CN1606080A - 信息记录介质及其生产方法和溅射靶子 - Google Patents

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Abstract

在生产包含氧含量更低的氧化物作为主要成分的一次书写记录介质时，如果通过引入大量氧到膜形成气体中进行记录层的膜形成并且溅射靶子不含氧，那么生产出的每个介质具有不同性能，这是因为气体中的氧流量容易变化，并且记录层中所含的氧的组分比也容易变化。为解决上述问题，在基质上至少具有记录层和能够记录与复制信息的信息记录介质含有氧化物A－O或A－O－M(A是至少含有Te，Sb，Ge，Sn，In，Zn，Mo和W中任意一种的材料，而M是至少含有金属元素、半金属元素和半导体金属元素中任意一种的材料)，在生产该层的过程中使用的溅射靶子至少含有A－O和，A和/或M。使用该方法，甚至可在大规模生产线上生产出具有高重现性和稳定性的记录层。

Description

信息记录介质及其生产方法和溅射靶子
技术领域
本发明涉及一种能够高密度和高速度记录/复制信息的光信息记录介质及其生产方法和溅射靶子。
背景技术
作为一种高容量和高速度记录/复制信息的介质，已知的有信息记录介质如磁光记录介质、可相变的记录介质。记录信息时，这些介质利用了如下事实：在材料局部使用激光产生的热可以使记录材料改变它的光学性质。除这些光学信息记录介质外，已知的还有电记录信息的信息记录介质如记忆卡片。因为这些信息记录介质在随机存取中的显著优势是有需要就可以取出，因而这种介质使存取变得非常方便。这种介质所起的重要作用是前所未有的。例如，各种领域对该介质的需求都在增加，诸如在计算机中记录或保存单独数据、图像信息等；在介质医学领域或和学术领域的使用；家用磁带录像机的淘汰。目前随着应用程序和图像信息的发展，这些信息记录介质需要更大容量，更高密度和更高速度。
作为传统使用的介质品种有能多次书写的可重复书写介质和只写一次的一次书写介质。一次书写介质容易生产，因为该介质相对于可重复书写介质一般层数更少，所以这种介质价格低廉。此外，一次书写介质不能重复书写，因而那些想保留数据而不再破坏的用户喜欢使用它。一次书写介质因为具有长时间的储存寿命和好的可靠性，而大量使用于档案中。这样，随着高密度可重复书写类型介质的普及，具有高密度的一次书写介质的需求也在增加。
作为一次书写类型的记录材料，通常使用几种氧化物材料。例如，有报道认为将Te粒子分散到氧化物基质材料诸如GeO2，TeO2，SiO2，Sb2O3或SnO2中形成的记录材料具有高灵敏性，并能产生大的信号幅度(参见日本未审查专利公开S58-54338)。例如，已公知的含有Te-O-Pd作为主要成分的记录材料可以获得大的信号幅度和更高的可靠性(T.Ohta，K.Kotera，K.Kimura，N.Akahira和M.Takenaga，“用于光盘的基于Te-TeO2的新的一次书写介质”，Proc.of SPIE，Vol.695(1986)，pp.2-9)。下面是这些Te-O-M类型记录材料的记录介质(这里M指至少包含金属元素、半金属元素、和半导体金属元素的任意一种的材料)。膜形成后的Te-O-M膜是含有在TeO2中均匀分散有Te-M，Te，或M的粒子的化合物材料。光学激光作用后，因为材料部分融化，并且Te，Te-M或M分离出来形成更大的晶体颗粒，所以光学条件改变并且条件差可以以信号形式检测到。此外，因为该材料的主要成分Te-O-M是具有低于氧的化学计量量的氧化物，因而膜的传输率可以是大的值，并且材料优势表现为它可以用作具有多层信息层的多层光学信息介质。(K.Nishiuchi，H.Kitaura，N.Yamada and N.Akahira，“Dual-Layer Optical Disk with Te-O-Pd Phase-Change Film”，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)，pp.2163-2167)。
在生产一次书写类型的氧化物记录材料时，通常采用一种所谓的反应性膜形成方法，它是通过引入氧气到成膜气体中而形成。该方法的优点在于容易获得具有好的膜性能的氧化物，而且也容易通过改变成膜气体中的氧浓度而获得具有不同组分的氧化物。然而，在该介质的大规模生产线上采用这种反应性的成膜方法时，会出现下列问题。在大规模生产线上，靶子和基质之间的距离通常是安排非常紧凑的，这是为了缩短生产节拍(tact)。所以膜的形成速率变得非常快。在这种情况下，如果通过引入大量氧到成膜气体中进行该形成方法，因为氧速率容易出现变化以及含在成形的记录膜中的氧的组分比容易改变，因而所生产的每个介质将有不同的性质。
发明内容
本发明的一个目的是为解决上述问题，并提供一种信息记录介质的生产方法，它可以生产氧化物类型的记录材料，且该材料是稳定的并且在大规模生产线上有好的再现性。
为解决上述问题，在生产记录层(其属于信息记录介质生产方法的一部分)时，在生产该记录层的生产过程中使用的溅射靶子至少包含A-O，和A和/或M，所述信息记录介质至少具有一个在基材上包含有氧化物A-O或A-O-M(注释：A是至少含有Te，Sb，Ge，Sn，In，Zn，Mo和W的任意一种的材料，M是至少含有金属元素、半金属元素和半导体金属元素的任意一种的材料)的记录层，而且能够记录和复制信息。另外，记录层包括Te-O-M，溅射靶子至少包含TeO2和M。从以上可以得出，在大规模生产线上生产稳定具有良好再现性的薄膜已经成为可能。
这里的材料M优选至少包括Pd，Au，Pt，Ag，Cu，Sb，Bi，Ge，Si，Sn和In的任意一种，特别优选Pd，Au，Pt和Ag中的任意一种，因为所获得的信息记录介质需要能够耐受高速记录。
至于用于生产记录层的溅射靶子，优选由(TeO2)aTebMcXd表示的材料。其中所述的a，b，c，和d应该满足a+b+c+d＝100，0≤b，0＜c和0≤d，更优选满足50≤a≤95，5≤b+c≤40和0≤d≤20。还更优选60≤a≤90。另外，b和c优选满足0.5b≤c(0＜b)。因此，可以获得具有更好信号质量的信息记录介质。
另外，材料X优选包括氟化物和/或氧化物。因而可以获得具有更好信号质量的信息记录介质。
在生产记录层的方法中采用的成膜气体至少包含惰性气体和氧气。当惰性气体的流动速率为x，氧气的流动速率为y时，优选满足关系0≤y≤0.2x。
此外，记录层至少包含氧化物A-O和A(O相对于材料A的原子比小于化学计量比组成，下文中指具有“更低氧含量”)并且溅射靶子至少包含氧化物A-O和A，其中所述的氧化物A-O的O对A的原子比在化学计量比组成范围之内。由上可见，在大规模生产线上生产具有好的再现性的稳定氧化物薄膜是可以的。
此外，由上述生产方法生产的信息记录介质可以在大规模生产线上提供质量差异更小且性能稳定的介质。尤其地，在生产包括多个信息层的信息记录介质时，至少其中所述的的一个信息层优选具有由这种生产方法生产的记录层。此时，特别需要的是减少由于各信息层的生产带来的差异。使用本发明的方法，可以获得更小成膜差异的信息记录介质。
另外，在生产包括多层的信息层时，对于信息层的记录层的至少两种生产方法，优选所使用的溅射靶子的组成彼此不相同。特别是，溅射靶子中含有的氧的组分比优选不同。所以，对于包括具有多层的信息层的信息记录介质，每个信息层的记录性能容易实现良好均衡。
在生产记录层的过程中，成膜速率优选为4.0nm/s以上。例如，在两个膜形成室形成的30nm厚的记录层时，因为每个室的膜形成速率为15nm，如果膜形成速率为4.0nm/s以上，那么每个室的膜形成可以以3.75s/室或更低的速度进行。这样，即使包括排气时间，大规模生产的生产节拍(tact)仍然可以是5秒或更小。如刚才所述，当膜形成速率非常快时，本发明的膜形成的稳定性改善效果突出。膜形成速率越快，介质大规模生产的时间越短。
如上所述，本发明提高了生产包含由更低氧含量的氧化物材料构成的一次书写记录层的信息记录介质时的产率并改善了生产率。所以可以低成本提供高容量信息记录介质。
附图简述
图1是示出由本发明实施方案的生产方法生产的介质层结构的实例的示意图。
图2是示出由本发明实施方案的生产方法生产的介质层结构的另一个实例的示意图。
图3是示出由本发明实施方案的生产装置实例的示意图。
图4是示出由本发明实施方案的生产方法生产的介质层结构的另一个实例的示意图。
具体实施方式
下面描述本发明的实施方案。对于由本发明方法生产的光信息记录介质，该介质的记录层包括含有氧化物的一次书写记录材料。尤其地，记录层使用了具有低于化学计量比氧化物组成的氧含量的材料。
本发明的溅射靶子含有A-O，和A和/或M。通过使用这些靶子，可以形成含有A-O或A-O-M的记录层。先将大量的氧引入含有A或A和M的溅射靶子中形成含有A-O或A-O-M的记录层。相反地，如果使用本发明的溅射靶子，只引入惰性气体、或惰性气体和少量的氧可以形成相似的记录层。此外，例如在高速膜形成过程中，可以缩小介质差异，例如可以分别减小磁盘表面的反射比或抖动(jitter)的变化。为高速成膜和减小介质差异，本发明的溅射靶子优选具有高密度(这是由粉末包装决定，并且如果粉末若是无间隙包装，该状态定义为100％)。密度优选80％或更高，更优选90％或更高。
下面描述本发明的溅射靶子的生产方法实例。
含有A-O和A的溅射靶子的生产方法作为实例描述。准备具有预定粒子直径的高纯度材料A-O的粒子和材料A的粒子，将这些材料称重量再按预定混合比混合，然后加入到热的加压装置中。如果需要该装置也可以是真空的，而且混合材料烧结并保持在预定高压和高温条件下。经过充分混合后，溅射靶子的组分在所有方向变得均匀。此外，通过压力、温度和时间最佳化，可以改善填充性能，获得高密度的溅射靶子。因此，就形成了含有预定组分比的A-O和A的溅射靶子。如果需要，烧结后材料可使用焊料如In粘结到例如平铜板。这样，粘结材料可以放置在溅射装置内，进行溅射。
同样，含有A-O，A和M的溅射靶子可以由上述方法生产，通过具有预定粒子直径的高纯度材料A-O，材料A和材料M来生产。作为选择，也可以制备下列材料组合诸如：具有预定粒子直径的高纯度材料A-O和材料A-M；具有预定粒子直径的高纯度材料A-O，材料A和材料A-M；有预定粒子直径的高纯度材料A-O，材料M和材料A-M；或具有预定粒子直径的高纯度材料A-O，材料A，材料M和材料A-M。可以用上述组合的任意一种由上述方法生产溅射靶子。
同样，含有A-O和M的溅射靶子可以通过制备具有预定粒子直径的高纯度材料A-O和材料M由上述方法生产。
作为本发明的氧化物体系的记录材料，使用的氧化物A-O的氧含量低于化学计量比(注释：A是至少含有Te，Sb，Ge，Sn，In，Zn，Mo和W中任一种的材料，材料O原子比小于化学计量比)。然后，在形成记录层的过程中，溅射靶子含有A和氧化物A-O，在氧化物A-O中O与A的原子比在化学计量比范围之内。特别地，当使用Sb-O作为记录介质时，含有Sb2O3和Sb的材料用作溅射靶子。该靶子可以通过烧结按预定比例混合至少含有Sb2O3和Sb的材料产生。使用这种溅射靶子生产的记录层具有比Sb2O3更低的氧组分比。此外，通过改变在溅射靶子中Sb2O3和Sb的比例，可以控制形成记录层的膜组分。
为生产这种记录层，优选使用上述溅射靶子通过溅射方法进行膜形成。使用溅射方法时，因为市场上已经提供了用于其中多层膜堆叠在一起的大规模生产的膜形成装置，所以使用该装置可以相对容易地获得具有高质量的薄膜。
作为记录层，除Sb-O外的材料也是可行的。例如，当使用Sn-O作为记录层材料时，在生产记录层的过程中，溅射靶子使用至少含有SnO2和Sn的材料。同上，记录层在大规模生产线上也具有好的重现性和稳定性。作为另外一个实施例，当使用In-O作为记录层材料时，至少含有In2O3和In的材料用作生产记录层过程中的溅射靶子。或在使用Zn-O作为记录层材料时，至少含有ZnO和Zn的材料用作生产记录层过程的溅射靶子。此外，Mo-O也可以作为另外一个使用实例。那么，含有MoO3和Mo的材料用作溅射靶子。含有MoO2和Mo的材料也是可行的。作为Mo的氧化物，因为存在很多种氧化物(它们在MoO2和MoO3组成范围内具有不同的价态)，所以也可以使用至少含有这些氧化物和Mo的材料。所述组成从有利于记录信号的振幅可靠性的值中挑选。
此外，使用W-O作为记录层材料时，与Mo-O一样，含有WO3-W或WO2-W的材料可用作溅射靶子。这种材料因为也存在很多种氧化物，在WO2和WO3组合物范围内存在多种原子价，所以也可以使用至少含有这些氧化物和W的材料。
Te-O体系也可用作氧化物体系的记录材料。所以至少含有TeO2和Te的材料可以用作记录层生产过程的溅射靶子。由上述材料作为基材并在基材中混合材料M制成的Te-O-M系统记录材料，特别优选用作记录材料，这是因为Te-O-M体系记录材料可以进行更高速度书写。在生产Te-O-M体系材料时，溅射靶子选用至少含有TeO2和M的材料。
特别优选使用组分比为(TeO2)aTebMcXd的靶子。此处的a，b，c，d表示数字并满足下面条件：a+b+c+d＝100，0≤b，0＜c，和0≤d。特别优选，50≤a≤95，5≤b+c≤40和0≤d≤20。此外，b和c优选满足0.5b≤c和0＜b。下面讨论每种材料(使用)的原因和作用。
首先，TeO2的功能是充当膜形成后不久的基材，并且需要选择最优的组分比。因为记录层之间的热传导率或信号幅度不同。更精确地说，组分比优选满足50≤a≤95。如果小于50mol％，成形的记录层的热传导率增加，在进行信号记录时记录层膜内会发生热扩散。结果导致信号的抖动值变差。另一方面，如果a大于95mol％，成形的记录层的氧化物组成接近化学计量比组成的氧化物组成，因此会因为记录层的光吸收降低而导致记录灵敏性的降低，或者是导致信号幅度降低。TeO2的组分比a优选60≤a≤90。
其次，加入材料M后加速了Te的结晶。如果M中含有能与Te键接的任意元素，就会得到同样的作用。Te晶体结构为链结构，是通过共价键连接形成的Te原子螺旋型系列，螺旋之间通过弱范德华力连接。溶解Te时，需要破坏弱范德华力，所以Te熔点很低约为452℃。然而，因为此时螺旋型系列仍然存在，所以结晶速率低。另一方面，如果加入的材料能形成与Te的交联结构，并使链结构几乎消失，就可以加快结晶速度。
材料M的具体实例可以是元素如Pd，Au，Pt，Ag，Cu，Sb，Bi，Ge，Si，Sn，In，Ti，Zr，Hf，Cr，Mo，W，Co，Ni，Zn或这些元素的混合物。例如，这些材料可以使用Blu-ray规范进行单速度记录(数据传输速度为36MbPs)。尤其地，当使用的材料至少含Pd，Au，Pt，Ag，Cu，Sb，Bi，Ge，Si，Sn和In中的一种时，因为能更有效获得上述的交联结构，所以能够容易地获得更快的结晶速度。这些材料能进行双倍速度记录(数据传输速度为72MbPs)更特别地，当使用贵金属如Au和Pd时，可以容易地获得更快的结晶速率，也可以进行4倍速率记录(数据传输速度为144MbPs)。
根据上面描述的材料M的作用，材料M的混合比c优选满足0.5b≤c和0＜b，b为Te的组份比。如果0.5b＞c，就不能实现上述的结晶速率的提高效果。
材料M和Te在膜形成不久后形成的组合相中的分散相。所以这些组份比的和b+c优选5～40mol％。如果b+c小于5mol％，则分散相少，记录灵敏性降低和记录后的信号幅度降低。此外，如果b+c大于40mol％，则分散相多，因而形成矩阵相的TeO2相对减少，膜形成不久后的记录膜的热传导率容易升高。这可能是由于Te和由金属和半导体构成的M比介电材料的TeO2具有更高的热传导率。如果此时记录信号，因为热扩散沿着膜表面进行并且靶子之间容易出现热干涉，因而不能获得信号的有益的抖动值。
接着描述溅射靶子和记录层之间的组分关系。例如，使用(TeO2)87Te5Pd8(mol％)(＝Te34O63Pd3(at％))作为溅射靶子形成记录层时，其中所述的形成条件为：以恒定速度供给12sccm的Ar气和1.0sccm的氧气，气体的总压力为0.13Pa，由高频能量源供给800W的能量，所获得的记录层组合物为Te35O62Pd3(at％)。虽然氧稍微降低，但可以发现记录层的组分能够与溅射靶子接近。
虽然加入材料X的主要目的是降低成形记录层的热传导率和获得高质量的信号，但是材料X在有些时候不是必要的。材料本身至少含有氟化物、碳化物、硝化物以及除Te-O外的任意氧化物。尤其当使用氟化物如La-F，Mg-F，Ca-F和氧化物如Si-O，Cr-O，Ge-O时，这些材料公知可以降低成形记录层的热传导率和可以获得满意的信号质量。由于混合材料X可以控制膜形成后不久的记录层的热传导率，但这并不有助于信号记录。所以，材料X的组分比d优选0～20mol％。这是因为如果材料X的组分比大于20mol％，记录前后的光性质变化量稍微降低。如果在没有加入材料X的膜形成后的热传导率足够小，那么加入X就不是必须的。
在生产上述的各种记录层的过程中，惰性气体如Ar和Xe可用作膜形成气体。此外，也可以使用惰性气体和少量氧气的混合气体。在引入少量氧气到膜形成气体中进行成膜时，可以精确控制在成形记录层中的氧气的组分比。这时，在形成记录层的过程中优选使用惰性气体和少量氧气作为膜形成气体。作为引入的少量氧气的测量方法，如果形成记录层过程中使用的膜形成气体中的惰性气体的流速定义为x(sccm)，氧气流速定义为y(sccm)，优选满足0≤y≤0.2x。用这种方法形成更低氧含量的氧化物记录材料并保持成形记录层的稳定组分时，相比于所谓的反应性溅射方法(这种溅射方法使用不含氧的靶子，在大量氧气与其它气体混合的气氛中进行成膜)，该方法可以获得膜厚度和稳定性的再现性。尤其地，在大规模生产线的生产过程中，基质和靶子之间的距离非常小、生产节拍快，在快速成膜速率条件下进行膜的形成时如果使用反应性的溅射方法需要更大量氧气与膜形成气体结合使用。这时，引入氧气的流速容易发生变化，膜厚或成形记录层的组分比也容易出现变化。相应地，使用本发明的溅射靶子和使用惰性气体或者混有少量氧气的惰性气体，能生产出在任意时刻组分比和膜厚都几乎不变的记录层。由此，大规模生产线的生产节拍非常快，记录层的膜形成过程的产率提高，可以获得更低成本的记录介质。在快速膜形成速率条件例如大规模化生产线生产氧化物记录层时，本发明方法能够表现出显著作用。
这里首先描述一个由本发明的生产方法生产的信息记录介质的层状结构实例。层状结构实例在图1示出。在图1实例中，保护层1，记录层2，保护层3，反射层4，从光学激光7的入射侧按上述顺序在基质5上形成。在保护层1的表面上，形成了光透明层6。
基质5和光透明层6是保护信息记录介质避免擦伤或氧化的保护材料。它们由例如树脂诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚烯烃体系树脂或玻璃等构成。因为光透明层6通过光学激光的透射进行记录/复写，所以它的材料需要对光学激光是透明的。或者如果出现光吸收，那吸收也应该是足够小以至能被忽略(例如，10％或以下)。用于引导光学激光束的引槽或凹陷优选至少在信息层一边的光透明层6或基质5之一上形成。
保护层1和保护层3应用的主要目的是保护记录材料并起到可以调节光性质的作用如调节在信息层的有效光吸收。作为材料使用并能达到这些目的的化合物有：例如硫化物如ZnS；氧化物诸如Si-O，Al-O，Ti-O，Ta-O，Zr-O or Cr-O；氮化物诸如Ge-N，Cr-N，Si-N，Al-N，Nb-N，Mo-N，Ti-N或Zr-N；碳化物诸如Ge-C，Cr-C，Si-C，Al-C，Ti-C，Zr-C或Ta-C；氟化物诸如Si-F，Al-F，Mg-F，Ca-F或La-F；其它介电物质，或这些物质的合适组合(例如，ZnS-SiO2)。
反射层4由金属如Au，Ag，Cu，Al，Ni，Cr或Ti或任意选择的金属化合物组成。反射层4用于热释放和获得光学作用如在记录层的有效光吸收。
前面提到的记录层2包括一次书写记录材料，其主要成分是具有更低氧含量的氧化物。用上述生产方法，能减少介质之间的差异和提高生产层的产率。记录层2的厚度优选3～50nm。如果厚度小于3nm，记录介质具有层状结构的可能性小并且难于得到理想的信号。此外，如果厚度大于50nm，在记录层上热扩散的趋势变大，因而难于获得理想信号质量。
图2是由本发明方法生产的信息记录介质的层状结构的另外一个实例。在图2中，第一信息层8，中间层9和第二信息层10，从光学激光7的入射边按该顺序在基质11上形成。在这种信息记录介质中，为了通过从一个方向应用光学激光7使第一信息层8和第二信息层10能够记录/复制，第一信息层8需要具有光透射性质。在第二信息层10中，因为使用穿过第一信息层8的光进行记录，其优选需要高记录灵敏性。需要说明，第一信息层8包括保护层101，记录层102，保护层103，反射层104，从光学激光7入射边按该顺序排列。在保护层10表面上形成光透明层12。第二信息层10包括保护层201，记录层202，保护层203，反射层204，从光学激光7入射边开始按该顺序排列。
中间层9用于光学分离第一信息层8和第二信息层10，它的构成材料如可使光学激光穿透的紫外线硬化树脂。中间层9的厚度选择为足以分离每个信息层，所选择厚度也需要在物镜能够聚焦在两个信息层上的范围之内。
在图2的实例中，每个记录层的膜厚度也优选在3～50nm之间。除图1解释的相同原因外，另外原因是在形成第一信息层时如果记录层的厚度大于50nm，在本实施例中难于获得足够大的透射速率。
此外，虽然第一信息层8的结构包括如图2所示的反射层，但是本发明方法可应用于没有反射层的信息层8的结构、具有两层的保护层103的结构或具有各种其他结构的介质。
在上文中，解释了具有两个信息层的信息记录介质，但是本发明并不受限于上面提到的实例，也可以获得其上叠加有m(m是2或以上的整数)个层的介质。下面，在图4中列举一个具有四个信息层的信息记录介质。
图4示出信息记录介质的横截面图，其中由四个信息层叠加在一起。在这种信息记录介质中，第一信息层100，第二信息层200，第三信息层300，第四信息层400在基质11和光透明层12之间从光学激光7入射边起按该顺序排列。每个信息层之间有中间层9。
在图4所示的结构实例中，第一信息层100从光学激光入射侧上开始按顺序包括保护层101，记录层102，和保护层103；第二信息层200顺序包括保护层201，记录层202，和保护层203；第三信息层300顺序包括保护层301，记录层302，保护层303和反射层304；第四信息层400顺序包括保护层401，记录层402，保护层403和反射层404。
记录层102，202，302，402中的至少一个可以含有A-O或A-O-M。这些层使用至少含有A-O，和A，和/或M的溅射靶子形成。在四个信息层中，因为第一信息层100，第二信息层200和第三信息层300需要更大的透射速率，因而记录层102，202，302的优选膜厚度为15nm或小于15nm。在这类介质中，通过进行高速率成膜来缩短生产节拍时，如果使用本发明的非-反应性的膜形成方法，可以均匀形成膜的记录层并且可以显著减少在介质之间的性质差异或平面上每种性质的差异。
接着，用图说明本发明的信息记录介质的生产方法。图3示出本发明用于生产信息记录介质的生产装置实例。图3表示的是生产装置的示意性平面图。图3中，膜形成室21～26和主要形成室15通过排气口与真空泵连接，并能保持高真空状态。此外，气体供应口与膜形成室21～26相连接。这就可以供应恒定速率的惰性气体、氮气、氧气及这些气体的混合气体，并在膜形成过程中，每个室可以供应合适的膜形成气体。图中基质13(膜形成之前)放置在装载锁室(load lock chamber)16内。然后，控制基质使其按该顺序进入膜形成室21～26的每个室。最后具有所有层的磁盘14从装载锁室16中取出。在图3中，编号31～36表示在膜形成室21～26中提供的溅射靶子，它们都与负极相连接。负极通过开关与直流电源和高频电源连接。此外，膜形成室21～26和主要室15接地，使膜形成室21～26、主要室15和基质13都成为正极。图3中，示出了具有六个膜形成室的生产装置，但是只要能生产所需的信息记录介质，膜形成室的数量并不受限。例如，可以获得具有4个，8个或13个室的装置。通常地，虽然膜形成室的数量越多，生产装置越贵，但越有可能生产具有多层的信息记录介质。此外，即使在需要形成厚层的信息记录介质中，因为厚层可以使用2个或多个膜形成室形成，所以该介质仍然可以以短生产节拍生产。所以，生产装置的膜形成室的合适数量是根据层数或所需要信息记录介质的每层的厚度而选择的。
例如生产图1所示的具有层状结构的介质，反射层4，保护层3，记录层2和保护层1可分别在室22，室23，室24和室25中形成。这里，室24中的溅射靶子34是用于前面所述的记录膜形成的靶子。作为选择，生产图1所示介质的另外一个实例，反射层4，保护层3，记录层2和保护层1可在室21和22，室23，室24和25，和室26中分别形成。在此实例中，即使反射层4和记录层2的厚度非常厚，或即使膜形成速率低，膜形成也可以在与形成保护层1和3的时间几乎相当的时间内完成。当然，如果保护层1和3具有大致同样的厚度，或如果膜形成速率也很低，就需要使用两个膜形成室。
(实施例1)
下面详细描述本发明的实施例1。此处使用图3所示的生产装置，制备出为分析氧组分比的薄膜测试片。该测试片结构为Si基质上叠加10个具有30nm厚的Te-O-Pd记录层。测试片的生产方法在下面解释。首先，在图3所示的生产装置中，由(TeO2)87Te5Pd8(mol％)组成的溅射靶子34和35的直径为20cm，并放置在膜形成室24和25内。用作测试片的基质是硅，其大小为12mm×18mm，厚度为1mm。该硅基质固定在膜形成夹具中，并放到装载锁室16中。在穿过膜形成室21，22，23后，在膜形成室24中开始膜形成。形成记录层时，Ar气体以12sccm，氧气以1.0sccm定量流动供给，总气体压力设定为0.13Pa，然后使用高屏能量源提供的800W能量。此时的膜形成速率为5.5nm/sec。室24内的膜形成进行到15nm后，记录层转移到室25，在与室24相同的条件下使膜形成步骤进行到15nm以上。通过这些步骤，使用两个室可以在Si基质上形成30nm厚度的Te-O-Pd记录层。在膜形成后，Si基质穿过膜形成室26进入装载锁室16。这种材料定义为非-反应性的记录层(1)-1。如上所述，测试片没有从装载锁室16中移出，它穿过膜形成室21，22和23，然后在膜形成室24和25中，使Te-O-Pd记录层在非-反应性的记录层(1)-1上再堆积到30nm。所获得材料定义为非-反应性的记录层(1)-2。采用这种方法，在膜形成室24和25中堆积Te-O-Pd到30nm的实验重复10次。然后，由测试片堆积的非-反应性的记录层(1)-1～(1)-10从装载锁室16中取出。
作为对比实施例，在膜形成室24和25中使用Te85Pd15(at％)作为溅射靶子34和35进行反应性的膜形成，同时使用12sccm的Ar气和36sccm的氧气作为膜形成气体。与上面一样，10个具有30nm厚度的Te-O-Pd记录层堆积在Si基质上，形成反应性的记录层(0)-1～(0)-10。
至于非-反应性的记录层(1)-1～(1)-10和反应性的记录层(0)-1～(0)-10，使用次级离子质谱法(SIMS)求出Te，O和Pd中每一个的次级离子强度，再转变成浓度。表1示出对于各浓度的氧组分比结果。第一次形成的(1)-1和(0)-1层设定其组分比为100.0。
                 [表1]
非-反应性的记录层     氧的组分比
    (1)-1     100.0
    (1)-2     100.1
    (1)-3     100.0
    (1)-4     99.9
    (1)-5     99.9
    (1)-6     100.0
    (1)-7     100.0
    (1)-8     100.0
    (1)-9     100.1
    (1)-10     100.1
    反应性的记录层     氧的组分比
    (0)-1     100.0
    (0)-2     101.5
    (0)-3     100.3
    (0)-4     99.0
    (0)-5     103.2
    (0)-6     100.8
    (0)-7     99.7
    (0)-8     98.4
    (0)-9     102.6
    (0)-10     103.5
如表1所示，非-反应性的记录层(1)-1～(1)-10中，氧组分比的变化在±0.1％之内。而反应性的记录层(0)-1～(0)-10中，氧组分比的变化为-1.6％～+3.5％。
在进行反应性记录层的膜形成时，最大流速为50sccm的质量流量计用于供应36sccm的氧气。因为质量流量计控制流量精确程度为最大±2％，所以在本实施例中，显然有±1sccm流量抖动的绝对值。所以，假定因为气流供应变化导致氧和Te的反应程度不同，那么在成形的记录层中的氧组分比也会发生变化。
另外，在进行非-反应性记录层的膜形成时，最大流量为3sccm的质量流量计用于供应1sccm的氧气。这里也因为质量流量计控制流量精确程度为±2％，所以明显出现了±0.06sccm绝对值的流量抖动。换句话说，即使采用流量的最大变化量，氧气流量为0.94～1.06sccm。此外，因为氧包含在溅射靶子中而不在反应性的膜中，所以记录层中引入不需要的氧的现象最少。
因此，使用含有TeO2，Te和Pd的(TeO2)87Te5Pd8(mol％)溅射靶子，通过非-反应性的膜形成生产Te-O-Pd的记录层时，对比传统的反应性的膜形成方法发现组分比的变化大大增加，可以进行稳定的大规模化生产，尤其是在高的膜形成速率条件下。
(实施例2)
(1)本发明实施例
下面将详细描述本发明的实施例2。这里使用如图3所示的生产装置，描述包括图1所示的层结构的信息记录介质。实施例中，基质5为1.1mm厚的板，直径为120mm的盘状聚碳酸酯树脂，ZnS中引入20mol％SiO2后的化合物作为保护层1和3，主要成分是Te-O-Pd的材料作为记录层2，使用Al98Cr2的金属化合物作为反射层4。作为光透明层6，利用紫外光树脂粘结上厚度为0.1mm的盘状聚碳酸酯树脂。保护层1和3分别具有10nm和17nm厚的膜，记录层2的厚度为30nm，反射层4厚度为40nm。
图3所示的装置中，反射层4在膜形成室21内生成，保护层1和3分别在室23和26内生成，记录层2在室24和25内生成。在膜形成过程，溅射靶子32为Al98Cr2，溅射靶子33和36都是ZnS中含有20mol％SiO2的组合物，溅射靶子34和35都是(TeO2)87Te5Pd8(mol％)。使用直径为20cm的靶子。形成保护层1和3时，通过施加2.0kW的功率进行膜形成。此时，供应定量流量为12sccm的气体，气体的总压力保持在0.13Pa，总气体中2.0％氧气中混有氩气，负极使用高频能量源。形成反射层4时，使用直流电源供应5kW的能量，以20sccm的定量流量供应Ar气使气体总压力保持在0.2Pa。形成记录层2时，使用高频能量源供应800W的功率，分别以12sccm和1.0sccm的定量流量供应Ar气和氧气，使气体总压力保持在0.13Pa。可用于溅射的惰性气体如Kr也可用作除Ar外的溅射气体中的惰性气体。记录层2的膜形成速率为5.5nm/s。因为记录层2在膜形成室24和膜形成室25内形成至30nm，在每个室中的膜形成进行了约2.7sec。由本发明形成的介质定义为介质(1)。
(2)对比实施例
在对比实施例中，在记录层2的形成过程中使用膜形成室24和膜形成室25，除改变一些条件外，其它条件则与上述相同条件下生产介质。改变的条件有：使用Te85Pd15代替靶子34和35，在反应性的膜形成时使用12sccm的Ar气和36sccm的氧气作为膜形成气体。该介质定义为介质(0)。
在本实施例中，测量了介质(1)和介质(0)在试验中连续大规模生产时的反射比率变化。在大规模试验生产中，在相同条件下生产了500个介质(介质编号为1-1～1-500，0-1～0-500)。每隔50个介质抽取一个介质，共测定了11个介质的反射比率。此外，为比较膜形成速率的变化，在下列条件下大规模生产介质，例如记录层2的形成功率为300W(膜形成速率为2nm/s)，600W(4nm/s)和1kW(7nm/s)。使用(TeO2)87Te5Pd8(mol％)溅射靶大规模生产的介质代码为11-1～11-500，21-1～21-500和31-1～31-500，其对于使用的功率分别为300W，600W和1kW的介质。此外，作为对比，使用Te85Pd15(at％)溅射靶大规模生产的介质代码为10-1～10-500，20-1～20-500和30-1～30-500，其对于使用的功率分别为300W，600W和1kW的介质。对比实施例的反应性的膜形成状况，因为如果功率不强则反应容易进行，所以在膜形成过程中的氧流量对于每一种膜形成功率都被最优化，例如13.5sccm，27sccm和45sccm。
这里，解释反射比率的评价条件。
对于记录/复制的评价，可以使用普通的评价装置。该装置包括：带有光学激光源和物镜的光度头(optical header)；引入光学激光到给定位置的驱动装置；追踪控制装置和用于分别控制追踪方向和膜表面正交方向的聚焦控制装置；用于调整激光功率的激光驱动装置；和旋转信息记录介质的旋转控制装置。
反射比率评价通过使用激光波长为405nm和物镜数值孔径为0.85的光学系统，以及通过单一速度(4.92m/s)旋转介质进行。将0.35mW的复制功率打在介质上40mm的径向位置的凹槽上，再通过检测从凹槽反射的光量来测定比率。解释一下，这里的凹槽定义为在基质5上形成的所有轨迹中最靠近光学激光边的轨迹。反射比率的测定结果如表2所示。反射比率的设计靶值为18.5％。解释一下，反射比率的变化定义为：(最大值-最小值)/最小值。变化优选6％或以下，更优选3％或以下。
[表2]
                                   记录层2的膜形成速率(nm/s)
          2            4           5.5            7
  实施例   介质编号   反射比率(％)   介质编号   反射比率(％)   介质编号   反射比率(％)   介质编号   反射比率(％)
  11-1   18.6   21-1   18.4   1-1   18.4   31-1   18.2
  11-50   18.6   21-50   18.4   1-50   18.4   31-50   18.3
  11-100   18.6   21-100   18.6   1-100   18.7   31-100   18.3
  11-150   18.4   21-150   18.5   1-150   18.5   31-150   18.4
  11-200   18.5   21-200   18.4   1-200   18.7   31-200   18.5
  11-250   18.6   21-250   18.5   1-250   18.3   31-250   18.7
  11-300   18.4   21-300   18.6   1-300   18.4   31-300   18.7
  11-350   18.4   21-350   18.4   1-350   18.4   31-350   18.7
  11-400   18.5   21-400   18.7   1-400   18.5   31-400   18.4
  11-450   18.5   21-450   18.5   1-450   18.7   31-450   18.2
  11-500   18.5   21-500   18.6   1-500   18.6   31-500   18.6
  最大   18.6   最大   18.7   最大   18.7   最大   18.7
  最小   18.4   最小   18.4   最小   18.3   最小   18.2
  变化(％) 1.09   变化(％) 1.63   变化(％) 2.19   变化(％) 2.75
  对比实施例   介质编号   反射比率(％)   介质编号   反射比率(％)   介质编号   反射比率(％)   介质编号   反射比率(％)
  10-1   18.1   20-1   19.3   0-1   18.4   30-1   17.0
  10-50   18.4   20-50   19.2   0-50   17.6   30-50   18.5
  10-100   18.5   20-200   18.5   0-100   19.0   30-100   19.4
  10-150   18.5   20-150   18.5   0-150   18.9   30-150   17.6
  10-200   18.6   20-200   18.3   0-200   19.5   30-200   18.4
  10-250   18.5   20-250   18.0   0-250   17.8   30-250   18.7
  10-300   18.5   20-300   18.6   0-300   18.5   30-300   19.8
  10-350   18.3   20-350   19.4   0-350   19.1   30-350   17.3
  10-400   18.6   20-400   19.0   0-400   18.8   30-400   19.7
  10-450   18.7   20-450   18.9   0-450   18.3   30450   18.2
  10-500   18.2   20-500   19.5   0-500   18.0   30-500   19.1
  最大   18.7   最大   19.5   最大   19.5   最大   19.8
  最小   18.1   最小   18.0   最小   17.6   最小   17.0
  变化(％) 3.31   变化(％) 8.33   变化(％) 10.80   变化(％) 16.47
如表2所示，在本实施例中记录层2的膜形成速率为2～7nm/s时，反射比率的变化为3％或更小。从这些结果看出，即使在高速情形下，膜形成也可以稳定进行和可以进行大规模生产。另一方面，对比实施例的结果中，即使在2nm/s低速时，反射比率的变化也超过3％。当速率超过4nm/s时，反射比率的变化则超过6％，而且发现膜形成速率越大，反射比率的变化越大。
因此，用含有TeO2，Te和Pd的(TeO2)87Te5Pd8(mol％)溅射靶，通过非-反应性的膜形成方法生产Te-O-Pd记录层时，发现反射比率的变化相对于传统的反应性的膜形成方法大大减小，并可以进行稳定的大规模生产，尤其是在高的膜形成速率条件时。
(实施例3)
下面是本发明实施例3的详细说明。实施例3使用在实施例2中大规模生产的介质之一，在磁盘表面的径向位置的内部，中间和外部评价反射系数比，C/N值和抖动值，并研究了它们在整个磁盘的分布。
这里描述C/N值和抖动值的评价条件。使用与实施例2所述相同的记录/复制装置。光系统包括波长为405nm的激光，物镜数值孔径为0.85，介质的线性速度为9.84m/s(双倍速率)。1-7pp调幅用作信号的调幅方法。密度相应于25GB的容量。为测定C/N值，使用相对于每个介质最适宜的激光功率在凹槽上记录2T(其标志长度为0.149μm)的单一信号。使用光谱分析仪进行测量。此外，为测量抖动值，在凹槽上记录2T～8T的随机信号，并使用了时间间隔分析仪进行测量。抖动是LEQ(Limit Equalizer)抖动，测定前端抖动和后端抖动值并平均。LEQ抖动值优选6.5％或更低，其为标准值。分别在23mm，40mm或58mm的径向位置的内部，中间和外部进行测定。
选择中间径向位置的反射比率为18.5％的介质进行检测。在该实施例中使用的介质编号为11-200，21-150，1-150和31-200，对比实施例使用的介质编号为10-250，20-150，0-300和30-50。在整个磁盘上的(比)值分布结果如图3所示。变化的定义如同实施例2。
[表3]
                    实施例                   对比实施例
      膜形成速率(nm/s)   2   4   5.5   7   2   4   5.5   7
      介质编号   11-200   21-150   1-150   31-200   10-250   20-150   0-300   30-50
 反射比率(％) 径向位置   内部   18.5   18.4   18.4   18.3   17.8   17.8   17.7   17.7
  中间   18.5   18.5   18.5   18.5   18.5   18.5   18.5   18.5
  外部   18.2   18.2   18.1   18.0   17.0   16.4   15.7   15.1
    变化程度(％)   1.65   1.65   2.21   2.78   8.82   12.80   17.83   22.52
C/N(dB) 径向位置   内部   46.9   46.8   46.7   46.7   46.6   46.2   45.8   45.5
  中间   47.0   47.2   47.1   47.0   47.0   46.9   47.2   47.1
  外部   47.1   46.9   46.7   46.5   43.7   42.8   42.0   40.5
    变化程度(％)   0.43   0.85   0.86   1.08   7.55   9.58   12.38   16.30
LEQ抖动(％) 径向位置   内部   5.7   5.7   6.0   5.8   5.8   6.0   5.9   6.0
  中间   5.7   5.8   5.8   6.0   5.9   6.0   6.0   5.9
  外部   6.0   5.9   5.8   5.7   6.8   7.3   7.6   7.9
如表3所示，与对比实施例相比，在径向位置的内部，中间和外部之间的反射比率和C/N值的变化程度小。至于LEQ抖动值，因为这些值本身小，所以其变化程度趋向增加。所以，LEQ抖动值应满足径向位置的内部，中间和外部之间的标准值的6.5％或更少。在对比实施例中，随着膜形成速率的增加，反射比率、C/N值和LEQ抖动值的变化程度增加。尤其是，径向位置外部的性质较差。可以推测对于使用反应性膜形成方法的高速膜形成过程，不会从径向位置的内部到外部形成均匀的记录层。
因此，使用包含TeO2，Te和Pd的(TeO2)87Te5Pd8(mol％)溅射靶并使用非-反应性的膜形成方法生产Te-O-Pd记录层时，可以发现在整个磁盘上的反射比率，C/N值和抖动值的变化程度能够大大改善，并相对于传统的反应性的膜形成方法可以进行稳定的大规模化生产，尤其是在高的膜形成速率条件时。
从这些结果看出，对于没有通过反应性的膜形成方法，而是通过在溅射靶子中混合氧化物和在膜形成气体中混入少量氧气生产记录层，可以大规模生产性能变化小并具有与反应性膜形成方法生产的记录层同样理想的信号记录性质的介质。
说明一下，膜形成稳定性的改善效果可以通过使用下列组分作为本发明实施例的靶子34和35而获得：(TeO2)60Te15Pd25(mol％)，(TeO2)70Te14Pd16(mol％)，(TeO2)78Te11Pd11(mol％)，(TeO2)90Te2Pd8(mol％)，(TeO2)95Pd5(mol％)，(TeO2)80Te5Pd10(SiO2)5(mol％)或(TeO2)75Te5Pd10(SiO2)10(mol％)。
此外除(TeO2)-Te-Pd外，使用下列物质也可以改善膜形成的稳定性：(TeO2)50Te20Pd8Sb12(LaF3)10(mol％)，(TeO2)80Te5Au10(LaF3)5(mol％)，(TeO2)75Te5Au10(LaF3)10(mol％)或(TeO2)65Te5Au10(LaF3)20(mol％)。
此外，在如图4所示的包括四个信息层的四层介质中，使用了含TeO2，Te和Pd的(TeO2)87Te5Pd8(mol％)的溅射靶并采用了非-反应性的膜形成方法。这种情况下，形成了诸如下面的层：8nm厚的Te-O-Pd的记录层102；10nm厚的Te-O-Pd的记录层202；8nm厚的Te-O-Pd的记录层302；20nm厚的Te-O-Pd的记录层402。对比传统的反应性膜形成方法的结果，发现整个介质上的性能变化显著改善。尤其地，具有薄记录层的下列信息层的性能变化显著降低并获得了理想的四层介质：第一信息层100，第二信息层200和第三信息层300。
尽管选择了这些实施方案以解释本发明，但是本领域技术人员容易从公开内容中得知，此处所取得的各种变化和修饰并没有超出从属权利中所规定的本发明的范围。此外，本发明前述的实施方案的描述只是用于解释说明，而不是为了限定如从属权利要求等所限定的本发明。

Claims (21)

1.一种生产信息记录介质的方法，所述信息记录介质在基质上至少有记录层并能够记录与复制信息；其中所述的记录层含有氧化物A-O或A-O-M，A是至少含有Te、Sb、Ge、Sn、In、Zn、Mo和W中任意一种的材料，而M是至少含有金属元素、半金属元素或半导体金属元素中任意一种的材料；包括采用在生产至少含有A-O，和A和/或M的记录层的方法中使用的溅射靶子。
2.如权利要求1所述的生产信息记录介质的方法，其中所述的记录层含有Te-O-M；所述的溅射靶子至少含有TeO2和M。
3.如权利要求1或2所述的生产信息记录介质的方法，其中所述的材料M至少包含Pd，Au，Pt，Ag，Cu，Sb，Bi，Ge，Si，Sn和In中的任意一种。
4.如权利要求3所述的生产信息记录介质的方法，其中所述的材料M至少包含Pd，Au，Pt和Ag中的任意一种。
5.如权利要求2～4中任意之一所述的生产信息记录介质的方法，其中所述溅射靶子可以含材料X，并且表示为通式(TeO2)aTebMcXd(mol％)，其中a+b+c+d＝100，50≤a≤95，5≤b+c≤40，0≤d≤20，0≤b和0＜c。
6.如权利要求5所述的生产信息记录介质的方法，其中60≤a≤90。
7.如权利要求5所述的生产信息记录介质的方法，其中0.5b≤c和0＜b。
8.如权利要求5或6所述的生产信息记录介质的方法，其中所述的材料X包含氟化物和/或氧化物。
9.如权利要求1～8中任意之一所述的生产信息记录介质的方法，其中在生产记录层的方法中使用的膜形成气体至少包含惰性气体和氧气，并且当惰性气体流速为x，氧气流速为y时，0≤y≤0.2x。
10.如权利要求1所述的生产信息记录介质的方法，其中所述的记录层的A-O是氧化物(O的原子比小于化学计量比组成)和其中所述的溅射靶子至少包含氧化物A-O和A，而所述氧化物A-O中的O比A的原子比在化学计量比组成范围之内。
11.一种在基质上包含记录层的信息记录介质，其中所述的记录层由权利要求1～10中至少任意之一所述的生产方法生产。
12.一种包含多个信息层的信息记录介质，其中所述的信息层中的至少一个具有由权利要求1～10中至少任一项所述的生产方法生产的记录层。
13.如权利要求1～10中任一项所述的生产信息记录介质的方法，其中使用了两种或更多种生产记录层的方法，并且其中在所述过程中使用的溅射靶子在至少两种所述方法中具有不同的组成。
14.如权利要求1～10中任一项所述的生产信息记录介质的方法，其中包含在溅射靶子中的氧的组分比在至少两种所述生产记录层的方法中是不相同的。
15.如权利要求1～10中任一项所述的生产信息记录介质的方法，其中所述的生产记录层的方法中，膜形成速率是4.0nm/s或更大。
16.用于形成记录层的溅射靶子，其至少包括氧化物A-O，和A和/或M，其中所述A是至少含有Te，Sb，Ge，Sn，In，Zn，Mo，和W中任意一种的材料，所述M是至少含有金属元素、半金属元素和半导体金属元素中任意一种的材料。
17.如权利要求16所述的溅射靶子，至少包括TeO2和M。
18.如权利要求16或17所述的溅射靶子，其中所述的材料M至少包括Pd，Au，Pt，Ag，Cu，Sb，Bi，Ge，Si，Sn和In中的任意一种。
19.如权利要求17或18所述的溅射靶子，还可以包括(TeO2)aTebMcXd(mol％)表示的材料X，其中a+b+c+d＝100，50≤a≤95，5≤b+c≤40，0≤d≤20，0≤b和0＜c。
20.如权利要求19所述的溅射靶子，其中0.5b≤c和0＜b。
21.如权利要求19或20所述的溅射靶子，其中所述的材料X包含氟化物和/或氧化物。
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