JP2735677B2 - アルミニウム合金薄膜の製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金薄膜の製造方法

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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、光ディスク等の光記録媒体の製造方法に係
り、特に記録媒体に照射されたレーザ光を反射するアル
ミニウム合金薄膜の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
光ディスク等の光記録媒体は、一般に記録膜に照射し
たレーザ光を反射膜によって入射方向に反射させ、この
反射して戻ってきたレーザ光を検知して情報を再生する
ようになっている。そして、反射膜としては、アルミニ
ウム合金薄膜が多く採用されている。
従来、ポリカーボネート等の基体にアルミニウム合金
薄膜を形成する場合、ガス圧が3×10-3Torr程度のアル
ゴンガス中にアルミニウム合金ターゲットを配置し、2
極マグネトロンスパッタリングによって成膜する方法が
しばしば行われている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記のプラズマにしてターゲットに衝突させ
るスパッタガスとしてArを用いる方法は、スパッタガス
圧を1×10-3Torr以下にすると、成膜したアルミニウム
合金薄膜中に取り込まれるArの量が増大する。このた
め、薄膜中にボイドが多数発生し、膜質が粗くなるばか
りでなく、ボイドの発生によって内部応力が高くなり、
特に、光磁気記録媒体においては、この内部応力によっ
てアルミニウム合金薄膜と磁性合金記録膜との電気化学
的な腐食が進行しやすく、本来のアルミニウム合金薄膜
の性能を得ることが困難であった。
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになさ
れたもので、緻密でボイドの少ないアルミニウム合金薄
膜を得ることができるアルミニウム合金薄膜の製造方法
を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明に係るアルミニ
ウム合金薄膜の製造方法は、スパッタリングによって基
体面にアルミニウム合金薄膜を形成するアルミニウム合
金薄膜の製造方法において、アルミニウム合金ターゲッ
トをキセノンガス雰囲気中にてスパッタすることを特徴
としている。
アルミニウム合金ターゲットは、Al−Ti、Al−Mg、Al
−Cr、Al−SiまたはAl−Taを用いることができ、アルミ
ニウム合金ターゲットに添加したTi、Mg、Cr、Si、Taの
割合は、0.5〜10原子%であることが望ましい。
なお、キセノンガスのガス圧力は、3×10-4Torr以下
にするとよい。ガス圧の下限は、スパッタリングのため
のイオンビームが得られるガス圧があればよい。
〔作用〕
上記の如く構成した本発明は、質量の大きいキセノン
(Xe)をスパッタガスとして使用するため、成膜したア
ルミニウム合金薄膜中にXeが取り込まれにくくなり、ボ
イドの少ない緻密で良質なアルミニウム合金薄膜を得る
ことができる。このため、アルミニウム合金薄膜や磁性
合金記録膜の電気化学的腐食の進行を大幅に小さくする
ことが可能となり、光ディスク等の光記録媒体の耐候
性、耐食性を高めることができ、信頼性が向上する。
ターゲットとしてAl−Ti、Al−Mg、Al−Cr、Al−Si、
Al−Ta等のアルミニウム合金を用いると、アルミニウム
合金薄膜の耐食性が向上する。そして、Alに添加するT
i、Mg、Cr、Si、Taの割合は、耐食性を向上させるため
に0.5原子%以上が必要であり、また10原子%もあれば
充分である。
〔実施例〕
本発明のアルミニウム合金薄膜の製造方法の好ましい
実施例を、添付図面に従って詳説する。
第1図は、本発明の方法を実施するための2極マグネ
トロンスパッタリング装置の一例を示したものである。
第1図において、スパッタリング装置10は、シャーシ
12の上方にスパッタ室である真空槽14が設けてある。真
空槽14は、本体16上にOリング18を介して蓋部20を開閉
自在に固定することができるようになっている。
シャーシ12と真空槽14とを仕切っている仕切板22に
は、真空槽14を排気するためのメインバルブ24が設けて
ある。そして、メインバルブ24の下方にバリアブルオリ
フィス26、トラッパー28を介してディフュージョンポン
プ30が配設してある。このディフュージョンポンプ30
は、粗引き用の図示しないロータリポンプに接続してあ
り、ディフュージョンポンプ30とロータリポンプとによ
り矢印32のように排気して、真空槽14内を高真空にでき
るようにしてある。
また、シャーシ12内には、マッチング回路34が設けて
ある。このマッチング回路34は、入力側が高周波電源36
に接続してあり、出力側に電送線路38を介してカソード
切替スイッチ40が接続してある。そして、カソード切替
スイッチ40の出力側に、電送線路42a、42b、……を介し
て、仕切板22に固定した複数の水冷マグネトロンカソー
ド44a、44b、……が接続してある。
カソード44a、44b、……の上面には、TbFeCo等の記録
膜用ターゲット46、反射膜用のアルミニウム合金ターゲ
ット48、SiやSiO2等の誘電体保護膜用ターゲット(図示
せず)を真空槽14内に露出させて固着してある。そし
て、これらのターゲットの上方には、回転シャッタ50が
設けてある。
回転シャッタ50は、透孔52が形成してあるとともに、
仕切板22に取り付けたモータ54によって回転するように
なっており、透孔52を任意のターゲット上に位置させる
ことにより、ターゲット46、48、……から飛散する粒子
を、ターゲット上方の自公転装置54に装着した図示しな
い基体(基板)に付着させることができるようになって
いる。
すなわち、自公転装置54は、真空槽14の蓋部20に設け
たモータなどの回転機構56の回転軸58に公転板60が固定
してある。そして、この公転板60の周縁部には、複数の
シャフト62が回転自在に取り付けてある。各シャフト62
は、公転板60を貫通しており、下端部に基板を取り付け
るためのディスクホルダ64が設けてある。従って、ディ
スクホルダ64は、回転機構56が駆動されて公転板60が回
転すると、回転軸58の周囲を公転するようになってい
る。
各シャフト62の上端部には、プーリ66が固定してあ
り、これらのプーリ66と回転軸58の周囲に配設したプー
リ68との間に、動力伝達ばね70またはチェーンが掛け渡
してあり、シャフト62、すなわちディスクホルダ64を自
転させることができるようにしてある。
一方、真空槽12の側壁には、ガス導入口72が形成して
あり、このガス導入口72にガス導入管74が接続してあ
る。そして、ガス導入管74には、マスフローコントロー
ラ76、78、80とバルブ82、84、86とを有する枝管を介し
てキセノンガスボンベ88、アルゴンガスボンベ90、窒素
ガスボンベ92が接続してある。
なお、真空槽14内には、シャッタ94が水平方向に移動
可能に設けてあり、シャッタ94を各ターゲット46、48、
……の上方に移動させ、シャッタ94にプリスパッタリン
グを行えるようになっている。
上記の如く構成したスパッタリング装置によって、光
ディスクにアルミニウム合金薄膜からなる反射膜を形成
する方法は、次のようにして行う。
カソード44aに記録膜用のTbFeCoターゲット46を取り
付け、カソード44bに反射膜用の2原子%のTiを添加し
たAl−Tiターゲット48を取り付けるとともに、図示しな
いカソードに誘電体膜保護用のSiターゲットを取り付け
る。また、従来の光ディスクの製造と同様にして、ポリ
カーボネート製溝付基板をディスクホルダ64の下面に装
着し、蓋部20を閉じてロータリポンプによって粗引きを
したのち、ディフュージョンポンプ30を駆動し、真空槽
14内を3×10-7Torr以下の高真空にする。
その後、バルブ84、86を開き、アルゴン(Ar)ガスと
窒素(N2)ガスとを真空槽14内に導入し、所定のガス圧
にする。そして、モータ54を駆動して回転シャッタ50を
回転させ、回転シャッタ50の透孔52をSiターゲットの上
方に位置させる。また、カソード切替スイッチ40によっ
てSiターゲットを高周波電源36に接続し、Siターゲット
をArとN2との混合ガスでたたき、シャッタ94にプリスパ
ッタをしたのち、シャッタ94を第1図の位置に移動し、
第2図に示したように基板100の上にSi3N4からなる誘電
体保護膜102を形成する。
次に、シャッタ94を再びターゲット上に移動させると
ともに、バルブ92を閉じてN2ガスの供給を止め、回転シ
ャッタ50の透孔52をTbFeCoターゲット46の上方にする。
そして、カソード切替スイッチ40を切り替えてTbFeCoタ
ーゲット46を高周波電源36に接続し、TbFeCoターゲット
46をArガスでたたいてシャッタ94にプリスパッタをした
のち、誘電体保護膜102の上に記録膜104を成膜する。
次に、再びN2ガスを真空槽14内に供給し、Siターゲッ
トをArとN2との混合ガスでたたいて、記録膜104の上にS
i3N4からなる誘電体保護膜106を設ける。そして、Arガ
スとN2ガスとの供給を停止し、バルブ82を開いて真空槽
14内にXeガスを導入し、前記と同様にしてAl−Tiターゲ
ット48をXeでたたき、プリスパッタの後に誘電体保護膜
106の上にAl−Ti反射膜(アルミニウム合金薄膜)108を
形成する。
このときのXeガスのガス圧は2×10-4Torr、入力パワ
ーは直径15.24cm(6インチ)のターゲットに対して100
0Wであって、高周波電源36の周波数は13.56MHzにした。
また、TbFeCoターゲット46、Siターゲットのスパッタリ
ングの際のガス圧、入力電力は、通常の条件によって行
い、入力電力の周波数はAl−Tiターゲット48のスパッタ
と同く、13.56MHzにした。
なお、Al−Tiターゲット48のプリスパッタは、Arガス
中で行ってもよく、安価なArガスを用いてプリスパッタ
を行うと、コストの低減が図れる。
Al−Ti反射膜108を形成した後、基板100を真空槽14か
ら取り出し、Al−Ti反射膜108を覆って保護樹脂110を塗
布して硬化させ、光ディスクを完成させた。
上記のようにXeガスをスパッタガスとして形成したAl
−Ti反射膜を有する光ディスクの耐候性を、Arガスでス
パッタした従来のAl−Ti反射膜を有する光ディスクと比
較し、第3図に示すような結果が得られた。すなわち、
Xeガスを用いた実施例の方法より形成したAl−Ti反射膜
を有する光ディスク(実施例)は、温度80℃、相対湿度
85%の高温高湿槽に1000時間放置したのち、顕微鏡観察
をしても何ら変化が認められず、1000時間以上の寿命を
有する。
これに対して、従来一般に行われている3×10-3Torr
のArでスパッタリングをして形成したAl−Ti反射膜を備
えた光ディスク(従来例I)は、温度80℃、相対湿度85
%の雰囲気中に100時間放置したのち、顕微鏡観察をし
た結果、小さい水玉のようなブツブツがトラック(溝)
に沿って多数発生しており、寿命が100以下であった。
また、2×10-4TorrのArガスによってスパッタリングを
して形成したAl−Ti反射膜を備えた従来例IIは、上記の
高温高湿下において500時間が経過した時点において、
顕微鏡観察により腐食が認められた。
従って実施例により形成したアルミニウム合金薄膜
(Al−Ti反射膜)は、従来のアルミニウム合金薄膜に比
較して耐候性、耐食性に優れており、信頼性の高い、長
寿命の光記録媒体を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明によれば、質量の大き
いキセノンをスパッタガスとして使用することにより、
成膜したアルミニウム合金薄膜中にXeが取り込まれにく
いため、ボイドの少ない緻密で良質のアルミニウム合金
薄膜を得ることができる。このため、アルミニウム合金
薄膜や磁性合金記録膜の電気化学的腐食の進行が大幅に
小さくなり、光ディスク等の光記録媒体の信頼性の向上
と、耐候性、耐食性を高めることができる。
ターゲットにAl−Ti、Al−Mg、Al−Cr、Al−Si、Al−
Taを用いると、アルミニウム合金薄膜の耐候性、耐食性
がより向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のアルミニウム合金薄膜の製造方法を実
施例するための2極マグネトロンスパッタリング装置の
一例を示す説明図、第2図は実施例の方法により形成し
た光ディスクの断面図、第3図は実施例によって形成し
たアルミニウム合金薄膜を有する光ディスクと従来例の
方法により形成したアルミニウム合金薄膜を有する光デ
ィスクとの耐候試験の比較結果を示す図である。 10……スパッタリング装置、14……真空槽、30……ディ
フュージョンポンプ、44a、44b……冷却マグネトロンカ
ソード、46……TbFeCoターゲット、48……Al−Tiターゲ
ット、50……回転シャッタ、52……透孔、54……自公転
装置、56……回転機構、64……ディスクホルダ、88……
キセノンガスボンベ、90……アルゴンガスボンベ、92…
…窒素ガスボンベ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スパッタリングによって基体面にアルミニ
    ウム合金薄膜を形成するアルミニウム合金薄膜の製造方
    法において、アルミニウム合金ターゲットをキセノンガ
    ス雰囲気中にてスパッタすることを特徴とするアルミニ
    ウム合金薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】前記アルミニウム合金ターゲットは、Al−
    Ti、Al−Mg、Al−Cr、Al−SiまたはAl−Taであることを
    特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金薄膜の製
    造方法。
  3. 【請求項3】前記アルミニウム合金ターゲットに添加し
    たTi、Mg、Cr、Si、Taの割合は、0.5〜10原子%である
    ことを特徴とする請求項2に記載のアルミニウム合金薄
    膜の製造方法。
  4. 【請求項4】前記キセノンガス雰囲気の圧力は、3×10
    -4Torr以下であることを特徴とする請求項1ないし3の
    いずれか1に記載のアルミニウム合金薄膜の製造方法。
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