JP2769153B2 - 情報記録薄膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents

情報記録薄膜形成用スパッタリングターゲット

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JP2769153B2 JP62220738A JP22073887A JP2769153B2 JP 2769153 B2 JP2769153 B2 JP 2769153B2 JP 62220738 A JP62220738 A JP 62220738A JP 22073887 A JP22073887 A JP 22073887A JP 2769153 B2 JP2769153 B2 JP 2769153B2
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哲也 秋山
威夫 太田
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光ビームを用いて情報を記録、再生並びに消
去することのできる情報記録薄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。 従来の技術 近年、実時間での記録再生が可能な情報記録媒体とし
て光ディスクがあり、大容量高密度メモリとして大いに
期待されている。光ディスクには一度のみの記録が可能
な追記型と、記録した信号を消去することができ、何度
も記録消去を繰り返すことのできる書換型がある。書換
型光ディスクとしては、記録薄膜の可逆的な相変態を利
用した方式が提案されている。すなわち、レーザ光によ
る加熱急冷で記録薄膜を非晶質状態として記録信号を形
成し、加熱徐冷で結晶状態に戻し消去を行う。 この書換型光ディスクを実現する記録薄膜としてTe−
Geを始めとするカルコゲン化物やTe−TeO2のような酸化
物など、各種の材料が提案されている。この中でもTe−
Ge−Sbを主成物とする記録薄膜は190℃以上と高く、耐
熱性に優れているとともに、記録・消去の繰り返しを行
っても特性劣化が少なく、非常に有望な記録薄膜であ
る。 Te−Ge−Sb薄膜を形成する方法として通常、真空蒸着
法または一種金属の上に他の金属チップを乗せた複合タ
ーゲットによるスパッタリング法等が用いられる。 発明が解決しようとする問題点 真空蒸着法ではTe,Ge,Sbの3つの蒸発源から電子ビー
ムによる加熱によって同時に蒸発させ、基板に記録薄膜
を形成する方法が一般的である。ところがこの方法で
は、各成分の蒸発に伴なう真空度の変動が他成分の蒸発
速度に影響を及ぼし、目標の薄膜組成に対して±3at%
の組成バラツキが生じてしまう問題点がある。 また複合ターゲットによるスパッタリング法では、Te
ターゲットの上にGeとSbのチップを置いてスパッタリン
グを行うが、この方法ではTeターゲットの上に乗せたGe
とSbのチップの厚さが、スパッタリングを行うことによ
り徐々に薄くなり、GeとSbの含有率が徐々に低下するた
め、連続的な薄膜組成のコントロールが難しいという欠
点を持っている。 本発明は上述のような従来の技術では困難な点すなわ
ち、Te−Ge−Sbの目標の薄膜組成を容易に得ることがで
き、かつこの組成範囲のスパッタリングターゲットを用
いることにより感度が高く、かつサイクル特性に優れた
情報記録薄膜を作成することができる情報記録薄膜形成
用スパッタリングゲートを提供するものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、少なくともTe,Ge,Sbより構成し、かつ充填
率が80%以上の形成体よりなり、Te,Ge,Sbの含有率がそ
れぞれ、45〜60at%、10〜20at%、25〜40at%の範囲で
構成する情報記録薄膜形成用スパッタリングターゲット
を提供するものである。 作用 Te−Sb薄膜には非晶質化、結晶化の記録作用を有する
特性を持つ。しかしながら、その結晶化を伴なう黒化温
度は約100℃と低く、熱的な安定性は低い。そこで、こ
のTe−Sb薄膜にGeを混合し、融点が725℃と高いGeTeを
形成させることにより、この黒化温度を180℃以上に上
げることができ、熱的安定性に優れた情報記録薄膜を得
ることができる。 本発明では、このTe−Ge−Sb膜を形成するためTe,Ge,
Sbより構成し、かつ充填率が80%以上の形成体より成
り、Te,Ge,Sbの含有率がそれぞれ、45〜60at%、10〜20
at%、25〜40at%の範囲で情報記録薄膜形成用スパッタ
リングターゲットを構成することを特徴としている。図
はTe,Ge,Sbより成るスパッタリングターゲットについ
て、その充填率を70%、80%、90%と変えて同一条件で
スパッタリングを行ってTe−Ge−Sb薄膜を形成したとき
の、薄膜組成とスパッタ時間の関係を求めたものであ
る。薄膜組成としては、ターゲットを構成するTe,Ge,Sb
の含有率をTexGeySbz(at%)とし、形成される薄膜の
含有率をTex1Gey1Sbz1(at%)としたとき、薄膜のGeと
SbのTeに対する比率y1/x1、z1/x1をターゲットにおける
比率、y/x、z/xを比べてみた。すなわち(y1/x1)/(y
/x)、(z1/x1)/(z/x)をスパッタ時間との関係で求
めた結果である。ターゲットの充填率が70%の場合(y1
/x1)/(y/x)、(z1/x1)/(z/x)とも、スパッタ時
間とともに上昇しており、薄膜組成の変動が見られる。
これに対し、充填率が80%そして90%の場合、1時間の
スパッタ時間で(y1/x1)/(y/x)、(z1/x1)/(z/
x)とも飽和し、以後、同じ値が続いている。すなわ
ち、Te、Ge,Sbでターゲットを構成し、その充填率を80
%以上にすることにより、前もって1時間スパッタリン
グを行うことで、以後、組成変動はなく、長時間にわた
って同じ組成が得られる。そしてターゲットに対する得
られた薄膜の比は(y1/x1)/(y/x)≒0.92、(z1/x
1)/(z/x)≒1.06の値を保って飽和している。そこ
で、ターゲットの充填率を80%以上とし、ターゲットの
含有率TexGeySbz(at%)を形成する薄膜の目標とする
含有率TexoGeyoSbzo(at%)に対して、 とするとき、Aが1.05〜1.15、Bが0.9〜1.0の範囲内に
ある関係を有して構成することにより、目標の情報記録
薄膜としてのTe−Ge−Sb薄膜組成を容易に得ることがで
き、かつ長時間の連続的な薄膜組成のコントロールが可
能となり、記録再生、消去特性に優れた情報記録薄膜を
得ることができる。 本発明において、スパッタリングターゲットを構成す
る各元素の含有率は、Teが45〜60at%、Geが10〜20at
%、Sbが25〜40at%の範囲内にあることが効果的である
ことを確認している。 実施例 以下、本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。 Te−Ge−Sb薄膜の目標組成として、一例としてTe52Ge
15Sb33を実現する場合についてここで説明する。この場
合、xo=52、yo=15、zo=33であるのでターゲットの組
成TexGeySbzのx,y,zを次のように決定する。 上の連立方程式より、x=52.3at%、y=16.5at%、
z=31.2at%となり、ターゲットの含有率をTe52.3Ge
16.5Sb31.2(at%)としてTe,Ge,Sbの金属粉末を擂潰機
あるいはボールミルで粉砕混合し、均一な混合物を作成
する。この混合物を例えばφ200mm、厚さ6mmの成形体に
なるような金型に入れ、N2のような不活性ガス雰囲気中
で50kg/cm2から300kg/c2の範囲で加圧を行うとともに、
3つの元素のうち、最も融点の低いTeの融点449℃より
も低い温度、例えば400℃に加熱してホットプレスを行
い、Te−Ge−Sbのターゲットを完成させる。このように
して作成したスパッタリングターゲットは90%の充填率
で仕上がっていることが重量と体積より算出した密度測
定により確認された。 また、Te,Ge,Sbの金属粉末を粉砕混合し、均一な混合
物にしたものを、N2のような不活性ガス雰囲気中で加熱
溶融させ、合金状態にして冷却する。なお、この工程は
減圧雰囲気中で行ってもよい。ここで生成された焼成物
を擂潰機等で粉砕し、均一な粉末物とする。この粉末物
を例えばφ200mm、厚さ6mmの成形体になるような金型に
入れ、不活性ガス雰囲気中で50kg/cm2から300kg/cm2
範囲で加圧を行うとともに、金型全体を400℃に加熱し
てホットプレスを行い、ターゲットを完成させた。この
ようにして作成したターゲットの充填率は93%であるこ
とが測定により確認できている。 以上の実施例で説明したターゲットの製造方法で作成
したTe−Ge−Sbターゲットはいずれも80%以上の充填率
が得られている。これらのターゲットを用いて、Ar雰囲
気中、3mTorrのスパッタ圧力でRFスパッタを実施した。
スパッタパワーは150wである。このようにして形成した
薄膜の組成は、1時間のスパッタを行った後において、
ICPによる分析でTe51.7Ge15.0Sb33.3(at%)であるこ
とが判明し、目標とした薄膜組成Te52Ge15Sb33(at%)
とほとんど同一である。さらに50時間のスパッタを行っ
た後でもTe51.9Ge14.8Sb33.3(at%)の組成が得られ、
長時間の組成コントロールが可能である。 次に本発明に基づいて作成したスパッタリングターゲ
ットを用いて形成した情報記録薄膜を用いた光ディスク
の特性について説明する。 この情報記録薄膜を形成する基板としては、あらかじ
め、レーザ光案内溝を形成した樹脂基板を用い、この表
面にあらかじめ耐熱性の優れたZnSあるいはSiO2等の無
機誘電体層を形成しておく。なお、この誘電体層として
はSiO2を10mol%以上含ませたZnS層が好ましい。この上
に、本発明のスパッタリングターゲットを用いて情報記
録薄膜をスパッタリングで形成する。このようにして形
成した光ディスクは55dB以上の高いC/N比を示すととも
に記録消去のサイクル特性も優れている。 なお、前記においてスパッタリングターゲットを構成
するTe,Ge,Sbのそれぞれの含有率の適正範囲を示した。
この範囲よりもGe richな領域では黒化温度が高くな
り、感度が低下する。また、Ge poorの領域では黒化温
度が低くなり、熱的安定性に欠け、適当ではない。さら
にSb richの領域では記録感度、C/N低下が発生し、また
Sb poorの領域ではサイクル特性劣化が大きい。このよ
うにターゲットを構成する各元素の含有率は前記の適正
範囲内において構成することが光ディスクの特性的に好
ましい。 発明の効果 以上説明したように、本発明に基づいて得られた情報
記録薄膜形成用スパッタリングターゲットを用いて薄膜
を形成することにより、Te−Ge−Sb薄膜において目標と
する組成を容易に得ることができるとともに、感度が高
く、かつサイクル特性に優れた情報記録薄膜を作製する
ことができる利点を持つ。このように書換型光ディスク
の情報記録薄膜を形成するにあたって生産性の大幅な向
上が期待でき、その工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】 図は本発明の作用を説明するためのスパッタリングター
ゲットの特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 威夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 内田 正美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−53886(JP,A) 特開 昭62−1146(JP,A) 特開 昭62−114137(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.少なくともTe、Ge、Sbより構成し、かつ充填率が80
    %以上の形成体より成り、Te、Ge、Sbの含有率がそれぞ
    れ、45〜60at%、10〜20at%、25〜40at%の範囲で構成
    する情報記録薄膜形成用スパッタリングターゲット。 2.Te、Ge、Sbの含有率をTexGeySbz(x,y,zの単位はい
    ずれもat%)とするとき、形成する薄膜の目標とする含
    有率TexoGeyoSbzo(xo,yo,zoの単位はいずれもat%)に
    対して とするとき、Aが1.05〜1.15、Bが0.9〜1.0の範囲内に
    なる関係を有して構成することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の情報記録薄膜形成用スパッタリングタ
    ーゲット。
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