專利名稱：：濺射靶及光信息記錄介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及濺射靶及光信息記錄介質(zhì)用薄膜(特別是作為保護(hù)膜使用)及其制造方法，通過采用含SiO2系氧化物的材料，使鄰接的反射層、記錄層不易發(fā)生劣化，且能密合性良好地進(jìn)行高速成膜。
背景技術(shù)：
：近年來，不需磁頭的可重寫高密度光信息記錄介質(zhì)的高密度記錄光盤技術(shù)被開發(fā)，并急速的此起高度的關(guān)心。此種光盤是分為ROM(只讀型，read-only)、R(寫入一次型，write-once)、及RW(可重寫型，rewritable)三種，但以RW(RAM)型所使用的相變化方式最受到注目。以下簡單說明此相變化型光盤所使用的記錄原理。相變化型光盤，通過雷射光照射基板上的記錄薄膜而加熱升溫，使該記錄薄膜的構(gòu)造發(fā)生結(jié)晶學(xué)的相變化(非晶質(zhì)_結(jié)晶)，而進(jìn)行信息的記錄、再生，更具體而言，檢測其相間光學(xué)常數(shù)的變化所引起反射率的變化而進(jìn)行信息再生。上述的相變化，是通過照射會(huì)聚成直徑數(shù)百nm～數(shù)μm左右的雷射光來進(jìn)行。此時(shí)，例如，1μm的雷射光束以10m/s的線速度通過時(shí)，光照射光盤上某點(diǎn)的時(shí)間為100ns，而須于此時(shí)間內(nèi)檢測上述相變化與反射率。另外，在實(shí)施上述結(jié)晶學(xué)的相變化(亦即，非晶質(zhì)與結(jié)晶的相變化)時(shí)，不僅記錄層，周邊的介電保護(hù)層及鋁合金的反射膜，都要反覆受到加熱及急速冷卻。因此，相變化光盤，是將Ge-Sb-Te系等記錄薄膜層的兩側(cè)，以硫化鋅-硅氧化物(ZnS·SiO2)系的高熔點(diǎn)電介質(zhì)夾持，并設(shè)置鋁合金反射膜，而構(gòu)成四層構(gòu)造。其中的反射層與保護(hù)層，除要求增大記錄層的非晶質(zhì)部與結(jié)晶部的反射率差、即光學(xué)功能外，亦要求記錄薄膜的耐濕性及防止其受熱而變形的功能、及記錄時(shí)控制熱條件的功能(參照非專利文獻(xiàn)1)。如此，針對(duì)高熔點(diǎn)電介質(zhì)的保護(hù)層的要求，是對(duì)于升溫及冷卻造成的熱的反覆應(yīng)力具有耐性，且使這些熱影響不會(huì)影響反射膜及其他部分，并要求其本身薄型化、具有低反射率且不會(huì)變質(zhì)的強(qiáng)韌度。這意味著介電保護(hù)層具有重要的功能。上述介電保護(hù)層，是通過一般濺射法而形成。該濺射法，是使用下述原理將正極與負(fù)極構(gòu)成的基板與靶相對(duì)向，于惰性氣體環(huán)境氣氛中施加高電壓于該基板與靶之間，使電場產(chǎn)生，此時(shí)，電離的電子與惰性氣體產(chǎn)生碰撞而形成等離子體，這些離子體中的陰離子碰撞于靶(負(fù)極)的表面而敲出靶的構(gòu)成原子，此飛出的原子附著于對(duì)向的基板表面而形成膜。以往，一般主要使用于可重寫型光信息記錄介質(zhì)的保護(hù)層的ZnS-SiO2，其于光學(xué)特性、熱特性、與記錄層的密合性等皆具有優(yōu)異的特性，而廣泛被使用。因此，以往是使用如此的ZnS-SiO2等的陶瓷濺射靶形成數(shù)百～數(shù)千_左右的薄膜。但是，這些材料，靶的體電阻率(bulkresistivity)高，故無法以直流濺射裝置進(jìn)行成膜，一般是使用高頻濺射(RF)裝置。然而，此高頻濺射(RF)裝置，不僅裝置本身為高價(jià)，還具有濺射效率低、耗電量大、控制復(fù)雜、成膜速率慢等多數(shù)缺點(diǎn)。另外，為提升成膜速度而施加高電力時(shí)，有基板溫度上升而使聚碳酸酯制基板產(chǎn)生變形的問題。另外，由于ZnS-SiO2的膜厚較厚，而導(dǎo)致生產(chǎn)量低或成本增加的問題。以藍(lán)光(Blue-Ray)為代表的可重寫型DVD，除雷射波長短波長化外，亦強(qiáng)烈追求增加重寫次數(shù)、高容量化、及高速記錄化，但上述ZnS-SiO2材料亦有其他問題。其是光信息記錄介質(zhì)的重寫次數(shù)等變差。其原因之一是因ZnS-SiO2的硫成分，擴(kuò)散至被保護(hù)層的ZnS-SiO2夾持的記錄層材中。另外，為了大容量化、高速記錄化，而將具有高反射率、高導(dǎo)熱性的純Ag或Ag合金使用于反射層材，但因反射層亦以鄰接于保護(hù)層的ZnS-SiO2的方式配置，故由于ZnS-SiO2硫成分的擴(kuò)散，同樣使純Ag或Ag合金反射層材腐蝕劣化，而成為引起光信息情報(bào)介質(zhì)的反射率等特性變差的要因。為防止這些硫成分的擴(kuò)散，于反射層與保護(hù)層、記錄層與保護(hù)層間，設(shè)置以氮化物或碳化物為主成分的中間層，但因疊層數(shù)增加，亦造成生產(chǎn)量低或成本增加的問題。因此，不使用ZnS、亦即不含硫成分的透明導(dǎo)電材料被提出(參照專利文獻(xiàn)1及2)。但是，專利文獻(xiàn)1，有光學(xué)特性及非晶質(zhì)性變差方面的問題；專利文獻(xiàn)2，有無法得到足夠的成膜速度、非晶質(zhì)性變差方面的問題。非專利文獻(xiàn)1[光學(xué)]雜志，26卷1號(hào)，第9～15頁。專利文獻(xiàn)1特開2000-256059號(hào)公報(bào)。專利文獻(xiàn)2特開2000-256061號(hào)公報(bào)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及濺射靶及其制造方法、以及光信息記錄介質(zhì)用薄膜(特別是作為保護(hù)膜使用)及其制造方法，是采用含SiO2系氧化物的材料，鄰接的反射層、記錄層不易發(fā)生劣化，而且能密合性良好地高速成膜。藉此，而以提升光信息記錄介質(zhì)的特性及大幅改善生產(chǎn)性為目的。為解決上述問題，本發(fā)明人等經(jīng)努力研究結(jié)果得知，將保護(hù)層材ZnS-SiO2，置換成不含硫化物而僅含氧化物的材料，能確保與ZnS-SiO2相同的光學(xué)特性及非晶質(zhì)穩(wěn)定性，并且能夠高速成膜、且改善光信息記錄介質(zhì)的特性、提升生產(chǎn)性。本發(fā)明基于上述見識(shí)，提供1)一種濺射靶，是以氧化錫、氧化鋅、及3價(jià)以上元素的氧化物為主成分；其特征在于，氧化錫相(110)的峰值強(qiáng)度I1、與氧化錫以外的氧化物或復(fù)合氧化物相存在于X線衍射圖中2θ＝15～40°范圍內(nèi)的最大峰值強(qiáng)度I2，其比是I2/I1＝0.1～1。2)如1)中的濺射靶，當(dāng)M為Sn以外的3價(jià)以上元素的場合，Sn/(Sn+Zn+M)＝0.4～0.9、Zn/(Sn+Zn+M)＝0.1～0.6、M/(Sn+Zn+M)＝0.01～0.5。3)如1)中的濺射靶，其中，Sn/(Sn+Zn+M)＝0.5～0.8、Zn/(Sn+Zn+M)＝0.25～0.4、M/(Sn+Zn+M)＝0.01～0.3。另外，本發(fā)明是提供4)如1)～3)中任一項(xiàng)的濺射靶，其中，M/(Zn+M)＝0.1～0.67。5)如1)～3)中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其中，M/(Zn+M)＝0.15～0.4。6)如1)～5)中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其中，3價(jià)以上的元素M，是選自Al、In、Ga、Sb中的至少一種元素。7)如1)～6)中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其相對(duì)密度是90％以上，體電阻率是在10-1Ωcm以下。8)一種光信息記錄介質(zhì)及其制造方法，其特征在于，是使用1)～7)中任一項(xiàng)所述濺射靶，至少作為薄膜形成光信息記錄介質(zhì)的一部分。9)一種光信息記錄介質(zhì)及其制造方法，其特征在于，是使用1)～7)中任一項(xiàng)所述濺射靶，至少作為薄膜形成光信息記錄介質(zhì)的一部分，且該薄膜配置成鄰接于記錄層或反射層。通過將保護(hù)層材ZnS-SiO2置換成不含硫化物僅含氧化物的材料，可抑制因硫擴(kuò)散至鄰接的反射層、記錄層等所引起的劣化，并且能確保與ZnS-SiO2相同的光學(xué)特性及非晶質(zhì)穩(wěn)定性，且能夠高速成膜。藉此，能改善光信息記錄介質(zhì)的特性及提升生產(chǎn)性。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的濺射靶，其最大的特征在于，氧化錫相(110)的峰值強(qiáng)度I1、與氧化錫以外的氧化物或復(fù)合氧化物相存在于X線衍射圖中2θ＝15～40°范圍內(nèi)的最大峰值強(qiáng)度I2，其比是I2/I1＝0.1～1。SiO2在濺射時(shí)的成膜速度與一般的氧化物相比，可判斷為較高。含有該SiO2，為了將光學(xué)特性、非晶質(zhì)穩(wěn)定性調(diào)整成與現(xiàn)行的ZnS-SiO2相同，而將由SiO2、ZnS及3價(jià)以上元素構(gòu)成的氧化物的組成比，進(jìn)行最佳化。氧化錫相(110)的峰值強(qiáng)度I1、與其他的氧化物及復(fù)合氧化物相的最大峰值強(qiáng)度I2，其比值I2/I1若大于1，則成膜速度慢，難以得到添加氧化錫的效果。相反地，若小于0.1時(shí)，則其光學(xué)特性，特別是透過率，會(huì)與ZnS-SiO2有極大差異。另外，在以Sn以外的3價(jià)以上元素作為M的場合，若Sn/(Sn+Zn+M)未滿0.4、或Zn/(Sn+Zn+M)超過0.6，則無法得到充分的成膜速度。而若Sn/(Sn+Zn+M)超過0.9、或Zn/(Sn+Zn+M)未滿0.1時(shí)，則透過率會(huì)降低。優(yōu)選的是，Sn/(Sn+Zn+M)＝0.5～0.8、Zn/(Sn+Zn+M)＝0.25～0.4的范圍。若M/(Sn+Zn+M)未滿0.01時(shí)，無法得到導(dǎo)電性；而若M/(Sn+Zn+M)超過0.5，則非晶質(zhì)穩(wěn)定性變差、成膜速度也降低。優(yōu)選的是，M/(Sn+Zn+M)為0.01～0.3的范圍內(nèi)。為了更強(qiáng)化非晶質(zhì)穩(wěn)定性，宜調(diào)整成M/(Zn+M)＝0.1～0.67。優(yōu)選的是，M/(Zn+M)＝0.15～0.4。作為3價(jià)以上元素的M，是使用選自Al、In、Ga、Sb中一種以上的元素。本發(fā)明，通過添加如此的以氧化鋅為主成分的化合物，而能保持靶的導(dǎo)電性，藉此，能以直流濺射(DC濺射)形成薄膜。DC濺射與RF濺射相比，其因成膜速度快、濺射效率佳而較為優(yōu)異。另外，DC濺射的裝置廉價(jià)、控制容易，且具有耗電量少的優(yōu)點(diǎn)。而由于保護(hù)膜本身的膜厚可薄化，故能提升生產(chǎn)性、并發(fā)揮防止基板加熱的效果。本發(fā)明的濺射靶，如上所述，相對(duì)密度是90％以上、體電阻率是10-1Ωcm以下，通過使用該靶，可提高生產(chǎn)性、并得到品質(zhì)優(yōu)異的材料，而具能以低成本、穩(wěn)定地制造具有光盤保護(hù)膜的光記錄介質(zhì)的顯著效果。藉此，能均勻地成膜，且能形成特性優(yōu)異的光信息記錄介質(zhì)用薄膜(保護(hù)膜)。再者，使用本發(fā)明的濺射靶形成的薄膜，是形成光信息記錄介質(zhì)構(gòu)造的一部分，雖配置成鄰接于記錄層或反射層，但如上述，由于未使用ZnS，故無S造成的污染，硫成分亦不會(huì)擴(kuò)散到被保護(hù)層夾持的記錄層材，藉此具有使記錄層的劣化變無的顯著效果。另外，為了大容量化、高速記錄化，將具有高反射率、高導(dǎo)熱特性的純Ag或Ag合金使用于反射層材，而由于不存在硫成分?jǐn)U散至鄰接的記錄層材，而同樣能防止反射層材的劣化腐蝕、光信息記錄介質(zhì)的反射率等特性變差，具有優(yōu)異的效果。本發(fā)明的濺射靶，可將平均粒徑5μm以下的各構(gòu)成元素的氧化物粉末，通過常壓燒結(jié)或高溫加壓燒結(jié)而進(jìn)行制造。藉此，可制得相對(duì)密度90％以上的濺射靶。此時(shí)，優(yōu)選燒結(jié)前將以氧化鋅為主成分的氧化物粉末，以800～1300℃進(jìn)行預(yù)燒結(jié)。此預(yù)燒結(jié)后，粉碎成3μm以下而作為燒結(jié)用的原料。再者，通過使用本發(fā)明的濺射靶，可提升生產(chǎn)性、得到品質(zhì)優(yōu)異的材料，而具能以低成本、穩(wěn)定地制造具有光盤保護(hù)膜的光記錄介質(zhì)的顯著效果。本發(fā)明的濺射靶的密度提升，可減少空洞使結(jié)晶粒微細(xì)化、且能使濺射面均勻且平滑，故能減低濺射時(shí)的顆粒及結(jié)粒(nodule)，進(jìn)而具有延長靶壽命的顯著效果，而能減小品質(zhì)的不穩(wěn)定性、提升量產(chǎn)性。以下，根據(jù)實(shí)施例及比較例進(jìn)行說明。另外，本實(shí)施例僅為一例，并不因此例而產(chǎn)生任何限制。即，本發(fā)明包含本發(fā)明的實(shí)施例以外的各種變形。實(shí)施例1-5準(zhǔn)備相當(dāng)于4N(純度)且5μm以下的In2O3粉、Ga2O3粉、Sb2O3粉、Al2O3粉；相當(dāng)于4N且平均粒徑5μm以下的ZnO粉；及相當(dāng)于4N且平均粒徑5μm以下的SnO2粉，調(diào)合成表1所示組成，進(jìn)行濕式混合、干燥后，以1100℃進(jìn)行預(yù)燒結(jié)。然后，將該預(yù)燒結(jié)粉進(jìn)行濕式微粉碎，至平均粒徑相當(dāng)于1μm為止，之后添加粘合劑以噴霧干燥機(jī)進(jìn)行造粒。將此造粒粉以低溫進(jìn)行加壓成形，在氧環(huán)境氣氛、1300℃進(jìn)行常壓燒結(jié)，再將此燒結(jié)材以機(jī)械加工精加工成靶形狀。此靶的組成(摩爾％)、結(jié)晶相比、Sn/(Sn+Zn+M)、Zn/(Sn+Zn+M)、M/(Sn+Zn+M)、M/(Zn+M)、靶的相對(duì)密度、體電阻率，分別示于表1。***望遠(yuǎn)端***焦距f＝56.263表2由以上的結(jié)果可知，實(shí)施例1-6的濺射靶，任一的體電阻率皆在0.07Ωcm以下、相對(duì)密度達(dá)90～97％，并能穩(wěn)定地完成DC濺射。而且，成膜速率達(dá)5.5～7.3_/sec，且具有良好的濺射性。濺射膜的透過率，雖有隨著SnO2量的增加而降低的傾向，但亦達(dá)88～95％(633μm)，折射率為2.2～2.4，且仍未見特定的結(jié)晶峰，而具有穩(wěn)定的非晶質(zhì)性(1.1～1.5)。本實(shí)施例的靶，因未使用ZnS，故不會(huì)發(fā)生因硫的擴(kuò)散、污染而導(dǎo)致光信息記錄介質(zhì)的特性劣化。而且，與后述的比較例相比，成膜樣品的透過率、折射率、非晶質(zhì)性的穩(wěn)定性、靶密度、體電阻率、成膜速率皆顯示良好的值，且能施行DC濺射。比較例1-5如表1所示，準(zhǔn)備與本發(fā)明條件不同的原料粉成分及組成比的材料，特別準(zhǔn)備比較例5中的ZnS原料粉，將這些以與實(shí)施例相同的條件制作成靶，且使用該靶形成濺射膜。將此結(jié)果同樣示于表1。脫離本發(fā)明的比較例的成分、組成，例如比較例3、及比較例5，其體電阻率較高，故因無法實(shí)行DC濺射而進(jìn)行RF濺射，但濺射的控制性差、成膜速度延緩，而無法提升濺射效率。另外，特別是比較例5系含有多量ZnS，是有硫污染危險(xiǎn)的材料。比較例1、3，其成膜速度分別為3.9_/sec、1.3_/sec，成膜速度慢，而無法提升濺射效率。而且，比較例3，具有靶密度低、體電阻率超過100Ωcm以上的問題。比較例2，透過率差、體電阻率高。比較例4的非晶質(zhì)性為4.5，穩(wěn)定性不足。使用本發(fā)明的濺射靶所形成的薄膜，形成光信息記錄介質(zhì)構(gòu)造的一部分，由于未使用ZnS，故沒有硫成分向記錄層材擴(kuò)散，藉此而具不使記錄層劣化的顯著效果。另外，將具有高反射率、高導(dǎo)熱性的純Ag或Ag合金使用于鄰接的反射層的場合，朝該反射層擴(kuò)散的硫成分變無，而同樣能防止反射層腐蝕劣化而導(dǎo)致特性劣化，具有優(yōu)異的效果。再者，將非晶質(zhì)性穩(wěn)定化、并賦予靶導(dǎo)電性，且相對(duì)密度達(dá)90％以上的高密度化，故能穩(wěn)定的進(jìn)行DC濺射。因此，該DC濺射的特征在于，容易達(dá)成靶的控制性、提升成膜速率，而具有能提升濺射效率的顯著效果。另外，減低成膜時(shí)濺射時(shí)產(chǎn)生的顆粒(產(chǎn)塵)或結(jié)粒、減少品質(zhì)的不穩(wěn)定性、提升量產(chǎn)性，而具有能以低成本、穩(wěn)定地制造具有光盤保護(hù)膜的光記錄介質(zhì)的顯著效果。權(quán)利要求1.一種濺射靶，以氧化錫、氧化鋅、及3價(jià)以上元素的氧化物為主成分，其特征在于，氧化錫相(110)的峰值強(qiáng)度I1、與氧化錫以外的氧化物或復(fù)合氧化物相存在于X線衍射圖中2θ＝15～40°范圍內(nèi)的最大峰值強(qiáng)度I2，其比是I2/I1＝0.1～1。2.如權(quán)利要求1所述的濺射靶，其中，當(dāng)M為Sn以外的3價(jià)以上元素時(shí)，Sn/(Sn+Zn+M)＝0.4～0.9、Zn/(Sn+Zn+M)＝0.1～0.6、M/(Sn+Zn+M)＝0.01～0.5。3.如權(quán)利要求1所述的濺射靶，其中，Sn/(Sn+Zn+M)＝0.5～0.8、Zn/(Sn+Zn+M)＝0.25～0.4、M/(Sn+Zn+M)＝0.01～0.3。4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其中，M/(Zn+M)＝0.1～0.67。5.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其中，M/(Zn+M)＝0.15～0.4。6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其中，3價(jià)以上的元素M，是選自Al、In、Ga、Sb的至少一種元素。7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其相對(duì)密度是90％以上，體電阻率是在10-1Ωcm以下。8.一種光信息記錄介質(zhì)，其特征在于，是使用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述濺射靶，至少作為薄膜形成光信息記錄介質(zhì)的一部分。9.一種光信息記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，是使用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述濺射靶，至少作為薄膜形成光信息記錄介質(zhì)的一部分。10.一種光信息記錄介質(zhì)，其特征在于，是使用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述濺射靶，至少作為薄膜形成光信息記錄介質(zhì)的一部分，且該薄膜配置成鄰接于記錄層或反射層。11.一種光信息記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，是使用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述濺射靶，至少作為薄膜形成光信息記錄介質(zhì)的一部分，且該薄膜配置成鄰接于記錄層或反射層。全文摘要本發(fā)明涉及濺射靶及光信息記錄介質(zhì)用薄膜(特別是作為保護(hù)膜使用)及其制造方法，采用含SiO文檔編號(hào)G11B7/254GK1621558SQ20041009624公開日2005年6月1日申請(qǐng)日期2004年11月25日優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日發(fā)明者高見英生,矢作政隆申請(qǐng)人:株式會(huì)社日礦材料