JP4204183B2 - 情報記録媒体並びに薄膜形成用母材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録した情報を長期間に亘り安定に読取可能な光学式情報記録媒体と、この情報記録媒体に好適な反射金属層を作製できる薄膜形成用母材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、レーザー光の反射の強弱を情報の検知手段とする光学式情報記録媒体は広く普及し、多方面に利用されている。
このような光学式情報記録媒体は、コンパクトディスクに代表される再生のみ行うＲＯＭ（read only memory）型媒体、ＣＤ−Ｒディスクと呼ばれるＷＯ（write once）型媒体、ＤＶＤなどに代表される媒体に大別されるが、何れの媒体においても、情報を記録した信号層の背面側に反射金属層が設けられる構造が広く採用されている。したがって、媒体に記録した情報を安定に読み出すためには、上記媒体の種類には依存せず、この反射金属層が高い反射率を長期に亘っていかに維持できるかが、媒体の長期信頼性を決める重要な技術課題の一つである。
【０００３】
つまり、上述した光学式情報記録媒体では、情報の読取は反射金属層からの反射光を検知して行われるものであるから、反射金属層は物理的および化学的安定性が高く、経時的劣化の少ないことが望まれる。例えば反射率の低下は長期間使用した場合の情報の読取エラーとなり好ましくない。
また、上述した光学式情報記録媒体において情報を反射光で読み取る場合は、反射光量のみで読取の良否が定まるものではなく、レーザー光線を照射して読み取る際にビット長さが長すぎたり短すぎたりして検知される所謂信号周波数の時間的ずれ（ジッターという）が生じ、その時間的ずれが所定値以上となると情報の読取誤差をもたらす。あるいは情報ビットの所定値以上の変形（ピットエラーという）も情報の正確な読取を困難にする。いずれにせよこのような不具合発生は好ましくないことから、読取信号の長期安定性も強く望まれている。
【０００４】
上記技術課題を解決すべく、各研究機関において情報記録媒体用の反射金属層の開発が鋭意進められており、例えば次のような材料が提案されている。
（１）特公平０７−１９３９６号公報には、重量％で、０．１〜１０％のＴｉを少なくとも含むアルミニウム合金からなる反射金属層が開示されており、耐食性が良好で経時変化も少ないことが報告されている。
（２）特開平１１−３２８６７３号公報には、重量％で、０．１〜１．５％のＳｉを含み、更に０．１〜１．５％のＭｎ又は０．０５〜０．２％のＴｉのいずれかを含むアルミニウム合金が記載されており、優れた耐食性をもち、経時変化も小さくできると説明されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の手法には以下に示すような課題があった。
（１）近年は情報記録媒体の市場が拡大するにつれて使用者層も多岐にわたるようになり、これに伴い、高温高湿の雰囲気など過酷な環境下で使用される場面も増える傾向にあるため、例えば雰囲気温度が８５℃で相対湿度が９５％にて暴露試験を行っても膜質変化が少ないことが求められる。しかしながら、このような過酷な条件下では、上記２つの公報に記載の材料からなる反射金属層では対応が困難となり、反射率が著しく低減したり、あるいはジッターやピットエラーが多発してしまうのが実状であった。
【０００６】
（２）また、通常は上記２つの公報からも明らかなように、上記組成の反射金属層は、形成する膜組成とほぼ同じ薄膜形成用母材を用い、高純度な薄膜が得られ易いドライプロセスで作製される。ドライプロセスとしては、例えば膜の密着性に優れるスパッタリング法や極めて高純度の膜が得られ易い蒸着法などが利用される。その際、媒体は情報を記録した面内において均一で均質な再生機能を備える必要があることから、反射金属層にも均質な性質の確保が要求される。
したがって、反射金属層をなす基板への飛翔物の元となる薄膜形成用母材には、組織が微細でかつ組成的偏析も少ない材料が望ましく、このような組織をもつ母材が安定して作製できる製法の開発が強く期待されている。例えば、薄膜形成用母材がスパッタ用途の場合には一体ものとしてある程度の大きさが求められ、具体的には厚さ５〜１５ｃｍ程度で直径が２０〜３０ｃｍφ程度のアルミニウム合金の鋳造塊を作製できる安定な製法を確立する必要がある。
つまり、本発明は、長期信頼性に優れた反射金属層を備えた情報記録媒体と、この情報記録媒体を作製する際に好適な薄膜形成用母材及びその製造方法と、を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明者は鋭意検討し研究を重ねた結果、所定量のＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉを含有させたアルミニウム合金からなる反射金属層を備えた情報記録媒体は、化学的に安定で反射率の経時変化が小さく、しかも信号特性も良好であることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、第一の発明は、反射金属層が形成された信号層に光を照射することにより信号を読み取る情報記録媒体において、前記反射金属層は、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴としている情報記録媒体である。
【０００８】
上記構成の情報記録媒体によれば、反射金属層の組成を上記の如くすることによって、成膜直後におけるレーザー光線等の光の反射量が高く、しかも信号特性が良好で読取エラーの少ない媒体が得られる。更には、雰囲気温度８５℃、相対湿度９５％という環境下に９６時間放置するという過酷な暴露試験後においても反射量の低下が殆ど無く、信号特性の劣化も極めて小さいことから、上記組成の反射金属層を備えた媒体は長期安定性に非常に優れている。
本発明において、反射金属層はＡｌを主たる構成元素とするものであり、このＡｌに添加されるＳｉ、ＭｎおよびＴｉは、Ａｌからなる反射金属層の耐食性および信号特性の長期安定性を付与するために添加するものである。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの好適な含有範囲は、重量％で、Ｓｉが１．０〜１０％、Ｍｎが０．８〜１．２％、Ｔｉが０．２〜０．３％である。
成膜処理によって形成される反射金属層においては、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉはＡｌ地に固溶して反射金属層の強度向上に寄与し、たとえ一部はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｔｉ系等の金属間化合物を形成したとしても極微細な化合物であり、反射金属層の表面を安定化して耐食性が向上するものと思われる。特にＳｉはその添加量を増すことによって反射率は低下する傾向にあるが、Ｓｉの添加量によって反射率を定めることができる。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの含有量が各々の下限値より低いと、この表面安定化による耐食性向上という効果が殆ど無くなる。またそれぞれが上限値を超えると反射金属層の表面における粗面化が進み、その結果、入射するレーザー光線の乱反射が増大し、反射率の低下が発生するので芳しくない。
【０００９】
また本発明において、Ａｌに添加されるＦｅは、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの存在下で反射金属層の信号特性の長期安定性付与のために添加するものである。Ｆｅの好適な含有範囲は、重量％で、０．０５〜０．２５％である。
即ち、Ｆｅを下限値０．０５％以上含有させると、反射金属層中のＦｅ固溶量が増すにつれて、反射金属層の強度が一層向上し、反射金属層は安定性が増し、その結果、反射金属層の信号特性の長期安定性が向上したものと思われる。しかし、Ｆｅ含有量がこの下限値より低いと、この反射金属層における強度向上が殆ど見られず、反射金属層の信号特性の長期安定性も確認されなかった。一方、Ｆｅの含有量が上限値０．２５％を超えると、薄膜形成用母材中にＡｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）系などの粗大な化合物が形成され易くなり、母材組織の不均一、異常放電等の発生を生じ、これに伴い反射金属層の表面が粗面化し、入射するレーザー光線の乱反射の増大を招き、反射率が低下するので芳しくない。
【００１０】
なお、本発明に係るＡｌ合金は、Ｔｉ存在下においてＢを、重量％で、０．００１〜０．０２％の範囲で添加しても構わない。この範囲で添加すると、反射金属層をなす膜組織の微細化が期待できる。
さらに、本発明における不可避不純物とは、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ等を意味し、これらの各含有量は重量％で０．０５％以下が好ましく、不可避不純物の総量としては０．１５％以下が許容範囲である。
本発明に係る情報記録媒体は、好ましくは前記信号層は情報ピットを有し、前記反射金属層が該情報ピットを備えた面に沿って設けられたことを特徴としている。この構成によれば、情報ピットに対してレーザー光を入射させた際に、反射金属層からの戻り光を確実に捉えられるので、記録情報の安定した再生が実現するのでより望ましい。
【００１１】
第二の発明は、組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴としている薄膜形成用母材である。
上記組成のアルミニウム合金を薄膜形成用母材として用い、例えばスパッタ法や蒸着法により反射金属層を作製すれば、この母材は金属間化合物が微細均一で組成的偏析も少ないので、この母材を物理的あるいは熱的に飛散させて堆積させた反射金属層も均一で均質な組成とすることが可能となる。つまり、上記組成のアルミニウム合金を薄膜形成用母材として作製した反射金属層を採用するならば、上述したように成膜直後におけるレーザー光線等の光の反射量が高く、しかも信号特性が良好で読取エラーの少なく、更には長期安定性にも優れた情報記録媒体の作製が可能となる。従って、本発明に係る薄膜形成用母材は、優れた信号特性や長期信頼性を備えた情報記録媒体の提供に寄与する。
【００１２】
第三の発明は、組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金溶湯を用い、半連続鋳造法で鋳造して鋳塊を作製する工程を備えることを特徴としている薄膜形成用母材の製造方法である。
上記組成のアルミニウム合金溶湯を用い、半連続鋳造法で鋳造することによって、金属間化合物が微細均一で組成的偏析も少ない鋳塊を形成できる。
特に、前記鋳塊を作製する工程は、前記アルミニウム合金溶湯の湯溜内における溶湯温度を７１５℃〜７６０℃とし、該アルミニウム合金溶湯の鋳塊半径１／２において、固液界面における凝固時冷却速度を１℃／秒以上とすることによって、金属間化合物が微細均一で組成的偏析も少ない鋳塊が極めて安定に得られるのでより望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明に係る好適な実施形態について図面に基づき詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明に係る情報記録媒体は、これを構成する反射金属層を、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム（Ａｌ）合金とすることにより、上述した作用・効果が得られる。換言すれば、以下の２点に纏められる。
【００１４】
（１）上記反射金属層、すなわち組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるＡｌ合金の反射金属層は、従来使用されているスパッタ法あるいは蒸着法で形成したＡｌ合金に比べて、物理的および化学的安定性に優れ、経時的な変化が少ない。
（２）具体的には、上記組成のＡｌ合金からなる反射金属層を、雰囲気温度８５℃で相対湿度９５％の環境下に９６時間放置しても、反射金属層の反射率は殆ど無かった。また、情報の読取におけるジッターやピットエラーも極めて小さいことから、上記反射金属層を備えた情報記録媒体は、信号特性の長期安定性において優れていることが明らかとなった。
【００１５】
以下では、上記作用が確認されたＡｌ合金の組成について、情報記録媒体を構成する反射金属層、並びに、この反射金属層の形成に用いる薄膜形成用母材及びその製造方法という観点から詳述する。
（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ）
Ａｌに添加されるＳｉ、ＭｎおよびＴｉは、従来技術と同様にＡｌ反射膜の耐食性および信号特性の長期安定性を付与するために添加するものである。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの好適な含有範囲は、重量％で、Ｓｉが１．０〜１０％、Ｍｎが０．８〜１．２％、Ｔｉが０．２〜０．３％である。
成膜処理によって得られた反射金属層においては、前述したとおりＳｉ、ＭｎおよびＴｉはＡｌ地に固溶して金属層の強度を向上し、一部はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｔｉ系等の金属間化合物を形成したとしても極微細な化合物で、反射金属層の表面を安定化して耐食性が向上するものと思われる。特にＳｉはその添加量を増すことによって反射率は低下する傾向にあるが、Ｓｉ添加量によって反射率を定めることができる。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉ含有量が各々の下限値より低いと、この表面安定化による耐食性向上という効果が少なくなる。またそれぞれが上限値を超えると、反射金属層の表面における粗面化が進み、その結果、入射するレーザー光線の乱反射が増大し、反射率の低下が発生するので好ましくない。
【００１６】
（Ｆｅ）
Ａｌに添加されるＦｅは、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの存在下で反射金属層の信号特性の長期安定性付与のために添加するものである。Ｆｅの好適な含有範囲は、重量％で、０．０５〜０．２５％である。
即ち、Ｆｅをこの下限値０．０５％以上含有させると、反射金属層中のＦｅ固溶量が増すにつれて、さらに反射金属層の強度が向上し、反射金属層は安定性が増加した結果、反射金属層の信号特性の長期安定性が向上したものと思われる。
本発明に係る薄膜形成用母材は、Ｆｅをこの含有範囲としたＡｌ合金溶湯を用い半連続鋳造して作製するので、通常方法では粗大化し易いＡｌ−Ｍｎ系等の化合物をＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系等の微細化合物とすることができる。
従って、このようなターゲット材を使用してスパッタもしくは蒸着により反射金属層を形成すれば、反射金属層はその表面における粗面化が抑制されるので、反射率の向上や耐食性の改善が図れるので、信号特性の長期安定性が向上する。
【００１７】
なお、本発明に係るＡｌ合金は、Ｔｉ存在下においてＢを、重量％で、０．００１〜０．０２％の範囲で添加してもよい。この範囲でＢ添加すると、反射金属層をなす膜組織の微細化を促進できるのでより望ましい。
さらに、本発明におけるＡｌ合金は不可避不純物として、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ等を含むが、これらの各含有量は重量％で０．０５％以下とし、不可避不純物の総量は０．１５％以下とするのがよい。不可避不純物がこの範囲を超えると、上述したＳｉ、Ｍｎ、ＴｉあるいはＦｅの添加効果が阻害されるので芳しくない。
【００１８】
換言すれば、薄膜形成用母材は、スパッタ法の原材料として使用され、この原材料から作製される反射金属層は均一で耐食性を妨げる化合物のなるべく少ないものが望まれる。従って、均一な反射金属層を得るには、薄膜形成用母材をより均一なものとする必要がある。即ち、薄膜形成用母材に例えば粗大な金属間化合物が存在すれば、その化合物がスパッタされたときに雰囲気の組成が一時的に変化してスパッタされ、反射金属層の均一性を妨げる。しかしながら、本発明に係る半連続鋳造法によれば、反射金属層の強度あるいは安定性を改善するために含有させるＦｅを高濃度に含む組成としても、均一な鋳塊が得られる。ゆえに、この鋳塊から作製された薄膜形成用母材は、反射金属層を形成するのに好適である。
ここで、半連続鋳造法とは、アルミニウム（Ａｌ）合金溶湯を鋳型内に給湯し、鋳型内でこれを冷却し、凝固して得られた鋳塊を鋳型底部より引き出しつつ、この鋳塊を水冷して連続的に急冷鋳造する方法である。図５は半連続鋳造法を示す模式的な説明図である。図５において、２１は水冷鋳型、２２は冷却水、２３はアルミニウム（Ａｌ）合金溶湯、２４は鋳塊、２５は受台、２６は湯溜、２７はチューブ、２８はフロート、２９は固液界面である。
【００１９】
以下は、半連続鋳造法にて本発明に係る薄膜形成用母材を作製する手順に従い説明する。
先ず、受台５５は水冷鋳型５１内に収納（図示せず）した状態とする。
次いで、湯溜５６内にＡｌ合金溶湯５３を導入する。導入されたＡｌ合金溶湯５３は、チューブ５７を通過してフロート５８に至り、このフロート５８で水冷鋳型５１内に給湯される。図５の矢印ａ１、ａ２、ａ３は湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３が水冷鋳型５１内に給湯される方向を示す。なお、水冷鋳型５１は水冷手段として水５２を内蔵する。
その際、フロート５８は、適当量のＡｌ合金溶湯５３が水冷鋳型５１内に給湯された時点で、チューブ５７の開口部を塞ぎ、水冷鋳型５１内におけるＡｌ合金溶湯５３’の上面位置を一定に保つように働き、Ａｌ合金溶湯５３’量を調節する。
そして、この水冷鋳型５１内に給湯されたＡｌ合金溶湯５３’は水冷鋳型５１と受台５５で冷却され、冷却を受けた部分が凝固する。この凝固した部分を鋳塊５４と呼ぶ。
この凝固を確認しながら、順次受台５５を水冷鋳型５１より下方（図５の矢印Ｃの方向）に引き出す。その際、この引き出された鋳塊５４は、その側面に沿って流れ下る（図５の矢印ｂ１、ｂ２の方向）ように水冷鋳型５１から供給される水流５２’によって更に冷却され続ける。
つまり、受台２５が下方に引き出されるにつれて、湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３はチューブ５７、フロート５８を通過して水冷鋳型５１内に給湯され、その後、水冷鋳型５１内で急冷されて鋳塊５４が得られる。
【００２０】
この作業を連続的に行うことにより図５に示す如き状態になる。湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３の温度は７１５℃〜７６０℃が適当である。７１５℃より低いと合金元素が溶解しきれず、一部化合物として存在する鋳塊５４が形成される。一方、７６０℃を超えると水冷鋳型５１内で堅固に凝固できず、水冷鋳型５１よりＡｌ合金溶湯５３’が漏れる恐れがある。従って、薄膜形成用母材として好ましい結晶形態である鋳塊５４を製造するためには、湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３の温度を７１５℃〜７６０℃とする必要がある。
また、水冷鋳型５１内のＡｌ合金溶湯５３’の凝固時の冷却速度は１℃／秒以上が適当である。１℃／秒未満であると、合金元素を含む化合物が粗大化した鋳塊５４となる恐れがあるので、この鋳塊５４からは好ましい薄膜形成用母材は得られ難く、ひいては情報記録媒体に適した均一な金属反射層も形成し難い。凝固時の冷却速度には上限は見られないことから、凝固速度は速ければ速いほど好ましい。なお、ここで、凝固時の冷却速度を測定した位置は、図５に符号５９で示した固液界面において、その半径の１／２となる位置、すなわち図５に矢印ｄで示した矢先の位置である。なお、水冷鋳型５１内におけるＡｌ合金溶湯５３’を機械的あるいは電磁力等によって攪拌しながら鋳造すると、鋳塊内部の組織を一層均一にできて好ましい。また水冷鋳型５１上に溶湯５３’を溜めておける断熱材製の鋳型を設けたいわゆるホットトップ鋳型を用いて鋳造すると、鋳塊の周辺部分の組織を一層均一にできて好ましい。
【００２１】
以下では、上記方法で得られた薄膜形成用母材を用いて作製した上記組成からなる反射金属層を適用するのに好適な情報記録媒体について、その構成や情報の読取方法等という観点から詳述する。
図１は、本発明に係る情報記録媒体の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体１０は、コンパクトディスク（通常ＣＤと略称される）などで採用されている単盤ディスクと呼ばれる構造を備えた媒体である。
詳細には、この情報記録媒体１０は、情報ピット１４を有する信号層（記録層）１５、この情報ピット１４を備えた面に沿って設けられる反射金属層１２、並びに、この反射金属層１２の上に設けられる保護層１３を備え、この保護層１３が最表面をなす表面１９Ｆと平坦をなす裏面１９Ｂとをもつ基板１１からなり、この基板１１の裏面１９Ｂ側から情報ピット１４に光Ｌ１を入射させることを特徴としている。この裏面１９Ｂは再生面と呼ばれ、再生面側から情報ピット１４に向けて集光手段１８を通してレーザー光線等の光Ｌ１を入射し、戻り光を不図示の検知手段で検出することによって情報を再生する。
【００２２】
この構成からなる媒体は、先ず光Ｌ１に対して透明な基板１１に上述の如く種々の情報をデジタル信号に変換した信号が情報ピット１４の列として穿孔記録し、この情報ピット１４を含む透明な基板１１の薄層は信号層（もしくは記録層）１５と呼ばれている。
次いで、デジタル信号に変換した信号を情報ピット１４の列として穿孔記録された信号層（記録層）１５を含む透明な基板１１には、スパッタ法または蒸着法等の手段で情報ビット１４面に光Ｌ１を反射する反射金属層１２が設けられる。そして、反射金属層１２が設けられた後に保護層１３が設けられる。この反射金属層１２として、上述した本発明に係る組成のアルミニウム合金からなる薄膜を用いる。
光Ｌ１はピックアップ装置の光源（図示せず）から発せられるもので、集光手段１８で集光され反射金属層１２面に収斂する。読み取りにあたっては、情報記録媒体１０を回転させ、透明な基板１１のフラットな再生面１９Ｂ側から光Ｌ１を入射させ、収斂した光線が情報ビットを走査し、反射金属層１２からの反射光を前記ピックアップ装置で検知し、情報ビット１４の列に変換することで、音声や画像、文字などの情報として読み取るものである。
【００２３】
図２は、本発明に係る情報記録媒体の他の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体２０は、一般に片面単層ディスクと呼ばれる媒体であり、構造的には、第一基板２１の保護層２３側に接着剤２６を介して第二基板２７を貼り合わせた点のみ図１に示す情報記録媒体１０と異なる。
詳細には、情報ピット２４を有する信号層２５、この情報ピット２４を備えた面に沿って設けられる反射金属層２２、並びに、この反射金属層２２の上に設けられる保護層２３を備え、この保護層２３が最表面をなす表面と平坦をなす裏面２９Ｂとをもつ第一基板２１と、表裏両面とも平坦をなす第二基板２７とを具備し、第一基板２１と第二基板２７の各々の表面同士が接着剤２６で固着されてなり、この第一基板２１の裏面２９Ｂ側から情報ピット２４に光Ｌ２を入射させることを特徴としている。
図２に示す構成の情報記録媒体２０は、保護層２３の上に第二基板２７が接着剤２６を介して強固に接着されているので、情報記録媒体１０に比べて情報ピット２４側が外力から保護される点において優れており、媒体が使用される雰囲気の影響も受けづらい構造をなしている。図２の情報記録媒体２０における情報の読取方法は、上述した図１の情報記録媒体１０の場合と同様である。
【００２４】
図３は、本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体３０は、一般に両面単層ディスクと呼ばれる媒体であり、構造的には、図１に示す情報記録媒体１０を２枚用意し、各々の媒体の保護層１３側同士を接着剤を介して貼り合わせた構造をなしている。
詳細には、情報記録媒体３０は、
情報ピット３４ａを有する信号層３５ａ、この情報ピット３４ａを備えた面に沿って設けられる反射金属層３２ａ、並びに、この反射金属層３２ａの上に設けられる保護層３３ａを備え、この保護層３３ａが最表面をなす表面と平坦をなす裏面３９ａとをもつ第一基板３１ａと、
情報ピット３４ｂを有する信号層３５ｂ、この情報ピット３４ｂを備えた面に沿って設けられる反射金属層３２ｂ、並びに、この反射金属層３２ｂの上に設けられる保護層３３ｂを備え、この保護層３３ｂが最表面をなす表面と平坦をなす裏面３９ｂとをもつ第二基板を具備しており、
この第一基板３１ａと第二基板３１ｂの各々の表面同士が接着剤３６で固着されてなり、第一基板３１ａと第二基板３１ｂの各々の裏面３９ａ、３９ｂ側から、各々の情報ピット３４ａ、３４ｂに各々光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを入射させることを特徴としている。
【００２５】
したがって、上記構成の情報記録媒体３０における情報の読取方法は、図１の情報記録媒体１０では片面（再生面１９Ｂ）側から行っていた読取を、両面（再生面３９ａと再生面３９ｂ）でそれぞれ読取を行う点が大きく異なっている。具体的には、次に述べるような２つのステップ（Ｓ３１）と（Ｓ３２）により行われる。
（Ｓ３１）先ず再生面３９ａ側で読取をする際は、情報記録媒体１０と同様に情報記録媒体３０を回転させ、透明な基板３１ａのフラットな再生面３９ａ側からレーザー光線等の光Ｌ３ａを入射させ、集光手段３８ａで集光させて情報ビット３４ａに設けられた反射金属層３２ａ面に収斂させる。収斂した光線が情報ビットを走査し、反射金属層３２ａからの反射光を不図示のピックアップ装置で検知し、情報ビット３４ａの列に変換することで、音声や画像、文字などの情報として読み取るものであることは図１の場合と同様である。
（Ｓ３２）次いで、情報記録媒体３０の場合は、再生面３９ａ側からの読取終了後、再生面３９ｂ側からレーザー光線等の光Ｌ３ｂを入射させ、集光手段３８ｂで集光させて情報ビット３４ｂ設けられた反射金属層３２ｂ面に収斂させる。読取は先に述べた情報ビッット３４ａを光Ｌ３ａで読み取る場合と同様に、情報ビッット３４ｂを光Ｌ３ｂを用いて読み取る。
これにより、情報記録媒体３０は、片面読取の場合すなわち情報記録媒体１０や情報記録媒体２０に比べて２倍の情報読取力を有する。
【００２６】
図４は、本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体４０は、一般に片面２層ディスクと呼ばれる媒体であり、構造的には、図３に示す情報記録媒体３０と同じである。しかしながら、図３の情報記録媒体３０では両面から読取が行われるのに対して、図４の情報記録媒体４０は片面から読取を行う点において異なる。
詳細には、情報記録媒体４０は、
情報ピット４４ａを有する信号層４５ａ、この情報ピット４４ａを備えた面に沿って設けられる反射金属層４２ａ、並びに、この反射金属層４２ａの上に設けられる保護層４３ａを備え、この保護層４３ａが最表面をなす表面と平坦をなす裏面４９ａとをもつ第一基板４１ａと、
情報ピット４４ｂを有する信号層４５ｂ、この情報ピット４４ｂを備えた面に沿って設けられる反射金属層４２ｂ、並びに、この反射金属層４２ｂの上に設けられる保護層４３ｂを備え、この保護層４３ｂが最表面をなす表面と平坦をなす裏面４９ｂとをもつ第二基板を具備しており、
この第一基板４１ａと第二基板４１ｂの各々の表面同士が接着剤４６で固着されてなり、第一基板４１ａの裏面４９ａ側から、第一基板４１ａと第二基板４１ｂの各々の情報ピット４４ａ、４４ｂに各々光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを入射させることを特徴としている。
【００２７】
したがって、上記構成の情報記録媒体４０における情報の読取方法は、次に述べるような２つのステップ（Ｓ４１）と（Ｓ４２）により行われる。
（Ｓ４１）再生面４９ａ側から光Ｌ４ａを入射させて情報ピット４４ａの読取をする際は、情報記録媒体３０におけるステップ（Ｓ３１）と同様に読取が行われる。つまり、先ず再生面４９ａ側で情報ピット４４ａの読取をする際は、情報記録媒体４０を回転させ、透明な基板４１ａのフラットな再生面４９ａ側からレーザー光線等の光Ｌ４ａを入射させ、集光手段４８ａで集光させて情報ビット４４ａに設けられた反射金属層４２ａ面に収斂させる。収斂した光線が情報ビットを走査し、反射金属層４２ａからの反射光を不図示のピックアップ装置で検知し、情報ビット４４ａの列に変換することで、音声や画像、文字などの情報として読み取るものである。
（Ｓ４２）次いで、情報記録媒体４０の場合は、再生面４９ａ側から光Ｌ４ａを入射させて情報ピット４４ａを読み取った後、同じ再生面４９ａ側から光Ｌ４ｂを入射させて今度は情報ピット４４ｂの読み取りを行う。
その際は、再生面４９ａ側から光Ｌ４ｂを入射させ、集光手段４８ｂで集光させて情報ピット４４ｂに設けられた反射金属層４２ｂに収斂させて読み取る。この場合、レーザー光線等の光Ｌ４ｂの少なくとも一部は情報ピット４４ａに設けられた反射金属層４２ａを通過させる必要があるため、反射金属層４２ａとしては極薄い膜厚のものが好ましく、例えば厚さ２０ｎｍ程度の金（Ａｕ）膜が好適である。このような形態からなる反射金属層４２ａを通過した光Ｌ４ｂが情報ピット４４ｂに収斂し、反射光がピックアップの検知手段（図示せず）で検知されて、情報として読み取るものである。
つまり、情報記録媒体４０は、情報記録媒体３０と同様に、片面読取の場合すなわち情報記録媒体１０や情報記録媒体２０に比べて２倍の情報読取力を有する。特に、情報記録媒体４０は、この２倍の情報読取力を片面からの読取で実現できる点が情報記録媒体３０と異なる。つまり、情報記録媒体４０は光源やピックアップ等の読取手段を媒体の片面側に配置しさえすれば良いことから、情報記録媒体４０から情報を読み取る装置の薄型化を図る上で大きく寄与する。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
本例では、先ず、Ｓｉ、Ｆｅ、ＭｎおよびＴｉを含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるＡｌ合金である鋳塊（直径２０ｃｍφ）を半連続鋳造法で作製した。その際、Ａｌ合金が含有する各種元素を、Ｓｉは０．０５〜１５％、Ｆｅは０．０１〜０．３０％、Ｍｎは０．０１〜１．５％、Ｔｉ：０．０１〜０．３５％の各範囲で変更することにより各種組成のＡｌ合金を形成した。
半連続鋳造法における湯溜内溶湯温度は７２０℃〜７２５℃とした。また鋳塊の凝固時の冷却速度は半径１／２の位置における固液界面の位置で２〜１０℃／秒であった。表１〜３には、得られた鋳塊の組成を発光分光分析法により調べた結果を示した。なお、この表中に示した組成以外の残部は、Ａｌと不可避不純物である。この鋳塊から薄膜形成用母材として表１〜表３に示した各種組成のスパッタターゲット材を作製した。
このスパッタターゲット材を用い、図２に示す片面単層ディスク構造の情報記録媒体２０の反射金属層２２を作製した。反射金属層２２は、厚さ０．６ｍｍで、透明のポリカーボネート樹脂からなる基板２１の情報ピット２４面上にスパッタ法により形成し、その厚さは５０ｎｍとした。得られた反射金属層の組成を分析した結果、使用した各スパッタターゲット材の組成と形成した反射金属層の組成は同じであることが確認された。
【００２９】
次いで、各組成のＡｌ合金からなる反射金属膜２２を設けた情報記録媒体２０を、雰囲気温度が８５℃で相対湿度が９５％の環境中に、９６時間暴露放置し、情報記録媒体に対して高温高湿負荷テストを行った。ここで、高温高湿負荷テストは、所定の暴露放置時間毎に、所定値以上の欠落（ピットエラー）等を測定する信号系評価と反射金属層の反射率を測定評価する２項目からなる。
反射率とは、反射金属層２２に対して、図２に示す如くレーザー光線からなる光Ｌ２を入射させ、反射光量を測定し、入射光量に対する反射光量の比率から求めた数値である。表１〜３に示す反射率の評価結果において、「前」とは暴露時間０時間、即ち暴露前の反射金属層の反射率を示す。一方、「後」とは９６時間の暴露放置を終えた後の反射金属層の反射率を示す。
信号系の評価結果とは、ＤＶＤ規格に基づきジッターとピットエラーを評価し、各規定値を満たすか否かを調べた結果である。表１〜３に示す信号系の評価結果における○印は、ジッター及びピットエラーが評価基準を満足し、情報記録媒体として良好であることを示す。一方、×印はこの評価基準を満たさないことを示す。
【００３０】
表１〜３に示した各組成は、次のような意図で変更された。
表１の上段は、各元素の最小値に対して他の元素の含有量を増加させた場合を検討した結果である。これに対して、表１の下段は、Ｓｉの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｆｅ＝０．１５％、Ｍｎ＝１．０％、Ｔｉ＝０．２５％）した場合である。
表２の上段は、試料Ｎｏ．１６以外は、Ｆｅの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｍｎ＝１．０％、Ｔｉ＝０．２５％、Ｓｉ＝５．０％）した場合である。一方、表２の下段は、Ｍｎの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｆｅ＝０．１５％、Ｔｉ＝０．２５％、Ｓｉ＝５．０％）した場合である。
表３の上段は、Ｔｉの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｆｅ＝０．１５％、Ｍｎ＝１．０％、Ｓｉ＝５．０％）した場合である。最後に、表３の下段に記載した試料Ｎｏ．３０〜３２は、Ｆｅ含有量を最小値０．０１％としてＳｉ含有量を大きく変えた場合を示し、試料Ｎｏ．３３はＦｅを含有しない場合である。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
表１〜３より、以下に述べる評価結果が得られた。但し、以下の説明で用いる％は重量％を表す。
（１）試料１〜５の結果より、Ａｌ合金が含有する個別の元素すなわちＦｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｉを増加させても、信号系の評価結果は改善しない。
（２）試料６〜９の結果より、Ｆｅを０．１５％含有させたＡｌ合金に、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｉを所定量以上に加えていくと、信号系の評価結果において良好となる暴露時間が伸びていき、信号系の評価に著しい改善が見られた。
（３）表１下段（試料８〜１５）の結果より、Ｓｉ含有量を１〜１０％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（４）表２上段（試料１１、１６〜２１）の結果より、Ｆｅ含有量を０．０５〜０．２５％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（５）表２下段（試料１９、２２〜２５）の結果より、Ｍｎ含有量を０．８〜１．２％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（６）表３上段（試料１１、２６〜２９）の結果より、Ｔｉ含有量を０．２〜０．３％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（７）試料３０〜３２の結果より、Ｆｅ含有量が少ない（０．０１％）とＳｉ含有量を増加させても、９６時間後の信号系の評価結果は改善しない。但し、反射率は暴露後も高い値を維持できる。
（８）試料３３の結果より、Ｆｅを含有しないと、Ａｌ合金にＭｎ、Ｔｉ、Ｓｉを所定量以上に加えても、９６時間後の信号系の評価結果は改善しない。
【００３５】
以上の結果から、情報記録媒体２０を構成する反射金属層２２として、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる薄膜を設けることにより、上述した高温高湿負荷テストにおいて極めて良好な媒体が安定して得られることが明らかとなった。
なお、ここでは、図２に示す片面単層ディスク構造の情報記録媒体２０の反射金属層２２に、本発明に係る組成を適用した場合について詳述したが、他の構造の情報記録媒体１０、３０、４０においてもほぼ同様の結果が得られることが見出された。
したがって、本発明に係る組成、すなわち重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成のＡｌ合金を反射金属層に採用すれば、長期信頼性に優れた情報記録媒体の提供が可能になると判断した。
【００３６】
（実施例２）
本例では、実施例１でＡｌ合金を作製する際に用いた半連続鋳造法に代えて金型鋳造法を用い、実施例１における試料１１の組成からなるＡｌ合金の鋳塊を作製した。鋳塊の直径は実施例１と同様に２０ｃｍとした。
本例に係る金型鋳造法の鋳造条件は、半連続鋳造法における湯溜に相当するレンドル内の溶湯温度を７２０〜７２５℃とし、凝固時の冷却速度は、鋳塊長さ１／２で半径の１／２の位置で０．０１〜０．０５℃／秒であった。
つまり、実施例１で用いた半連続鋳造法と大きく異なる点は、凝固時の冷却速度である。具体的には、半連続鋳造法における凝固時の冷却速度が１℃／秒以上であるのに対して、本例に係る金型鋳造法における凝固時の冷却速度は０．０１〜０．０５℃／秒であり、前者に比べて後者は凝固時に約１００倍遅く冷却処理される。
本例に係る金型鋳造法で得られた鋳塊からも、実施例１と同様にスパッタターゲット材を製作した。
そして、このスパッタターゲット材を使用して、実施例１と同じ条件で透明のポリカーボネート樹脂の情報ピット面にスパッタ処理し、実施例１と同じ構成の図２に示す情報記録媒体２０を作製し、実施例１と同じ項目について同条件で測定した。その結果を表４に示す。なお、本例で作製した試料は試料３４と呼称する。なお、表４には比較のため、実施例１で作製した試料１１の結果も合わせて示した。
【００３７】
【表４】
【００３８】
表４の結果から、鋳造に際して冷却速度の遅いスパッタターゲット材を用いて形成した反射金属層を備えた媒体（試料３４）は、鋳造の冷却速度が速い半連続鋳造法で得たスパッタターゲット材を用いて形成した反射金属層を備えた媒体（試料１１）と比較して、信号系の評価においては大きな差はなく、反射率においても良好であるが、反射率の劣化速度が大きいことが分かった。
つまり、９６時間暴露後において試料１１では反射率に変化は見られないのに対して、試料３４では反射率が７３％から７０％へと低下する傾向を示すことから、本発明に係る組成のＡｌ合金を鋳造して作製する方法は、鋳造時の冷却速度が速い半連続鋳造法が好ましいと判断した。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る情報記録媒体は、信号層を構成する反射金属層として、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム（Ａｌ）合金を設けた。これにより、化学的に安定で反射率の経時変化が小さく、しかも信号特性も良好な情報記録媒体の提供が可能となった。特に、本発明に係る情報記録媒体は、作製後の諸特性が優れるばかりではなく、雰囲気温度８５℃、相対湿度９５％という高温高湿の雰囲気に長時間放置された後でも、この初期特性を維持できる。ゆえに、従来より長期信頼性の面において著しく改善された情報記録媒体の提供が可能となる。
【００４０】
また、上記組成の反射金属層を設けさえすれば、媒体構造に依らず、上記効果が得られる。本願では、図１〜図４に示した代表的な４種類の情報記録媒体に適用した例について述べたが、本発明は、反射金属層が形成された信号層に光を照射することにより信号を読み取る情報記録媒体であれば、如何なる構造の媒体にも応用できることは言うまでもない。
上記作用・効果をもたらす反射金属層を形成するためには、反射金属層と同じ組成のアルミニウム合金からなる薄膜形成用母材が好適である。反射金属層を設ける作製法に応じて、母材の形態はスパッタターゲット材として提供される。
【００４１】
上記薄膜形成用母材は、均一で耐食性に優れた反射金属層を形成する原材料として用いるものである。従って、母材内に例えば粗大な金属間化合物が存在し、その化合物がスパッタあるいは蒸着され、雰囲気の組成が一時的に変化した結果、形成される反射金属層の均一性が阻害される懸念があってはならない。これに対し、本発明に係る組成、すなわち重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる薄膜形成用母材は、含有する金属間化合物が極めて少ないことから、上記特質すなわち高温高湿下における優れた耐久性を備えた反射金属層を安定して作製することに寄与する。
また、上記組成の薄膜形成用母材を安定して製造するためには、半連続鋳造法が有効である。特に、半連続鋳造法で上記組成のＡｌ合金を作製するためには、湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３の温度と、水冷鋳型５１内のＡｌ合金溶湯５３の凝固時の冷却速度とを所定値とすることが重要であり、これにより、含有する金属間化合物の極めて少ない母材が常に安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る情報記録媒体の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】 本発明に係る情報記録媒体の他の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】 本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。
【図４】 本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。
【図５】 本発明に係る半連続鋳造法を示す模式的な説明図である。
【符号の説明】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ 光、
１０、２０、３０、４０ 情報記録媒体、
１２、２２、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ 反射金属層、
１３、２３、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ 保護層、
１４、２４、３４ａ、３４ｂ、４４ａ、４４ｂ 情報ピット、
１５、２５、３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ 信号層（記録層）、
１８、２８、３８ａ、３８ｂ、４８ａ、４８ｂ 集光手段、
１９Ｆ 表面、
１９Ｂ、２９Ｂ、３９ａ、３９ｂ、４９ａ、４９ｂ 裏面、
２１、３１ａ、４１ａ 第一基板、
２６、３６、４６ 接着剤、
２７、３１ｂ、４１ｂ 第二基板、
５１ 水冷鋳型、
５２ 冷却水、
５３ 湯溜５６内のアルミニウム（Ａｌ）合金溶湯、
５４ 鋳塊、
５５ 受台、
５６ 湯溜、
５７ チューブ、
５８ フロート、
５９ 固液界面。
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録した情報を長期間に亘り安定に読取可能な光学式情報記録媒体と、この情報記録媒体に好適な反射金属層を作製できる薄膜形成用母材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、レーザー光の反射の強弱を情報の検知手段とする光学式情報記録媒体は広く普及し、多方面に利用されている。
このような光学式情報記録媒体は、コンパクトディスクに代表される再生のみ行うＲＯＭ（read only memory）型媒体、ＣＤ−Ｒディスクと呼ばれるＷＯ（write once）型媒体、ＤＶＤなどに代表される媒体に大別されるが、何れの媒体においても、情報を記録した信号層の背面側に反射金属層が設けられる構造が広く採用されている。したがって、媒体に記録した情報を安定に読み出すためには、上記媒体の種類には依存せず、この反射金属層が高い反射率を長期に亘っていかに維持できるかが、媒体の長期信頼性を決める重要な技術課題の一つである。
【０００３】
つまり、上述した光学式情報記録媒体では、情報の読取は反射金属層からの反射光を検知して行われるものであるから、反射金属層は物理的および化学的安定性が高く、経時的劣化の少ないことが望まれる。例えば反射率の低下は長期間使用した場合の情報の読取エラーとなり好ましくない。
また、上述した光学式情報記録媒体において情報を反射光で読み取る場合は、反射光量のみで読取の良否が定まるものではなく、レーザー光線を照射して読み取る際にビット長さが長すぎたり短すぎたりして検知される所謂信号周波数の時間的ずれ（ジッターという）が生じ、その時間的ずれが所定値以上となると情報の読取誤差をもたらす。あるいは情報ビットの所定値以上の変形（ピットエラーという）も情報の正確な読取を困難にする。いずれにせよこのような不具合発生は好ましくないことから、読取信号の長期安定性も強く望まれている。
【０００４】
上記技術課題を解決すべく、各研究機関において情報記録媒体用の反射金属層の開発が鋭意進められており、例えば次のような材料が提案されている。
（１）特公平０７−１９３９６号公報には、重量％で、０．１〜１０％のＴｉを少なくとも含むアルミニウム合金からなる反射金属層が開示されており、耐食性が良好で経時変化も少ないことが報告されている。
（２）特開平１１−３２８６７３号公報には、重量％で、０．１〜１．５％のＳｉを含み、更に０．１〜１．５％のＭｎ又は０．０５〜０．２％のＴｉのいずれかを含むアルミニウム合金が記載されており、優れた耐食性をもち、経時変化も小さくできると説明されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の手法には以下に示すような課題があった。
（１）近年は情報記録媒体の市場が拡大するにつれて使用者層も多岐にわたるようになり、これに伴い、高温高湿の雰囲気など過酷な環境下で使用される場面も増える傾向にあるため、例えば雰囲気温度が８５℃で相対湿度が９５％にて暴露試験を行っても膜質変化が少ないことが求められる。しかしながら、このような過酷な条件下では、上記２つの公報に記載の材料からなる反射金属層では対応が困難となり、反射率が著しく低減したり、あるいはジッターやピットエラーが多発してしまうのが実状であった。
【０００６】
（２）また、通常は上記２つの公報からも明らかなように、上記組成の反射金属層は、形成する膜組成とほぼ同じ薄膜形成用母材を用い、高純度な薄膜が得られ易いドライプロセスで作製される。ドライプロセスとしては、例えば膜の密着性に優れるスパッタリング法や極めて高純度の膜が得られ易い蒸着法などが利用される。その際、媒体は情報を記録した面内において均一で均質な再生機能を備える必要があることから、反射金属層にも均質な性質の確保が要求される。
したがって、反射金属層をなす基板への飛翔物の元となる薄膜形成用母材には、組織が微細でかつ組成的偏析も少ない材料が望ましく、このような組織をもつ母材が安定して作製できる製法の開発が強く期待されている。例えば、薄膜形成用母材がスパッタ用途の場合には一体ものとしてある程度の大きさが求められ、具体的には厚さ５〜１５ｃｍ程度で直径が２０〜３０ｃｍφ程度のアルミニウム合金の鋳造塊を作製できる安定な製法を確立する必要がある。
つまり、本発明は、長期信頼性に優れた反射金属層を備えた情報記録媒体と、この情報記録媒体を作製する際に好適な薄膜形成用母材及びその製造方法と、を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明者は鋭意検討し研究を重ねた結果、所定量のＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉを含有させたアルミニウム合金からなる反射金属層を備えた情報記録媒体は、化学的に安定で反射率の経時変化が小さく、しかも信号特性も良好であることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、第一の発明は、反射金属層が形成された信号層に光を照射することにより信号を読み取る情報記録媒体において、前記反射金属層は、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴としている情報記録媒体である。
【０００８】
上記構成の情報記録媒体によれば、反射金属層の組成を上記の如くすることによって、成膜直後におけるレーザー光線等の光の反射量が高く、しかも信号特性が良好で読取エラーの少ない媒体が得られる。更には、雰囲気温度８５℃、相対湿度９５％という環境下に９６時間放置するという過酷な暴露試験後においても反射量の低下が殆ど無く、信号特性の劣化も極めて小さいことから、上記組成の反射金属層を備えた媒体は長期安定性に非常に優れている。
本発明において、反射金属層はＡｌを主たる構成元素とするものであり、このＡｌに添加されるＳｉ、ＭｎおよびＴｉは、Ａｌからなる反射金属層の耐食性および信号特性の長期安定性を付与するために添加するものである。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの好適な含有範囲は、重量％で、Ｓｉが１．０〜１０％、Ｍｎが０．８〜１．２％、Ｔｉが０．２〜０．３％である。
成膜処理によって形成される反射金属層においては、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉはＡｌ地に固溶して反射金属層の強度向上に寄与し、たとえ一部はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｔｉ系等の金属間化合物を形成したとしても極微細な化合物であり、反射金属層の表面を安定化して耐食性が向上するものと思われる。特にＳｉはその添加量を増すことによって反射率は低下する傾向にあるが、Ｓｉの添加量によって反射率を定めることができる。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの含有量が各々の下限値より低いと、この表面安定化による耐食性向上という効果が殆ど無くなる。またそれぞれが上限値を超えると反射金属層の表面における粗面化が進み、その結果、入射するレーザー光線の乱反射が増大し、反射率の低下が発生するので芳しくない。
【０００９】
また本発明において、Ａｌに添加されるＦｅは、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの存在下で反射金属層の信号特性の長期安定性付与のために添加するものである。Ｆｅの好適な含有範囲は、重量％で、０．０５〜０．２５％である。
即ち、Ｆｅを下限値０．０５％以上含有させると、反射金属層中のＦｅ固溶量が増すにつれて、反射金属層の強度が一層向上し、反射金属層は安定性が増し、その結果、反射金属層の信号特性の長期安定性が向上したものと思われる。しかし、Ｆｅ含有量がこの下限値より低いと、この反射金属層における強度向上が殆ど見られず、反射金属層の信号特性の長期安定性も確認されなかった。一方、Ｆｅの含有量が上限値０．２５％を超えると、薄膜形成用母材中にＡｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）系などの粗大な化合物が形成され易くなり、母材組織の不均一、異常放電等の発生を生じ、これに伴い反射金属層の表面が粗面化し、入射するレーザー光線の乱反射の増大を招き、反射率が低下するので芳しくない。
【００１０】
なお、本発明に係るＡｌ合金は、Ｔｉ存在下においてＢを、重量％で、０．００１〜０．０２％の範囲で添加しても構わない。この範囲で添加すると、反射金属層をなす膜組織の微細化が期待できる。
さらに、本発明における不可避不純物とは、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ等を意味し、これらの各含有量は重量％で０．０５％以下が好ましく、不可避不純物の総量としては０．１５％以下が許容範囲である。
本発明に係る情報記録媒体は、好ましくは前記信号層は情報ピットを有し、前記反射金属層が該情報ピットを備えた面に沿って設けられたことを特徴としている。この構成によれば、情報ピットに対してレーザー光を入射させた際に、反射金属層からの戻り光を確実に捉えられるので、記録情報の安定した再生が実現するのでより望ましい。
【００１１】
第二の発明は、組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴としている薄膜形成用母材である。
上記組成のアルミニウム合金を薄膜形成用母材として用い、例えばスパッタ法や蒸着法により反射金属層を作製すれば、この母材は金属間化合物が微細均一で組成的偏析も少ないので、この母材を物理的あるいは熱的に飛散させて堆積させた反射金属層も均一で均質な組成とすることが可能となる。つまり、上記組成のアルミニウム合金を薄膜形成用母材として作製した反射金属層を採用するならば、上述したように成膜直後におけるレーザー光線等の光の反射量が高く、しかも信号特性が良好で読取エラーの少なく、更には長期安定性にも優れた情報記録媒体の作製が可能となる。従って、本発明に係る薄膜形成用母材は、優れた信号特性や長期信頼性を備えた情報記録媒体の提供に寄与する。
【００１２】
第三の発明は、組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金溶湯を用い、半連続鋳造法で鋳造して鋳塊を作製する工程を備えることを特徴としている薄膜形成用母材の製造方法である。
上記組成のアルミニウム合金溶湯を用い、半連続鋳造法で鋳造することによって、金属間化合物が微細均一で組成的偏析も少ない鋳塊を形成できる。
特に、前記鋳塊を作製する工程は、前記アルミニウム合金溶湯の湯溜内における溶湯温度を７１５℃〜７６０℃とし、該アルミニウム合金溶湯の鋳塊半径１／２において、固液界面における凝固時冷却速度を１℃／秒以上とすることによって、金属間化合物が微細均一で組成的偏析も少ない鋳塊が極めて安定に得られるのでより望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明に係る好適な実施形態について図面に基づき詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明に係る情報記録媒体は、これを構成する反射金属層を、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム（Ａｌ）合金とすることにより、上述した作用・効果が得られる。換言すれば、以下の２点に纏められる。
【００１４】
（１）上記反射金属層、すなわち組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるＡｌ合金の反射金属層は、従来使用されているスパッタ法あるいは蒸着法で形成したＡｌ合金に比べて、物理的および化学的安定性に優れ、経時的な変化が少ない。
（２）具体的には、上記組成のＡｌ合金からなる反射金属層を、雰囲気温度８５℃で相対湿度９５％の環境下に９６時間放置しても、反射金属層の反射率は殆ど無かった。また、情報の読取におけるジッターやピットエラーも極めて小さいことから、上記反射金属層を備えた情報記録媒体は、信号特性の長期安定性において優れていることが明らかとなった。
【００１５】
以下では、上記作用が確認されたＡｌ合金の組成について、情報記録媒体を構成する反射金属層、並びに、この反射金属層の形成に用いる薄膜形成用母材及びその製造方法という観点から詳述する。
（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ）
Ａｌに添加されるＳｉ、ＭｎおよびＴｉは、従来技術と同様にＡｌ反射膜の耐食性および信号特性の長期安定性を付与するために添加するものである。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの好適な含有範囲は、重量％で、Ｓｉが１．０〜１０％、Ｍｎが０．８〜１．２％、Ｔｉが０．２〜０．３％である。
成膜処理によって得られた反射金属層においては、前述したとおりＳｉ、ＭｎおよびＴｉはＡｌ地に固溶して金属層の強度を向上し、一部はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｔｉ系等の金属間化合物を形成したとしても極微細な化合物で、反射金属層の表面を安定化して耐食性が向上するものと思われる。特にＳｉはその添加量を増すことによって反射率は低下する傾向にあるが、Ｓｉ添加量によって反射率を定めることができる。Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉ含有量が各々の下限値より低いと、この表面安定化による耐食性向上という効果が少なくなる。またそれぞれが上限値を超えると、反射金属層の表面における粗面化が進み、その結果、入射するレーザー光線の乱反射が増大し、反射率の低下が発生するので好ましくない。
【００１６】
（Ｆｅ）
Ａｌに添加されるＦｅは、Ｓｉ、ＭｎおよびＴｉの存在下で反射金属層の信号特性の長期安定性付与のために添加するものである。Ｆｅの好適な含有範囲は、重量％で、０．０５〜０．２５％である。
即ち、Ｆｅをこの下限値０．０５％以上含有させると、反射金属層中のＦｅ固溶量が増すにつれて、さらに反射金属層の強度が向上し、反射金属層は安定性が増加した結果、反射金属層の信号特性の長期安定性が向上したものと思われる。
本発明に係る薄膜形成用母材は、Ｆｅをこの含有範囲としたＡｌ合金溶湯を用い半連続鋳造して作製するので、通常方法では粗大化し易いＡｌ−Ｍｎ系等の化合物をＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系等の微細化合物とすることができる。
従って、このようなターゲット材を使用してスパッタもしくは蒸着により反射金属層を形成すれば、反射金属層はその表面における粗面化が抑制されるので、反射率の向上や耐食性の改善が図れるので、信号特性の長期安定性が向上する。
【００１７】
なお、本発明に係るＡｌ合金は、Ｔｉ存在下においてＢを、重量％で、０．００１〜０．０２％の範囲で添加してもよい。この範囲でＢ添加すると、反射金属層をなす膜組織の微細化を促進できるのでより望ましい。
さらに、本発明におけるＡｌ合金は不可避不純物として、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｖ等を含むが、これらの各含有量は重量％で０．０５％以下とし、不可避不純物の総量は０．１５％以下とするのがよい。不可避不純物がこの範囲を超えると、上述したＳｉ、Ｍｎ、ＴｉあるいはＦｅの添加効果が阻害されるので芳しくない。
【００１８】
換言すれば、薄膜形成用母材は、スパッタ法の原材料として使用され、この原材料から作製される反射金属層は均一で耐食性を妨げる化合物のなるべく少ないものが望まれる。従って、均一な反射金属層を得るには、薄膜形成用母材をより均一なものとする必要がある。即ち、薄膜形成用母材に例えば粗大な金属間化合物が存在すれば、その化合物がスパッタされたときに雰囲気の組成が一時的に変化してスパッタされ、反射金属層の均一性を妨げる。しかしながら、本発明に係る半連続鋳造法によれば、反射金属層の強度あるいは安定性を改善するために含有させるＦｅを高濃度に含む組成としても、均一な鋳塊が得られる。ゆえに、この鋳塊から作製された薄膜形成用母材は、反射金属層を形成するのに好適である。
ここで、半連続鋳造法とは、アルミニウム（Ａｌ）合金溶湯を鋳型内に給湯し、鋳型内でこれを冷却し、凝固して得られた鋳塊を鋳型底部より引き出しつつ、この鋳塊を水冷して連続的に急冷鋳造する方法である。図５は半連続鋳造法を示す模式的な説明図である。図５において、２１は水冷鋳型、２２は冷却水、２３はアルミニウム（Ａｌ）合金溶湯、２４は鋳塊、２５は受台、２６は湯溜、２７はチューブ、２８はフロート、２９は固液界面である。
【００１９】
以下は、半連続鋳造法にて本発明に係る薄膜形成用母材を作製する手順に従い説明する。
先ず、受台５５は水冷鋳型５１内に収納（図示せず）した状態とする。
次いで、湯溜５６内にＡｌ合金溶湯５３を導入する。導入されたＡｌ合金溶湯５３は、チューブ５７を通過してフロート５８に至り、このフロート５８で水冷鋳型５１内に給湯される。図５の矢印ａ１、ａ２、ａ３は湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３が水冷鋳型５１内に給湯される方向を示す。なお、水冷鋳型５１は水冷手段として水５２を内蔵する。
その際、フロート５８は、適当量のＡｌ合金溶湯５３が水冷鋳型５１内に給湯された時点で、チューブ５７の開口部を塞ぎ、水冷鋳型５１内におけるＡｌ合金溶湯５３’の上面位置を一定に保つように働き、Ａｌ合金溶湯５３’量を調節する。
そして、この水冷鋳型５１内に給湯されたＡｌ合金溶湯５３’は水冷鋳型５１と受台５５で冷却され、冷却を受けた部分が凝固する。この凝固した部分を鋳塊５４と呼ぶ。
この凝固を確認しながら、順次受台５５を水冷鋳型５１より下方（図５の矢印Ｃの方向）に引き出す。その際、この引き出された鋳塊５４は、その側面に沿って流れ下る（図５の矢印ｂ１、ｂ２の方向）ように水冷鋳型５１から供給される水流５２’によって更に冷却され続ける。
つまり、受台２５が下方に引き出されるにつれて、湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３はチューブ５７、フロート５８を通過して水冷鋳型５１内に給湯され、その後、水冷鋳型５１内で急冷されて鋳塊５４が得られる。
【００２０】
この作業を連続的に行うことにより図５に示す如き状態になる。湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３の温度は７１５℃〜７６０℃が適当である。７１５℃より低いと合金元素が溶解しきれず、一部化合物として存在する鋳塊５４が形成される。一方、７６０℃を超えると水冷鋳型５１内で堅固に凝固できず、水冷鋳型５１よりＡｌ合金溶湯５３’が漏れる恐れがある。従って、薄膜形成用母材として好ましい結晶形態である鋳塊５４を製造するためには、湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３の温度を７１５℃〜７６０℃とする必要がある。
また、水冷鋳型５１内のＡｌ合金溶湯５３’の凝固時の冷却速度は１℃／秒以上が適当である。１℃／秒未満であると、合金元素を含む化合物が粗大化した鋳塊５４となる恐れがあるので、この鋳塊５４からは好ましい薄膜形成用母材は得られ難く、ひいては情報記録媒体に適した均一な金属反射層も形成し難い。凝固時の冷却速度には上限は見られないことから、凝固速度は速ければ速いほど好ましい。なお、ここで、凝固時の冷却速度を測定した位置は、図５に符号５９で示した固液界面において、その半径の１／２となる位置、すなわち図５に矢印ｄで示した矢先の位置である。なお、水冷鋳型５１内におけるＡｌ合金溶湯５３’を機械的あるいは電磁力等によって攪拌しながら鋳造すると、鋳塊内部の組織を一層均一にできて好ましい。また水冷鋳型５１上に溶湯５３’を溜めておける断熱材製の鋳型を設けたいわゆるホットトップ鋳型を用いて鋳造すると、鋳塊の周辺部分の組織を一層均一にできて好ましい。
【００２１】
以下では、上記方法で得られた薄膜形成用母材を用いて作製した上記組成からなる反射金属層を適用するのに好適な情報記録媒体について、その構成や情報の読取方法等という観点から詳述する。
図１は、本発明に係る情報記録媒体の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体１０は、コンパクトディスク（通常ＣＤと略称される）などで採用されている単盤ディスクと呼ばれる構造を備えた媒体である。
詳細には、この情報記録媒体１０は、情報ピット１４を有する信号層（記録層）１５、この情報ピット１４を備えた面に沿って設けられる反射金属層１２、並びに、この反射金属層１２の上に設けられる保護層１３を備え、この保護層１３が最表面をなす表面１９Ｆと平坦をなす裏面１９Ｂとをもつ基板１１からなり、この基板１１の裏面１９Ｂ側から情報ピット１４に光Ｌ１を入射させることを特徴としている。この裏面１９Ｂは再生面と呼ばれ、再生面側から情報ピット１４に向けて集光手段１８を通してレーザー光線等の光Ｌ１を入射し、戻り光を不図示の検知手段で検出することによって情報を再生する。
【００２２】
この構成からなる媒体は、先ず光Ｌ１に対して透明な基板１１に上述の如く種々の情報をデジタル信号に変換した信号が情報ピット１４の列として穿孔記録し、この情報ピット１４を含む透明な基板１１の薄層は信号層（もしくは記録層）１５と呼ばれている。
次いで、デジタル信号に変換した信号を情報ピット１４の列として穿孔記録された信号層（記録層）１５を含む透明な基板１１には、スパッタ法または蒸着法等の手段で情報ビット１４面に光Ｌ１を反射する反射金属層１２が設けられる。そして、反射金属層１２が設けられた後に保護層１３が設けられる。この反射金属層１２として、上述した本発明に係る組成のアルミニウム合金からなる薄膜を用いる。
光Ｌ１はピックアップ装置の光源（図示せず）から発せられるもので、集光手段１８で集光され反射金属層１２面に収斂する。読み取りにあたっては、情報記録媒体１０を回転させ、透明な基板１１のフラットな再生面１９Ｂ側から光Ｌ１を入射させ、収斂した光線が情報ビットを走査し、反射金属層１２からの反射光を前記ピックアップ装置で検知し、情報ビット１４の列に変換することで、音声や画像、文字などの情報として読み取るものである。
【００２３】
図２は、本発明に係る情報記録媒体の他の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体２０は、一般に片面単層ディスクと呼ばれる媒体であり、構造的には、第一基板２１の保護層２３側に接着剤２６を介して第二基板２７を貼り合わせた点のみ図１に示す情報記録媒体１０と異なる。
詳細には、情報ピット２４を有する信号層２５、この情報ピット２４を備えた面に沿って設けられる反射金属層２２、並びに、この反射金属層２２の上に設けられる保護層２３を備え、この保護層２３が最表面をなす表面と平坦をなす裏面２９Ｂとをもつ第一基板２１と、表裏両面とも平坦をなす第二基板２７とを具備し、第一基板２１と第二基板２７の各々の表面同士が接着剤２６で固着されてなり、この第一基板２１の裏面２９Ｂ側から情報ピット２４に光Ｌ２を入射させることを特徴としている。
図２に示す構成の情報記録媒体２０は、保護層２３の上に第二基板２７が接着剤２６を介して強固に接着されているので、情報記録媒体１０に比べて情報ピット２４側が外力から保護される点において優れており、媒体が使用される雰囲気の影響も受けづらい構造をなしている。図２の情報記録媒体２０における情報の読取方法は、上述した図１の情報記録媒体１０の場合と同様である。
【００２４】
図３は、本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体３０は、一般に両面単層ディスクと呼ばれる媒体であり、構造的には、図１に示す情報記録媒体１０を２枚用意し、各々の媒体の保護層１３側同士を接着剤を介して貼り合わせた構造をなしている。
詳細には、情報記録媒体３０は、
情報ピット３４ａを有する信号層３５ａ、この情報ピット３４ａを備えた面に沿って設けられる反射金属層３２ａ、並びに、この反射金属層３２ａの上に設けられる保護層３３ａを備え、この保護層３３ａが最表面をなす表面と平坦をなす裏面３９ａとをもつ第一基板３１ａと、
情報ピット３４ｂを有する信号層３５ｂ、この情報ピット３４ｂを備えた面に沿って設けられる反射金属層３２ｂ、並びに、この反射金属層３２ｂの上に設けられる保護層３３ｂを備え、この保護層３３ｂが最表面をなす表面と平坦をなす裏面３９ｂとをもつ第二基板を具備しており、
この第一基板３１ａと第二基板３１ｂの各々の表面同士が接着剤３６で固着されてなり、第一基板３１ａと第二基板３１ｂの各々の裏面３９ａ、３９ｂ側から、各々の情報ピット３４ａ、３４ｂに各々光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを入射させることを特徴としている。
【００２５】
したがって、上記構成の情報記録媒体３０における情報の読取方法は、図１の情報記録媒体１０では片面（再生面１９Ｂ）側から行っていた読取を、両面（再生面３９ａと再生面３９ｂ）でそれぞれ読取を行う点が大きく異なっている。具体的には、次に述べるような２つのステップ（Ｓ３１）と（Ｓ３２）により行われる。
（Ｓ３１）先ず再生面３９ａ側で読取をする際は、情報記録媒体１０と同様に情報記録媒体３０を回転させ、透明な基板３１ａのフラットな再生面３９ａ側からレーザー光線等の光Ｌ３ａを入射させ、集光手段３８ａで集光させて情報ビット３４ａに設けられた反射金属層３２ａ面に収斂させる。収斂した光線が情報ビットを走査し、反射金属層３２ａからの反射光を不図示のピックアップ装置で検知し、情報ビット３４ａの列に変換することで、音声や画像、文字などの情報として読み取るものであることは図１の場合と同様である。
（Ｓ３２）次いで、情報記録媒体３０の場合は、再生面３９ａ側からの読取終了後、再生面３９ｂ側からレーザー光線等の光Ｌ３ｂを入射させ、集光手段３８ｂで集光させて情報ビット３４ｂ設けられた反射金属層３２ｂ面に収斂させる。読取は先に述べた情報ビッット３４ａを光Ｌ３ａで読み取る場合と同様に、情報ビッット３４ｂを光Ｌ３ｂを用いて読み取る。
これにより、情報記録媒体３０は、片面読取の場合すなわち情報記録媒体１０や情報記録媒体２０に比べて２倍の情報読取力を有する。
【００２６】
図４は、本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。この情報記録媒体４０は、一般に片面２層ディスクと呼ばれる媒体であり、構造的には、図３に示す情報記録媒体３０と同じである。しかしながら、図３の情報記録媒体３０では両面から読取が行われるのに対して、図４の情報記録媒体４０は片面から読取を行う点において異なる。
詳細には、情報記録媒体４０は、
情報ピット４４ａを有する信号層４５ａ、この情報ピット４４ａを備えた面に沿って設けられる反射金属層４２ａ、並びに、この反射金属層４２ａの上に設けられる保護層４３ａを備え、この保護層４３ａが最表面をなす表面と平坦をなす裏面４９ａとをもつ第一基板４１ａと、
情報ピット４４ｂを有する信号層４５ｂ、この情報ピット４４ｂを備えた面に沿って設けられる反射金属層４２ｂ、並びに、この反射金属層４２ｂの上に設けられる保護層４３ｂを備え、この保護層４３ｂが最表面をなす表面と平坦をなす裏面４９ｂとをもつ第二基板を具備しており、
この第一基板４１ａと第二基板４１ｂの各々の表面同士が接着剤４６で固着されてなり、第一基板４１ａの裏面４９ａ側から、第一基板４１ａと第二基板４１ｂの各々の情報ピット４４ａ、４４ｂに各々光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを入射させることを特徴としている。
【００２７】
したがって、上記構成の情報記録媒体４０における情報の読取方法は、次に述べるような２つのステップ（Ｓ４１）と（Ｓ４２）により行われる。
（Ｓ４１）再生面４９ａ側から光Ｌ４ａを入射させて情報ピット４４ａの読取をする際は、情報記録媒体３０におけるステップ（Ｓ３１）と同様に読取が行われる。つまり、先ず再生面４９ａ側で情報ピット４４ａの読取をする際は、情報記録媒体４０を回転させ、透明な基板４１ａのフラットな再生面４９ａ側からレーザー光線等の光Ｌ４ａを入射させ、集光手段４８ａで集光させて情報ビット４４ａに設けられた反射金属層４２ａ面に収斂させる。収斂した光線が情報ビットを走査し、反射金属層４２ａからの反射光を不図示のピックアップ装置で検知し、情報ビット４４ａの列に変換することで、音声や画像、文字などの情報として読み取るものである。
（Ｓ４２）次いで、情報記録媒体４０の場合は、再生面４９ａ側から光Ｌ４ａを入射させて情報ピット４４ａを読み取った後、同じ再生面４９ａ側から光Ｌ４ｂを入射させて今度は情報ピット４４ｂの読み取りを行う。
その際は、再生面４９ａ側から光Ｌ４ｂを入射させ、集光手段４８ｂで集光させて情報ピット４４ｂに設けられた反射金属層４２ｂに収斂させて読み取る。この場合、レーザー光線等の光Ｌ４ｂの少なくとも一部は情報ピット４４ａに設けられた反射金属層４２ａを通過させる必要があるため、反射金属層４２ａとしては極薄い膜厚のものが好ましく、例えば厚さ２０ｎｍ程度の金（Ａｕ）膜が好適である。このような形態からなる反射金属層４２ａを通過した光Ｌ４ｂが情報ピット４４ｂに収斂し、反射光がピックアップの検知手段（図示せず）で検知されて、情報として読み取るものである。
つまり、情報記録媒体４０は、情報記録媒体３０と同様に、片面読取の場合すなわち情報記録媒体１０や情報記録媒体２０に比べて２倍の情報読取力を有する。特に、情報記録媒体４０は、この２倍の情報読取力を片面からの読取で実現できる点が情報記録媒体３０と異なる。つまり、情報記録媒体４０は光源やピックアップ等の読取手段を媒体の片面側に配置しさえすれば良いことから、情報記録媒体４０から情報を読み取る装置の薄型化を図る上で大きく寄与する。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
本例では、先ず、Ｓｉ、Ｆｅ、ＭｎおよびＴｉを含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるＡｌ合金である鋳塊（直径２０ｃｍφ）を半連続鋳造法で作製した。その際、Ａｌ合金が含有する各種元素を、Ｓｉは０．０５〜１５％、Ｆｅは０．０１〜０．３０％、Ｍｎは０．０１〜１．５％、Ｔｉ：０．０１〜０．３５％の各範囲で変更することにより各種組成のＡｌ合金を形成した。
半連続鋳造法における湯溜内溶湯温度は７２０℃〜７２５℃とした。また鋳塊の凝固時の冷却速度は半径１／２の位置における固液界面の位置で２〜１０℃／秒であった。表１〜３には、得られた鋳塊の組成を発光分光分析法により調べた結果を示した。なお、この表中に示した組成以外の残部は、Ａｌと不可避不純物である。この鋳塊から薄膜形成用母材として表１〜表３に示した各種組成のスパッタターゲット材を作製した。
このスパッタターゲット材を用い、図２に示す片面単層ディスク構造の情報記録媒体２０の反射金属層２２を作製した。反射金属層２２は、厚さ０．６ｍｍで、透明のポリカーボネート樹脂からなる基板２１の情報ピット２４面上にスパッタ法により形成し、その厚さは５０ｎｍとした。得られた反射金属層の組成を分析した結果、使用した各スパッタターゲット材の組成と形成した反射金属層の組成は同じであることが確認された。
【００２９】
次いで、各組成のＡｌ合金からなる反射金属膜２２を設けた情報記録媒体２０を、雰囲気温度が８５℃で相対湿度が９５％の環境中に、９６時間暴露放置し、情報記録媒体に対して高温高湿負荷テストを行った。ここで、高温高湿負荷テストは、所定の暴露放置時間毎に、所定値以上の欠落（ピットエラー）等を測定する信号系評価と反射金属層の反射率を測定評価する２項目からなる。
反射率とは、反射金属層２２に対して、図２に示す如くレーザー光線からなる光Ｌ２を入射させ、反射光量を測定し、入射光量に対する反射光量の比率から求めた数値である。表１〜３に示す反射率の評価結果において、「前」とは暴露時間０時間、即ち暴露前の反射金属層の反射率を示す。一方、「後」とは９６時間の暴露放置を終えた後の反射金属層の反射率を示す。
信号系の評価結果とは、ＤＶＤ規格に基づきジッターとピットエラーを評価し、各規定値を満たすか否かを調べた結果である。表１〜３に示す信号系の評価結果における○印は、ジッター及びピットエラーが評価基準を満足し、情報記録媒体として良好であることを示す。一方、×印はこの評価基準を満たさないことを示す。
【００３０】
表１〜３に示した各組成は、次のような意図で変更された。
表１の上段は、各元素の最小値に対して他の元素の含有量を増加させた場合を検討した結果である。これに対して、表１の下段は、Ｓｉの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｆｅ＝０．１５％、Ｍｎ＝１．０％、Ｔｉ＝０．２５％）した場合である。
表２の上段は、試料Ｎｏ．１６以外は、Ｆｅの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｍｎ＝１．０％、Ｔｉ＝０．２５％、Ｓｉ＝５．０％）した場合である。一方、表２の下段は、Ｍｎの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｆｅ＝０．１５％、Ｔｉ＝０．２５％、Ｓｉ＝５．０％）した場合である。
表３の上段は、Ｔｉの含有量を変更し、他の元素はある一定値に固定（Ｆｅ＝０．１５％、Ｍｎ＝１．０％、Ｓｉ＝５．０％）した場合である。最後に、表３の下段に記載した試料Ｎｏ．３０〜３２は、Ｆｅ含有量を最小値０．０１％としてＳｉ含有量を大きく変えた場合を示し、試料Ｎｏ．３３はＦｅを含有しない場合である。
【００３１】
【表１】
【表２】
【表３】
表１〜３より、以下に述べる評価結果が得られた。但し、以下の説明で用いる％は重量％を表す。
（１）試料１〜５の結果より、Ａｌ合金が含有する個別の元素すなわちＦｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｉを増加させても、信号系の評価結果は改善しない。
（２）試料６〜９の結果より、Ｆｅを０．１５％含有させたＡｌ合金に、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｉを所定量以上に加えていくと、信号系の評価結果において良好となる暴露時間が伸びていき、信号系の評価に著しい改善が見られた。
（３）表１下段（試料８〜１５）の結果より、Ｓｉ含有量を１〜１０％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（４）表２上段（試料１１、１６〜２１）の結果より、Ｆｅ含有量を０．０５〜０．２５％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（５）表２下段（試料１９、２２〜２５）の結果より、Ｍｎ含有量を０．８〜１．２％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（６）表３上段（試料１１、２６〜２９）の結果より、Ｔｉ含有量を０．２〜０．３％とした時、信号系の評価結果が良好（暴露９６時間後でも○印）であり、かつ、暴露後の反射率も７０％以上を確保できる。
（７）試料３０〜３２の結果より、Ｆｅ含有量が少ない（０．０１％）とＳｉ含有量を増加させても、９６時間後の信号系の評価結果は改善しない。但し、反射率は暴露後も高い値を維持できる。
（８）試料３３の結果より、Ｆｅを含有しないと、Ａｌ合金にＭｎ、Ｔｉ、Ｓｉを所定量以上に加えても、９６時間後の信号系の評価結果は改善しない。
【００３５】
以上の結果から、情報記録媒体２０を構成する反射金属層２２として、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる薄膜を設けることにより、上述した高温高湿負荷テストにおいて極めて良好な媒体が安定して得られることが明らかとなった。
なお、ここでは、図２に示す片面単層ディスク構造の情報記録媒体２０の反射金属層２２に、本発明に係る組成を適用した場合について詳述したが、他の構造の情報記録媒体１０、３０、４０においてもほぼ同様の結果が得られることが見出された。
したがって、本発明に係る組成、すなわち重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成のＡｌ合金を反射金属層に採用すれば、長期信頼性に優れた情報記録媒体の提供が可能になると判断した。
【００３６】
（実施例２）
本例では、実施例１でＡｌ合金を作製する際に用いた半連続鋳造法に代えて金型鋳造法を用い、実施例１における試料１１の組成からなるＡｌ合金の鋳塊を作製した。鋳塊の直径は実施例１と同様に２０ｃｍとした。
本例に係る金型鋳造法の鋳造条件は、半連続鋳造法における湯溜に相当するレンドル内の溶湯温度を７２０〜７２５℃とし、凝固時の冷却速度は、鋳塊長さ１／２で半径の１／２の位置で０．０１〜０．０５℃／秒であった。
つまり、実施例１で用いた半連続鋳造法と大きく異なる点は、凝固時の冷却速度である。具体的には、半連続鋳造法における凝固時の冷却速度が１℃／秒以上であるのに対して、本例に係る金型鋳造法における凝固時の冷却速度は０．０１〜０．０５℃／秒であり、前者に比べて後者は凝固時に約１００倍遅く冷却処理される。
本例に係る金型鋳造法で得られた鋳塊からも、実施例１と同様にスパッタターゲット材を製作した。
そして、このスパッタターゲット材を使用して、実施例１と同じ条件で透明のポリカーボネート樹脂の情報ピット面にスパッタ処理し、実施例１と同じ構成の図２に示す情報記録媒体２０を作製し、実施例１と同じ項目について同条件で測定した。その結果を表４に示す。なお、本例で作製した試料は試料３４と呼称する。なお、表４には比較のため、実施例１で作製した試料１１の結果も合わせて示した。
【００３７】
【表４】
表４の結果から、鋳造に際して冷却速度の遅いスパッタターゲット材を用いて形成した反射金属層を備えた媒体（試料３４）は、鋳造の冷却速度が速い半連続鋳造法で得たスパッタターゲット材を用いて形成した反射金属層を備えた媒体（試料１１）と比較して、信号系の評価においては大きな差はなく、反射率においても良好であるが、反射率の劣化速度が大きいことが分かった。
つまり、９６時間暴露後において試料１１では反射率に変化は見られないのに対して、試料３４では反射率が７３％から７０％へと低下する傾向を示すことから、本発明に係る組成のＡｌ合金を鋳造して作製する方法は、鋳造時の冷却速度が速い半連続鋳造法が好ましいと判断した。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る情報記録媒体は、信号層を構成する反射金属層として、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム（Ａｌ）合金を設けた。これにより、化学的に安定で反射率の経時変化が小さく、しかも信号特性も良好な情報記録媒体の提供が可能となった。特に、本発明に係る情報記録媒体は、作製後の諸特性が優れるばかりではなく、雰囲気温度８５℃、相対湿度９５％という高温高湿の雰囲気に長時間放置された後でも、この初期特性を維持できる。ゆえに、従来より長期信頼性の面において著しく改善された情報記録媒体の提供が可能となる。
【００４０】
また、上記組成の反射金属層を設けさえすれば、媒体構造に依らず、上記効果が得られる。本願では、図１〜図４に示した代表的な４種類の情報記録媒体に適用した例について述べたが、本発明は、反射金属層が形成された信号層に光を照射することにより信号を読み取る情報記録媒体であれば、如何なる構造の媒体にも応用できることは言うまでもない。
上記作用・効果をもたらす反射金属層を形成するためには、反射金属層と同じ組成のアルミニウム合金からなる薄膜形成用母材が好適である。反射金属層を設ける作製法に応じて、母材の形態はスパッタターゲット材として提供される。
【００４１】
上記薄膜形成用母材は、均一で耐食性に優れた反射金属層を形成する原材料として用いるものである。従って、母材内に例えば粗大な金属間化合物が存在し、その化合物がスパッタあるいは蒸着され、雰囲気の組成が一時的に変化した結果、形成される反射金属層の均一性が阻害される懸念があってはならない。これに対し、本発明に係る組成、すなわち重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる薄膜形成用母材は、含有する金属間化合物が極めて少ないことから、上記特質すなわち高温高湿下における優れた耐久性を備えた反射金属層を安定して作製することに寄与する。
また、上記組成の薄膜形成用母材を安定して製造するためには、半連続鋳造法が有効である。特に、半連続鋳造法で上記組成のＡｌ合金を作製するためには、湯溜５６内のＡｌ合金溶湯５３の温度と、水冷鋳型５１内のＡｌ合金溶湯５３の凝固時の冷却速度とを所定値とすることが重要であり、これにより、含有する金属間化合物の極めて少ない母材が常に安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る情報記録媒体の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】 本発明に係る情報記録媒体の他の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】 本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。
【図４】 本発明に係る情報記録媒体の更に他の一例を示す模式的な断面図である。
【図５】 本発明に係る半連続鋳造法を示す模式的な説明図である。
【符号の説明】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ 光、
１０、２０、３０、４０ 情報記録媒体、
１２、２２、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ 反射金属層、
１３、２３、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ 保護層、
１４、２４、３４ａ、３４ｂ、４４ａ、４４ｂ 情報ピット、
１５、２５、３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ 信号層（記録層）、
１８、２８、３８ａ、３８ｂ、４８ａ、４８ｂ 集光手段、
１９Ｆ 表面、
１９Ｂ、２９Ｂ、３９ａ、３９ｂ、４９ａ、４９ｂ 裏面、
２１、３１ａ、４１ａ 第一基板、
２６、３６、４６ 接着剤、
２７、３１ｂ、４１ｂ 第二基板、
５１ 水冷鋳型、
５２ 冷却水、
５３ 湯溜５６内のアルミニウム（Ａｌ）合金溶湯、
５４ 鋳塊、
５５ 受台、
５６ 湯溜、
５７ チューブ、
５８ フロート、
５９ 固液界面。
Claims (10)
- 反射金属層が形成された信号層に光を照射することにより信号を読み取る情報記録媒体において、
前記反射金属層は、その組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする情報記録媒体。 - 前記信号層は情報ピットを有し、前記反射金属層が該情報ピットを備えた面に沿って設けられたことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
- 情報ピットを有する前記信号層、該情報ピットを備えた面に沿って設けられる前記反射金属層、並びに、該反射金属層の上に設けられる保護層を備え、該保護層が最表面をなす表面と平坦をなす裏面とをもつ基板からなり、
前記基板の裏面側から情報ピットに光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。 - 情報ピットを有する前記信号層、該情報ピットを備えた面に沿って設けられる前記反射金属層、並びに、該反射金属層の上に設けられる保護層を備え、該保護層が最表面をなす表面と平坦をなす裏面とをもつ第一基板と、表裏両面とも平坦をなす第二基板とを具備し、該第一基板と該第二基板の各々の表面同士が接着剤で固着されてなり、
前記第一基板の裏面側から情報ピットに光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。 - 情報ピットを有する前記信号層、該情報ピットを備えた面に沿って設けられる前記反射金属層、並びに、該反射金属層の上に設けられる保護層を備え、該保護層が最表面をなす表面と平坦をなす裏面とをもつ第一基板と第二基板を具備し、該第一基板と該第二基板の各々の表面同士が接着剤で固着されてなり、
前記第一基板と前記第二基板の各々の裏面側から、各々の情報ピットに光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。 - 情報ピットを有する前記信号層、該情報ピットを備えた面に沿って設けられる前記反射金属層、並びに、該反射金属層の上に設けられる保護層を備え、該保護層が最表面をなす表面と平坦をなす裏面とをもつ第一基板と第二基板を具備し、該第一基板と該第二基板の各々の表面同士が接着剤で固着されてなり、
前記第一基板の裏面側から、前記第一基板と前記第二基板の各々の情報ピットに光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。 - 組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする薄膜形成用母材。
- 前記アルミニウム合金はスパッタターゲット材であることを特徴とする請求項７に記載の薄膜形成用母材。
- 組成が、重量％で、Ｓｉ：１．０〜１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．２５％、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．２〜０．３％を含有し、残りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金溶湯を用い、半連続鋳造法で鋳造して鋳塊を作製する工程を備えることを特徴とする薄膜形成用母材の製造方法。
- 前記工程は、前記アルミニウム合金溶湯の湯溜内における溶湯温度を７１５℃〜７６０℃とし、該アルミニウム合金溶湯の鋳塊半径１／２において、固液界面における凝固時冷却速度を１℃／秒以上とすることを特徴とする請求項９に記載の薄膜形成用母材の製造方法。
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