JP2007066417A

JP2007066417A - 耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜およびこの反射膜を形成するためのスパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP2007066417A
Application number: JP2005250801A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamaguchi; 山口　　剛; Shozo Komiyama; 昌三小見山; Terushi Mishima; 昭史三島
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜およびこの反射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】Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、さらに必要に応じて希土類元素の内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなる。
【選択図】なし

Description

この発明は、光記録媒体を構成するアルミニウム合金反射膜およびこのアルミニウム合金反射膜を形成するためのアルミニウム合金からなるスパッタリングターゲットに関するものであり、特に青紫色レーザーを使用して書きこみ及び読み取りを行う光記録媒体を構成するアルミニウム合金反射膜に関するものである。

一般に、光記録媒体の反射膜にはアルミニウム合金からなる反射膜が形成されていることは知られており、このアルミニウム合金からなる反射膜は同じ成分組成を有するアルミニウム合金製ターゲットを用い、スパッタリングすることにより形成されることは知られている。
例えば、特許文献１にはＨｆ，Ｔｉ，Ｃｒに内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０原子％を含み、かつＨｆ，Ｔｉ，Ｃｒに内の１種または２種以上とＭｇの合計が１５原子％以下であるアルミニウム合金からなる反射膜が記載されており、
特許文献２には、Ａｌを主成分とし、希土類元素の少なくとも１種を１．０〜１０．０原子％含有し、さらにＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｎｉの少なくとも１種を０．５〜５．０原子％含有し、さらにＳｉ，Ｍｇの少なくとも１種を５．０原子％以下含有するアルミニウム合金からなる反射膜およびこの反射膜を形成するための反射膜と同一成分を有するスパッタリングターゲットが記載されており、さらに、
特許文献３には、Ａｌ−Ｍ合金（ただし、ＭはＭｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｕおよびＺｎのうち１種以上である）からなり、鏡面加工して走査型電子顕微鏡観察を行ったとき、平均粒径０．０１〜２μｍの前記Ｍリッチの微細粒を有するグレインをもち、このグレイン周囲にバウンダリー層を有し、このバウンダリー層中にＭリッチの第２微細粒を有するＡｌ合金スパッタ用ターゲットが記載されており、このＡｌ合金スパッタ用ターゲットに含まれる原料の不純物等に由来する例えばＳｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等が１０００ｐｐｍ程度以下、またＯやＮなどが１０００ｐｐｍ程度含まれていてもよいことなどが記載されている。
そして、これら特許文献１〜３に記載のＡｌ合金からなる反射膜およびターゲットはいずれも耐食性を有することが記載されている。
特開平５−２１０８７１号公報特開平２００５−１５８２３６号公報特許第３５４５７８７号明細書

一般にこれら光記録媒体の書き込みおよび読み出しはレーザーを使用することは知られているが、近年、光記録媒体の大容量化のために記録膜へ形成される記録マークを小さくしていく必要性から通常のレーザーよりも波長の短い青紫色レーザーが用いられるようになってきた。かかる状況に対して光記録媒体に形成される反射膜の耐食性が十分でなかったり、形成された反射膜の表面が粗いとノイズが発生し易くなり、正確な書き込みおよび読み出しができなくなる。
したがって、青紫色レーザー使用の光記録媒体に形成されるアルミニウム合金反射膜は十分な耐食性を有しかつ表面が一層滑らかなアルミニウム合金反射膜であることが求められており、かかる十分な耐食性を有しかつ表面が一層滑らかなアルミニウム合金反射膜を形成することができるアルミニウム合金製ターゲットが求められている。

本発明者らは、これら要求を満たすべく研究を行なった。その結果、
（イ）Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製ターゲットを用いて作製した反射膜は、ターゲットに含まれる前記不可避不純物を少なくするほど耐食性が向上しかつ表面が滑らかとなり、前記アルミニウム合金製ターゲットに含まれる前記不可避不純物を１００ｐｐｍ以下に規定した組成のアルミニウム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形成したＭｇ：０．１〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり不可避不純物を１００ｐｐｍ以下に規定した組成のアルミニウム合金からなる反射膜は耐食性に優れると共に表面平滑性に優れること、
（ロ）前記不可避不純物を１００ｐｐｍ以下に規定した前記（イ）記載のアルミニウム合金に、さらに希土類元素の内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０質量％を含有する組成のスパッタリングターゲットを用いて形成したアルミニウム合金からなる反射膜は耐食性に優れると共に表面平滑性が一層優れたものとなること、
（ハ）前記不可避不純物を１００ｐｐｍ以下に規定した前記（ロ）記載のアルミニウム合金に含まれる希土類元素はＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕの内の１種または２種以上であることが一層好ましいこと、などの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）Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなる耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜、
（２）Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、さらに希土類元素の内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなる耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜、
（３）前記希土類元素の内の１種または２種以上は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕの内の１種または２種以上である前記（２）載の耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜、に特徴を有するものである。

前記（１）〜（３）記載の耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜は、これら光記録媒体用アルミニウム合金反射膜と同じ成分組成のターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成される。したがって、この発明は、
（４）Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなる耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜形成のためのスパッタリングターゲット、
（５）Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、さらに希土類元素の内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなる耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜形成のためのスパッタリングターゲット、
（６）前記希土類元素の内の１種または２種以上は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕの内の１種または２種以上である前記（５）記載の耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜形成の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。

この発明の光記録媒体用アルミニウム合金反射膜を形成するためのスパッタリングターゲットは、原料として純度：９９.９９質量％以上の高純度Ａｌおよびいずれも純度：９９.９質量％以上のＭｇおよび希土類元素を用意し、まず、高純度Ａｌを高真空または不活性ガス雰囲気中で溶解して不純物が可及的に少ない高純度Ａｌ溶湯を作製し、得られた高純度Ａｌ溶湯にＭｇを所定の含有量となるように添加し、さらに必要に応じて希土類元素を添加し、その後、真空または不活性ガス雰囲気中で鋳造してインゴットを作製し、これらインゴットを熱間加工したのち機械加工することにより製造することができる。

次に、この発明の光記録媒体用アルミニウム合金反射膜およびこの光記録媒体用アルミニウム合金反射膜を形成するためのスパッタリングターゲットにおける成分組成を前記の如く限定した理由を説明する。

Ｍｇ：
Ｍｇ成分は、Ａｌに固溶し、Ａｌ合金からなる光記録媒体用アルミニウム合金反射膜の表面平滑性を向上させると共に表面に緻密で透明な不働態膜を形成することにより高反射率を維持したまま耐食性を向上させる成分であるが、Ｍｇを０．１質量％未満含んでも所望の効果が得られず、一方、１５質量％を越えて含有すると、ターゲット製造時に割れが発生するようになるので好ましくない。したがって、この発明の光記録媒体用アルミニウム合金反射膜およびこの光記録媒体用アルミニウム合金反射膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれるＭｇ成分の含有量を０.１〜１５質量％(一層好ましくは１〜１０質量％)に定めた。

希土類元素：
希土類元素は、熱湿環境下における光記録媒体用アルミニウム合金反射膜の耐食性を維持するとともにスパッタリングにより得られた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜の表面を一層滑らかにする効果があるので添加するが、その含有量を０．１質量％未満含んでも所望の効果が得られず、一方、１０質量％を越えて含有すると、孔食が発生するようになるので好ましくない。したがって、希土類元素の含有量は０．１〜１０質量％（一層好ましくは１〜５質量％）に定めた。前記希土類元素はＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕの内の１種または２種以上であることが一層好ましく、これらの中でもＣｅ、ＰｒおよびＥｕがさらに一層好ましい。

不可避不純物：
この発明のスッパタリングして得られた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜に含まれる不可避不純物が少ないほど耐食性および表面平滑性を向上させるので好ましく、光記録媒体用アルミニウム合金反射膜およびこの光記録媒体用アルミニウム合金反射膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれる不可避不純物は１００ｐｐｍ以下であることが必要である。その理由は、光記録媒体用アルミニウム合金反射膜およびこの光記録媒体用アルミニウム合金反射膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれる不可避不純物が１００ｐｐｍを越えると、光記録媒体用アルミニウム合金反射膜の耐食性および表面平滑性が急激に悪化するからである。

この発明のアルミニウム合金反射膜は耐食性および表面平滑性に優れていることから経時変化による光記録媒体の劣化が少なく長期にわたって使用でき、かつ青紫色レーザーを用いてもノイズ発生が少なく書き込みおよび読み出しが可能な光記録媒体を提供することができる。

原料として、純度：９９.９９質量％以上の高純度Ａｌ、純度：９９.９質量％以上のＡｌを用意し、さらにいずれも純度：９９.９質量％以上のＭｇ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕを用意した。
まず、純度：９９.９９質量％以上の高純度Ａｌを高周波真空溶解炉にて真空中で溶解したのち炉内圧力が大気圧となるまでＡｒガスを充填し、前記Ｍｇ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕを得られたＡｌ溶湯に添加し、その後、黒鉛製鋳型に鋳造することによりインゴットを作製した。得られたインゴットを４３０℃、２時間加熱した後、熱間圧延し、機械加工することにより直径：１２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有し、表１〜２に示される成分組成を有する本発明ターゲット１〜２０を製造した。
また、表１〜２に示される比較例ターゲット１、２は純度：９９．９９質量％以上の高純度Ａｌを用い、比較例ターゲット３、４は純度：９９．９質量％のＡｌを用いた以外は本発明ターゲット１〜２０の製造条件と同じ条件で製造した。さらに、表１〜２に示される従来ターゲット１を製造した。
なお、表１〜２に示される不可避不純物としてはＳｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｚｎ，ＴｉをＩＣＰ法にて分析し、検出下限を下まわる場合は０ｐｐｍとし、各分析値の合計で示した。

これら表１〜２に示される本発明ターゲット１〜２０、比較ターゲット１〜４および従来ターゲット１をそれぞれ無酸素銅製のバッキングプレートにはんだ付けし、これを直流マグネトロンスパッタ装置に装着し、真空排気装置にて直流マグネトロンスパッタ装置内を１×１０^-4Ｐａまで排気した後、Ａｒガスを導入して１．０Ｐａのスパッタガス圧とし、続いて直流電源にてターゲットに２５０Ｗの直流スパッタ電力を印加し、前記ターゲットに対抗しかつ７０ｍｍの間隔を設けてターゲットと平行に配置した縦：３０ｍｍ、横：３０ｍｍ、厚さ：０．５ｍｍのポリカーボネート基板と前記ターゲットの間にプラズマを発生させ、表１〜２に示される成分組成を有し、厚さ：１００ｎｍを有する本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１を形成した。

このようにして形成した厚さ：１００ｎｍを有する本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１について、下記の試験を行った。
（ａ）本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１を原子間力顕微鏡により平均粗さ（Ｒａ）を５μｍ×５μｍの範囲で測定し、その結果を表３〜４に示した。

（ｂ）アルミニウム合金反射膜の初期反射率試験
作製した直後の本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１の各反射率を分光光度計により波長：６５０ｎｍおよび青紫色レーザーの波長である４０５ｎｍにて測定し、その結果を表３〜４に示した。

（ｃ）耐アルカリ性試験
本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１をそれぞれ１質量％ＮａＯＨ水溶液に１２０秒間浸漬したのち取出して乾燥させ、蛍光灯下における室内照度３２０ルックスの環境にてアルミニウム合金反射膜を蛍光灯側に向けるようにかざし、光の透過の有無を目視にて観察する光透過試験を行い、その結果を表３〜４に示した。

（ｄ）耐酸性試験
本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１をそれぞれ１％Ｈ_２ＳＯ_４溶液に１０分間浸漬したのち取出して、蛍光灯下における室内照度３２０ルックスの環境にてアルミニウム合金反射膜を蛍光灯側に向けるようにかざし、光の透過の有無を目視にて観察する光透過試験を行い、その結果を表３〜４に示した。

（ｅ）耐熱湿性試験
本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０、比較アルミニウム合金反射膜１〜４および従来アルミニウム合金反射膜１をそれぞれ温度：４０℃、相対湿度：８５％の恒温恒湿槽に１００時間保持したのち取出して反射率を分光光度計により波長：６５０ｎｍおよび青紫色レーザーの波長である４０５ｎｍにて測定し、その結果を表３〜４に示した。

表１〜４に示される結果から、この発明の本発明ターゲット１〜２０を用いてスパッタリングを行うことにより得られた本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０は、従来ターゲット１を用いてスパッタリングを行うことにより得られた従来アルミニウム合金反射膜１に比べて表面平滑性に優れており、また、初期反射率に大差が無いが、本発明アルミニウム合金反射膜１〜２０は従来アルミニウム合金反射膜１に比べて耐アルカリ性試験および耐酸性試験において耐食性が高く、また耐熱湿性試験後の反射率の低下が少ないことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れてＭｇ、希土類元素および不可避不純物を含む比較ターゲット１〜４を用いて作製したアルミニウム合金反射膜は、ターゲット製造時に割れが生じたり、初期反射率が著しく低下したり各種試験後に膜が腐食され光を透過したりして好ましくない特性が現れることが分かる。

Claims

Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなることを特徴とする耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜。
Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、さらに希土類元素の内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなることを特徴とする耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜。
前記希土類元素の内の１種または２種以上は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕの内の１種または２種以上であることを特徴とする請求項２記載の耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜。
Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなることを特徴とする耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜形成のためのスパッタリングターゲット。
Ｍｇ：０．１〜１５質量％を含有し、さらに希土類元素の内の１種または２種以上を合計で０．１〜１０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなり、前記不可避不純物は１００ｐｐｍ以下に規定されている組成のアルミニウム合金からなることを特徴とする耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜形成のためのスパッタリングターゲット。
前記希土類元素の内の１種または２種以上は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｅｕの内の１種または２種以上であることを特徴とする請求項５記載の耐食性および表面平滑性に優れた光記録媒体用アルミニウム合金反射膜形成のためのスパッタリングターゲット。