用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶及使用該靶形成了相變化型光碟保護膜的光記錄媒體的製作方法
2023-07-20 12:22:36
專利名稱：用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶及使用該靶形成了相變化型光碟保護膜的光記錄媒體的製作方法
技術領域：
本發明涉及由硫族化物和矽氧化物的複合體構成的濺射靶，以及使用該靶形成了相變化型光碟保護膜的光記錄媒體，其中在通過濺射形成膜時，所述靶能夠減少濺射時產生的粒子(起塵)和結核(nodule)，並且具有高密度，品質的變動小，能夠提高批量生產率，並且特別是能夠有效形成相變化型光碟保護膜。
相變化光碟通過下面的方法進行信息的記錄/讀取通過對襯底上的記錄薄膜照射雷射束將其加熱升溫，並在這樣的記錄薄膜的結構中產生結晶學相變(無定形結晶)。更具體地，信息的記錄/讀取是通過檢測由相的光學常數的變化引起的反射率的變化進行的。
上述的相變是通過照射直徑縮減至約1-數μm的雷射束進行的。此時，例如當1μm的雷射束以10m/s的線速度通過時，光被照射在光碟的確定點上的時間是100ns，在這樣的時限內需要進行上述的相變和檢測反射率。
另外，為實現上述的結晶學相變；即無定形與結晶的相變，不僅對相變化記錄層進行一次以上的熔融和急冷，而且對周圍的介電保護層和鋁合金的反射膜也要重複進行熔融和急冷。
鑑於上面的情況，相變化光碟為四層結構，其中，例如將Ge-Sb-Te記錄薄膜層等的兩側用ZnS·SiO2高熔點介電體等夾在中間，然後再在其上設置鋁合金反射率。
其中，除要求反射層和保護層具有能夠增大無定形部分和結晶部分的吸收、具有反射率差大的光學機能外，還要求其具有防止因記錄薄膜的耐溼性或熱引起的變形的機能，以及控制記錄時的熱條件的機能(參照「光學」雜誌，26卷1號，第9-15頁)。
如上所述，高熔點介電體的保護層必須對由加熱和冷卻引起的反覆的熱應力具有耐性，必須不使這樣的熱效應影響反射膜或其他區域，並且要求其自身薄、反射率低，並具有防止變質的強度。從這一點來看，介電體保護層具有重要的作用。
上述的介電體保護層一般是通過濺射法形成。這種濺射法使正電極襯底與負電極靶面相對，並通過在惰性氣氛下，在其襯底和靶間施加高電壓產生電場。濺射法使用的基本原理是此時電離的電子和惰性氣體發生碰撞，形成等離子體，等離子體中的陽離子碰撞靶(負電極)表面，擠出構成靶的原子，擠出的原子附著到相對的襯底表面，從而形成膜。
一般地，由於要求上述的保護層在可見光中具有透過性、耐熱性等，因此為形成約500-2000的薄膜，由硫族化物和矽氧化物的複合體如ZnS-SiO2等(以下如果沒有指明特殊的物質名稱，將就ZnS-SiO2的代表性的例子進行說明)形成的靶進行濺射。
使用射頻濺射(RF)裝置、磁電管濺射裝置或DC(直流)濺射裝置，對靶材料進行特殊處理而使這些材料成膜。
通過將由硫族化物和矽氧化物的複合體構成的靶的結晶粒子微細化並且高密度化，可使靶的濺射面變得均勻和光滑，從而產生減少粒子和結核以及延長靶的壽命的特性。眾所周知，其結果是可以提高光碟的生產率。
然而，一般在製作由硫族化物為母相的矽氧化物複合體構成的靶時，在硫族化物的燒結溫度範圍內，硫族化物和矽氧化物間不會容易地發生反應，矽氧化物本身也不會發生變形。另外，與硫族化物相比，矽氧化物一般具有更高的絕緣性，並且當考慮濺射的放電穩定性時，希望的是微細的矽氧化物均勻地分散在硫族化物母相中的靶。
因此，這種類型的硫族化物和矽氧化物容易在硫族化物和矽氧化物間產生空隙，當矽氧化物被微細化時，空隙變得更為顯著，而且由於也由此阻止了硫族化物的燒結，因此存在靶密度將低下的問題。
特別地，硫族化物與矽氧化物間的空隙被認為是粒子的成因，結核被認為是以濺射率低的矽氧化物為起點產生的。因此，希望在硫族化物與矽氧化物間沒有空隙，並且在濺射腐蝕方向上連續存在的矽氧化物儘可能少。
為實現上述的目的，本發明人進行了廣泛而細緻的研究，結果發現，通過調整矽氧化物的形狀以及將其微細化，靶的濺射面可以變得均勻和光滑，可以容易地實現高密度化，可以減少濺射時產生的粒子和結核而不損害保護膜的特性，並且也可以提高膜厚度的均一性。
根據上面的發現，本發明提供1.一種用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，由硫族化物和矽氧化物的複合體構成，其特徵在於，當設在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度為A，相對於該法線成垂直方向的平均長度為B時，至少在腐蝕部位中，用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶具有0.3≤A/B≤0.95的組織。
2.一種用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度A為0.1～10μm。
3.根據上述1所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度A為0.1～10μm。
4.根據上面的1-3任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，硫族化物包含硫化鋅。
5.根據上面的1-4任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，矽氧化物的組成為1-50摩爾％。
6.根據上面的1-5任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，矽氧化物為純度98％或更高的二氧化矽。
7.根據上面的1-6任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，矽氧化物的結晶溫度在900～1400℃範圍內。
8.根據上面的1-7任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，相對密度為97％或更高。
9.一種光記錄媒體，在其上使用上述1～8任一項所述的濺射靶形成了相變化型光碟保護膜。
本文使用的在相對於法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的長度是指，在法線方向上存在的面，或在從這樣的法線方向轉移-30°～+30°範圍內的面。
換句話說，在上述條件下，通過減少沿濺射靶的厚度方向存在的SiO2顆粒的存在，即通過薄化和壓緊SiO2顆粒，可以有效地抑制粒子和結核的產生。
另外，如果在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度為0.1～10μm，則進一步有效。
進一步地，在本發明的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶中，希望硫族化物包含硫化鋅，且矽氧化物的組成為1～50摩爾％。
作為上述的矽氧化物，通常使用純度為98％或更高的二氧化矽，且進一步希望矽氧化物的結晶溫度在900～1400℃範圍內。本發明的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶能夠獲得97％或更高的相對密度。本發明包括使用上述的濺射靶形成了相變化型光碟保護膜的光記錄媒體。
如下述的實施例所具體說明的，通過均勻地分散和混合硫族化物粉末和矽氧化物粉末，並通過熱壓等將混合物成型來製作靶。由此得到的是用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其中硫族化物粉末與矽氧化物粉末間的空隙少、且具有97％或更高的相對密度。
添加0.001～5重量％從鹼金屬或其氧化物或鹼土金屬或其氧化物中選擇的一種或多種將容易地製造本發明的靶並且是有效的。鹼金屬包括Li、Na、K、Rb、Cs和Fr；鹼土金屬包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。另外，也可以含有0.001～10重量％的硼、鋁、磷、砷或它們的氧化物。
由於可使本發明的靶的結晶顆粒微細化及將靶高密度化，故產生的顯著效果是，能夠使靶的濺射面均勻且光滑、減少濺射時產生的粒子和結核，並且可延長靶的壽命。
結果是，形成了本發明的相變化型光碟保護膜的光記錄媒體的生產率提高，可以獲得品質優良的材料。實施例和比較例以下將通過實施例和比較例說明本發明。這些實施例僅是例證性的，本發明無論如何不因此而受到限制。換句話說，本發明僅受專利申請的權利要求的範圍限制，並且應包括本發明的實施例以外的種種變形。(實施例1)使用純度為4N(99.99％)或更高的ZnS粉末和含有0.1重量％Na2O的SiO2粉末，以對ZnS為20摩爾％的比例混合SiO2。
將混合粉末填充在石墨模中，並在下述條件下進行熱壓Ar氣氛、表面壓力150kg/cm2和溫度為1000℃。
由此得到的靶的相對密度為99％。另外，濺射面的SiO2部分的法線方向的平均長度與該法線的垂直方向的平均長度的比(A/B)為0.7，SiO2部分的法線方向的平均長度為8μm。(實施例2)使用純度為4N(99.99％)或更高的ZnS粉末和含有0.2重量％CaO的SiO2粉末，以對ZnS為20摩爾％的比例混合SiO2。
將混合粉末填充在石墨模中，並在下述條件下進行熱壓Ar氣氛、表面壓力150kg/cm2和溫度為1000℃。
由此得到的靶的相對密度為98％。另外，濺射面的SiO2部分的法線方向的平均長度與該法線的垂直方向的平均長度的比(A/B)為0.9，SiO2部分的法線方向的平均長度為10μm。(實施例3)使用純度為4N(99.99％)或更高的ZnS粉末和含有0.2重量％K2O的SiO2粉末，以對ZnS為20摩爾％的比例混合SiO2。
將混合粉末填充在石墨模中，並在下述條件下進行熱壓Ar氣氛、表面壓力150kg/cm2和溫度為1100℃。
由此得到的靶的相對密度為99.5％。另外，濺射面的SiO2部分的法線方向的平均長度與該法線的垂直方向的平均長度的比(A/B)為0.6，SiO2部分的法線方向的平均長度為6μm。(比較例1)使用純度為4N(99.99％)或更高的ZnS粉末和SiO2粉末，以對ZnS為20摩爾％的比例混合SiO2。
將混合粉末填充在石墨模中，並在下述條件下進行熱壓Ar氣氛、表面壓力150kg/cm2和溫度為1000℃。
由此得到的靶的相對密度為94％。另外，濺射面的SiO2部分的法線方向的平均長度與該法線的垂直方向的平均長度的比(A/B)為1.1，SiO2部分的法線方向的平均長度為15μm。(比較例2)使用純度為4N(99.99％)或更高的ZnS粉末和SiO2粉末，以對ZnS為20摩爾％的比例混合SiO2。
將混合粉末填充在石墨模中，並在下述條件下進行熱壓Ar氣氛、表面壓力300kg/cm2和溫度為1100℃。
由此得到的靶的相對密度為98％。另外，濺射面的SiO2部分的法線方向的平均長度與該法線的垂直方向的平均長度的比(A/B)為1.0，SiO2部分的法線方向的平均長度為13μm。(比較例3)使用純度為4N(99.99％)或更高的ZnS粉末和SiO2粉末，以對ZnS為20摩爾％的比例混合SiO2。
將混合粉末填充在石墨模中，並在下述條件下進行熱壓Ar氣氛、表面壓力300kg/cm2和溫度為1100℃。
由此得到的靶的相對密度為98％。另外，濺射面的SiO2部分的法線方向的平均長度與該法線的垂直方向的平均長度的比(A/B)為1.1，SiO2部分的法線方向的平均長度為20μm。
對通過上述實施例1～3和比較例1～3製造的靶進行了濺射試驗。濺射條件是輸入功率5W/cm2和Ar氣體壓力0.5Pa。試驗中測定了結核的產生個數和濺射面的粗糙度。結果如表1所示。
從表1可以看出，與比較例相比，實施例的結核的產生個數顯著減少，另外濺射面的粗糙度也小。由此得到的是由硫族化物和矽氧化物的複合體構成的濺射靶，其能夠減少濺射時產生的粒子(起塵)和結核，具有高密度且品質的變動小，能夠提高批量生產率，並且特別是能夠有效形成相變化型光碟保護膜。
另外，如
圖1和圖2所示，SiO2部分的上述長度的比A/B與結核的產生及靶的表面粗糙度具有相關性。圖1是表示結核的產生率與SiO2部分的長度的比A/B的相關的圖；圖2是表示表面粗糙度Ra(μm)與SiO2部分的長度的比A/B的相關的圖。
因此，通過調整SiO2部分的上述長度的比A/B，可以控制結核的產生及靶的表面粗糙度。
表1
A在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度B相對於該法線成垂直方向的平均長度發明的效果本發明的用於形成相變化型光碟保護膜、由硫族化物與矽氧化物的複合體構成的濺射靶的特徵在於，當設在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度為A，相對於該法線成垂直方向的平均長度為B時，其具有0.3≤A/B≤0.95的組織。因此，本發明產生的顯著效果是，在通過濺射形成膜時，能夠減少濺射時產生的粒子(起塵)和結核，並且具有高密度，品質的變動少，能夠提高批量生產率。
由此，即使將靶中的SiO2等微細化，也能夠容易地實現高密度化，並且產生的優良效果是獲得用於光碟保護膜的濺射靶，所述的濺射靶能夠提高成膜的均一性和提高生產率而無損作為保護膜的特性，以及獲得使用該濺射靶形成了相變化型光碟保護膜的光記錄媒體。
權利要求
1.一種用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，由硫族化物和矽氧化物的複合體構成，其特徵在於，當設在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度為A，相對於該法線成垂直方向的平均長度為B時，至少在腐蝕部位中，用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶具有0.3≤A/B≤0.95的組織。
2.一種用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度A為0.1～10μm。
3.根據權利要求1所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，在相對於濺射面的法線方向的-30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度A為0.1～10μm。
4.根據權利要求1-3任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，硫族化物包含硫化鋅。
5.根據權利要求1-4任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，矽氧化物的組成為1-50摩爾％。
6.根據權利要求1-5任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，矽氧化物為純度98％或更高的二氧化矽。
7.根據權利要求1-6任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，矽氧化物的結晶溫度在900～1400℃範圍內。
8.根據權利要求1-7任一項所述的用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，其特徵在於，相對密度為97％或更高。
9.一種光記錄媒體，在其上使用權利要求1～8任一項所述的濺射靶形成了相變化型光碟保護膜。
全文摘要
本發明涉及用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶，由硫族化物與矽氧化物的複合體構成，其特徵在於，當設在相對於濺射面的法線方向的－30°～+30°範圍內的面上存在的矽氧化物的法線方向的平均長度為A，相對於該法線成垂直方向的平均長度為B時，至少在腐蝕部位中，用於形成相變化型光碟保護膜的濺射靶具有0.3≤A/B≤0.95的組織。獲得由硫族化物和矽氧化物的複合體構成的濺射靶，其能夠抑制結核，增加成膜的均一性，並提高生產率，且能夠有效形成相變化型光碟保護膜，以及獲得使用該靶形成了相變化型光碟保護膜的光記錄媒體。
文檔編號G11B7/257GK1463300SQ02801944
公開日2003年12月24日 申請日期2002年2月15日 優先權日2001年6月1日
發明者矢作政隆, 高見英生 申請人:株式會社日礦材料