KR20020052927A

KR20020052927A - 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층, 광정보기록매체 및 광정보 기록매체용 스퍼터링 타겟

Info

Publication number: KR20020052927A
Application number: KR1020010066187A
Authority: KR
Inventors: 나카이주니치; 오니시다카시; 후지이히데오; 다카기가투토시
Original assignee: 구마모토 마사히로; 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2002-07-04
Also published as: DE10152889B4; US20020150772A1; CN1361525A; CN1186772C; DE10152889A1; US6689444B2; SG116432A1; KR100445083B1

Abstract

본 발명은 고반사율을 가질 뿐만 아니라 Ag의 결정 성장이 억제된 구조 안정성이 우수한 신규한 광정보 기록매체용 반사층, 반투명 반사층, 광정보 기록매체 및 광정보 기록매체용 스퍼터링 타겟(sputtering target)에 관한 것으로, 상기 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층은 Nd를 0.1 내지 3.0원자% 함유하는 Ag계 합금으로 구성되므로 Ag의 결정 성장이 억제된다.

Description

광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층, 광정보 기록매체 및 광정보 기록매체용 스퍼터링 타겟{REFLECTION LAYER OR SEMI-TRANSPARENT REFLECTION LAYER FOR USE IN OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM, OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM AND SPUTTERING TARGET FOR USE IN THE OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM}

본 발명은 Ag의 확산이 억제될 뿐만 아니라 결정 입자의 성장이 억제되는 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층(광디스크용 반사층 또는 광디스크용 반투명 반사층), 광정보 기록매체 및 광정보 기록매체의 반사층용 또는 반투명 반사층용 스퍼터링 타겟(sputtering target)에 관한 것이다. 본 발명의 반사층 또는 반투명 반사층은 높은 반사율을 갖기 때문에, CD-ROM, DVD-ROM 등의 판독 전용 광디스크(기입·변경 불가); CD-R, DVD-R 등의 추기형(追記型) 광디스크(1회에 한해 기록과 반복 재생이 가능); CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+ RW, PD 등의 리라이트형 광디스크(반복 기록·재생이 가능한 광디스크) 등에 바람직하게 사용된다.

광디스크에는 몇가지의 종류가 있지만, 기록 재생 원리의 관점에서 보면, ①판독 전용 광디스크, ② 리라이트형 광디스크 및 ③ 추기형 광디스크의 세가지 종류로 대별된다.

그 중, ①의 판독 전용 광디스크는 기본적으로, 폴리카보네이트 기판 등의 투명 플라스틱 기판 상에 Ag, Al, Au 등을 모재로 하는 반사막층 및 자외선 경화성수지 보호막층 등의 보호막층이 적층되어 있는 것이다. 상기 판독 전용 광디스크는 투명 플라스틱 기판 상에 제공된 요철의 피트에 의해 기록 데이터를 형성하고 디스크에 조사된 레이저광의 위상차나 반사차를 검출함으로써 데이터의 재생을 실행한다. 상기 적층 타입 외에, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 플라스틱 기판(1) 상에 접착층(3)을 사이에 두고 반투명 반사막층(2)을 제공하는 기재와 반사막층(4)을 제공하는 기재를 접착시키고 추가로 투명 플라스틱 기판(5)을 적층시켜 이루어진다. 이와 같은 데이터는 판독 전용(기입·기록 불가)의 방식을 채용한 광디스크로서 CD-ROM, DVD-ROM 등을 들 수 있다.

다음으로, 상기 ②의 리라이트형(상변화형) 광디스크는 레이저광의 강도 및 조사 시간을 조절하여 기록층에 결정질상과 비결정질상의 2상 상태를 형성함으로써 데이터를 기록하고, 양쪽 상의 반사율 변화를 레이저로 검출함으로써 데이터의 재생을 실행한다. 이 기록 재생 방식은 반복 기록·재생이 가능하고 통상적으로 수천회에서 수십만회 정도로 반복 기록할 수 있다. 상기 리라이트형 광디스크의 기본 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 플라스틱 기판(1) 상에 유전체층(7), 기록층(8), 유전체층(7), 반사층(4) 및 투명 플라스틱 기판(5)의 각종 박막층이 적층되어 이루어진 것으로, 이러한 방식을 채용하는 광디스크로는 CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+ RW 등을 들 수 있다.

또한, 상기 ③의 추기형 광디스크는 레이저광의 강도에 의해 기록 박막층(유기 색소층)의 색소를 발열·변질시키고, 홈(기판에 미리 새겨져 있는 홈)을 변형시킴으로써 데이터를 기록하고, 변형 부분의 반사율과 미변형 부분의 반사율의 차이를 검출함으로써 데이터의 재생을 실행한다. 도 3은 추기형 광디스크의 기본 구조를 도시한다. 도 3에서, (1)은 투명 플라스틱 기판, (6)은 유기 색소층, (4)는 반사막층, (5)는 투명 플라스틱 기판이다. 이 기록 재생방식은 한번 기록된 데이터를 재사용할 수 없다(1회에 한해 기록과 반복 재생)는 특징을 가지며, 이러한 방식을 채용하는 광디스크로서는 CD-R, DVD-R 등을 들 수 있다.

상기 세가지 광디스크에 있어서, 반사 박막층 재료에는 반사율, 열 전도율, 내열 충격성, 화학적 안정성[특히 내식성(내산화성)] 등의 제반 특성이 양호하고, 시간 경과에 따른 기록 재생 특성의 변화가 적을 것 등이 요구되고 있다.

예를 들면, 상기 ②의 리라이트형 광디스크용 반사 박막층은 열 확산층을 겸하고 있는 점에서, 상기 특성 외에 추가로 열 전도율이 높은 것이 요구된다. 특히, 높은 기록 밀도에 있어서는 기록 밀도를 향상시키고자 하는 관점에서, 반사 방열층의 열 전도율은 반드시 높아야 한다. 그러나, 이러한 요구 특성을 만족시키는 반사층용 재료는 여전히 제공되지 않고 있다.

예를 들면, 리라이트형 광디스크용 반사 박막층 재료로서 널리 사용되고 있는 Al 합금은 기록 재생에 사용되는 레이저 파장(780 nm, 650 nm)에 대하여 비교적 높은 반사율 및 내식성(화학적 내식성)을 갖고 있지만, 반사율 면에서는 여전히 불충분하고 Au계나 Ag계에 비해 반사율이 낮다는 결점이 있다. 또한, Au계에 비해 화학적 안정성이 떨어진다는 점 외에도 열 전도율이 낮다는 결점이 있다. 특히, 리라이트형 및 추기형 디스크 모두에서 요구되는 고열전도성이 떨어진다는 결점이 있다. 따라서, Al 합금을 반사 박막층에 사용하는 것은 상기 반사층에 요구되는제반 특성을 갖추기 곤란하게 하고 그 결과, 디스크의 구조나 설계에 제약이 발생하는 불편이 있었다.

따라서, Al 합금 대신 Au, Ag, Cu를 반사 박막용 재료로 사용하도록 제안되었으나, 이 또한 하기 문제점을 안고 있다.

예를 들면, 순수한 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 합금은 화학적 안정성이 뛰어나고, 시간경과에 따른 기록 재생 특성의 변화가 적고, 고반사율, 고내식성 및 고열전도율을 달성한다는 이점이 있지만, Au는 매우 고가라서 실용적이지 못하다. 더욱이, 차세대의 주요한 레이저 파장이 되는 청색(청자색, 보라색) 레이저(파장 405 nm)에 대하여 충분히 높은 반사율을 수득할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 순수한 Cu 또는 Cu를 주성분으로 하는 합금은 저렴하지만, 내식성(특히 내산화성)이 떨어진다는 점 외에도 Au계와 같이 청색 레이저에 대한 반사율이 낮다는 결점이 있다. 그 결과, 디스크의 신뢰성(내구성) 저하를 초래할 우려가 있다.

또한, 순수한 Ag 또는 Ag를 주성분으로 하는 합금에서는 실용 파장 영역인 400 내지 800 mm에서는 충분히 높은 반사율을 나타내긴 하지만, 내식성 및 시간 경과에 따른 기록 재생 특성의 변화에서 Au계 반사막보다 떨어진다는 결점이 있다. 특히, Ag계 합금에서는 Ag가 쉽게 확산된다는 점에서, 결정 입자의 성장 등의 구조 변화가 쉽게 발생하고 막 특성이 열화되는 문제가 있다.

한편, 상기 ③의 추기형 광디스크의 반사 박막층에 있어서도 상기 ②의 리라이트형 광디스크와 동일한 문제가 발생한다.

상기 추기형 광디스크의 반사 박막층용 재료로는 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 합금이 널리 사용되고 있다. 이들 재료는 기록 재생에 사용되는 레이저 파장(780 nm, 650 nm)에 대하여 유기 색소층이 존재하더라도 70% 이상의 고반사율을 달성할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, Au는 매우 고가이므로 비용 상승의 주된 원인이 된다.

따라서, 상기 재료 대신에 Ag, Cu, Al을 반사 박막 재료로 사용하도록 제안되었다. 그러나, 순수한 Ag, 순수한 Cu를 주성분으로 하는 합금은 상술한 바와 같이 내식성이 떨어진다는 결점이 있다.

또한, 순수한 Al 또는 Al을 주성분으로 하는 합금은 내구성이 떨어진다는 문제가 있다. 즉, 순수한 Al, 순수한 Al을 주성분으로 하는 합금을 광디스크의 반사 박막층에 사용하면, 화학 반응에 의한 반사율의 저하, 에러의 증가 등 시간 경과에 따른 디스크 특성의 변화를 발생시키기 쉽기 때문에, 고도의 신뢰성이 요구되는 추기형 광디스크에 사용하기는 곤란하다. 또한, Al 재료는 반사율이 낮고, 특히 합금 원소를 첨가한 Al계 합금에서는 반사율이 더욱 낮아져 유기 색소층이 존재하면 70% 이상의 고반사율을 달성할 수 없다는 문제가 있다.

이와 같이 광디스크용 반사 박막층에는 신뢰성이 높은 매체를 얻기 위해 고반사율, 화학적 안정성(특히 내산화성), 구조 안정성(Ag의 확산이 억제되어 결정 입자 성장 및 응집이 억제된다는 의미에서의 구조 안정성), 기록 재생 특성의 안정성, 저비용 등의 제반 특성을 만족시키는 것이 요구됨에도 불구하고, 이들 요구 특성 모두를 만족시키는 금속 박막층은 여전히 제공되고 있지 않다. 반사율, 화학적 안정성 등의 면에서는 Au가 가장 우수하지만, 비용을 상승시킬 뿐만 아니라 차세대 규격의 청색 레이저(파장 405 nm)에서는 반사율이 큰 폭으로 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 고반사율을 가질 뿐만 아니라 Ag의 결정 입자의 성장이 억제되고 구조 안정성이 우수한 신규한 광정보 기록매체용 반사층·반투명 반사층, 광정보 기록매체 및 광정보 기록매체용 스퍼터링 타겟을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 판독 전용 광디스크의 단면 구조를 도시한 모식도이다

도 2는 추기형(追記型) 광디스크의 단면 구조를 도시한 모식도이다.

도 3은 리라이트형 광디스크의 기본 구조를 도시한 모식도이다.

도 4는 순수한 Ag에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 5는 순수한 Ag에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 6은 순수한 Au에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 7은 순수한 Au에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 8은 Ag-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 9는 Ag-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 10은 Ag-0.5% Nd에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 11은 Ag-0.5% Nd에서의 고온 고습시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 12는 Ag-0.5% Nd-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 13은 Ag-0.5% Nd-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 14는 각종 Ag 합금 박막에 대한 가속 환경 시험시간과 결정 입경의 관계를 도시한 그래프이다.

도 15는 각종 Ag 합금 박막에 대한 원소 첨가량과 결정 입경의 관계를 도시한 그래프이다.

도 16은 각종 Ag 합금 박막에 대한 원소 첨가량과 초기 반사율의 관계를 도시한 그래프이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 폴리카보네이트 기판

2: 반투명 반사층

3: 접착층

4: 반사층

5: 투명 플라스틱 기판

6: 유기 색소층

7: 유전체층

8: 기록층

상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명에 따른 Ag의 결정 입자 성장이 억제된 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층은 Nd를 0.1 내지 3.0원자% 함유하는 Ag계 합금으로 구성되어 있다는 점을 특징으로 한다. 한편, 본 발명에 있어서의 반투명 반사층(막)이란 디스크 한 면에 2층 이상의 다층 기록을 실행하는 매체의 반사막으로서 사용되는 막으로 투과율·반사율은 디스크의 구성에 의해 규정되지만 약 20 내지 80%의 투과율을 갖는 박막을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서의 반사층(막)이란 디스크 한 면에 단층 기록의 반사막 또는 다층 기록의 최하층의 반사막으로 사용되는 박막으로 투과율은 거의 0%이고 반사율은 디스크의 구성에 의해 규정되지만 약 70% 이상이다.

상기 Ag-Nd 합금으로 이루어진 반사층 또는 반투명 반사층은 Ag의 확산이 억제되고 결정 입자의 성장이 억제됨으로써, 결정 구조의 안정성이 우수하고 기록 재생 특성의 안정성, 나아가 내구성이라는 실용상의 효과로 연결된다.

상기 Ag-Nd 합금에 있어서, 추가로 Au, Cu, Pd, Mg, Ti, 및 Ta로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 총 0.2 내지 5.0% 함유하는 것은 내산화성을 높일 수 있기 때문에 바람직한 양태에 속한다. 특히 Au, Cu, Pd를 첨가한 Ag-Nd 합금(그 중에서도 특히 Ag-Nd 합금에 Cu를 첨가한 합금)은 매우 유용하며 합금화에 의한 반사율의 저하를 억제하면서 내산화성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층은 판독 전용형, 리라이트형, 추기형 중 어느 것에도 적용될 수 있지만, 추기형 및 판독 전용형 광디스크에 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 상기 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층을 구비한 광정보 기록매체 및 상기 Ag계 합금으로 구성된 광정보 기록매체용 스퍼터링 타겟도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

스퍼터링 등의 막형성 공정에 의해 제조된 순수한 Ag 박막은 원자 구멍 등의 많은 결함을 포함하여 Ag가 확산되어 쉽게 응집되기 때문에, 가속 환경 시험의 조건하에서는 Ag 결정 입자의 증대가 일어나기 쉽다. 이에 비해, 순수한 Au 박막의 경우는 마찬가지로 가속 환경 시험 조건하에서 실시했다 하더라도 Au 결정 입자의 증대는 거의 나타내지 않고, 순수한 Ag 박막 및 순수한 Au 박막과의 구조 안정성에 큰 차이가 있음을 알았다. 이와 같은 결정 입자의 증대는 박막의 열 전도율의 변화, 응력 상태, 막 강도, 계면성상의 변화를 수반하며 최종적으로는, 매체의 기록 재생 특성의 열화로 이어진다.

이에 본 발명자들은 이와 같은 Ag 결정 입자의 증대를 방지할 수 있는 구조안정성이 우수한 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층(이하, 「반사층」으로 대표되는 경우가 있다)을 제공하기 위해 예의 검토해왔다. 구체적으로는, Ag에 다양한 원소를 첨가하여 제조한 Ag계 합금 스퍼터링 타겟을 사용하고, 스퍼터링에 의해 다양한 성분 조성으로 이루어진 Ag계 합금 박막을 형성하여, 반사 박막층으로서의 특성을 평가하였다. 이 결과, Ag에 Nd가 첨가되면, Ag의 확산이 억제되고 결정 입자의 성장이 억제될 수 있어서, 구조 안정성이 매우 우수한 반사층을 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 상기 Ag-Nd 합금에 있어서, Au, Cu, Pd, Mg, Ti, 및 Ta로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 소정량 첨가하면(보다 바람직하게는 Au, Cu, Pd중 1종 이상을 포함함; 더욱 바람직하게는 Cu를 포함함) 내식성(특히 내산화성)이 향상되는 것을 밝혀냄으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명의 광정보 기록매체용 반사층을 구성하는 요건에 대해 차례로 설명한다.

본 발명의 반사층은 Nd를 0.1 내지 3.0원자% 함유하는 Ag계 합금으로 구성된다. 즉, 본 발명의 가장 중요한 특징은 Ag계 합금에 Nd를 0.1 내지 3.0원자% 첨가하면 Ag의 결정 입자의 성장이 억제되고 기록 재생 특성의 안정성이 우수하여 내구성이 향상된다는 점이다.

본 발명자들의 검토 결과에 의하면, Ag-Nd 합금 박막에서는 가속 환경 시험(온도 80℃, 습도 90% RH)에 있어서, Nd를 0.1% 이상 첨가하면 Ag의 확산에 의한 결정 입경의 증대를 억제하여 결정 입경의 성장이 억제됨을 알았다. 바람직하게는 0.3% 이상이다. 단, 반사율을 고려하면, 그 상한을 3.0%로 정하는 것이 필요하다. 본 발명에서는 반사율 목표 수준의 하나로서 일반적인 DVD에서 사용되는 레이저 파장 650 nm에 있어서, 순수한 Au 박막을 사용한 것과 동등한 정도의 반사율을 유지하는 것을 들고 있는데, Nd의 첨가량이 많을수록 반사율이 저하되는 경향이 있고, 특히 첨가량이 3.0%를 초과하면 반사율이 현저히 저하되기 때문이다. 보다 바람직하게는 2.0% 이하이다. 또한, 상기 범위에서 화학적 안정성(특히 내산화성)이 순수한 Ag에 비하여 양호하다는 점에서 원하는 박막을 얻을 수 있음을 알았다.

따라서, 높은 반사율 및 내식성을 유지하면서, Ag 결정 입자의 성장을 억제하기 위해서는 Nd의 첨가량을 0.1% 이상(바람직하게는 0.3% 이상), 3.0% 이하(바람직하게는 2.0% 이하)로 정하였다.

상기 Ag-Nd 합금에 있어서, 추가로 Au, Cu, Pd, Mg, Ti 및 Ta로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 총 0.5 내지 5.0% 함유하는 것은 내산화성을 훨씬 더 높일 수 있기 때문에 바람직한 양태에 속한다. 상술한 바와 같이, Ag에 Nd를 첨가한 Ag계 합금 박막은 순수한 Ag에 비해 내산화성이 향상되지만, 추가로 상기 원소를 첨가하였을 경우 합금화에 의한 반사율의 저하를 억제하면서 추가로 내산화성이 향상된다는 이점이 있다. 일반적으로, 광정보 기록매체의 내산화성은 반사율의 감소량으로 평가되지만, 광정보 기록매체에 사용되는 실용적인 레이저 파장인 780, 650, 405 nm 근방의 파장 영역에서의 반사율 감소량으로부터 내산화성을 평가한 결과, 이들 원소를 총 0.5% 이상 첨가하면 내산화성이 향상되지만, 5%을 초과하면 순수한 Ag에 비해 내산화성이 저하됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 레이저의 파장에 관해 일세대 전의 규격(CD)은 780 nm이었지만, 앞으로의 규격(DVD)은 650 nm이 되고, 나아가 2002년 이후의 차세대 규격으로 청색 레이저(405 nm)가 표준이 될 것으로 예상된다.

상기 원소에 의한 내산화성 향상 작용은 원소의 종류에 따라서도 약간 다르지만, Cu: 0.2 내지 5.0%, Au: 0.2 내지 5.0%, Pd: 0.2 내지 3.0%, Mg: 0.2 내지 3.0%, Ti: 0.2 내지 3.0%, Ta: 0.2 내지 3.0%의 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 그 중 Mg, Ti 및 Ta의 내산화성 향상 작용은 Cu, Au, Pd에 비해 떨어지지만, 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 또한, Au나 Pd 이외의 귀금속 원소(Ru, Rh, Ir 등)도 마찬가지로 내산화성 향상 작용은 나타내지만, 고가여서 실용적이지 못하다. 또한, 이들 원소는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상 병용해도 좋다.

본 발명의 광정보 기록매체용 반사층은 상기 성분을 함유하고 나머지는 Ag 이지만, 추가로 본 발명의 작용을 손상시키지 않는 범위에서, 상기 성분 이외의 다른 성분을 첨가해도 좋다. 예컨대 경도 향상 등의 특성 부여를 목적으로 Pt 등의 귀금속 또는 Nd를 제외한 다른 전이 원소을 적극적으로 첨가하여도 좋다. 또한, O, N 등과 같은 가스 성분 등의 불순물이 함유되어 있어도 상관없다.

본 발명의 합금은 스퍼터링에 의해 형성된 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 원소는 평형 상태에서는 Ag에 대한 고체 용융 한계가 매우 작지만(또한, Au는 전범위에서 고체 용융한다), 스퍼터링에 의해 형성된 박막은 스퍼터링 고유의 기상 급냉에 의해 비평형 고체 용융이 가능하기 때문에, 그 밖의 박막 형성법으로 Ag계 합금 박막을 형성한 경우에 비하여, 상기 합금 원소가 Ag 매트릭스 중에 균일하게 존재하고, 그 효과가 보다 현저해지기 때문이다.

또한, 스퍼터링시 스퍼터링 타겟재로서 용해·주조법 또는 분말 소결법으로 제조한 Ag계 합금(이하, 「용제 Ag계 합금 타겟재」라고 함)을 사용하는 것이 바람직하다.

하기 실시예에 근거하여 본 발명을 상술한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라, 전후에 기술된 취지를 벗어나지 않는 범위에서 변경 실시하는 것은 모두 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

실시예 1

본 실시예에서는 환경 시험 전후의 결정 입자의 변화를 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여 관찰하였다.

관찰 시료로는 DC 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 투명 폴리카보네이트 기판(기판 크기: 직경 50 mm, 두께 1 mm) 상에 두께 1500 Å의 각종 박막(반사 박막층), 즉, 순수한 Ag, 순수한 Au, Ag-0.9% Cu-1.0% Au, Ag-0.5% Nd, Ag-0.5% Nd-0.9% Cu-1.0% Au의 각 합금 박막을 형성시킨 시료를 사용하였다.

막형성 조건은 다음과 같다.

스퍼터링 장치: 시마즈 제작소 제조 HSM-552

기판온도: 22 ℃

Ar 가스 압력: 2 mTorr

Ar 가스 유량: 30 sccm

도달 진공도: 5×1O^-6torr

기판-타겟간 거리: 55 mm

막형성 강도: 260 T

기판 전처리: RF 역 스퍼터(200 W, 5 mTorr, 3분)

또한, 가속 환경 시험 조건은 온도 80℃, 습도 90% RH, 유지 시간 48시간으로 하였다. 이들 결과를 각각 도 4 내지 13에 도시한다. 이 중, 도 4는 순수한 Ag에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이고, 도 5은 순수한 Ag에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이며, 도 6은 순수한 Au에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이고, 도 7은 순수한 Au에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이며, 도 8은 Ag-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이고, 도 9는 Ag-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이며, 도 10은 Ag-0.5% Nd에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이고, 도 11은 Ag -0.5% Nd에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이며, 도 12는 Ag-0.5% Nd-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 전의 결정 입경을 도시한 사진이고, 도 13은 Ag-0.5% Nd-0.9% Cu-1.0% Au에서의 고온 고습 시험 후의 결정 입경을 도시한 사진이다.

도 4 내지 13에서, 순수한 Au 박막에서는 환경 시험 전후로 결정 입자의 변화가 거의 보이지 않는데(도 6 및 7) 반해서, 순수한 Ag 박막(도 4 및 5) 및 Ag-0.9% Cu-1.0% Au 박막(도 8 및 9)에서는 약 5배 정도까지 결정 입자가 크게 성장하고 있음을 알 수 있다. 이에 반해, Ag에 Nd를 첨가한 Ag-0.5% Nd 박막(도 10 및 11) 및 Ag-0.5% Nd-0.9% Cu-1.0% Au 박막(도 12 및 13)에서는 시험 전후로 결정 입자의 변화가 거의 없고, Nd의 첨가에 의해 Ag계 합금 박막의 결정 입자의 성장이 현저히 억제됨을 알 수 있다.

실시예 2

본 실시예에서는 가속 환경 시험 시간과 결정 입자의 상관 관계에 관해 조사하였다.

실시예 1과 동일하게 도 14에 도시된 다양한 시료를 제조하고, 결정 입자를 TEM 상에 의해 산출하였다. 그 결과를 도 14에 도시한다.

다양한 Ag 합금 중, Nd를 첨가한 Ag-1% Nd는 모두 유지 시간이 증가하여도 결정 입경의 변화가 거의 없음에 반해, Nd 이외의 원소를 첨가한 Ag 합금에서는 유지 시간이 증가함에 따라 결정 입경이 현저히 증가하였다. 순수한 Ag에 있어서도 유지 시간의 증가에 따라 결정 입자는 증가하지만 특히, Ag에 Au, Cu, In, Zn, Sn을 첨가하였을 경우 순수한 Ag에 비해 결정입자가 현저히 증가하고 있다. 단, 이들 원소에 Nd를 첨가하면(예컨대 Ag-1% Nd-1% Cu-1% Au 합금) 결정 입자의 변화가 거의 나타나지 않는다는 점에서, Nd 첨가에 의한 결정 입경 증대의 억제 효과가 매우 크다는 것을 알 수 있다.

실시예 3

본 실시예에서는, 각종 Ag 2성분 합금 박막에 있어서의 원소 첨가량과 가속 환경 시험 전후의 결정 입경과의 상관 관계에 대해 조사하였다.

실시예 1과 동일하게 도 15에 도시된 다양한 시료를 제조하고 결정 입경을 TEM 상에 의해 산출하였다. 그 결과를 도 15에 도시하였다.

도 15에서, Nd는 다른 원소에 비해 결정 입자 증대의 억제 작용을 현저히 나타낸다. 이와 같은 작용은 Nd를 0.1%의 첨가함으로써 발휘되지만 그 이상 첨가하였을 때 상기 작용은 포화되어 버림을 알 수 있다.

실시예 4

본 실시예에서는 각종 Ag 2성분 합금 박막에 있어서의 원소 첨가량과 초기 반사율과의 상관 관계를 조사하였다.

실시예 1과 동일한 방법에 의해 다양한 Ag 2성분 합금 박막(반사 박막층)을 형성한 시료를 제조한 후, 측정 레이저 파장 650 nm에서의 반사율을 측정하였다. 한편, 반사율은 네오악(Neoark)에서 제조한 모델 810 개조기(광도계 B)를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 도 16에 도시하였다.

도 16에서, Au 및 Cu를 첨가하더라도 반사율의 저하는 거의 보이지 않는 것에 반해, 그 밖의 원소에서는 첨가량의 증가에 비례하여 반사율이 저하되었다. 한편, 반사율은 현상, DVD 등에 사용되고 있는 순수한 Au(초기 반사율 85.8%) 박막과 동등한 정도의 반사율을 기준으로 할 수 있지만, 이러한 관점에서 보면, Nd의 첨가량은 3.0% 이하, Ti, Mg, Ta의 첨가량은 각각 2.0% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

실시예 5

본 실시예에서는 다양한 조성의 Ag-Nd계 합금 박막에 있어서의 내식성을 평가하였다. 내식성(내산화성)은 고온 고습 시험(온도 80℃, 습도 90% RH, 유지 시간 48 시간) 전후의 반사율의 저하량을 조사하여 평가하였다. 구체적으로는, 고온 고습 시험 종료 후의 각 시료에 대한 반사 박막층의 반사율(레이저 파장 650 nm)을 측정하고, 시험 전후의 반사율의 차이(즉, 시험 종료 후의 반사율의 감소량)를 산출함으로써 내식성(내산화성)을 평가하였다. 이들 결과를 표 1에 나타내었다. 참고로, 순수한 Au 및 순수한 Ag의 내식성을 병기한다.

	초기 반사율(%)	고온 고습 시험 후의반사율(%)	반사율차(%)
순수한 Au	85.8	85.1	-0.7
순수한 Ag	90.5	83.5	-7.0
Ag-1% Nd	89.0	87.1	-1.9
Ag-1% Nd-1%Au	88.8	87.7	-1.1
Ag-1% Nd-1%Cu	88.6	87.4	-1.2
Ag-1% Nd-1%Pd	86.7	85.5	-1.2
Ag-1% Nd-1%Mg	86.2	84.4	-1.8
Ag-1% Nd-1%Ti	86.4	84.8	-1.6
Ag-1% Nd-1%Ta	86.1	84.5	-1.6

순수한 Ag의 경우, 반사율 저하량이 -7.0%로 크게 저하되어 내식성이 떨어지지만, Ag에 Nd를 첨가한 합금에서 반사율 저하량은 약 -2.0%가 되고 내식성이 개선되었다. 또한, Ag-Nd에 Ti, Mg, Ta를 첨가한 합금에서는 내식성이 한층 개선되었고, Au, Cu, Pd를 첨가한 합금에서는 훨씬 더 내식성이 개선되었음을 알 수 있다.

본 발명의 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층은 위에서 기술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 고반사율을 가질 뿐만 아니라 Ag의 확산에 의한 결정 입자의 증대가 억제되기 때문에 광정보 기록매체(판독 전용형, 추기형 및 리라이트형 광디스크)의 성능 또는 신뢰성을 현격히 향상시킬 수 있었다. 또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟은 상기 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층을 스퍼터링에 의해 형성시킬 때에 바람직하게 사용되어 형성되는 반사 박막층의 성분 조성이 안정되기 쉽다는 장점 외에도 밀착성, 구조 안정성, 내식성(특히 내산화성) 등의 제반 특성이 우수한 반사 박막층을 효율적으로 수득할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 광정보 기록매체는 특히 광 자기 기록매체를 제외한 광정보 기록매체로서 유용하다.

Claims

Nd를 0.1 내지 3.0원자% 함유하는 Ag계 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하며, Ag의 결정 입자의 성장이 억제되는, 광정보 기록매체용 반사층 또는 반투명 반사층.
제 1 항에 있어서,

Au, Cu, Pd, Mg, Ti 및 Ta로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 총 0.2 내지 5.0원자% 추가 함유하여 높은 내산화성을 갖는, 반사층 또는 반투명 반사층.
제 2 항에 있어서,

Au, Cu 및 Pd로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 총 0.2 내지 5.0원자% 함유하는, 반사층 또는 반투명 반사층.
제 3 항에 있어서,

Cu를 0.2 내지 5.0원자% 함유하는, 반사층 또는 반투명 반사층.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 Ag계 합금으로 구성되는 반사층 또는 반투명 반사층을 갖는 광정보 기록매체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 Ag계 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록매체용 스퍼터링 타겟(sputtering target).