JP2544436B2 - 光デイスク基板 - Google Patents

光デイスク基板

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JP2544436B2 JP63089103A JP8910388A JP2544436B2 JP 2544436 B2 JP2544436 B2 JP 2544436B2 JP 63089103 A JP63089103 A JP 63089103A JP 8910388 A JP8910388 A JP 8910388A JP 2544436 B2 JP2544436 B2 JP 2544436B2
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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、特に光デイスクの信頼性を高くするのに公的な構造
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、クラツ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60−38746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つて生じ
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
ツク基板に負のバイアス電圧を印加しつつスパツタリン
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(SiH4)ガスをN2
プラズマにより分解し絶縁膜及び記録膜上にSi3N4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Si3N4と言つた無機膜であ
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時間で無機薄膜にハクリ
やクラツク等が生じ、強度,耐久性又は信頼が低いこと
がわかつた。
本発明の目的は上記問題点に鑑み、低コストで且つク
ラツクやハクリ等に関してより信頼性の高い有機基体の
被覆構造を有する光デイスク基板を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の光デイスク基板は、有機材料の基体と、この
有機基体の一方表面上に形成され珪素を含む無機材料の
薄膜と、この無機薄膜上に形成される光記録媒体および
その上に形成される保護層とを備えている。さらに、無
機薄膜は有機基体に接触する珪素堆積層と窒化珪素膜と
を有するとともに、有機基体内の珪素堆積層との接触面
近傍には珪素原子を含む層が存在している。
〔作用〕
第1図を用いて本発明の作用を説明する。
有機基体1内の無機薄膜2との接触面近接の含有領域
3に含有された珪素とこの上層となる無機薄膜2に含ま
れる珪素とは同一原子間の結合となるため、極めて強い
接着力を有する。
これによつて、有機基体上に薄膜を被着(形成)した
有機基体の被覆像の強度,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イスク基板の断面を
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(SiN)膜、符号14はFe,Co,Nb,Tb等からなる磁気記録
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、カー回転角を身かけ上大きくするカーエ
ンハンス効果を兼ねそなえいる。このため屈折率は1.1
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イスクの場合は薄いほ
ど好ましく10〜100Å程度が好ましい。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層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装置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、2×10-3Torr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300〜500Wのマイクロ波
によつ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によつて
モノシラン(SiH4)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SiH4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
珪素原子の打込み料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料を制御す
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。本実施例で基板11と電子サイクロトロン共鳴領域と
の距離を0〜12cm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と全紙サイクロトロン共鳴領域待との距離を12cm以上
として、同一圧力(2×10-3Torr)以下で珪素堆積層17
を10〜1000Å程度に形成した。その後、アルゴンガスの
みを止め(従つてモノシランガスは連続して流してい
る)窒素ガスを40cc/分流することにより窒化珪素膜13
を1000Åの厚さに形成した。然る後、別室空容器中に基
板11を移動し、公知のスパツタリング方によりTb,Fe,C
o,Nb,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100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発生させ、この中にSiH4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O2で発生させ、この中にSiH4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高100時間
程度でクラツクやハクリが生じた。
(実施例II) 本発明の他の実施例は次の方法によつても達成され
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ツド電極108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Si
H4ガスを6cc/分とArガスを40cc/分同時に流す。この
時、Arイオン及び分解したSi原子イオンはグリツド電極
108に引き込まれ、近接した基板11内には打込まれるこ
とにより珪素含有層16が形成される。その後グリツド電
極電位を0とした状態で続けてSiH4とArガスを流し一定
膜厚の珪素堆積層17を形成する。この後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1000Åの厚さに形成する。その後(実施例
I)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III) 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装置100の試料室101内
に同様にして基板11を設置し、圧力2×10-3Torr,モノ
シランガス流量6cc/分とアルゴン流量40cc/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RF
出力50Wを重量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出力を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
及び磁性記憶膜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IV) 本発明の他の実施例は次の方法によつても達成され
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装置100の試料室101内に同様にして基板1
1を設置し、圧力5×10-2Torr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300〜500Wだけでプラズマ処理を施し、珪
素含有層16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板を温度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
ハクリやクラツクが生じたのに対して、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では同様の高温高湿試験において、3000時間
経過しても未だハクリやクラツク等の異常が生じなかつ
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IIIと同様の方法としたが高温高湿試験の結果はハク
リやクラツクがなく良好であつた。
尚、本実施例においては、基板をポリカーボネート基
板,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,N
bとしたが基板は他のプラスチツク基板例えばポリメタ
クリレート, ポリオレフイン,ビスフエノール,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,In,Sn,Mo,Cr,Geの酸化物又は
Mg,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の含有させる元素
はTaとTi系化合物の場合はTiを、Al系化合物の場合はAl
と言つ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
プラズマによつて有機物内へ含有させる方法を述べた
が、イオンエチ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ヨン法(イオン打込み
法)による打込みでもよく、さらにスパツタリング装置
内へSiH4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つても同様の効果がある。
一方、これまでのイオン衝撃を使つて含有する方法以
外でも例えば樹脂成形過程で表面層に単一金存元素を含
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
気デイ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高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眼鏡にも同
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,反射率,屈折
率,投下率、望ましい値としうるSiN膜を強固に被着で
きた。
一杯、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270W,圧力2×10
-3Torr,SiH4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
倍、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。従つて基板11表
面のプラズマはほとんど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
層17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15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がハクリしてしまつた。
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、光
デイスク基板の強度耐久性,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
断面図を示す。 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器デイスクの縦断面図
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……グリツド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 7/26 521 7416−2H B41M 5/26 W (72)発明者 丹野 清▲吉▼ 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大上 三千男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 門馬 直弘 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−54073(JP,A) 特開 昭62−183045(JP,A) 特開 昭54−2984(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機材料の基体と、 該基体の一方表面上に形成され珪素を含む無機材料の薄
    膜と、 該薄膜上に形成される光記録媒体と、 光記録媒体上に形成される保護層と、 を備え、 前記薄膜は、前記基体に接触する珪素堆積層と、窒化珪
    素膜とを有し、 前記基体内の前記珪素堆積層との接触面近傍には珪素原
    子を含む層が存在していることを特徴とする光デイスク
    基板。
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