JPH04330648A

JPH04330648A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH04330648A
Application number: JP3126832A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Katsuta; 伸一勝田; Yoshitaka Kawanishi; 義隆川西
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd; NEC Corp
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-11-18

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、光ディスクや光磁気デ
ィスク等の光記録媒体に係り、特に記録膜を保護するた
めの、シリコンターゲットをスパッタリングして形成し
たＳｉＮ膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク、光磁気ディスクは、大容量
であり、非接触で情報を取り出すことができるため、益
々その発展が期待されており、研究、開発も活発に行わ
れている。一方、こられの光記録媒体に対する信頼性の
向上に対する要求も強く、より安定した媒体が要求され
ている。そして、光ディスク、光磁気ディスクの信頼性
を向上する手段として、記録膜の高耐久化を図っている
。

【０００３】また、記録膜は、一般に酸化されやすい材
料によって構成されており、記録膜を保護膜によって覆
い、記録膜の変質を防止するようにしている。そして、
光ディスクの信頼性をさらに向上するために、良質の保
護材料（保護膜）が求められている。

【０００４】従来から、記録膜を保護する保護膜として
、酸化物、窒化物、硫化物およびその複合材料が提案さ
れている。これらの中にあって、ＳｉＮ系の保護膜は、
（１）酸素を含まない材料であること、（２）ターゲッ
トとして固い焼結体を用いることなく、比較的軟らかな
Ｓｉターゲットを用いた反応性スパッタリングによって
成膜することができ、高速成膜が可能であること、（３
）得られる膜が緻密であること、等の特徴があるところ
から、工業レベルに近づいて現在、比較的広く使われて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光記録媒体
の代表形状であるディスクは、多くの場合、基板にポリ
カーボネート（ＰＣ）に代表されるプラスチックを用い
ている。ところが、プラスチック基板は、外部環境の変
化によって、容易に吸湿膨潤を起こす。しかし、下地保
護膜として基板に接して形成したＳｉＮ膜は、吸湿によ
る膨潤現象をほとんど生ずることがない。しかも、プラ
スチックとＳｉＮとは、ファンデルワールス力による非
常に弱い結合状態にあり，共有結合やイオン結合のよう
な強い化学結合力をほとんど期待することができず，プ
ラスチック基板が吸湿膨潤を繰り返すとＳｉＮ膜が剥離
する。特に、保護膜の内部応力が大きな場合には剥離を
生じやすい。

【０００６】一般に、緻密な膜は内部応力が高い。従っ
て、緻密かつ高速成膜が可能なＳｉＮ膜は、内部応力が
高いことを示しており、プラスチック基板上に保護膜と
して形成した場合に、剥離を生じやすく、現実にも著し
い剥離を生じた事故が発生している。このようは剥離事
故は、長期の信頼性が要求される光ディスクの場合、エ
ラーの発生率を云々するレベル以前の基本的な問題であ
り、絶対に生じてはならない現象である。このため、Ｓ
ｉＮ膜を保護膜とする場合、ただ単に成膜すればよいと
言うわけでなく、内部応力（主に圧縮応力）を極力減少
させる必要がある。

【０００７】スパッタリングによって形成した膜の応力
の低減は、スパッタリングの条件に負うところが大きい
。すなわち、スパッタリングの投入パワーを増大し、低
スパッタガス圧下での放電により得られる膜は、一般に
内部応力が高くなる。従って、内部応力を下げるために
は、投入パワーを小さくし、高ガス圧下でスパッタリン
グを行えばよい。ところが、投入パワーを小さくし、ガ
ス圧を高めると、工業的な生産が難しくなり、しかも膜
の特性が低下しする。そこで、内部応力が小さく、安定
した膜質を有し、工業的な生産に適したＳｉＮ膜が望ま
れている。

【０００８】本発明は、上記の要請に鑑みてなされたも
ので、剥離のおそれが少なく、安定した膜質を有するＳ
ｉＮ膜からなる光記録媒体を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明に係る光記録媒体は、記録膜を
保護する膜が、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガス中
でシリコンターゲットを反応性スパッタリングして成膜
したＳｉＮ膜である光記録媒体において、前記ＳｉＮ膜
は、内部応力が１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２　以下、かつ純
水煮沸によるエッチングレートが３０Å／Ｈｒ以下であ
ることを特徴としている。

【００１０】上記の如く構成した本発明は、ＳｉＮ膜の
内部応力が１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２　以下と小さいため
、基板が吸湿して膨潤しても基板から剥離するのを防ぐ
ことができる。しかも、純水煮沸によるエッチングレー
トが３０Å／Ｈｒ以下であるため、耐酸化性が大きく、
腐食等によるエラー発生率の増大をなくせ、光記録媒体
の信頼性を向上することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る光記録媒体の好ましい実
施例を、添付図面に従って詳説する。

【００１２】図１、図２は、ターゲットに純シリコンを
用い、マグネトロンスパッタリング装置によって反応性
スパッタリングを行った結果であり、スパッタガスであ
るアルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ２　）との混合
比を変え、各種の条件下で成膜したＳｉＮ膜の内部応力
を示したものである。

【００１３】すなわち、図１、図２は、真空容器（スパ
ッタリング室）に供給したＡｒ＋Ｎ２　の流量を１００
％とした場合に、Ｎ２　の流量を３０％または５０％に
して投入電力を２ＫＷ、３ＫＷ、４ＫＷと変化させたと
きの、成膜したＳｉＮ膜の内部応力を示している。Ｓｉ
Ｎ膜の内部応力は、極めて薄いガラス板の上にＳｉＮ膜
を成膜し、室温において成膜の前後におけるガラス板の
曲率を、レーザ光を用いた変位計によって測定した。な
お、各実験においては、直径２０．３２ｃｍ（８インチ
）のシリコンターゲットを使用している。

【００１４】図１、図２から明らかなように、Ｎ２　の
混合比が３０％または５０％のいずれの場合も、投入電
力が２ＫＷであると、成膜した膜（スパッタ膜と称する
）の内部応力が１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２　以下となるの
は、全ガス圧（Ａｒ＋Ｎ２　のガス圧）が約１．５×１
０−３Ｔｏｒｒ以上の場合である。また、投入電力が大
きくなるほど、内部応力が大きくなる傾向を示している
。そして、投入電力が３ＫＷであると、スパッタ膜の内
部応力を１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２　以下にするためには
、Ｎ２　の混合割合が３０％の場合、全ガス圧は約２×
１０−３Ｔｏｒｒ以上、Ｎ２　の混合割合が５０％の場
合、全ガス圧が約３×１０−３Ｔｏｒｒ以上である。

【００１５】また、投入電力が４ＫＷの場合、Ｎ２　の
混合割合を３０％にすると、全ガス圧が約２×１０−３
Ｔｏｒｒ以上でＳｉＮスパッタ膜の内部応力が１０１０
ｄｙｎ／ｃｍ２　以下となるが、Ｎ２　の混合割合が５
０％になると、全ガス圧が３×１０−３Ｔｏｒｒ以上に
なっても、スパッタ膜の内部応力を１０１０ｄｙｎ／ｃ
ｍ２　以下にすることができない。

【００１６】図３、図４は、上記のようにして形成した
スパッタ膜の屈折率を調べ、ＳｉＮ膜が形成されている
か否かを確認したものである。いずれの場合も、全ガス
圧が高くなるに従って、スパッタ膜の屈折率が低下する
傾向にある。なお、屈折率の測定は、室温においてエリ
プソメータを用いて行った。

【００１７】図３の窒素ガスの混合率が３０％の場合、
投入電力を２ＫＷにすると、全ガス圧が約３×１０−３
Ｔｏｒｒ以上で屈折率が２．０を下回るようになる。こ
れに対し、投入電力が３ＫＷまた４ＫＷの場合は、全ガ
ス圧が約５×１０−３Ｔｏｒｒであっても屈折率は２以
上である。

【００１８】一方、図４の窒素ガスの混合割合が５０％
の場合、投入電力が２ＫＷのとき、全ガス圧が２×１０
−３Ｔｏｒｒになると屈折率がほぼ２．０となる。なお
、窒素ガスの混合割合が５０％であると、投入電力が３
ＫＷ、４ＫＷのときには、全ガス圧が６×１０−３Ｔｏ
ｒｒであってもスパッタ膜の屈折率は２．０以上を保持
している。

【００１９】ところで、スパッタリング等により成膜し
たＳｉＮの屈折率を解釈することは難しい。すなわち、
反応性スパッタリングにより得た膜が、化学量論組成で
あるＳｉ３　Ｎ４　を形成していれば、屈折率ｎが２．
０２５程度を示す。ところが、Ｓｉの酸化物であるＳｉ
Ｏ２　は、ｎ＝１．４６程度、純シリコンはｎ＝３．８
７程度であるため、純粋なＳｉＮ膜が形成されていない
場合にも、Ｓｉの酸化物が形成されると、ＳｉＮの屈折
率と同様の屈折率を示す場合がある。従って、屈折率が
２．０以下のスパッタ膜には、Ｓｉの酸化膜が形成され
ているおそれがある。

【００２０】そこで、形成したスパッタ膜が光記録媒体
用保護膜として適しているか否かをを判断するために、
耐酸化性を基準にして膜の安定性を調べたのが図５ない
し図７である。

【００２１】図５は、２ＫＷの投入電力により形成した
スパッタ膜を温度８０℃、相対湿度９０％の恒温、恒湿
槽に４００時間放置し、放置後の屈折率を放置前の屈折
率と比較したものである。図に見られるように、窒素ガ
スの混合率が５０％の場合、全ガス圧が約７．５×１０
−３Ｔｏｒｒで成膜した場合にも屈折率の変化が極めて
小さい。しかし、窒素ガスの混合率が３０％の場合には
、全ガス圧が７．５×１０−３Ｔｏｒｒで成膜したもの
は、屈折率の低下が明瞭となり、酸化が進行しているこ
とが想像され、保護膜として安定性に問題がある。

【００２２】図６は、２ＫＷの投入電力により形成した
スパッタ膜を純水中で４時間煮沸した後の屈折率を、煮
沸前の屈折率と比較したものである。図に示されたよう
に、窒素ガスの混合割合が３０％の場合、全ガス圧が３
×１０−３Ｔｏｒｒ以上になると、煮沸後の屈折率の低
下が大きくなり始める。また、窒素ガスの混合率が５０
％の場合、全ガス圧が大きくなるのに従って、煮沸後の
屈折率が直線的に低下する。しかし、低下の割合は小さ
く、全ガス圧が７．５×１０−３Ｔｏｒｒであったも僅
かである。

【００２３】図７は、２ＫＷの投入電力により形成した
スパッタ膜を純水により煮沸し、エッチングされる割合
を示しがものである。窒素ガスの混合率が３０％の場合
、全ガス圧が３×１０−３Ｔｏｒｒ以下であれば、エッ
チングレートを２０Å／Ｈｒ以下に抑えることができる
。しかし、全ガス圧が７．５×１０−３Ｔｏｒｒの場合
には、エッチングレートが６０Å／Ｈｒを超えてしまい
、保護膜として望ましくない。一方、窒素ガスの混合率
が５０％の場合には、全ガス圧が７．５×１０−３Ｔｏ
ｒｒであってもエッチングレートは２０Å／Ｈｒ程度で
あり、純水煮沸をしても極めて安定している。

【００２４】以上の結果から、内部応力が１０１０ｄｙ
ｎ／ｃｍ２　以下、純水煮沸によるエッチングレートが
３０Å／ｈ以下のＳｉＮ膜を、シリコンターゲットを用
いてアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガス中で反応性ス
パッタリングによって成膜する場合、窒素ガスの混合割
合が３０％で投入電力が２ＫＷのとき、全ガス圧を１．
５〜４×１０−３Ｔｏｒｒ程度、窒窒素ガスの混合割合
が５０％で投入電力が２ＫＷのとき、全ガス圧を１．５
×１０−３Ｔｏｒｒ以上にすることが望ましい。

【００２５】発明等は、上記の結果に基づいて、図８の
ような光磁気ディスク１０を作成し、耐候試験を行った
。基板１２にはポリカーボネートを使用し、このポリカ
ーボネート基板１２の上に下地保護膜としてＳｉＮ膜１
４を約１０００Å形成した。ＳｉＮ膜１４の形成は、全
ガス圧（Ａｒ＋Ｎ２　ガス圧）を３×１０−３Ｔｏｒｒ
、ＡｒとＮ２　との流量比、すなわち窒素ガスの混合割
合を５０％とし、ターゲットに直径２０．３２ｃｍ（８
インチ）のシリコンを用い、マグネトロンスパッタリン
グ装置によって投入電力２ＫＷで反応性スパッタリング
によった。

【００２６】その後、ＳｉＮ膜１４からなる下地保護膜
の上に、記録膜としてＴｂＦｅＣｏＴｉ膜１６を通常の
マグネトロンスパッタリングにより約２００Å形成し、
このＴｂＦｅＣｏＴｉ膜１６の上に前記と同様にしてＳ
ｉＮ保護膜１８を約２５０Åを成膜した。その後、通常
のマグネトロンスパッタリングによって、ＳｉＮ保護膜
１８の上にＡｌＴｉ反射膜２０を約３００Å形成し、最
後に保護樹脂膜２２をスピンコートにより約１５μｍ形
成した。

【００２７】このように形成した光磁気ディスク１０を
温度８０℃、相対湿度９０％の恒温、恒湿槽に１５００
時間放置し、放置後のエラー測定を行ったところ、エラ
ーの発生率は放置前とほとんど変化を生じないことが確
認された。従って、記録膜を保護するＳｉＮ膜は、内部
応力が１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２　以下、純水煮沸による
エッチングレートが３０Å／Ｈｒ以下であると、剥離を
生ずることがなく、信頼性の高い光記録媒体を得ること
ができる。しかも、工業的な生産効率を確保することが
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
、ＳｉＮ膜の内部応力が小さいため、基板が吸湿して膨
潤しても剥離するのを防ぐことができる。しかも、純水
煮沸によるエッチングレートが小さく、耐酸化性が大き
く安定した光記録媒が得られ、腐食等による信頼性の低
下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】窒素ガスの混合率を３０％にしてスパッタリン
グにより形成したＳｉＮ膜の全ガス圧と内部応力との関
係を示す図である。

【図２】窒素ガスの混合率を５０％にしてスパッタリン
グにより形成したＳｉＮ膜の全ガス圧と内部応力との関
係を示す図である。

【図３】窒素ガスの混合率を３０％にしてスパッタリン
グにより形成したＳｉＮ膜の全ガス圧と屈折率との関係
を示す図である。

【図４】窒素ガスの混合率を５０％にしてスパッタリン
グにより形成したＳｉＮ膜の全ガス圧と屈折率との関係
を示す図である。

【図５】投入電力２ＫＷでスパッタリングして得たＳｉ
Ｎ膜の耐候試験における全ガス圧と屈折率の変化との関
係を示す図である。

【図６】投入電力２ＫＷでスパッタリングして得たＳｉ
Ｎ膜の純水煮沸試験における全ガス圧と屈折率の変化と
の関係を示す図である。

【図７】投入電力２ＫＷでスパッタリングして得たＳｉ
Ｎ膜の純水煮沸試験におけるエッチングレートを示す図
である。

【図８】実施例のＳｉＮ膜を有する光磁気ディスクの一
部断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　記録膜を保護する膜が、アルゴンガス
と窒素ガスとの混合ガス中でシリコンターゲットを反応
性スパッタリングして成膜したＳｉＮ膜である光記録媒
体において、前記ＳｉＮ膜は、内部応力が１０１０ｄｙ
ｎ／ｃｍ２　以下、かつ純水煮沸によるエッチングレー
トが３０Å／Ｈｒ以下であることを特徴とする光記録媒
体。