JPH03104038A - 光ディスク用保護層の形成方法 - 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、光ディスク用保護層のスパツタ法による形或
方法の改良に関するものである。さらに詳しくいえば、
本発明は、耐環境性に優れ、高温、高湿の過酷な環境下
でも剥離やクラックなどが発生することのない、信頼性
の高い光ディスクを提供するための光ディスク用保護層
の形或方法に関−するものである。

従来の技術 近年、光ディスクは、高度情報社会における記録媒体の
中心的役割の担い手として注目され、積極的に研究が進
められている。この光ディスクには、コンパクトディス
クに代表される再生専用型、情報の記録、再生が可能な
追記型及び情報の記録、消去、再生が可能な書き換え型
があり、それぞれ特徴ある記録材料が使用されている。

ところで、各種光ディスクに使用される記録材料、特に
上記の追記型、書き換え型光ディスクに使用される記録
材料は一般に化学的に不安定であるため、保護層ととも
に用いられることが多い。

この保護層の機能は主に環境中の水分や酸素を遮断して
、記録層の劣化を防ぐことにあるので、保護層の構戊材
料としては水や酸素に対するバリア性に優れた誘電体、
例えばマグネシウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、
亜鉛、ゲルマニウム、ジルコニウム、タンタル、希土類
元素などの酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物あるいは
これらの複合物がよく用いられる。

本発明者らは先に、保護層として望ましい酸窒化ケイ素
の組或として膜構造を提案した（特願平ｌ−１４５４９
３号）。このような組或と膜構造を有する保護層を形戒
するには、一般にスパッタが有利である。

該スパッタ法は、生産性の点においても優れていること
から、近年光ディスクの製造方法として普及されつつあ
る。しかしながら、このスパツタ法においては、形威さ
れる薄膜の構造は或膜条件に大きく依存し、ガス圧や役
入パワーなどの要因に支配されることが知られているが
、適切な構造をもった保護層を形成するための最適条件
は、般保護層の組或にも依存するため、前記のガス圧や
投入パワーなどの要因を独立に管理しただけでは、十分
に満足しうる保護層が得られにくいという問題がある。

すなわち、条件の設定を誤ると、形成される保護層はそ
の性能を十分に発揮することができず、信頼性の高い光
ディスクが得られないという好ましくない事態を招来し
、これが信頼性の高い光ディスクを安定して供給する際
の障害となっていた。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来のスパッタ法による光ディス
ク用保護層の形成に伴う問題点を解決し、耐環境性に優
れ、高温、高湿の過酷な環境下でも剥離やクラックなど
が発生することのない、信頼性の高い光ディスクを提供
するための方法を提供することを目的としてなされｔこ
ものである。

課題を解決するための手段 一般に、ケイ素の窒化物は機械的強度に優れ、高温高湿
の過酷の環境下でもクラックが発生しにくいという長所
を有しているが、プラスチック基板との密着性が悪く、
剥離を生じやすいという欠点があるのに対し、ケイ素の
酸化物はプラスチック基板との密着性に優れ、剥離が生
じにくいものの、機械的強度の点では窒化物より劣り、
クラツクが発生しやすいという欠点がある。

他方、保護層をスパッタ法で或膜する際、ガス圧が低い
と一般にち密な薄膜が形成し、クラックが発生しにくい
保護層が得られるが、この保護層は残留応力が増加する
ための基板から剥離しやすくなるし、逆にガス圧が高、
いと残留応力が低くなって、基板からの剥離は起こりに
くくなるものの、膜組織が粗くなるため、クラックを生
じやすくなる。

本発明者らは、スパッタ法による光ディスク用保護層の
形或について鋭意研究を重ねた結果、保護層として酸窒
化ケイ素を採用したとき、酸素が多い組成の場合は低ガ
ス圧で、窒素が多い組戊の場合は高ガス圧でスパツタす
るという、保護層の組成に応じたスパッタ条件を選択す
ることにより、ケイ素の酸化物及び窒化物の両方の長所
を併用した保護層を形威しうろことを見出し、この知見
に基づいて本発明を完戊するに至った。

すなわち、本発明は、プラスチック基板と記録層との間
に設けられる波長８３０ｎｍにおける屈折率が１．８〜
２．１の酸窒化ケイ素から或る光ディスク用保護層をス
パッタ法により形成させるに当り、スパッタ圧Ｐ　（ｍ
Ｔｏｒｒ）を、 ｌ．Ｏ≦Ｐ≦５．０　　　　　　　　　　　　・・・（
Ｉ）及び １０．０　−　２．５ｎｏ≦Ｐ≦１２．０−２．５ｎ−
　　　＝（ｉ［　）（ただし、ｎ０は前記酸窒化ケイ素
から酸素を除いた窒化ケイ素の波長８３０ｎｍにおける
屈折率である）の範囲に調節することを特徴とする光デ
ィスク用保護層の形成方法を提供するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明方法においては、プラスチック基板と記録層との
間に設けられる保護層として、波長８３０ｎｍにおける
屈折率が１．８〜２．１の範囲にある酸窒化ケイ素が用
いられる。この酸窒化ケイ素の組或は、もちろん厚子比
で表わしてもよいが、赤外域の屈折率は組我と単調な関
係にあるので、屈折率で組戊を表わすと光学的な特性を
把握する上においても、測定を簡便に行う上においても
有利である。

該酸窒化ケイ素の屈折率を一定にした場合、これから酸
素を除いたときの波長８３０ｎｍにおける屈折率をｎ０
とすると、ｎｏが小さいほど窒素の比率が大きく、ｎ０
が大きいほど酸素の比率が大きいことになる。本発明に
おいては、スパツタガス圧Ｐ（ｍＴｏｒｒ）を、 １０．０−２．５ｎ−≦Ｐ≦１．２．０−２．５ｎ−　
　　＝（ＩＩ）の範囲に調節することが必要である。こ
のＰの値が前記式（Ｉｆ）の範囲より高いと耐クラツク
性が低下するし、Ｐの値が前記式（ＩＩ）の範囲より低
いと耐剥離性が低下する。

さらに、該Ｐの値は、 １．０≦Ｐ≦５．０　　　　　　　　　　　　・・・（
１）の範囲にあることが必要である。このＰが１．０ｍ
’ｆｏｒｒ未満では放電が不規則となり、安定したスパ
ッタ皮膜ができにくいし、５．０を超えるとたとえ耐剥
離性や耐クラツク性が優れていても、膜の密度が小さく
なるため酸素や水に対するバリア性が低下し、記録層の
腐食を防止しにくくなる。なお、ケイ素の屈折率は約３
．８、窒化ケイ素Ｓｉ３Ｎ．の屈折率は約１．８である
ので、ｎ０の値は約１．８〜３．８にある。

この酸窒化ケイ素から或る保護層の膜厚は、通常ｌＯ〜
２００ｎｍの範囲で選ばれる。本発明方法を適用して得
られる光ディスクにおいては、所望に応じ、記録層の酸
化や腐食を防止するために、該記録層の上に保護層を設
けてもよい。この保護層を構戊する材料としては、例え
ば酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、硫化亜
鉛、あるいはこれらの複合物などの誘電体が好ましく用
いられる。また、光ディスクの反射率やコントラストを
改善する目的で、干渉層や反射層を設けてもよい。

第ｌ図は、本発明方法を適用して得られた光ディスクの
ｌ例の構成を示す断面図であって、プラスチック基板ｌ
の上に、本発明方法で形成された酸窒化ケイ素保護層２
、記録層３、保護層４及び反射層５が順次設けられた構
造となっている。前記構成における記録層については特
に制限はなく、例えば追記型の場合は開孔方式や相変化
方式のものであってもよいし、有機色素を用いたもので
あってもよく、また書き換え型の場合は光磁気方式のも
のであってもよいし、相変化方式のものであってもよい
。また、プラスチック基板の材料としては、例えばアク
リル樹脂、エボキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ
オレフィン樹脂などを用いることができる。

本発明方法は、再生専用型、追記型、書き換え型光ディ
スクのいずれにも適用することができるし、また、同様
の構成をもつ光ディスク以外の光記録媒体、例えば光カ
ードなどをスパッタ法で製造する場合にも適用すること
ができる。

発明の効果 本発明によると、プラスチック基板と記録層との間に、
高温、高湿の過酷な環境下でも剥離やクラックの発生し
ない保護層を設けることができ、これによって耐環境性
に優れた信頼性の高い光ディスクを提供することができ
る。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

実施例ｌ スパッタ法により、第ｌ図に示すようなポリカーボネー
ト基板ｌの上に、厚さｌ１０’ｎｍの酸窒化ケイ素から
或る保護層２、厚さ２０ｎｍのＴｂｚｏＦｅ７ｏＣＯｔ
ｏから或る記録層３、厚さ３５ｎｍの窒化ケイ素から或
る保護層４及び厚さ６０ｎｍのアルミニウムから成る反
射層５を順次設けて戊る光磁気ディスクを作戊した。

保護層２は、シリコンターゲットにアルゴンと酸素と窒
素との混合ガスを導入して、ＲＦマグネトロンスパッタ
により形成し、酸素と窒素の分圧を変えることにまり組
或を、アルゴンの分圧を変えることにより、スパッタガ
ス圧を制御した。なお、ガス圧１．９ｍＴｏｒｒ未満で
は放電が不安定となり、０．８ｍＴｏｒｒでは事実上ス
パッタは不可能であった。

組戊を決定するためディスクとは別に、顕微鏡用スライ
ドガラスに前記保護層２の形成条件から酸素のみを除い
た薄膜単層を形戒し、その屈折率ｎ０を測定した。役入
パワーはいずれも３．０ｋＷとした。記録層３は構或元
素の合金ターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ
で、ガス圧０．４Ｐａ，パワー０．５ｋＷで形或した。

保護層４は、シリコンターゲットにアルゴンと窒素の混
合ガスを導入してＲＦマグネトロンスパッタにより形或
し、窒素分圧は０．０６Ｐａ．全圧は０．６Ｐａとした
。反射層５はアルミニウムターゲットによるＤＣマグネ
トロンスパッタによりガス圧０．２Ｐａ，バワー１ｋＷ
で形成し　Ｉこ。

このようにして得られた光磁気ディスクを２枚ずつホッ
トメルト系接着剤で貼り合わせ、８０℃、９０％ＲＨの
加速寿命試験環境下に放置した。第２図に１０００時間
試験後の光磁気ディスクについて、保護層２の形或時の
各スパッタ圧力におけるｎ０とディスク外周のピットエ
ラーレート（ＢＥＲ）との関係をグラフで示す。この図
においてＡはスパツタ圧１．５ｍＴｏｒｒ，　Ｂは２．
ＱｍＴＱｒｒ、Ｃは３．０ｍＴｏｒｒ、Ｄは４．ＯｍＴ
ｏｒｒ，　Ｅは５．ＯｍＴｏｒｒ．　Ｆは６．０ｍＴｏ
ｒｒである。

第２図から、ＢＥＲで評価した光磁気ディスクの信頼性
は、保護層２の組戒とガス圧に依存し、かつ信頼性の高
いガス圧領域は、ｎｏが高いほど、すなわち酸素が多い
ほど低ガス圧になっていくことが分かる。

次に、前記の試験に供した光磁気ディスクに発生した欠
陥を光学顕微鏡で同定し、保護層２の形成条件を調べた
ところ、第３図に示す結果が得られた。図に訂いて○印
はそれぞれ欠陥が発生しなかった場合及び×印は欠陥が
発生した場合の保護層２形成条件（ｎｏ、スパッタガス
圧）を示す。

第３図から、保護層２のスパッタガス圧をＰ（＋ｎＴｏ
ｒｒ）とすると、 １０．０　−　２−Ｏｎｏ＞　Ｐ なる領域ではディスク外周を中心に保護層２に剥離が発
生し、また Ｐ　＞　１２．０　−　２．５ｎ． なる領域ではクラックが発生しており、前記と逆の領域
では剥離、クラックの発生が全くなかったが、Ｐが５．
０を超えるとディスク全面に数μｍ程度の記録層の腐食
が発生してエラーの原因になっていること、及びＰが１
．０未満では放電が不規則で、安定したスパッタ或膜が
できないことが分かった。

以上の結果から、保護層２のスパッタガス圧Ｐ（ｍＴｏ
ｒｒ）が １０．０　−　２．５ｎ．≦Ｐ≦１２−０　−　２．５
ｎ．の関係式を満たす領域では、剥離、クラックの発生
がない光磁気ディスクを製造することができ、さらに記
録層の腐食を防ぐには Ｐ≦５．０ また、安定してスパッタ或膜を行うには１．０≦Ｐ とすればよいことが明らかになった。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明方法を適用して得られた光磁気ディスク
のｌ例の溝或を示す断面図、第２図及び第３図は、それ
ぞれ本発明方法を適用して得られた光磁気ディスクの信
頼性を示す図である。 第１図において、図中符号ｌは基板、２及び４は保護層
、３は記録層、５は反射層である。 第１図 第２図 １．８　　２．０　　２．２　　２．４　　２．６　　
２．８　３．０　　３．２　　エ４！Ｌ６　３．８ （Ｎ−ｒｉｃｈ） 第３図 ｎｏ （０−　ｒｉｃｈ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　プラスチック基板と記録層との間に設けられる波長
   ８３０ｎｍにおける屈折率が１．８〜２．１の酸窒化ケ
   イ素から成る光ディスク用保護層をスパッタ法により形
   成させるに当り、スパッタ圧Ｐ（ｍＴｏｒｒ）を、 １．０≦Ｐ≦５．０ 及び １０．０−２．５ｎ＿０≦Ｐ≦１２．０−２．５ｎ＿０
   （ただし、ｎ＿０は前記酸窒化ケイ素から酸素を除いた
   窒化ケイ素の波長８３０ｎｍにおける屈折率である）の
   範囲に調節することを特徴とする光ディスク用保護層の
   形成方法。