专利名称：光学信息记录介质用银合金反射膜,为此的银合金溅射靶,以及光学信息记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学信息记录介质用银(Ag)合金反射膜，用于沉积该膜的Ag合金溅射靶，以及光学信息记录介质。更具体地说，本发明涉及这样的反射膜，其具有低导热系数、低熔化温度、高反射率和高耐腐蚀性，从而能在诸如CD、DVD、蓝光光盘和HD-DVD的光学信息记录介质制备后，典型地用激光标记该介质。本发明还涉及用于沉积该反射膜的溅射靶，以及具有该反射膜的光学信息记录介质。
背景技术：
光学信息记录介质(光盘)包括各种类型，归类为写/读系统的三种主要类型是只读、一次性写入和可重写光盘。
在这些光盘中，只读光盘在制备光盘时将由凹陷和凸起坑形成的数据记录在诸如聚碳酸酯基材的透明塑料基材上，并在所记录数据上设置主要包含例如Al、Ag或Au的反射层，如图1所示。通过检测施加在光盘上的激光束的相差或反射系数差异来读取数据。某些光盘包括包含记录坑和布置在记录坑上的反射层的基材，以及带有记录坑和布置在该记录坑上的半反射层的另一种基材。将这两种基材层压，读取记录在两层上的数据。记录在这种记录/读取系统的一面上的数据是只读数据，它不能再写和改变，采用这种系统的光盘包括CD-ROM、DVD-ROM和DVD-Video。图1是只读光盘剖面结构的示意图。图1中的光盘包括聚碳酸酯基材1和5、半反射层(Au、Ag合金和Si)2、粘合剂层3和总反射层(Ag合金)4。
这些只读光盘被大量制造，并通过用带有信息图案的压模按压制造光盘来记录信息。因此，ID不能有效赋予单个光盘。然而，光盘制备后单独具有用诸如标签闸门系统或色同步切断区(BCA)系统的专用系统形成的ID的只读光盘被标准化，典型地为了防止未授权拷贝，提高产品分销中的示踪能力，并提高产品的附加值。ID标记(记录)主要通过制造后在光盘上施加激光束，以熔化反射膜中的Al合金，并在膜中形成孔的方法进行。
铝合金如根据日本工业标准(JIS)6061的Al-Mg合金被大量制造作为常用的结构材料，而且很便宜，因此广泛用作只读光盘的反射膜。相反，具有更高反射系数的Ag合金被广泛用于可记录的(一次性写入和可再写的)光盘。
然而这些材料都具有高热导率，需要高的激光功率来标记，从而损坏包括聚碳酸酯基材和粘合剂层的基底材料。另外，它们的耐腐蚀性低，而且当激光标记后置于高温和高湿条件下时，激光标记形成的孔隙招致反射膜腐蚀。包含Ag合金的反射膜在高温下由Ag的热稳定性差而导致的Ag反射膜内聚而使反射系数降低。为了以较低功率进行激光刻录，反射膜必须具有较低的导热系数，此外还必须具有增大的光吸收系数(激光束吸收系数)和较低的熔化温度。
日本公开(未审查)专利申请公布(JP-A)1992-252440(Hei 04-252440)公开了通过在Ag中结合Ge、Si、Sn、Pb、Ga、In、Tl、Sb或Bi来降低Ag合金的热导率的方法。JP-A 1992-28032(Hei 04-28032)公开了通过在Ag中结合Cr、Ti、Si、Ta、Nb、Pt、Ir、Fe、Re、Sb、Zr、Sn或Ni来降低Ag合金的热导率的方法。然而，根据这些技术得到的反射膜往往不能通过激光照射熔化和消除，且其中某些随着其热导率降低还表现出熔化温度提高。仍然没有提供满足作为激光标记用Ag合金的要求的银合金(Ag合金)。
如上所述，为激光标记提供的Ag合金反射膜必须具有低热导率、低熔化温度和高耐腐蚀性。
现有的只读光盘用反射膜采用JIS 6061系列的Al合金，但这些Al合金不满足激光标记对热导率和耐腐蚀性的要求。
发明内容
在这些情况下，本发明的一个目的是提供光学信息记录介质用Ag合金反射膜，它在用于只读光盘时容易用激光束标记。本发明另一个目的是提供一种包括该反射膜的光学信息记录介质，以及用于沉积该反射膜的溅射靶。
在为了实现以上目的进行的深入细致的研究后，本发明人发现，包含Ag和特定含量的特定合金元素的Ag合金薄膜具有低导热系数、低熔化温度和高耐腐蚀性，并用作适合作为光学信息记录介质用反射膜的反射薄层(薄金属层)，其能满意地进行激光标记。本发明已基于这些结论而得以完成，并实现了以上目的。
因此，本发明涉及光学信息记录介质用Ag合金反射膜、光学信息记录介质，以及用于沉积该Ag合金反射膜的Ag合金溅射靶，并在第一方面提供了光学信息记录介质用Ag合金反射膜，在第二方面提供了光学信息记录介质，并且在第三方面提供了用于沉积该Ag合金反射膜的Ag合金溅射靶。
具体而言，本发明在第一方面提供了一种光学信息记录介质用Ag合金反射膜，其包含作为主成分的Ag、总共1-10原子％的至少一种稀土元素和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。
在Ag合金反射膜中，该至少一种稀土元素可以是选自Nd、Gd和Y中的至少一种。
该Ag合金反射膜可还包含0.01-3原子％的Bi和Sb中的至少一种。
本发明在第二方面还提供了一种包含根据第一方面的Ag合金反射膜的光学信息记录介质。
此外，本发明在第三方面提供了一种用于沉积光学信息记录介质用Ag合金反射膜的Ag合金溅射靶，其包含作为主成分的Ag、总共1-10原子％的至少一种稀土元素，和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。
在该Ag合金溅射靶中，该至少一种稀土元素可以是选自Nd、Gd和Y中的至少一种。
该Ag合金溅射靶可还包含0.01-3原子％的Sb。
该Ag合金溅射靶可还包含0.03-10原子％的Bi，以代替Sb或与Sb共存。
根据本发明的光学信息记录介质用Ag合金反射膜在用于只读光盘时容易用激光束标记。根据本发明的光学信息记录介质包括该Ag合金反射膜，且在用于只读光盘时能合适地用激光束标记。通过采用根据本发明的Ag合金溅射靶，可沉积该Ag合金反射膜。
本发明的其它目的、特征和优点将参考附图从以下优选实施方案的描述中凸现。
图1是只读光盘的剖面结构示意图。
具体实施例方式
如上所述，为激光标记提供的Ag合金薄膜必须具有低的导热系数、低熔化温度和高耐腐蚀性。
本发明制备了含Ag和各种元素的Ag合金溅射靶，用这些靶溅射制成了各种组成的Ag合金薄膜，测定了作为反射薄层的薄膜的组成和性能，并得到以下结论(1)-(2)。
(1)通过在Ag中结合总共1-10原子％的至少一种稀土元素和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高，Ag合金薄膜可以具有降低的导热系数和提高的激光束吸收率，同时保持其用于光记录介质所需的满意的反射率。如果至少一种稀土元素的总含量小于1原子％(除非另有规定，“原子％”在下文也称为“％”)，就没有效降低导热系数。如果它超过10％，所得薄膜就具有升高的熔化温度和降低的耐久性。如果选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量低于1％，就没有效降低熔化温度。如果它超过15％，该反射膜对于从该光记录介质读出信息的激光束的反射率就降低，导致信号输出减弱。如果所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量低于5％，就没有效降低导热系数和熔化温度，且所得光记录介质就不能用小功率的激光束明显地标记。
(2)通过进一步结合Bi和Sb中的至少一种，可进一步防止高温和高湿条件下的腐蚀和内聚，从而进一步防止反射率降低。这些元素的总含量优选3％或更低，以避免反射率由于合金化而降低。如果这些元素的总含量低于0.01％，就不能有效避免反射率降低。这些元素的总含量更优选0.1或更高和2％或更低。
本发明已基于这些结论得到实现，并提供了光学信息记录介质用Ag合金反射膜、采用该Ag合金反射膜的光学信息记录介质，以及沉积具有以上构造的Ag合金反射膜的溅射靶。
根据本发明的光学信息记录介质用Ag合金反射膜是这样的Ag合金反射膜，其各包含作为主成分的Ag、总共1-10原子％的至少一种稀土元素，和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。
从以上结论(1)显而易见，具有这种结构的光记录介质用Ag合金反射膜具有足够的光记录介质反射率、低熔化温度、低导热系数和高激光束吸收率，从而容易用激光束标记。另外，它们具有优异的耐腐蚀性和良好的耐久性。
因此，根据本发明的Ag合金反射膜可满意地用激光束标记，并能有利地用作光学信息记录介质的反射膜。具体而言，它们容易用激光束标记，具有光记录介质所需的足够的反射率，并表现出优异的耐腐蚀性和良好的耐久性。也就是说，由于高温和高湿条件下Ag的腐蚀或内聚造成的反射率降低可得到抑制。
根据本发明的光学信息记录介质用Ag合金反射膜优选还包含0.01％-3％的Bi和Sb中的至少一种。这种结构进一步防止了高温和高湿条件下Ag的腐蚀或内聚造成的反射率降低，这一点可从结论(2)显而易见。
用于根据本发明的Ag合金反射膜的至少一种稀土元素可以是例如选自Nd、Gd和Y中的至少一种。
Ag合金反射膜的厚度优选5nm-200nm，更优选10nm-100nm。下面将解释限定该范围的原因。激光标记可随着反射膜厚度减小而更容易地进行。然而，如果厚度小到低于5nm，反射膜就会过多地透过激光束，从而降低反射率。因此，厚度优选5nm或更高，更优选10nm或更高。相反，如果Ag合金反射膜具有超过200nm的过大厚度，用于熔化反射膜的激光功率就必须增加，使标记变得难以形成。因此，厚度优选200nm或更低，更优选100nm或更低。此外，随着厚度增加，膜的表面光滑度降低，激光束变得容易散射，不能产生高信号输出。因此，厚度优选200nm或更低，更优选100nm或更低。
根据本发明的光学信息记录介质包含根据本发明的任何Ag合金反射膜。它们可用激光束满意地标记，并避免由于过高的激光功率造成诸如聚碳酸酯基材和粘合剂层的光盘构成成分热损坏。它们还具有优异的耐腐蚀性，并能抵抗由于高温和高湿条件下的腐蚀或内聚造成的反射率降低。
根据本发明的光学信息记录介质具有上述优异性能，并且可以有利地用激光束标记。
根据本发明第三方面的Ag合金溅射靶是用于沉积光学信息记录介质用Ag合金反射膜的Ag合金溅射靶，其各包含作为主成分的Ag、总共1-10原子％的至少一种稀土元素，和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。这些Ag合金溅射靶可以产生根据本发明的光学信息记录介质用Ag合金反射膜。
根据本发明的Ag合金溅射靶可还包含0.01-3原子％的Sb。在这种情况下，Ag合金溅射靶可产生根据本发明的包含0.01-3原子％Sb的光学信息记录介质用Ag合金反射膜。作为选择或除Sb以外，该Ag合金溅射靶可还包含0.03-10原子％Bi。所得Ag合金溅射靶可产生根据本发明的还包含0.01-3原子％Bi的光学信息记录介质用Ag合金反射膜。就此而论，溅射靶中In、Sn、Al、Mg和Sb的含量就反映了所得反射膜中元素的含量，但反射膜中Bi的含量会降低到溅射靶Bi含量的百分之几十。因此，Ag合金溅射靶具有以上规定的组成(元素的含量)。
根据本发明的Ag合金溅射靶可以包含选自Nd、Gd和Y中的至少一种，因为这些元素是优选的稀土元素。通过这种结构，该溅射靶可产生根据本发明的包含选自Nd、Gd和Y中的至少一种作为至少一种稀土元素的光记录介质用Ag合金反射膜。
实施例本发明将参考以下几个实施例和比较例进一步详细说明。注意以下仅仅是实施例，并不意味着限制本发明的范围，其中可进行各种可能的变化和修改，而不脱离本发明的教导和范围。下面，将包含元素M1和M2的Ag合金表示为Ag-M1-M2合金，将包含M1、M2和M3的合金表示为Ag-M1-M2-M3合金。同样，“Ag-xM1-yM2合金”指包含“x”原子％的M1和“y”原子％的M2的Ag合金，“Ag-xM1-yM2-zM3合金”指包含“x”原子％的M1、“y”原子％的M2和“z”原子％的M3的Ag合金。
实验实施例1沉积具有表1中组成的Ag合金薄膜，即Ag-Nd-In合金薄膜(含Nd和In的Ag合金薄膜)[序号1至5]、Ag-Gd-In合金薄膜[序号6至10]和Ag-Y-In合金薄膜[序号11至15]。在这些薄膜上，测定Nd、Gd和Y的含量与熔化温度、导热系数、反射率，以及根据色同步切断区(BCA)系统标记(以下称为“BCA标记”)的激光功率之间的关系。
该薄膜以下面的方式沉积。在直径120mm和厚度0.6mm的聚碳酸酯基材上，通过DC磁控管溅射分别沉积Ag-Nd-In合金薄膜、Ag-Gd-In合金薄膜和Ag-Y-In合金薄膜。该沉积在22℃的基材温度、3毫托的Ar气体压力、30nm/s的沉积速度和5×10-6托或更低的背压下进行。这里采用的溅射靶是复合靶，其各包含在其上放置合金元素碎片的纯Ag靶。
Ag合金薄膜的熔化温度按以下方式测量。从基材上剥离厚度1μm的试样Ag合金薄膜，收集约5mg的剥离膜，并用差热分析仪(DTA)分析。在该方法中，膜开始熔化的温度与膜停止熔化的温度的平均值定义为熔化温度。导热系数由沉积到100nm厚度的试样Ag合金薄膜的电阻转换而来。试样Ag合金薄膜的反射率在405nm波长下测量，该值定义为反射率。BCA标记中的激光功率用以下方式确定。BCA激光标记用POP-120-8R(HitachiComputer Peripherals Co.，Ltd.)以8m/s的光束速度进行，以记录随机的BCA图案。在该方法中，测定试样薄膜开始熔化时的激光功率，同时在光学显微镜下观察薄膜。
结果示于表1。关于Ag合金薄膜的组成，所有薄膜中的In含量固定在5％，而Nd、Gd和Y含量变化。具体而言，薄膜6至10中的Gd含量不同；薄膜11至15中的Y含量变化。当In含量固定在5％时，这些薄膜满足根据本发明的Ag合金薄膜中的要求，选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为1-15％，和至少一种稀土元素与选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5％或更高。它们中的一些满足至少一种稀土元素的总含量为1-10％的要求，而其它不满足。
表1说明导热系数和熔化温度随着Nd、Gd和Y总含量的增加而降低。具体而言，导热系数和熔化温度随着Nd含量增加[序号1至5]、Gd含量增加[序号6至10]和Y含量增加[序号11至15]而降低。具体而言，如果Nd、Gd和Y含量低于1％，激光标记薄膜需要的激光功率较高。相反，如果它超过10％，就不能获得足够高的反射率。
这些结果说明，Ag合金薄膜除满足选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为1-15％，且至少一种稀土元素与选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5％或更高的要求外，还必须满足至少一种稀土元素的总含量为1-10％的要求。具体而言，它们必须满足根据本发明的要求。
实验实施例2沉积具有表2中组成的Ag合金薄膜，即Ag-Nd-In合金薄膜[序号1a至3a]、Ag-Nd-Sn合金薄膜[序号4a至6a]、Ag-Nd-Al合金薄膜[序号7a]和Ag-Nd-Mg合金薄膜[序号8a]，用实验实施例1的方法测量所得薄膜的熔化温度、导热系数和反射率，以及对该薄膜进行BCA标记的激光功率。
结果示于表2。对于组成，所有薄膜中的Nd含量固定5％，而In和Sn的含量变化。具体而言，薄膜1a至3a中的In含量变化，薄膜4a至6a中的Sn含量变化。当Nd含量固定5％时，这些Ag合金薄膜满足至少一种稀土元素的总含量为1-10％，至少一种稀土元素与选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5％或更高的要求。此外，它们还满足选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为1-15％的要求。即，它们满足根据本发明的所有要求。
表2说明，通过添加选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，标记要求的激光功率明显降低，并随着这些元素含量的增加而降低。具体而言，标记所需激光功率随着In含量增加[序号1a至3a]和Sn含量增加[序号4a至6a]而降低。Al含量为5％[序号7a]或Mg含量为5％[序号8a]的薄膜可用小功率的激光束标记。反射率随着In或Sn含量增加而降低。具体而言，In含量为15％的薄膜3a的反射率在薄膜1a至3a中最低；而Sn含量为15％的薄膜6a的反射率在薄膜4a至6a中最低。如果这些元素的总含量超过15％，反射率就进一步降低。
这些结果说明，Ag合金薄膜除满足至少一种稀土元素的总含量为1-10％，且至少一种稀土元素与选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5％或更高的要求外，还必须满足选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为1-15％的要求。具体而言，它们必须满足根据本发明的要求。
实验实施例3通过实验实施例1的方法沉积具有表3中组成的Ag合金薄膜，即Ag-Nd-In合金薄膜[序号1b]、Ag-Nd-In-Bi合金薄膜[序号2b至4b]和Ag-Nd-In-Sb合金薄膜[序号5b至7b]。所有薄膜的厚度均为100nm。在405nm波长下测量Ag合金薄膜的反射率。然后在高温和高湿条件下对该Ag合金薄膜进行试验(环境试验)，并测定试验后的反射率。这样就测定出由环境试验造成的薄膜反射率的变化(降低)。环境试验在80℃的温度和85％相对湿度(RH)的湿度下保持96小时进行。
结果示于表3。表3表明，环境试验后反射率的降低通过添加Bi或Sb而避免。这种效果从薄膜1b与薄膜2b至4b的比较，以及薄膜1b与薄膜5b至7b的比较中可见。更具体而言，薄膜2b至4b在与薄膜1b的比较中显示出添加Bi的作用，而薄膜5b至7b在与薄膜1b的比较中显示出添加Sb的作用。
由增加含量的Bi或Sb，降低了环境试验造成的反射率的降低，但环境试验前薄膜的反射率降低。表3中Bi和Sb的总含量为0.1-3.0％的薄膜在环境试验前表现出足够的反射率。然而，如果Bi和Sb的总含量超过3％，环境试验前薄膜表面出进一步降低的反射率。相反，如果Bi和Sb的总含量低于0.01％，就不能足够有效地防止薄膜反射率的降低。从这一点看，Bi和Sb的总含量优选为0.01％或更高。
表1
表2
表3
根据本发明的光学信息记录介质用Ag合金反射膜在用于只读光盘时容易用激光束记录，作为诸如只读光盘的光学信息记录介质用反射膜是有用和有利的。
权利要求
1.一种光学信息记录介质用Ag合金反射膜，其包含作为主成分的Ag；总共1-10原子％的至少一种稀土元素；和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。
2.权利要求1的Ag合金反射膜，其中所述稀土元素是选自Nd、Gd和Y中的至少一种。
3.权利要求1的Ag合金反射膜，其还包含0.01-3原子％的Bi和Sb中的至少一种。
4.一种包含权利要求1的Ag合金反射膜的光学信息记录介质。
5.一种用于沉积光学信息记录介质用Ag合金反射膜的Ag合金溅射靶，其包含作为主成分的Ag；总共1-10原子％的至少一种稀土元素；和总共1-15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素和所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。
6.权利要求5的Ag合金溅射靶，其中所述稀土元素是选自Nd、Gd和Y中的至少一种。
7.权利要求5的Ag合金溅射靶，其还包含0.01-3原子％的Sb。
8.权利要求5的Ag合金溅射靶，其还包含0.03-10原子％的Bi。
全文摘要
一种银合金反射膜被用于光学信息记录介质，并包含作为主成分的银、总共1－10原子％的至少一种稀土元素，和总共1－15原子％的选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种，其中所述至少一种稀土元素与所述选自In、Sn、Al和Mg中的至少一种的总含量为5原子％或更高。该银合金反射膜优选还包含0.01－3原子％的Bi和Sb中的至少一种。银合金溅射靶具有与该银合金反射膜相同的组成。
文档编号G11B7/258GK1901053SQ20061010195
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月11日 优先权日2005年7月22日
发明者田内裕基, 中井淳一, 藤井秀夫 申请人:株式会社神户制钢所