JP2006103075A - 記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を作製するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜およびこの記録膜を形成するためのスパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
【課題】記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するための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】Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらに必要に応じてＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜、ＧａＳｂ系相変化型記録膜形成用ターゲット。
【選択図】 なし
【解決手段】Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらに必要に応じてＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜、ＧａＳｂ系相変化型記録膜形成用ターゲット。
【選択図】 なし
Description
この発明は、記録マークの保存安定性に優れた各種相変化型記録媒体に使用される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用いられており、その中でもＧａ１２Ｓｂ８８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知られている。このＧａ１２Ｓｂ８８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Ｇａ１２Ｓｂ８８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−Ｓｐｅｅｄ Ｐｈａｓｅ ＣｈａｎｇｅＲｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｔｈｅ １４ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ＰＣＯＳ２００２（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、前記従来のＧａ１２Ｓｂ８８の共晶組成を有するＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜を形成した相変化型記録媒体は、Ｇａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜を非晶質化して保存された記録マークを有する相変化型記録媒体を高温雰囲気に長時間放置しておくとＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜が結晶化し、そのために記録マークの保存安定性が悪いという問題点があった。
そこで、本発明者らは、記録マークの保存安定性に一層優れた相変化型記録媒体を得るべく研究を行なった。その結果、
（イ）通常のＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜にＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満（以下、％は原子％を示す）を含有せしめたＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成した相変化型記録媒体は、高温雰囲気に長時間放置しておいても優れた記録マークの保存安定性を有している、
（ロ）前記（イ）記載の記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体に形成するＧａＳｂ系相変化型記録膜は、この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、
（ハ）前記（イ）記載のＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有せしめたＧａＳｂ系相変化型記録膜に、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満含有せしめたＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成した相変化型記録媒体は、さらに一層高温雰囲気に長時間放置しておいても優れた記録マークの保存安定性を有している、
（ニ）前記（ハ）記載の記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体に形成するＧａＳｂ系相変化型記録膜は、この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。
（イ）通常のＧａ−Ｓｂ二元系相変化型記録膜にＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満（以下、％は原子％を示す）を含有せしめたＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成した相変化型記録媒体は、高温雰囲気に長時間放置しておいても優れた記録マークの保存安定性を有している、
（ロ）前記（イ）記載の記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体に形成するＧａＳｂ系相変化型記録膜は、この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、
（ハ）前記（イ）記載のＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有せしめたＧａＳｂ系相変化型記録膜に、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満含有せしめたＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成した相変化型記録媒体は、さらに一層高温雰囲気に長時間放置しておいても優れた記録マークの保存安定性を有している、
（ニ）前記（ハ）記載の記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体に形成するＧａＳｂ系相変化型記録膜は、この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）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜、
（２）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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、
（３）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜、
（４）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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（３）記載の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、に特徴を有するものである。
（１）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜、
（２）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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、
（３）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、残部がＳｂおよび不可避不純物からなる組成を有する記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜、
（４）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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（３）記載の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、に特徴を有するものである。
この発明の記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体に形成される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
この発明の記録マークの保存安定性に優れたＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＧａを５〜２０％未満に限定したのは、Ｇａの含有量が５％未満では結晶化温度が低くなり過ぎてマーク形成ができなくなるので好ましくなく、一方、Ｇａ：２０以上であると、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という理由によるものである。
（ａ） Ｇａ
この発明の記録マークの保存安定性に優れたＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＧａを５〜２０％未満に限定したのは、Ｇａの含有量が５％未満では結晶化温度が低くなり過ぎてマーク形成ができなくなるので好ましくなく、一方、Ｇａ：２０以上であると、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という理由によるものである。
（ｂ） Ｔｅ，Ｇｅ
これら成分は、記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を作製するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜に添加する成分であるが、これら成分を０．２％未満添加しても記録マークを安定させる効果が薄いので好ましくなく、一方、２０％以上を含有させると融点が高くなるためにアモルファス化がし難くな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Ｔｅ，Ｇｅのうちの１種または２種の合計を０．２〜２０％未満に定めた。この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＴｅ，Ｇｅの含有量の一層好ましい範囲は３〜１５％である。
これら成分は、記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を作製するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜に添加する成分であるが、これら成分を０．２％未満添加しても記録マークを安定させる効果が薄いので好ましくなく、一方、２０％以上を含有させると融点が高くなるためにアモルファス化がし難くな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Ｔｅ，Ｇｅのうちの１種または２種の合計を０．２〜２０％未満に定めた。この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＴｅ，Ｇｅの含有量の一層好ましい範囲は３〜１５％である。
（ｃ） Ｉｎ、ＢｉおよびＳｎ
これら成分は、記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を作製するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜に必要に応じて添加する成分であるが、これら成分を０．２％未満添加しても一層の記録マークを安定させる効果が得られず、一方、２０％以上を含有させると融点が低くなりすぎるため、記録膜が変質し易くなるので好ましくない。したがって、この発明の相変化型記録媒体に形成するＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＩｎ、ＢｉおよびＳｎのうちの１種または２種以上の合計を０．２〜２０％未満に定めた。この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＩｎ、ＢｉおよびＳｎの含有量の一層好ましい範囲は３〜１５％である。
これら成分は、記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を作製するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜に必要に応じて添加する成分であるが、これら成分を０．２％未満添加しても一層の記録マークを安定させる効果が得られず、一方、２０％以上を含有させると融点が低くなりすぎるため、記録膜が変質し易くなるので好ましくない。したがって、この発明の相変化型記録媒体に形成するＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＩｎ、ＢｉおよびＳｎのうちの１種または２種以上の合計を０．２〜２０％未満に定めた。この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜に含まれるＩｎ、ＢｉおよびＳｎの含有量の一層好ましい範囲は３〜１５％である。
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。
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。
この発明のＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成した相変化型記録媒体は、高温雰囲気に長時間放置しておいても記録マークの保存安定性に優れており、新しい光メモリー産業の発展に大いに貢献し得るものである。
Ｇａ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、ＢｉおよびＳｎ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た。
これら合金粉末を温度：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：７６．２ｍｍ、厚さ：３ｍｍ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本発明ターゲット１〜２７、比較ターゲット１〜６および従来ターゲット１を作製した。
これら合金粉末を温度：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：７６．２ｍｍ、厚さ：３ｍｍ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本発明ターゲット１〜２７、比較ターゲット１〜６および従来ターゲット１を作製した。
さらに、ガラス基板を用意した。次に、表１に示される本発明ターゲット１〜２７、比較ターゲット１〜６および従来ターゲット１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た。
これら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た各種ターゲットを直流マグネトロンスパッタリング装置に装入し、ガラス基板を各種ターゲットと距離を８０ｍｍとなるようにセットした後、到達真空度：２×１０−３Ｐａ以下になるまで真空引きを行い、その後、全圧：５×１０−１ＰａになるまでＡｒガスを供給し、
・基板温度：室温、
・投入電力：ＤＣ１００Ｗ、
の条件でスパッタリングを行い、ガラス基板の表面に、厚さ：３０ｎｍを有するいずれもアモルファス相である本発明ＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜２７、比較ＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜６および従来ＧａＳｂ系相変化型記録膜１を形成した。
・基板温度：室温、
・投入電力：ＤＣ１００Ｗ、
の条件でスパッタリングを行い、ガラス基板の表面に、厚さ：３０ｎｍを有するいずれもアモルファス相である本発明ＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜２７、比較ＧａＳｂ系相変化型記録膜１〜６および従来ＧａＳｂ系相変化型記録膜１を形成した。
このようにしてガラス基板の上に、記録膜（膜厚：３０ｎｍ）を成膜することにより表３および表４に示される本発明サンプル記録媒体１〜２７、比較サンプル記録媒体１〜６および従来サンプル記録媒体１を作製し、これら本発明サンプル記録媒体１〜２７、比較サンプル記録媒体１〜６および従来サンプル記録媒体１を温度：１３０℃に保持された高温炉に表３および表４に示される時間装入したのち取出し、絶対反射率測定装置（日本分光株式会社製）にて反射率を測定し、その値を表３および表４に示すことにより記録マークの保存安定性を評価した。この場合、サンプル記録媒体を高温の雰囲気に長時間保持することによりアモルファスの記録膜は結晶化するところから、反射率が高くなるほど記録マークの保存安定性は悪いと評価される。
表３および表４に示される結果から、サンプル記録媒体作製直後（０時間）の本発明サンプル記録媒体１〜２７、比較サンプル記録媒体１〜６および従来サンプル記録媒体１の反射率はほぼ同じ値を示すが、９６０時間高温の雰囲気に保持された本発明サンプル記録媒体１〜２７は従来サンプル記録媒体１に比べて反射率が格段に小さいところから、記録マークの保存安定性が格段に優れていることがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた成分組成を有する比較サンプル記録媒体１〜６は何らかの好ましくない特性が現れることが分かる。
Claims (5)
- 原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜。
- Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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。
- 原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体を形成するためのＧａＳｂ系相変化型記録膜。
- Ｇａ：５〜２０％未満を含有し、さらにＴｅ，Ｇｅの内の１種または２種を合計で０．２〜２０％未満を含有し、さらにＩｎ、ＢｉおよびＳｎの内の１種または２種以上を合計で０．２〜２０％未満を含有し、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３記載の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。
- 請求項１または３記載のＧａＳｂ系相変化型記録膜を形成した記録マークの保存安定性に優れた相変化型記録媒体。
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