光學記錄介質及其製造方法
2023-12-11 20:34:22
專利名稱：光學記錄介質及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種光學記錄介質及其製造方法，所述製造方法使得可以將所述光學記錄介質的反射率設置為任意值而不增大所述光學記錄介質的透射率。
背景技術：
已經廣泛使用了諸如可記錄光碟(CD-R)和可記錄數字通用盤(DVD-R)的光碟記錄介質(在下文中稱為「光學記錄介質」)。通常通過再現器而不是對數據進行記錄的裝置來再現光學記錄介質上的數據。因此，如果再現器符合同一標準，則需要再現器正確地再現任何光學記錄介質上的數據。
然而，由於記錄裝置的質量和記錄條件的變化、以及光學記錄介質的質量的變化，因此存在再現器對記錄在光學記錄介質上的數據再現失敗的情況。例如，諸如再現波形失真和抖動(信號波動)增大的問題可能導致重放錯誤。
已經試圖調整記錄裝置的質量以防止數據重放失敗。具體地，一般使用測試光學記錄介質(在下文中稱為「測試介質」)來設計記錄裝置並測試記錄裝置的質量。
如果使用CD-R或DVD-R來進行質量測試，則因為不能將測試條件設置在恆定水平，所以難以均衡記錄裝置的質量標準。因此，使用專為測試製造的記錄介質來進行質量測試。例如，日本特許3674545號公報和日本特開2002-334481號公報公開了具有不平坦的記錄表面或者變形的基片(例如曲翹基片)的測試介質的製造方法。
然而，在使用日本特許3674545號公報和日本特開2002-334481號公報中公開的常規測試介質而進行的質量測試中，不能再現由記錄條件的變化而導致的再現波形的失真。特別地，測試介質的反射率影響再現波形的失真，因此，希望使用反射率可以被設置為任何值的測試介質來進行質量測試。然而，在常規測試介質中，不能任意設置反射率。
此外，為了製造反射率被設置為任意值的測試介質，需要小心使得透射率不會太高。如果透射率太高，則檢測光學記錄介質的位置的光學位置傳感器不能精確地檢測光學記錄介質的位置。
這樣，需要如下的技術其能夠實現使得可以將反射率設置為任意值而不增大透射率的光學記錄介質。
發明內容
本發明的目的是至少部分地解決常規技術中的問題。
根據本發明的一方面，一種光學記錄介質包括包括相位坑(phasepit)的基片；反射層，用於對發射到基片和相位坑的光束進行反射；以及反射率減小層，用於減小反射層的反射率，反射率減小層設置在反射層的光入射側。
根據本發明的另一方面，一種光學記錄介質的製造方法包括以下步驟形成包括相位坑的基片；形成對發射到基片和相位坑的光束進行反射的反射層；以及在反射層的光入射側形成減小反射層的反射率的反射率減小層。
當結合附圖考慮時，通過閱讀本發明的當前優選實施例的以下詳細說明，會更好地理解本發明的以上和其他目的、特徵、優點以及技術和工業重要性。
圖1是根據本發明實施例的光學記錄介質的側視圖；圖2是包括介電層作為圖1所示的反射率減小層的光學記錄介質的側視圖；圖3是在圖2所示的光學記錄介質中介電層厚度、反射層厚度和反射率之間的關係的曲線圖；
圖4是在所述光學記錄介質中介電層厚度、反射層厚度和透射率之間的關係的曲線圖；圖5是形成介電層時使用的氮(N2)氣的流速與介電層折射率之間的關係的曲線圖；圖6是在圖2所示的光學記錄介質中介電層折射率、介電層厚度和反射率之間的關係的曲線圖；圖7是包括金屬層作為反射率減小層的光學記錄介質的側視圖；圖8是在圖7所示的光學記錄介質中金屬層厚度、反射層厚度和反射率之間的關係的曲線圖；圖9是在圖7所示的光學記錄介質中金屬層厚度、反射層厚度和透射率之間的關係的曲線圖；圖10是其中反射層由鋁(Al)構成的常規光學記錄介質的側視圖；圖11是在圖10所示的光學記錄介質中反射層厚度與反射率之間的關係的曲線圖；圖12是在圖10所示的光學記錄介質中反射層厚度與透射率之間的關係的曲線圖；圖13是其中反射層由銀(Ag)構成的常規光學記錄介質的側視圖；圖14是在圖13所示的光學記錄介質中反射層厚度與反射率之間的關係的曲線圖；圖15是在圖13所示的光學記錄介質中反射層厚度與透射率之間的關係的曲線圖；圖16是在壓模(stamper)製造中的曝光處理期間功率與曝光時間之間的關係的曲線圖；以及圖17是正交表的示例。
具體實施例方式
參照附圖來說明本發明的示例性實施例。然而，在下述實施例中，將光學記錄介質用作測試介質，根據這些實施例的光學記錄介質可用於商業用途。
圖1是根據本發明實施例的光學記錄介質的側視圖。該光學記錄介質包括其上具有相位坑的基片101、反射層102、保護膜103、以及基片101與反射層102之間的反射率減小層10。使用反射率減小層10，可以將反射率設置為任何值，而不會增大光學記錄介質的透射率。光束可以從基片101或從保護膜103入射在反射層102上。
反射層102是諸如鋁(Al)的金屬膜。反射率減小層10是氮化矽(SiN)等的介電膜，或者比用作反射層102的金屬膜具有更高折射率的金屬膜。
按常規方式，通常，調整反射層102的厚度以將光學記錄介質的反射率設置為任意值。然而，調整反射層102的厚度並不容易。隨著為了減小反射率而將反射層102製造為較薄，厚度的輕微改變可能導致反射率的急劇下降。
反射率的大小取決於反射層102的厚度，因此，必須按多階段方式來形成反射層102並嚴格控制在各個階段的厚度，以使得可以將反射率設置為任何值。然而，反射層102的厚度並不與反射率成比例。因此，在形成反射層102的處理中很難嚴格地控制厚度。
如果通過減小反射層102的厚度來減小反射率，則透射率增大。在車載光碟重放裝置中，例如，光學位置傳感器通常在光學記錄介質傳送到主軸電機部時檢測光學記錄介質的位置。如果光學記錄介質具有高透射率，則光學位置傳感器不能精確地檢測光學記錄介質的位置。
因此，在根據本實施例的光學記錄介質中，除了反射層102之外，還設置有反射率減小層10。通過使用根據反射率減小層10的材料的折射率變化，調整整個光學記錄介質的反射率。這樣，無需嚴格地控制反射層102和反射率減小層10的厚度就可以獲得具有任意反射率的光學記錄介質。
此外，為反射率減小層10選擇厚度以使得反射率由於厚度變化而只有緩和變化。結果，即使在製造過程中存在厚度變化，也可以將測試介質需要的反射率標準保持不變。
以下，參照圖2到6來說明作為其中將介電層功能用作反射率減小層10的測試介質的光學記錄介質。參照圖7到9來說明其中將金屬層用作反射率減小層10的測試介質。在具有介電層作為反射率減小層10的測試介質中，在650nm到830nm(即CD-R和DVD-R使用的波長)的波長範圍內進行再現。在具有金屬層作為反射率減小層10的測試介質中，在405nm的波長(即藍光碟使用的波長)進行再現。
根據需要，參照圖10到12來說明與參照圖2到6說明的光學記錄介質對應的常規技術。類似地，參照圖13到15來說明與參照圖7到9說明的光學記錄介質對應的常規技術。
首先說明其中將氮化矽(SiN)介電層用作反射率減小層10的光學記錄介質。圖2是其中設置有介電層10a作為反射率減小層10的光學記錄介質的側視圖。在該光學記錄介質中，通過在其上形成有相位坑的基片101上進行濺射來形成氮化矽(SiN)的介電層10a。在介電層10a上形成鋁(Al)的反射層102。在反射層102上形成保護樹脂覆層的保護膜103。
隨後說明在基片101上形成氮化矽(SiN)的介電層10a時涉及的具體過程。將具有相位坑的基片101置於真空室，將氬(Ar)氣和氮(N2)氣的混和物引入真空室。可以通過改變氮(N2)氣的流速來改變氮化矽(SiN)層(介電層10a)的折射率。可以通過改變膜形成的持續時間來改變氮化矽(SiN)層(介電層10a)的厚度。
隨後參照圖10到12來說明常規光學記錄介質(其不具有反射率減小層)，以闡明圖2所示的光學記錄介質的特徵。圖10是具有鋁(Al)反射層102的常規光學記錄介質的側視圖。
在該光學記錄介質中，在其上形成有相位坑的基片101上形成鋁(Al)的反射層102，在反射層102上形成保護樹脂覆層的保護膜103。通過濺射而形成反射層102。通過旋塗UV固化樹脂、然後用UV輻射來硬化該樹脂，從而形成保護膜103。
必須改變反射層102的厚度以使得圖10的光學記錄介質可以再現CD-R、DVD-R等的反射率的變化。圖11是在圖10所示的光學記錄介質中反射層102的厚度與反射率之間的關係的曲線圖。
優選地，為了再現CD-R或DVD-R的反射率的變化，將反射率設置在60％與80％之間。如圖11所示，如果將反射層102的厚度設置在18nm與30nm之間，則可以將反射率設置在60％與80％之間。然而，在此厚度範圍內，反射率根據厚度變化而劇烈變化。因此，如果存在任何製造變化、或者存在由於劣化而導致的厚度或膜質量的任何變化，則反射率容易發生變化。具體地，雖然由於製造變化而使得厚度一般在±10％左右變化，但是如果反射層102的厚度變化±10％，則反射率的變化程度為±6％。
這樣，在製造為測試介質的具有預定反射率的光學記錄介質中，如果通過改變反射層102的厚度來尋求預定反射率，則厚度的變化使得很難獲得期望的反射率。特別地，如果通過減小反射層102的厚度來減小反射率，則反射率的變化增大。結果，不能實現精確設置測試介質的所需要反射率。
如果反射層102的厚度減小，則存在透射率增大的危險。圖12是在圖10所示的光學記錄介質中反射層102的厚度與透射率之間的關係的曲線圖。如圖10中可以看到的，當反射層102的厚度減小時，存在透射率的急劇上升。
另一方面，在圖2所示的包括介電層10a的光學記錄介質中，可以通過改變介電層10a的折射率來獲得期望的反射率。結果，可以將反射率穩定地設置為任何值而不增大光學記錄介質的透射率。隨後進一步詳細說明圖2所示的光學記錄介質。
圖3是在圖2所示的光學記錄介質中介電層10a的厚度、反射層102的厚度和反射率之間的關係的曲線圖。在圖3中，介電層10a的折射率是2.3，改變反射層102的厚度和介電層10a的厚度以指示根據改變的反射率。
可以從圖3中看到，當反射層102的厚度為30nm、優選為40nm或更大時，即使反射層102的厚度變化，反射率也幾乎不變。這樣，獲得如下的測試介質即使存在反射層102的厚度變化，當反射層102的厚度為30nm、優選為40nm或更大時，其也具有穩定的反射率。
圖4是在圖2所示的光學記錄介質中介電層10a的厚度、反射層102的厚度和透射率之間的關係的曲線圖。如在圖4中可以看到的，通過厚度為30nm、優選為40nm或更大的反射層102，可以將透射率保持穩定在30％或更小。
隨後參照圖5來說明調整圖2所示的光學記錄介質的介電層10a的折射率的方法。圖5是形成圖2所示介電層10a時使用的氮(N2)氣的流速與氮化矽(SiN)層(介電層10a)的折射率之間的關係的曲線圖。
圖5所示的氮(N2)氣流速表示導入其中已放置有具有相位坑的基片101的真空室中的混和有氬(Ar)氣的氮(N2)氣的流速。如在圖5中可以看到的，隨著氮(N2)氣的流速增大，折射率趨於減小。例如，如果氮(N2)氣的流速是20sccm，則可以獲得折射率2.5的氮化矽(SiN)層(介電層10a)。
圖6是在圖2所示的光學記錄介質中介電層10a的折射率、介電層10a的厚度和反射率之間的關係的曲線圖。圖6所示的反射率是當圖2的鋁(Al)反射層102具有60nm的厚度時的反射率。
如可以在圖6中看到的，可以選擇響應於介電層10a(氮化矽層)的厚度變化而產生的反射率變化最小的折射率。
例如，如果折射率是2.3並且介電層10a的厚度是70nm，則獲得60％的反射率。此外，在折射率為2.8並且介電層10a的厚度為35nm的情況下，可以獲得相同的反射率60％。然而，因為反射率根據介電層10a的厚度變化而顯著波動，所以失去了測試介質的穩定性。因此，通過選擇響應於介電層10a的厚度變化而產生的反射率變化最小的折射率，可以獲得在60％到70％的範圍內的穩定反射率。
可以使用以下過程來將反射率設置在70％到80％的範圍內。例如，選擇2的折射率，並且在70nm到30nm範圍內改變介電層10a的厚度。此外，可以通過2.8的折射率和厚度為35nm或更小的介電層10a來設置相同的反射率(在70％到80％範圍內)。然而，因為反射率根據介電層10a的厚度變化而顯著波動，所以失去了測試介質的穩定性。
在上述實施例中，作為測試介質的光學記錄介質在650nm到830nm(即CD-R和DVD-R使用的波長)的波長範圍內進行再現。以下，說明本發明的另一實施例，其中作為測試介質的光學記錄介質在405nm的波長(即藍光碟使用的波長)進行再現。在該實施例中，反射率減小層10是金屬層。
首先參照圖7來說明其反射率減小層10是鉬(Mo)金屬層的光學記錄介質的結構。圖7是具有金屬層作為反射率減小層10的光學記錄介質的側視圖。該光學記錄介質包括具有相位坑的基片201、基片201上的鉬(Mo)金屬層10b、金屬層10b上的銀(Ag)膜的反射層202、以及形成在反射層202上的保護樹脂覆層的膜203。金屬層10b可以由比形成反射層202的金屬具有更高折射率的任何金屬構成。
隨後參照圖13到15來說明常規光學記錄介質(其不具有反射率減小層)，以闡明圖7所示的光學記錄介質的特徵。圖13是具有銀(Ag)反射層202的常規光學記錄介質的側視圖。將銀(Ag)代替鋁(Al)用作使用短波長的藍光碟的反射層202，以確保記錄表面的平坦。
必須改變反射層202的厚度以使得圖13的光學記錄介質可以再現藍光碟的反射率的變化。圖14是在圖13所示的光學記錄介質中反射層202的厚度與反射率之間的關係的曲線圖。在圖14中，連接用三角形表示的點的線表示藍光碟的反射率的變化。為了比較，在圖14中還示出了表示針對CD-R和DVD-R所使用波長的反射率的變化的線。
優選地，將反射率設置在60％與80％之間以再現藍光碟反射率的變化。如圖14所示，如果將反射層202的厚度設置在35nm與50nm之間，則可以將反射率設置在60％與80％之間。如可以在圖14中看到的，在35nm到50nm的厚度範圍內，與650nm或780nm的波長相比，針對405nm波長的反射率的變化較為緩和。
圖15是在圖13所示的光學記錄介質中反射層202的厚度與透射率之間的關係的曲線圖。如可以在圖15中看到的，在35nm到50nm的厚度範圍內，針對波長405nm的透射率高於針對波長650nm和780nm的透射率。
另一方面，在圖7所示的包括金屬層10b的光學記錄介質中，可以將反射率穩定地設置在任何值而不增大光學記錄介質的透射率。隨後進一步詳細說明圖7所示的光學記錄介質。
圖8是在圖7所示的光學記錄介質中金屬層10b的厚度、反射層202的厚度和反射率之間的關係的曲線圖。在圖7中，波長是405nm，改變反射層202的厚度與金屬層10b的厚度以指示根據改變的反射率。
可以從圖8中看到，當反射層202的厚度是60nm或更大時，即使反射層202的厚度變化，反射率也幾乎不變。這樣，獲得如下的測試介質即使反射層202的厚度存在變化，當反射層202的厚度是60nm或更大時，其也具有穩定的反射率。
圖9是在圖7所示的光學記錄介質中金屬層10b的厚度、反射層202的厚度和透射率之間的關係的曲線圖。如可以在圖9中看到的，具有60nm或更大厚度的反射層202可以將透射率保持穩定在15％或更小。
即，如圖8、9所示，通過將反射層202的厚度調整到60nm或更大、並且將金屬層10b的厚度調整在35nm到50nm的範圍內，可以獲得其中避免了透射率增大的具有穩定反射率的測試介質。
隨後參照圖6和7來說明形成在基片(參見圖1、2和7)中的相位坑的製造方法。這些相位坑是通過包括用雷射束照射抗蝕基片的曝光處理而形成的。其上形成有相位坑的基片稱為壓模。將壓模安裝在模製機上以大規模生產具有相同形狀的坑的光學記錄介質。
如果可以通過在曝光處理中調整相位坑的形狀來再現由於光學記錄介質的記錄條件的變化而引起的再現波形失真，則可以將使用壓模生產的光學記錄介質用作測試介質。
換句話說，通過使用如下的光學記錄介質其中，通過調整其相位坑來再現由於記錄條件變化引起的記錄標記形狀變化而造成的再現波形的失真，可以使再現波形的失真程度不變。這樣，可以實現具有良好再現性能的穩定測試。
根據本實施例，通過改變曝光波形輪廓(profile)的時間和功率來再現光學記錄介質中的再現波形的變化。圖16是在壓模製造的曝光處理期間光源功率與曝光時間之間的關係的曲線圖。如可以在圖16中看到的，可以通過改變曝光時間和功率來再現由於光學記錄介質的記錄條件變化而引起的再現波形的失真。
實際上，通常多個有關記錄的變化的因素(再現波形的失真、噪聲等)同時出現，有關記錄的變化很少是由於單個因素而出現的。因此，如果針對導致記錄條件變化的各個因素對光學記錄介質進行單獨的測試，則測試不準確。
因此，在本實施例中，使用圖17所示的正交表來設置多個有關記錄變化的因素，以再現光學記錄介質實際遇到的變化。圖17是正交表的示例。該正交表包含為例如光源功率和曝光時間、反射率、以及基片曲翹度、厚度和偏心度設置的各種標準的行。可以通過分析列中列出的測試介質的再現波形的失真傾向，來確定產生有關記錄變化的各個因素的影響。可以將此分析數據用作再現質量有所改進的光學記錄介質的再現器的設計準則。
如上所述，在根據本發明實施例的光學記錄介質(其包括對發射到其上具有相位坑的基片和相位坑的光束進行反射的反射層)中，在反射層的光入射側設置有減小反射層的反射率的反射率減小層。此外，形成有介電層作為折射率改變的反射率減小層。或者，用折射率高於反射層所使用金屬的折射率的金屬膜來形成金屬層作為反射率減小層。這樣製造的光學記錄介質使得可以將反射率設置為任何值而不增大透射率。
如上所述，根據本發明的實施例，光學記錄介質在反射層的光入射側上包括反射率減小層，所述反射率減小層減小反射層的反射率。光學記錄介質被製造為除了相位坑的光散射的影響之外，整個光學記錄介質的反射率是60％到80％。
此外，使用介電層作為反射率減小層，反射層是主要包含鋁(Al)的鋁膜，而介電層是主要包含氮化矽(SiN)的氮化矽膜。可以通過改變氮化矽膜的厚度或折射率來調整整個光學記錄介質的反射率。也可以通過按使得當氮化矽膜的膜厚度變化時反射率最小的方式來選擇氮化矽膜的折射率，從而調整整個光學記錄介質的反射率。
作為反射率減小層，也可以使用折射率高於反射層折射率的金屬層。在此情況下，反射層是主要包含銀(Ag)的銀膜，而金屬層是主要包含鉬(Mo)的鉬膜。
由此，可以將反射率設置為任何值，而不會增大透射係數且也不必嚴格控制膜厚度。此外，可以實現具有期望反射率的測試介質。
雖然為了完整和清楚的公開而針對具體實施例說明來本發明，但是所附權利要求並不限於此，而是應該被理解為包括本領域技術人員可以想到的落入在此闡述的基本教導內的所有變型和另選構造。
權利要求
1.一種光學記錄介質，其包括包括相位坑的基片；用於對發射到基片和相位坑的光束進行反射的反射層；以及用於減小反射層的反射率的反射率減小層，所述反射率減小層設置在反射層的光入射側。
2.根據權利要求1所述的光學記錄介質，其中，除了相位坑導致的光散射的影響之外，整個光學記錄介質的反射率是60％到80％。
3.根據權利要求1所述的光學記錄介質，其中，反射率減小層是介電層。
4.根據權利要求3所述的光學記錄介質，其中，反射層是主成分為鋁的鋁膜，並且介電層是主成分為氮化矽的氮化矽膜。
5.根據權利要求4所述的光學記錄介質，其中，通過改變氮化矽膜的厚度來調整整個光學記錄介質的反射率。
6.根據權利要求4所述的光學記錄介質，其中，通過改變氮化矽膜的折射率來調整整個光學記錄介質的反射率。
7.根據權利要求6所述的光學記錄介質，其中，通過按使得當氮化矽膜的厚度發生變化時整個光學記錄介質的反射率最小的方式來選擇氮化矽膜的折射率，從而調整整個光學記錄介質的反射率。
8.根據權利要求7所述的光學記錄介質，其中，氮化矽膜的厚度是50nm到90nm。
9.根據權利要求7所述的光學記錄介質，其中，整個光學記錄介質的反射率是60％到70％。
10.根據權利要求6所述的光學記錄介質，其中，氮化矽膜的折射率是1.9到2.1，並且氮化矽膜的厚度是20nm到80nm。
11.根據權利要求10所述的光學記錄介質，其中，整個光學記錄介質的反射率是70％到80％。
12.根據權利要求6所述的光學記錄介質，其中，通過在由濺射來形成膜期間改變氮氣的流速來調整氮化矽膜的折射率。
13.根據權利要求4所述的光學記錄介質，其中，鋁膜的厚度等於或大於30nm，並且鋁膜的厚度與氮化矽膜的厚度之和等於或小於200nm。
14.根據權利要求1所述的光學記錄介質，其中，反射率減小層是折射率高於反射層折射率的金屬層。
15.根據權利要求14所述的光學記錄介質，其中，反射層是主成分為銀的銀膜，並且金屬層是主成分為鉬的鉬膜。
16.根據權利要求15所述的光學記錄介質，其中，鉬膜的厚度是3nm到9nm。
17.根據權利要求15所述的光學記錄介質，其中，銀膜的厚度等於或大於60nm，並且銀膜的厚度與鉬膜的厚度之和等於或小於200nm。
18.根據權利要求1所述的光學記錄介質，其中，對相位坑進行調整，以使得通過在壓模製造的曝光處理中改變光源的功率和曝光時間來對再現波形的失真和噪聲進行再現。
19.根據權利要求18所述的光學記錄介質，其中，光源的功率、曝光時間和整個光學記錄介質的反射率是根據一正交表而設置的。
20.根據權利要求19所述的光學記錄介質，其中，基片曲翹度、基片厚度和偏心度中的至少一個是根據所述正交表而設置的。
21.一種光學記錄介質的製造方法，其包括以下步驟形成包括相位坑的基片；形成對發射到基片和相位坑的光束進行反射的反射層；以及在反射層的光入射側上形成減小反射層的反射率的反射率減小層。
全文摘要
提供了一種光學記錄介質及其製造方法。光學記錄介質包括具有相位坑的基片；反射層，用於對發射到基片和相位坑的光束進行反射；以及反射層的光入射側上的反射率減小層，用於減小反射層的反射率。形成介電層作為反射率減小層，以使得折射率改變。在另一變型例中，將金屬層用作反射率減小層，所述金屬層由具有比反射層折射率更高的折射率的金屬膜形成。
文檔編號G11B7/26GK101064139SQ20061011546
公開日2007年10月31日 申請日期2006年8月10日 優先權日2006年4月28日
發明者細川哲夫, 岡室昭男 申請人:富士通株式會社