JP2001295034A - 光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲットの材料である粉末の改善を図り、
これによって形成したターゲットを用いてＤＣスパッタ
リングを可能とすることにより成膜の均一性を高め、生
産効率を上げることができる光ディスク保護膜形成用ス
パッタリングターゲットを得ることを目的とする。 【解決手段】 酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、硫
化物、けい化物から選択した少なくも１以上のセラミッ
クス粉末に金属又は合金をコーティング又は混合した粉
末を主成分とする焼結体からなることを特徴とする光デ
ィスク保護膜形成用スパッタリングターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングに
よって膜を形成する際に、成膜速度を上げ、生産性を向
上させることができる光ディスク、特に相変化型光ディ
スクに好適な誘電体保護膜の形成に有用であるスパッタ
リングターゲットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ヘッドを必要とせずに記録・
再生ができる高密度記録光ディスク技術が開発され、急
速に関心が高まっている。この光ディスクは再生専用
型、追記型、書き換え型の３種類に分けられるが、特に
追記型又は書き換え型で使用されている相変化方式が注
目されている。この相変化型光ディスクを用いた記録・
再生の原理を以下に簡単に説明する。相変化光ディスク
は、基板上の記録薄膜をレーザー光の照射によって加熱
昇温させ、その記録薄膜の構造に結晶学的な相変化（ア
モルファス⇔結晶）を起こさせて情報の記録・再生を行
うものであり、より具体的にはその相間の光学定数の変
化に起因する反射率の変化を検出して情報の再生を行な
うものである。

【０００３】上記の相変化は１〜数μｍ程度の径に絞っ
たレーザー光の照射によって行なわれる。この場合、例
えば１μｍのレーザービームが１０ｍ／ｓの線速度で通
過するとき、光ディスクのある点に光が照射される時間
は１００ｎｓであり、この時間内で上記相変化と反射率
の検出を行なう必要がある。また、上記結晶学的な相変
化すなわちアモルファスと結晶との相変化を実現する上
で、溶融と急冷が光ディスクの相変化記録層だけでなく
周辺の誘電体保護層やアルミニウム合金の反射膜にも繰
返し付与されることになる。

【０００４】このようなことから相変化光ディスクは、
Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系等の記録薄膜層の両側をＺｎＳ・Ｓ
ｉＯ_２系の高融点誘電体の保護層で挟み、さらにアルミ
ニウム合金反射膜を設けた四層構造となっている。この
なかで反射層と保護層はアモルファス部と結晶部との吸
収を増大させ反射率の差が大きい光学的機能が要求され
るほか、記録薄膜の耐湿性や熱による変形の防止機能、
さらには記録の際の熱的条件の制御という機能が要求さ
れる（雑誌「光学」２６巻１号頁９〜１５参照）。この
ように、高融点誘電体の保護層は昇温と冷却による熱の
繰返しストレスに対して耐性をもち、さらにこれらの熱
影響が反射膜や他の箇所に影響を及ぼさないようにし、
かつそれ自体も薄く、低反射率でかつ変質しない強靭さ
が必要である。この意味において誘電体保護層は重要な
役割を有する。

【０００５】上記誘電体保護層は、通常スパッタリング
法によって形成されている。このスパッタリング法は正
の電極と負の電極とからなるターゲットとを対向させ、
不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの間に
高電圧を印加して電場を発生させるものであり、この時
電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成さ
れ、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の電
極）表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、こ
の飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形
成されるという原理を用いたものである。

【０００６】従来、上記保護層は可視光域での透過性や
耐熱性等を要求されるため、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２等のセラ
ミックスターゲットを用いてスパッタリングし、１００
０〜２０００Å程度の薄膜が形成されている。これらの
材料は、元来誘電材料なのでＤＣ（直流）スパッタリン
グ装置では成膜することが難しく、高周波スパッタリン
グ（ＲＦ）装置又はマグネトロンスパッタリング装置を
使用して成膜されている。ところが、これらは上記ＤＣ
スパッタリングに比べ高電力を必要とし、成膜速度が遅
いために成膜時間が長くなり、基板（ＰＣ製）温度が上
昇して変形してしまうという問題があった。また、上記
のように成膜速度が遅いために量産性も劣る。特に、上
記相変化光ディスクの記録薄膜層に使用する保護膜は、
他の層と比較して膜厚が最も厚いために、その影響が顕
著であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＺｎＳ−Ｓ
ｉＯ_２等のセラミックススパッタリングターゲットを基
本的に見直し、ターゲットの材料である粉末の改善を図
り、これによって形成したターゲットを用いてＤＣスパ
ッタリングを可能とすることにより成膜の均一性を高
め、生産効率を上げることができる光ディスク保護膜形
成用スパッタリングターゲットを得ることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、従来の粉
末に替えて、焼結用粉末及びターゲットに導電性を持た
せ、ＤＣスパッタリングを可能とすることにより膜の均
一性を向上させるとともに生産性を高め、さらに透過率
をさほど低下させずに、また及び屈折率を大きく上昇さ
せずに、低反射率の誘電体保護膜（層）を安定した製造
条件で、再現性よく得ることができるとの知見を得た。
本発明はこの知見に基づき、 １ 酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、硫化物、けい
化物から選択した少なくとも１以上のセラミックス粉末
に金属又は合金をコーティング又は混合した粉末を主成
分とする焼結体からなることを特徴とする光ディスク保
護膜形成用スパッタリングターゲット ２ セラミックス粉末がＺｎＳ及び又はＳｉＯ_２である
ことを特徴とする上記１に記載の光ディスク保護膜形成
用スパッタリングターゲット ３ コーティング又は混合する金属又は合金は、常温で
の電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であり、該金属又は合
金の１種若しくは２種以上の１層又は多層コーティング
層であることを特徴とする上記１又は２に記載の光ディ
スク保護膜形成用スパッタリングターゲット ４ コーティング層がめっき層であることを特徴とする
上記１〜３のそれぞれに記載の光ディスク保護膜形成用
スパッタリングターゲット ５ 金属又は合金のコーティング量又は混合量が、使用
するセラミックス全量に対し、モル比で１５％（ｍｏｌ
％）以下であることを特徴とする上記１〜４のそれぞれ
に記載の光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲ
ット ６ セラミックス粉の平均粒径が１００μｍ以下又は比
表面積が３０ｍ^２／ｇ以下であることを特徴とする上記
１〜５のそれぞれに記載の光ディスク保護膜形成用スパ
ッタリングターゲット ７ セラミックス粉が球状粉であり、該球状粉の長径と
短径の差が２０％以下である上記６記載の光ディスク保
護膜形成用スパッタリングターゲット、を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、光ディスク保護膜とな
る酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、硫化物、けい化
物を主成分とするセラミックス粉末に、めっき、蒸着、
メカニカルアロイング等の手段により金属又は合金をコ
ーティングするか、又はセラミックス粉末に金属又は合
金を混合して該セラミックス粉末に金属又は合金層を形
成し、これらの粉末をホットプレス（ＨＰ）又はＨＩＰ
等により加圧焼結して保護膜形成用スパッタリングター
ゲットとする。セラミックス粉末の代表的なものとし
て、ＺｎＳ及び又はＳｉＯ_２を挙げることができる。金
属又は合金のコーティングは、これらの成分粉末の一方
又は双方にコーティングする。コーティング又は混合す
る金属又は合金は膜への影響をできるだけ抑えるため、
導電性を保ちながらもその添加量は少ない方が良い。し
たがって、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ又はこれらの合金等
の常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下のものが望ま
しい。また、セラミックスの成形（焼結）温度は一般に
高いので、コーティングする金属又は合金も融点の高い
ものが適している。この金属又は合金をコーティングす
る場合、これらの金属又は合金の１種若しくは２種以上
を使用して１層又は多層コーティング層とすることもで
きる。

【００１０】金属又は合金のコーティング量又は混合量
が多すぎると、透過率を下げ屈折率を上昇させる惧れが
あるので、使用するセラミックス全量に対し、モル比で
１５％（ｍｏｌ％）以下とするのが望ましい。１５ｍｏ
ｌ％を超えると透過率を下げ、また屈折率を上げてしま
い、光ディスク保護膜としての機能を損なう惧れがある
ので、上記の範囲とするのが良い。粉末への金属又は合
金の均一かつより薄いコーティング層を形成するのがよ
く、この意味で粉末にめっきするのが、最も優れてい
る。

【００１１】セラミックス粉の平均粒径が１００μｍ以
下又は比表面積が３０ｍ^２／ｇ以下の球状微細粉であ
り、該球状粉の長径と短径の差が２０％以下であるのが
望ましい。このような粉末を使用して焼結するとスパッ
タリングに際して特有の有害な粒子（パーティクル）の
飛散を減少させることができる効果も有する。また、比
表面積がより小さい方が、セラミックス粉表面により効
率的に金属をコーティングすることができ、その使用量
を減少させ、透過率の低下や屈折率の上昇を抑制でき
る。

【００１２】以上の通り、ＺｎＳ、ＳｉＯ_２等のセラミ
ックス粉末に金属又は合金をコーティングして粉末全体
に導電性を付与し、この粉末を用いて焼結したターゲッ
トを使用してスパッタリングすることより、ＤＣスパッ
タリングを可能とし、皮膜の均一性を向上させるととも
に、成膜速度を２倍以上に上げることができ、生産性を
飛躍的に高めることが可能となった。また、コーティン
グ層を極力薄くすることにより、薄膜の物性値（透過率
及び屈折率）を悪化させずに、低反射率の誘電体保護膜
（層）を安定した製造条件で、再現性よく得ることが可
能となった。

【００１３】

【実施例および比較例】以下、実施例および比較例に基
づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であ
り、この例によって何ら制限されるものではない。すな
わち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限される
ものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形
を包含するものである。

【００１４】（実施例１〜４）平均粒径約５μｍのＳｉ
Ｏ_２粉末と平均粒径約５μｍのＺｎＳ粉末とを準備し、
該ＳｉＯ_２粉末の表面にＣｕめっき（実施例１）及びＺ
ｎＳ粉末の表面にＣｕめっき（実施例２〜３）並びに該
ＺｎＳ粉末及びＳｉＯ_２とＣｕ粉の混合（実施例４）を
実施した。このように形成したＣｕとＳｉＯ_２粉末とＺ
ｎＳ粉末とが、モル比でそれぞれ表１に示すの割合とな
るように秤量し、雰囲気Ａｒの条件下で、温度１０００
°Ｃ、圧力１５０Ｋｇｆ／ｃｍ^２でホットプレスを行な
い、ターゲットに成形した。得られたターゲット（実施
例１〜４）の密度は、それぞれ３．３７ｇ／ｃｍ^３、
２．９９ｇ／ｃｍ^３、３．１９ｇ／ｃｍ^３、３．８４ｇ
／ｃｍ^３、３．４９ｇ／ｃｍ^３であった。次にこのター
ゲットを用いて、Ａｒ圧：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：１０
０ＳＣＣＭ、投入パワー：４．４Ｗ／ｃｍ^２でＤＣスパ
ッタリングを行い、ガラス基板上に１５００Åの膜を形
成した。このようにして得たＣｕ被覆粉末を用いたＺｎ
Ｓ−ＳｉＯ_２ターゲット焼結体の組成、金属又は合金添
加方法、ターゲット密度、さらにスパッタリングしたス
パッタ方式、成膜速度、膜の透過率（波長６３０ｎｍに
おける）及び膜の屈折率の対比結果を、表１に示す。

【００１５】（比較例１）次に、実施例と同様の平均粒
径約５μｍのＳｉＯ_２粉末と平均粒径約５μｍのＺｎＳ
粉末とをモル比で２０：８０の割合で秤量して、雰囲気
Ａｒの条件下で、温度１０００°Ｃ、圧力１５０Ｋｇｆ
／ｃｍ^２でホットプレスを行ないターゲットを作成し
た。得られたターゲットの密度は３．４０ｇ／ｃｍ^３で
あった。次にこのターゲットを用いて、Ａｒ圧：０．５
Ｐａ、Ａｒ流量：１００ＳＣＣＭ、投入パワー：４．４
Ｗ／ｃｍ^２でＲＦスパッタリングを行い（なお、この場
合、実施例に示すようなＤＣスパッタリングは不能であ
るため、ＲＦスパッタリングを行った）、ガラス基板上
に１５００Åの膜を形成した。このようにして得たＺｎ
Ｓ−ＳｉＯ_２ターゲット焼結体の組成、金属又は合金添
加方法、ターゲット密度、さらにスパッタリングしたス
パッタ方式、成膜速度、膜の透過率（波長６３０ｎｍ）
及び膜の屈折率の対比結果を、同様に表１に示す。

【００１６】（比較例２〜４）平均粒径約５μｍのＳｉ
Ｏ_２粉末と平均粒径約５μｍのＺｎＳ粉末とを準備し、
該ＳｉＯ_２粉末の表面にＣｕめっき（比較例２）及び該
ＺｎＳ粉末及びＳｉＯ_２粉末とＣｕ粉との混合を実施し
た（比較例３及び４）。この比較例４では、Ｃｕの割合
が５０ｍｏｌ％と非常に高い。これらを実施例と同様に
表１のように秤量した後混合し、雰囲気Ａｒの条件下
で、温度１０００°Ｃ、圧力１５０Ｋｇｆ／ｃｍ^２でホ
ットプレスを行ない、ターゲットに成形した。次に、こ
のターゲットを用いて、Ａｒ圧：０．５Ｐａ、Ａｒ流
量：１００ＳＣＣＭ、投入パワー：４．４Ｗ／ｃｍ^２で
ＤＣスパッタリングを行い、ガラス基板上に１５００Å
の膜を形成した。このようにして得たＣｕ被覆粉末を用
いたＺｎＳ−ＳｉＯ_２ターゲット焼結体の組成、金属又
は合金添加方法、ターゲット密度、さらにスパッタリン
グしたスパッタ方式、成膜速度、膜の透過率及び屈折率
を対比した結果を、同様に表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記表１に示す実施例１〜４及び比較例１
の対比結果から明らかなように、比較例１においては、
ＤＣスパッタリングが不能であり、したがってＲＦスパ
ッタリングにより実施せざるを得ず、この結果成膜速度
は１２Å／秒と低く、生産性に劣る。また、表１には示
していないが、薄膜の均一性も悪かった。

【００１９】これに対し、上記実施例（実施例１〜４）
から明らかなように、金属又は合金をめっきした粉末又
は金属又は合金を混合しコーティング層を形成した粉末
を使用して焼結したターゲットは、わずかな量で著しい
生産性向上（成膜速度は２４Å／秒以上）、すなわち従
来の製造方法である比較例１に比べて２倍以上の生産性
向上が認められた。そして、透過率や屈折率も金属又は
合金を添加していない比較例１と殆ど遜色ない値を示し
た。上記の通り、本発明の実施例における大きな利点
は、成膜速度が２４Å／秒以上（比較例の２倍以上）と
なり、生産性が著しく向上していることである。また、
密度も上がり、上記に述べた粉末の性状により発生し易
いパーティクルも減少した。また表１には示していない
が、薄膜の均一性もＲＦスパッタリングにくらべ向上し
ていた。

【００２０】比較例２はＳｉＯ_２粉末に少量のＣｕめっ
きした場合、比較例３はＣｕ粉を少量添加した場合であ
る。このように、Ｃｕのコーティング方法や添加量によ
っては、ＤＣスパッタリングができない場合もある。ま
た、比較例４はＣｕを過剰に添加した場合が、ターゲッ
ト密度や成膜速度が上がるが、透過率が目立って減少
し、屈折率も上がるので、過剰な添加は好ましくないこ
とが分かる。そして、本実施例以外の試験によれば、金
属又は合金の添加は、モル比で１５％（ｍｏｌ％）以下
であれば、実用上特に問題とならないことを確認してい
る。

【００２１】

【発明の効果】ＺｎＳ、ＳｉＯ_２等のセラミックス粉末
に金属又は合金をコーティングして、粉末全体に導電性
を付与し、この粉末を用いて焼結したターゲットを使用
してスパッタリングすることより、ＤＣスパッタリング
を可能とし、皮膜の均一性を向上させるとともに、成膜
速度を２倍以上に上げることができ、生産性を飛躍的に
高めることが可能となる著しい効果を有する。また、コ
ーティング層を極力薄くすることにより、薄膜の物性値
（透過率及び屈折率）を悪化させずに、低反射率の誘電
体保護膜（層）を安定した製造条件で、再現性よく得る
ことが可能となる優れた効果を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊森 徹 茨城県北茨城市華川町臼場187番地４ 株 式会社日鉱マテリアルズ磯原工場内 Ｆターム(参考） 4G030 AA37 AA56 AA61 BA09 GA01 GA29 4K029 BA43 BA46 BA51 BA52 BA53 BA55 BA58 BD12 CA05 DC03 DC04 DC05 DC09 5D121 AA04 EE03 EE09 EE14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、硫
   化物、けい化物から選択した少なくとも１以上のセラミ
   ックス粉末に金属又は合金をコーティング又は混合した
   粉末を主成分とする焼結体からなることを特徴とする光
   ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲット。
2. 【請求項２】 セラミックス粉末がＺｎＳ及び又はＳｉ
   Ｏ_２であることを特徴とする請求項１に記載の光ディス
   ク保護膜形成用スパッタリングターゲット。
3. 【請求項３】 コーティング又は混合する金属又は合金
   は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であり、該
   金属又は合金の１種若しくは２種以上の１層又は多層コ
   ーティング層であることを特徴とする請求項１又は２に
   記載の光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲッ
   ト。
4. 【請求項４】 コーティング層がめっき層であることを
   特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載の光ディスク
   保護膜形成用スパッタリングターゲット。
5. 【請求項５】 金属又は合金のコーティング量又は混合
   量が、使用するセラミックス全量に対し、モル比で１５
   ％（ｍｏｌ％）以下であることを特徴とする請求項１〜
   ４のそれぞれに記載の光ディスク保護膜形成用スパッタ
   リングターゲット。
6. 【請求項６】 セラミックス粉の平均粒径が１００μｍ
   以下又は比表面積が３０ｍ^２／ｇ以下であることを特徴
   とする請求項１〜５のそれぞれに記載の光ディスク保護
   膜形成用スパッタリングターゲット。
7. 【請求項７】 セラミックス粉が球状粉であり、該球状
   粉の長径と短径の差が２０％以下である請求項６記載の
   光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲット。