JP2002358699A - 相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲット及び該ターゲットを使用して相変化型光ディスク保護膜を形成した光記録媒体 - Google Patents

相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲット及び該ターゲットを使用して相変化型光ディスク保護膜を形成した光記録媒体

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JP2002358699A
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disk protective
target
phase
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Masataka Yahagi
政隆 矢作
Hideo Takami
英生 高見
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Nikko Materials Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノジュールの発生を抑制し、成膜の均一性を
高め、生産効率を上げることができる、相変化型光ディ
スク保護膜形成に有用であるカルコゲン化物と珪酸化物
の複合体からなるスパッタリングターゲット及び該ター
ゲットを使用して相変化型光ディスク保護膜を形成した
光記録媒体を得る。 【解決手段】 カルコゲン化物と珪酸化物の複合体から
なる相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリングタ
ーゲットであって、少なくともエロージョンの部位にお
いて、スパッタ面の法線方向に対して−３０°〜＋３０
°の範囲にある面に存在する珪酸化物の法線方向の平均
長さをＡ、該法線に対して垂直方向の平均長さをＢとし
たとき、０．３≦Ａ／Ｂ≦０．９５となる組織を有する
ことを特徴とする相変化型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、スパッタ時に発生するパーテ
ィクル（発塵）やノジュールを低減し、且つ高密度で品
質のばらつきが少なく量産性を向上させることのでき
る、特に相変化型光ディスク保護膜形成に有用であるカ
ルコゲン化物と珪酸化物の複合体からなるスパッタリン
グターゲット及び該ターゲットを使用して相変化型光デ
ィスク保護膜を形成した光記録媒体に関する。
【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
ｉＯ２系等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−ＳｉＯ２等のカル
コゲン化物と珪酸化物の複合体からなる（以下、特に物
質名を記載しない限りＺｎＳ−ＳｉＯ２の代表例をもっ
て説明する。）ターゲットを用いてスパッタリングし、
５００〜２０００Å程度の薄膜が形成されている。これ
らの材料は、高周波スパッタリング（ＲＦ）装置、マグ
ネトロンスパッタリング装置又はターゲット材に特殊な
処理を施してＤＣ（直流）スパッタリング装置を使用し
て成膜される。カルコゲン化物と珪酸化物の複合体から
なるターゲットの結晶粒を微細化し、且つ高密度化する
ことで、ターゲットのスパッタ面を均一かつ平滑にする
ことが可能であり、パーティクルやノジュールを低減さ
せ、さらにターゲットライフも長くなるという特徴を有
する。その結果として光ディスクの生産性が向上するこ
とは知られている。しかし、従来カルコゲン化物を母相
とした珪酸化物との複合体からなるターゲットを作製す
る場合、カルコゲン化物の焼結温度範囲内において、カ
ルコゲン化物と珪酸化物の反応が生じにくく、珪酸化物
自体の変形等も生じない。尚且つ一般的にカルコゲン化
物に比べて珪酸化物は絶縁性が高く、スパッタリングの
放電安定性を考慮すると、カルコゲン化物の母相に微細
な珪酸化物が均一に分散したターゲットが望まれる。こ
のようなカルコゲン化物と珪酸化物ターゲットはカルコ
ゲン化物と珪酸化物の間に空隙を生じ易く、珪酸化物を
微細にするほどそれが顕著となり、カルコゲン化物の緻
密化も阻害されるため、ターゲット密度が低下するとい
う問題があった。
【０００７】特に、パーティクルはカルコゲン化物と珪
酸化物の間の空隙が原因となっていると考えられ、ノジ
ュールはスパッタ率の低い珪酸化物を起点として発生し
ていると考えられる。したがって、カルコゲン化物と珪
酸化物の間の空隙が少なく、スパッタ侵食方向に連続し
て存在する珪酸化物ができるだけ少ないことが望まし
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、安定して低
コストで結晶粒が微細な９７％以上の高密度ターゲット
作製出来るようにし、さらに成膜の均一性を高め、生産
効率を上げることができる、特に相変化型光ディスク保
護膜形成に有用であるカルコゲン化物と珪酸化物の複合
体からなるスパッタリングターゲット及び該ターゲット
を使用して相変化型光ディスク保護膜を形成した光記録
媒体を得ることを目的とする。
【０００９】
【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った結果、珪酸化物の
形状を調整し、かつ微細化することで、ターゲットのス
パッタ面を均一で平滑とすることができ、また容易に高
密度化することが可能となり、保護膜としての特性も損
なわず、さらにスパッタ時に発生するパーティクルやノ
ジュールを低減でき、膜厚均一性も向上できるとの知見
を得た。本発明はこの知見に基づき、 １．カルコゲン化物と珪酸化物の複合体からなる相変化
型光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲットで
あって、少なくともエロージョンの部位において、スパ
ッタ面の法線方向に対して−３０°〜＋３０°の範囲に
ある面に存在する珪酸化物の法線方向の平均長さをＡ、
該法線に対して垂直方向の平均長さをＢとしたとき、
０．３≦Ａ／Ｂ≦０．９５となる組織を有することを特
徴とする相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリン
グターゲット。 ２．スパッタ面の前記法線方向に対して−３０°〜＋３
０°の範囲にある面に存在する珪酸化物の法線方向の平
均長さが０．１〜１０μｍであることを特徴とする相変
化型光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲッ
ト。 ３．スパッタ面の前記法線方向に対して−３０°〜＋３
０°の範囲にある面に存在する珪酸化物の法線方向の平
均長さが０．１〜１０μｍであることを特徴とする上記
１記載の相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリン
グターゲット。 ４．カルコゲン化物に硫化亜鉛を含むことを特徴とする
上記１〜３のそれぞれに記載の相変化型光ディスク保護
膜形成用スパッタリングターゲット。 ５．珪酸化物の組成が１〜５０ｍｏｌ％であることを特
徴とする上記１〜４のそれぞれに記載の相変化型光ディ
スク保護膜形成用スパッタリングターゲット。 ６．珪酸化物が純度９８％以上の二酸化珪素であること
を特徴とする上記１〜５のそれぞれに記載の相変化型光
ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲット。 ７．珪酸化物の結晶化温度が９００〜１４００°Ｃの範
囲にあることを特徴とする上記１〜６のそれぞれに記載
の相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリングター
ゲット。 ８．相対密度が９７％以上であることを特徴とする上記
１〜７のそれぞれに記載の相変化型光ディスク保護膜形
成用スパッタリングターゲット。 ９．上記１〜８のスパッタリングターゲットを使用して
相変化型光ディスク保護膜を形成した光記録媒体。 を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のカルコゲン化物と珪酸化
物の複合体からなる相変化型光ディスク保護膜形成用ス
パッタリングターゲットは、少なくともエロージョンの
部位において、スパッタ面の法線方向に対して−３０°
〜＋３０°の範囲にある面に存在する珪酸化物の法線方
向の平均長さをＡ、該法線に対して垂直方向の平均長さ
をＢとしたとき、０．３≦Ａ／Ｂ≦０．９５となる組織
を有することが大きな特長である。ここで言う、法線方
向に対して−３０°〜＋３０°の範囲にある面に存在す
る珪酸化物の長さとは、法線方向及び該法線方向から−
３０°〜＋３０°逸れた範囲にある面を意味する。換言
すると、上記の条件でスパッタリングターゲットの厚み
方向に亘って存在するＳｉＯ２粒の存在を減少させる、
すなわちＳｉＯ２粒を薄くし扁平とすることによりパー
ティクルやノジュールの発生を効果的に抑制することが
可能となった。また、スパッタ面の前記法線に対して−
３０°〜＋３０°の範囲にある面に存在する珪酸化物の
法線方向の平均長さが０．１〜１０μｍであることがさ
らに有効である。
【００１１】さらに、本発明の相変化型光ディスク保護
膜形成用スパッタリングターゲットは、カルコゲン化物
には少なくとも硫化亜鉛を含み、また珪酸化物の組成が
１〜５０ｍｏｌ％であることが望ましい。前記珪酸化物
として、代表的には純度９８％以上の二酸化珪素を使用
し、さらには珪酸化物の結晶化温度が９００〜１４００
°Ｃの範囲にあることが望ましい。 本発明の相変化
型光ディスク保護膜形成用スパッタリングターゲットは
相対密度９７％以上を達成できる。本発明は、上記スパ
ッタリングターゲットを使用して相変化型光ディスク保
護膜を形成した光記録媒体を含むものである。ターゲッ
トの製造に際しては、下記実施例に具体的に示すよう
に、カルコゲン化物粉末と珪酸化物の粉末を均一に分散
混合して、これをホットプレス等により成形する。これ
によって、カルコゲン化物粉末と珪酸化物間の空隙が少
なく、相対密度９７％以上である相変化型光ディスク保
護膜形成用スパッタリングターゲットを得ることができ
る。
【００１２】アルカリ土類金属若しくはこれらの酸化物
又はアルカリ金属若しくはこれらの酸化物から選択した
１種以上０．００１〜５ｗｔ％の添加は、本発明のター
ゲットの製造を容易にし、かつ有効である。アルカリ金
属はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒを含み、アルカ
リ土類金属はＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａを含
む。さらに硼素、アルミニウム、りん、砒素又はこれら
の酸化物を０．００１〜１０ｗｔ％含有させることもで
きる。本発明のターゲットは結晶粒を微細化し、且つ高
密度化することもできるので、ターゲットのスパッタ面
を均一かつ平滑にすることができ、スパッタリング時の
パーティクルやノジュールを低減させ、さらにターゲッ
トライフも長くすることができるという著しい効果を有
する。その結果として、本発明の相変化型光ディスク保
護膜を形成した光記録媒体の生産性が向上し、品質の優
れた材料を得ることができる。
【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）純度４Ｎ（９９．９９％）以
上のＺｎＳ粉末と０．１ｗｔ％Ｎａ２Ｏを含むＳｉＯ２
粉末を用い、ＺｎＳに対し２０ｍｏｌ％の比率でＳｉＯ
２を混合する。この混合粉をグラファイトダイスに充填
し、Ａｒ雰囲気、面圧１５０ｋｇ／ｃｍ２、温度１００
０°Ｃの条件でホットプレスを行った。これによって得
られたターゲットの相対密度は９９％であった。また、
スパッタ面のＳｉＯ２部の、法線方向の平均長さと該法
線に対して垂直な方向の平均長さの比（Ａ／Ｂ）は０．
７であり、ＳｉＯ２部の法線方向の平均長さは８μｍで
あった。
【００１５】（実施例２）純度４Ｎ（９９．９９％）以
上のＺｎＳ粉末と０．２ｗｔ％ＣａＯを含むＳｉＯ２粉
末を用い、ＺｎＳに対し２０ｍｏｌ％の比率でＳｉＯ２
を混合する。この混合粉をグラファイトダイスに充填
し、Ａｒ雰囲気、面圧１５０ｋｇ／ｃｍ２、温度１００
０°Ｃの条件でホットプレスを行った。これによって得
られたターゲットの相対密度は９８％であった。また、
スパッタ面のＳｉＯ２部の、法線方向の平均長さと該法
線に対して垂直な方向の平均長さの比（Ａ／Ｂ）は０．
９であり、ＳｉＯ２部の法線方向の平均長さは１０μｍ
であった。
【００１６】（実施例３）純度４Ｎ（９９．９９％）以
上のＺｎＳ粉末と０．２ｗｔ％Ｋ２Ｏを含むＳｉＯ２粉
末を用い、ＺｎＳに対し２０ｍｏｌ％の比率でＳｉＯ２
を混合する。この混合粉をグラファイトダイスに充填
し、Ａｒ雰囲気、面圧１５０ｋｇ／ｃｍ２、温度１１０
０°Ｃの条件でホットプレスを行った。これによって得
られたターゲットの相対密度は９９．５％であった。ま
た、スパッタ面のＳｉＯ２部の、法線方向の平均長さと
該法線に対して垂直な方向の平均長さの比（Ａ／Ｂ）は
０．６であり、ＳｉＯ２部の法線方向の平均長さは６μ
ｍであった。
【００１７】（比較例１）純度４Ｎ（９９．９９％）以
上のＺｎＳ粉末とＳｉＯ２粉末を用い、ＺｎＳに対し２
０ｍｏｌ％の比率でＳｉＯ２を混合する。この混合粉を
グラファイトダイスに充填し、Ａｒ雰囲気、面圧１５０
ｋｇ／ｃｍ２、温度１０００°Ｃの条件でホットプレス
を行った。これによって得られたターゲットの相対密度
は９４％であった。また、スパッタ面のＳｉＯ２部の、
法線方向の平均長さと該法線に対して垂直な方向の平均
長さの比（Ａ／Ｂ）は１．１であり、ＳｉＯ２部の法線
方向の平均長さは１５μｍであった。
【００１８】（比較例２）純度４Ｎ（９９．９９％）以
上のＺｎＳ粉末とＳｉＯ２粉末を用い、ＺｎＳに対し２
０ｍｏｌ％の比率でＳｉＯ２を混合する。この混合粉を
グラファイトダイスに充填し、Ａｒ雰囲気、面圧３００
ｋｇ／ｃｍ２、温度１１００°Ｃの条件でホットプレス
を行った。これによって得られたターゲットの相対密度
は９８％であった。また、スパッタ面のＳｉＯ２部の、
法線方向の平均長さと該法線に対して垂直な方向の平均
長さの比（Ａ／Ｂ）は１．０であり、ＳｉＯ２部の法線
方向の平均長さは１３μｍであった。
【００１９】（比較例３）純度４Ｎ（９９．９９％）以
上のＺｎＳ粉末とＳｉＯ２粉末を用い、ＺｎＳに対し２
０ｍｏｌ％の比率でＳｉＯ２を混合する。この混合粉を
グラファイトダイスに充填し、Ａｒ雰囲気、面圧３００
ｋｇ／ｃｍ２、温度１１００°Ｃの条件でホットプレス
を行った。これによって得られたターゲットの相対密度
は９８％であった。また、スパッタ面のＳｉＯ２部の、
法線方向の平均長さと該法線に対して垂直な方向の平均
長さの比（Ａ／Ｂ）は１．１であり、ＳｉＯ２部の法線
方向の平均長さは２０μｍであった。
【００２０】上記実施例１〜３及び比較例１〜２により
製造したターゲットを用いてスパッタ試験を実施した。
スパッタ条件は、入力パワー５Ｗ／ｃｍ２、Ａｒガス圧
０．５Ｐａとした。この試験によるノジュール発生個数
とスパッタ面の粗さを測定した。この結果を表１に示
す。表１に示す通り、比較例に比べ実施例のノジュール
発生個数は著しく減少し、またスパッタ面の粗さも小さ
いことが分かる。これによって、スパッタ時に発生する
パーティクル（発塵）やノジュールを低減し、且つ高密
度で品質のばらつきが少なく量産性を向上させることの
できる、特に相変化型光ディスク保護膜形成に有用であ
るカルコゲン化物と珪酸化物の複合体からなるスパッタ
リングターゲットを得ることができる。また、ＳｉＯ２
部の前記長さの比Ａ／Ｂとノジュールの発生及びターゲ
ットの表面粗さに相関関係があり、それは図１及び図２
に示す通りである。図１はノジュールの発生率とＳｉＯ
２部の長さの比Ａ／Ｂの相関を示すグラフであり、図２
は表面粗さＲａ（μｍ）とＳｉＯ２部の長さの比Ａ／Ｂ
の相関を示すグラフである。したがって、ＳｉＯ２部の
前記長さの比Ａ／Ｂを調整することにより、ノジュール
の発生及びターゲットの表面粗さを制御することができ
る。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】本発明は、スパッタ面の法線方向に対し
て存在する珪酸化物の法線方向の長さをＡ、該法線に対
して垂直方向の−３０°〜＋３０°の範囲にある面に存
在する珪酸化物の長さをＢとしたとき、０．３≦Ａ／Ｂ
≦０．９５となる組織を有するカルコゲン化物と珪酸化
物の複合体からなる相変化型光ディスク保護膜形成用ス
パッタリングターゲットとすることにより、スパッタリ
ングによって膜を形成する際に、スパッタ時に発生する
パーティクル（発塵）やノジュールを低減させ且つ高密
度で品質のばらつきが少なく量産性を向上させることの
できるという著しい効果を有する。これによって、ター
ゲット中のＳｉＯ２等を微細化しても容易に高密度化す
ることが可能となり、保護膜としての特性も損なわず、
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及び該
スパッタリングターゲットを使用して相変化型光ディス
ク保護膜を形成した光記録媒体得ることができるという
優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノジュールの発生率とＳｉＯ２部の長さの比Ａ
／Ｂの相関を示すグラフである。
【図２】表面粗さＲａ（μｍ）とＳｉＯ２部の長さの比
Ａ／Ｂの相関を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 BA64 BD00 CA05 DC05 5D029 JA01 JB16 JB18 LA17 5D121 AA04 EE09 EE13 EE14

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カルコゲン化物と珪酸化物の複合体から
    なる相変化型光ディスク保護膜形成用スパッタリングタ
    ーゲットであって、少なくともエロージョンの部位にお
    いて、スパッタ面の法線方向に対して−３０°〜＋３０
    °の範囲にある面に存在する珪酸化物の法線方向の平均
    長さをＡ、該法線に対して垂直方向の平均長さをＢとし
    たとき、０．３≦Ａ／Ｂ≦０．９５となる組織を有する
    ことを特徴とする相変化型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】 スパッタ面の前記法線方向に対して−３
    ０°〜＋３０°の範囲にある面に存在する珪酸化物の法
    線方向の平均長さＡが０．１〜１０μｍであることを特
    徴とする相変化型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】 スパッタ面の前記法線方向に対して−３
    ０°〜＋３０°の範囲にある面に存在する珪酸化物の法
    線方向の平均長さＡが０．１〜１０μｍであることを特
    徴とする請求項１記載の相変化型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】 カルコゲン化物に硫化亜鉛を含むことを
    特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載の相変化型光
    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】 珪酸化物の組成が１〜５０ｍｏｌ％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相
    変化型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】 珪酸化物が純度９８％以上の二酸化珪素
    であることを特徴とする請求項１〜５のそれぞれに記載
    の相変化型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】 珪酸化物の結晶化温度が９００〜１４０
    ０°Ｃの範囲にあることを特徴とする請求項１〜６のそ
    れぞれに記載の相変化型光ディスク保護膜形成用スパッ
    タリングターゲット。
  8. 【請求項８】 相対密度が９７％以上であることを特徴
    とする請求項１〜７のそれぞれに記載の相変化型光ディ
    スク保護膜形成用スパッタリングターゲット。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のスパッタリングターゲッ
    トを使用して相変化型光ディスク保護膜を形成した光記
    録媒体。
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