JP2005205643A

JP2005205643A - 結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜およびこのＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成するためのスパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP2005205643A
Application number: JP2004012556A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Senbokuya; 和明仙北屋; Hiroshi Kinoshita; 啓木之下; Kazuki Mizushima; 一樹水嶋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜およびそのＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成するためのスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】原子％でＧａ：８〜１４％、Ｐｂ：１３〜１６％を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜、並びにこのＧａＳｂ系相変化型記録膜をスパッタリングにより形成するためのターゲット。
【選択図】なし

Description

この発明は、ＣＤやＤＶＤなど各種相変化型記録媒体に使用される結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜およびそのＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。

一般に、光ビーム照射による非晶質相と結晶相との可逆的な相変化を利用して情報の記録、再生および消去を行うＣＤやＤＶＤなどの記録媒体において用いられる記録膜は、Ｇａ−Ｓｂ二元共晶系相変化型記録膜が広く用いられており、その中でもＧａ_１２Ｓｂ_８８共晶組成を有するＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜は、結晶化速度が大きく高速記録に好適であるところから広く用いられている。
このＧａ_１２Ｓｂ_８８共晶組成を有するＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜は、融点：５８８．０℃、結晶化温度：２０４．９℃を有し、このＧａ_１２Ｓｂ_８８共晶組成を有するＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜は、該膜と同一の成分組成を有する焼結合金からなるターゲットを用いてスパッタリングすることにより作製されることも知られている（例えば、非特許文献１参照）。
「ＰＣＯＳ２００２」Ｈｉｇｈ‐Ｄｅｎｓｉｔｙ＆Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＲｅｃｏｒｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒＦｕｔｕｒｅＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＴｈｅ１４ｔｈＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＯｐｔｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｔｏｒａｇｅＰＣＯＳ２００２（２００２年１１月２８、２９日に静岡県伊東市の伊東大和館において開催）第１１〜１５頁。

しかし、近年、ＣＤやＤＶＤなど各種相変化型記録媒体におけるさらなる速い書き換えが求められており、前記従来のＧａ_１２Ｓｂ_８８の共晶組成を有するＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜は結晶化速度が十分でないところから書き込みおよび消去時に時間がかかり、そのために、より一層速い書き換えのできる結晶化速度の一層大きいＧａ−Ｓｂ系相変化型記録膜が求められていた。

そこで、本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行なった結果、
（イ）通常のＧａ_１２Ｓｂ_８８共晶組成を有するＧａＳｂ共晶系相変化型記録膜にＰｂ：１３〜１６％を添加したＧａＳｂ共晶系相変化型記録膜は、前記通常のＧａＳｂ共晶系相変化型記録膜に比べて結晶化速度が大きく、したがって一層高速の書き換えが可能となる、
（ロ）前記（イ）記載のＧａＳｂ系相変化型記録膜は、前記（イ）記載のＧａＳｂ系相変化型記録膜と同一の成分組成を有するターゲットを用いてスパッタリングすることにより得られる、という研究結果が得られたのである。

この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇａ：８〜１４％、Ｐｂ：１３〜１６％を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜、
（２）Ｇａ：８〜１４％、Ｐｂ：１３〜１６％を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する前記（１）記載の結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成するためのスパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。

この発明の結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜の成分組成を前述のごとく限定した理由を説明する。

（ａ）Ｇａ
この発明の結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＧａを８〜１４％に限定したのは、Ｇａの含有量が８％未満では結晶化温度が低くなり過ぎるので好ましくなく、一方、Ｇａ：１４％を越えると、結晶化温度が高くなり過ぎて結晶化が困難になるので好ましくないことによるものである。

（ｂ）Ｐｂ
Ｐｂ成分は、ＧａＳｂ系相変化型記録膜の結晶化速度を高めるために添加するが、これら成分を１３％未満添加しても膜の結晶化速度を上げる効果が薄いので好ましくなく、一方、１６％を越えて含有させると結晶化速度が極端に低下するので好ましくない。したがって、この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＰｂを１３〜１６％に定めた。

この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜は、この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜の成分組成と同じ成分組成を有する合金をＡｒガス雰囲気中で溶解した後、鉄製モールドに出湯して合金インゴットを作製し、これらを不活性ガス雰囲気中で粉砕して合金粉末を作製し、この合金粉末を真空ホットプレスすることによりスパッタリングターゲットを作製し、かかる条件で作製したスパッタリングターゲットを通常のスパッタリング装置に装入し、通常の条件でスパッタすることにより形成することができる。
前記真空ホットプレスは、圧力：１４６〜１５５ＭＰａ、温度：３７０〜４３０℃、１〜２時間保持の条件で行なわれ、その後、モールドの温度が２７０〜３００℃まで下がった時点で冷却速度：１〜３℃／ｍｉｎ．で常温まで冷却することにより行われることが一層好ましい。

この発明によると、一層速い結晶化速度を有するＧａＳｂ系相変化型記録膜が得られ、したがってＣＤやＤＶＤなど各種相変化型記録媒体における書き換え速度の一層の高速化が可能となり、光メモリー産業の発展に大いに貢献し得るものである。

いずれも直径：１２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する円盤形状を有する市販のＡｇターゲットおよびＺｎＳ−ＳｉＯ_２ターゲットを用意し、さらにポリカーボネート基板を用意した。
さらにＧａ、ＳｂおよびＰｂをＡｒガス雰囲気中で溶解し鋳造して合金インゴットを作製し、この合金インゴットをＡｒ雰囲気中で粉砕することにより、いずれも粒径：２５０μｍ以下の合金粉末を作製し、この合金粉末を温度：４００℃、圧力：１４６ＭＰａで真空ホットプレスすることによりホットプレス体を作製し、これらホットプレス体を超硬バイトを使用し、旋盤回転数：２００ｒｐｍの条件で研削加工することにより直径：１２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する円盤状の表１に示される成分組成を有するサンプルターゲット１〜１３を作製した。サンプルターゲット１は従来ターゲットと同じものである。

先に用意したＡｇターゲット、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２ターゲットおよび表１に示されるサンプルターゲット１〜１３をそれぞれ銅製の冷却用バッキングプレートに純度：９９．９９９重量％のインジウムろう材にてハンダ付けし、これを直流マグネトロンスパッタリング装置に装入し、ポリカーボネート基板の上に反射膜／保護膜／記録膜／保護膜／ポリカーボネート基板の順に下記の条件で成膜することにより表２に示されるサンプル記録媒体１〜１３を作製した。

保護膜成膜条件：
先に用意したＺｎＳ−ＳｉＯ_２ターゲットとポリカーボネート基板を直流マグネトロンスパッタリング装置に装入し、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２ターゲットとポリカーボネート基板の間の距離を８０ｍｍとなるようにセットした後、到達真空度：４×１０^−４Ｐａ（３×１０^−６Ｔｏｒｒ）以下になるまで真空引きを行い、その後、全圧：０．６７Ｐａ（５×１０^−３Ｔｏｒｒ）になるまでＡｒガスを供給し、
・基板温度：室温、
・投入電力：３００Ｗ、
の条件でスパッタリングを行い、ポリカーボネート基板の表面に、厚さ：１００ｎｍを有するＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜を形成し、この厚さ：１００ｎｍを有するＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜を形成したポリカーボネート基板を１３枚作製した。

記録膜成膜条件：
次に、表１に示されるサンプルターゲット１〜１３を直流マグネトロンスパッタリング装置に装入し、サンプルターゲット１〜１３と前記厚さ：１００ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜を形成したポリカーボネート基板との間の距離を１８０ｍｍになるようにセットした後、到達真空度：４×１０^−４Ｐａ（３×１０^−６Ｔｏｒｒ）以下になるまで真空引きを行い、その後、全圧：０．８３Ｐａ（６．２×１０^−３Ｔｏｒｒ）になるまでＡｒガスを供給し、
・基板温度：室温、
・投入電力：２５Ｗ、
の条件でスパッタリングを行い、ポリカーボネート基板表面のＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜の上に、いずれも厚さ：１０ｎｍを有するＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜１３を形成した。

反射膜成膜条件：
前記厚さ：１０ｎｍを有するＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜１３を形成したポリカーボネート基板のＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜１３の上にさらに前記保護膜成膜条件と同じ条件で厚さ：１５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜を形成した後、先に用意したＡｇターゲットを前記厚さ：１５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜を形成したポリカーボネート基板との間の距離が８０ｍｍになるようにセットし、到達真空度：４×１０^−４Ｐａ（３×１０^−６Ｔｏｒｒ）以下になるまで真空引きを行い、その後、全圧：０．６７Ｐａ（５×１０^−３Ｔｏｒｒ）になるまでＡｒガスを供給し、
・基板温度：室温、
・投入電力：２００Ｗ、
の条件でスパッタリングを行い、ポリカーボネート基板表面の前記膜厚：１５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜の上に、さらに膜厚：２２５ｎｍを有する反射膜を形成した。

このようにしてポリカーボネート基板の上に、反射膜（２２５ｎｍ）／保護膜（膜厚：１５ｎｍ）／記録膜（膜厚：１０ｎｍ）／保護膜（膜厚：１００ｎｍ）／ポリカーボネート基板の順に成膜することにより表２に示されるサンプル記録媒体１〜１３を作製し、このサンプル記録媒体１〜１３について、ＭｅｄｉａＴｅｓｔＩを用い、レーザー波長：６５８ｎｍ、対物レンズ開口数（ＮＡ）：０．６の条件にて非晶出相から結晶質相へ変化する速度、すなわち結晶化速度を測定し、その結果を表２に示した。
前記ＭｅｄｉａＴｅｓｔＩはレーザーのパワーが最大２９ｍＷであり、結晶化のためのレーザーは１〜２９ｍＷの範囲において１ｍＷ刻みでレーザーのパワーを変えて結晶化速度を測定し、得られた結晶化速度の中で最も速い結晶化速度をそのサンプルの結晶化速度とした。
一般に、非晶質相から結晶質相へ変化する際、核形成→結晶化の過程を経て結晶質へ移行する。このＭｅｄｉａＴｅｓｔＩを用いて結晶化速度を測定する方法は、同じ個所に核形成のためのレーザーおよび結晶化のためのレーザーを二回分けて連続照射し、結晶化のためのレーザー照射前後の結晶領域の半径の変化を測定し、さらに結晶化のためのレーザー照射時間を測定し、この測定値から、結晶化速度（ｍ／ｓ）＝（結晶化のためのレーザー照射前後の結晶領域の半径の変化）／（結晶化のためのレーザー照射時間）の式で定義された線速度を求めたものである。

さらに、このＰｂ含有量と結晶化速度の関係を一層理解しやすくするために、表２のＰｂの含有量を横軸に、結晶化速度の値を縦軸に取り、それぞれの値をプロットして図１に示されるグラフを作成した。

表１〜２および図１に示されるグラフに示される結果から、結晶化速度はＰｂ：１３〜１６原子％を含有することにより特に大きくなることが分かる。

ＧａＳｂ系相変化型記録膜におけるＰｂ含有量と結晶化速度の関係を示すグラフである。

Claims

原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇａ：８〜１４％、Ｐｂ：１３〜１６％を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜。
原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇａ：８〜１４％、Ｐｂ：１３〜１６％を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項１記載の結晶化速度の速いＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成するためのスパッタリングターゲット。