JP4494400B2 - スパッタリングターゲット及び光情報記録媒体 - Google Patents

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本発明は、スパッタ膜の非晶質性が安定であり、記録層との密着性、機械特性に優れ、かつ透過率が高く、また非硫化物系で構成されているため、隣接する反射層、記録層の劣化が生じ難い光情報記録媒体用薄膜（特に保護膜としての使用）及びその製造方法並びにこれらに適用できるスパッタリングターゲットに関する。
従来、主として相変化型の光情報記録媒体の保護層に一般的に使用されるZnS−SiO2は、光学特性、熱特性、記録層との密着性等において、優れた特性を有し、広く使用されている。
しかし、今日Blue-Rayに代表される書き換え型DVDは、さらに書き換え回数の増加、大容量化、高速記録化が強く求められている。
光情報記録媒体の書き換え回数等が劣化する原因の一つとして、保護層ZnS−SiO2に挟まれるように配置された記録層材への、ZnS−SiO2からの硫黄成分の拡散が挙げられる。
また、大容量化、高速記録化のため高反射率で高熱伝導特性を有する純AgまたはAg合金が反射層材に使用されるようになったが、このような反射層も保護層材であるZnS−SiO2と接するように配置されている。
したがって、この場合も同様に、ZnS−SiO2からの硫黄成分の拡散により、純AgまたはAg合金反射層材も腐食劣化して、光情報記録媒体の反射率等の特性劣化を引き起こす要因となっていた。
これら硫黄成分の拡散防止対策として、反射層と保護層、記録層と保護層の間に、窒化物や炭化物を主成分とした中間層を設けた構成にすることも行なわれている。しかし、これは積層数の増加となり、スループット低下、コスト増加になるという問題を発生している。
上記のような問題を解決するため、保護層材に硫化物を含まない酸化物のみの材料へと置き換え、ZnS−SiO2と同等以上の光学特性、非晶質安定性を有する材料系を見出すことが急務となっていた。
以上のようなことから、酸化物系保護層材、透明導電材あるいは光学薄膜が提案されている（特許文献１〜３参照）。
しかし、特許文献１〜３は、光学特性及び非晶質性が劣る領域を含む問題があった。
特開平０１−３１７１６７号公報 特開２０００−９０７４５号公報 特開２００３−１６６０５２号公報
本発明は、膜の非晶質性が安定であり、記録層との密着性、機械特性に優れ、且つ透過率が高く、非硫化物系で構成することにより、隣接する反射層、記録層の劣化が生じ難い光情報記録媒体用薄膜（特に保護膜としての使用）及びその製造方法並びにこれらに適用できるパッタリングターゲットに関するものであり、 これによって、繰返し書き換え特性等の光情報記録媒体の特性を大幅に改善することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、従来の保護層材ZnS−SiO2を、下記に提示する硫化物を含まない酸化物のみの材料へと置き換え、かつZnS−SiO2と同等の光学特性及び非晶質安定性を確保し、繰返し書き換え特性等の光情報記録媒体の特性改善が可能であるとの知見を得た。
本発明はこの知見に基づき、１）Y2O3、Al2O3及びSiO2から成ることを特徴とするスパッタリングターゲット、２）Y2O3：10-60mol%、Al2O3：10-40mol%及びSiO2：30-80mol%から成ることを特徴とするスパッタリングターゲット、３）相対密度が95%以上であることを特徴とする前記１）又は２）記載のスパッタリングターゲット、を提供する。
また、本発明は、４）前記１）〜３）のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体構造の一部を形成することを特徴とする光情報記録媒体及びその製造方法、５）前記１）〜３）のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体の構造の一部を形成し、且つ記録層又は反射層と隣接して配置されていることを特徴とする光情報記録媒体及びその製造方法、を提供する。
上記によって、従来の保護層材ZnS−SiO2を、硫化物を含まない酸化物のみの材料へと置き換えることによって、隣接する反射層、記録層等への硫黄による劣化を抑制すると共に、ZnS−SiO2と同等又はそれ以上の光学特性及び非晶質安定性を備え、記録層との密着性、機械特性に優れ、且つ透過率が高いという優れた特性を持つ光情報記録媒体用薄膜（特に保護膜としての使用）及びその製造方法並びにこれらに適用できるパッタリングターゲットを提供できる。
また、本材料系を使用することにより、繰返し書き換え特性等、光情報記録媒体の特性改善が可能となるという優れた効果を有する。特に、短波長側の透過率を向上させることができるため、青色レーザー系の相変化記録媒体用保護層材に適用できる。
本発明のスパッタリングターゲットは、Y2O3、Al2O3、SiO2を主成分とする材料から成る。ガラス形成酸化物であるSiO2は、非晶質を安定化させる。この効果を得るためには、SiO2が30mol%以上であることが望ましい。しかし、SiO2が80mol%を超えると、光学特性（屈折率）が悪くなるので、良好な特性を得るためには、上限を80mol%とすることが望ましい。
Al2O3の添加は、焼結温度を低下させる効果を有する。焼結温度を下げることによって、密度を上げることができ、安定した製造が可能である。その効果を達成するためにAl2O3は10mol%以上とすることが望ましい。しかし、多量の添加は、非晶質性を悪くし、熱伝導率が大きくなり過ぎるので、Al2O3を40mol%以下とすることが望ましい。残部はY2O3であり、すなわちY2O3を10-60mol%とする。
これによって、スパッタリングターゲットの相対密度を95%以上とすることが可能となり、安定した高密度のスパッタリングターゲットを製造することができる。
また、本発明は、上記のスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体構造の一部を形成することができる。さらに本発明のスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体の構造の一部を形成し、且つ記録層又は反射層と隣接して配置されている光情報記録媒体及びその製造方法を得ることができる。
この材料は、光学特性及び膜の非晶質性が安定しており、相変化型光記録媒体の保護層材に適している。成膜には、高周波スパッタリングを使用する。
本材料は、上記の通り非晶質性が安定し、透過率を向上させることが出来るため、書換え速度の速い相変化記録媒体や青色レーザー系の相変化記録媒体用保護層材に適する。
また、本発明のスパッタリングターゲットは、相対密度を95%以上とすることが可能である。密度の向上は、スパッタ膜の均一性を高め、またスパッタリング時のパーティクルの発生を抑制できる効果を有する。
上記に述べるスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体構造の一部を形成する光情報記録媒体を提供することができる。
また、上記スパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体の構造の一部を形成すると共に、記録層又は反射層と隣接して配置されている光情報記録媒体を作製することができる。
本発明のスパッタリングターゲットを使用して形成された薄膜は、光情報記録媒体の構造の一部を形成し、記録層又は反射層と隣接して配置されるが、上記の通り、ＺｎＳを使用していないので、Ｓによる汚染がなく、保護層に挟まれるように配置された記録層材への硫黄成分の拡散がなくなり、これによる記録層の劣化がなくなるという著しい効果がある。
また、大容量化、高速記録化のため、高反射率で高熱伝導特性を有する純ＡｇまたはＡｇ合金が反射層材に使用されるようになったが、この隣接する反射層への硫黄成分の拡散も無くなり、同様に反射層材が腐食劣化して、光情報記録媒体の反射率等の特性劣化を引き起こす原因が一掃されるという優れた効果を有する。
本発明のスパッタリングターゲットは、平均粒径が５μｍ以下である各構成元素の酸化物粉末を、常圧焼結又は高温加圧焼結することによって製造することができる。これによって、相対密度が９５％以上を有するスパッタリングターゲットが得られる。
この場合、焼結前に酸化イットリウムを主成分とした酸化物粉末を、１０００〜１４００°Ｃで仮焼することが望ましい。この仮焼後、３μｍ以下に粉砕して焼結用の原料とする。
本発明において、特にAl2O3を添加することに大きな特徴を有する。上述したように、Al2O3を添加することによって焼結温度を低下させることができるという優れた効果を有する。
Y2O3−SiO2の２成分系では光学特性及び非晶質性等は良好であるが、場合によっては１７００°Ｃ以上の高温に上げないと密度を十分に上げることができず、安定した製造が難しいという問題があった。本発明では焼結温度を１６００°Ｃ以下に下げることが可能となり、高密度でかつ光学特性及び非晶質性等を満足することができるという著しい効果が得られた
さらに、本発明のスパッタリングターゲットを使用することにより、生産性が向上し、品質の優れた材料を得ることができ、光ディスク保護膜をもつ光記録媒体を低コストで安定して製造できるという著しい効果がある。
本発明のスパッタリングターゲットの密度向上は、空孔を減少させ結晶粒を微細化し、ターゲットのスパッタ面を均一かつ平滑にすることができるので、スパッタリング時のパーティクルやノジュールを低減させ、さらにターゲットライフも長くすることができるという著しい効果を有し、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができる。
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
（実施例１−４）
４Ｎ相当で５μｍ以下のＳｉＯ２粉、Ｙ２Ｏ３粉及びＡｌ２Ｏ３粉を準備し、表１に示す組成となるように調合して、湿式混合し、乾燥後、１１００°Ｃで仮焼した。さらに、この仮焼粉を平均粒径１μｍ程度まで湿式微粉砕した後、バインダーを添加してスプレードライヤーで造粒した。この造粒粉を冷間で加圧成形し、酸素雰囲気（フロー）中、１２００〜１６００°Ｃで常圧焼結し、この焼結材を機械加工でターゲット形状に仕上げた。
実施例１−４の焼結温度は、それぞれ１４００°Ｃ、１５５０°Ｃ、１２５０°Ｃ、１４００°Ｃとした。なお、焼結温度は上記の温度範囲にあれば、ほぼ同等に焼結することが可能であった。
Figure 0004494400
上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、ＲＦスパッタ、スパッタパワー１０００Ｗ、Ａｒガス圧０．５Ｐａとし、目標膜厚１５００Åで成膜した。
成膜サンプルの透過率（波長４０５ｎｍ）％、屈折率（波長４０５ｎｍ）、非晶質性（成膜サンプルのアニール処理（６００°Ｃ×３０ｍｉｎ、Ａｒ雰囲気）を施した、ＸＲＤ（Ｃｕ−Ｋα、４０ｋＶ、３０ｍＡ）による測定における２θ＝２０−６０°の範囲の未成膜ガラス基板に対する最大ピーク強度で表した）の測定した結果等を、まとめて表１に示す。
以上の結果、実施例１−４のスパッタリングターゲットは、相対密度が９５以上に達し、安定したＲＦスパッタができた。
スパッタ膜の透過率は、９５〜９６％（４０５ｎｍ）に達し、屈折率は１．７〜１．９であり、また特定の結晶ピークは見られず、安定した非晶質性（１．０〜１．５）を有していた。
また、本実施例のターゲットは、ＺｎＳを使用していないので、硫黄の拡散・汚染による光情報記録媒体の特性劣化は生じない。また、後述する比較例に比べて、成膜サンプルの透過率、屈折率、非晶質の安定性が、いずれも良好な値を示した。
（比較例１−４）
表１に示すように、本願発明の条件とは異なる原料粉の成分及び組成比の材料、特に比較例４においてはＺｎＳ原料粉を準備し、焼結温度条件を１５００〜１８００°Ｃとし、他は実施例と同様の条件でターゲットを作製し、かつこのターゲットを用いてスパッタ膜を形成した。比較例１−４の焼結温度は、それぞれ１６５０°Ｃ、１５５０°Ｃ、１７５０°Ｃ、１０００°Ｃ（ホットプレスによる）とした。
この結果を、同様に表１に示す。
本発明の組成比から逸脱する比較例の成分・組成、例えば比較例１については、Ａｌ２Ｏ３が６０ｍｏｌ％と多すぎて、非晶質性が悪い結果となった。
比較例２は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３が少なく、一方ではＳｉＯ２が多いために、バランスがとれておらず、屈折率が基準よりも低下した。
比較例３は、Ｙ２Ｏ３が多すぎる一方で、ＳｉＯ２が少ないために、バランスがとれておらず、密度が十分に上がらず、スパッタ特性が劣る結果となった。
比較例４は、屈折率が高く、密度も高いが、ＺｎＳが多く含有されており、硫黄による汚染の危険のある材料であった。また、透過率も悪かった。
本発明のスパッタリングターゲットを使用して形成された薄膜は、光情報記録媒体の構造の一部を形成し、ＺｎＳを使用していないので、記録層材への硫黄成分の拡散がなくなり、これによる記録層の劣化がなくなるという著しい効果がある。また、隣接する高反射率で高熱伝導特性を有する純ＡｇまたはＡｇ合金を反射層に用いた場合には、該反射層への硫黄成分の拡散も無くなり、反射層が腐食劣化して特性劣化を引き起こす原因が一掃されるという優れた効果を有する。
さらに、非晶質性が安定化するとともにターゲットに導電性が付与され、比較的低温での焼結が可能となり安定した製造が可能となった。また、これにより相対密度を９５％以上の高密度化が達成でき、安定したＲＦスパッタ成膜を可能となった。そして、スパッタの制御性を容易にし、スパッタリング効率を向上させることができるという著しい効果が得られ、成膜の際にスパッタ時に発生するパーティクル（発塵）やノジュールを低減し、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができ、光ディスク保護膜をもつ光記録媒体を低コストで製造できる。

Claims (4)

  1. Y2O3：10-60mol%、Al2O3：10-40mol%及びSiO2：30-80mol%から成ることを特徴とするスパッタリングターゲット。
  2. 相対密度が95%以上であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
  3. 請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体構造の一部を形成することを特徴とする光情報記録媒体。
  4. 請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲットを使用して、少なくとも薄膜として光情報記録媒体の構造の一部を形成し、且つ記録層又は反射層と隣接して配置されていることを特徴とする光情報記録媒体。
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