JPH04247335A - 光記録体 - 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】

【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図った光記録体及びその製
造方法に関する。

【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用いている。

【０００３】

【従来技術の課題】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】

【発明の目的】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及びその製造方法を提供することを
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手段をとる。

【０００６】（Ａ）透光性の基板上に該基板側から入射
する光を反射する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、前記反射層は非晶質反射
層と結晶質反射層と非晶質保護層との少なくとも３層構
造から成る構造とする。

【０００７】（Ｂ）透光性の基板上に反射層と保護層と
を順次積層する光記録体の製造方法において、前記反射
層は、金属ターゲットを酸素又は窒素含有雰囲気中でス
パッタリングにより飛散させ、基板上に金属酸化物又は
金属窒化物から成る非晶質反射層を被着し、次に前記金
属ターゲットを無酸素無窒素雰囲気中でスパッタリング
により飛散させ、前記非晶質反射層上に結晶質反射層を
被着し、さらに前記金属ターゲットを酸素又は窒素含有
雰囲気中でスパッタリングにより飛散させ、前記結晶反
射層上に金属酸化物又は金属窒化物から成る非晶質保護
層を被着することによって形成する。

【０００８】

【実施例】本発明に係る実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【０００９】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
ポリカーボネート樹脂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
脂の保護層３が設けられて光記録体Ｓが構成される。

【００１０】ここで、反射層２は基板１側より非晶質反
射層２ａ、結晶質反射層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Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ等のうち一つ以上の
金属元素を主成分とし、さらに非晶質反射層２ａと非晶
質保護層２ｃとは酸化物又は窒化物とするが、上記３層
は安価でかつ反射率を向上しうるＡｌ，Ｃｕ等や耐蝕性
に優れたＴｉ等を主成分とするのが最適であるといえる
。

【００１１】なお、非晶質反射層２ａと非晶質保護層２
ｃとを金属酸化物又は金属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
考慮し実用上最適なものと考えたからであり、特にＡｌ
，Ｃｕ，Ｔｉ等に少量（数％程度）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。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。

【００１２】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すると、これら３層の金
属成分を同一にすることが好ましい。ここで、金属成分
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、特に
Ａｌ，Ｃｕ，Ｔｉ等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に用いる場合には、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，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｂｉ等が
好適に使用しうる。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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とを同一の金属ターゲット
を用いてスパッタリングで形成できれば簡便かつ迅速な
製造が望める。そこで、結晶質反射層２ｂは金属ターゲ
ットを無酸素無窒素雰囲気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。

【００１７】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。

【００１８】〔試験例〕

【００１９】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。

【００２０】直径８６ｍｍのポリカーボネート樹脂基板
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。ここで半金属元素としてＣの他にＳｉ，Ｇｅ，
Ｐ，Ｓｂ，Ｂ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉについて実験を
行った。

【００２１】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１５０　Å、結晶質反射層２ｂを約４００
　Å、非晶質保護層２ｃを約１５０　Å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。

【００２２】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の樹脂保護層３
を形成した。

【００２３】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１２０ｍｍ　２　の領域において直径２０
μｍ以上のものをカウントすることによって測定した。

【００２４】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３３ｓｃ
ｃｍとし、排気速度を種々に変えてＡｒ圧力を調整した
。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から明らかなように、非晶質反射層２
ａ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。

【００２７】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（例えば
Ａｌ２　Ｏ　３　）が部分析出し始め（結晶質と非晶質
とからなる混晶状態）、いずれは完全酸化物結晶体にな
る。

【００２８】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　ｘ　Ｍ　ｙ　又はＡｌＮ　ｘ　Ｍ　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　が一般に０．２　〜０．７　、より典型的
には０．４５〜０．６５であり、ｙ　は一般に０．０２
〜０．３０、より典型的には０．０５〜０．２０が好適
である。 なお、この試験例において示した組成はごく一例にすぎ
ないことはいうまでもない。

【００２９】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の金属ターゲットを用
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膜が除去され、同じターゲ
ットで繰り返しスパッタリングできた。

【００３０】また、Ａｌ単体の金属ターゲットを用い、
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。すなわち、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
の残留応力や反りが小さいことが判明した。

【００３１】次に、成膜速度は直流スパッタリングで８
．５　Å／ｓｅｃ、高周波スパッタリングで７　Å／ｓ
ｅｃ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。

【００３２】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速度が高いのは、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。

【００３３】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、例えば非晶質Ｔｉ低酸化
物系／結晶質Ｔｉ／非晶質Ｔｉ低酸化物系、非晶質Ｃｕ
低酸化物系／結晶質Ｃｕ／非晶質Ｃｕ低酸化物系等にし
てもよいし、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、非晶質反射層２
ａと非晶質保護層２ｃは非晶質形成の組成範囲内であれ
ば、必ずしも材料が同一でなくともよい。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ＲＦスパッタを行え
ば組成制御は容易である。

【００３４】次に、本発明の光記録体における反射率制
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　０，１００，１５０，２００，３００，４００，５
００Åと変化させた）を設け、その上にＡｌ　Ｃ　０．
０５の結晶質反射層２ｂ（厚み４００　Å）を設け、さ
らにＡｌＯ　０．６１　Ｃ　０．０５　の非晶質保護層
２ｃ（厚さ１５０　Å）を設けたものである。

【００３５】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９０ｍｍ光記録体Ｓの高反射率範囲は５０〜８
５％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２５０　Å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。

【００３６】

【発明の効果】本発明の光記録体によれば、透光性の基
板上に該基板側から入射する光を反射する反射層として
、非晶質反射層と結晶質反射層と非晶質保護層との少な
くとも３層構造から成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。

【００３７】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同一としたこと
により、基板への密着性を一層向上させることができる
。

【００３８】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，Ｃｕ，Ｔｉ等に少
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
属元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。

【００３９】さらに、透光性の基板上に反射層と保護層
とを順次積層する光記録体の製造方法において、反射層
を構成する各層のそれぞれを同一ターゲットを用いてス
パッタリングすることで、極めて簡便な装置でかつ迅速
に光記録体を製造することができる。

【００４０】またさらに、反応性スパッタリングとして
直流スパッタリングで行うことにより一層迅速に光記録
体を製造できるだけでなく、良好な特性を有した光記録
体を安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光記録体の断面図である。

【図２】本発明に係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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透光性の基板上に該基板側から入射す
   る光を反射する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、前記反射層は非晶質反射層
   と結晶質反射層と非晶質保護層との少なくとも３層構造
   から成ることを特徴とする光記録体。
2. 【請求項２】　　前記非晶質反射層と前記非晶質保護層
   とを金属酸化物又は金属窒化物で形成したことを特徴と
   する請求項１に記載の光記録体。
3. 【請求項３】　　前記非晶質反射層、結晶質反射層、及
   び前記非晶質保護層を構成する主要金属元素を同一とし
   たことを特徴とする請求項２に記載の光記録体。
4. 【請求項４】　　前記非晶質反射層と前記非晶質保護層
   とを、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｕのうちいずれか少なくとも一つ
   の金属元素を主成分としたことを特徴とする請求項３に
   記載の光記録体。
5. 【請求項５】　　前記非晶質反射層と前記非晶質保護層
   とに半金属元素を含有させたことを特徴とする請求項４
   に記載の光記録体。
6. 【請求項６】　　透光性の基板上に反射層と保護層とを
   順次積層する光記録体の製造方法において、前記反射層
   は、金属ターゲットを酸素又は窒素含有雰囲気中でスパ
   ッタリングにより飛散させ、基板上に金属酸化物又は金
   属窒化物から成る非晶質反射層を被着し、次に前記金属
   ターゲットを無酸素無窒素雰囲気中でスパッタリングに
   より飛散させ、前記非晶質反射層上に結晶質反射層を被
   着し、さらに前記金属ターゲットを酸素又は窒素含有雰
   囲気中でスパッタリングにより飛散させ、前記結晶反射
   層上に金属酸化物又は金属窒化物から成る非晶質保護層
   を被着することによって形成することを特徴とする光記
   録体の製造方法。
7. 【請求項７】　　前記反応性スパッタリングは直流スパ
   ッタリングで行うことを特徴とする光記録体の製造方法
   。