JP4282236B2 - 光データ記憶ディスク - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、一方のディスク表面からディスクの厚さの方向に向けて、それぞれ記憶する情報に応じた溝のある境界表面が少なくとも二つ設けられ、所与の波長で入射角<90℃の光に対して、最も内側の、溝のある境界表面は反射層を、その他の少なくとも一つの境界表面は部分反射/部分透過層をそれぞれ有し、さらに表面と反射層との間のその他のディスク材料は、前記光を基本的に透過し、反射層は第一の金属合金から、部分反射層は第二の金属合金からなる、光データ記憶ディスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
そのようなデータ記憶ディスクは、US−A−5 640 382から周知である。一方のディスク表面からディスクの厚みの方向に向けて、このディスクはまず透明基板と、次に情報が刻み込まれた第一の境界表面上の部分反射層と、透過スペーサ層と、最後に、情報が刻み込まれた第二の境界表面上の高反射層とを有する。
【0003】
最初に挙げられた透明基板は、例えばポリカーボネートまたは無定形ポリオレフィンのようなポリマ材料製であり得る。一方また、これにガラスやポリメチルメタクリラートを使用することも可能である。(前掲文献において)周知のように、この基板はまたPMMA製でもあり得る。スペーサ層はさらに、例えばポリマ製であり得る。600から850nmのレーザー光のための高反射層は、アルミニウム、金、銀、銅またはそれらの合金のうちの一つから形成される。レーザー光線の波長領域は、他の箇所で述べられるように、500nmにまで達し得る。
【0004】
前掲の米国特許文献によると、部分反射層には、その光学的特性および特にその環境の影響に対する安定性から、金が使用されるのが好ましい。いずれにせよ、金は高価であるという認識がある。したがって、前記部分反射層にはさらに、コスト削減のために、より安価な金属と金を合金するよう、提案される。その際には、環境の影響に対する安定性を維持するために、部分反射層の合金には少なくとも10at%、好ましくは20at%の金が保持される。
【0005】
金との合金金属には銀または銅が挙げられる。
US−5 640 382は、この発明の前提となる光データ記憶装置の構造に関して、この発明の一部を成すものとして引用される。
【0006】
そのような光データ記憶ディスクでは、それが例えばDVD9として、すなわち1966年8月のDVD標準「読み出し専用ディスク用DVD仕様」Version 1.0の定義によるデジタル・ヴァーサタイル・ディスクDigital Versatile Diskとして形成されると、レーザー光線の波長が所与の値、特に650nmである場合、部分反射層ならびに反射層における反射によって再び出射するレーザ光線が、レーザーから入射する光の、それぞれ必ず18から30%と成るよう求められる。DVD9とは今日では、片側二重層ディスク(Single sided dual layer disc) のことである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、
・光分割について、上記仕様を遵守しながら、
・製造については、はるかにコスト安で、かつ
・その層は、例えば腐食のような環境の影響に対して化学的安定性を有し、従来のデータ記憶ディスクと同程度に諸要求を満たす、
上述のような光データ記憶ディスクを提案することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この課題は、前記データ記憶ディスクにおいて、以下によって解決される。すなわち、
・少なくとも二つの層の合金が、一つまたは複数の同じ金属を含み、かつこの一つまたは複数の金属成分が全体で、それぞれの合金の50at%より多くを占め、
・合金が金を含む場合、その成分はそれぞれの合金の最大50at%までにすぎない。
【0009】
合金が、それぞれの合金の50at%より多くを占める一つまたは複数の金属を含むことによって、このそれぞれの合金部分について同じ被覆ソース配置を使用することが可能となる。これによって、前記データディスクの製造プロセスを大幅に合理化するための土台ができる。さらに、そもそも一方、および/または他方の合金に金が用いられても、その成分は合金材料の最大50at%までにすぎないので、使用される合金材料自体のコストからしても、この発明のディスクの製造コストは低くなる。
【0010】
それぞれの合金材料において50at%より多くを占める、前記複数の同一金属の成分比を層毎に別々に指定することは、もちろん可能であるが、好ましい一実施形態においては、合金における前記同一金属の成分比を同じとし、さらに好ましくは、この同一金属全体の合金材料における成分比もまた同じとするよう、提案される。
【0011】
これによって、前記同一金属のための被覆ソース配置を、双方の層を布設する際、層毎に特定せず同様に操作することが可能となる。
【0012】
さらにもう一つの好ましい実施形態では、合金全体が同じ金属で、さらに好ましくは同じ合金成分比で形成されるよう提案される。その場合は当然、N、O、Arのようなさらなる元素が微粒に含まれ得る。したがって、層は引き続き同じ被覆ソース配置によって布設され得る。
【0013】
この発明によるデータ記憶ディスクの第一の、特に好ましい実施形態では、それぞれの合金材料の50at%より多くを各々占める前記共通の金属、ないし特に好ましくは合金全体が、
AgxMayMbzまたは
CuxMayMbzであり、
x>50%であるが、
xは層毎に、所与の範囲内で自由に変化し得る。MaおよびMbは、第二ないし第三の金属を表す。
【0014】
さらに、特に好ましい実施形態において、特にAgxMayMbzが使用される場合、第二の金属Maとしてパラジウムがy>zで使用されるよう、すなわち場合によっては使用される第三の金属Mbより高い成分比で使用されるよう、提案される。ただし、この明細書ならびに特許請求項にx、y、zとして挙げられる数量表示は全て、層材料合金100at%のうちのat%である。
【0015】
その場合、さらに以下のように提案される。すなわち、
0<y≦10、好ましくは1≦y<10であり、かつ
0<z≦10、好ましくは1≦z<10である。
【0016】
したがって、上述の合金が前記三つの金属からなる場合、それぞれAgないしCuについて以下のとおりとなる。すなわち、
x=100−y−z
第三の金属を用いない、もう一つの好ましい実施形態では、以下のとおりである。すなわち、
0<y≦15、好ましくは1≦y<15であり、かつ
z≒0
したがってこれは、銀−パラジウム合金層および/または銅−パラジウム層となるが、銀−パラジウム層の方が明らかに好ましい。
【0017】
この場合さらに、以下のように提案される。すなわち、
5≦y≦10、好ましくは5<y<10であり、かつ
z≒0
これは、特にパラジウムを有する銀合金層の場合、好ましくは銀−パラジウム合金からのみなる層の場合に望ましい。
【0018】
このためには、すなわち銀−パラジウム合金を使用する場合には、以下が選択されるよう提案される。
【0019】
y=8およびz≒0
上記の値はまた
Cux、May、Mbz
についてもあてはまるのが好ましく、特に銅−パラジウム合金にもあてはまるが、はるかに好ましくは、それぞれ一つの銀−パラジウム合金が使用されるか、またはそれぞれ銀およびパラジウムを50at%より多く含有する合金が使用される場合である。
【0020】
この場合、上述の第二または第三の金属MaないしMb、特にMaには、上記において好ましいとされたパラジウムの代わりに、金がまた、
y>zで、使用可能である。
【0021】
前記少なくとも二つの層に同じ合金が使用され、したがって両合金の屈折率がnで、吸収係数がkで示されると、好ましくは以下のとおりである。
【0022】
0<n/k≦0.28、特に好ましくは、
0<n/k≦0.20
これは、光がλ=650nmであり、層材料がバルク状の場合である。この場合、反射層における比率は、その厚さのため、バルクにおける比率に完全に対応する。さらに、それぞれの金属合金については、k>2である。
【0023】
この発明によるデータ記憶ディスクの、もう一つの好ましい実施形態では、特に層の光学特性、すなわち反射率、透過率、吸収率の安定性は、24時間空気に晒されると、±2%より優れており、好ましくはさらに±1%より優れている。
【0024】
この発明による製造方法は、請求項11の文言を特徴とし、好ましい実施例は請求項12、この発明によるターゲットは請求項17の特徴において優れている。
【0025】
さらに、仕様内容、コスト安の製造および化学的安定性に関する上述の課題はまた、反射層の形成は別として、部分反射層が、
AgxMayMbzから、または
CuxMayMbzからなり、
x>50%であることによって既に解決し、ただしここで
Maは、金以外の第二の金属
Mbは、好ましくは金以外の、第三の金属を示す。
【0026】
これによって、例えば反射層がアルミニウム合金から形成される場合でも、部分反射層に従来の合金を布設する場合に比して、基本的にコストを大幅に削減することが可能である。
【0027】
ある好ましい実施形態では、部分反射層はAgxMayMbzからなり、第二の金属Maにはパラジウムが使用される。その際、y>zである。
【0028】
さらに、この部分反射層において好ましくは以下のとおりである。
0<y≦10、好ましくは1≦y<10かつ
0<z≦10、好ましくは1≦z<10
一方、もう一つの好ましい実施形態の部分反射層は以下のとおりである。
【0029】
0<y≦15、好ましくは1≦y<15
z≒0、かつさらに好ましくは
5≦y<10、特に好ましくは5<y<10であり、
さらに、
z≒0である。
【0030】
今日特に好ましい、特にAgPd合金からなる部分反射層では、
y=8
z≒0
である。
【0031】
この場合、以下において詳述されるように、前記合金、特にAgPd合金が部分反射層として使用されると、その高い環境安定性が指摘される。
【0032】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参考に、この発明の詳細が説明される。
【0033】
図1には、この出願において述べられたような光データ記憶ディスクが概略的に示される。このディスクは、ディスク表面の一方からdの方向へ内側へ向けて、特にλ=650nmの光に対して透明の、好ましくはポリカーボネートからなる基板1を含み、部分反射、部分透過する層L0がこれに続く。さらに、特に前記光を同様に透過する、例えば接着層のスペーサ層3、ならびに反射層L1が続き、これら全ては、例えばまたポリカーボネートからなるキャリヤ5上にある。前記層L0とL1がそれぞれ設けられる境界表面1/3および3/5には情報刻印紋がある。
【0034】
500nm≦λ≦8580nm、好ましくはλ=650nmのレーザー光IEは、α<90°の角度で記憶ディスクにあてられ、部分反射層L0で部分反射され、成分I0が再び出射する。L0で部分透過された光は反射層L1で完全に反射され、成分I1が出射する。
【0035】
この発明の極めて好ましい一実施形態によると、層L1およびL0の金属合金が同じであり、したがって双方の合金について屈折率をほぼnに、吸収係数をkに設定することが可能であることが前提となる。この場合、金属ないし金属合金の吸収係数kは通常、k>2である。
【0036】
図2には、算出された比率n/kの関数で吸収係数の変化が示される。この場合、信号I0およびI1は完全にバランスがとれており、さらにディスク板上における反射分布は完璧(±0%)であって、その他の損失は全く生じないことを前提とした。図2からわかるように、信号値が18%より大きくなり得るように、
0<n/k≦0.28さらに好ましくは
0<n/k≦0.20
のn/k比率が遵守される。
【0037】
この場合、図2に示された様態はさらに、波長がλ=650nmの光、ならびにバルク材料についてのものである。図1の反射層L1における諸条件は、バルク材料における光学的諸条件に十二分に対応する。
【0038】
実際には、以下の影響について考慮せねばならない。すなわち、
例えば基板1での二重屈折による、5から10%の信号損失、情報刻印紋による散乱損失、
反射の再現可能性、±1%ないし±1.5%になり得るディスクに沿った反射分布。バルクの諸条件について算出され、図1のI1に完全に対応する信号は、工業的大量生産においても信号が引き続き>18%に留まるには、>22から23%IEであるべきである。したがって、この工業生産については、粗悪品をできるだけ少なくするよう保証するには、
0<n/k≦0.2
を前提とするのが好ましい。
【0039】
合金の選択については、L0、L1の双方の層において同じ金属成分比の同じ合金であるのが好ましく、所望の化学的安定性を維持しつつ、かつ金の含有量をできるだけ少なく抑えるとすると、普遍的な層材料としてまず以下の合金が挙げられる。
【0040】
・銀−パラジウム−合金
銀−パラジウム−合金ターゲットをDCスパッタすることによって、Ag92Pd8層が布設された。反射層L1としては、厚さが>60nm、好ましくは>75nmの合金層が布設された。スパッタは、13nm/kW秒の成長率で行われた。その光学値は、バルク状の銀−パラジウム−合金の光学値に十二分に対応する。以下の値が測定された。
反射率: 90%
吸収率: 10%
n: 0.511
k: 3.74
n/k: 0.136
これらの値からわかるように、上述の銀−パラジウム−合金については結果として0.136のn/k値が得られる。バルク材料における算出値としては、図1のL0のような部分反射層の適切な層厚として13から17nmが算出され得る。
【0041】
そのような部分反射層については、透過率、反射率および吸収率に関して図3aに示されたような光学様態が、前記層の製造直後に得られた。
【0042】
13時間後では、図3bの様態が、最後に37.5時間空気に晒した後では、図3cの様態が得られた。
【0043】
したがって、この発明によって設けられる層は極めて安定したものとして実現可能であり、少なくとも24時間空気に晒されるなら、その光学特性、すなわち反射率、透過率および吸収率は安定しており、500から900nmの全計測領域において±2%より優れている、と結論づけられる。図によると、極めて好ましい銀−パラジウム−合金の安定性は、さらに±1%より優れている。
【0044】
この材料は、従来のDCスパッタプロセスで、極めて高率で布設可能である。金による被覆と比較すると、銀−パラジウム−被覆のコストは約80%から90%低い。
【0045】
したがって、この銀−パラジウム−合金によって、上述のような光データディスクにおける層の普遍的材料が得られたことになる。
【0046】
パラジウムの合金成分yが0<y≦15、好ましくは1≦y<15であり、したがって、x=100−yである、その他の銀−パラジウム合金AgxPdyを使用しても、同様の優れた結果が得られ、また0<y≦10、好ましくは1≦y<10であり、かつ0<z≦10、好ましくは1≦z<10の合金AgxPdyMbzについても全く同様である。この場合、Mbは例えば金でもよい。
【0047】
銀−パラジウム合金についての実験によって、この発明の根底にある課題解決策の規則性および実現可能性が確認された以上、例えば銀−金の合金もまた双方の層の普遍的材料として適していることになるが、Ag60Au40合金のn/k値は0.079であり、Ag50Au50合金のそれは0.108である。
【0048】
0<y<50、好ましくは1≦y<50の、したがってx=100−yの全ての合金AgxAuy、ないしx>50、0<y<50、好ましくは1≦y<50、かつ0<z≦10、好ましくは1≦z<10であり、したがってx=100−y−zである合金AgxAuyMbzは普遍的材料として考慮され得る。
【0049】
また、銅−金の合金も普遍的材料として適している。すなわち、
Cu50Au50合金のn/k値は0.142
Cu60Au40のそれは、0.156、である。
【0050】
一般に、0<y<50、好ましくは1≦y<50の、したがってx=100−yの全ての合金CuxAuy、ないしx>50、0<y<50、好ましくは1≦y<50、かつ0<z≦10、好ましくは1≦z<10であり、したがってx=100−y−zである合金CuxAuyMbzは普遍的材料として使用され得る。これはまた、銅−亜鉛の合金(ブロンズ)ならびに銅パラジウム合金にもあてはまる。
【0051】
光データ記憶ディスクを製造する際には、全ての層について主要被覆ソースが使用され、好ましくはさらに、全ての層について只一つの被覆ソースが使用される。これには、前述の合金成分をターゲット材料とする、DCマグネトロンソースのような、特にDCスパッタソースが適している。場合によっては、これらのソースにおいて様々なプロセスを実施することによって、金属成分が層毎に変化するよう調整可能である。さらに、これらの層を布設する際には、基板とソースとの間隔を極めて小さく保つことが可能であり、かつ基板はソースに対して固定して被覆され得るので、全体としてコンパクトで、低コストの製造装置が得られる。
【0052】
特に好ましい銀パラジウム合金についてはさらに説明を加えると、この合金は環境からの影響に対して極めて安定しており、製造の際には高いスパッタ高で布設可能である。
【0053】
上に提案された普遍的材料は金よりはるかに廉価である。双方の層の合金の少なくとも主成分が同じ金属から成り、好ましくはそれらの層が同じ合金から製造される、という特徴によって、この発明によるデータ記憶ディスクを、只一つの被覆装置、特にスパッタ装置において、好ましくは只一つのソースを用いて実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 二重情報キャリヤ境界表面を備える、光データ記憶ディスクの概略横断面図である。
【図2】 層材料の比率n/kの関数で示された、吸収率の変化を示す。
【図3a】 この発明による光データ記憶ディスクの好ましい一実施例において、製造直後の部分反射層で測定された吸収率、透過率および反射率の関係を示す図。
【図3b】 13時間空気に晒した後の、上記の諸関係を示す、図2aと同様の図。
【図3c】 37.5時間空気に晒した後の、上記諸関係を示す、図2a、2bと同様の図。
Claims (25)
- 一方のディスク表面からディスクの厚さの方向に向けて、少なくとも二つの境界表面が設けられ、前記境界表面はそれぞれ、記憶される情報に応じて溝を付けられ、かつ、所与の波長を有し、かつ<90°の同じ入射角の光に対して、最も内部にある、溝のある境界表面は反射層を、少なくとももう一つの、溝のある境界表面は部分反射/部分透過層を有し、さらに前記表面と反射層との間のその他のディスク材料は前記光を基本的に透過し、かつさらに前記反射層は第一の金属合金から、前記部分反射層は第二の金属合金からなる、データ記憶ディスクであって、
・前記少なくとも二つの層の合金は、一つまたは複数の同一金属を含み、前記一つまたは複数の金属の合計量は、それぞれの合金の50at%より多くを占め、
・前記合金が金を含む場合は、その成分比はそれぞれの合金の50at%以下であり、
部分反射層の金属合金が、
AgxMayMbzからなり、
x>50%であり、
Maは、パラジウムであり、y>zであり、
Mbは、金以外の、第三の金属である、データ記憶ディスク。 - 前記合金が、前記一つまたは複数の同一金属を同じ成分比で有する、請求項1に記載のデータ記憶ディスク。
- 前記合金が、同じ成分比の、同一金属によって形成されることを特徴とする、請求項1または2に記載のデータ記憶ディスク。
- 空気に24時間晒された場合の測定値で、光学特性の安定性が±2%より優れていることを特徴とし、その際、合金に金が含まれていない、請求項1から3のいずれか1項に記載のデータ記憶ディスク。
- 前記少なくとも二つの層が、同じ金属合金のDCスパッタリングによって布設されることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載のデータ記憶ディスクの製造方法。
- 前記層が同じターゲットのDCスパッタリングによって布設される、請求項5に記載の方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のデータ記憶ディスクであって、
0<y≦10であり、かつ
0<z≦10である、データ記憶ディスク。 - 請求項1から6のいずれかに記載のデータ記憶ディスクであって、
0<y≦15であり、かつ
z≒0である、データ記憶ディスク。 - データ記憶ディスクを製造するための方法であって、
基板を布設するステップと、
基板の上に第1の金属合金の第1の層を施すステップと、
選択された波長の光を伝送する材料のスペーサ層を前記第1の層の上に布設するステップと、
第2の金属合金の第2の層を前記スペーサ層の上に布設するステップと、
前記第1および第2の層の前記第1および第2の金属合金のうちの1つを、前記光に対して部分透過になるよう堆積させるステップと、
前記合金の各々において第1および第2の層に共通する成分が50at%を上回っている少なくとも1つの同じ金属を前記第1および第2の金属合金において布設するステップとを含み、
前記合金のうちのいずれかが金を含む場合、前記金の量は0〜50at%であり、
本質的にAgxMayMbzからなる前記第1および第2の金属合金のうちの少なくとも1つをさらに選択し、Maがパラジウムであり、y>zである、方法。 - 650nm未満となる前記選択された波長を選択するステップを含む、請求項9に記載の方法。
- 500nm≦λ≦8580nmとなる前記波長をさらに選択する、請求項9に記載の方法。
- 本質的にAgxMayMbzまたはCuxMayMbzからなる他の金属合金を選択するステップをさらに含み、x>50at%であり、AgまたはCuが前記同じ金属であり、Maは第2の金属であり、Mbは第3の金属である、請求項9から11のいずれか1項に記載の方法。
- 0<y<10および0<z<10をさらに選択する、請求項12に記載の方法。
- 0<y<15と0にほぼ等しいzとをさらに選択する、請求項9から13のいずれか1項に記載の方法。
- 同じ金属を有する前記第1および第2の金属合金を選択するステップを含む、請求項9から14のいずれか1項に記載の方法。
- 0<n/k≦0.28となるように、バルクでの金属合金および650nmの光についての反射係数nと吸収係数kとの比n/kを有する前記第1および第2の金属合金のうちの少なくとも1つを選択するステップをさらに含む、請求項9から15のいずれか1項に記載の方法。
- 0<n/k≦0.2をさらに選択する、請求項16に記載の方法。
- 前記第1および第2の層のうちの少なくとも1つが、前記それぞれの層を少なくとも24時間空気に晒した後に測定された多くて±2%の光学特性の安定性をそれぞれ有するように、前記第1および第2の金属合金のうちの少なくとも1つを選択する、請求項9から17のいずれか1項に記載の方法。
- スパッタリングにより、前記第1および第2の層のうちの少なくとも1つを堆積させるステップをさらに含む、請求項9から18のいずれか1項に記載の方法。
- DCスパッタリングにより、前記第1および第2の層のうちの少なくとも1つを堆積させるステップをさらに含む、請求項9から18のいずれか1項に記載の方法。
- 同じ金属源から前記第1および第2の層の両方において前記同じ金属を堆積させるステップをさらに含む、請求項9から20のいずれか1項に記載の方法。
- スパッタリング源である前記金属源を選択するステップを含む、請求項21に記載の方法。
- DCスパッタリング源である前記スパッタリング源を選択するステップを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記光のための部分透過層として前記第2の層を堆積させるステップをさらに含む、請求項9から23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光のための反射層として前記第1の層を堆積させるステップをさらに含む、請求項9から24のいずれか1項に記載の方法。
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