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JPH073449A - プラスチック材料からなるワークピースを金属層により被覆する方法および装置 - Google Patents

プラスチック材料からなるワークピースを金属層により被覆する方法および装置

Info

Publication number
JPH073449A
JPH073449A JP6065136A JP6513694A JPH073449A JP H073449 A JPH073449 A JP H073449A JP 6065136 A JP6065136 A JP 6065136A JP 6513694 A JP6513694 A JP 6513694A JP H073449 A JPH073449 A JP H073449A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
sputtering
coating
metal layer
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6065136A
Other languages
English (en)
Inventor
Gregor Strasser
シュトラーサー グレゴール
Michael Hennessey
ヘネシー マイケル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OC Oerlikon Balzers AG
Producers Color Service Inc
Original Assignee
Balzers AG
Producers Color Service Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Balzers AG, Producers Color Service Inc filed Critical Balzers AG
Publication of JPH073449A publication Critical patent/JPH073449A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • C23C14/205—Metallic material, boron or silicon on organic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 減圧容器内において陰極スパッタ法を用いて
プラスチック材料を金属層により被覆するプロセスを、
金属層の良好な接着性および環境安定性を確保しつつ、
経済的に改良する。 【構成】 本発明によれば、減圧容器（２）内において
金属層の主成分を強磁場スパッタしてプラスチック材料
からなるワークピース（４）を金属層により被覆する方
法において、スパッタをアルゴンと炭素含有ガスとの混
合ガス雰囲気中において行うと共にスパッタをワークピ
ース（４）を金属層により被覆する時間のうち少なくと
も大部分の時間の間行うようにする段階を含む方法が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラスチック材料からな
るワークピースを金属層により被覆する方法に関する。
この金属層または被膜は減圧容器内において周知の陰極
スパッタリング法によってワークピース上に堆積され
る。このような被膜は光学式データ記録用のディスクの
製造において特に適用される。
【０００２】
【従来の技術】ディスク上に情報を提供するために、例
えば磁気光学式（magneto-optical ）または相変化式記
録プロセスが用いられて情報が金属層それ自体に記録さ
れる。または他の光学的記録プロセスにおいて、情報は
被膜の下層にあるディスク本体に射出成形プロセスによ
り圧印加工され、ディスク本体は次いで高反射被膜によ
り被覆されてレーザービームが情報を走査できるように
なっている。現在ではコストを考慮してディスク本体は
プラスチック材料から形成される。しかしながら、この
ようなプラスチック材料の被覆は、被膜を充分に大きな
接着強度でもってディスク本体に結合させるように、ま
た特に上述したようにディスク本体に情報が記録されて
いる場合には被覆方法がディスク本体を損傷させないよ
うに、行われなければならない。これらの要求事項を考
慮するとプラスチック材料を被覆するのは非常に困難で
ある。例えばレーザービデオディスク（ＬＤ）を製造す
るために現在ではプラスチック材料、例えばポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）が通常用いられている。
【０００３】プラスチック製部材上にスパッタリングに
より堆積された堆積層の環境安定性および接着性を向上
させるためのさまざまな処理プロセスが知られている。
通常環境安定性の試験は、後述するように、被覆された
部材を高温高湿下に放置することによって行われる。
【０００４】プラズマによってプラスチック材料の表面
を処理することが知られている（例えば１９８４年、第
２回プラズマ化学技術会議（2nd Conf. Plasma Chem. T
ech.）、ジー．レギャイ（G. Legeay ）の講演、「低温
プラズマによる天然または合成ポリマの表面改質（Surf
ace Modification of natural or synthetic polymers
by cold Plasmas ）」）。これによって、プラスチック
製本体の表面はプラズマ処理により改質されてその結果
として形成される堆積層がさらに良好に接着するように
なる。プラズマガスには、例えば酸素、ヘリウム、およ
び炭素を含むガスが用いられる。ヘリウムまたは酸素プ
ラズマ放電を用いてプラスチック表面を処理することも
知られている（例えば応用ポリマ科学ジャーナル（J. A
ppl. Polym. Sci.）、第１３巻、１９６９年、のジェ
ー．ホール（J. Hall ）の技術文献参照）。プラズマ処
理の目的は、それによってプラスチック材料の結合特性
を改善することである。応用ポリマ科学ジャーナル、第
１３巻、１９６９年、のジェー．ホーラハン（J. Halla
han ）の技術記事では、プラスチック材料表面をアンモ
ニア、窒素、および水素を含むガスのプラズマでもって
処理して接着性および湿潤性を改善するようにすること
を主題としている。この目的のため、高周波プラズマ放
電が用いられる。
【０００５】米国特許第４９５７６０３号公報にはＰＭ
ＭＡからなる光学式データ記録ディスクの被覆方法が開
示されている。この特許公報によれば、ＰＭＭＡのプラ
スチック材料を陰極スパッタ法によって被覆することは
非常に困難である。
【０００６】したがって、陰極スパッタ法は蒸気堆積法
よりも製品の自動生産に適しているが、このような陰極
スパッタ法を用いるとスパッタ法により被覆された基板
本体の環境安定性および接着性に関する問題点がさらに
悪化する、ということが認識されうる。
【０００７】上述の特許の発明者らによれば、界面ポリ
マを形成した場合スパッタ法を用いてＰＭＭＡ基板上に
被覆させた金属層の接着性が良好に改善され、この界面
ポリマはスパッタ法により堆積された金属層とＰＭＭＡ
基板のバルク間の接着損失を明らかに減少させる。金属
層を堆積する前にアルゴンガスと炭素含有ガスとの混合
ガス雰囲気中でスパッタすることによりバルク表面を前
処理することが提案されている。
【０００８】上述の特許の発明者らによれば、一実施例
として、メタンガスとアルゴンガスとの混合ガスをスパ
ッタガスとして用いてニッケルをスパッタし、それによ
って表面改質および層の堆積が同時に有効に行われるよ
うにすることが提案されているが、この特許公報の開示
内容において、実験に用いられた装置の堆積速度が非常
に低いために、金属層をスパッタ法により堆積させる前
に前処理用混合ガス雰囲気中で行われる基板のバルク表
面の前処理が重要になってくる。
【０００９】このとき生じている機構は、上述の特許の
発明者らによれば、バルク材料が高エネルギプラズマ中
に曝されている間に過剰炭素がポリマのバルク表面を改
質してスパッタ法により堆積された金属層膜の接着性を
向上させるようにする、と考えられている。
【００１０】上述の技術は単純であるが深刻な欠点を有
する。すなわち基板のバルク表面を前処理する前処理段
階が本質的にかつ実用的に必要であり、この前処理段階
のために装置における速度の制限によりプロセスの極め
て早い段階から金属層を最大堆積速度でもって堆積でき
ない。堆積速度が低いためにプラスチック基板が混合ガ
スプラズマ中に或る時間だけ曝されるようになり、これ
は本質的に前処理段階を構成する。その結果、ワークピ
ースを処理する処理時間全体が延長されてしまう。
【００１１】ＰＭＭＡ材料を金属層により被覆するため
の多段階式のマグネトロンスパッタ被覆プロセスにおい
て他の混合ガスを用いたプロセスも知られている。すな
わち例えばドイツ国特許公開第４００４１１６号公報に
よれば、まずアルゴン雰囲気中で短時間だけスパッタし
て金属層を堆積させ、次いでアルゴンガスとヘリウムガ
スとの混合ガス雰囲気にし、最後に純アルゴン雰囲気と
して被覆プロセスを終了している。
【００１２】欧州特許出願第０４２２３２３号では、Ｐ
ＭＭＡ基板はヘリウムを含むガス雰囲気でマグネトロン
スパッタ法を用いてアルミニウム被膜により被覆され
る。
【００１３】これらの従来の技術の欠点をまとめると以
下のようである。すなわち、プラスチック材料基板また
は本体を最大速度のスパッタでもって金属層により被覆
する前に、プラスチック材料基板の表面をアルゴン／メ
タン雰囲気中において少なくとも低速度でもって金属を
スパッタするという前処理段階を用いるのでプロセス全
体の時間が延長される。また、ヘリウムを含む雰囲気中
でマグネトロンスパッタによりプラスチック材料表面を
被覆すると、ヘリウムがスパッタ効率を低減するので処
理時間が延長される。さらにこの場合、環境安定性が低
くなる。
【００１４】真空科学技術Ａ（J. Vac. Sci. Technol.
A ）、第１０巻、第４号、１９９２年７月／８月、のエ
ス、シュルツ（S. Schulz ）らによる「コンパクトディ
スクおよびレーザーディスクを製造するための薄膜の開
発および方法（Thin-film development and methods fo
r compact disk and laser disk manufacturing ）」に
よれば、ＰＭＭＡからなるＬＤをスパッタ法により被覆
するための周期時間は１３秒である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の主
な目的は、減圧容器内において陰極スパッタ法を用いて
プラスチック材料を金属層により被覆するプロセスを、
金属層の良好な接着性および環境安定性を確保しつつ、
経済的に改良することである。本発明は、レーザーディ
スク、特にＰＭＭＡからなるレーザーディスクの金属被
覆に特に適用されうる。
【００１６】また本発明の重要な、第２の目的は、上述
の方法がＰＭＭＡ材料に対して行われることである。こ
のＰＭＭＡ材料は特に光学式記録ディスクとして構成さ
れるようになっている。
【００１７】本発明の第３の目的は、プラスチック材料
からなる少なくとも１つのワークピースを、優れた接着
性および環境安定性を備えつつ経済的に製造された金
属、例えば金属層により高速度でもって被覆するための
装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の主な目的は、減
圧容器内において金属層の主成分を強磁場スパッタして
プラスチック材料からなるワークピースを該金属層によ
り被覆する方法において、上記スパッタをアルゴンと炭
素含有ガスとの混合ガス雰囲気中において行うと共に該
スパッタを上記ワークピースを金属層により被覆する時
間のうち少なくとも大部分の時間の間行うようにする段
階を含む方法によって達成される。
【００１９】強磁場下におけるＲＦ（高周波）スパッタ
法、ＤＣ（直流）スパッタ法、ＤＣおよびＡＣ（交流）
スパッタ法など、すべてのスパッタ法において、スパッ
タされるべきターゲットの表面上にまたはターゲット表
面に隣接してトンネル状の磁場が形成され、かつ／また
はターゲット表面とスパッタ装置の他の部分間に磁場が
形成される。
【００２０】あらゆる強磁場スパッタ法を用いて金属層
の主成分を構成する物質をスパッタすることが可能であ
るが、マグネトロンスパッタ法および／またはスパッタ
法を用いて金属または金属合金をスパッタするのが現在
最良であることが本願発明者により確認されている。
【００２１】また、強磁場スパッタ法により炭素含有ガ
スプラズマ中で上記物質を直接スパッタすることによっ
て全体の処理時間が根本的に短縮されることが本願発明
者により確認されている。
【００２２】その結果、ヘリウム含有ガスプラズマ中で
同様にスパッタされて形成された金属層の場合に比べ
て、環境安定性および被覆処理の処理時間が改善され
る。金属層を堆積させる前にプラスチック材料表面の前
処理を行うことが開示された米国特許第４９５７６０３
号公報の開示内容と比較すると、本発明では驚くべきこ
とにこのような前処理を必要としない。
【００２３】また本発明によれば、上記スパッタがプラ
ズマ放電がアルゴン／メタン混合ガス中で行われる方法
が提供される。
【００２４】被覆工程の時間を短縮すると共に被覆工程
を経済的に簡素化するという目的を達成するために、混
合ガスの混合比を被覆工程の間実質的に一定に維持して
被覆工程の間混合比調節装置および制御装置を作動させ
ないようにすることが提案される。
【００２５】また、被覆工程の時間を短縮すると共に被
覆工程を経済的に簡素化するという目的を達成するため
に、混合ガスの混合比を一定に維持することに加えてま
たはこれと選択可能に、減圧容器内の圧力を被覆工程の
間実質的に一定に維持するようにし、その結果全体のプ
ロセス制御が非常に簡単になる。
【００２６】さらに本発明によれば、上述の方法が炭素
含有ガス、例えば３体積％以上１０体積％以下のメタン
を含んで行われ、その結果環境安定性、接着性、および
処理時間が最適にされる。
【００２７】混合ガスの混合比および／または減圧容器
内の圧力を一定に維持することに加えてまたはこれと選
択可能に、スパッタ装置の電力を被覆工程の間実質的に
一定に維持するようにすることが提案される。
【００２８】本発明の重要な、第２の目的は、ＰＭＭＡ
からなる光学式記録ディスクを構成するワークピース上
に高反射性金属、好ましくはアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を堆積させることによって達成される。
【００２９】さらに本発明によれば、ＰＭＭＡからなる
光学式記録ディスクを高反射性金属、例えば金属層、好
ましくはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
金属層、により被覆するための周期時間が１０秒よりも
短い、好ましくは５から６秒である上記方法を用いるこ
とによって処理プロセスの経済性が大きく改善される。
この短い処理時間において得られた製品はＩＥＣ８５６
および８５７規格に従っており、また公知の周期時間に
おいて得られた製品と比較して３０％以上改善された。
（ＩＥＣ８５６、第１５頁、５．１から５．３、第１７
頁、６／ＩＥＣ８５７、第１５頁、５．１から５．３、
第１７頁、６）
【００３０】処理時間を短縮することによって生産され
る製品量が非常に増大され、したがって製造コストが低
減される。
【００３１】さらに本発明によれば、ＰＭＭＡをアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金により被覆してなる光学
式記録ディスクが提供され、この場合金属被膜はアルゴ
ンと炭素含有ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタされ
て形成される。このような光学式記録ディスクでは、デ
ィスクのコストを示す指標の一つとして、ディスクを構
成するＰＭＭＡプラスチック本体に対する被膜の安定性
が極めて良好であり、また極めて安価に製造される。
【００３２】さらに本発明によれば、ＩＥＣ８５６およ
び８５７規格に従いつつ、上記アルミニウムまたはアル
ミニウム合金の被覆工程が１０秒未満、好ましくは５か
ら６秒である光学式記録ディスクが提供される。被覆工
程が短縮されることによってこのようなディスクが最も
経済的に製造されうるようになり、したがって製造速度
が向上されて製造コストが基本的に低下されるようにな
る。
【００３３】本発明の第３の目的は、プラスチック材料
からなる少なくとも１つのワークピースを金属層により
被覆するための装置において、少なくとも１つの強磁場
スパッタ源を備えた減圧容器を具備し、該強磁場スパッ
タ源は上記金属層の主成分からなり、該減圧容器は制御
可能なガス供給手段を介してアルゴンガスおよび炭素含
有ガスを含む１つのガスタンク、またはアルゴンガスお
よび炭素含有ガスをそれぞれ含む複数のガスタンクに連
結され、減圧ポンプ装置を具備し、少なくとも１つのワ
ークピースを上記減圧容器内に供給する供給手段を具備
すると共に少なくとも１つの該ワークピースを上記減圧
容器内から除去する除去手段を具備し、上記ガス供給手
段が上記減圧容器内にアルゴンガスおよび炭素含有ガス
を流入させたときに上記スパッタ源とガス供給手段とを
制御して該スパッタ源を作動させるようにする手段をさ
らに具備した装置によって達成される。
【００３４】金属層の構成要素のためのスパッタ源とし
て例えば強磁場スパッタ源、好ましくはマグネトロンス
パッタ源を用いることによって被覆効率が大きく改善さ
れ、ガスタンクはスパッタプラズマ雰囲気を構成するガ
スを供給し、したがって最大速度のスパッタによる効果
的な被覆工程の前に行われるバルク材料のプラスチック
表面の前処理に時間を費やすのが阻止されつつ金属層の
接着性および環境安定性が改善される。
【００３５】さらに本発明によれば、上記ガスタンク、
または上記２つのガスタンクのうちの一方のガスタンク
が炭素含有ガスとしてメタンを含んでスパッタ被覆プラ
ズマ雰囲気を構成する装置が提供される。
【００３６】さらに本発明によれば、一方のガスタンク
がアルゴンガスを含み、他方のガスタンクがメタンを含
み、該一対のガスタンクから上記減圧容器内に供給され
るガスを混合するための制御可能な混合手段をさらに設
けて該混合手段により混合ガス中に３体積％以上１０体
積％以下のメタンが含まれるように制御する装置が提供
される。
【００３７】さらに本発明によれば、ワークピースの処
理速度が高い上記装置が提供され、すなわち上記供給手
段および上記除去手段を制御するためのタイミング手段
をさらに具備して該タイミング手段により１つのワーク
ピースを上記減圧容器内に供給してから除去するまでの
時間間隔が１０秒よりも短くなるように制御する装置が
提供される。
【００３８】
【実施例】本発明および本発明の上述した以外の目的
は、以下の詳細な説明から明らかになろう。図１は本発
明の一実施例による装置の断面略図を示しており、この
装置によって、特にＰＭＭＡバルク材からなる光学式記
録ディスクを製造するための方法が実行される。
【００３９】装置は減圧容器２を具備する。減圧容器２
には、強磁場スパッタ源、すなわち例えば平面状マグネ
トロン源１、が、シール部材を介して取付けられる。ま
た減圧容器２は操作用開口７を具備し、この開口７は平
面状マグネトロン源１のターゲット２ａに対向して位置
する。プラスチック材料からなるワークピース４はこの
開口７を介して減圧容器２内に供給され、または減圧容
器２から取出される。プラスチック材料製ワークピース
４を操作するために従動リフト装置３が設けられる。ワ
ークピース４を減圧容器２内に導入するときにはリフト
装置３が図１のｃｌの方向にシール部材まで駆動され、
斯くして減圧容器２が開口７においてシール部材により
密閉される。
【００４０】減圧ポンプ装置５は制御弁６を介し減圧容
器２の内部に連結される。減圧容器２の内部と連通する
ガス導入装置８はそれぞれ対応する制御弁Ｖ10および制
御弁Ｖ12を介して第１ガスタンク１０および第２のガス
タンク１２に連結される。
【００４１】図示したようにリフト装置３は駆動装置１
４、例えば油圧駆動シリンダによって駆動され、この駆
動装置１４は制御可能なタイミング装置１６によって時
間制御される。
【００４２】減圧容器２、マグネトロンスパッタ源１、
および密閉装置を構成するリフト装置３によって減圧空
間が形成されるが、この減圧空間内にはガスタンク１
０，１２から、アルゴンガスと炭素含有ガスとの混合ガ
スが供給される。この混合ガスは好ましくは、制御弁Ｖ
10および制御弁Ｖ12を制御することによってアルゴンガ
ス用ガスタンク１０と炭素含有ガス用ガスタンク１２と
からそれぞれ供給されるガスの混合比が選択された混合
比になるように混合される。しかしながら、アルゴンガ
スと炭素含有ガスとを予め混合して得られる混合ガスを
１つのガスタンク内に充填し、このガスタンクを１つの
制御弁（図示しない）を介し減圧容器２内部に連結して
単位時間当たりに減圧空間内に導入された混合ガスの質
量流量を測定することもできる。
【００４３】光学式記録ディスクを製造するための図１
に示した装置の好ましい作動を以下に説明する。この光
学式記録ディスクは、ワークピース４、すなわちＰＭＭ
Ａからなる基板またはディスクボディから構成されると
共に金属層、好ましくはアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金からなる金属層、により被覆される。平面状マグ
ネトロンスパッタ源１のターゲット２ａは、ＰＭＭＡ基
板４上に堆積されるべき金属からなり、好ましくはアル
ミニウムまたはアルミニウム合金からなる。第１の段階
として、リフト装置３が図１に示したｏｐの方向に下降
され、ＰＭＭＡ基板４がリフト装置３上に好ましくは自
動的に配置される。
【００４４】このとき、減圧容器２内の雰囲気を維持す
るようにするために、リフト装置３は周囲雰囲気内に移
動するのではなく追加の減圧容器内に移動する。この場
合、処理用の減圧容器２の開口７は追加の前処理用減圧
容器２ｃ内に開口するようになっている。図１において
この追加の減圧容器２ｃは壁部でもって略示される。リ
フト装置３は追加の減圧容器または前処理用容器２ｃ内
における操作および分配装置を構成してよく、この場合
処理されるべき基板４が前処理用容器２ｃから複数の処
理用減圧容器２に対し供給されうる。前処理用容器２ｃ
に連結された複数の処理用減圧容器は他の処理用減圧容
器、例えば加熱用容器を含んでよく、または前処理用容
器２ｃそれ自体は基板４から脱気するために設けられて
もよい。前処理用容器２ｃを減圧するためのポンプ装置
は処理用減圧容器２を減圧するための減圧ポンプ５と同
一のものでもよいし、または前処理用容器２ｃと処理用
減圧容器２とに対しそれぞれ別個の減圧ポンプ手段を設
けてもよい。さらに、リフト装置３が開口７側のシール
部材から離脱したときに直ちにガス導入装置８を減圧容
器２を換気するために用いて前処理用容器２ｃ内の雰囲
気が減圧容器２内の処理雰囲気に対し実質的に影響を及
ぼさないようにすることもできる。
【００４５】第２の段階として、リフト装置３は、タイ
ミング装置１６により制御されかつ駆動装置１４によっ
て駆動されてｃｌの方向に移動される。駆動装置１４は
前処理用容器内における操作装置の一部、例えば特定の
リフト装置３を駆動するための駆動装置または星形状構
造体、を構成してよく、この操作装置は前処理用容器内
において制御可能に回転されて前処理用容器内の２つま
たはそれ以上の開口に対し１つまたはそれ以上のリフト
装置アームによってリフト装置を提供する。回転可能な
星形状構造体３ｂが３本のアームを備えていることが図
１において破線でもって示されている。リフト装置３が
上方に移動されることによって減圧容器２の内部が密閉
された後に、このとき被覆されるべき基板４はすでに減
圧容器２内に配置されており、ポンプ装置５は減圧容器
２内を排気して数マイクロバール程度の作動圧力まで減
圧する。
【００４６】所望の圧力に達した後に、アルゴンガスと
炭素含有ガスとが制御弁Ｖ10および制御弁Ｖ12を制御し
つつタンク１０，１２から導入される。減圧容器２内に
おいて予め定められた混合ガスが予め定められた分圧お
よび／または予め定められた作動圧力になったときには
マグネトロンスパッタ源１に電力が供給されてターゲッ
ト２ａの材料、すなわちアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金が混合ガスプラズマ内においてマグネトロンスパ
ッタされる。このときアルゴンガスと炭素含有ガス、好
ましくはメタンとの混合比は好ましくは一定に維持され
る。
【００４７】ＰＭＭＡからなる基板４がアルミニウムま
たはアルミニウム合金からなる層により被覆された後減
圧ポンプ装置５が停止され、例えば逃がし弁（図示しな
い）を作動させることによって減圧容器２内の圧力が上
昇するようにし、次いでタイミング制御装置１６により
制御されつつリフト装置３がｏｐの方向に前処理用容器
内に下降される。
【００４８】アルゴンガスと好ましくはメタンガスとの
混合比は広い範囲内で選択されうる。しかしながら良好
な結果を得るために、アルゴンガス中にメタンガスが３
体積％以上２０体積％以下、好ましくは３体積％以上１
０体積％以下、さらに好ましくは約５体積％だけ含む混
合ガスが用いられる。リフト装置３の上昇および下降動
作を制御するタイミング制御装置１６は、リフト装置３
がシールしてからリフト装置３が開放されて被覆された
ワークピース４を除去するまでの時間間隔を１０秒より
も短く、好ましくは５から６秒に設定する。
【００４９】図１に示した装置、または後述する図２に
示す装置を用いて上述の方法により製造された光学式記
録ディスク、すなわちＰＭＭＡ基板をアルミニウムまた
はアルミニウム合金からなる層により被覆してなる光学
式記録ディスクは、予め記録された光学反射ビデオディ
スクに関するＩＥＣ８５６および８５７規格に完全に従
っている。
【００５０】図２には、本発明による光学式記録ディス
クを本発明による方法によって製造するための装置が示
されるが、この装置は図１に示した装置と基本的に同様
に構成され、すなわち平面状マグネトロン源１、減圧容
器２、および好ましくはアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金からなる金属ターゲット２ａを具備してＰＭＭＡ
基板４上にＰＭＭＡ光学式記録ディスクを製造するよう
にする。
【００５１】本実施例においても減圧容器２の内部には
制御弁を介して減圧ポンプ５が連結される。混合ガスは
流入口８、制御弁Ｖ10および制御弁Ｖ12を介して一対の
ガスタンク１０，１２（図２には図示しない）から、ま
たは測定制御弁を介して単一のガスタンクから供給され
る。
【００５２】図２に示した装置は充填制御容器または前
処理用容器１８を具備する。この充填制御容器１８は、
被覆されていないＰＭＭＡ基板４を減圧容器２内に充填
すると共に被覆されたＰＭＭＡ基板４を減圧容器２から
搬出する。充填制御容器１８には充填制御弁２０，２２
が設けられ、また制御弁２６を介して充填制御ポンプ装
置２４が連結される。さらに充填制御容器１８には追加
の制御弁３０によって制御される追加のガス流入口２８
が設けられる。追加の制御弁３０は逃がし弁と同様の機
能を有して弁２０が開放される前に前処理用容器１８内
の圧力が周囲圧力になるようにする。
【００５３】図２を参照すると、ワークピース４の充
填、移動、および搬出は水平方向に行われる。しかしな
がら、ワークピース４の充填、移動、および搬出を鉛直
方向に、または斜め方向に行うようにしてもよい。ワー
クピース４は直線的に、円弧上を、または円周上を移動
してよい。充填制御容器１８を介し減圧容器２内に供給
されたワークピース４は支持部材３２上に配置される。
【００５４】図２に示した装置には図１に示したタイミ
ング制御装置１６と同様なタイミング制御装置が設けら
れ、このタイミング制御装置１６は、充填制御容器１８
を介したワークピース４の減圧容器２内への充填および
減圧容器２からの搬出を制御するが、図２に示した装置
の作用は、当業者には明らかなように、自動輸送手段の
役割を果たし、すなわちワークピース４を充填制御容器
１８を介し減圧容器２内に充填しかつ減圧容器２から搬
出するようにする。このような自動輸送手段は当該技術
分野において周知である。
【００５５】本実施例の処理工程は図１を参照して説明
した実施例と同様に行われる。ＰＭＭＡ基板４を被覆す
るときの周期時間Ｔは、経済的である高い生産速度とい
う観点から重要であるが、１０秒よりも短く、好ましく
は５から６秒程度に維持される。この場合周期時間Ｔ
は、未処理基板が弁２０を介し供給されてから処理基板
が弁２０を介し搬出されるまでの時間間隔と定義され
る。
【００５６】図２において略示した充填制御容器１８の
好ましい態様は、バルツァー アクティエンゲゼルシャ
フト（Balzers Aktiengesellschaft）の米国特許第５０
１７０７３号に記載されており、この特許の開示内容は
上述の記載に総括される。
【００５７】本発明による方法を実行する好ましい装置
は、ドイツ国特許公開第ＡＡ４１１７９６９Ａ１号（バ
ルツァー アクティエンゲゼルシャフト）に記載され、
また１９９２年５月２６日に出願された米国特許出願第
０７／８８８１１１号（バルツァー アクティエンゲゼ
ルシャフト）の主題である。
【００５８】本発明によるＰＭＭＡを基板とした光学式
記録ディスクの特徴は、従来のＰＭＭＡを基板とした光
学式記録ディスクと比較して、以下の表に示される。
【００５９】本発明による方法によれば、図２に示した
装置、または米国特許第５０１７０７３号に記載の充填
制御装置を備えた装置を用いて、ＩＥＣ８５６および８
５７規格に完全に従うようにレーザーディスクを金属層
により被覆することができる。また本発明による方法に
よれば、未処理ディスクを装置内に充填してからこのデ
ィスクを被覆した後に装置から搬出するまでの時間間隔
を１０秒よりも短くしつつ、ＩＥＣ８５６および８５７
規格に完全に従うようにレーザーディスクを金属層によ
り被覆することができる。これらに加えて、本発明によ
る方法によれば、最終製品は優れた環境安定性を示し、
この優れた環境安定性はこのような装置にとって最も重
要である。この優れた環境安定性は表１に示されるが、
表１は被覆されたディスクのサンプルを環境試験したと
きの結果を比較して示している。表１において、サンプ
ルＡからＣまでは市販されているものであり、サンプル
ＤおよびＥは異なる商品のＰＭＭＡを用いてバッチ蒸発
法により製造され、サンプルＦは図２に示した装置によ
り本発明の方法によって製造された。またサンプルＦの
ＰＭＭＡはサンプルＥのＰＭＭＡと同一である。
【００６０】ΔＳＮＲの列には、ディスクサンプルのノ
イズに対する信号の比の減少量、すなわち環境試験前に
おけるノイズ信号比に対する環境試験後におけるノイズ
信号比が示される。Δｐｐの列には、環境試験前後にお
けるディスクサンプルのレーザートラッキング信号の減
少量が示される。ΔＢＬＥＲの列には、環境試験前後に
おけるディスクサンプルのブロックエラー率の増加率が
示される。これら全ての測定は、それぞれ少なくとも２
つのディスク、最大４つのディスクについて行われ、表
１にはこれらの平均値が示される。
【００６１】ＳＮＲ、ｐｐ（プッシュプルトラッキン
グ）、ＢＬＥＲの定義は以下による。 ＳＮＲ ：ＩＥＣ８５６，第２９頁，１２．２．２ ＩＥＣ８５７，第３１頁，１２．２．２ ｐｐ ：ＩＥＣ８５６ 改正，第３頁，１２．１．４から１
２．１．４．５．２． ＩＥＣ８５７ 改正，第３頁，１２．１．４から１２．
１．４．５．２． ＢＬＥＲ ：ＩＥＣ８５６ 改正，第１項，第２頁，２．６から
２．６．３ ＩＥＣ８５７ 改正，第２項，第２頁，２．６から２．
６．３
【００６２】以下に示す環境試験を行った。環境試験前
における各ディスクの性能試験を行い、すなわち各ディ
スクのノイズに対するビデオ信号比、デジタルオーディ
オブロックエラー率、およびプッシュプルトラッキング
Ａ−Ｂ信号を測定した。次いで各ディスクを環境試験容
器内に配置して以下の条件にした。７０°Ｃ、相対湿度
６０％において１８時間、室内の温度および湿度におい
て８時間、６０°Ｃ、相対湿度９０％において２２８時
間。次いでディスクは室内の温度および湿度において２
４時間放置されて安定され、次いで環境試験後の性能試
験を行った。
【００６３】 〔表１〕 環境試験後の再生性能低下 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ ───────────────────────────────── Δpp 23 % 7 % 14 % 7.84 % 5 % 4.1 % ΔSNR 0.84 db 0.98 db 2.91 db 2.66 db 2.25 db 0.75 db ΔBLER 63 % 40 % 87 % 57 % 126 % 34 % Ａ：ワーナー スペシャルティ レコード（Warner spe
cialty records） Ｂ：不明の日本企業（日本製） Ｃ：米国、パイオニア ビデオ（Pioneer video ） Ｄ：テクニディスク（Technidisc）、ＩＣＩ ＣＰ−５
１−ＰＭＭＡ Ｅ：テクニディスク、ロームアンドハース（Rohm and H
aas ） ＶＬＤ−１００−ＰＭＭＡ Ｆ：テクニディスク、本発明のメタンプロセスでスパッ
タされたディスク、ロームアンドハース ＶＬＤ−１０
０−ＰＭＭＡ
【００６４】スパッタプロセスの条件 全圧 ：１．６Ｐａ（１．６×１０-2ｍｂ
ａｒ） スパッタ電力 ：１８ｋＷ スパッタ時間 ：５．５秒 ＣＨ4 ／Ａｒ流量比：５．８％
【００６５】表１から明らかなように、本発明によるＰ
ＭＭＡディスクは非常に高い環境安定性を備えている。
測定された全ての特性の減少量は、例えばサンプルＡか
らＥの従来のディスクに比べて良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被覆方法を実行するための装置の部分
断面図であり、この装置は特に本発明による光学式記録
ディスクを製造するための装置である。
【図２】本発明の第２実施例による装置の部分断面図で
ある。
【符号の説明】
１…平面状マグネトロンスパッタ源 ２…減圧容器 ２ａ…ターゲット ２ｂ…減圧空間 ２ｃ…前処理用容器 ３…リフト装置 ４…基板 ５…減圧ポンプ装置 ６…制御弁 ８…ガス流入口 １０，１２…ガスタンク １４…駆動装置 １６…タイミング制御装置 １８…充填制御装置 ２０，２２…充填制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴール シュトラーサー リヒテンシュタイン国，エフエル−9490 バドゥツ，フォーレンベーク ４ (72)発明者 マイケル ヘネシー アメリカ合衆国，ミシガン 48219，デト ロイト，サンダーランド 16817

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 減圧容器内において金属層の主成分を強
    磁場スパッタしてプラスチック材料からなるワークピー
    スを該金属層により被覆する方法において、上記スパッ
    タをアルゴンと炭素含有ガスとの混合ガス雰囲気中にお
    いて行うと共に該スパッタを上記ワークピースを金属層
    により被覆する時間のうち少なくとも大部分の時間の間
    行うようにする段階を含む方法。
  2. 【請求項２】 上記スパッタがマグネトロンスパッタと
    して行われる請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 金属または金属合金をスパッタする段階
    を含む請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記スパッタがアルゴンとメタンガスと
    の混合ガス雰囲気中において行われる請求項１に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 上記混合ガスの混合比が被覆工程の間実
    質的に一定に維持されるようにした請求項１に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 上記減圧容器内の圧力が被覆工程の間実
    質的に一定に維持されるようにした請求項１に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 上記混合ガスが３体積％以上２０体積％
    以下のメタンを含む請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記スパッタの電力が被覆工程の間実質
    的に一定に維持されるようにした請求項１に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 上記ワークピースがポリメチルメタクリ
    レートからなる請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ポリメチルメタクリレートからなる上
    記ワークピースが記録ディスクとして構成される請求項
    ９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 記録ディスクとして構成された上記ワ
    ークピースが光学式記録ディスクとして構成される請求
    項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 上記被覆工程が１０秒よりも短い時間
    だけ行われ、また被覆されたポリメチルメタクリレート
    からなる光学式記録ディスクがＩＥＣ８５６および８５
    ７規格に従う上記請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 ポリメチルメタクリレート材料をアル
    ミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜により被
    覆してなる光学式記録用のディスクにおいて、上記被膜
    がアルゴンガスと炭素含有ガスとの混合ガス雰囲気中に
    おいて強磁場スパッタされてなるディスク。
  14. 【請求項１４】 上記被膜がマグネトロンスパッタされ
    てなる請求項１３に記載のディスク。
  15. 【請求項１５】 上記被覆が１０秒よりも短い時間だけ
    行われ、また上記ディスクがＩＥＣ８５６および８５７
    規格に従う請求項１３に記載のディスク。
  16. 【請求項１６】 プラスチック材料からなる少なくとも
    １つのワークピースを金属層により被覆するための装置
    において、少なくとも１つの強磁場スパッタ源を備えた
    減圧容器を具備し、該強磁場スパッタ源は上記金属層の
    主成分からなり、該減圧容器は制御可能なガス供給手段
    を介してアルゴンガスおよび炭素含有ガスを含む１つの
    ガスタンク、またはアルゴンガスおよび炭素含有ガスを
    それぞれ含む複数のガスタンクに連結され、減圧ポンプ
    装置を具備し、少なくとも１つのワークピースを上記減
    圧容器内に供給する供給手段を具備すると共に少なくと
    も１つの該ワークピースを上記減圧容器内から除去する
    除去手段を具備し、上記ガス供給手段が上記減圧容器内
    にアルゴンガスおよび炭素含有ガスを流入したときに上
    記スパッタ源とガス供給手段とを制御して該スパッタ源
    を作動させるようにする手段をさらに具備した装置。
  17. 【請求項１７】 上記スパッタ源がマグネトロンである
    請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 上記スパッタ源が金属または金属合金
    からなるスパッタ源である請求項１６に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 上記１つのガスタンク、または複数の
    ガスタンクのうちの１つのガスタンクがメタンを含む請
    求項１６に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 一方のガスタンクがアルゴンガスを含
    み、他方のガスタンクがメタンを含み、該一対のガスタ
    ンクから上記減圧容器内に供給されるガスを混合するた
    めの制御可能な混合手段をさらに設けて該混合手段によ
    り混合ガス中に３体積％以上２０体積％以下のメタンが
    含まれるように制御する請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 上記１つのガスタンクがアルゴンガス
    と３体積％以上２０体積％以下のメタンとを含む請求項
    １６に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 上記供給手段および上記除去手段を制
    御するためのタイミング手段をさらに具備して該タイミ
    ング手段により１つのワークピースを上記減圧容器内に
    供給してから除去するまでの時間間隔が１０秒よりも短
    くなるように制御する請求項１６に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 上記スパッタ源が高反射性金属からな
    るスパッタ源である請求項１６に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 少なくとも１つのワークピースを含
    み、該ワークピースがポリメチルメタクリレートからな
    る光学式記録ディスクである請求項１６に記載の装置。
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