JPH0896414A

JPH0896414A - 光学素子、情報記録媒体及び情報記録／再生装置

Info

Publication number: JPH0896414A
Application number: JP6254340A
Authority: JP
Inventors: Fusaaki Endou; 惣銘遠藤; Kazushi Yamauchi; 一志山内; Hisanori Komai; 尚紀駒井; Masao Itabashi; 昌夫板橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【構成】コンパクトディスクやレーザディスク等の光
ディスク或いは光磁気記録媒体（ＭＯディスク）、相変
化記録媒体、追記型合金記録媒体、追記型色素記録媒体
等の光反射層24を、組成又は組織を互いに異にする第一
の層（薄膜Ｍ１）と第二の層（薄膜Ｍ２）との複数層
（好ましくは両層の交互の積層の繰り返しが２回以上）
からなる積層構造とし、前記第一及び第二の層（薄膜Ｍ
１、Ｍ２）の厚さを、夫々略１原子の大きさの 0.2nm以
上、略結晶粒の大きさの20nm以下とする。【効果】第一の層と第二の層との境界面で結晶粒界が
不連続になる。従って、結晶粒界に沿う腐蝕の進行が抑
制され、その結果、光反射層の反射能が経時変化なく良
好に維持され、その結果、再生機能が高い信頼性を以て
保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基体上に少なくとも光
反射層が形成されている光学素子、情報記録媒体及び情
報記録／再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光反射膜を用いて情報を再生する光（又
は情報）記録媒体、例えば、ＣＤ（コンパクトディス
ク）、ＬＤ（レーザーディスク）などの光ディスクとし
ては、図16に示すものが知られている。

【０００３】この光ディスク１においては、ＰＭＭＡ
（ポリメチルメタクリレート）やＰＣ（ポリカーボネー
ト）からなる透明基板２に、凹凸（信号に相当するピッ
ト）３が形成され、これらピットを含む表面には光を反
射する金属膜（通常、 0.1μｍ厚程度のＡｌ膜）４が設
けられ、更に全面に保護膜５が信号ピット３や反射膜４
を保護するために設けられている。

【０００４】こうした光ディスクを用いて記録情報を再
生するには、図17に示す記録／再生装置において、半導
体レーザ６からの半導体レーザ光７をコリメーターレン
ズ８でコリメートし、対物レンズ９で集光し、光ディス
ク１に透明基板２側から入射させ、透明基板２を透過さ
せて光反射膜４からの反射光により信号層のピット３の
凹凸情報を光の干渉を用いて光量変化に変える。そし
て、この反射光10をフォトダイオード11に送り、検出す
る方法をとっている。図17中、12は反射光10をレーザ光
（入射光）７から分離するためのビームスプリッタであ
る。

【０００５】このように、ピットの反射情報を反射光に
より検出、再生しているため、その反射光の特性が重要
になるが、反射光の特性は、光反射膜（図16中の４）の
安定性（耐蝕性）に大きく左右される。

【０００６】一般に、光反射膜は例えばアルミニウム又
はその合金からなり、真空蒸着法等で成膜されるが、そ
の膜質は図18のＴＥＭ（透過電子顕微鏡）写真に示すよ
うな多結晶膜となっている。この写真は、ポリメチルメ
タクリレート基板上のアルミニウム膜の保護膜と基板を
溶剤で溶解、除去した状態でのアルミニウム膜の透過電
子顕微鏡像を示すものである。

【０００７】ＣＤ、ＬＤ等では、アルミニウム膜に不純
物添加を行ったり、アルミニウム膜の酸化（腐蝕）防止
用保護膜を形成することにより、信頼性を得ている。然
し、図18に示したような多結晶膜は、粒界（結晶粒と結
晶粒の境界）を含んでいることが問題となる。

【０００８】即ち、R. A. Vandermeer and P. Gordon;
Edge-Nucleated, Growth Controlled Recrystallizatio
n in Aluminium, Trans. AIME. 215, Aug.(1959), p.57
7.に示されるように、加工度40％の高純度アルミニウム
の実験では、アルミニウムの再結晶粒は３つの結晶粒の
粒界（粒界三重点）上から発達することが認められてい
る。アルミニウムの再結晶はヒロック（hillock)を発生
させ、アルミニウム膜の平面性を大きく劣化させて信頼
性を悪くしてしまう（特開昭62−137743号参照）。ま
た、粒界の腐蝕（拡散）の進行は結晶粒内の進行に比べ
て非常に速く、アルミニウム膜の劣化（光反射率の変
化）を早めるなどの問題点を有している（アルミニウム
加工技術便覧、P102、 (2)粒界腐食参照）。

【０００９】このようなアルミニウム多結晶膜において
は、結晶粒界から酸化（腐蝕）が急速に進行するため、
耐蝕性等の特性が経時変化によって悪くなってしまう。
この経時変化により、図19に示すように、反射光10の状
態が変化し、再生信号特性が劣化する。これは特に、高
密度記録、短波長光での再生を行うときに顕著となる。

【００１０】アルミニウム膜の信頼性を向上させる方法
として、特開昭62−137743号公報に示されているよう
に、アルミニウムにチタン等の合金元素を加えることに
より、アルミニウム合金膜の腐蝕やアルミニウム合金の
再結晶（従ってヒロック発生）を可成り抑制することが
できる。然し、このようなアルミニウム合金膜を光反射
膜とする光ディスクでも、結晶粒界から腐蝕が進行する
ため、高温高湿の条件下で行う加速劣化試験に供してみ
ると、光反射膜の安定性（経時変化特性）が徐々に悪く
なってしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐ヒ
ロック性、耐蝕性等の経変特性が良好であり、信頼性を
大きく向上させ得る光ディスク等の光学素子又は情報記
録媒体、更にはこれを用いた情報記録／再生装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、基体
（例えば後述の透明ガラス基板２）と、この基体上に設
けられた光反射層（例えば後述の光反射膜４又は24）と
を有する光学素子において、前記光反射層が、組成及び
／又は組織を異にする少なくとも２種類の層からなる積
層膜で構成されていて、前記の少なくとも２種類の層の
厚さが、夫々 0.2nm以上、20nm以下であることを特徴と
する光学素子。

【００１３】本発明において、少なくとも第一の層と第
二の層との交互の積層を２回以上繰り返して光反射層を
構成することが望ましい。

【００１４】また、本発明において、少なくとも第一の
層及び第二の層を、夫々元素、合金又は化合物（酸化
物、窒化物、炭化物等）によって構成することができ
る。例えば、Ａｕ／Ａｌ、ＡｇＺｎ／ＣｕＺｎ、Ａｌ／
ＳｉＮ、ＴｉＣ／ＳｉＯ、ＡｌＣｕ／ＮｂＢ、Ｃｕ／Ｍ
ｇＦ、Ａｕ／ＳｉＮ／ＡｌＮ等で構成することができ
る。

【００１５】また、本発明において、光の反射を良好に
するために、少なくとも第一の層及び第二の層の少なく
とも一方の層が、50原子％以上の金属を含有する（例え
ばＴｉＮ／Ｓｉ₃Ｎ₄の積層）ことが望ましい。

【００１６】また、本発明において、少なくとも第一の
層及び第二の層が、エピタキシャル成長した構造、多結
晶構造、非晶質構造又はこれらの混合した構造によって
構成することができる。例えば、均一な組成のＡｕ、Ａ
ｌ元素、ＡｇＺｎ合金等でも、ＡｕＳｉ、ＣｕＺｒ等の
非晶質物質でも、Ａｇ₄₀Ｆｅ₆₀のように異なった面心立
方格子（ＦＣＣ）のＡｇの多い組成と体心立方格子（Ｂ
ＣＣ）のＦｅの多い組成の２種類の混合物のように異な
った２種類以上の組成、及び結晶構造で構成されていて
も良い。

【００１７】また、本発明においては、入射光、特に記
録再生光として波長 100nm以上の光を使用する。

【００１８】また、本発明において、少なくとも第一の
層と第二の層との界面にて、これらの層の組成が急激に
変化しているように光反射層を構成することができる。

【００１９】また、本発明において、少なくとも第一の
層及び第二の層の少なくとも一方が、第一の相（例えば
後述の母相Ｍ３）中に第二の相（例えば後述の分散相Ｍ
４）が分散した組織を有するように光反射層を構成する
ことができる。

【００２０】また、本発明において、少なくとも第一の
層及び第二の層の少なくとも一方が、面方向に間隙（例
えば後述の間隙Ｄ）を隔てて分断されており、この分断
領域で両面の層間が接続されているように光反射層を構
成することができる。

【００２１】また、本発明において、少なくとも第一の
層と第二の層との間に、前記第一の層の組成から前記第
二の層の組成へと組成が連続的に変化する中間層（例え
ば後述の組成勾配膜Ｍ５）が介在し、この中間層の介在
によって急激な組成変化が起こっていないように光反射
層を構成することができる。

【００２２】また、本発明において、少なくとも第一の
層と第二の層とが、互いに異なる機能を有する（例え
ば、高反射率の層のほかに、耐蝕性、熱伝導性（銅の膜
が好適）の層や保護層）ように光反射層を構成すること
ができる。

【００２３】また、本発明において、少なくとも第一の
層及び第二の層は、スパッタ法、蒸着法（モレキュラビ
ームエピタキシ（ＭＢＥ）を含む）、ＣＶＤ法又はめっ
き法等で形成することができる。

【００２４】また、本発明において、光反射層の基体と
は反対側の面が保護層（例えば後述の保護膜５）によっ
て被覆することができる。

【００２５】また、本発明は、光反射層の基体側の面及
びこの基体とは反射側の面のいずれか一方又は双方を、
誘電体層によって被覆することができる。

【００２６】更に、本発明において、所定の信号を記録
した若しくは記録可能な記録層（例えば後述の磁性層2
5、相変化層、追記型合金層、追記型色素層等）を形成
し、この記録層上に直接又は誘電体層を介して光反射層
を設けて光学素子を構成する（即ち、光磁気記録用光学
素子、相変化記録光学素子、追記型合金記録光学素子、
追記型色素光学素子等とする）ことができる。

【００２７】本発明はまた、基体上に少なくとも光反射
層が形成され、所定の情報が記録されるように構成され
た情報記録媒体において、前記光反射層が、上記したい
ずれかの光反射層からなっていることを特徴とする情報
記録媒体に係る。

【００２８】本発明はまた、上記したいずれかの光学素
子を光学系に配し、所定の情報を記録／再生するように
構成された情報記録／再生装置に係る。

【００２９】積層構造の光学素子としては、波長30nm以
下の軟Ｘ線領域で、積層膜の積層周期と同じ波長の軟Ｘ
線を積層による干渉を利用して軟Ｘ線を強く反射する積
層膜として、重金属の膜と軽元素の膜との組み合わせで
作製されたＳｉ／Ｍｏ、Ｃ／Ｗ、ＢＮ／Ｍｏ等の積層膜
が知られている。このような光学素子は、反射膜の積層
周期に依存したＸ線波長で使用され、Ｘ線の波長は30nm
以下の短いものである。

【００３０】これに対し、本発明にあっては、光反射層
は、積層周期に依存した上記のＸ線反射膜とは異なり、
使用する光の波長は 100nm以上の紫外光から赤外光に至
る波長であり、入射光をその儘反射する純然たる光反射
層である。

【００３１】

【作用】本発明にあっては、反射層を第一、第二の層か
らなる積層構造とし、これら各層の結晶粒の大きさを第
一、第二の層の厚さによって制限すると共に、第一、第
二の界面で結晶粒界を不連続にして深さ方向に長く連続
する結晶粒界を含み難くし、結晶粒界から進行する腐食
（酸化）を抑えるようにする。

【００３２】第一、第二の層の各単一の層の厚さは、
0.2nm未満では１原子層の厚さ以下になり、単に拡散し
た状態と同様になって第一、第二の層の区別がつかなく
なる。また、これが20nmを越えて大きくなると、結晶粒
の大きさが、単一の層のみの成膜時の結晶粒の大きさと
略同じになり、結晶粒を第一、第二の層を積層すること
によって制限することができなくなる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３４】図２は、本発明に基づく光ディスクの一部
分の概略断面図である。光ディスク21は、ＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート）やＰＣ（ポリカーボネイト）
からなる透明な基板２上に微小な凹凸（信号に相当する
ピット）３が形成され、これらピット３を含む表面に、
光を反射する光反射層24が設けられてなっている。光反
射層24上には、これを保護するための保護層（仮想線で
示す）５を設けて良い。

【００３５】光反射層24は、図１に拡大部分断面図で示
すように、２種類の薄膜Ｍ１、Ｍ２が交互に積層した積
層構造としている。

【００３６】図１（ａ）に示す光反射層は、夫々単相又
は複数の相からなる組成及び／又は組織の異なる薄膜Ｍ
１、Ｍ２が交互に積層して光反射層24を構成している。

【００３７】図１（ｂ）に示す光反射層は、単相又は複
数の相からなる薄膜Ｍ２と、第一の相Ｍ３中に第二の相
Ｍ４が分散した組織を有する薄膜Ｍ１とが交互に積層し
て光反射層24を構成している。薄膜Ｍ１とＭ２とは組成
及び／又は組織が異なる。

【００３８】図１（ｃ）に示す光反射層は、薄膜Ｍ２が
面方向に間隙Ｄを隔てて分断されていて、薄膜Ｍ２を挟
んで位置する薄膜Ｍ１は、間隙Ｄを埋めてこの箇所で繋
がった構造になっている。

【００３９】図１（ｄ）に示す光反射層は、薄膜Ｍ１と
薄膜Ｍ２との間に、薄膜Ｍ１の組成から薄膜Ｍ２の組成
へと組成が連続して変化する組成勾配膜Ｍ５を配した構
造としている。このような構造とすることにより、組成
の急激な変化をなくして各薄膜の密着性が良好になる。

【００４０】なお、光反射層は、図１（ａ）〜（ｄ）の
うちの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）又は（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）などいずれか２種又は３種を組み合わせた積層構
造とすることもできる。

【００４１】各薄膜の成膜には、ターゲットを４個設け
たＲＦ（ラジオ周波数）及びＤＣ（直流）マグネトロン
スパッタリング装置を用いた。これらのターゲットに
は、そのうちの必要とする単体元素、合金又は化合物の
ターゲットに対し、独立に供給電力を調整できるように
してある。スパッタリングは、装置内を10^-4Paの真空度
にした後、 0.4Paのアルゴンガス圧の状態で必要なター
ゲットを使用して行った。積層膜厚は、ターゲットの電
力、基板の回転数及びスパッタ時間を調整することによ
りコントロールした。

【００４２】＜実施例１＞この例では、光反射層24を図
１（ａ）に示した構造とし、薄膜Ｍ１をアルミニウムの
膜とし、薄膜Ｍ２をチタンの膜としている。そして、１
層の薄膜Ｍ１の膜厚は0.75nm、薄膜Ｍ２の膜厚は 0.3nm
として 250回積層し、光反射層24の全体の厚さは 280nm
としてある。基板２に直接接触する薄膜はアルミニウ
ム、最上層の薄膜はチタンとしている。

【００４３】図２に示したように、光ディスク21の光反
射層24は保護層５で覆われていて良いが、この例にあっ
ては、光反射層の耐蝕性、ヒロック発生状況、結晶構造
及び積層周期を調べるため、保護層非着前に次のような
試験を行った。耐蝕性及びヒロック発生の試験は、温度
60℃、相対湿度85％の高温、高湿加速試験により行い、
結晶構造及び積層周期は、Ｃｕ−ＫαＸ線回折試験（波
長λ＝0.1542nm）により面間隔から調べた。

【００４４】アルミニウムのターゲット及びチタンのタ
ーゲットを用い、電源電力及び基板回転数を調整してス
パッタリングで総厚 280nmの0.75nmＡｌ／0.3nm Ｔｉの
積層膜をガラス基板上に成膜した。

【００４５】比較のサンプルとして、膜厚 100nmのアル
ミニウム単層からなる光反射層（比較例１−１）、膜厚
690nmのニッケル単層からなる光反射層（比較例１−
２）、膜厚 240nmのチタン単層からなる光反射層（比較
例１−３）及び実施例１における基板回転数を120rpmに
してアルミニウム−チタン合金の単層からなる同じ組
成、同じ膜厚の光反射層（比較例１−４）を作製した。
比較例は、いずれも多結晶構造である。

【００４６】実施例１の光反射層及び比較例１−４の光
反射層についてのＸ線回折試験の結果は、図３に示す通
りである。

【００４７】実施例１の積層光反射層は、２θ＝7.9 度
に面間隔ｄ＝1.12nmの積層周期に対応する回折ピークが
検出され、層全体の結晶構造は面心立方格子（ＦＣＣ）
で、格子定数は0.4025nmである。比較例１−４のアルミ
ニウム−チタン合金膜では、平衡状態ではアルミニウム
中とチタンは１％程度しか固溶しないので、本来はＡｌ
（ＦＣＣ、格子定数ａ＝0.4049nm）、Ｔｉ（稠密六方格
子（ＨＣＰ）、格子定数ａ＝0.2950nm、ｃ＝0.4686nm）
によるピークが検出される筈であるが、アルミニウム、
チタンに対応するピークは検出されなかった。合金膜は
ＦＣＣ構造の単相で、その格子定数は0.3966nmであり、
Ａｌ−Ｔｉ強制（過飽和）固溶体からなっていることが
判った。

【００４８】次に、各光反射層について加速劣化試験の
結果を図４〜図８に示す光学顕微鏡像（倍率 200倍）に
よって説明する。これらの図の（ａ）は、夫々試験開始
直前の組織を示し、いずれも金属光沢を呈した欠陥の無
い膜である。

【００４９】実施例１の光反射層では、１ケ月の加速劣
化試験後、図４（ｂ）に示すように、初期状態（同図
（ａ））に対して何の変化も認められない。

【００５０】比較例１−１のアルミニウム単層の光反射
層では、僅か１日の経過で、図５（ｂ）に示すように、
結晶粒界から腐蝕が進行しているのが観察される。この
光反射層のアルミニウム多結晶膜は、大部分透明になっ
ているのが認められる。

【００５１】比較例１−２のニッケル単層の光反射層で
は、図６（ｂ）に示すように、１ケ月経過にて初めて初
期状態（図６（ａ））との差異が認められ、比較的良好
な耐蝕性を示すことが判った。

【００５２】比較例１−３のチタン単層の光反射層で
は、図７（ｂ）に示すように、１ケ月経過にて初期状態
（図７（ａ））との差異が殆ど認められず、可成り高い
耐蝕性を示している。

【００５３】比較例１−４のアルミニウム−チタン合金
単層の光反射層では、図８（ｂ）に示すように、１ケ月
経過後に小さな欠陥が成長しているのが観察される。然
し、２ケ月経過時点でも１ケ月経過時点での状態が概ね
維持されていて、耐蝕点の上で可成り高い信頼性が保証
されるものと考えられる。

【００５４】以上の試験結果から、耐蝕性の観点から最
も信頼性の高いのは実施例１の光反射層である。

【００５５】＜実施例２＞この例では、光反射層24を図
１（ａ）に示した構造とし、薄膜Ｍ１をアルミニウムの
膜とし、薄膜Ｍ２をニッケルの膜としている。そして、
薄膜Ｍ１の膜厚は2.4nm、薄膜Ｍ２の膜厚は 0.6nmと
し、光反射層全体の厚さは 340nmとしている。成膜に
は、スパッタ装置を用い、10^-4Paに真空引きした後、
0.4Paのアルゴンガス圧でアルミニウムとニッケルのタ
ーゲット電力を調整し、0.4nm/sec のスパッタレートで
アルミニウムを、0.1nm/sec のスパッタレートでニッケ
ルをスパッタし、基板の回転数を10rpm に調整して成膜
した。

【００５６】比較例として、全体の組成を実施例２にお
けると同じにして、アルミニウム−ニッケル合金単層の
光反射層（比較例２）をスパッタによって成膜した。成
膜条件は、基板の回転数を120rpmとし、他の条件は実施
例２と同様にして成膜した。

【００５７】図９及び図10に示すＸ線回折試験の結果か
ら、実施例２の積層光反射層は、２θ＝3.03度にｄ＝2.
91nmの積層周期による回折ピークが検出され、光反射層
全体の構造は、非晶質アルミニウムの膜（Ｍ１）と微細
多結晶構造のニッケルの膜（Ｍ２）との積層構造をな
し、ニッケルは格子定数0.3528nmのＦＣＣ構造である。
図９において、２θ＝24度付近のブロードなピークは、
基板のガラスによるもので、アルミニウム（１１１面）
〔２θ＝38度付近〕の位置に明確なピークが認められ
ず、薄膜Ｍ１は非晶質のアルミニウムからなることを示
している。２θ＝44度付近のピークは、ニッケル（１１
１面）に対応している。なお、光反射層全体の膜厚は 3
40nmである。

【００５８】比較例２の光反射層は、非晶質アルミニウ
ムとＦＣＣ構造のニッケルの微結晶と思われる相との混
合構造で、Ｘ線回折から求めたニッケル相の格子定数は
0.3500nm（定数表のニッケル格子定数の値は0.3524nm）
で回折ピークの半値幅から求めた微結晶ニッケルの平均
結晶粒径は、 2.1nmである。光反射層の膜厚は、実施例
２におけると同様に 340nmである。格子定数が小さくな
っていることから、ニッケル微結晶粒に圧縮応力が加わ
っていることが推定される。

【００５９】比較例２の光反射層は、非晶質アルミニウ
ム（僅かにニッケルを含んでいるかも知れない）と微結
晶ニッケル又は僅かにアルミニウムを固溶した微結晶ニ
ッケルとの混合した構造になっていることが判った。つ
まり、この合金の光反射層は、非晶質アルミニウム中の
所々にニッケル又はニッケル中に僅かアルミニウムが固
溶した微結晶が散在する構造になっている。

【００６０】実施例２の光反射層は、加速劣化試験の結
果、図11（ｂ）に示すように、１ケ月経過後に初期状態
（同図（ａ））との差異が認められず、極めて高い信頼
性を示すことが理解できる。これに対し、比較例２の光
反射層は、図12（ａ）に示す初期状態から１週間の経過
で同図（ｂ）に示すように、著しい欠陥の成長が観察さ
れる。

【００６１】＜実施例３＞この例では、光反射層24を図
１（ａ）に示した構造とし、薄膜Ｍ１を珪素の薄膜と
し、薄膜Ｍ２をタングステンの薄膜としている。この積
層構造は、Ｘ線用ミラーに使用されている構造である。
そして、薄膜Ｍ１の膜厚は 2.1nm、薄膜Ｍ２の膜厚は
1.0nm、総膜厚は 600nmとしている。

【００６２】この光反射層についてのＸ線回折試験の結
果は、図13に示す通りである。２θ＝5.69度、8.49度、
11.3度、 14.12度、 16.89度、 19.77度にｄ＝3.1nm の
積層周期による２次から７次迄の回折ピークが検出さ
れ、薄膜Ｍ１、薄膜Ｍ２共に非晶質構造である。

【００６３】実施例３の光反射層は、加速劣化試験の結
果、図14（ｂ）に示すように、２週間経過後に初めて初
期状態（同図（ａ））との差異が認められ、比較的高い
信頼性を示すことが理解できる。

【００６４】以上の各実施例及び各比較例についての加
速劣化試験の結果を経過時間と関連させ、纏めて下記表
に示す。表中、○印は成膜時と同じ状態を維持している
ことを、△印は所々僅か腐蝕している状態を、×印は可
成り広い領域で腐蝕が進行していることを示している。

【００６５】

【００６６】実施例１、２の積層光反射層は、いずれも
２週間の高温高湿加速劣化試験後に初期状態との差異が
殆ど認められず、同じ組成の合金の単層からなる比較の
例（比較例１−４、２）に比べて非常に高い信頼性が得
られる。

【００６７】なお、実施例３に対する比較例として、タ
ングステン単層についての高温高湿加速劣化試験は行っ
ていない。何故なら、金属タングステンは、湿った大気
中でも充分に酸化され易いことが知られているからであ
る。従って、実施例３の積層光反射層は、１週間の高温
高湿加速試験で僅か腐蝕されているだけであることか
ら、実施例１、２におけると同様に、タングステン膜や
タングステンー珪素合金の膜よりも高い信頼性を示すこ
とが理解できる。

【００６８】以上の例は、いずれも成膜をスパッタリン
グによっているが、このほか、蒸着法、ＣＶＤ法、めっ
き法によって成膜することができる。

【００６９】本発明に基づく光反射層は、本出願人が先
に提案した特願平５−２９８８９０号（光反射層の有効
面積の50％以上が粒界を有しない構造からなっている）
と同様に、信頼性が非常に高いことから、光ディスクの
信号再生においても充分な信頼性が期待できる。

【００７０】＜実施例４＞ニッケルとＺｒ₅₀Ｎ₅₀化合物
とのターゲットを用い、アルゴンガス中でニッケルをＤ
Ｃマグネトロンスパッタ、Ｚｒ₅₀Ｎ₅₀をＲＦマグネトロ
ンスパッタし、夫々を15nmの厚さで交互に７回積層して
総厚 210nmの15nmＮｉ／15nmＺｒＮ光反射層を得た。Ｚ
ｒＮは、ｂｃｃ構造で格子定数が 0.458nmであった。

【００７１】＜実施例５＞ニッケルターゲット上に二酸
化珪素（ＳｉＯ₂）チップを面積比で10％載せたターゲ
ットと、Ｓｉ₃Ｎ₄化合物ターゲットとをＲＦマグネト
ロンスパッタで交互に成膜して10回積層し、総厚 200nm
の15nmＮｉ₉₀（ＳｉＯ₂）₁₀／５nmＳｉ₃Ｎ₄光反射層
を得た。

【００７２】＜実施例６＞前記実施例１と同様にして作
製された 0.3nmＡｌ／0.6nm Ｔｉの積層光反射層におい
ても、 0.9nmの積層周期が観測されている。このこと
は、光反射層がアルミニウム１原子の層とチタン２原子
の層との積層構造になっていることを示し、積層界面で
急激に組成が変化していることを示している。

【００７３】＜実施例７＞Ａｌ₈₀Ｎｉ₂₀合金ターゲット
とチタンターゲットとを用いて、交互に両ターゲットを
ＤＣマグネトロンスパッタし、総厚 200nmの15nmＡｌ₈₀
Ｎｉ₂₀／10nmＴｉ光反射層を得た。Ａｌ₈₀Ｎｉ₂₀合金の
層では、前記比較例２のアルミニウム−ニッケル合金単
層におけると同様に、非晶質アルミニウムの相中にＦＣ
Ｃ構造のニッケル微結晶が分散した組成が観察された。

【００７４】＜実施例８＞Ｆｅ₈₀Ａｇ₂₀合金ターゲット
と銀ターゲットとを用い、総厚 210nmの１nmＦｅ₈₀Ａｇ
₂₀／20nmＡｇ光反射層を得た。これに 400℃加熱の熱処
理を施すことにより、Ｆｅ−Ａｇ合金の相がＦｅ相とＡ
ｇ相に分離し、このＡｇ相を介して両側のＡｇ層が接続
されるため、図１（ｃ）のＭ２のように分断され、この
分断箇所でＭ１の２つの層（銀の層）が連続した組成と
なった。

【００７５】＜実施例９＞Ｎｉ₇₀Ｚｒ₃₀合金ターゲット
を用い、アルゴンガス圧を 0.4Paに一定して窒素ガス圧
力を０〜0.04Paの範囲で次のように緩り変えながらスパ
ッタした。先ず窒素ガス圧０で１分間スパッタし、次い
で30秒間かけて窒素ガス圧を0.04Pa迄上昇させ、この状
態を１分間保持し、更に30秒間かけて窒素ガス圧を０に
戻す。この操作を５回繰り返し、総厚 300nmの10nmＮｉ
ＺｒＮｘ／20nmＮｉＺｒＮ／10nmＮｉＺｒＮｘ／20nmＮ
ｉＺｒ光反射層を得た。

【００７６】以上の実施例４〜９の光反射層は、いずれ
も、１週間の高温高湿加速劣化試験後に変化が認められ
ず、高い信頼性を示した。

【００７７】例えば前記実施例５による積層光反射層に
あって、Ｎｉ₉₀（ＳｉＯ₂）₁₀の膜は光反射層として
の、Ｓｉ₃Ｎ₄の膜は可視光を透過するが光反射膜（即
ち、Ｎｉ）の酸化防止等の保護膜としての機能を夫々有
している。

【００７８】光反射層中の第一の層、第二の層を成膜す
るに当たり、シャッタで交互にコントロールしながら蒸
着して積層光反射層を得ることができる。ＣＶＤ法にあ
っても、成膜ガスを交互に切り換えることによって積層
構造を得ることができる。同様に、めっき法でも、めっ
き浴を交互に換えることにより、積層が可能である。

【００７９】更に、光反射層の一方の表面及び他方の表
面のいずれか一方又は双方を、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、Ｚｎ
Ｓ−ＳｉＯ₂等の誘電体の層で被覆しても良い。

【００８０】以上の例は、コンパクトディスクやレーザ
ディスクのような光ディスクについての例であるが、光
磁気記録媒体（ＭＯ）等にも本発明に基づく光反射層を
設けることができる。図15はこのように構成したＭＯデ
ィスク41の拡大部分断面図である。

【００８１】透明基板２に、光磁気記録層25、光反射層
24及び保護層５がこの順に被着している。光反射層24は
図１に示した積層構造としているが、この積層構造は図
15では図示省略してある。

【００８２】光磁気記録媒体（ＭＯ）の再生信号は、光
磁気記録層25からの反射だけでなく、光反射層24からの
反射により更に特性を良好にしているため、光反射層の
反射特性（例えば前述した信頼性等）が重要になる。

【００８３】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
した実施例は本発明の技術的思想に基いて様々に変形可
能である。

【００８４】例えば、上述の光ディスクにおいて、光反
射層の材質、構造又は組織をはじめ、透明基板や各ディ
スク構成層の材質等は種々に変化させてよい。光反射層
の形成又は成膜条件によって、その構造又は組織の状態
をコントロールすることができる。

【００８５】本発明は更に、例えば相変化媒体、追記型
合金媒体、追記型色素媒体等、光反射層によって信号特
性を良好にする他の媒体にも同様に適用可能である。

【００８６】なお、本発明は、上述した光ディスク等に
限らず、他の光学素子、例えば光学系に配されるトラッ
キングミラーをはじめ各種のミラーにも適用することが
できる。また、信号再生システム又は装置のみならず、
信号記録システム又は装置、或いは両方の機能を有する
システム又は装置にも適用可能である。

【００８７】

【発明の効果】本発明は、組成及び／又は組織を異にす
る少なくとも２種類の層からなる積層膜によって光反射
層を構成し、前記の少なくとも２種類の層の厚さを、夫
々略１原子の大きさである 0.2nm以上、略結晶粒の大き
さである20nm以下としているので、結晶粒界が両層の境
界面で不連続になる。従って、結晶粒界に沿う腐蝕の進
行が抑制され、その結果、光反射層の反射能が経時変化
なく良好に維持され、再生機能が高い信頼性を以て保証
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による光反射層を模式的に示す拡大部分
断面図で、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は積層
構造の４種類の態様を示す。

【図２】同光ディスクの拡大部分断面図である。

【図３】第一の実施例及びこれに対する第四の比較例に
よる光反射層のＸ線回折スペクトル図である。

【図４】第一の実施例に対する加速劣化試験前後の光反
射層の組織を示す図で、同図（ａ）は試験開始直前の反
射光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は試験終了後の光学顕
微鏡組織を示す。

【図５】第一の実施例に対する第一の比較例による加速
劣化試験前後の光反射層の組織を示す図で、同図（ａ）
は試験開始直前の反射光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は
試験終了後の光学顕微鏡組織を示す。

【図６】第一の実施例に対する第二の比較例による加速
劣化試験前後の光反射層の組織を示す図で、同図（ａ）
は試験開始直前の反射光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は
試験終了後の光学顕微鏡組織を示す。

【図７】第一の実施例に対する第三の比較例による加速
劣化試験前後の光反射層の組織を示す図で、同図（ａ）
は試験開始直前の反射光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は
試験終了後の光学顕微鏡組織を示す。

【図８】第一の実施例に対する第四の比較例による加速
劣化試験前後の光反射層の組織を示す図で、同図（ａ）
は試験開始直前の反射光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は
試験終了後の光学顕微鏡組織を示す。

【図９】第二の実施例及びこれに対する比較例による光
反射層のＸ線回折スペクトル図である。

【図10】同図10の横軸の一部を拡大して示すＸ線回折ス
ペクトル図である。

【図11】第二の実施例による加速劣化試験前後の光反射
層の組織を示す図で、同図（ａ）は試験開始直前の反射
光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は試験終了後の光学顕微
鏡組織を示す。

【図12】第二の実施例に対する比較例による加速劣化試
験前後の光反射層の組織を示す図で、同図（ａ）は試験
開始直前の反射光学顕微鏡組織を、同図（ｂ）は試験終
了後の光学顕微鏡組織を示す。

【図13】第三の実施例による光反射層のＸ線回折スペク
トル図である。

【図14】同加速劣化試験前後の光反射層の組織を示す図
で、同図（ａ）は試験開始直前の反射光学顕微鏡組織
を、同図（ｂ）は試験終了後の光学顕微鏡組織を示す。

【図15】同ＭＯディスクの再生の機構を示す拡大部分断
面図である。

【図16】光ディスクの拡大部分断面斜視図である。

【図17】光ディスクを配した信号再生システムの概略構
成図である。

【図18】多結晶アルミニウムの透過電子顕微鏡像であ
る。

【図19】信号再生時の従来の光ディスクの拡大部分断面
図である。

【符号の説明】

１、21・・・光ディスク２・・・基板３・・・ピット４、24・・・光反射層５・・・保護層６・・・半導体レーザ７、27・・・レーザ光９・・・対物レンズ 10・・・反射光 11・・・フォトダイオード 12・・・ビームスプリッタ 25・・・光磁気記録層 41・・・ＭＯディスクＭ１、Ｍ２・・・薄膜（第一、第二の層）Ｍ３・・・第一の相Ｍ４・・・第二の相Ｍ５・・・組成勾配膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者板橋昌夫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体と、この基体上に設けられた光反射
層とを有する光学素子において、前記光反射層が、組成
及び／又は組織を異にする少なくとも２種類の層からな
る積層膜で構成されていて、前記の少なくとも２種類の
層の厚さが、夫々 0.2nm以上、20nm以下であることを特
徴とする光学素子。
【請求項２】積層膜が少なくとも第一の層と第二の層
とからなり、これらの少なくとも第一の層と第二の層と
の交互の積層の繰り返しが２回以上である、請求項１に
記載された光学素子。
【請求項３】少なくとも第一の層及び第二の層が、夫
々元素、合金又は化合物からなっている、請求項２に記
載された光学素子。
【請求項４】少なくとも第一の層及び第二の層の少な
くとも一方の層が、50原子％以上の金属を含有する層で
ある、請求項２又は３に記載された光学素子。
【請求項５】少なくとも第一の層及び第二の層が、エ
ピタキシャル成長した構造、多結晶構造、非晶質構造又
はこれらの混合した構造からなっている、請求項２、３
又は４に記載された光学素子。
【請求項６】入射光として波長 100nm以上の光を使用
する、請求項１〜５のいずれか１項に記載された光学素
子。
【請求項７】少なくとも第一の層と第二の層との界面
にて、これらの層の組成が急激に変化している、請求項
２〜６のいずれか１項に記載された光学素子。
【請求項８】少なくとも第一の層及び第二の層の少な
くとも一方が、第一の相中に第二の相が分散した組織を
有する、請求項２〜７のいずれか１項に記載された光学
素子。
【請求項９】少なくとも第一の層及び第二の層の少な
くとも一方が、面方向に間隙を隔てて分断されており、
この分断領域で両面の層間が接続されている、請求項２
〜８のいずれか１項に記載された光学素子。
【請求項10】少なくとも第一の層と第二の層との間
に、前記第一の層の組成から前記第二の層の組成へと組
成が連続的に変化する中間層が介在し、この中間層の介
在によって急激な組成変化が起こっていない、請求項２
〜６、８及び９のいずれか１項に記載された光学素子。
【請求項11】少なくとも第一の層と第二の層とが、互
いに異なる機能を有する、請求項２〜10のいずれか１項
に記載された光学素子。
【請求項12】少なくとも第一の層及び第二の層がスパ
ッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法又はめっき法で形成された層
である、請求項２〜11のいずれか１項に記載された光学
素子。
【請求項13】光反射層の基体とは反対側の面が保護層
によって被覆されている、請求項１〜12のいずれか１項
に記載された光学素子。
【請求項14】光反射層の基体側の面及びこの基体とは
反射側の面のいずれか一方又は双方が、誘電体層によっ
て被覆されている、請求項１〜13のいずれか１項に記載
された光学素子。
【請求項15】所定の信号を記録した若しくは記録可能
な記録層を有し、この記録層上に直接又は誘電体層を介
して光反射層が設けられている、請求項１〜14のいずれ
か１項に記載された光学素子。
【請求項16】基体上に少なくとも光反射層が形成さ
れ、所定の情報が記録されるように構成された情報記録
媒体において、前記光反射層が、請求項１〜15のいずれ
か１項に記載された光反射層からなっていることを特徴
とする情報記録媒体。
【請求項17】請求項１〜15のいずれか１項に記載され
た光学素子を光学系に配し、所定の情報を記録／再生す
るように構成された情報記録／再生装置。