JP2012014763A - 光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよび光記録媒体の反射膜 - Google Patents
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Abstract
【課題】 膜の良好な平坦性および耐紫外線性を有すると共に酸化による反射率の低下を防ぐことができる光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこのターゲットを用いて成膜した光記録媒体の反射膜を提供する。
【解決手段】 Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。または、Ｉｎ：０．５〜１０質量％、Ａｌ：２．５〜１０質量％およびＣｕ：０．５〜２質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。
【選択図】なし
【解決手段】 Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。または、Ｉｎ：０．５〜１０質量％、Ａｌ：２．５〜１０質量％およびＣｕ：０．５〜２質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。
【選択図】なし
Description
この発明は、光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよび光記録媒体の反射膜に関するものであり、特に波長４０５ｎｍの青紫色レーザを使用して書きこみおよび読み取りを行う光記録媒体、および波長４０５ｎｍの青紫色レーザを使用して読み取りを行う再生専用の光記録媒体を構成するＡｇ合金反射膜、またはＡｇ合金半透明反射膜（以下、反射膜と半透明反射膜とを含めて反射膜と総称する）をスパッタリングにより形成するための銀合金スパッタリングターゲットに関するものである。
従来、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光記録媒体の反射膜としてＡｇまたはＡｇ合金反射膜が使用されており、このＡｇまたはＡｇ合金反射膜は４００〜８３０ｎｍの幅広い波長域での反射率が高い特性を有している。一般に、この光記録媒体のＡｇ合金反射膜は、同じ成分組成を有するＡｇ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が知られている。
例えば、特許文献１には、Ｃｕ：０．０５〜２．０質量％、Ｉｎ：０．０５〜２．０質量％、Ａｌ：０．０１〜１．０質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金からなる光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットが記載されている。
また、特許文献２には、銀を主成分とし、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、金、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム及びスズからなる群から選ばれた少なくとも１種類の元素を含有し、少なくとも１種類の各元素の含有量が０．１原子パーセント以上８．０原子パーセント以下である銀合金からなるスパッタリングターゲットが記載されている。
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
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よりも波長の短い青紫色レーザ（波長４０５ｎｍ）が用いられるようになってきた。この青紫色レーザを使用した光記録方式の場合、レーザ光が短波長であるために反射膜表面の凹凸の影響を受けやすく、従来のＡｇ合金反射膜では、安定した書き込みおよび読み取りに必要な膜の平坦性を得ることが難しいという不都合があった。なお、上記特許文献２の技術のようにＣｕを含有させることで、膜の平坦性を向上させることができるが、Ｃｕを多く含有させると酸化し易くなってＣｕの酸化に起因する光吸収によって反射率が低下してしまう問題があった。また、従来のＡｇ合金反射膜では、保管時などにおいて蛍光灯の光や太陽光線に含まれる紫外線によって膜の平坦性が失われ、それによって反射率が低下して、読み取り時などに信号にノイズが発生してしまうことから、耐紫外線性の向上も要望されている。
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よりも波長の短い青紫色レーザ（波長４０５ｎｍ）が用いられるようになってきた。この青紫色レーザを使用した光記録方式の場合、レーザ光が短波長であるために反射膜表面の凹凸の影響を受けやすく、従来のＡｇ合金反射膜では、安定した書き込みおよび読み取りに必要な膜の平坦性を得ることが難しいという不都合があった。なお、上記特許文献２の技術のようにＣｕを含有させることで、膜の平坦性を向上させることができるが、Ｃｕを多く含有させると酸化し易くなってＣｕの酸化に起因する光吸収によって反射率が低下してしまう問題があった。また、従来のＡｇ合金反射膜では、保管時などにおいて蛍光灯の光や太陽光線に含まれる紫外線によって膜の平坦性が失われ、それによって反射率が低下して、読み取り時などに信号にノイズが発生してしまうことから、耐紫外線性の向上も要望されている。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、膜の良好な平坦性および耐紫外線性を有すると共に酸化による透明性の低下を防ぐことができる光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこのターゲットを用いて成膜した光記録媒体の反射膜を提供することを目的とする。
本発明者らは、光記録媒体用Ａｇ合金反射膜をスパッタリングで形成する技術について研究を進めたところ、Ａｌを従来に比べて多く添加することで、膜の平坦性と耐紫外線性とを得ることができ、さらに酸化による透明性の経時的変化も抑制可能であることを突き止めた。
したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金であることを特徴とする。
また、本発明の光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットは、Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、さらにＣｕ：０．５〜２質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金であることを特徴とする。
そして、本発明の光記録媒体の反射膜は、上記本発明の光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすることにより成膜されたことを特徴とする。
これらの光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこれを用いてスパッタリングされた光記録媒体の反射膜では、ＩｎおよびＡｌを上記含有量範囲で含有している銀合金であるので、Ａｌによる膜の平坦効果と耐紫外線効果とにより、青紫色レーザによる安定した書き込みおよび読み取りが可能な平坦性および耐紫外線性が得られると共に、表面酸化しても透明な酸化物層を形成するＡｌによって高反射率を保持することができる。
また、さらにＣｕを膜の透明性に影響が生じない上記含有量範囲内で添加することにより、さらに膜の平坦性を向上させることができる。
また、さらにＣｕを膜の透明性に影響が生じない上記含有量範囲内で添加することにより、さらに膜の平坦性を向上させることができる。
次に、この発明の光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこのターゲットを用いてスパッタリングにより成膜された光記録媒体の反射膜における成分組成を上記の如く限定した理由を説明する。
Ｉｎ：
Ｉｎは、スパッタにより形成された膜中の結晶粒を微細化し、膜の表面粗さを小さくする効果、およびＡｇに固溶して結晶粒の強度を高め、結晶粒の再結晶粒化を防止し、スパッタにより形成された反射膜の反射率の低下を抑制する効果がある。
なお、Ｉｎを０．５質量％未満含んでも十分に結晶粒を微細化すること、および結晶粒の再結晶粒化を防止することができないので、光記録媒体に繰り返し記録、再生、消去を行うことによる反射膜の反射率の低下を抑止することができない。一方、Ｉｎが１０質量％を越えて含有すると、反射率の低いＩｎの特性が現れるようになり、スパッタにより形成されたＡｇ合金反射膜の反射率が低下するので好ましくない。また、Ｉｎが１０質量％を越えて含有すると、スパッタにより形成されたＡｇ合金反射膜の熱伝導率が低下し、高速記録に支障をきたすようになるので好ましくない。したがって、Ａｇ合金反射膜およびこのＡｇ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Ｉｎの含有量は０．５〜１０質量％(一層好ましくは１〜５質量％)に定めた。
Ｉｎは、スパッタにより形成された膜中の結晶粒を微細化し、膜の表面粗さを小さくする効果、およびＡｇに固溶して結晶粒の強度を高め、結晶粒の再結晶粒化を防止し、スパッタにより形成された反射膜の反射率の低下を抑制する効果がある。
なお、Ｉｎを０．５質量％未満含んでも十分に結晶粒を微細化すること、および結晶粒の再結晶粒化を防止することができないので、光記録媒体に繰り返し記録、再生、消去を行うことによる反射膜の反射率の低下を抑止することができない。一方、Ｉｎが１０質量％を越えて含有すると、反射率の低いＩｎの特性が現れるようになり、スパッタにより形成されたＡｇ合金反射膜の反射率が低下するので好ましくない。また、Ｉｎが１０質量％を越えて含有すると、スパッタにより形成されたＡｇ合金反射膜の熱伝導率が低下し、高速記録に支障をきたすようになるので好ましくない。したがって、Ａｇ合金反射膜およびこのＡｇ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Ｉｎの含有量は０．５〜１０質量％(一層好ましくは１〜５質量％)に定めた。
Ａｌ：
Ａｌは、ターゲットに含むことにより得られるスパッタ膜の結晶粒径の粗大化を防止し、さらにこのスパッタ膜をＡｇ合金反射膜として使用した場合に再結晶化防止をさらに促進する成分である。
なお、Ａｌを２．５質量％未満含んでも格段の効果が得られず、一方、１０質量％を越えて含有すると、光記録媒体の反射膜の要求特性であるＡｇ合金反射膜の反射率および熱伝導率が低下し、高速記録に支障をきたすようになるので好ましくない。したがって、Ａｇ合金反射膜およびこのＡｇ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Ａｌの含有量は２．５〜１０質量％(一層好ましくは３．５〜５．５質量％)に定めた。
なお、上記特許文献２では、Ａｌ等の各元素の含有量を０．１〜８．０原子％としているが、これはＡｌ：０．０２５〜２．１３質量％に相当するものであり、上述したようにＡｌの含有量が少ないため、本発明の効果を得ることができない。
Ａｌは、ターゲットに含むことにより得られるスパッタ膜の結晶粒径の粗大化を防止し、さらにこのスパッタ膜をＡｇ合金反射膜として使用した場合に再結晶化防止をさらに促進する成分である。
なお、Ａｌを２．５質量％未満含んでも格段の効果が得られず、一方、１０質量％を越えて含有すると、光記録媒体の反射膜の要求特性であるＡｇ合金反射膜の反射率および熱伝導率が低下し、高速記録に支障をきたすようになるので好ましくない。したがって、Ａｇ合金反射膜およびこのＡｇ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Ａｌの含有量は２．５〜１０質量％(一層好ましくは３．５〜５．５質量％)に定めた。
なお、上記特許文献２では、Ａｌ等の各元素の含有量を０．１〜８．０原子％としているが、これはＡｌ：０．０２５〜２．１３質量％に相当するものであり、上述したようにＡｌの含有量が少ないため、本発明の効果を得ることができない。
Ｃｕ：
Ｃｕ成分は、Ａｇに固溶し、Ａｇ合金反射膜の再結晶化防止をさらに促進する成分である。
なお、Ｃｕを０．５質量％未満含んでも格段の効果が得られず、一方、２．０質量％を越えて含有すると、スパッタにより形成されたＡｇ合金反射膜の熱伝導率が低下し、高速記録に支障をきたすようになるので好ましくない。また、Ｃｕが２．０質量％を越えて含有すると、酸化によって膜に色が付いてしまい反射率が低下してしまう。したがって、Ａｇ合金反射膜およびこのＡｇ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これら成分の含有量は０.５〜２．０質量％(一層好ましくは０．８〜１．５質量％)に定めた。
Ｃｕ成分は、Ａｇに固溶し、Ａｇ合金反射膜の再結晶化防止をさらに促進する成分である。
なお、Ｃｕを０．５質量％未満含んでも格段の効果が得られず、一方、２．０質量％を越えて含有すると、スパッタにより形成されたＡｇ合金反射膜の熱伝導率が低下し、高速記録に支障をきたすようになるので好ましくない。また、Ｃｕが２．０質量％を越えて含有すると、酸化によって膜に色が付いてしまい反射率が低下してしまう。したがって、Ａｇ合金反射膜およびこのＡｇ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これら成分の含有量は０.５〜２．０質量％(一層好ましくは０．８〜１．５質量％)に定めた。
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこれを用いてスパッタリングにより成膜された光記録媒体の反射膜によれば、ＩｎおよびＡｌを上記含有量範囲で含有している銀合金であるので、青紫色レーザによる安定した書き込みおよび読み取りが可能な平坦性および耐紫外線性が得られると共に、高反射率を保持することができる。
したがって、紫外線に起因する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。
すなわち、本発明に係る光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこれを用いてスパッタリングにより成膜された光記録媒体の反射膜によれば、ＩｎおよびＡｌを上記含有量範囲で含有している銀合金であるので、青紫色レーザによる安定した書き込みおよび読み取りが可能な平坦性および耐紫外線性が得られると共に、高反射率を保持することができる。
したがって、紫外線に起因する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。
以下、本発明に係る光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットおよびこれを用いてスパッタリングにより成膜された光記録媒体の反射膜の一実施形態を、その製造方法と共に説明する。
まず、原料として純度：９９.９９質量％以上の高純度Ａｇ、いずれも純度：９９.９質量％以上のＩｎおよびＡｌを用意する。
Ａｇ、ＩｎおよびＡｌを高周波真空溶解炉に装填し、炉内圧力が大気圧となるまでＡｒガスを充填したのち、溶解し、黒鉛製鋳型に鋳造することによりインゴットを作製する。
Ａｇ、ＩｎおよびＡｌを高周波真空溶解炉に装填し、炉内圧力が大気圧となるまでＡｒガスを充填したのち、溶解し、黒鉛製鋳型に鋳造することによりインゴットを作製する。
得られたインゴットを、例えば冷間圧延し、５５０℃、１時間の熱処理を施した後、機械加工することにより、直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍなどの寸法を有した本実施形態のターゲットを製造する。
このようにして作製されるスパッタリングターゲットは、Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。
このようにして作製されるスパッタリングターゲットは、Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。
なお、本実施形態の他の例として、上記原料として純度：９９.９質量％以上のＣｕをさらに用意し、所定の配合比で秤量したＣｕをＡｇ、ＩｎおよびＡｌと共に溶解し、上記と同様にして、鋳造することによりインゴットを作製しても良い。
このようにして作製されるスパッタリングターゲットは、Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、さらにＣｕ：０．５〜２質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。
このようにして作製されるスパッタリングターゲットは、Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、さらにＣｕ：０．５〜２質量％を含有し、残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金である。
次に、上記本実施形態のターゲットを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、例えば５×１０−５Ｐａまで排気した後、Ａｒガスを導入して０．６７Ｐａのスパッタガス圧とする。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、例えば上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：１．１ｍｍの無アルカリガラス基板と上記ターゲットとの間にプラズマを発生させ、厚さ：１００ｎｍのＡｇ合金反射膜を形成する。
次に、上記実施形態に基づいて、表１に示される成分組成を有する本発明のスパッタリングターゲット１〜１５を作製し、これらのターゲットを用いてスパッタリングにより成膜した反射膜について、膜の平坦性と紫外線照射時の反射率変化（耐紫外線性）とを評価した結果を、表１に示す。
なお、上記ターゲットの製造条件および上記反射膜の成膜条件は、以下のように設定した。
なお、上記ターゲットの製造条件および上記反射膜の成膜条件は、以下のように設定した。
原料として純度：９９.９９質量％以上の高純度Ａｇ、いずれも純度：９９.９質量％以上のＩｎ、ＡｌおよびＣｕを用意し、Ａｇ、Ｉｎ、Ａｌおよび必要に応じてＣｕを以下の表１に示される割合で秤量した。そして、これらを高周波真空溶解炉に装填し、炉内圧力が大気圧となるまでＡｒガスを充填したのち、溶解し、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、冷間圧延し、５５０℃、１時間の熱処理を施した後、機械加工することにより、直径：１５２．４ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法で表１に示される成分組成を有する本発明ターゲット１〜１５を製造した。同様にして、表１に示される、成分組成が本発明の範囲から外れる比較ターゲット１〜５を製造した。さらに、同様にして、表１に示される成分組成の従来ターゲット１〜３を製造した。
これら表１に示される本発明ターゲット１〜１５、比較ターゲット１〜５、従来ターゲット１〜３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た。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５×１０−５Ｐａまで排気した後、Ａｒガスを導入して０．６７Ｐａのスパッタガス圧とした。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、上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：１．１ｍｍの無アルカリガラス基板と上記ターゲットとの間にプラズマを発生させ、無アルカリガラス基板上に厚さ：１００ｎｍのＡｇ合金反射膜を形成した。
これら表１に示される本発明ターゲット１〜１５、比較ターゲット１〜５、従来ターゲット１〜３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た。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５×１０−５Ｐａまで排気した後、Ａｒガスを導入して０．６７Ｐａのスパッタガス圧とした。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、上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：１．１ｍｍの無アルカリガラス基板と上記ターゲットとの間にプラズマを発生させ、無アルカリガラス基板上に厚さ：１００ｎｍのＡｇ合金反射膜を形成した。
また、膜の平坦性と紫外線照射時の反射率変化（耐紫外線性）とは、以下のようにして評価を行った。
（ａ）膜の平坦性評価
Ａｇ合金反射の成膜直後の平均面粗さをセイコーインスツルメンツ株式会社製の走査プローブ顕微鏡ＳＰＡ−４００ＡＦＭを用いて膜面内1μｍ×１μｍの領域で測定し、その結果を表１に示す。
（ｂ）膜の耐紫外線性の評価
Ａｇ合金反射膜の成膜直後の反射率を分光光度計により測定し、その後、形成したＡｇ合金反射膜を紫外線照射装置により紫外線強度１５０ｍＷ／ｃｍ２で１時間の紫外線照射を施した後、再度同じ条件で反射率を測定した。なお、紫外線照射装置に備えられているランプは、メタルハライドランプである。
得られた反射率データから４０５ｎｍにおける反射率を求め、その結果を表１に示して膜の耐紫外線性を評価した。
（ａ）膜の平坦性評価
Ａｇ合金反射の成膜直後の平均面粗さをセイコーインスツルメンツ株式会社製の走査プローブ顕微鏡ＳＰＡ−４００ＡＦＭを用いて膜面内1μｍ×１μｍの領域で測定し、その結果を表１に示す。
（ｂ）膜の耐紫外線性の評価
Ａｇ合金反射膜の成膜直後の反射率を分光光度計により測定し、その後、形成したＡｇ合金反射膜を紫外線照射装置により紫外線強度１５０ｍＷ／ｃｍ２で１時間の紫外線照射を施した後、再度同じ条件で反射率を測定した。なお、紫外線照射装置に備えられているランプは、メタルハライドランプである。
得られた反射率データから４０５ｎｍにおける反射率を求め、その結果を表１に示して膜の耐紫外線性を評価した。
これらの評価結果から、本実施例では、膜の良好な平坦性および耐紫外線性が得られていることがわかる。なお、本実施例による反射膜では、膜の反射率も良好であった。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
Claims (3)
- Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、
残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金であることを特徴とする光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲット。 - Ｉｎ：０．５〜１０質量％およびＡｌ：２．５〜１０質量％を含有し、
さらにＣｕ：０．５〜２質量％を含有し、
残部がＡｇおよび不可避不純物からなる組成の銀合金であることを特徴とする光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲット。 - 請求項１または２に記載の光記録媒体の反射膜形成用銀合金スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすることにより成膜されたことを特徴とする光記録媒体の反射膜。
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Legal Events
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