分的反射率。因此，反射率改变并且变得与周围不同的部分形成为记录掩膜，使得信息被记录在记录层中。
在本发明的光学记录介质的记录层中，氧的含量大于In和Sn被完全氧化的情况的理想配比成分。因此，氧原子被结合到包含在记录层中的Pd原子的至少一部分。因为Pd与氧之间的结合状态可以通过氧的含量等控制，所以通过控制Pd与氧之间的结合状态，可以将记录层的透射率和反射率控制到期望的值。
此时，记录层中的Pd原子处于三种状态：(Pd)状态，其中Pd原子自身存在并且不会结合到氧原子；(PdO)状态，其中Pd原子接合到单个氧原子；以及(PdO2)状态，其中Pd原子接合到两个氧原子。根据氧的含量，存在一种状态、两种状态或者全部三种状态。
当处于没有结合到氧原子的状态下的Pd原子的比率较高时，金属特性较强，使得记录层的透射率较低并且记录层的反射率较高。另一方面，当处于结合到氧原子的状态下的Pd原子的比率较高时，氧化物的特性较强，使得记录层的透射率较高，并且记录层的反射率较低。
当在通过溅射形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层时通入氧气时，可以通过氧气的流量控制所形成的记录层中的氧的含量。因此，可以控制在记录层中的Pd与氧之间的结合状态。
虽然可以将氧气的流量设置到任何流量，但是优选地，氧气的流量被设置为从10sccm到100sccm的范围(包括这两个端点)。
在考虑光学记录介质的容量增加的情况下，通过使得记录层为双层，容量自然地加倍。在当前的光盘中，记录容量在单层结构的情况下是25GB并且在双层结构的情况下是50GB。
为了实现具有两个以上记录层的多层光学记录介质，控制最靠近光入射侧上(即，在最靠近光透射层侧)的记录层的反射率和透射率是很重要的。通过控制记录层的反射率和透射率，可以在衬底侧的另一个记录层上良好地记录数据。
在制造本发明的光学记录介质的方法中，在形成两个或更多个记录层的情况下，在形成至少一个记录层时，在通入氧气的同时进行溅射来形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层。以这种方式，可以将记录层的透射率和反射率控制到期望的值。
在提供两个以上的记录层的情况下，至少一个记录层具有根据本发明的记录层的构造，即，记录层含有In、Sn、Pd和氧并且氧的含量比In和Sn被完全氧化的情况下的理想配比成分更大。
其他层的构造和形成方法没有具体限制。
作为另一个记录层，可以使用类似地含有In、Sn、Pd和氧的记录层或者由不同材料及具有不同记录方法的记录层。
在使用两个或更多个含有In、Sn、Pd和氧的记录层(包括其他(一个或多个)记录层)的情况下，可以增加可记录型的记录容量。在这种情况下，通过改变对于每个记录层的氧气的流量，透射率和反射率也可以改变。
在本发明中含有In、Sn、Pd和氧的记录层适合于用作仅写入一次的可记录型的记录层。
含有In、Sn、Pd和氧的记录层可以由单个层构造，使得可以相比于无机材料的多层膜被用作记录层的情况减少构成记录层的层的数目。因此，通过减小光学记录介质的材料成本和制造成本，可以以低成本构造光学记录介质。
本发明的光学记录介质形成为通常用作光学记录介质的盘状，或者诸如卡片型的其他形状。
2.第一实施例
图1是本发明的光学记录介质的第一实施例的概略构造图(截面图)。
通过在衬底1上形成用于记录信息的记录层2并且在记录层2上形成光透射层3，来构造光学记录介质10。
光学记录介质10可以形成为与已有的光盘类似的盘形。诸如卡片型的另一个形状可以被用于光学记录介质10。
作为衬底1的材料，例如，可以使用聚碳酸酯树脂。
作为光透射层(所谓的覆盖层)3的材料，例如，可以使用通过利用紫外照射使得UV树脂(紫外硬化树脂)硬化而获得的材料。
在本实施例的光学记录介质10中，特别地，记录层2含有In、Sn、Pd和氧，并且氧的含量大于In和Sn被完全氧化的情况下的理想配比成分。
例如可以通过使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶进行溅射同时通入氧气来形成这种记录层2。
因为记录层2中的氧的含量大于In和Sn被完全地氧化的情况的理想配比成分，所以氧原子被结合到包含在记录层2中的Pd原子的至少一部分。
因为可以通过氧的含量等控制Pd和氧结合的状态，所以通过控制Pd与氧之间的结合状态，可以将记录层2的透射率和反射率控制到期望的值。
例如，可以如下所述地制造本实施例的光学记录介质10。
首先，例如，制备了由聚碳酸酯树脂制造的衬底1。例如在将光学记录介质10形成为盘状的情况下，制造了衬底1，该衬底1具有形成了用于寻轨的凹槽的表面。
之后，通过在通入氧气的同时使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶进行溅射，将含有In、Sn、Pd和氧的记录层2形成在衬底1上。
随后，UV树脂(紫外硬化树脂)被涂布到记录层2上。之后，利用紫外照射将UV树脂硬化，由此形成光透射层3。
以此方式，可以制造图1中示出的光学记录介质10。
在前述实施例的光学记录介质10中，记录层2中的氧的含量大于In和Sn被完全氧化的情况下的理想配比成分更大。因此，氧原子被结合到包含在记录层2中的Pd原子的至少一部分。因为可以通过氧的含量等控制Pd与氧之间的结合状态，所以通过控制Pd与氧之间的结合状态，可以将记录层2的透射率和反射率控制到期望的值。
含有In、Sn、Pd和氧的记录层2可以被构造为单层，使得可以相比于无机材料的多层膜被用作记录层的情况减小构成记录层2的层的数目。因此，通过减小光学记录介质10的材料成本和制造成本，可以以低成本制造光学记录介质10。
根据本实施例的制造光学记录介质10的上述方法，通过在通入氧气的同时进行溅射来形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层2。
通过如上所述地通入氧气，可以控制记录层2中的Pd与氧之间的结合状态。因此，可以将记录层2的透射率和反射率控制到期望的值。
因此，根据实施例，通过优化记录层2的透射率和反射率，可以实现具有优秀记录特性的光学记录介质10。
前述实施例的光学记录介质10由衬底1、记录层2和光透射层3构成。然而，在本发明中，光学记录介质10可以具有其它层(例如，保护层)，只要光学记录介质的成本没有过多增加。
3.第二实施例
图2是根据本发明的光学记录介质的第二实施例的概略构造图(截面图)。
通过在衬底1与光透射层3之间形成两个记录层2和5来构造光学记录介质20。中间层4形成在两个记录层2与5之间。
其他构造类似于图1中示出的第一实施例的光学记录介质10。
在最靠近光入射侧上(即，在最靠近光透射层3的那一侧上)的记录层5作为L1层，并且下层记录层2作为L0层。
作为衬底1和光透射层3的材料，可以使用与第一实施例的光学记录介质10相似的材料。
作为中间层4的材料，使用对于用于将数据记录到记录层2和5的激光束具有高透射率的材料。例如，可以使用通过利用紫外照射将UV树脂(紫外硬化树脂)硬化而获得的材料。
在实施例的光学记录介质20中，特别地，在最接近光透射层3的那一侧上的记录层(L1层)5含有In、Sn、Pd和氧，并且氧的含量比In和Sn被完全氧化的情况的理想配比成分更大。
可以例如通过使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶并且同时通入氧气来进行溅射，形成记录层(L1层)5。
因为可以通过记录层(L1层)5的氧的含量来控制Pd与氧之间的结合状态，所以可以通过控制Pd与氧之间的结合状态来将记录层(L1层)5的透射率和反射率被控制到期望的值。
下层记录层(L0层)2的构造没有特殊地限制。
下层记录层(L0层)2可以是如上层记录层(L1层)5那样的含有In、Sn、Pd和氧的记录层或者含有不同材料或具有不同记录方法的记录层。
在将像上层记录层(L1层)5那样的含有In、Sn、Pd和氧的记录层用作下记录层(L0层)2的情况下，可记录型的容量可以被加倍。
在将具有与上记录层(L1层)5不同的记录方法(例如，只读记录层或可擦写记录层)的记录层用作下记录层(L0层)2的情况下，两个记录层2和5可以实现不同的功能。
例如，可以如下所述地制造本实施例的光学记录介质20。
首先，例如，制备了由聚碳酸酯树脂制造的衬底1。例如在将光学记录介质10形成为盘状的情况下，制造了衬底1，该衬底1具有形成了用于寻轨的凹槽的表面。
之后，在衬底1上通过溅射形成下层记录层(L0层)2。
随后，UV树脂(紫外硬化树脂)被涂布到记录层(L0层)2上。之后，利用紫外照射将UV树脂硬化，由此形成中间层4。
在中间层4上，在使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶的同时通入氧气，形成含有In、Sn、Pd和氧的上层记录层(L1层)5。
随后，UV树脂(紫外硬化树脂)被涂布到上层记录层(L1层)5上。之后，利用紫外照射将UV树脂硬化，由此形成光透射层3。
以此方式，可以制造图2中示出的光学记录介质20。
在将含有In、Sn、Pd和氧的记录层用作下层记录层(L0层)2的情况下，通过使得L0层2中的气体的流量与L1层5中的气体的流量不同，可以使得记录层2和记录层5的透射率和反射率彼此不同。
在本实施例的光学记录介质20中，记录层(L1层)5中的氧的含量大于In和Sn被完全氧化的情况下的理想配比成分。因此，氧原子被结合到包含在记录层(L1层)5中的Pd 原子的至少一部分。因为可以通过氧的含量等控制Pd与氧之间的结合状态，所以可以通过控制Pd与氧之间的结合状态将记录层(L1层)5的透射率和反射率控制到期望的值。
含有In、Sn、Pd和氧的记录层(L1层)5可以被构造为单层，因此相比于将无机材料的多层膜用作记录层的情况可以减小构造记录层5的层的数目。因此，通过减小光学记录介质20的材料成本和制造成本，可以以低成本制造光学记录介质20。
在下层记录层(L0层)2也具有含有In、Sn、Pd和氧的构造的情况下，可以减小构造两个记录层2和5的层的数目。因此，可以进一步减小光学记录介质20的材料成本和制造成本。
根据本实施例的上述制造光学记录介质20的方法，通过在通入氧气的同时进行溅射形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层(L1层)5。
通过如上所述地通入氧气，可以控制记录层(L1层)5中的Pd与氧之间的结合状态。因此，可以将记录层(L1层)5的透射率和反射率控制到期望的值。
因此，根据实施例，特别地，可以优化作为L1层的记录层5的透射率和反射率，并且可以实现具有两个记录层2和5并且具有优秀记录特性的光学记录介质20。
前述实施例的光学记录介质20由衬底1、记录层2、中间层4、记录层5和光透射层3的五个层构成。然而，在本发明中，光学记录介质20可以具有其它层(例如，保护层)，只要光学记录介质的成本没有过多增加。
在以上描述中，本实施例的光学记录介质20具有作为含有In、Sn、Pd和氧的记录层的上层记录层(L1层)5以及作为具有任意构造的记录层的下层记录层(L0层)2。
或者，下层记录层(L0层)2可以是含有In、Sn、Pd和氧的记录层，并且上层记录层(L1层)5可以是具有任意构造的记录层。本发明也包括这种构造。
4.修改示例
在第二实施例中，记录层具有两层结构。在本发明中，记录层可以具有三层以上的结构。
图3是作为第二实施例的修改例的、具有三个记录层的结构的光学记录介质的截面图。
如图3所示，通过在衬底1与光透射层3之间形成三个记录层2、5和6来构造光学记录介质30。在三个记录层2、5和6中相邻的层之间，形成中间层4。作为最靠近光透射层3的最上层的记录层6是L2层，在中间的记录层5作为L1层，并且最下层记录层2作为L0层。
在该修改例中，将上文中关于第二实施例的记录层(L1层)5描述的本发明的构造和制造方法应用到三个记录层2、5和6中的至少一者，就足够了。
5.实验示例
实验1根据氧气的流量改变光学记录介质的特性
特别地，制造了光学记录介质，并且研究了记录层的反射率和透射率。
样品1
如下所述地制造了图1的光学记录介质10。
作为衬底1，制备了具有1.1mm厚度的盘状的聚碳酸酯树脂。
之后，在衬底1上，通过溅射形成了具有40nm厚度的In-Sn-Pd-O膜来作为记录层2。作为靶，使用了In2O3、SnO2和Pd的三个靶。氩气的流量被设置为80sccm，并且氧气的流量被设置为20sccm。通过在通入气体的同时控制每个靶的溅射功率来调整成分，执行溅射。成分被调整为使得满足In2O3∶SnO2＝9∶1并且(In2O3+SnO2)∶Pd＝8∶2。以此方式，形成了作为In-Sn-Pd-O膜的单层的记录层2。
此外，紫外硬化树脂被涂布到记录层2上并且利用紫外照射硬化，以形成具有100μm厚度的光透射层3，由此制造具有盘形状并且具有图1中示出的截面结构的光学记录介质10。结果被设置为光学记录介质10的样品1。
样品2
除了氩气的流量被设置为70sccm并且氧气的流量被设置为30sccm之外，以与样品1中类似的方式制造具有图1中示出的结构的光学记录介质10。结果被设置为光学记录介质10的样品2。
样品3
除了氩气的流量被设置为60sccm并且氧气的流量被设置为40sccm之外，以与样品1中类似的方式制造具有图1中示出的结构的光学记录介质10。结果被设置为光学记录介质10的样品3。
记录特性的评估
利用激光束照射所制造的样品1到3的光学记录介质以将信息记录到记录层2。
具体地，以1X记录(1X：4.92m/s)将信息记录到光学记录介质10中的连续五个轨道中。
评估了中央轨道(第三轨道)中的抖动(jitter)。
写入功率被改变并测量在改变的写入功率下的抖动。
作为测量结果，图4中示出了样品的写入功率和抖动之间的关系。
如图4所示，可以理解在通入氧气的同时通过增加氧气的流量并且在形成记录层时充分地供应氧，可以极大地减小抖动。也可以理解当流量从20sccm增加到30sccm时，曲线横向展开，并且写入功率边界(margin)被极大地放大。
测量了每个样品的调制度。
作为测量结果，在图5中示出了样品的写入功率与调制度之间的关系。
如图5所示，可以理解氧气的流量较小的样品在约55％的低调制度下就饱和了。另一方面，氧的流量较大的样品表现出约为70％到80％的非常高的调制度。
可以通过上述内容理解通过将氧的流量设置为较高并且提供大量的氧，可以极大地改善记录特性。
在中央轨道(第三轨道)中，测量记录之后的记录层2的反射率和透射率。通过记录/再现设备测量反射率，并且通过椭率计测量衬底的凹槽表面中的透射率。
作为测量结果，图6示出了记录层2的反射率R和透射率T根据在形成记录层2时氧气的流量(20到40sccm)的改变。
通过图6可以理解随着氧气(O2)的流量增加，虽然透射率没有改变太多，但是反射率增加。因此可以认为记录层2的吸收率随着氧气的量增加而减小，并且因此，减小了抖动并且增加了写入功率边界。
当通过XPS实际分析所制造的光学记录介质的记录层时，发现In以完全氧化的In2O3的形式存在，并且Sn也以完全氧化的SnO2的形式存在。
也知道Pd以Pd自身、PdO和PdO2的三种状态存在，并且膜中的氧的量等于或大于将In和Sn完全氧化的量。
通过对于光学记录介质的样品1和2中的每一者使用XPS，对于在记录层2的表面附近的Pd原子的状态测量了三个状态Pd、PdO和PdO2的比率。
表1示出了测量结果。
表1
从表1可以理解，在氧气的流量为30sccm的样品2中，PdO2的状态的比率比氧气的流量是20sccm的样品1中更高。样品2不具有没有结合到氧原子的Pd原子。
通过该结果，作出以下推测：通过由氧气的流量来控制Pd和氧的结合状态，可以控制记录层的反射率和透射率。
虽然在以上实验示例中制造了仅包括一个记录层的光学记录介质，可以推测通过制造如图2和图3所示的具有两个以上记录层的光学记录介质，可以类似地控制记录层的反射率和透射率。
本发明不限于上述实施例，并且可以具有各种构造而不超出本发明的精神范围。

Claims (4)

1.一种光学记录介质，包括：
衬底；
形成在所述衬底上的记录层，所述记录层含有In、Sn、Pd和氧并且含有比In和Sn被完全氧化的情况的理想配比成分更多的氧原子；以及
形成在所述记录层上的光透射层。
2.根据权利要求1所述的光学记录介质，其中，所述记录层包括两个或更多个层，这些层之间设置有中间层。
3.一种制造光学记录介质的方法，在所述光学记录介质中，记录层形成在衬底上并且光透射层形成在所述记录层上，所述方法包括以下步骤：通过在通入氧气的同时，使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶进行溅射，在所述衬底上形成含有In、Sn、Pd和氧的所述记录层，其中，所述氧气的流量被设置在10sccm到100sccm的范围内，包含这两个端点。
4.根据权利要求3所述的制造光学记录介质的方法，其中，所述衬底上形成有两个或更多个记录层，这些记录层之间夹置有中间层；通过在通入氧气的同时使用In2O3靶、SnO2靶和Pd靶进行溅射，形成含有In、Sn、Pd和氧的记录层作为所述两个或更多个记录层中的至少一者。
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