(57)【要約】【課題】ＳｉＯ2粉末と均一な混合が可能であって、ターゲット組織を均一化する。【解決手段】本発明は、母体粉末であるＺｎＳ粉末にＳｉＯ2粉末が均一に分散した混合粉末を熱圧成形して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末の改良である。その特徴ある構成は、平均粒径が０．０１〜２μｍであるところにある。このＺｎＳ粉末９９〜５０モル％に平均粒径が０．００１〜２μｍのＳｉＯ2粉末１〜５０モル％が均一に分散することにより光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末が得られる。この混合粉末を造粒して、造粒された混合粉末の平均粒径を１〜５０μｍにすることが好ましい。そして、この混合粉末をホットプレス型内に充填し、真空又はＡｒガス雰囲気中、７００〜１２００℃の温度で２０〜４０ＭＰａの圧力でホットプレスすることにより光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットが製造できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
母体粉末であるＺｎＳ粉末にＳｉＯ2粉末が均一に分散した混合粉末を熱圧成形して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末において、
平均粒径が０．０１〜２μｍであることを特徴とする光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末。
【請求項２】
請求項１記載のＺｎＳ粉末９９〜５０モル％に平均粒径が０．００１〜２μｍのＳｉＯ2粉末１〜５０モル％が均一に分散してなる光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末。
【請求項３】
請求項２記載の混合粉末が造粒され、前記造粒された混合粉末の平均粒径が１〜５０μｍである光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末。
【請求項４】
請求項３記載の混合粉末をホットプレス型内に充填し、真空又はＡｒガス雰囲気中、７００〜１２００℃の温度で２０〜４０ＭＰａの圧力でホットプレスすることにより光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造する方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法により得られた光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲット。
【請求項６】
請求項５記載の焼結体ターゲットを用いて形成した光記録媒体保護膜。
【請求項７】
請求項６記載の保護膜を有する光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーを用いて情報の記録及び消去を行う相変化型光ディスクなどの保護膜を形成するための硫化亜鉛（ＺｎＳ）−二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）焼結体からなる光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末及びその粉末を含む混合粉末等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーを用いて情報の記録及び消去を行う相変化型光ディスクなどの保護膜としてＺｎＳにＳｉＯ2を分散混合させたＺｎＳ−ＳｉＯ2膜が用いられている。このＺｎＳ−ＳｉＯ2膜を形成するためのスパッタリングターゲットとして、純度９９．９９９重量％以上の高純度ＺｎＳと純度９９．９９９重量％以上の高純度ＳｉＯ2との均質混成固結体からなり、９０％以上の相対密度を有しているスパッタリングターゲットが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に示されるターゲットによって成膜速度の向上や安定な成膜特性を得ることができるほか、生産性の向上を図ることができ工業上有用な効果を有する。
【０００３】
しかし上記従来のターゲットは原料粉末に粒径の大きいＳｉＯ2を用いて作製された焼結体で構成されていたため、スパッタリング中にターゲットのスパッタ面の表面に存在するＳｉＯ2の粗粒に電荷が集中し易いため、異常放電等が生じ易く、その結果パーティクルが発生するという問題があった。
このような問題点を解決する方策として、ＺｎＳ及びＳｉＯ2を主成分とする焼結体からなるスパッタリングターゲットにおいて、焼結体中のＳｉＯ2の粒径が３０μｍ以下であるスパッタリングターゲットが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に示されるターゲットによってスパッタリング時における異常放電が生じにくく、パーティクルの発生を防ぐことができ、安定なスパッタリングを行うことが可能となる。
【０００４】
一方、近年では、光記録媒体の製造効率を向上させるために大型の光記録媒体保護膜形成用スパッタリングターゲットを用いて高出力スパッタリングすることにより高速で効率よく光記録媒体保護膜を形成し、それによって光ディスクの生産効率の向上及びコスト削減を行おうとしている。しかし、従来のＺｎＳ−ＳｉＯ2焼結体からなる光記録媒体保護膜形成用スパッタリングターゲットは、曲げ応力に対する強度（抗折強度）が不足しているところから、ターゲットの大型化には限界があった。また、従来のＺｎＳ−ＳｉＯ2焼結体からなる光記録媒体保護膜形成用スパッタリングターゲットを用いて高出力スパッタリングを行うと、ターゲットに割れが発生する。そのために高出力スパッタリングを行うことができなかった。
そこで本出願人は、ＺｎＳ素地中に無定形ＳｉＯ2粉末が分散している組織を有するスパッタリングターゲットを提案した（例えば、特許文献３参照。）。この特許文献３に示されるターゲットでは、特に平均粒径が０．０００５〜０．１μｍの超微細無定形ＳｉＯ2粉末を使用することで、ターゲットを大型化しても高い抗折強度を有し、かつ高出力スパッタリングを行ってもスパッタ割れが発生し難い。
【特許文献１】特開平６−６５７２５号公報（請求項１、段落［００２１］）
【特許文献２】特開平１１−３５０１１９号公報（請求項１、段落［００３０］）
【特許文献３】特開２０００−１７８７２６号公報（請求項１及び請求項３、段落［００２９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献に示されるターゲットでは、微細組織の均一化という課題が依然残されている。例えば、特許文献３に示されたターゲット組成においては、平均粒径が０．０００５〜０．１μｍの超微細無定形ＳｉＯ2粉末を使用することで、ターゲットの抗折強度が向上できたが、同時に使用したＺｎＳ原料粉末の平均粒径が４〜６μｍと比較的大きいため、焼結したターゲットは小さなスケール（ＺｎＳ原料の平均粒径に近い１０μオーダ）で観察すると組織的に不均一である。この組織の不均一はターゲットの抗折強度、熱伝導性に関係し、最終的にスパッタリングする際の成膜速度と膜質に影響を及ぼす。
本発明の目的は、ＳｉＯ2粉末と均一な混合が可能であって、ターゲット組織を均一化し得る光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末及びその粉末を含む混合粉末等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、母体粉末であるＺｎＳ粉末にＳｉＯ2粉末が均一に分散した混合粉末を熱圧成形して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末の改良である。
その特徴ある構成は、平均粒径が０．０１〜２μｍであるところにある。
この請求項１記載の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末では、平均粒径が０．０１〜２μｍと小さいため、ＳｉＯ2粉末と均一な混合が可能になり、焼結後のターゲットの微細組織が均一になる。一方、細かい粉末は焼結しやすいので、低い温度で高い密度を有するターゲットを焼成することが可能になる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のＺｎＳ粉末９９〜５０モル％に平均粒径が０．００１〜２μｍのＳｉＯ2粉末１〜５０モル％が均一に分散してなる光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末である。
この請求項２記載の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末では、平均粒径が０．００１〜２μｍのＳｉＯ2粉末を用いるので、近い平均粒径を有するＺｎＳ粉末と均一に混合できるため、高い相対密度を有する焼結体ターゲットが得られる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の混合粉末が造粒され、造粒された混合粉末の平均粒径が１〜５０μｍである光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末である。
この請求項３記載の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末では、造粒されることにより、二次粒子の嵩密度や流動性が向上され、ホットプレス型に充填する際、より均一かつ高密度に充填できる。これにより焼成したターゲットは密度が高くかつその密度分布が均一になり、この結果抗折強度を更に高くすることができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の混合粉末をホットプレス型内に充填し、真空又はＡｒガス雰囲気中、７００〜１２００℃の温度で２０〜４０ＭＰａの圧力でホットプレスすることにより光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造する方法である。
この請求項４記載の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造する方法では、組織が均一化したターゲットを得ることができる。
請求項５に係る発明は、請求項４記載の方法により得られた光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットである。
請求項６に係る発明は、請求項５記載の焼結体ターゲットを用いて形成した光記録媒体保護膜である。
請求項７に係る発明は、請求項６記載の保護膜を有する光記録媒体である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末では、平均粒径が０．０１〜２μｍであるので、このＺｎＳ粉末にＳｉＯ2粉末を均一に分散させることができる。また、このＺｎＳ粉末９９〜５０モル％に平均粒径が０．００１〜２μｍのＳｉＯ2粉末１〜５０モル％が均一に分散してなる混合粉末では、この混合粉末を熱圧成形することにより高い相対密度を有する焼結体ターゲットを容易に作製できる。特にこの混合粉末を造粒して、造粒された混合粉末の平均粒径を１〜５０μｍにすれば、比較的大型のターゲットを製造することができ、大型の焼結体ターゲットを成形しても抗折強度が高く、更に高出力スパッタリングを行ってもスパッタ割れが発生しないので効率良く相変化型光ディスクなどの保護膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのＺｎＳ粉末は、母体粉末であるＺｎＳ粉末にＳｉＯ2粉末が均一に分散した混合粉末を熱圧成形して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するためのものである。その特徴ある構成は、平均粒径が０．０１〜２μｍであるところにある。このＺｎＳ粉末では、その平均粒径が０．０１〜２μｍと小さいため、粒径が極めて小さいＳｉＯ2粉末を均一に分散させることができる。ここで、ＺｎＳ粉末の平均粒径が０．０１未満であると原料の製造が困難であり、原料コストを押し上げる不具合がある。その平均粒径が２μｍを越えると、粒径が大きいため、焼成したターゲットの微細組織が不均一になる不具合がある。ＺｎＳ粉末の平均粒径の更に好ましい範囲は０．０５〜１μｍである。
【００１２】
本発明の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末は、このように平均粒径が０．０１〜２μｍであるＺｎＳ粉末にＳｉＯ2粉末を均一に分散させたものである。そのＳｉＯ2粉末の平均粒径は０．００１〜２μｍであり、ＺｎＳ粉末９９〜５０モル％とＳｉＯ2粉末１〜５０モル％を均一に分散することにより本発明の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を得る。この分散はポリポットを用いて行うことが好ましい。即ち、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末とを、φ２ｍｍのアルミナボールとともにポリポットの中に入れ、０．５〜３時間乾式混合することが好ましい。このＳｉＯ2粉末では、ＳｉＯ2粉末全体の比表面積を小さくして成膜安定性を向上させた焼結体ターゲットを得ることができる。
【００１３】
ここで、ＳｉＯ2粉末の平均粒径を０．００１〜２μｍに規定したのは、平均粒径が０．００１μｍ未満であると、ＳｉＯ2粉末全体の比表面積が大きくなりすぎてしまい、成膜安定性が低下するためであり、平均粒径が２μｍを越えたＳｉＯ2粉末を用いたターゲットをスパッタリングすると、スパッタリング中にターゲットのスパッタ面の表面に存在するＳｉＯ2の粗粒に電荷が集中し易くなり、異常放電等が生じ易く、その結果パーティクルが発生するためである。ＳｉＯ2粉末の好ましい平均粒径は０．０１〜１μｍである。また、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末の割合を、ＺｎＳ粉末９９〜５０モル％とＳｉＯ2粉末１〜５０モル％とするのは、この組成で形成した膜の屈折率や消衰係数が光記録媒体の保護膜として最も適しているからである。その更に好ましい割合はＺｎＳ粉末９５〜７０モル％とＳｉＯ2粉末５〜３０モル％である。
【００１４】
このようにＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末が均一に分散してなる混合粉末は造粒して、その造粒された混合粉末の平均粒径を１〜５０μｍにすることが好ましい。造粒には、粉体の付着及び凝集作用を利用した造粒と、粉体を溶解或いは溶融状態にしてこれを噴霧等行う造粒があるけれども、造粒された混合粉末の平均粒径が１〜５０μｍにできるものであれば、いずれの方法であっても良い。このように造粒することによりターゲット組織が均一化された光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造することができる。ここで、造粒された混合粉末の平均粒径が１μｍ未満であると、粒子の流動性が悪化する不具合がある。一方、その平均粒径が５０μｍを越えると粉末の嵩密度が低く、焼成したターゲットの密度が低下する不具合がある。この平均粒径の更に好ましい範囲は３〜２０μｍである。
【００１５】
次に、平均粒径が１〜５０μｍに造粒された上述の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を用いて光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造する方法を説明する。
先ず、平均粒径が１〜５０μｍに造粒された上述の光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を用意する。そしてこの混合粉末を黒鉛製のホットプレス型内に充填する。次に、混合粉末を充填したホットプレス型をＡｒガス雰囲気中、７００〜１２００℃の温度で２０〜４０ＭＰａの圧力で１〜２０時間保持することにより混合粉末をホットプレスし、続いて冷却速度６０〜１８０℃／時間で冷却することにより、ホットプレス体を作製する。ホットプレスの条件は、ＳｉＯ2粉末が結晶化しない条件で行われる。即ち、８５０〜１１５０℃の温度で２５〜３５ＭＰａの圧力で２〜８時間保持することにより混合粉末をホットプレスし、続いて冷却速度１２０〜１８０℃／時間で冷却することが好ましい。得られたホットプレス体を所定の直径、所定の厚さに機械加工することで焼結体ターゲットが得られる。
このようにして得られた本発明の焼結体ターゲットは、高い抗折強度を有するため、ターゲットの直径を大きくすることができ、大型のターゲットで高出力スパッタリングを行ったとしてもスパッタ割れが発生せず、かつ成膜安定性が高い。
【実施例】
【００１６】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、純度が９９．９９９重量％以上であってかつ平均粒径が１μｍであるＺｎＳ粉末を用意した。このＺｎＳ粉末をＡｒガス雰囲気中、６５０℃の温度で熱処理を１時間施してＺｎＳ粉末に多く含まれるＨ2Ｓ等の不純物ガスを除去し、焼結体ターゲット用ＺｎＳ粉末を作製した。次いで、ＳｉＯ2粉末として平均粒径１．５μｍのＳｉＯ2粉末を用意した。このように準備されたＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末を、その組成比が８０：２０となるように混合し、この混合粉末をφ２ｍｍのアルミナボールとともにポリポットの中に入れ、１時間乾式混合して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を得た。
作製した混合粉末は黒鉛製のホットプレス型内に充填し、そのホットプレス型をＡｒガス雰囲気中において圧力２５ＭＰａ、１０００℃の温度で２時間保持することにより混合粉末をホットプレスし、続いて冷却速度１２０℃／時間で冷却することにより、ホットプレス体を作製した。得られたホットプレス体は直径２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの寸法に機械加工して円盤状の焼結体ターゲットを作製した。
【００１７】
＜実施例２＞
純度が９９．９９９重量％以上であってかつ平均粒径が０．５μｍであるＺｎＳ粉末を用意した。このＺｎＳ粉末を実施例１と同一の手順で熱処理を施し、焼結体ターゲット用ＺｎＳ粉末を作製した。次いで、ＳｉＯ2粉末として平均粒径が０．５μｍのＳｉＯ2粉末を用意し、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末の組成比が８５：１５となるように混合し、この混合粉末をφ２ｍｍのアルミナボールとともにポリポットの中に入れ、１時間乾式混合して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を得た。
この混合粉末を実施例１と同一の条件及び手順でホットプレスし、ホットプレス体を作製した。得られたホットプレス体は直径２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの寸法に機械加工して円盤状の焼結体ターゲットを作製した。
【００１８】
＜実施例３＞
純度が９９．９９９重量％以上であってかつ平均粒径が０．１μｍであるＺｎＳ粉末を用意した。このＺｎＳ粉末を実施例１と同一の手順で熱処理を施し、焼結体ターゲット用ＺｎＳ粉末を作製した。次いで、ＳｉＯ2粉末として平均粒径が０．５μｍのＳｉＯ2粉末を用意し、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末の組成比が８０：２０となるように混合し、この混合粉末をφ２ｍｍのアルミナボールとともにポリポットの中に入れ、１時間乾式混合して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を得た。
この混合粉末を実施例１と同一の条件及び手順でホットプレスし、ホットプレス体を作製した。得られたホットプレス体は直径２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの寸法に機械加工して円盤状の焼結体ターゲットを作製した。
【００１９】
＜実施例４＞
純度が９９．９９９重量％以上であってかつ平均粒径が０．５μｍであるＺｎＳ粉末を用意した。このＺｎＳ粉末を実施例１と同一の手順で熱処理を施し、焼結体ターゲット用ＺｎＳ粉末を作製した。次いで、ＳｉＯ2粉末として平均粒径が０．３μｍのＳｉＯ2粉末を用意し、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末の組成比が８０：２０となるように混合し、この混合粉末をφ２ｍｍのアルミナボールとともにポリポットの中に入れ、１時間乾式混合して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を得た。
この混合粉末を圧縮ロール法で無バインダー造粒を行った。そして造粒した粒子をミキサーで軽く粉砕し、篩を通して４５μｍ以上の粗大粒子を取り除いた。この造粒された粉末粒子の５０％平均粒径は３０μｍであった。
この造粒された混合粉末を実施例１と同一の条件及び手順でホットプレスし、ホットプレス体を作製した。得られたホットプレス体は直径２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの寸法に機械加工して円盤状の焼結体ターゲットを作製した。
【００２０】
＜実施例５＞
純度が９９．９９９重量％以上であってかつ平均粒径が０．２μｍであるＺｎＳ粉末を用意した。このＺｎＳ粉末を実施例１と同一の手順で熱処理を施し、焼結体ターゲット用ＺｎＳ粉末を作製した。次いで、ＳｉＯ2粉末として平均粒径が０．３μｍのＳｉＯ2粉末を用意し、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末の組成比が８５：１５となるように混合し、この混合粉末をφ２ｍｍのアルミナボールとともにポリポットの中に入れ、１時間乾式混合して光記録媒体保護膜形成用焼結体ターゲットを製造するための混合粉末を得た。
この混合粉末を圧縮ロール法で無バインダー造粒を行った。そして造粒した粒子をミキサーで軽く粉砕し、篩を通して４５μｍ以上の粗大粒子を取り除いた。この造粒された粉末粒子の５０％平均粒径は１５μｍであった。
この造粒された混合粉末を実施例１と同一の条件及び手順でホットプレスし、ホットプレス体を作製した。得られたホットプレス体は直径２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの寸法に機械加工して円盤状の焼結体ターゲットを作製した。
【００２１】
＜比較例１＞
平均粒径が１０μｍのＺｎＳ粉末を用いた以外は実施例３と同様にして焼結体ターゲットを作製した。
＜比較例２＞
平均粒径が０．００８μｍのＺｎＳ粉末を用いた以外は実施例３と同様にして焼結体ターゲットを作製した。
【００２２】
【表１】
2005231924.tif 000002
【００２３】
＜比較試験１＞
上記実施例１〜５及び比較例１，２の焼結体ターゲットを用意し、これらの焼結体ターゲットにおける相対密度、抗折強度及び熱伝導率を測定した。これらの結果を表２にそれぞれ示す。
【００２４】
【表２】
2005231924.tif 000003
【００２５】
表２より明らかなように、比較例１〜５のターゲットでは比較例１，２におけるターゲットに比較して相対密度、抗折強度及び熱伝導率のそれぞれについて比較的高い値を示した。特に造粒を行った実施例４及び５に関しては抗折強度において著しく高い値となっており、組織が均一化されていることが判る。