(57)【要約】【課題】ディスク基板の表面に凹凸があっても、均一に製膜することのできるディスク基板の反射膜製造方法を提供する。【解決手段】スパッタ室内にスパッタリングの対象となるディスク基板を基板ホルダー取り付け、前記ディスク基板に対向して所定の距離をおいて反射膜形成用のＡｇのターゲット材を設け、スパッタ室を所定の負圧になるまで排気してからスパッタリングに必要なガスを前記スパッタ室の中に供給して、所定のガス圧下で、前記ターゲット材に高電圧を印加して、Ａｇ分子を前記ディスク基板にスパッタリングするディスク基板への反射膜製膜方法において、Ａｇの平均自由行程が、前記ターゲット材と前記ディスク基板との間の距離よりも大きくなる条件下で製膜する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ室内にスパッタリングの対象となるディスク基板を基板ホルダー取り付け、前記ディスク基板に対向して所定の距離をおいて反射膜形成用のＡｇ、Ａｌもしくは左記を８０％以上含んだ合金（以下、「Ａｇ」という。）のターゲット材を設け、スパッタ室を所定の負圧になるまで排気してからスパッタリングに必要なガスを前記スパッタ室の中に供給して、所定のガス圧下で、前記ターゲット材に高電圧を印加して、Ａｇ分子を前記ディスク基板にスパッタリングするディスク基板への反射膜製膜方法において、
Ａｇの平均自由行程が、前記ターゲット材と前記ディスク基板との間の距離よりも大きくなる条件下で製膜することを特徴とするディスク基板への反射膜製膜方法。
【請求項２】
ガスの圧力を１Ｐａ未満にすることで、前記Ａｇの平均自由行程を前記ターゲット材と前記ディスク基板との間の距離よりも大きくすることを特徴とする請求項１記載のディスク基板への反射膜製膜方法。
【請求項３】
前記ガスの圧力を０．５２Ｐａ以下とすることを特徴とする請求項２記載のディスク基板への反射膜製膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録層に有機色素を含む材料を用いた追記型の光記録媒体であるＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒディスク上に反射膜を製膜する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明が対象とする光記録媒体は、記録層に有機色素を含む材料を用いた追記型の光記録媒体で、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等がその代表例で、その層構成は、例えば図５に示すようなものがある。
図において、４０は光記録ディスクで、下から透明樹脂又は透明ガラスからなる透明基板４１と、その上に有機色素からなる記録層４２と、その上に金属反射層４３とを有し、更にその上に樹脂を主成分とする保護層４４を１層以上形成して成るものである。
記録層は、例えばフタロシアニン系色素、シアニン系色素、アゾ系色素等の有機色素を材料として含み、必要に応じてクエンチャーや他の添加物を含有している。記録層の形成は、例えば、溶剤に色素を溶解してスピンコート法等により塗布し、乾燥して行なう。膜厚としては、５０〜３００ｎｍである。
【０００３】
金属反射層は、Ａｇ、Ａｌもしくは左記を８０％以上含んだ合金（以下、「Ａｇ」という。）をスパッタ成膜したものであり、Ａｇを８０〜１００原子％含む層である。スパッタガスとしては、Ａｒを主成分とするガスを使用し、ＤＣマグネトロンスパッタにより形成する。膜厚としては、１０〜１５０ｎｍである。
保護層は、金属反射層上に１層以上構成される。下部保護層は紫外線硬化樹脂をスピンコートし、その後紫外線を照射して硬化することによって作成される。下部保護層の厚さは記録可能領域での最小値が２μｍ以上である。
また、下部保護層の上にスクリーン印刷等により上部保護層等が形成される。
そして、反射膜を製造する従来方法としては、スパッタによって成膜されるＡｇを含む金属反射層の膜厚を１０〜１５０ｎｍとし、金属反射層形成時のスパッタガスとしてＡｒを主成分とするガスをガス圧を１Ｐａ以上で製膜していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２８５５１８号公報
【０００４】
特許文献１によれば、Ａｒガスを主成分とするスパッタガス圧を上げていくと耐光性が徐々に向上していき、耐光性について安定した特性が得られる。しかし、ガス圧を更に上げていくと、徐々に金属反射膜の膜厚分布が不均一になっていき、不均一性は６５％以上になると、変調度・反射率等の信号特性に影響が出てくる、と記載されている。
【０００５】
図６は従来の光磁気ディスクの製造に係るスパッタリング装置を示している。５０は従来のスパッタリング装置で、このスパッタリング装置５０は密閉可能なスパッタ室５１を備えており、スパッタ室５１の中にマグネトロンスパッタソース５２が収納され、スパッタソース５２は、反射膜を形成せしめるターゲットＴ（例えば、Ａｇ）を支持すると共に外部電源５３と電気的に接続されている。
スパッタ室５１は、下部に回転自在の基板ホルダー５４を備え、基板ホルダー５４は電動機５５に連結されている。基板ホルダー５４はスパッタリング中、スパッタリングの対象の基板Ｓをその反射膜形成側をタ−ゲット物質Ｔ側に向けて把持している。
また、スパッタ室５１の壁部には、窒素ガス導入口５６、アルゴンガス導入口５７、並びに排気口５８が設けられている。
【０００６】
スパッタリングを開始する前に、スパッタ室５１を所定の負圧になるまで排気口５８から排気し、その後、スパッタ室５１の中にスパッタリングに必要なガスである窒素ガスＮ２を窒素ガス導入口５６からおよびアルゴンガスＡｒをアルゴンガス導入口５７から供給してガス圧を１Ｐａ以上にし、電動機５５により基板ホルダー５４を回転させながら、スパッタソース５２に電源５３から３６０Ｖ前後の高圧を印加して、ターゲット材Ｔを放電させて、ターゲット材Ｔのスパッタリングをディスク基板Ｓ上に行ない、ディスク基板Ｓの表面に所定の厚さの反射膜が形成されるまでスパッタリングを続ける。
このようにすることで、ディスク基板Ｓの表面に所定の厚さの反射膜が形成される。
従来法によれば、ガス圧は高ければスパッタリングが活発になり、速く所定の膜厚となるので、ガス圧を１Ｐａ以上にすることがタクトの観点から好ましい、と考えられていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来の光ディスクではガス圧を１Ｐａ以上で製膜する方法でよかったが、今後ニーズが高くなると考えられる高密度の光ディスクにとっては、上記方法では高密度の光ディスクが必要とする均一な密度の反射層を得ることが出来にくくなることに本出願人は気がついた。
その理由は、１Ｐａ以上のガス（Ａｒ）の圧力でスパッタリングを行なうと、ターゲットＴから放出されたＡｇ気体分子Ｔ０が他の気体分子Ａｒと衝突し易くなるので、直進できる距離が短くなり（すなわち、平均自由行程が小さくなり）、Ａｇ気体分子Ｔ０が他の気体分子Ａｒと衝突を繰り返しながらディスク基板Ｓ上に着地することとなるため、着地の際、Ａｇ気体分子がディスク基板Ｓ上に垂直方向から着地できず、殆どがいろいろな斜め方向から着地することになるからと推論される。
【０００８】
図７はＡｇ気体分子がディスク基板Ｓ上に斜め方向から着地して形成された場合の反射膜を、（ａ）ディスク基板Ｓの表面が鏡面の場合、（ｂ）５Åの高さの凹凸がある場合、（ｃ）１０Åの高さの凹凸がある場合について縦断面で示した図である。
従来方法によれば、Ａｇ気体分子がディスク基板上に斜め方向から着地するとき、図（ａ）のように、ディスク基板Ｓ１の表面が鏡面の場合は、微細構造への埋まり具合は均一に近くなっているので問題なかったが、図（ｂ）のように、ディスク基板Ｓ２の表面に僅かの凹凸があるときは、Ａｇ気体分子Ｔ０がディスク基板Ｓ２上に斜め方向から着地すると僅かながら中空部Ｈ２が形成され、微細構造への埋まり具合は若干粗密ができる。そして、図（ｃ）のように、ディスク基板Ｓ３の表面に１０Åの高さの凹凸があると、Ａｇ気体分子がディスク基板Ｓ３上に斜め方向から着地すると、凹部の上方にＡｇ分子Ｔ０のブリッジが形成されて、凹部の上方に大きな中空部Ｈ３が生じるため、微細構造は得られなくなった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ディスク基板Ｓの表面に凹凸があっても、凹部の上方にＡｇ分子のブリッジが形成されることなく、均一に製膜することのできるディスク基板の反射膜製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ディスク基板への反射膜製膜方法に係り、スパッタ室内にスパッタリングの対象となるディスク基板を基板ホルダー取り付け、前記ディスク基板に対向して所定の距離をおいて反射膜形成用のＡｇのターゲット材を設け、スパッタ室を所定の負圧になるまで排気してからスパッタリングに必要なガスを前記スパッタ室の中に供給して、所定のガス圧下で、前記ターゲット材に高電圧を印加して、Ａｇ分子を前記ディスク基板にスパッタリングするディスク基板への反射膜製膜方法において、Ａｇの平均自由行程が、前記ターゲット材と前記ディスク基板との間の距離よりも大きくなる条件下で製膜することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のディスク基板への反射膜製膜方法において、前記ガスの圧力を１Ｐａより下げることで、前記Ａｇの平均自由行程を前記ターゲット材と前記ディスク基板との間の距離よりも大きくすることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のディスク基板への反射膜製膜方法において、前記ガスの圧力を０．５２Ｐａ以下とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような構成により、Ａｇ気体分子がディスク基板上に垂直方向のみから着地することとなるため、ディスク基板の表面に凹凸があっても均一に製膜されるディスクが得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明に係る反射膜製膜方法を採用した反射膜製膜装置を示すものである。図において、１０は本発明に係るスパッタリング装置で、このスパッタリング装置１０は密閉可能なスパッタ室１１を備えており、スパッタ室１１の中にマグネトロンスパッタソース１２が収納され、スパッタソース１２は、反射膜を形成せしめるターゲットＴ（例えば、Ａｇ）を支持すると共に外部電源１３と電気的に接続されている。
スパッタ室１１は、下部に回転自在の基板ホルダー１４を備え、基板ホルダー１４は電動機１５に連結されている。基板ホルダー１４はスパッタリング中、スパッタリングの対象であるディスク基板Ｓをその反射膜形成側をタ−ゲット物質Ｔ側に向けて把持している。
また、スパッタ室１１の壁部には、窒素ガス導入口１６、アルゴンガス導入口１７、並びに排気口１８が設けられている。
【００１４】
スパッタリングを開始する前に、スパッタ室１１を所定の負圧になるまで排気口１８から排気し、その後、スパッタ室１１の中にスパッタリングに必要なガスである窒素ガスを窒素ガス導入口１６からおよびアルゴンガスＡｒをアルゴンガス導入口１７から供給して、本発明によりガス圧を１Ｐａ未満としているのが特徴である。そして、電動機１５により基板ホルダー１４を回転させながら、スパッタソース１２に電源１３から３６０Ｖ前後の高圧を印加して、ターゲット材Ｔを放電させて、ターゲット材Ｔのスパッタリングをディスク基板Ｓ上に行ない、ディスク基板Ｓの表面に所定の厚さの反射膜が形成されるまでスパッタリングを続ける。
このようにすることで、凹凸のある基板Ｔの表面にでも、所定の厚さの均一な反射膜が形成されることができる。その理由は、ガス圧が低いので、ターゲットから放出されたＡｇ気体分子Ｔ０は他の気体分子Ａｒと衝突することなく真下に直進できるため、凹凸のあるディスク基板Ｓの表面に均一な反射膜が製膜される。
【００１５】
図２は本発明に係る反射膜形成方法によって、（ａ）ディスク基板Ｓの表面が鏡面の場合、（ｂ）５Åの高さの凹凸がある場合、（ｃ）１０Åの高さの凹凸がある場合について製膜した各縦断面図である。
本発明方法によれば、Ａｇ気体分子の平均自由行程が、ターゲット材とディスク基板との間の距離よりも大きくなる条件下で製膜するので、Ａｇ気体分子が他の気体分子に衝突することがないため、ターゲット材からディスク基板に向けて垂直方向に進むこととなる。したがって、（ａ）ディスク基板Ｓの表面が鏡面の場合はもちろん、（ｂ）の５Åの高さの凹凸や、（ｃ）の１０Åの高さの凹凸がある場合にも、その溝内に真上から（シトシトとゆっくり霧のように）降りてくるので、凹部の上方にＡｇ分子Ｔ０のブリッジが形成されることがなく、したがって、微細構造が均一となる。
【００１６】
図３は、Ａｒ圧力をパラメータとした粒子エネルギー対平均自由行程の線図である。図において、横軸は粒子エネルギー［ｅＶ］で、スパッタ電圧によって変化させることができる。縦軸は平均自由行程［ｃｍ］である。パラメータはＡｒ圧力［ｍTorr］で、Ｐ１が３０ｍTorr、Ｐ０が２５ｍTorr、Ｐ２が３５ｍTorrである。
図から判ることは、粒子エネルギーを上げると平均自由行程が増し、Ａｒ圧力を下げると平均自由行程が増す、ということである。
したがって、平均自由行程を長くする（すなわち、Ａｇ分子が他の分子と衝突しにくくする）ためには、Ａｒ圧力を下げるか、粒子エネルギーを上げるのがよいことになる。
【００１７】
ところが、Ａｒ圧力と、スパッタパワーと、ターゲットＴ−基板間の距離と、膜厚均一化との関係を、各種実験で調べた結果、以下の（１）〜（６）のことが判明した。
（１）Ａｒ圧力を下げると、あるところで異常放電がおき、膜厚が均一となる。
Ａｒ圧力の下げは、１Ｐａ未満、それも０．５２Ｐａ以下がなおよい。
（２）Ａｒ圧力を上げると、レートが上がる。
（３）Ａｒ圧力と微細構造への埋まり具合は、図２（圧力小）および図６（圧力大）のようになる。
（４）Ａｒ圧力を上げると、平均自由行程が短くなり、溝への埋まり具合が悪くなる。
（５）スパッタパワーを上げることで、同様の効果が期待できるが、色素へのダメージが発生するので、スパッタパワーを上げることによる膜厚均一化は薦められない。やはり圧力を下げるのがよい。
（６）ターゲットＴと基板Ｓとの間の距離を短くすることで、同様の効果が期待できるが、プラズマと基板の距離が近くなるため、熱により色素／基板へのダメージが発生するので、圧力をスパッタパワーを上げることによる膜厚均一化は薦められない。やはり圧力を下げるのがよい。
【００１８】
以上のことから、ディスク基板の表面に凹凸があっても均一に製膜されるディスクを得るには、Ａｇ気体分子がディスク基板上に垂直方向のみから着地するようにするのがよい。垂直着地するには、平均自由行程を長くするのがよい。平均自由行程を長くするには、Ａｒ圧力を下げるのがよい。そして、Ａｒ圧力は従来の１Ｐａ（≒１．９Tmorr）以上とするのではなくて、Ａｒ圧力を１Ｐａ未満、それも０．５２Ｐａ以下とするのがなおよい。ガスの圧力を０．５２Ｐａ以下とする根拠は、図４のグラフから読み取れる。図４は圧力をパラメータとした放出粒子のエネルギ対粒子の量の線図である。図において、６mTorr〜１０mTorrでは放出粒子のエネルギーが低く、４mTorr（≒０．５３Ｐａ）にて放出粒子のエネルギーが高くなり、１ｍＴｏｒｒではさらに高くなっていることが判る。したがって、４ｍTorr以下の圧力で平均自由工程が長いということがいえるからである。
このようにして、ディスク基板の表面に凹凸があっても均一に製膜されたディスクが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る反射膜製膜方法を採用した反射膜製膜装置を示す。
【図２】本発明方法によって製膜された反射膜を、（ａ）ディスク基板Ｓの表面が鏡面の場合、（ｂ）５Åの高さの凹凸がある場合、（ｃ）１０Åの高さの凹凸がある場合について縦断面で示した図である。
【図３】Ａｒ圧力をパラメータとした粒子エネルギー対平均自由行程の線図である。
【図４】圧力をパラメータとした放出粒子のエネルギ対粒子の量の線図である。
【図５】光記録媒体の構成例を示す模式縦断面図である。
【図６】従来方法による反射膜製膜装置を示す。
【図７】従来方法による製膜された反射膜を、（ａ）ディスク基板Ｓの表面が鏡面の場合、（ｂ）５Åの高さの凹凸がある場合、（ｃ）１０Åの高さの凹凸がある場合について縦断面で示した図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  本発明に係る反射膜製膜方法を採用したスパッタリング装置
１１  スパッタ室
１２  マグネトロンスパッタソース
１３  外部電源
１４  基板ホルダー
１５  電動機
１６  窒素ガス導入口
１７  アルゴンガス導入口
１８  排気口
Ｓ  ディスク基板
Ｔ  ターゲット（例えば、Ａｇ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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