JPH01262191A - 光デイスク基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機物系材料上に無機膜の形成が必要な有機材
料よりなる有機基体の被覆構造およびその製造方法に係
り、特に光ディスクの信頼性を高くするのに好適な構造
および製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般的に有機物材料上に無機膜を形成する場合。

両者の線膨張率が約１桁以上異なることから、形成直後
にハクリが生じたり、クラックが発生したりすることは
周知の事実である。この解決策としては特開昭６０−３
８７４６号公報に開示された如く線膨張率が両者の中間
となるものを挿入させることにより両者の膨張率の差に
よって生じる応力を緩和させる方策がある。

また特開昭６２−１０９２４７号公報に記載のようにプ
ラスチック基板に負のバイアス電圧を印加しつつスパッ
タリング装置で金属焼結体を不活性ガスのイオン衝撃に
より窒化膜や酸化膜を形成し、その後記録膜を形成する
方法がある。

一方、特開昭６２−１２０６４２号公報では電子サイク
ロトロン共鳴プラズマを利用してモノシラン（Ｓ　ｉ　
Ｈ４）ガスをＮ２プラズマにより分解し絶縁膜及び記録
膜上に５ｉａＮｉ膜を形成する方法が開示されている。

以上のように、いずれの場合においても基板と記録膜と
の間に形成する膜はＳｉＯや５ｉａＮ４と言った金属化
合物から成る無機膜である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記従来技術により形成した基板は、６０℃９５
％の高温高湿試験により１００〜２００時間で金属化合
物薄膜にハクリやクラック等が生じ、強度、耐久性又は
信頼が低いことがわかった。

本発明の目的は上記問題点に鑑み、低コストで且つクラ
ックやハクリ等に関してより信頼性の高い有機基体の被
覆構造、その製造方法又はその応用装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、有機基体と、該有機基体の
表面上に被着された薄膜とを有し、上記有機基体の表面
近傍には、上記薄膜を構成する第１の元素と金属結合を
生ずる第２の元素が含有された有機基体の被覆構造を採
用する。そして、」二記第１の元素は、Ｓｉ（シリコン
）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）、ＡＱ　（アル
ミニウム）。

Ｃ（カーボン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｉｎ（インジ
ウム）、Ｓｎ（すず）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（ク
ロム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）。

Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であることが望ましい
。また、上記第２の元素は、Ｓｉ（シリコン）、Ｔｉ（
チタン）、Ｔａ（タンタル）。

Ａｌ２（アルミニウム）、Ｃ（カーボン）、Ｚｒ（ジル
コニウム）　、Ｉ　ｎ（インジウム）、５ｎ（ｔず）、
Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）。

Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）およびＭ
ｎ（マンガン）からなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素であることが望ましい。

さらにまた、上記薄膜は、硅化物、酸化物、窒化物、炭
化物、弗化物からなる群から選ばれた少なくとも１種の
材料を主たる材料とすることが望ましい。

また、上記目的を達成するものとして、所定の保護層に
よって被覆された光記録媒体層と、該光記録媒体層によ
って被覆された下地層と、該下地層が表面に被着された
有機基体とを有し、上記下地層を構成する元素と全屈結
合を生ずる元素が、少なくとも上記下地層と上記有機基
体との被着面近傍の上記有機基体内に含有光記録ディス
クがある。

さらにまた、上記目的を達成する有機基体の被覆構造の
製造方法は、有機基体の表面近傍に所定元素を打ち込む
工程および上記所定元素を含む薄膜を、上記有機基体上
に被着する工程を含むものである。

〔作用〕

第１図を用いて本発明の詳細な説明する。

有機基体１内の表面近傍の含有領域３に含有された元素
とこの上層となる薄膜２を構成する元素とは同一金属原
子間の結合となるため、極めて強い接着力を有する。

これによって、有機基体上に薄膜を被着（形成）した有
機基体の被覆構造の強度、信頼性、耐久性の大巾な向上
が達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第５図は実施例における光磁気ディスク基板の断面を示
す。第５図において、符号１１は有機基体たるポリカー
ボネート製樹脂基板、符号１２は案内溝、符号１３は窒
化珪素（Ｓ　ｉ　Ｎ）膜、符号１４はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｂ
、Ｔｂ等からなる磁性記録膜、符号１５は保護用窒化珪
素膜である。ここで符号１３の窒化珪素膜は、カー回転
角を見かけ上大きくするカーエンハンス効果を兼ねそな
えている。このため屈折率は１．４以上大きいほど好ま
しく一般的には１．４０〜２．５０程度が使われる。そ
してポリカーボネート樹脂基板１１内の表面近傍には珪
素を打込みした珪素含有層１６を形成し、さらに前記ポ
リカーボネート基板１１上に珪素堆積層１７を形成する
。この堆積層の厚さは光磁気ディスクの場合は薄いほど
好ましく１０〜１００人程度が好しい。珪素堆積層１７
は、形成しなくともよいが、形成した場合はポリカーボ
ネート基板１１とＳｉＮ膜１３との応力差を緩衝する層
として作用し、熱サイクルのさらに激しい環境にも対応
できる。本実施例において、具体的には第２図に示すマ
イクロ波プラズマ処理装置の一種である。電磁界制御型
マイクロ波プラズマＣｖＤ装［１００を用いて作製した
。以下に製造方法とその手順について詳述する。

（実施例Ｉ） 先ず、試料室１０１内にポリカーボネート基板１１を設
置し、２Ｘ１０″″３Ｔｏｒｒのアルゴン（Ａｒ）ガス
雰囲気中でマイクロ波導波管１０２により導入した３０
０〜５００Ｗのマイクロ波によってプラズマをプラズマ
生成室１０３で発生させ、これと同時に基板１１に隣接
して設けたノズル１０４によってモノシラン（Ｓ　ｉ　
Ｈ４）ガスを６ｃｃ／分導入する。ここでプラズマ生成
室１０３を介して形成したプラズマ生成ノズル１０５よ
り導入したＡｒにより５ｉＨａ　を分解させ、イオン化
された珪素原子をポリカーボネート基板１１内に打込む
。

ここで珪素原子の打込み量は真空容器外に設けた制御磁
界コイル１０６，１０７による磁界を制御することでそ
の量を制御する。三つの制御磁界コイル１０６，１０７
を個々に制御し、電子サイクロトロン共鳴領域（８７５
ガウス）を基板１１に近づけることにより基板１１への
イオンの到達量を多くする。本実施例では基板１１と電
子サイクロトロン共鳴領域との距離をＯ〜１２ａ１１の
範囲内とした。なお、この時の圧力も小さいほど電子の
平均自由工程が長くなるので珪素原子の基板１１内への
打込みに効果が大きくなることは言うまでもない。以上
のようにして珪素（原子の）含有層１６を形成した後、
マイクロ波出力を３００Ｗ以下とし且つ基板１１と電子
サイクロトロン共鳴領域間との距離を１２ａ１以上とし
て、同一圧力（２Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ）以下で珪素堆
積層１７を１０〜１０００人程度に形成した。その後、
アルゴンガスのみを止め（従ってモノシランガスは連続
して流している）窒素ガスを４０ｃｃ／分流すことによ
り窒化珪素膜１３を１０００人の厚さに形成した。然る
後、別真空容器中に基板１１を移動し。

公知のスパッタリング法によりＴｂ、Ｆｅ、ＣｏｔＮｂ
、等からなる光記録媒体層たる磁性膜１４を被着形成し
、さらに前記電磁界制御型マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置１．　ＯＯの試料室１０１に戻し、前記方法と同一の
方法で保護膜である窒化珪素膜１５を規定厚さに形成し
第５図の構造を得る。

ここで本発明者等は、比較例として基板１１を試料室内
へ設置後、プラズマをＮ２で発生させ、この中にＳ　ｉ
　Ｈ４を混入した場合（即ち、基板１１上には直接窒化
珪素膜が堆積される）やプラズマを０２で発生させ、こ
の中にＳｉＨ＋を混入した場合（即ち、基板１１上には
直接酸化珪素膜が堆積される）も実験したが、高温高湿
試験結果は高嵩１００時間程度でクラックやハクリが生
じた。

（実施例■） 本発明の他の実施例は次の方法によっても達成される。

即ち、前記電磁界制御型マイクロ波プラズマＣＶＤ装置
１００の基板支持台に近接して設したグリッド電ｔｒ￥
１１０８に第３図に示すように負のバイアス電圧を印加
しながら５ｉＨａガスを６ｃｃ／分とＡｒガスを４０ｃ
ｃ／分同時に流す。

この時、Ａｒイオン及び分解した８１原子イオンはグリ
ッド電極１０８に引き込まれ、近接した基板１１内に打
込まれることにより珪素含有層１６が形成される。その
後グリッド電極電位をＯとした状態で続けて５ｉＨｎ　
とＡｒガスを流し一定膜厚の珪素堆積層１７を形成する
。その後Ａｒのみを止めＮ２ガスに切り換えてＳｉＨ４
とＮ２のプラズマ中の反応により窒化珪素膜１３を１０
００人の厚さに形成する。その後（実施例口と同様にし
て磁性記録膜１４及び保護用窒化珪素膜１５を形成する
。

（実施例■） 本発明のさらに他の実施例は次のものである。

即ち、第４図に示す如く高周波発振（ＲＦ）器を備えた
前記電磁界制御型マイクロ波プラズマＣＶＤ形成装置１
００の試料室１０１内に同様にして基板１１を設置し、
圧力２　Ｘ　１０””Ｔｏｒｒ、モノシランガス流量６
ｃｃ／分とアルゴン流１ｔ４０ｃｃ／分でマイクロ波出
力２７０Ｗでプラズマを発生し、さらに基板１１側にＲ
Ｆ出力５０Ｗを重畳してポリカーボネート樹脂内表面近
傍への珪素層１６を形成した後、ＲＦ高出力遮断しマイ
クロ波出力２７０Ｗのみでポリカーボネート樹脂表面上
の珪素堆積層１７を形成する。その後第５図と同様にし
て窒化珪素膜１３及び磁性記録膜１４．保護膜１５を順
次形成して第５図と同様の構造を得る。

（実施例■） 本発明の他の実施例は次の方法によっても達成される。

即ち、前記ＲＦ発振器を備えた電磁界制御型マイクロ波
プラズマＣＶＤ形成装置１００の試料室１０１内に同様
にして基板１１を設置し、圧力５　Ｘ　１０−２Ｔｏｒ
ｒ以上モノシランガス６ｃｃ／分とアルゴン４０ｃｃ／
分との混合ガスでマイクロ波は付加せずにＲＦ出力３０
０〜５００Ｗだけでプラズマ処理を施し、珪素含有層１
６及び表面上の珪素堆積層１７を形成し、その後第５図
と同様にして窒化珪素膜１３及び磁性記録膜１４．保護
膜１５を順次形成して第５図と同様の構造を得る。

以上のようにして形成した光デイスク基体を温度６０℃
、湿度９５％以上の高温高湿試験に投入したところ、珪
素含有層１７及び珪素堆積層１８のない従来のポリカー
ボネート基板においては１００〜２００時間程度で窒化
珪素膜１３にハクリやクラックが生じたのに対して１本
発明による珪素含有層１６及び珪素堆積層１７を介在さ
せたポリカーボネート基板１１では同様の高温高温試験
において、３０００時間経過しても未だハクリやクラッ
ク等の異常が生じなかった。

一方、樹脂基板内へ打込む元素を珪素以外の金属及び半
金属として実施した例を第１表に示す。

いずれの場合においても基板はポリカーボネート、打込
む方法を実施例■と同様の方法としたが高温高湿試験の
結果はハクリやクラックがなく良好であった。

尚、本実施例においては、基板をポリカーボネート樹脂
、カーエンハンス膜及び保護膜を窒化珪素膜、有機物系
基板内へ打込む金属元素を珪素。

磁性膜をＴｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｂとしたが基板は他のプ
ラスチック基板例えばポリメタクリレート。

ポリオレフィン、ビスフェノール、ポリ塩化ビニール、
ポリエチレンテレフタレート等の樹脂でもよく、カーエ
ンハンス膜はＳｉＯ膜始めＺｒ。

Ｉ　ｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｇｅの酸化物又はＭ　ｇ　
＋Ｍｎの弗化物等の透明な金属化合物でもよい。但、こ
の場合、Ｔａ化合物の場合は有機物内へ含有させる元素
はＴａをＴｉ系化含物の場合はＴｉを、ＡＱ系化合物の
場合はＡＱと言った前記無機膜の構成元素を用いねばな
らない。また磁性膜も希土類−遷移金属系磁性膜でもよ
い。

さらに製造法において本明細書ではμ波プラズマやＲＦ
プラズマによって有機物内へ含有させる方法を述べたが
、イオンエツチングを用いて所定元素を打込んでもよく
、イオンインプランテーション法（イオン打込み法）に
よる打込みでもよく、さらにスパッタリング装置内へ５
ｉＨａ　とＡｒガスを混入させ基板側を負のバイアス電
位を印加する方法によっても同様の効果がある。

一方、これまでのイオン衝撃を使って含有する方法以外
でも例えば樹脂成型過程で表面層に単一金属元素を含浸
させる方法でも同一効果は得られよう。

また以上においては有機材料の基体の一例として光磁気
ディスク基板で説明してきたが、本発明による技術は基
板が有機物系材料からなる他の光記録媒体にも適用でき
ることは言うまでもない。

さらにこれ等に限ることなく例えば有機物系材料から成
る光学レンズや＠鏡にも同様に適用できる。

この光学レンズとしては、例えば、第１図に示す構造が
用いられ、有機基体としてポリカーボネート、これに被
着される薄膜として、ＳｉＮ膜、また、ポリカーボネー
トに打ち込む元素としては、Ｓｉを用いることが望まし
い。これにより、光学レンズの表面強度２反射率、屈折
率、透過率、望ましい値とじうるＳｉＮ膜を強固に被着
できた。

一方、比較例として、前記電磁界制御型マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置１００の２個の制御磁界コイル１０６，
１０７の内の基板１１に最も近いコイル１０７のみ磁場
方向を反転させたいわゆるカスプ磁場中でマイクロ波２
７０Ｗ、圧力２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、　Ｓ　ｉ　Ｈ４ガ
ス６ｃｃ／分Ａｒガス４０ｃｃ／分という条件により珪
素層を形成した試料も作製した。カスプ磁場とした場合
、イオンはそのほとんどが反転磁場によりはね返されて
しまうため基板１１には到達できない、従って基板１１
表面のプラズマはほとんどが等方性のラジカル成分であ
り、基板１１内には打込まれることなく単に表面上に珪
素堆積Ｎ１７が形成されるのみである。その後実施例と
同様にして窒化珪素膜１３、磁性記録膜１４．保護膜１
５を順次形成した後６０℃９５％の高温高湿試験に投入
したところ高々１００時間程度で窒化珪素膜１３がハク
リしてしまった。

これまでの経過から明らかなように、有機物系基板１１
上に単に単一金属元素またはその窒化物や酸化物、炭化
物、弗化物等を堆積しただけでは接着力の改善に大きな
効果がないことが理解できよう。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、有機
基体上に薄膜を被着（形成）する有機基体被覆構造の強
度耐久性、信頼性を大巾に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するため有機基体の被覆構造の縦
断図を示す。 第２図は本発明の製造装置の概略構造図を示す。 第３図および第４図は本発明の製造装置の電界印加方式
を示す図を示す。 第５図は本発明の一実施例の光磁気ディスクの縦断面図
である。 １１・・・ポリカーボネート樹脂基板、１２・・・案内
溝、１３・・・窒化珪素膜、１４・・・記録膜、１５・
・・保護用窒化珪素膜、１６・・・珪素含有層、１７・
・・珪素堆積層、１００・・・電磁界制御型マイクロ波
プラズマＣＶＤ装置、１０１・・・試料室、１０３・・
・プラズマ生成室、１０６，１０７・・・制御磁界コイ
ル、１０８・・・グリッド。 、ｌｔ反 ２．４．５（ｑＨｚ ２４−６　ＱＨｒ 第４囚 ７友 ２４５（（Ｍ！’

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機基体と、該有機基体の表面上に被着された薄膜
   とを有し、上記有機基体の表面近傍には、上記薄膜を構
   成する第１の元素と金属結合を生ずる第２の元素が含有
   された有機基体の被覆構造。 ２、上記薄膜は、上記第２の元素を主たる構成元素とす
   る請求項１記載の有機基体の被覆構造。 ３、上記薄膜は、無機膜である請求項１記載の有機基体
   の被覆構造。 ４、上記第１の元素は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃ、
   Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｍｎから
   なる群から選ばれた少なくとも１種の元素である請求項
   １乃至請求項３のいずれかに記載の有機基体の被覆構造
   。 ５、上記第２の元素は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃ、
   Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｇｅ、ＭｇおよびＭｎ
   からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素である請
   求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機基体の被覆
   構造。 ６、上記薄膜は、硅化物、酸化物、窒化物、炭化物、弗
   化物からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料を主
   たる材料とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の有機基体の被覆構造。 ７、有機基体と、該有機基体の表面上に被着された薄膜
   とを有し、上記有機基体の表面近傍には、上記薄膜を構
   成第１の元素と金属結合を生ずる第２の元素が打ち込ま
   れた有機基体の被覆構造。 ８、上記第２の元素は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃ、
   Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｇｅ、ＭｇおよびＭｎ
   からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素である請
   求項６記載の有機基体の被覆構造。 ９、所定の保護層によつて被覆された光記録媒体層と、
   該光記録媒体層によつて被覆された下地層と、該下地層
   が表面に被着された有機基体とを有し、上記下地層を構
   成する元素と金属結合を生ずる元素が、少なくとも上記
   下地層と上記有機基体との被着面近傍の上記有機基体内
   に含有された光記録ディスク。 １０、上記光記録媒体層は、Ｔｂ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮ
   ｂを少なくとも含有する請求項９記載の光記録ディスク
   。 １１、上記下地層は、複数層の薄膜よりなる請求項９又
   は請求項１０記載の光記録ディスク。 １２、上記下地層は、Ｓｉ膜およびＳｉＮ膜からなる請
   求項１１記載の光記録ディスク。１３、請求項１記載の
   有機基体の被覆構造を用いた光学レンズ。 １４、以下の工程を含む有機基体の被覆構造の製造方法
   、 （１）有機基体の表面近傍に所定元素を打ち込む工程、 （２）上記所定元素を含む薄膜を、上記有機基体上に被
   着する工程。 １５、上記工程（１）および上記工程（２）は、マイク
   ロ波プラズマ処理装置を用いて行なわれる請求項１４記
   載の有機基体の被覆構造の製造方法。 １６、請求項１５記載の有機基体の被覆構造の製造方法
   において、 上記マイクロ波プラズマ処理装置は、上記有機基体の表
   面近傍の電位を負にする手段を有する有機基体の被覆構
   造の製造方法。 １７、上記工程（１）は、イオン打込み装置によつて行
   なわれる請求項１４記載の有機基体の被覆構造の製造方
   法。 １８、上記工程（１）および上記工程（２）は、高周波
   スパッタリング装置により行なわれる請求項１４記載の
   有機基体の被覆構造の製造方法。 １９、上記工程（１）は、イオンエッチング装置を用い
   て行なわれる有機基体の被覆構造の製造方法。