(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜８０ａｔ％のＢｉと、残部のＧｅ及び不可避不純物からなり、Ｇｅの結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とするスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲット。
【請求項２】
相対密度が７０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載のスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲット。
【請求項３】
Ｇｅ−Ｂｉ合金溶湯を急冷してＧｅの結晶粒径が５００μｍ以下である合金鋳塊を製造し、これを機械粉砕して得た合金粉末を、ホットプレス法又は放電プラズマ焼結法によって焼結することを特徴とするスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットの製造方法。
【請求項４】
Ｇｅ−Ｂｉ合金溶湯からガスアトマイズ法により得たＧｅの結晶粒径が５００μｍ以下である合金粉末を、ホットプレス法又は放電プラズマ焼結法によって焼結することを特徴とするスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化型光記録ディスクの製造に用いられるスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文字情報や映像情報あるいは音楽情報を記録する媒体として、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど各種の相変化型光記録ディスク（以下、相変化型ディスクと称する）が用いられている。
【０００３】
これらの相変化型ディスクは、記録方式によってディスク上に形成される膜の構成が若干異なるものの、透明なプラスチック製基板上に誘電体層、記録層、誘電体層、反射層の各層を、スパッタリング法によって順次形成することにより作られている。
【０００４】
近年、１枚のディスクに記録可能な情報量が増加するに伴い、相変化型ディスクのデータの書き込み速度及び消去速度の高速化が求められている。その対応策として、誘電体層と記録層の間にＧｅ−Ｂｉ層を形成することが提案され、データの書き込み速度及び消去速度の高速化に対して有効であることが明らかになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このＧｅ−Ｂｉ層を形成する方法としては、従来から、純Ｇｅターゲットと純Ｂｉターゲットを用いて、ディスク上に同時にスパッタリングを行う、いわゆるコ−スパッタリング法が用いられている。
【０００６】
ところが最近では、スパッタリングの作業効率を向上させる等の理由から、ＧｅとＢｉからなるＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットが求められている。このＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットを製造する方法としては、溶解鋳造法あるいは粉末冶金法が用いられることが多い。
【０００７】
しかしながら、Ｇｅ−Ｂｉ合金の場合、固液相共存温度幅が約６００℃と広いため凝固偏析が非常に起こりやすく、しかもターゲット製造に必要な大きさの鋳塊では、凝固偏析を防止するだけの急速冷却が不可能である。このような理由から、溶解鋳造法では組成が均一なＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットを作製することは困難であった。
【０００８】
また、Ｇｅ粉とＢｉ粉の混合粉を焼結する粉末冶金法では、Ｂｉの融点が２７５℃と低いために焼結温度を２５０℃以上に上げることが困難である一方、Ｇｅは融点が９４５℃と高く２５０℃以下の温度では焼結がほとんど進まない。そのため、粉末冶金法においては、焼結密度の高いＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットを得ることが難しかった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、データの書き込み及び消去速度の速い相変化型光記録ディスクを作製するため、Ｇｅ−Ｂｉ層の形成に好適なスパッタリング用のＧｅ−Ｂｉ合金ターゲット、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明が提供するスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットは、２０〜８０ａｔ％のＢｉと、残部のＧｅ及び不可避不純物からなり、Ｇｅの結晶粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする。また、このスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットにおいては、相対密度が７０％以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明が提供するスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットの一つの製造方法は、Ｇｅ−Ｂｉ合金溶湯を急冷してＧｅの結晶粒径が５００μｍ以下である合金鋳塊を製造し、これを機械粉砕して得た合金粉末を、ホットプレス法又は放電プラズマ焼結法によって焼結することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明が提供するスパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットの他の製造方法は、Ｇｅ−Ｂｉ合金溶湯からガスアトマイズ法により得たＧｅの結晶粒径が５００μｍ以下である合金粉末を、ホットプレス法又は放電プラズマ焼結法によって焼結することを特徴とする。
【００１３】
【発明実施の形態】
スパッタリング用Ｇｅ−Ｂｉ合金ターゲットについて種々の検討を行なった結果、Ｇｅ結晶粒をＢｉが取り囲むような微細な結晶組織を有する原料合金粉を用いて焼結を行えば、焼結密度を上げることが可能となり、スパッタリング用として好適なＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットが得られることを見出した。
【００１４】
このような原料合金粉では、粉末間の接触がＧｅ結晶粒を取り囲むＢｉ同士で主に起こるため、Ｂｉの融点以下の温度で焼結が容易に進行して緻密な焼結体が得られるものと考えられる。このような原料合金粉は、Ｇｅ−Ｂｉ合金の溶湯を急冷凝固することで得られ、粉末中のＧｅの結晶粒径が５００μｍ以下に微細化されていることが必要である。
【００１５】
上述のようなＧｅ−Ｂｉ合金の原料合金粉を製造する方法としては、所定組成のＧｅ−Ｂｉ合金を溶解し、その溶湯を急冷凝固して、Ｇｅの結晶粒径が５００μｍ以下である鋳塊を製造した後、これを機械的に粉砕する方法がある。冷却速度が遅いとＧｅ結晶粒径が５００μｍを超え、粉砕後に得られる原料合金粉の表面にＧｅ結晶粒が露出する割合が高くなるため、高い焼結密度を得にくくなる。尚、原料合金粉の粒径が大きいと、高い焼結密度を得るのに高い加圧圧力が必要となるため、その粒径は１００μｍ以下とすることが望ましい。
【００１６】
また、ガスアトマイズ法により、所定組成のＧｅ−Ｂｉ合金溶湯から直接粉末を作製する方法によっても、上記の原料合金粉を製造することができる。ガスアトマイズ法を用いた場合には、溶湯が急冷されるためにＧｅの結晶粒径を５００μｍ以下に微細化することが容易であり、同時に粉末化を達成できる。ガスアトマイズ法の場合には、原理的に粒径３００μｍ以上の粉末を作製することは難しいが、３００μｍ程度の粉末粒径であってもＧｅの結晶粒径は所望の大きさ以下となる。尚、ガスアトマイズ法による原料合金粉の場合にも、１００μｍ以下の粒径の粉末を用いることが好ましい。
【００１７】
得られた原料合金粉を焼結するには、通常のホットプレス法又は放電プラズマ焼結法を用いる。特に放電プラズマ焼結法を用いることにより、ホットプレス法を使用する場合よりも良好な焼結密度を容易に得ることが可能となる。
【００１８】
このようにして得られる本発明のＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットは、２０〜８０ａｔ％のＢｉと、残部のＧｅ及び不可避不純物からなり、その中に含まれるＧｅの結晶粒径が５００μｍ以下となっている。Ｂｉ濃度を２０〜８０ａｔ％とするのは、Ｂｉ濃度が８０ａｔ％を超えると相変化型ディスクの高速化に対する効果が不十分になるからであり、逆に２０ａｔ％未満では良好な焼結性が確保できず、緻密なＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットの製造が困難になるからである。
【００１９】
また、本発明のＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットは、鋳造ターゲットに比べて組成の均一性が高く且つ結晶組織が微細なため、組成ズレが小さい良好な薄膜を形成できる。しかも、Ｇｅ粉とＢｉ粉を用いた焼結ターゲットに比べて緻密で、焼結密度が高いＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットを得ることができるため、異常放電の少ない良好なスパッタリングを行うことができる。
【００２０】
【実施例】
実施例１
９９.９９％の純度を有するＧｅとＢｉをアルゴン雰囲気中で溶解した後、その合金溶湯を薄板型形状の黒鉛型へ鋳造することによって、結晶組織が微細なＧｅ−Ｂｉ合金鋳塊を作製した。この合金鋳塊をスタンプミルにより粉砕し、更に１００μｍの篩で篩分けすることによって原料合金粉を得た。
【００２１】
得られた原料合金粉を用い、ホットプレス法又は放電プラズマ焼結法により、それぞれＧｅ−Ｂｉ焼結体を作製した。ホットプレス法の焼結条件は、加圧圧力３００ｋｇ／ｃｍ２、加熱温度２６０℃、焼結時間３時間とした。また、放電プラズマ焼結法の焼結条件は、加圧圧力３００ｋｇ／ｃｍ２、加熱温度２６０℃、焼結時間１５分とした。
【００２２】
原料合金粉の組成を変えた試料ごとに、その組成と共に、鋳塊中のＧｅの最大結晶粒径、得られた焼結体の焼結密度と最大組成ズレを下記表１に示した。尚、Ｇｅの最大結晶粒径は鋳塊の断面組織観察を行うことにより求めた。焼結体の焼結密度は、重量と形状の測定結果から焼結体の比重を求め、同様に測定した鋳塊の比重に対する比率（相対密度）により評価した。また、最大組成ズレは、焼結体の表面１０箇所（片面５箇所、即ち中央と端部４箇所）のＢｉ濃度を蛍光Ｘ線により測定し、全ての測定値間での差の最大値を求めることにより評価した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
上記の試料１〜６の各焼結体を、機械加工により直径１５０ｍｍ×厚さ５ｍｍのＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットに仕上げた。各ターゲットは、Ｉｎ半田を用いて銅製のバッキングプレートに接合し、スパッタリング試験に供した。スパッタリング試験は投入電力１ＫＷで行い、異常放電等の問題発生の有無を確認した。その結果、いずれの試料のＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットにおいても、異常放電などは全くなく、良好なスパッタリングを行うことができた。
【００２５】
実施例２
ガスアトマイズ法によりＧｅ−Ｂｉ合金粉末を作製した以外は上記実施例１と同様にして、焼結体、及びターゲットを作製した。また、上記実施例１と同じ方法により、それぞれの評価並びにスパッタリング試験を行い、その結果を下記表２に示した。
【００２６】
【表２】
0003984849.tif 000003
【００２７】
ガスアトマイズ法で作製したＧｅ−Ｂｉ合金粉末を用いた試料７〜１２においても、得られたＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットは焼結密度が高く且つ組成のバラツキが小さく、良好なスパッタリングが可能であった。
【００２８】
比較例
９９.９９％の純度を有するＧｅとＢｉをアルゴン雰囲気中で溶解した後、結晶組織の大きな鋳塊を得る目的で、比較例の試料１３と試料１４では太い円筒型形状を有する黒鉛型へ鋳造して、Ｂｉ−Ｇｅ合金鋳塊を作製した。以降は実施例１と同様にして、この鋳塊から原料合金粉、焼結体を作製したが、試料１３ではホットプレス法により、また試料１４では放電プラズマ法により、それぞれ焼結体を作製した。
【００２９】
また、比較例の試料１５では、上記と同じＧｅとＢｉを溶解した溶湯から、ターゲット形状の黒鉛型へ鋳造することによって、溶解法によりターゲット形状のＢｉ−Ｇｅ合金を作製した。
【００３０】
また、比較例の試料１６では、９９.９９％の純度を有するＧｅとＢｉをスタンプミルで粉砕し、更に１００μｍの篩で篩分けすることによって原料粉とした。得られたＧｅとＢｉの各原料粉を混合した後、ホットプレス法により焼結体を作製した。尚、ホットプレスによる焼結条件は、加圧圧力３００ｋｇ／ｃｍ２、加熱温度２６０℃、焼結時間３時間とした。
【００３１】
得られた試料１３、１４、１６の各焼結体、及び試料１５の鋳造物は、機械加工により直径１５０ｍｍ×厚さ５ｍｍのターゲットに仕上げた。ターゲットは、Ｉｎ半田を用いて銅製のバッキングプレートへ接合し、実施例１と同様のスパッタリング試験に供した。
【００３２】
各試料１３〜１６について、原料粉、焼結体、及びターゲットを上記実施例１と同じ方法によりそれぞれの評価し、スパッタリング試験の結果と共に下記表３に示した。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
上記表３から分るように、比較例である試料１３及び試料１４では、Ｇｅ結晶粒径が大きいため緻密な焼結が難しく、得られた焼結体並びにＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットの焼結密度が低くなり、スパッタリング時に異常放電が多発し、ターゲットとして適していないことが判った。
【００３５】
また、比較例である試料１５では、溶解法による鋳造物からターゲットを作製したため、Ｇｅ結晶粒径が極めて大きいうえ、組成のバラツキも大きく、放電が極めて不安定で、安定したスパッタリングを行うことができなかった。
【００３６】
更に、比較例である試料１６ではＧｅ粉とＢｉ粉の混合粉を用いるため、緻密な焼結が難しく、得られた焼結体並びにＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットの焼結密度が非常に低くなり、スパッタリング時に異常放電が多発し、ターゲットとして適していなかった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、粉末冶金法を用いて、緻密で焼結密度が高く、組成が均一であって、安定したスパッタリングが可能なＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットを提供することができる。このスパッタリング用のＧｅ−Ｂｉ合金ターゲットは、データの書き込み及び消去速度の速い相変化型光記録ディスクの作製において、Ｇｅ−Ｂｉ層の形成に好適である。