JPH1129854A - 機能性薄膜の形成方法及び形成装置 - Google Patents
機能性薄膜の形成方法及び形成装置Info
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- G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機能性を有する薄膜を真空蒸着法により形成
する場合、機能性材料を上方より加熱することにより、
蒸発時に機能性材料自身の突沸やスプラッシュが発生し
ない機能性薄膜の形成方法を提供すること。 【解決手段】 機能性材料7を収納容器8に収納し、上
方より機能性材料7を上加熱ヒーター9で加熱すること
により突沸やスプラッシュを抑える。その結果、スプラ
ッシュやピンホールの無い均質な機能性薄膜が得られ
る。
する場合、機能性材料を上方より加熱することにより、
蒸発時に機能性材料自身の突沸やスプラッシュが発生し
ない機能性薄膜の形成方法を提供すること。 【解決手段】 機能性材料7を収納容器8に収納し、上
方より機能性材料7を上加熱ヒーター9で加熱すること
により突沸やスプラッシュを抑える。その結果、スプラ
ッシュやピンホールの無い均質な機能性薄膜が得られ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機能性薄膜の形成
方法、および形成装置に関するものである。
方法、および形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、機能性薄膜は光記録媒体や感光ド
ラムなどの情報記録用やカラーフィルター、薄膜ELパ
ネルなどの情報表示用、さらには、エネルギー変換用、
医療診断用などの幅広い分野で用いられている。これら
の薄膜は何れもスピンコートなどの湿式工法や真空蒸着
やスパッタなどの乾式工法で形成されている。
ラムなどの情報記録用やカラーフィルター、薄膜ELパ
ネルなどの情報表示用、さらには、エネルギー変換用、
医療診断用などの幅広い分野で用いられている。これら
の薄膜は何れもスピンコートなどの湿式工法や真空蒸着
やスパッタなどの乾式工法で形成されている。
【0003】中でも、光記録媒体のひとつで機能性色素
を使用した追記型光ディスク(CD−R)がCDプレー
ヤやCD−ROMドライブで信号を読み出すことができ
るという利便性から最近、注目視されている。従来、こ
の記録層は色素溶液を塗布し乾燥させることにより形成
しているが、製造許容度が狭く経験的なノウハウ・熟練
度を必要としている。
を使用した追記型光ディスク(CD−R)がCDプレー
ヤやCD−ROMドライブで信号を読み出すことができ
るという利便性から最近、注目視されている。従来、こ
の記録層は色素溶液を塗布し乾燥させることにより形成
しているが、製造許容度が狭く経験的なノウハウ・熟練
度を必要としている。
【0004】これに対し、均一な膜が比較的形成容易な
蒸着で記録層を形成する試みも考えられている。例え
ば、特公平8−13572号公報には、モリブデンボー
トから蒸着により基板上に有機薄膜を形成させた光記録
媒体が記載されている。一方、装置としては、特公平7
−62249号公報に光ディスクの記録層を蒸着により
形成させる装置が記載されている。
蒸着で記録層を形成する試みも考えられている。例え
ば、特公平8−13572号公報には、モリブデンボー
トから蒸着により基板上に有機薄膜を形成させた光記録
媒体が記載されている。一方、装置としては、特公平7
−62249号公報に光ディスクの記録層を蒸着により
形成させる装置が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記真空
蒸着法では、有機色素材料を加熱した時に突沸やスプラ
ッシュが頻繁に発生して、ピンホールなどの膜欠陥が生
じ実用化されていないのが現状である。
蒸着法では、有機色素材料を加熱した時に突沸やスプラ
ッシュが頻繁に発生して、ピンホールなどの膜欠陥が生
じ実用化されていないのが現状である。
【0006】本発明は、それらの課題を解決し、欠陥の
少ない均質な薄膜を形成する形成方法及び形成装置を提
供することを目的とする。
少ない均質な薄膜を形成する形成方法及び形成装置を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、蒸発容器に機能性材料を収納し、真空中で
加熱、蒸発させ基板に機能性薄膜を形成する方法におい
て、機能性材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に機
能性薄膜を形成させるものである。
に本発明は、蒸発容器に機能性材料を収納し、真空中で
加熱、蒸発させ基板に機能性薄膜を形成する方法におい
て、機能性材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に機
能性薄膜を形成させるものである。
【0008】この発明によればピンホールの無い高品質
な機能性薄膜が得られる。
な機能性薄膜が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、蒸発容器に機能性材料を収納し、真空中で加熱、蒸
発させ基板に機能性薄膜を形成する方法において、機能
性材料を上方より加熱するものであり、これにより収納
された機能性材料は材料の上方が内部より温度が高くな
り、さらに加熱すると、上方より順次、機能性材料が突
沸やスプラッシュを起こすことなく蒸発できる。これに
対し、従来では、内部の温度の方が上方よりも高く、温
度の高い内部において発生した蒸発分子が温度の低い上
部の中を通過するために突沸やスプラッシュが発生して
いた。
は、蒸発容器に機能性材料を収納し、真空中で加熱、蒸
発させ基板に機能性薄膜を形成する方法において、機能
性材料を上方より加熱するものであり、これにより収納
された機能性材料は材料の上方が内部より温度が高くな
り、さらに加熱すると、上方より順次、機能性材料が突
沸やスプラッシュを起こすことなく蒸発できる。これに
対し、従来では、内部の温度の方が上方よりも高く、温
度の高い内部において発生した蒸発分子が温度の低い上
部の中を通過するために突沸やスプラッシュが発生して
いた。
【0010】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。図1、図2及び図3は本発明の
機能性薄膜の形成方法及び形成装置を、図4は本実施例
に於いて製造される光記録媒体の基本構造の一例を説明
する図である。
参照しながら説明する。図1、図2及び図3は本発明の
機能性薄膜の形成方法及び形成装置を、図4は本実施例
に於いて製造される光記録媒体の基本構造の一例を説明
する図である。
【0011】(実施の形態1)図1に示す本実施の形態
の装置において、1はベースプレートであり、この上に
中が良く見えるガラスベルジャータイプの真空槽2が載
置されている。この中は拡散ポンプやクライオポンプ、
ターボ分子ポンプなどの真空ポンプ3により真空排気さ
れる。
の装置において、1はベースプレートであり、この上に
中が良く見えるガラスベルジャータイプの真空槽2が載
置されている。この中は拡散ポンプやクライオポンプ、
ターボ分子ポンプなどの真空ポンプ3により真空排気さ
れる。
【0012】この真空槽2内の上方には基板4、膜厚モ
ニター5、シャッター6が配置され、下方には機能性材
料7を収納している収納容器8、上加熱ヒーター9、予
備加熱ヒーター10が配置されている。基板4と収納容
器8との間隔は20〜30cmであり、基板4とシャッ
ター6の間隔は3〜5cmである。
ニター5、シャッター6が配置され、下方には機能性材
料7を収納している収納容器8、上加熱ヒーター9、予
備加熱ヒーター10が配置されている。基板4と収納容
器8との間隔は20〜30cmであり、基板4とシャッ
ター6の間隔は3〜5cmである。
【0013】膜厚モニター5は水晶振動子型の一般的な
ものである。基板4はポリカーボネイトやポリオレフィ
ン、ポリメチルメタアクリレートなどのプラスチック材
料である。機能性材料7はフタロシアニン系、ナフタロ
シアニン系、スクアリリウム系、コロコニウム系、ピリ
リウム系、ナフトキノン系、アントラキノン系、キサン
テン系、トリフェニルメタン系、アズレン系、テトラヒ
ドロコリン系、フェナンスレン系、トリフェノチアジン
系染料、ポリメチン系色素などの有機色素材料である。
ものである。基板4はポリカーボネイトやポリオレフィ
ン、ポリメチルメタアクリレートなどのプラスチック材
料である。機能性材料7はフタロシアニン系、ナフタロ
シアニン系、スクアリリウム系、コロコニウム系、ピリ
リウム系、ナフトキノン系、アントラキノン系、キサン
テン系、トリフェニルメタン系、アズレン系、テトラヒ
ドロコリン系、フェナンスレン系、トリフェノチアジン
系染料、ポリメチン系色素などの有機色素材料である。
【0014】収納容器8の形状は特に規定はないが材質
は500度程度の耐熱性があること、また発熱時にアウ
トガスの少ないことが求められる。金属に比べ熱伝導率
の低いセラミックなどを使用すると熱効率のよい蒸着が
できる。
は500度程度の耐熱性があること、また発熱時にアウ
トガスの少ないことが求められる。金属に比べ熱伝導率
の低いセラミックなどを使用すると熱効率のよい蒸着が
できる。
【0015】上加熱ヒーター9はタンタルやモリブデ
ン、タングステンなどの高融点金属材料からなってお
り、その形状としては図2に示しているようにワイヤー
型A、渦巻き型B、網目型C、平板に複数個の貫通孔を
有する多孔型Dなどからなっている。これらの中で、特
に板状の多孔型Dのヒーターは蒸発効率に優れている。
ン、タングステンなどの高融点金属材料からなってお
り、その形状としては図2に示しているようにワイヤー
型A、渦巻き型B、網目型C、平板に複数個の貫通孔を
有する多孔型Dなどからなっている。これらの中で、特
に板状の多孔型Dのヒーターは蒸発効率に優れている。
【0016】予備加熱ヒーター10はニクロム線タイプ
のヒーターで構成され、発熱時にアウトガスがほとんど
出ないように設計されている。
のヒーターで構成され、発熱時にアウトガスがほとんど
出ないように設計されている。
【0017】各ヒーターはそれぞれリード線11a,1
1bで電極導入端子12a、12bと接続されている。
これらの端子はベースプレート1の真空外で直流、ある
いは交流の加熱電源に接続されている。
1bで電極導入端子12a、12bと接続されている。
これらの端子はベースプレート1の真空外で直流、ある
いは交流の加熱電源に接続されている。
【0018】次に薄膜形成プロセスの説明に移る。ま
ず、機能性材料7のひとつである有機色素材料を収納容
器8に入れ、基板4をセットし、シャッター6を閉じ、
真空槽2をベースプレート1に載置して内部を真空ポン
プ3で1×10-5Torrまで排気する。次に上加熱ヒ
ーター9に電流を流し有機色素材料を上から加熱する。
ここで電流を増やしていくと蒸発が始まる。
ず、機能性材料7のひとつである有機色素材料を収納容
器8に入れ、基板4をセットし、シャッター6を閉じ、
真空槽2をベースプレート1に載置して内部を真空ポン
プ3で1×10-5Torrまで排気する。次に上加熱ヒ
ーター9に電流を流し有機色素材料を上から加熱する。
ここで電流を増やしていくと蒸発が始まる。
【0019】次に、シャッター6をあけ基板4に薄膜を
形成させる。ここで膜厚モニター5で膜厚を観測しなが
ら、所定の膜厚になったら、シャッター6を閉じる。蒸
着時間は約1分間である。このとき、上加熱ヒーター9
を加熱する前に、蒸発が起こらない範囲内で予備加熱ヒ
ーター10を入れておくと上加熱ヒーター9を加熱した
時に蒸発レートが高くとれ、より短時間で効率良く蒸着
ができる。
形成させる。ここで膜厚モニター5で膜厚を観測しなが
ら、所定の膜厚になったら、シャッター6を閉じる。蒸
着時間は約1分間である。このとき、上加熱ヒーター9
を加熱する前に、蒸発が起こらない範囲内で予備加熱ヒ
ーター10を入れておくと上加熱ヒーター9を加熱した
時に蒸発レートが高くとれ、より短時間で効率良く蒸着
ができる。
【0020】予備加熱ヒーター10のみで下から加熱し
て蒸発させようとすると真空中での機能性材料の熱伝導
が悪いため内部と上方で温度差が起こり、上方の低い温
度のところに温度の高い下方の蒸発分子が入ってくるた
め突沸やスプラッシュが起こる。
て蒸発させようとすると真空中での機能性材料の熱伝導
が悪いため内部と上方で温度差が起こり、上方の低い温
度のところに温度の高い下方の蒸発分子が入ってくるた
め突沸やスプラッシュが起こる。
【0021】(実施の形態2)図3に示す本実施の形態
の装置に於いて、ほぼ実施の形態1と同じであるが、上
加熱ヒーターの代わりに真空槽2には、光ビーム導入筒
13と導入ガラス窓14、集光機構16が備わった光ビ
ーム源15が加わっている。
の装置に於いて、ほぼ実施の形態1と同じであるが、上
加熱ヒーターの代わりに真空槽2には、光ビーム導入筒
13と導入ガラス窓14、集光機構16が備わった光ビ
ーム源15が加わっている。
【0022】光ビーム源15は真空槽2外の大気から光
エネルギーを真空内の有機色素材料に供給するもので、
ハロゲンランプなどが使用される。光ビーム源15は発
生した光エネルギーを効率良く用いるために、ミラーか
らなる集光機構16とセットになっている。
エネルギーを真空内の有機色素材料に供給するもので、
ハロゲンランプなどが使用される。光ビーム源15は発
生した光エネルギーを効率良く用いるために、ミラーか
らなる集光機構16とセットになっている。
【0023】また、この集光機構をもった光ビーム源の
代わりにレーザー光源を用いてもいいことはいうまでも
ない。導入ガラス窓14は光吸収の少ない石英板からな
っている。光ビーム導入筒13は真空槽2に追加加工し
て設けている。
代わりにレーザー光源を用いてもいいことはいうまでも
ない。導入ガラス窓14は光吸収の少ない石英板からな
っている。光ビーム導入筒13は真空槽2に追加加工し
て設けている。
【0024】この場合の薄膜形成プロセスは、機能性材
料7の加熱を光ビーム源15で行う以外は実施形態1と
同じである。
料7の加熱を光ビーム源15で行う以外は実施形態1と
同じである。
【0025】
【実施例】次に、本発明の具体例として実施した光記録
媒体を説明する。本実施例では1.2mmのポリカボネ
ート基板上に膜厚0.15μmのフタロシアニン系の機
能性材料からなる光記録膜層を本発明により形成し、続
いてその上に、0.1μmの金の反射膜層をスパッタ法
により形成し、その後、真空槽から取り出して、さらに
その上に紫外線硬化樹脂からなる保護膜層4をスピンコ
ータ法により5μm形成して光記録媒体を作製した。
媒体を説明する。本実施例では1.2mmのポリカボネ
ート基板上に膜厚0.15μmのフタロシアニン系の機
能性材料からなる光記録膜層を本発明により形成し、続
いてその上に、0.1μmの金の反射膜層をスパッタ法
により形成し、その後、真空槽から取り出して、さらに
その上に紫外線硬化樹脂からなる保護膜層4をスピンコ
ータ法により5μm形成して光記録媒体を作製した。
【0026】図4はこのようにして作製した光記録媒体
の断面構成図を示す。3はスパイラル状のグルーブが刻
まれているポリカボネートの基板、17はフタロシアニ
ン系の光記録膜層、18は金の反射膜層、19は紫外線
硬化樹脂の保護膜層である。
の断面構成図を示す。3はスパイラル状のグルーブが刻
まれているポリカボネートの基板、17はフタロシアニ
ン系の光記録膜層、18は金の反射膜層、19は紫外線
硬化樹脂の保護膜層である。
【0027】(実施例1)図1において、上加熱ヒータ
ー9に直流電流70アンペアを流して、フタロシアニン
系の色素材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に色素
薄膜を形成させた光記録媒体を30枚試作した。
ー9に直流電流70アンペアを流して、フタロシアニン
系の色素材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に色素
薄膜を形成させた光記録媒体を30枚試作した。
【0028】(実施例2)図3において、光ビーム源1
4に200ワットの電力を投入してフタロシアニン系の
色素材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に色素薄膜
を形成させた光記録媒体を30枚試作した。
4に200ワットの電力を投入してフタロシアニン系の
色素材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に色素薄膜
を形成させた光記録媒体を30枚試作した。
【0029】(比較例)図1において、上加熱ヒーター
9は用いずに補助加熱ヒーター10に150ワットの電
力を投入してフタロシアニン系の色素材料を補助加熱ヒ
ーター10のみを用いて下方より加熱し、蒸発させて基
板に色素薄膜を形成させた光記録媒体を30枚試作し
た。
9は用いずに補助加熱ヒーター10に150ワットの電
力を投入してフタロシアニン系の色素材料を補助加熱ヒ
ーター10のみを用いて下方より加熱し、蒸発させて基
板に色素薄膜を形成させた光記録媒体を30枚試作し
た。
【0030】上記のようにして得られた光記録媒体につ
いて、ビットエラーレートを測定し、さらに全領域にお
ける大きさが30μm以上のピンホールの数を求め、1
枚当たりの数が基準値である10個を越えたディスクの
枚数を抽出した。
いて、ビットエラーレートを測定し、さらに全領域にお
ける大きさが30μm以上のピンホールの数を求め、1
枚当たりの数が基準値である10個を越えたディスクの
枚数を抽出した。
【0031】(1)ビットエラーレート ビットエラーレートは1sec当たりのバイトエラー数
で、176400バイト/secで構成したとき、1バ
イトのエラー発生頻度がビットエラーレート5.6×1
0-6に相当する。
で、176400バイト/secで構成したとき、1バ
イトのエラー発生頻度がビットエラーレート5.6×1
0-6に相当する。
【0032】(2)ピンホール ピンホールは、ディスクの裏面から光を照射し、目視で
その個数をカウントする。
その個数をカウントする。
【0033】その結果、(実施例1)に於いては、30
枚の平均ビットエラーレートは2.0×10-5で、ピ
ンホール数が基準を超えたディスクは1枚であった。
枚の平均ビットエラーレートは2.0×10-5で、ピ
ンホール数が基準を超えたディスクは1枚であった。
【0034】(実施例2)に於いては、30枚の平均ビ
ットエラーレートは1.0×10-5で、ピンホール数が
基準を超えたディスクは0枚であった。
ットエラーレートは1.0×10-5で、ピンホール数が
基準を超えたディスクは0枚であった。
【0035】(比較例)に於いては、30枚の平均ビッ
トエラーレートは22.0×10-5で、ピンホール数が
基準を超えたディスクは16枚であった。
トエラーレートは22.0×10-5で、ピンホール数が
基準を超えたディスクは16枚であった。
【0036】上記のようにフタロシアニン系の色素材料
を上方より加熱し、蒸発させて基板に色素薄膜を形成す
ると、ピンホールの少ない、均質化が図られた光記録媒
体ができ、ビットエラーレートなどの品質が向上する。
を上方より加熱し、蒸発させて基板に色素薄膜を形成す
ると、ピンホールの少ない、均質化が図られた光記録媒
体ができ、ビットエラーレートなどの品質が向上する。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板上に
機能性薄膜を形成する時に、機能性材料を上方から加熱
することにより、機能性材料の突沸やスプラッシュなど
を抑えることができ、その結果、基板上には飛来物であ
るスプラッシュやその抜け殻であるピンホールが無い均
質な機能性薄膜が得られる。
機能性薄膜を形成する時に、機能性材料を上方から加熱
することにより、機能性材料の突沸やスプラッシュなど
を抑えることができ、その結果、基板上には飛来物であ
るスプラッシュやその抜け殻であるピンホールが無い均
質な機能性薄膜が得られる。
【図1】本発明の実施の形態1に於ける機能性薄膜の形
成装置を示す図
成装置を示す図
【図2】本発明の実施の形態1に於ける上加熱ヒーター
の形状を示す図
の形状を示す図
【図3】本発明の実施の形態2に於ける機能性薄膜の形
成装置を示す図
成装置を示す図
【図4】本発明の実施例である光記録媒体の断面構成図
1 ベースプレート 2 真空槽 3 真空ポンプ 4 基板 5 膜厚モニター 6 シャッター 7 機能性材料 8 収納容器 9 上加熱ヒーター 10 予備加熱ヒーター 11 リード線 12 電極導入端子 13 光ビーム導入筒 14 導入ガラス窓 15 光ビーム源 16 集光機構 17 光記録膜層 18 反射膜層 19 保護膜層
Claims (11)
- 【請求項1】蒸発容器に機能性材料を収納し、真空中で
加熱、蒸発させ基板に機能性薄膜を形成する方法であっ
て、機能性材料を上方より加熱し、蒸発させて基板に機
能性薄膜を形成する機能性薄膜の形成方法。 - 【請求項2】基板に真空蒸着により機能性薄膜を形成す
る薄膜形成装置であって、上方より加熱する加熱源を備
えた機能性薄膜の形成装置。 - 【請求項3】蒸発容器が機能性材料の蒸発温度以下で加
熱されていることを特徴とする請求項1記載の機能性薄
膜の形成方法。 - 【請求項4】蒸発容器を機能性材料の蒸発温度以下で加
熱する加熱源を備えた請求項2記載の機能性薄膜の形成
装置。 - 【請求項5】機能性材料を上方より加熱する加熱源が複
数個の貫通孔を有する電気ヒーターであることを特徴と
する請求項1記載の機能性薄膜の形成方法。 - 【請求項6】機能性材料を上方より加熱する加熱源が複
数個の貫通孔を有する電気ヒーターであることを特徴と
する請求項2記載の機能性薄膜の形成装置。 - 【請求項7】機能性材料を上方より加熱する加熱源が集
光機構を有する光ビーム源であることを特徴とする請求
項1記載の機能性薄膜の形成方法。 - 【請求項8】機能性材料を上方より加熱する加熱源が集
光機構を有する光ビーム源であることを特徴とする請求
項2記載の機能性薄膜の形成装置。 - 【請求項9】機能性材料を上方より加熱する加熱源がレ
ーザー光源であることを特徴とする請求項1記載の機能
性薄膜の形成方法。 - 【請求項10】機能性材料を上方より加熱する加熱源が
レーザー光源であることを特徴とする請求項2記載の機
能性薄膜の形成装置。 - 【請求項11】機能性材料が有機色素材料である請求項
1または3記載の機能性薄膜の形成方法。
Priority Applications (8)
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