專利名稱：反射層、具有反射層的光學(xué)記錄介質(zhì)和用于形成反射層的濺射標(biāo)板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射層、具有反射層的光學(xué)記錄介質(zhì)(optical recordingmedium)和用于形成反射層的濺射標(biāo)板(sputtering target)。
背景技術(shù)：
已知鋁和鋁合金可以作為光學(xué)記錄介質(zhì)中的反射層的材料。但是，具有這樣的反射層的光學(xué)記錄介質(zhì)中沒有任何一種可成功地提供足夠的反射率(reflectance)。
用于提供高反射率的材料通常包括Ag、Au和Cu。但是這些材料存在一些問題。
Ag與其它元素的反應(yīng)活性很高，因此需要對Ag反射層在抗腐蝕方面進(jìn)行改進(jìn)。而且，Ag也不僅與在反射層或在CD-R中要形成的由有機(jī)材料構(gòu)成的“染料層”中大量存在的氯發(fā)生作用，而且還與其它鹵元素及其化合物發(fā)生作用，并且容易與它們進(jìn)行反應(yīng)。因此，Ag與氯、硫以及它們的化合物和離子都具有高度反應(yīng)活性。此外，Ag在耐氣候性方面也有問題。Ag反射層當(dāng)用在光學(xué)記錄介質(zhì)中時，存在可靠性低的問題。三種類型的有機(jī)材料，即菁(cyanine)、酞菁(phthalocyanine)和偶氮(azo)系列材料經(jīng)常被用作記錄層中的主要成分。在對那些包含在這種有機(jī)材料中的成分的耐腐蝕性方面的改進(jìn)是Ag反射層和Al反射層中存在的問題。
由于Au價格昂貴，所以不適于用作光學(xué)記錄材料中的反射層。
Cu作為替代Ag和Au的材料，正越來越受關(guān)注。但是，Cu也具有與其它材料的反應(yīng)性，盡管它的價格沒有Ag那么高。在Cu反射層中也需要進(jìn)行耐腐蝕性的改進(jìn)。有可能使用銅和其它元素的合金以降低腐蝕性。但是，這種銅合金的反射率沒有銅高。因此，人們期待同時具有高反射率和優(yōu)異的抗腐蝕性的反射層。
本發(fā)明的目的是提供具有耐氣候性的反射層、具有反射層的光學(xué)記錄介質(zhì)和用于形成反射層的濺射標(biāo)板。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于形成反射層的濺射標(biāo)板，其能夠改進(jìn)各種特征(aspect)，包括生產(chǎn)合金的便利性、濺射方法中的穩(wěn)定性以及濺射方法的容易性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于光學(xué)記錄介質(zhì)中的反射層，包括Cu、Ag和Ti，其中Cu的含量為99.7％至73.0％重量。
在一個方面中，反射層包含0.2-18.0％重量的Ag和0.1％-9.0％重量的Ti。
在另一個方面中，反射層具有厚度為50納米至150納米的膜。
本發(fā)明還包括光學(xué)記錄介質(zhì)，該光學(xué)記錄介質(zhì)具有園盤形基片(disc-shaped substrate)、基片上形成的記錄層(由此通過激光記錄信息)和在記錄層上形成的反射層。
而且，本發(fā)明包括濺射標(biāo)板，其中包含Cu、Ag和Ti，其中Cu的含量為99.7％至73.0％重量。
在另一個方面中，濺射標(biāo)板包含0.2-18.0％重量的Ag和0.1％-9.0％重量的Ti。


圖1是根據(jù)本發(fā)明中的一個實施方案的光學(xué)記錄介質(zhì)的示意性的截面圖；圖2是顯示Ag濃度和Ti濃度之間關(guān)系的圖；圖3是圖2中顯示Ag濃度和Ti濃度之間關(guān)系的圖中部分的放大圖；圖4是顯示反射膜厚度和RF-振動的關(guān)系的圖。
最佳實施方式本發(fā)明將在下面通過參考附圖，進(jìn)行更具體地描述。
圖1顯示了部分的用作光學(xué)記錄介質(zhì)的光盤(可記錄的壓縮盤，CD-R)。光盤具有基片1，在基片上形成記錄層2、反射層3和保護(hù)層4?；?是由光傳輸樹脂如聚碳酸酯制得的。在基片1的表面上具有激光導(dǎo)向槽5。記錄層2包含有機(jī)顏料。保護(hù)層4例如是由丙烯酸類紫外固化樹脂制得的。
反射層3是薄合金膜，其中含有Cu作為主要成分，并含有Ag和Ti作為抗腐蝕改進(jìn)劑。Ag和Ti相互作用以改進(jìn)反射層對氯、氫、碘、氧和硫(這些是在大氣條件中使用或在一些特定的環(huán)境中使用所需要的)的耐腐蝕性。
反射層3具有厚度為50納米至150納米的薄膜。反射層3能夠例如由濺射標(biāo)板通過RF(AC)磁電管濺射法形成。
能夠使用空氣熔合(atmospheric fusion)和真空熔合法作為形成本發(fā)明的濺射標(biāo)板的方法。
在銅合金熔融法中，首先制備基質(zhì)合金。接下來，將銅摻混到基質(zhì)合金中以調(diào)整合金中金屬的含量，從而使得銅的含量可以在規(guī)定的范圍內(nèi)。
在采用空氣熔合法時，通過在Ar氣(3.01Pa-4.51Pa)中的電弧熔融法(arcmelting)摻混的Cu-X合金，以提供基質(zhì)合金。X是選自下列中的至少一種元素Ti、Pd、Al、Au、Pt、Ta、Cr、Ni、Co、Si和Zn。
接下來，Cu-X、Cu和Ag在高頻熔爐中以預(yù)定的比例熔融。此處，Cu的量是銅的總量減去基質(zhì)合金中所含的銅的量。爐中的熔融溫度例如是1100℃至1800℃。熔爐例如是由C、Al2O3、MgO或ZrO2制得的坩鍋。
在熔融物充分融合后，將所得到的熔融物靜置約1小時，然后將基質(zhì)合金加入其中，接下來將所得的混合物熔融0.5至1小時。向混合物中加入抗氧化劑以控制和預(yù)防溶解熔融物中的所含的氧。作為抗氧化劑，能夠使用硼砂(borax)、硼酸鈉、硼酸鋰或碳。
接下來，將熔融物放置到在內(nèi)表面上涂敷有例如氧化鋁(alumina)或含鎂的滑石的鐵鑄模中。在加入熔融物之前，將Fe鑄模在電爐中預(yù)熱到約300℃-500℃，以預(yù)防形成收縮孔。
在鑄模中將熔融物冷卻以固化，得到錠模(ingot)。從鑄模中取出錠模，并冷卻到環(huán)境溫度。接下來，切除錠模的頂部或開口處的突出物，在軋制機(jī)(rolling machine)上軋制所得的錠模，形成合金板，例如大小為90(mm)×90(mm)×8.1(mm)的合金板。
接下來，對合金板進(jìn)行熱處理，例如在充滿Ar的電爐中在400℃-500℃的溫度下熱處理約1-1.5小時。然后，在壓制機(jī)(press machine)上校正由此處理得到的合金板的彎曲處。
將由此校正后的合金板通過剪鉗法(wire cutting)而制成最終的產(chǎn)品形狀。所得到的產(chǎn)品的前表面用濕的研磨紙研磨以調(diào)整產(chǎn)品的表面的粗糙程度，并最終提供本發(fā)明的Cu合金濺射標(biāo)板。
在其中熔合是通過將Ag和其它元素X摻混到上述的生產(chǎn)Cu合金濺射標(biāo)板方法中的Cu中時，能夠類似地使用常規(guī)的方法。從成本和生產(chǎn)方法的角度考慮，這是非常有利的。
濺射條件如下方法 RF-磁電管濺射最高壓力 4×10-3(Pa)濺射壓力 0.76(Pa)成膜功率 500(W)濺射氣體 Ar大氣氣體(atmospheric gas)Ar氣流速度 20(每分鐘的標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，sccm)在圖1中，當(dāng)在CD-R中記錄信息時，高功率的激光束照射到記錄層2上。然后記錄層2中含有的有機(jī)顏料吸收激光束，產(chǎn)生熱。這種熱誘導(dǎo)顏料分解并誘導(dǎo)與記錄層2相連的基片1變形，降低記錄的部分的反射率。當(dāng)復(fù)制所記錄的信息時，比用于記錄的功率低的激光束照射到記錄的部分上，利用記錄部分和未記錄部分反射率之間的差異，復(fù)制該信息。
實施例1接下來，顯示使用反射層用的該實施方案的Cu-Ti-Ag合金在橙皮書(Orange Book)中定義的CD-R的性能?！俺绕笔荘hilips和Sony出版的物理格式(physical format)，其中定義了CD-R介質(zhì)的重要性能。此處應(yīng)注意這些實施例的給出只是為了進(jìn)行演示，此外所得到的結(jié)果不應(yīng)被理解為限制了標(biāo)板(target)的種類以及本發(fā)明意義上光學(xué)記錄材料的種類。
下面顯示了當(dāng)制備光學(xué)記錄介質(zhì)時，在該實施例中使用的條件。
控制進(jìn)行涂敷處理的大氣溫度和濕度分別為25℃和35％。由注模的聚碳酸酯形成基片1，以具有1.2mm的厚度和120mm的直徑?；?具有螺旋狀導(dǎo)槽5。將具有式(I)分子式的顏料(1-丁基-[5-(1-丁基-3，3-二甲基苯并[e]二氫吲哚-2-亞基)-1，3-戊二烯基]-3，3-二甲基-1H-苯并[e]二氫吲哚鎓(indolinium)

溶解在有機(jī)溶劑中以制備顏料溶液。將該溶液通過旋轉(zhuǎn)涂敷(spin coating)而被應(yīng)用到具有導(dǎo)向槽的基片表面的中心處，以形成記錄層2。然后，在根據(jù)需要改變標(biāo)板的成分比的同時，通過濺射，形成金屬層(反射層3)，接下來在類似的大氣中形成保護(hù)層4。
接下來，在室溫條件下，以1.2m/s的線速度和0.7mW的激光功率，復(fù)制光學(xué)信息，以評估反射率和抗腐蝕性。
1.反射率評估分別使用用于形成反射層的Cu-Ti-Ag合金的各種組成制備CD-R，測定每一個CD-R的反射率。用于形成在測試中使用的CD-R樣品的標(biāo)板的組成以及測試的結(jié)果如下所示表1

樣品中成分比的關(guān)系表示為圖2和3中的空心圈。圖3是圖2中圖的低Ti濃度區(qū)域的放大圖。
標(biāo)準(zhǔn)要求CD-R的反射率為65％或更高。如圖1和表1中所示，反射率隨著相比于Cu的附加成分Ti和Ag的濃度的增加而降低。從加入到銅中的Ti和Ag的效果看來，具有如本發(fā)明所定義的成分比(Ti濃度9.0％重量或更低；Ag濃度18.0％重量或更低)的反射層的盤如圖2所示，保持了高反射率。應(yīng)該理解圖2中雙圈表示的盤，其具有成分比超出本發(fā)明所規(guī)定的范圍外的反射層，該盤具有65％或更低的反射率。
2.對抗腐蝕性的評估形成具有各種成分比的Cu-Ti-Ag合金反射層，以測試其抗腐蝕性。為了更清楚地尋找材料中的腐蝕狀態(tài)，通過在石英玻璃基片上(40mm×20mm)層合由如下所示組成的標(biāo)板形成的厚度為75納米的反射膜而制備各種樣品反射薄膜中的每一種。每一個樣品反射膜被浸在鹽水(5％重量的氯化鈉)中30分鐘，以辨別是否發(fā)生任何反應(yīng)。用于形成測定用的樣品反射膜的標(biāo)板的組成以及測試結(jié)果如下所示。表2

顯示上述結(jié)果的這些樣品的成分比用圖2和3中的三角形表示。從上述結(jié)果能夠明白通過在純銅中加入Ti和Ag而改進(jìn)抗腐蝕性。從加入到銅中的Ti和Ag的效果看來，在使用具有本發(fā)明中所定義的成分比的標(biāo)板材料(Ti濃度0.1％重量或更高；Ag濃度0.2％重量或更高)時，反射膜沒出現(xiàn)腐蝕，即使是在更嚴(yán)酷的鹽水中儲存時也如此，顯示了杰出的抗腐蝕性，如圖3所示。但是，在使用超出本發(fā)明所規(guī)定的范圍之外的成分比的標(biāo)板材料(Ti濃度0.0％重量；Ag濃度0.0％重量)時，在反射層中觀察到了腐蝕，顯示抗腐蝕性弱。根據(jù)這兩個測試結(jié)果(反射率測試和抗腐蝕性評估)應(yīng)該明白通過使用Cu-Ti-Ag合金(Cu99.7-73.0％重量；Ti0.1-9.0％重量；Ag0.2-18.0％重量)形成的光學(xué)記錄材料均顯示出高的反應(yīng)性，同時保留了杰出的抗腐蝕性。上述結(jié)果證明本發(fā)明的有效性。
實施例2在有機(jī)光學(xué)記錄介質(zhì)中，反射層用作熱浸材料以影響記錄和復(fù)制信號的性能，例如RF-振動(jitter)。因此，有可能通過改變生產(chǎn)記錄介質(zhì)的條件，例如通過改變反射層的膜厚度，而生產(chǎn)具有杰出的記錄和復(fù)制信號特征的介質(zhì)。
同時，已知當(dāng)在反射率性能中沒有取決于溫度的變化時，記錄和復(fù)制信號不發(fā)生變化。本發(fā)明的反射層材料在熱導(dǎo)性方面沒有變化，從而能夠想到具有本發(fā)明規(guī)定范圍內(nèi)的所需組成的反射層對記錄和復(fù)制信號的性能產(chǎn)生類似的影響。
用于該實施方案中的反射層的成分比Cu∶Ag∶Ti為97∶2∶1，但由于上述原因，成份比不限于該比例。
在這個實施方案中，盡管用了滿足橙皮書要求的CD-R作為典型的有機(jī)的光學(xué)記錄介質(zhì)，但本發(fā)明將不限于包括CD-R的光學(xué)記錄介質(zhì)的種類。
我們關(guān)注RF-振動作為記錄和復(fù)制信號的特征。由用于復(fù)制信息的記錄介質(zhì)反射的光的RF信號顯示為波形。記錄介質(zhì)體系的驅(qū)動器(drive)中的IC產(chǎn)生了相應(yīng)于預(yù)定的參考時鐘(reference clock)的時間間隔，基于該時間間隔操作記錄介質(zhì)體系。RF-振動是通過將RF信號的波形的軸擺動除以參考時鐘得到的值。如果振動值高，驅(qū)動器將識別出錯誤的日期，從而希望振動值盡可能接近0。
在該實施方案中的記錄介質(zhì)以如實施例1中相同的方式形成。
使用驅(qū)動器CRX-145E(SONY公司)記錄和復(fù)制信息。記錄和復(fù)制在記錄介質(zhì)中是分別以8-倍速度和正常的速度實施的。記錄是以1.2m/s的線速度和11.0mW激光功率實施的；復(fù)制是以1.2m/s的線速度和0.7mW激光功率實施的。
信號經(jīng)二元運算(binarized)并通過振動測試儀TA520(Yokogawa ElectricCorp.)測定振動值。
結(jié)果總結(jié)在圖4和表3中。
表3反射層的膜厚度和RF-振動值之間的關(guān)系

標(biāo)準(zhǔn)化后CD-R的振動值為15％或更低。
從上述結(jié)果能夠明白根據(jù)圖4中顯示的關(guān)系曲線，當(dāng)膜厚度為50納米或更高時，反射層滿足了15％或更低的RF-振動值。
這種事實表明本發(fā)明具有顯著的效果。
如上所述，本發(fā)明的反射層具有高抗腐蝕性并且能夠具有高質(zhì)量的光學(xué)記錄介質(zhì)，由此能夠防止長期復(fù)制信號的變壞。
對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，應(yīng)很清楚本發(fā)明可以以許多不脫離本發(fā)明的精神或范圍的其它具體形式實施。具體地，應(yīng)該理解本發(fā)明可以以下列形式使用。
當(dāng)上述實施方案中描述的反射層是Cu-Ti-Ag合金，其中包含銅作為主要成分、銀和鈦作為第三種元素時，第三種成分不限于鈦。第三種元素包括例如選自下列的一種或多種Pd、Al、Au、Pt、Ta、Cr、Ni、Co、Si、Zn。
光學(xué)記錄介質(zhì)不限于上述實施方案中所述的CD-R。光學(xué)記錄介質(zhì)可以具有附加層，例如印刷層、防劃上涂層(scratch preventing overcoat)和介電層?；蛘?，可以省略圖1中所示的一個或兩個記錄層和保護(hù)層。而且，光學(xué)記錄介質(zhì)包括各種類型的具有金屬薄膜作為信息層的光學(xué)記錄介質(zhì)如光盤、磁-光盤、相改變光盤(phase change optical disc)和卡、片類記錄介質(zhì)，具有一或多層的信息層。
因此，這些實施例和實施方案應(yīng)被認(rèn)為是演示性的，不是限制性的，本發(fā)明不限于所給出的細(xì)節(jié)，而是可在本發(fā)明權(quán)利要求或相當(dāng)部分范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)板和反射層可有效用于形成具有高反射率和高耐氣候性的光學(xué)記錄材料。
權(quán)利要求
1.用于光學(xué)記錄介質(zhì)的反射層，該反射層包含Cu；Ag；和Ti，其中Cu的含量為99.7-73.0％重量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的反射層，包含0.2-18.0％重量的Ag和0.1％-9.0％重量的Ti。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的反射層，具有厚度為50納米至150納米的膜。
4.光學(xué)記錄介質(zhì)，包含盤狀基片；在盤狀基片上形成的記錄層，其允許通過激光記錄信息；以及在記錄層上形成如權(quán)利要求1-3中任一項所述的反射層。
5.用于形成反射層的濺射標(biāo)板，該標(biāo)板包含Cu；Ag；知Ti，其中Cu的含量為99.7-73.0％重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的濺射標(biāo)板，包含0.2-18.0％重量的Ag和0.1％-9.0％重量的Ti。
全文摘要
基片(1)及其上層合的記錄層(2)、反射層(3)和保護(hù)層(4)。其中反射層(3)是合金薄膜，包含99.7－73.0％重量的Cu作為主要成分、以及0.2－18.0％重量的Ag和0.1％－9.0％重量的Ti，并且具有50納米至150納米的膜厚度；和用于形成反射層(3)的標(biāo)板。具有反射層(3)的光學(xué)記錄介質(zhì)顯示改進(jìn)的抗腐蝕性，并同時保持高的反射率。
文檔編號G11B7/259GK1452771SQ01815143
公開日2003年10月29日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月4日
發(fā)明者小田伸浩, 上野崇, 秋森敏博 申請人:索尼公司