JP2006294194A

JP2006294194A - 光情報記録媒体用反射膜および光情報記録媒体

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Publication number: JP2006294194A
Application number: JP2005117312A
Authority: JP
Inventors: Hironori Tauchi; 裕基田内; Junichi Nakai; 淳一中井; Katsuhisa Takagi; 勝寿高木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: JP4328310B2

Abstract

【課題】優れた平滑性および反射率を有する光情報記録媒体用反射膜および該反射膜を備えた光情報記録媒体を提供する。
【解決手段】 (1) 膜厚：２０〜２００ｎｍのＡｇ合金からなる第１反射膜の光入射側に膜厚：５〜１００ｎｍのＡｌまたはＡｌ合金からなる第２反射膜が設けられた２層反射膜であって、前記Ａｇ合金がＮｄ：０．０５〜３．０ａｔ％、Ｃｕ：０．１〜５．０ａｔ％、Ｂｉ：０．０１〜１．０ａｔ％の１種以上を含有することを特徴とする光情報記録媒体用反射膜、(2) 前記光情報記録媒体用反射膜においてＡｇ合金がＰｄ，Ｐｔ，Ａｕの１種以上を合計で３．０ａｔ％以下含有するもの、(3) 前記光情報記録媒体用反射膜においてＡｌ合金がＮｄ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒの１種以上を合計で４．０ａｔ％以下含有するもの、(4) 前記光情報記録媒体用反射膜を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
【選択図】図１

Description

本発明は、光情報記録媒体用反射膜および光情報記録媒体に関する技術分野に属するものである。

案内溝や記録ピットが形成されたポリカーボネートなどの透明プラスチック基体上に反射層，誘電体層，記録層，光透過層等が順次形成されることにより製造される光ディスクでは、反射層にAg合金を用いている（例えば、特開２００２−１５４６４号公報，特開２００１−３５７５５９号公報，特開２００４−１３９７１２号公報参照）。この方式を採る光ディスクには、Blu-ray ディスク，DVD-ROM ，HD-DVD-ROMがある。
特開２００２−１５４６４号公報特開２００１−３５７５５９号公報特開２００４−１３９７１２号公報

上記光ディスクでは、透明プラスチック基体上に第一に形成される反射層に平滑性が要求される。特に記録層が多層構造を有する光情報記録媒体においては、第一に形成される反射層の平滑性が続いて形成される記録層や反射層の平滑性を左右し、情報記録媒体特性に影響するため、高平滑性が要求される。また、Blu-ray 方式では波長４０５ｎｍのレーザーを使用するため、この波長において反射膜は高い反射率が要求される。Alは、この波長で高い反射率を持つが、平滑性が十分でない。Agは高い反射率を持つが、耐久性向上のために合金化することで、この波長付近の吸収が大きくなり、反射率が大きく低下する。

本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、優れた平滑性および反射率を有する光情報記録媒体用反射膜および該反射膜を備えた光情報記録媒体を提供しようとするものである。

本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を行なった結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。

このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、光情報記録媒体用反射膜および光情報記録媒体に係わり、特許請求の範囲の請求項１〜３記載の光情報記録媒体用反射膜（第１〜３発明に係る光情報記録媒体用反射膜）、請求項４記載の光情報記録媒体（第４発明に係る光情報記録媒体）であり、それは次のような構成としたものである。

即ち、請求項１記載の光情報記録媒体用反射膜は、膜厚：２０〜２００ｎｍのＡｇ合金からなる第１反射膜の光入射側に膜厚：５〜１００ｎｍのＡｌまたはＡｌ合金からなる第２反射膜が設けられた２層反射膜であって、前記Ａｇ合金がＮｄ：０．０５〜３．０ａｔ％、Ｃｕ：０．１〜５．０ａｔ％、Ｂｉ：０．０１〜１．０ａｔ％の１種以上を含有することを特徴とする光情報記録媒体用反射膜である〔第１発明〕。

請求項２記載の光情報記録媒体用反射膜は、前記Ａｇ合金がＰｄ，Ｐｔ，Ａｕの１種以上を合計で３．０ａｔ％以下含有する請求項１記載の光情報記録媒体用反射膜である〔第２発明〕。

請求項３記載の光情報記録媒体用反射膜は、前記Ａｌ合金がＮｄ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒの１種以上を合計で４．０ａｔ％以下含有する請求項１または２記載の光情報記録媒体用反射膜である〔第３発明〕。

請求項４記載の光情報記録媒体は、請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記録媒体用反射膜を備えたことを特徴とする光情報記録媒体である〔第４発明〕。

本発明に係る光情報記録媒体用反射膜は、優れた平滑性および反射率を有する。本発明に係る光情報記録媒体は、その反射膜として、このような反射膜を用いている。従って、本発明によれば、優れた平滑性および反射率を有する光情報記録媒体用反射膜を得ることができ、また、かかる反射膜を有する光情報記録媒体を得ることができる。

本発明に係る光情報記録媒体用反射膜は、前述のように、膜厚：２０〜２００ｎｍのＡｇ合金からなる第１反射膜の光入射側に膜厚：５〜１００ｎｍのＡｌまたはＡｌ合金からなる第２反射膜が設けられた２層反射膜であって、前記Ａｇ合金がＮｄ：０．０５〜３．０ａｔ％、Ｃｕ：０．１〜５．０ａｔ％、Ｂｉ：０．０１〜１．０ａｔ％の１種以上を含有することを特徴とする光情報記録媒体用反射膜である。なお、ａｔ％は原子％と同意語である。

上記のように、Ａｇ合金がＮｄ：０．０５〜３．０ａｔ％（原子％）、Ｃｕ：０．１〜５．０ａｔ％、Ｂｉ：０．０１〜１．０ａｔ％の１種以上を含有することにより、このＡｇ合金からなる膜（第１反射膜）（以下、Ａｇ合金膜ともいう）の平滑性が向上する。即ち、Ｎｄを０．０５〜３．０ａｔ％添加（含有）することにより、耐久試験〔環境試験（高温高湿等の環境での暴露試験）〕によるＡｇ合金膜の表面の平滑性低下を抑制することができる。Ｃｕを０．１〜５．０ａｔ％添加（含有）することにより、Ａｇ合金膜形成後の平滑性を高めることができる。ただし、Ｃｕ添加のみでは耐久試験による平滑性の低下を抑制する効果は小さい。Ｂｉを０．０１〜１．０ａｔ％添加（含有）することにより、耐久試験によるＡｇ合金膜の腐食を抑制することができ、このため、耐久試験によるＡｇ合金膜の表面平滑性の低下を抑制することができる。

また、Ａｇ合金膜（第１反射膜）の膜厚を２０〜２００ｎｍとすることにより、反射率および表面平滑性を高度な水準に維持することができる。

このようなＡｇ合金膜（第１反射膜）の光入射側に膜厚：５〜１００ｎｍのＡｌまたはＡｌ合金からなる第２反射膜（以下、Ａｌ膜ともいう）が設けられるので、このＡｌ膜は平滑性に優れたものとなる。即ち、上記Ａｇ合金膜は表面平滑性に優れており、かかるＡｇ合金膜上にＡｌ膜（第２反射膜）が形成されるので、このＡｌ膜（第２反射膜）はその下層のＡｇ合金膜（第１反射膜）の表面平滑性の影響を受けて表面平滑性に優れたものとなる。なお、Ａｌ膜は元来反射率が高い。

従って、本発明に係る光情報記録媒体用反射膜は、優れた平滑性および反射率を有することができる。なお、この平滑性および反射率は、初期段階（成膜直後）のものだけでなく、環境試験後のものも含まれる。即ち、本発明に係る光情報記録媒体用反射膜は、初期段階（成膜直後）において平滑性および反射率に優れているだけでなく、これらの環境試験による低下の程度が小さく、環境試験後においても平滑性および反射率に優れている（耐久性に優れている）。

以上よりわかるように、本発明に係る光情報記録媒体用反射膜は、元来反射率は高いけれども平滑性が充分でなかったＡｌ膜を、上記のように平滑性に優れたＡｇ合金膜上に形成させることにより、Ａｌ膜の元来有する反射率を損なうことなく、Ａｌ膜の平滑性を向上させ、それにより、優れた平滑性および反射率を持たせたものであるということができる。

本発明に係る光情報記録媒体用反射膜において、Ａｇ合金膜（第１反射膜）の膜厚は２０〜２００ｎｍであることとしているのは、この膜厚を２０ｎｍ未満とすると、光の透過が増大して反射率が低下し、一方、２００ｎｍ超とすると、表面平滑性が低下し、ひいては、Ａｇ合金膜（第１反射膜）上のＡｌ膜（第２反射膜）の表面平滑性が低下して不充分となるからである。なお、かかる反射率や表面平滑性をより高度な水準にするため、Ａｇ合金膜（第１反射膜）の膜厚は５０〜１００ｎｍとすることが望ましい。

Ａｌ膜（第２反射膜）の膜厚は５〜１００ｎｍであることとしているのは、この膜厚を５ｎｍ未満とすると、耐久試験による平滑性の低下を抑制することができず、一方、１００ｎｍ超とすると、下層のＡｇ合金層（第１反射膜）の影響が小さくなり、このため、Ａｌ膜（第２反射膜）の平滑性が低下して不充分となるからである。なお、かかる耐久試験による平滑性低下の抑制や平滑性をより高度な水準にするため、Ａｌ膜（第２反射膜）の膜厚は１０〜５０ｎｍとすることが望ましい。

Ａｌ膜（第２反射膜）の膜厚が５〜１００ｎｍである場合、光はＡｌ膜により反射されるが、Ａｌ膜内に進入した光はＡｇ合金膜（第１反射膜）まで達するため、Ａｇ合金膜の反射率は高いほうが好ましい。

本発明に係る光情報記録媒体用反射膜において、Ａｇ合金膜（第１反射膜）は、Ｎｄ：０．０５〜３．０ａｔ％、Ｃｕ：０．１〜５．０ａｔ％、Ｂｉ：０．０１〜１．０ａｔ％を含有するＡｇ合金よりなる。このＡｇ合金が更にＰｄ，Ｐｔ，Ａｕの１種以上を合計で３．０ａｔ％以下含有すると、更に化学的安定性が向上して耐食性が向上し、ひいては、耐久試験による反射膜（２層反射膜）の表面平滑性の低下をさらに高度の水準で抑制することができる〔第２発明〕。なお、熱安定性の向上効果は小さい。このＰｄ，Ｐｔ，Ａｕの１種以上の添加（含有）量が合計で３．０ａｔ％を超えると、耐久試験において反射膜の表面平滑性の低下が起こる。

Ａｌ膜（第２反射膜）の組成は、特には限定されないが、このＡｌ膜がＮｄ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒの１種以上を合計で４．０ａｔ％以下含有すると、Ａｌ膜の結晶粒を微細化することができ、より高い表面平滑性を得ることができる〔第３発明〕。この効果をより高度の水準にするためには、これらの元素の含有量を合計で０．１〜４．０ａｔ％にするとよい。

本発明に係る光情報記録媒体は、本発明に係る光情報記録媒体用反射膜を備えたものである〔第４発明〕。この光情報記録媒体は、反射膜の平滑性および反射率に優れている。本発明に係る光情報記録媒体の一例を図１に示す。なお、図１において、８は基体、７はＡｇ合金膜（第１反射膜）、６はＡｌ膜（第２反射膜）、５は誘電体層、４は記録層、３は誘電体層、２は接着層、１はカバー層を示すものである。Ａｌ膜（第２反射膜）６はＡｇ合金膜（第１反射膜）７の光入射側に設けられている。このように、本発明に係る光情報記録媒体用反射膜において第２反射膜（Ａｌ膜）は第１反射膜（Ａｇ合金膜）の光入射側に設けられている。

本発明の実施例および比較例について、以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

〔例１〕
マグネトロンスパッタリングにより直流電源を用いて、ポリカーボネート基体上に、第１反射層（Ａｇ合金膜）として、膜厚100nm のAg-Nd 合金膜又はAg-Bi 合金膜を成膜し、続いて大気開放を行わずに、第２反射層（Ａｌ膜）として、膜厚30nmのAl-2at％Nd合金膜を成膜し、これにより２層反射膜を得た。このとき、Ag-Nd 合金膜でのNd含有量、Ag-Bi 合金膜でのBi含有量をパラメータとして変化させた。第１反射層の成膜条件は、成膜レート９nm/s，スパッタ時のArガス圧力0.26Paとした。第２反射層の成膜条件は、成膜レート2.7nm/s ，Arガス圧0.26Paとした。なお、膜の組成は、上記と同様の方法によりソーダライムガラス上に成膜したサンプルを使用して ICP（誘導結合プラズマ）発光分析により同定することにより確認した。

このようにして得られた２層反射膜（基体：ポリカーボネート）について、 AFM（原子間力顕微鏡）により表面粗さを測定し、また、反射率を測定した。更に、温度80℃、湿度90％の高温高湿環境に 100ｈ保持する試験（環境試験）をした後、表面粗さ及び反射率を測定した。

この結果を表１に示す。この表１から、第１反射層（Ａｇ合金膜）が合金元素としてNdやBiを含有することにより、反射膜（２層反射膜）成膜後の平滑性が向上していることがわかる。このNdやBiの含有量が少ないと効果がなく（No.1A 、No.6A ）、Ndでは0.05at％以上、Biでは0.01at％以上の添加（含有）が必要であることがわかる。NdやBiの添加（含有）量が多いと反射率が低下し（No.5A 、No.10A）、このため、NdやBiの含有量は、Ndで3.0 at％以下、Biで1.0 at％以下とする必要があることがわかる。従って、第１反射層（Ａｇ合金膜）でのNdやBiの含有量は、Ndの場合は0.05〜3.0 at％、Biの場合は0.01〜1.0 at％とする必要があることが確認された（No.2A 〜4A、No.7A 〜9A）。

〔例２〕
マグネトロンスパッタリングにより直流電源を用いて、ポリカーボネート基体上に、第１反射層（Ａｇ合金膜）として、Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜（膜厚100nm)を成膜し、続いて大気開放を行わずに、第２反射層（Ａｌ膜）として、Al-2at％Nd合金膜を成膜し、これにより２層反射膜を得た。このとき、第２反射層（Al-2at％Nd合金膜）の膜厚をパラメータとして変化させた。第１反射層の成膜条件は、成膜レート９nm/s，スパッタ時のArガス圧力0.26Paとした。第２反射層の成膜条件は、成膜レート2.7nm/s ，Arガス圧0.26Paとした。なお、膜の組成は、上記と同様の方法によりソーダライムガラス上に成膜したサンプルを使用してICP 発光分光分析により同定することにより確認した。

このようにして得られた２層反射膜（基体：ポリカーボネート）について、AFM により表面粗さを測定し、また、反射率を測定した。更に、温度80℃、湿度90％の高温高湿環境に 100ｈ保持する試験（環境試験）をした後、表面粗さ及び反射率を測定した。

一方、Ａｌ膜のみよりなる１層反射膜〔後述の表２のNo.1B （Al膜）、No.3B （Al-2.0at％Nd合金膜）〕や、Ａｇ合金膜のみよりなる１層反射膜〔後述の表２のNo.2B （Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜）〕を成膜し、上記と同様の測定や試験を行った。

この結果を表２に示す。この表２からわかるように、Ａｌ膜のみよりなる１層反射膜については、純Al膜よりなる場合は反射率が高いものの、平滑性が低くて不充分であり(No.1B）、これに比べてAl-2.0at％Nd合金膜よりなる場合は平滑性が高いものの、やはり平滑性不充分である（No.3B ）。Ａｇ合金膜のみよりなる１層反射膜（Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜）は、平滑性が優れているが、反射率が低くて不充分である（No.2B ）。

２層反射膜については、第２反射層（Al-2at％Nd合金膜）の膜厚が５ｎｍ未満のものは平滑性に優れているものの、反射率が低くて不充分であり（No.4B)、一方、100 ｎｍ超のものは反射率が高いが、平滑性が低くて不充分である（No.9B ）。これに対して、第２反射層（Al-2at％Nd合金膜）の膜厚が５〜50ｎｍのものは、平滑性に優れていると共に、反射率が高い。

〔例３〕
例２の場合と同様の方法により、同様の基体上に、第１反射層（Ａｇ合金膜）として、Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜を成膜し、続いて第２反射層（Ａｌ膜）として、Al-2at％Nd合金膜（膜厚30nm）を成膜し、これにより２層反射膜を得た。このとき、第１反射層（Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜）の膜厚をパラメータとして変化させた。第１反射層の成膜条件および第２反射層の成膜条件は、例２の場合と同様である。

このようにして得られた２層反射膜（基体：ポリカーボネート）について、例２の場合と同様の方法により、表面粗さ及び反射率を測定し、更に、例２の場合と同様の環境試験をした後、表面粗さ及び反射率を測定した。

この結果を表３に示す。この表３からわかるように、第１反射層（Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜）の膜厚が20ｎｍ未満のものは、平滑性が低くて不充分であると共に反射率が低くて不充分であり（No.1C ）、一方、200 ｎｍ超のものは、反射率は高いが、平滑性が低くて不充分である（No.6C ）。これに対して、第１反射層の膜厚が20〜200 ｎｍのものは、平滑性に優れていると共に、反射率が高い。

〔例４〕
例２の場合と同様の方法により、同様の基体上に、第１反射層（Ａｇ合金膜）として、Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜（膜厚：100nm ）を成膜し、続いて第２反射層（Ａｌ膜）として、Al-2at％Nd合金膜、Al-2at％Ti合金膜、Al-2at％Ta合金膜、Al-2at％Cr合金膜、純Al膜（膜厚：いずれも30nm）を成膜し、これにより２層反射膜を得た。このとき、第１反射層の成膜条件および第２反射層の成膜条件は、例２の場合と同様である。

このようにして得られた２層反射膜（基体：ポリカーボネート）について、例２の場合と同様の方法により、表面粗さ及び反射率を測定し、更に、耐食性を評価するため、例２の場合と同様の環境試験をした後、表面粗さ及び反射率を測定した。この結果を表４に示す。また、耐熱性を評価するため、真空中において300 ℃で１時間保持する加熱試験をした後、表面粗さ及び反射率を測定した。

表４からわかるように、第２反射層（Ａｌ膜）が純Al膜の場合（No.5D ）に比べて、第２反射層（Ａｌ膜）がAl-2at％Nd合金膜、Al-2at％Ti合金膜、Al-2at％Ta合金膜、Al-2at％Cr合金膜の場合（No.1D 〜No.4D ）は、成膜直後の平滑性および環境試験後の平滑性に優れており、また、加熱試験後の平滑性も優れていた。

〔例５〕
例２の場合と同様の方法により、同様の基体上に、第１反射層（Ａｇ合金膜）として、Ag-0.7at％Nd-0.9at％Cu合金膜、Ag-0.7at％Nd-1.0at％Pd合金膜、Ag-0.7at％Nd-1.0at％Pt合金膜、Ag-0.7at％Nd-1.0at％Au合金膜、Ag-0.7at％Nd-1.0at％Cu合金膜（膜厚：いずれも100nm ）を成膜し、続いて第２反射層（Ａｌ膜）として、Al-2at％Nd合金膜（膜厚：30nm）を成膜し、これにより２層反射膜を得た。このとき、第１反射層の成膜条件および第２反射層の成膜条件は、例２の場合と同様である。

この結果を表５に示す。表５からわかるように、第１反射層（Ａｇ合金膜）が上記合金膜よりなる場合（No.1E 〜5E）、環境試験による平滑性の低下が小さい。これは、第１反射層（Ａｇ合金膜）を、Ag-0.7at％Ndに更にCu，Pd，Pt，Auを添加したものとすることにより、化学的安定性が向上して耐食性が向上し、これにより、環境試験による平滑性の低下が高度の水準で抑制することができたことを示している。

本発明に係る光情報記録媒体用反射膜は、優れた平滑性および反射率を有するので、光情報記録媒体用の反射膜として好適に用いることができて有用である。

本発明に係る光情報記録媒体の例を示す模式図である。

符号の説明

１--カバー層、２--接着層、３--誘電体層、４--記録層、５--誘電体層、６--第２反射膜（Ａｌ膜）、７--第１反射膜（Ａｇ合金膜）、８--基体。

Claims

膜厚：２０〜２００ｎｍのＡｇ合金からなる第１反射膜の光入射側に膜厚：５〜１００ｎｍのＡｌまたはＡｌ合金からなる第２反射膜が設けられた２層反射膜であって、前記Ａｇ合金がＮｄ：０．０５〜３．０ａｔ％、Ｃｕ：０．１〜５．０ａｔ％、Ｂｉ：０．０１〜１．０ａｔ％の１種以上を含有することを特徴とする光情報記録媒体用反射膜。
前記Ａｇ合金がＰｄ，Ｐｔ，Ａｕの１種以上を合計で３．０ａｔ％以下含有する請求項１記載の光情報記録媒体用反射膜。
前記Ａｌ合金がＮｄ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒの１種以上を合計で４．０ａｔ％以下含有する請求項１または２記載の光情報記録媒体用反射膜。
請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記録媒体用反射膜を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。