JPH0366043A

JPH0366043A - 光記録媒体用保護層およびその形成方法

Info

Publication number: JPH0366043A
Application number: JP20141789A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sugiyama; 泰之杉山; Susumu Fujimori; 進藤森; Reiichi Chiba; 玲一千葉; Hironori Yamazaki; 裕基山崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-03-20

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、レーザ光を照射しその照射部に光学的変化を
起こさせて情報を記録・消去する相変化光記録媒体にお
いて、特にその保護層の材質と形成方法に関するもので
ある。

（従来の技術）最近、集束レーザ光を基板上の薄膜状媒体に照射して薄
膜に非晶質−結晶転移を生ぜしめ、情報の記録・消去を
行う書換可能型相変化光ディスクが、高密度、大容量記
録を可能ならしめる新技術として注目されている。

中でも相変化光ディスクは、レーザ光により薄膜状光記
録媒体を融点以上に加熱して急冷することにより、レー
ザ照射部分を非晶質化して記録を行い、またその非晶質
部分をレーザ光により結晶化温度以上に加熱してアニー
ルすることにより、結晶状態に戻して消去を行うもので
ある。

この相変化光デイスク薄膜記録層の両側には、記録層の
変形防止、光学的なエンハンス効果をもたせるため、透
明な誘電体保護層が付加される。

また最近では、よりエンハンス効果を高めるため、最上
層に金属反射層を付加したものも多く見られる。

保護層の材質としては、ＳｉＯ□、２ｎＳが従来用いら
れており、通常、蒸着法やスパッタリング法で作製され
る。

このような相変化光ディスクの特性は、これまで消去速
度の向上やデータの保存寿命の向上など、記録膜自体の
特性改善に開発の重点がおかれてきた。現在では、１０
０ｎｓ以下の高速消去が可能で、かつ１０年以上のデー
タの保存寿命がある記録膜が得られるようになっている
。そこで現在では、記録感度や繰り返し耐久性の向上に
開発の重点が移行してきており、相変化光ディスクの媒
体構成方法、中でも誘電体保護層の最適化が大きな課題
になりつつある。すなわち、上記特性は誘電体保護層の
材質に強く依存するにもかかわらず、保護層の材質およ
び形成方法の差によるディスク特性への影響に関して、
確固たる指針が得られていないのが現状である。

（発明が解決しようとする課題〉具体的には、従来の相変化光ディスクの保護膜には、以
下のような種々の問題点があった。

■　誘電体保護膜の形成を、スパッタリングや蒸着法に
よって行うと、膜堆積速度が低いので堆積時間が長く、
光デイスク作製の律速となる、■　保護膜に残留膜応力
が大きく含まれていることが多く、このような場合には
記録・消去を繰り返し行うと不可逆な変形を誘発し、１
０’回程度で特性が劣化する場合が多くみられた、■　
スパッタリングの場合には膜堆積時に温度が上昇しプラ
スチック基板の変形やその表面が損傷する、などの問題点が生じていた。

本発明は、前述したような相変化光記録媒体の問題点に
対して、保護膜の形成方法およびその材質まで立ちいっ
て解決することにより、高感度で、かつ繰り返し耐久性
に優れた相変化光ディスクを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明では、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズ
マを利用した化学的気相堆積法（ＣＶＤ）を用いて、保
護層を形成する方法を考案した。

第４図にＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略を示す。

この装置はマイクロ波導入用の長方形導波管１とそれに
接続された空洞共振器条件を満たすプラズマ生成室２お
よび試料室３から構成される。またプラズマ生成室２の
周囲には磁界を与えるための磁気コイル４が配置されて
いる。

長方形導波管１から導入されたマイクロ波（２，４５Ｇ
）ｌｚ　：電子レンジの加熱用電源として用いられてい
るマイクロ波と同じ周波数帯〉により、プラズマを発生
させる。このとき、プラズマ生成室２の周囲に配置され
た磁気コイル４により、電子サイクロトロン共鳴（ＢＣ
Ｒ）条件を満たす磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）を与えると
、磁界によるローレンツ力を受けて、円運動する高エネ
ルギー電子を多量に生皮できる。また、試料室３に漏れ
出す発散磁界はイオンを適度に加速する役割を果たして
いる。

（第４図参照）具体的には、プラズマ生成室２でＮ２プラズマを発生さ
せ、プラズマ吹き出し口に、例えばＳｉＨ４ガスを導入
し、効率よく分解させることにより、気相反応および基
板表面での反応でＳｉＮ膜を形成することができる。以
上がＥＣＲプラズマＣＶ［ｌの原理である。

εＣＲプラズマでは従来のＲＦプラズマ（１３，５６Ｍ
Ｈ２）に比べて、円運動する高エネルギー電子が多量に
存在するので、高活性（分解、励起）、高イオン化率の
プラズマが１０−’Ｔｏｒｒ程度の低ガス圧で安定に生
成できる特徴を有している。

また、発散磁界はイオンを試料室３に引き出し、適度に
加速する（１０〜２０ｅＶ）効果を持つので、ＲＦプラ
ズマＣＶＤにおける過剰なイオン衝撃による基板損傷の
問題を回避できる特徴も有している。

これらの特徴から以下に示す効果が得られる。

（１）　　反応ガスの分解が効率的に行われるので、高
速堆積が可能となる（スパッタ法と比較するとｌＯ倍程
度〉。

（２）基板損傷を与えない程度のイオン衝撃により、膜
形成反応促進効果が得られ、基板加熱なしで緻密で良質
な薄膜が形成できる。

（３）スパッタ法とは異なり、プラズマによりガスを解
離して、気相反応で薄膜を形成するので、反応ガス流量
、反応ガス比、投入パワーなどの作製条件に膜質が大き
く依存し、例えば膜応力が圧縮応力→応カフリー→引っ
張り応力と広範に制御できるなどの効果がある。

これは、従来のスパッタ法、ＲＦプラズマＣｖＤ法では
得られないものである。

以上のような原理で動作するＢＣＲプラズマＣＶＤ装置
は、半導体プロセスのパッシベーション膜作製などに適
用され、すでにその有用性は実証されつつあるところで
ある（例えば、Ｊｊ、Ａ、Ｐ、　Ｖｏｌ。

２２、　Ｎｏ、４．　Ａｐｒｉｌ、　１９８３　ｐｐＬ
２１０−Ｌ２１２　）。

さて、本発明で用いたＢＣＲプラズマＣｖＤ法により、
光デイスク用誘電体保護膜を作製すれば、以下に列挙す
る効果が考えられる。

（１）光デイスク媒体作製の律速となっている保護膜作
製時間を約１桁短縮できる（高速堆積〉。

（２）基板表面が高エネルギーイオンにさらされないの
で、ＰＣ基板へのダメージが少ない（低温作成〉。

（３）屈折率、内部応力、付着力等の膜特性の制御が可
能で、光デイスク用保護膜に適した良質な薄膜が形成で
きる（適度なイオン衝撃による良質膜形成〉。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。

実施例１第１図は本発明の一実施例の保護層の材料としてＳｉＮ
を用いた場合の、ＥＣＲプラズマＣｖＤ法により基板上
に形成したＳｉＮ薄膜の内部応力の反応ガス流量依存性
を示す。マイクロ波パワーは５００Ｗに固定し、反応ガ
ス比を５ＩＨ４：Ｎ２＝１　：　３一定として、反応ガ
ス全流量を変化させたものである。

横軸は反応ガス全流量、縦軸は残留膜応力であり、十が
圧縮応力、−が引っ張り応力を示している。

第１図より、残留膜応力は反応ガス全流量がＩＯ３ＣＣ
Ｍの場合には、比較的高い圧縮応力（＞　５　Ｘ１０’
ｄｙｎ／ａｍ２）を示すが、反応ガス全流量の増加とと
もに減少し、反応ガス全流量が２４ＳＣＣＭの場合には
、引っ張り応力の５　×１０９ｄｙｎ／ｃｍ”程度に変
化する。

そして、さらに流量を増加すると再び圧縮応力を持つよ
うになる。また、残留膜応力０となる条件も存在してい
る。すなわちこのＥＣＲプラズマＣｖＤ法によれば、反
応ガス全流量を変化させることにより、薄膜の広範な応
力制御が可能であることがわかる。なお膜の組成は作製
条件により異なるが、この実験条件下ではＳｉ、、Ｎ、
。〜Ｓｔｓ。Ｎ、。の範囲内にあり、水素含有量は１０
％以下であった。

次に比較的低い圧縮応力３　Ｘ　１０”ｄｙｎ／　ａｍ
”　　（作製条件：　５００Ｗ、　５ＩＨ４：Ｎ２＝１
０ＳＣＣＭ　：３０ＳＣＣＭ）を持つ薄膜を光デイスク
用保護膜に適用した例について説明する。媒体構成はＰ
Ｃ（ポリカーボネート〉溝つき基板／　Ｓ　ｉ　Ｎアン
ダー・コート層／５ｂ−Ｔｅ系記録層／Ｓ　ｉ　Ｎオー
バー・コート層／＾Ｕ金属反射層／封止用エポキシ樹脂
層である。ＳｉＮアンダー・コート層は１１００ｎ　、
　ＳｉＮオーバー・コート層は２００ｎｍであり、ＢＣ
ＲプラズマＣＶＤ法により作製したものである。記録層
および金属反射層はＲＦスパッタリングにより、それぞ
れ４０ｎｍ、　２０ｎｍ作製した。また、封止用エポキ
シ樹脂層はスピナー・コートで作製し、膜厚は約１０μ
ｍである。このようにして作製した光ディスクの、繰り
返し記録・消去特性を第２図に示す。測定は線速１０ｍ
／Ｓ、記録条件５ＭＨｚ　、　１ＱＯｎｓ　、　１８ｍ
１ｌで行った。第２図中に、上から記録レベル、消去レ
ベル、ノイズレベルの各々をｄＢ表示で示しである。

これより、１０６回以上の繰り返し記録・消去後におい
ても、初期特性が維持されていることがわかる。すなわ
ち、ＯＣＲプラズマＣｖＤ法によるＳｉＮ低残留応力保
護膜を用いることにより、優れた繰り返し特性を確保で
きることが例証された。表１には保護膜の残留膜応力を
変化させて作製したディスクに対する繰り返し評価結果
を示す。圧縮応力が７　Ｘ１０’ｄｙｎ／ｃｍ”と高い
場合には、１０３〜１０４程度でノイズレベルが増大す
る。一方、応力がほぼ０の場合や、引っ張り応力５　ｘ
１０８ｄｙｎ／ａｍ”程度のものの場合には、１０６〜
１０７回程度までノイズレベルの増加は見られず、優れ
た繰り返し特性を示すことがわかった。

表１　残留膜応力と繰り返し性の関係いることもわかる。

表２　堆積速度次に、膜の堆積速度について従来のＲＦスパッタリング
法と比較した結果を表２に示す。８ＣＲプラズマＣＶＤ
法を用いた場合には、ＲＦスパッタリングに比べて約１
桁堆積速度が速く、生産性に優れて実施例２本発明の他の実施例の保護層の材料としてＳｉＣ膜を用
いて、実施例１と同様の繰り返し評価を行った。媒体構
成はＰＣ（ポリカーボネート〉溝つき基板／ＳｉＣアン
ダー・コート層／５ｂ−Ｔｅ系記録層／Ｓ　ｉ　Ｃオー
バー・コート層／＾Ｕ金属反射層／封止用エポキシ樹脂
層である。ＳｉＣアンダー・コート層は８Ｑｎｍ、　Ｓ
ｉＣオーバー・コート層は１８０ｎｍであり、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法により作製したものである。記録層およ
び金属反射層はＲＦスパッタリングにより、それぞれ４
Ｑｎｍ、　２０１ｍ作製した。また封止用エポキシ樹脂
層はスピナー・コートで作製し、膜厚は約１０μｍであ
る。ＳｉＣ膜の残留膜応力は５Ｘ１０’ｄＶｎ／ｃｍ’
程度のものを用いた。測定は線速１０ｍ／ｓ、記録・条
件５ｉ４Ｈｚ　、　１００ｎｓ　、　１９ｍＷで行った
。これらの結果を第３図に示す。これにより、１０７回
以上の繰り返し記録・消去後においても初期特性が維持
されていることがわかる。すなわちＢＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法によるＳｉＣ低残留応力保護膜を用いることにより
、優れた繰り返し特性を確保できることが例証された。

ＳｉＣ膜はＳｉＮ膜に比べて熱伝導率が高いので、記録
感度はＳｉＮ膜を用いた場合より若干低下するが、硬度
、ヤング率等の機械的特性はＳｉＮ膜より優れるので、
繰り返し特性はＳｉＮ膜より優れているものと思われる
。またＥＣＲプラズマＣＶＤ法によるＳｉＣ膜の堆積速
度はＳｉＮ膜より速＜　、１１００ｎ　／ｍｉｎ以上の
堆積速度が容易に得られており（表２参照）、生産性の
改善に寄与する効果は非常に大きい。

以上ＩＥｃＲプラズマＣＶＤ法による、繰り返し耐久性
の向上、堆積速度の向上について具体的な結果を示した
。繰り返し耐久性が向上した原因は、つには低残留応力
の薄膜を用いたので、繰り返し記録・消去による熱応力
の解放がほとんどなく、不可逆的な変形が抑えられるこ
とが考えられるが、以下に記すようなりＣＲプラズマＣ
ｖＤ法独自の特徴も大きく寄与していると考えられる。

すなわち適度なイオン衝撃による、薄膜の付着性、ち密
性の向上が、保護膜自体の機械的強度の改善や、保護層
と記録膜界面での密着力の改善に寄与しているものと考
えられる。

そこで、ＳｉＮ　、　ＳｉＣのほかにＳｉＯ□膜（残留
応カニ圧縮５　ＸｌＯ”ｄｙｎ／ｃｍ”　）　、Ｃ−Ｈ
膜（ハイドロカーボン膜、残留応カニ圧縮５　Ｘ１０’
ｄｙｎ／ｃｍ”　）を作製し、保護層として適用したと
ころ、それぞれ１０’回以上、１０７回以上の繰り返し
記録・消去後も初期特性の劣化は見られなかった。通常
、ＲＦスパッタリングや蒸着法によって作製した５ｉ０
２膜を保護層として適用した場合の繰り返し耐久性は、
１０’〜１０５程度であるから、ＥＣＲプラズマＣＶＤ
法の優位性が確認できた。

この実施例では、相変化光記録媒体用保護層として適用
した例を示したが、光磁気媒体や、フォトクロミック化
合物を利用したフォトンモード光記録媒体用保護層とし
ても、εＣＲプラズマＣＶＤ法で形成した保護層は、付
着性・ち密性の良さから、繰り返し耐久性や耐候性を改
善する効果を持つことは明白である。

（発明の効果）以上述べたように、・本発明は、薄膜記録層の両側に設
けたＳｉ　−Ｎ　ＳＳｉ　−Ｃ５Ｓｉ−０、Ｃ−Ｈ等の
誘電体保護層をＢＣＲプラズマＣＶＯ法を用いて作製す
ることにより、 ■　薄膜の残留膜応力を自在に制御でき、低残留膜応力
の保護膜を用いることにより、記録・消去の繰り返しに
よるディスク性能の劣化を防止できる、 ■　高速に堆積できるので、これまで光デイスク製造の
律速となっていた保護膜作製時間を大幅に低減できる、 ■　付着性、ち密性に優れた薄膜が作製できる、等の効
果が得られ、相変化光デイスク媒体の高性能化に寄与す
る効果は非常に大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＥＣＲプラズマＣｖＤ法により作製したＳｉＮ
薄膜の残留膜応力と反応ガス全流量との関係を示す図、第２図はＥＣＲプラズマＣｖＤ法により作製したＳｉＮ
薄膜を保護膜として用いた場合の繰り返し記録・消去特
性の評価結果を示す図、第３図はＥＣＲプラズマＣｖＤ法により作製したＳｉＣ
薄膜を保護膜として用いた場合の繰り返し記録・消去特
性の評価結果を示す図、第４図はＯＣＲプラズマＣｖＤ装置の概略図である。１・・・長方形導波管　　　２・・・プラズマ生成室３
・・・試料室４・・・磁気コイル同

Claims

【特許請求の範囲】１、レーザ光を照射し、その照射部に光学的変化を起こ
させ、情報の記録・消去を行う光記録媒体に用いる保護
層の形成方法において、情報記録層に近接して配された
誘電体保護層を電子サイクロトロン共鳴（ＢＣＲ）プラ
ズマＣＶＤ法を用いて作成し、ＣＶＤ条件を制御するこ
とにより、前記誘電体保護層の堆積速度を向上させると
ともに、該誘電体保護層中の残留応力を低減化させて誘
電体保護層を形成することを特徴とする光記録媒体用保
護層の形成方法。２、レーザ光を照射し、その照射部に光学的変化を起こ
させ、情報の記録・消去を行う光記録媒体に用いる保護
層において、特許請求の範囲第１項記載の光記録媒体用
保護層の形成方法で形成した保護層の残留膜応力が、圧
縮１×１０＾９ｄｙｎ／ｃｍ＾２〜応力０〜引っ張り１
×１０＾９ｄｙｎ／ｃｍ＾２の範囲であることを特徴と
する光記録媒体用保護層。