JP2941452B2

JP2941452B2 - 光記録体

Info

Publication number: JP2941452B2
Application number: JP3032273A
Authority: JP
Inventors: 久雄有宗; 美津雄宮崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1991-01-31
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH04247335A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透光性の基板上に反射
層と該反射層を覆う保護層とを順次積層した光記録体に
おいて、特に反射層の改善を行った光記録体に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、Ａｌ反射層上に樹脂保護層を形成
した光ディスクは、民生用途では音楽用、画像用として
広く普及されており、さらにデータ用のものとして例え
ばＣＤ−ＲＯＭがコンピュータや情報処理装置の外部記
憶装置に利用され始めている。これらは、プラスチック
基板上に純Ａｌ層、Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｇ等の微量添加元素
を含有したＡｌ合金層、又はＡｕ，Ａｇ等の貴金属層か
らなる反射層を真空蒸着法やスパッタリング法等で成膜
し、さらにその上に紫外線硬化型の樹脂保護層をスピン
コート法で塗布し光記録体を得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での民生用途であれば、上記従来の技術で十分な信頼性
が得られると考えられるが、コンピュータ等のデータを
扱う記憶媒体として利用する場合には当然に厳しい信頼
性が要求され、従来の光記録体を用いたものでは耐候性
等において対応が困難になるものと考えられる。また、
各種光ディスクを利用する記録再生装置の普及を図るべ
く、その規格化が進められているが、各種光ディスクの
互換性をとるために重要となる反射率を任意に設定でき
る必要性も高まっている。さらに、現在の小型光ディス
クは書換え型光ディスクへの進展とともに、書換え可能
記録領域と再生専用領域を有するパーシャルＲＯＭ、再
生専用領域のみを有するフルＲＯＭ等の規格化が進めら
れており、反射率も５０〜８５％の広い範囲が設定され
ており、これに対応すべく光記録体の反射層の改善が強
く望まれている。

【０００４】そこで、本発明は反射層の信頼性、密着性
が良好であり、さらに簡便な製造設備での反射率の制御
に優れた光記録体を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では以下に示す構成とした。

【０００６】透光性の基板上に、ＡｌＯ_xＭ_y又はＡｌ
Ｎ_xＭ_y（Ｍは半金属元素、０．２≦ｘ≦０．７，０．
０２≦ｙ≦０．３０である）から成る非晶質反射層と、
結晶質Ａｌ反射層と、ＡｌＯ_xＭ_y又はＡｌＮ_xＭ
_y（Ｍは半金属元素、０．２≦ｘ≦０．７，０．０２≦
ｙ≦０．３０である）から成る非晶質保護層とを順次積
層した少なくとも３層から成る反射層を設け、該反射層
に対し基板裏面側から光を入射することを特徴とする。

【０００７】

【実施例】本発明に係わる実施例を図面に基づき詳細に
説明する。

【０００８】まず、本実施例の構成について説明する。
図１に示すように、透光性の基板１は直径約８６ｍｍの
ポリカーボネート製のディスク状基板であり、透光性を
有していれば他にガラス、エポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂又はアクリル樹脂等の任意のものを使用できる。基
板１上には反射層２が設けられ、該反射層２上に樹脂保
護層３が設けられて光記録体Ｓが構成される。

【０００９】ここで、反射層２は基板１側より非晶質反
射層２ａ、結晶質Ａｌ反射層（以下、結晶質反射層とす
る）２ｂ、非晶質保護層２ｃの少なくとも３層構造を有
している。これら３層はいずれもＡｌを主成分とし、さ
らに非晶質反射層２ａと非晶質保護層２ｃとは低酸化物
又は低窒化物とする。

【００１０】なお、非晶質反射層２ａと非晶質保護層２
ｃとをＡｌ酸化物又はＡｌ窒化物とした理由は、物理的
・化学的安定性、安全性、材料費の経済的メリット等を
考慮して実用上最適なものと考えたからであり、特にＡ
ｌに少量の酸素や窒素を混ぜて非晶質化する方法が最も
安価な手段となる。また、反射層２の最上層及び最下層
を非晶質化することで基板１との密着性や耐蝕性が向上
するので、保護膜特性等を従来よりいっそう向上させる
ことが可能である。

【００１１】さらに、製造上の容易さや非晶質反射層２
ａと結晶質反射層２ｂ、又は結晶質反射層２ｂと非晶質
保護層２ｃとのなじみ等を考慮して、これら３層の主成
分を同一にした。ここで、主成分が同一とは主要な構成
元素が同一ということであり、非晶質形成等の為に加え
る微量添加元素の含有量の相違等の微妙な組成の変化は
無視したものである。また、Ａｌの酸化物又は窒化物を
非晶質反射層２ａ及び非晶質保護層２ｃに用いる構成に
おいて、半金属元素を適当量含有させれば非晶質化が容
易となり、例えばＣ，Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｐ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｔｅ，Ｂｉ等が好適に使用しうる。

【００１２】保護層３はアクリル酸エステル系、エポキ
シ系、ポリエステル系、アクリル系、又はアクリルウレ
タン系等の紫外線硬化型樹脂やホットメルト型樹脂等を
用いるが、樹脂に限らずＳｉ，Ａｌ等の酸化物や窒化物
等を用いてもよい。なお、非晶質保護層２ｃは薄膜のた
め完全な保護効果は得にくいので、厚さ１〜２０μｍ程
度の保護層３を設けることにより実用性が高まる。

【００１３】次に、本実施例の光記録体Ｓの製造方法に
ついて説明する。

【００１４】まず、基板１にスパッタリング法により反
射層２を形成し、次いで紫外線硬化樹脂をスピンコート
法等により被着させるとともに、紫外線を照射させて硬
化させ保護層３を形成することによって光記録体Ｓを完
成させる。なお、反射層２の形成法としてスパッタリン
グ法に限るのは膜質及び膜厚の制御が容易であることや
基板と膜との密着性が良好であるためである。

【００１５】ここで、非晶質反射層２ａ、結晶質反射層
２ｂ、及び非晶質保護層２ｃとを同一のＡｌターゲット
を用いてスパッタリングで形成すれば簡便かつ迅速な製
造ができる。そこで、結晶質反射層２ｂはＡｌターゲッ
トを無酸素無窒素雰囲気中でスパッタリングし、非晶質
反射層２ａと非晶質保護層２ｃは例えば酸素含有雰囲気
中でスパッタリングすることにより被着形成する。

【００１６】ただし、スパッタリング時に基板温度が上
昇すると、製造後の光記録体Ｓに残留応力をもたらす。
この残留応力は基板１の反りや記録特性の悪化の原因と
なる。そこで、スパッタリングにおける基板１の温度上
昇を抑制し、かつ膜形成速度を高めて量産性を向上させ
るためには、非晶質反射層２ａ、結晶質反射層２ｂ、及
び非晶質保護層２ｃを直流スパッタリングで形成するの
が好ましい。

【００１７】〔試験例〕本実施例では基板自公転方式のマグネトロンスパッタリ
ング装置を用いて光記録体Ｓを製造した。

【００１８】直径８６ｍｍのポリカーボネート基板１を
用い、ターゲットは純度４Ｎの金属Ａｌ、又はこれにＣ
の半金属元素チップを乗せたものを用い、非晶質反射層
２ａと結晶質反射層２ｂと非晶質保護層２ｃとを形成し
た。ここでいう半金属元素とはＣの他にＳｉ，Ｇｅ，
Ｐ，Ｓｂ，Ｂ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉであって、これ
らを用いて実験を行った。

【００１９】結晶質反射層２ｂはＡｒ雰囲気で非晶質反
射層２ａと非晶質保護層２ｃはＡｒ／Ｏ₂雰囲気でスパ
ッタリングにより被着成膜した。ここで、スパッタリン
グ法として主に高周波スパッタリングと直流スパッタリ
ングとの双方について試みた。また、膜厚は非晶質反射
層２ａを約１５０Å、結晶質反射層２ｂを約４００Å、
非晶質保護層２ｃを約１５０Åとした。なお、結晶質反
射層２ｂを形成する場合の雰囲気のＡｒは任意の不活性
ガスに変えることができ、反応性スパッタリングに用い
たＡｒ／Ｏ₂雰囲気はＯ₂やＮ₂やＯ₂＋ＣＯ₂等の混
合ガスに代えることができる。

【００２０】次いで、ウレタンアクリレートとアクリル
酸エステルの共重合体系紫外線硬化樹脂をスピンコート
し、紫外線で硬化させて厚さ約１０μｍの樹脂の保護層
３を形成した。

【００２１】電源、Ａｒ圧、酸素流量（ｓｃｃｍ）を種
々に変えて得られた非晶質反射層２ａ及び非晶質保護層
２ｃの組成比（ａｔ％での比）、結晶状態、耐候性の結
果を表１に示す。ここで、組成比はＥＳＣＡ、結晶状態
はＸ線回折法で測定した。また、耐候性試験はポリカー
ボネートの基板１に非晶質反射層２ａ、結晶質反射層２
ｂ、非晶質保護層２ｃを積層したものについて温度９０
℃、８５％ＲＨ（相対湿度）の雰囲気に１０００時間放
置した後、基板１に光を当てて反射層２の腐食面積（面
積％）とフクレ（点状）の数を測定した。ここで、フク
レの数は面積１２０ｍｍ²の領域において直径２０μｍ
以上のものをカウントすることによって測定した。

【００２２】スパッタリングは投入電力１ｋＷ、ターゲ
ットと基板間の距離１２０ｍｍ、Ａｒ流量を３３ｓｃｃ
ｍとし、排気速度を種々に変えてＡｒ圧力を調整した。

【００２３】

【表１】表１から明らかなように、非晶質反射層２ａと
非晶質保護層２ｃを用いることにより、腐食面積及びフ
クレの数が減少し、光記録体Ｓの耐久性が向上する。こ
れは非晶質の酸化物の有効性を示している。

【００２４】表１において他に興味ある点は、高周波ス
パッタリング、直流スパッタリングともに酸素流量と膜
中の酸素含有量とは対応し、かつ酸素流量の増加により
膜は結晶質から非晶質へと変化することである。このた
め、酸素流量の制御によって非晶質形成の制御を行うこ
とが充分可能である。なお、ある値以上に酸素流量を増
大する（例えば１０ｓｃｃｍ）と酸化物結晶体（Ａｌ₂
Ｏ₃）が部分析出し始め、結晶質と非晶質とからなる混
晶状態となり、いずれは完全酸化物結晶体になる。

【００２５】次に、表１の結果から非晶質反射層２ａと
非晶質保護層２ｃの組成について検討する。組成をＡｌ
Ｏ_xＭ_y又はＡｌＮ_xＭ_y（ここで、ｘは酸素又は窒素
含有量、ｙは半金属含有量を示す）とすると、ｘが０．
２〜０．７、好ましくは０．４５〜０．６５であり、ｙ
は０．０２〜０．３０、好ましくは０．０５〜０．２０
である。

【００２６】また、既に述べたように直流スパッタリン
グの方が高周波スパッタリングよりスパッタリング時の
基板温度の上昇が少なく、かつ成膜速度も高い。ここ
で、直流スパッタリングには一般に導電性のターゲット
を用いる必要があるが、これはＡｌのターゲットを用
い、酸素雰囲気や窒素雰囲気でスパッタリングを行うこ
とによりＡｌの低酸化物層又は低窒化物層を形成させる
ことで解決できる。なお、金属ターゲットに対して長時
間スパッタリングを行うと、ターゲット表面に絶縁性の
酸化物膜が形成され、スパッタリングが不可能になる。
事実、Ａｌの低酸化物層の形成のみを同じターゲットで
繰り返すと、ターゲット表面が酸化され、スパッタリン
グが持続されなくなった。しかし、試験例のように結晶
質反射層２ｂのスパッタリングと非晶質反射層２ａ及び
非晶質保護層２ｃのスパッタリングとを同一ターゲット
を用いて繰り返すと、結晶質反射層２ｂのスパッタリン
グ時にターゲット表面の酸化物が除去され、同じターゲ
ットで繰り返しスパッタリングできた。

【００２７】また、Ａｌターゲットを用い、１ｋＷの電
力で、５０００Å厚の結晶質反射層２ｂを形成した場合
について、基板１の温度上昇の程度と成膜速度を調べた
ところ、基板１の温度の初期値を室温とすると、最高上
昇温度は高周波スパッタリングで４８〜５４℃であり、
直流スパッタリングで４３〜４８℃であり、約５℃の温
度差がみられた。即ち、直流スパッタリングの方が成膜
時の温度上昇が小さく、冷却後の基板１の残留応力や反
りが小さいことが判明した。

【００２８】次に、成膜速度は直流スパッタリングで
８．５Å／ｓｅｃ、高周波スパッタリングで７Å／ｓｅ
ｃであり、直流スパッタリングの方が短時間で成膜でき
ることがわかった。同様に、非晶質反射層２ａと非晶質
保護層２ｃの成膜時の基板１の温度上昇及び成膜温度に
ついても直流スパッタリングの方が良好であることがわ
かった。

【００２９】ここで、直流スパッタリングで基板１の温
度上昇を抑制するのは、絶縁体である基板１に入射する
電子のため基板１付近に負の電位分布が形成され、以後
の電子の入射を妨げるためである。一方、高周波スパッ
タリングでは高周波の位相が反転すると電位分布が解消
され、基板１への電子の入射を妨げることができない。
また、直流スパッタリングで成膜時間が高いのは、加え
た電圧のうちＡｒ⁺イオンの加速に用いられる部分が大
きいためである。

【００３０】なお、本発明は上述の実施例、試験例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内であれば種々の変更が可能である。例えば光記録体Ｓ
２枚を接着剤で貼り合わせてサンドイッチ状にしても良
い。また、反射層２の材料を非晶質Ａｌ低酸化物系／結
晶質Ａｌ／非晶質Ａｌ低酸化物系を中心に説明したが、
これに限定するものではなく、例えば酸化物系のかわり
に窒化物系を用いてもよいし、それらの組合せでもよ
い。また、反応性ガス濃度やスパッタパワーを変えても
よいし、さらには連続式マルチスパッタ装置を用いてＲ
Ｆスパッタを行えば組成制御は容易である。

【００３１】次に、本発明の光記録体Ｓにおける反射率
制御について示す。図２は非晶質反射層２ａの膜厚を種
々に変えたときの基板１側からの反射率を示したもので
ある。なお、ここで測定波長は約８００ｎｍであり、試
料の構成は１．２ｍｍ厚のガラス基板１上にＡｌＯ_0.55
Ｃ_0.01の非晶質反射層２ａ（厚さを０，１００，１５
０，２００，３００，４００，５００Åと変化させた）
を設け、その上にＡｌＣ_0.05の結晶質反射層２ｂ（厚み
４００Å）を設け、さらにＡｌＯ_0.61Ｃ_0.05の非晶質保
護層２ｃ（厚さ１５０Å）を設けたものである。

【００３２】図２から明らかなように非晶質反射層２ａ
の膜厚を変えることにより約３０〜８０％まで反射率を
コントロールすることができる。現在、規格化が進めら
れている直径９０ｍｍの光記録体Ｓの高反射率範囲は５
０〜８５％に設定されており、この場合、例えば非晶質
反射層２ａの膜厚を約２５０Å以下の範囲にしても規格
に充分対応できる。なお、反射層２の組成が上記組成と
異なる場合には、この膜厚は多少変化するがその変化は
僅少である。また、非晶質反射層２ａの膜厚変化だけで
なく、結晶質反射層２ｂ及び非晶質保護層２ｃの膜厚を
種々に変えて反射率を制御することも可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明の光記録体によれば、透光性の基
板上に、ＡｌＯ_xＭ_y又はＡｌＮ_xＭ_y（Ｍは半金属元
素、０．２≦ｘ≦０．７，０．０２≦ｙ≦０．３０であ
る）から成る非晶質反射層と、結晶質Ａｌ反射層と、Ａ
ｌＯ_xＭ_y又はＡｌＮ_xＭ_y（Ｍは半金属元素、０．２
≦ｘ≦０．７，０．０２≦ｙ≦０．３０である）から成
る非晶質保護層とを順次積層した少なくとも３層から成
る反射層を設け、該反射層に対し基板裏面側から光を入
射するものを使用したので、基板への密着性及び耐蝕性
を良好とすることができる。

【００３４】また、非晶質反射層、結晶質反射層、及び
非晶質保護層を構成する主要金属元素をＡｌと同一にし
たことにより、基板への密着性を一層向上させることが
できる。

【００３５】また、非晶質反射層と非晶質保護層とを酸
化物又は窒化物で形成したことにより、物理的・化学的
安定性、安全性、材料費の節減等を図ることができるう
え製造装置も簡素化でき、特にＡｌに少量の酸素や窒素
を混ぜて非晶質化しうる方法が最も安価な手段となる。
さらに、これら酸化物及び窒化物に半金属原素を含有さ
せることで反射層の非晶質化を促進させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる光記録体の断面図である。

【図２】本発明に係わる光記録体の非晶質反射層の膜厚
と反射率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：基板２：反射層２ａ：非晶質反射層２ｂ：結晶質反射層２ｃ：非晶質保護層３：保護層

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の基板上に、ＡｌＯ _x Ｍ _y 又はＡｌ
Ｎ _x Ｍ _y （Ｍは半金属元素、０．２≦ｘ≦０．７，０．
０２≦ｙ≦０．３０である）から成る非晶質反射層と、
結晶質Ａｌ反射層と、ＡｌＯ _x Ｍ _y 又はＡｌＮ _x Ｍ
_y （Ｍは半金属元素、０．２≦ｘ≦０．７，０．０２≦
ｙ≦０．３０である）から成る非晶質保護層とを順次積
層した少なくとも３層から成る反射層を設け、該反射層
に対し基板裏面側から光を入射することを特徴とする光
記録体。