(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
酸化けい素：４〜２０％、
酸化亜鉛：２０〜３５％、
硫化亜鉛：残り、
酸化ガリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化ニオブのうちの１種：０．５〜５％、
の配合組成を有する混合粉末のホットプレス焼結体で構成したことを特徴とする、光記録媒体保護層形成用スパッタリングターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザーなどの光ビームを用いて、情報の記録や再生、さらに消去を行う光ディスクなどの光記録媒体の構成層である保護層をスパッタリング法にて形成するのに用いられるスパッタリングターゲット材（以下、ターゲット材と云う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上記の光ディスクなどの光記録媒体が、基本的に例えばポリカーボネイトの基板と、これの表面にいずれもスパッタリング法により形成された下部保護層、記録層、上部保護層、および反射層の構成層からなることが知られている。
また、上記の光記録媒体が、例えば図１に概略縦断面図で示される高周波マグネトロンスパッタリング装置を用い、まず、内部を循環する冷却水によって冷却されたバッキングプレートに所定の組成をもったターゲット材を取り付け、装置内を真空排気装置にて排気した後、Ａｒガスを導入して所定のスッパッタガス圧に保持し、この状態でマッチングボックスを介して設置された高周波電源にてターゲット材に高周波電力を印加し、これによってターゲット材と、これに対向し、かつ所定の間隔を設けて配置した、例えばポリカーボネイトの基板との間にプラズマを発生させ、このプラズマ中のＡｒイオンをターゲット材の表面に衝突させてスパッタし、スパッタ粒子を基板表面にそれぞれ構成層として蒸着することにより製造されている。
さらに、上記の光記録媒体の構成層である保護層（下部保護層および上部保護層）の形成に、例えば特開平６−６５７２５号公報に記載される通り、質量％で（以下、％は質量％を示す）、
酸化けい素（以下、ＳｉＯ2で示す）：４〜２０％、
硫化亜鉛（以下、ＺｎＳで示す）：残り、
の配合組成を有する混合粉末のホットプレス焼結体で構成されたターゲット材が用いられていることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年の上記の光ディスクなどの光記録媒体の生産性の向上に対する要求は強く、これに伴い、構成層の成膜速度も高速化の傾向にあり、しかし高速成膜を行うためにはターゲット材に印加する電力を高くして高出力スパッタ条件とする必要があるが、特に上記の従来ターゲット材を用いて保護層を形成するに際して、これの高速成膜を行う目的でスパッタ条件を高出力スパッタ条件とすると、ターゲット材に割れが発生し易くなり、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは,上述の観点から、上記の光記録媒体保護層形成用の従来ターゲット材に着目し、これの耐割損性向上を図るべく研究を行った結果、
上記の従来ターゲット材を構成するホットプレス焼結体におけるＳｉＯ2粒子（粉末）とＺｎＳ粒子（粉末）の界面部には、走査型電子顕微鏡による組織観察で何らの反応生成相も観測されないが、上記の従来ターゲット材におけるＳｉＯ2粉末とＺｎＳ粉末に加えて所定割合の酸化亜鉛（以下、ＺｎＯで示す）粉末を配合し、混合してなる混合粉末のホットプレス焼結体においては、ホットプレス時に、前記ＺｎＯ粉末の作用で前記ＳｉＯ2粉末とＺｎＳ粉末の界面部に主体が組成式：Ｚｎ2ＳｉＯ4で示されるけい酸亜鉛からなる反応生成相が形成され、この反応生成相によって粒子（粉末）相互間の密着性が著しく向上するようになることから、この結果のホットプレス焼結体を光記録媒体保護層形成用ターゲット材として用い、高速成膜を行うために高出力スパッタ条件を適用しても前記ターゲット材における粒子（粉末）相互間の密着性向上効果による耐割損性向上効果によってこれの割れが著しく抑制されるようになり、長期に亘っての実用を可能とし、さらに前記ＺｎＯ粉末と共に、所定割合の酸化ガリウム（以下、Ｇａ2Ｏ3で示す）粉末、酸化チタン（以下、ＴｉＯ2で示す）粉末、酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯで示す）粉末、および酸化ニオブ（以下、Ｎｂ2Ｏ3で示す）粉末のうちの１種を配合すると、これら後者の粉末が前記ＺｎＯ粉末の作用を一層促進し、粒子（粉末）相互間の密着性を一段と強固なものとして、ターゲット材の耐割損性の更なる向上をもたらすようになり、しかも、前記ＺｎＯ粉末、並びにＧａ2Ｏ3粉末、ＴｉＯ2粉末、ＭｇＯ粉末、およびＮｂ2Ｏ3粉末（以下、Ｇａ2Ｏ3粉末からＮｂ2Ｏ3粉末までを総称して「ＺｎＯ作用促進酸化物粉末」と云う）は光記録媒体保護層の特性評価基準となる光屈折率および光透過率にほとんど影響を及ぼすことがない、すなわち前記ＺｎＯ粉末およびＺｎＯ作用促進酸化物粉末を配合しても上記従来ターゲット材を用いて形成した光記録媒体保護層の示す光屈折率および光透過率と同等の光屈折率と光透過率を示すという研究結果を得たのである。
【０００５】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
ＳｉＯ2：４〜２０％、
ＺｎＯ：２０〜３５％、
ＺｎＯ作用促進酸化物（Ｇａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、およびＮｂ2Ｏ3）のうちの１種：０．５〜５％、
ＺｎＳ：残り、
の配合組成を有する混合粉末のホットプレス焼結体で構成してなる、光記録媒体保護層形成用ターゲット材に特徴を有するものである。。
【０００６】
この発明の光記録媒体保護層形成用ターゲット材を構成するホットプレス焼結体の配合組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）ＳｉＯ2
ＺｎＳは、光記録媒体保護層に要求される高い光屈折率と光透過率、さらに耐熱性を具備することから、光記録媒体保護層の主要成分として用いられている。反面ＺｎＳ単独で例えば光ディスクの保護層を形成した場合、内部応力の高い保護層となってしまい、この状態で前記光ディスクに記録のためのレーザー照射を行うと、前記レーザー照射に伴う急熱・急冷によって前記保護層に割れが発生し易いものとなる。
そこで、光記録媒体保護層ではＺｎＳにＳｉＯ2を配合して、保護層中の残留内部応力を低減するようにしたものである。
したがって、ホットプレス焼結体におけるＳｉＯ2の配合割合が４％未満では、前記保護層における内部応力の発生を抑制する作用が不充分であり、一方その配合割合が２０％を超えると、ＺｎＳによってもたらされる上記の特性に低下傾向が現れるようになることから、その配合割合を４〜２０％、望ましくは１０〜１５％と定めた。
【０００７】
（ｂ）ＺｎＯ
上記の通り、所定割合に配合されたＳｉＯ2粉末とＺｎＳ粉末の混合粉末からのホットプレス焼結体は、前記ＳｉＯ2粉末とＺｎＳ粉末の相互間の密着性が不充分であるために、これに高出力スパッタが負荷されると、割れが発生し易くなることから、高速成膜に適用することができないものである。
これに対して、前記ＳｉＯ2粉末とＺｎＳ粉末に加えて所定割合のＺｎＯ粉末を配合してなる混合粉末のホットプレス焼結体においては、前記ＺｎＯ粉末の作用で前記ＳｉＯ2粉末とＺｎＳ粉末の界面部に主体が組成式：Ｚｎ2ＳｉＯ4で示されるけい酸亜鉛からなる反応生成相が形成され、この反応生成相によって粒子（粉末）相互間の密着性が著しく向上したものになることから、ターゲット材としての適用に際して、高速成膜を行うために前記ターゲット材に高出力スパッタを負荷しても、割れの発生が著しく抑制されるようになるのである。
したがって上記ＺｎＯ粉末による粒子（粉末）相互間の密着性向上効果を十分に発揮させ、もってすぐれた耐割損性を確保するためには、その配合割合が２０％未満では不充分で、２０％以上の配合が必要であり、一方その配合割合が３５％を越えると、例えば光ディスクの保護層とした場合に、レーザー光の吸収が大きくなるなどの光学特性の劣化が避けられなくなることから、その配合割合を２０〜３５％、望ましくは２５〜３０％と定めた。
【０００８】
（ｃ）ＺｎＯ作用促進酸化物
これらの粉末には、上記の通りＺｎＯ粉末による粒子（粉末）相互間の密着性向上効果をさらに一段と向上させる作用があるが、その配合割合が０．５％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その配合割合が５％を越えると、ＺｎＳによってもたらされる上記の特性に低下傾向が現れるようになることから、その配合割合を０．５〜５％、望ましくは１〜３％と定めた。
【０００９】
【発明の実施の態様】
つぎに、この発明の光記録媒体保護層形成用ターゲット材を実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、平均粒径：５μｍを有する純度：９９．９９９％以上のＺｎＳ粉末、同１０μｍを有する純度：９９．９９％以上のＳｉＯ2粉末、および同３μｍを有する純度：９９．９％以上のＺｎＯ粉末、さらにいずれも３μｍの平均粒径を有し、かつ９９．９％以上の純度をもったＧａ2Ｏ3粉末、ＴｉＯ2粉末、ＭｇＯ粉末、およびＮｂ2Ｏ3粉末を用意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで２時間混合した後、この混合粉末を黒鉛型に充填した状態で、ホットプレス装置に装入し、雰囲気：１×１０-2Ｔｏｒｒの真空雰囲気、温度：１１５０℃、圧力：２５０ｋｇｆ／ｃｍ2、保持時間：３時間の条件で焼結してホットプレス焼結体とすることにより、いずれも直径：１２５ｍｍ×厚さ：５ｍｍの寸法をもった本発明ターゲット材１〜４および従来ターゲット材１〜５をそれぞれ製造した。
【００１０】
ついで、まず、この結果得られた本発明ターゲット材１〜４を構成するホットプレス焼結体のＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、およびＮｂ2Ｏ3について、光記録媒体保護層の特性評価基準となる光屈折率および光透過率に及ぼす影響を調べた。
すなわち、上記の本発明ターゲット材１〜４および従来ターゲット材１〜５のそれぞれを、無酸素銅製の水冷バッキングプレートにハンダ付けした状態で、図１に示される構造をもった高周波マグネトロンスパッタリング装置に装着し、まず装置内を真空排気装置にて１×１０-6Ｔｏｒｒの真空雰囲気とした後、Ａｒガスを導入して装置内雰囲気を１．５×１０-3Ｔｏｒｒのスパッタガス圧とし、引き続いて高周波電源よりマッチングボックスを介してターゲット材に５００Ｗ（平均電力密度：４．１ｗ／ｃｍ２）のスパッタ電力を印加して、前記ターゲット材と対向し、かつ５ｃｍの間隔を設けて平行配置した直径：３ｃｍ×厚さ：０．５ｍｍのガラスからなる基板と前記ターゲット材間にプラズマを発生させ、プラズマ中のＡｒイオンを前記ターゲット材の表面に衝突させて前記ターゲット材をスパッタし、スパッタ粒子を前記基板表面に蒸着することにより厚さ：９０ｎｍの光記録媒体保護層を形成した。
この結果形成された光記録媒体保護層の光屈折率および光透過率を評価する目的で、波長：７８０ｎｍのレーザー光を用い、屈折率および消衰係数を測定した。この測定結果を表２に示した。
【００１１】
ついで、上記の各種ターゲット材の耐割損性を評価する目的で、ターゲット材へのスパッタ電力の印加条件を、上記の５００Ｗから１００Ｗづつ上げて行き、この間上昇スパッタ電力毎に１分間保持する条件とする以外は、上記の光記録媒体保護層形成条件と同一の条件でスパッタを行い、前記ーゲット材に割れが発生した時点の印加スパッタ電力（割れ発生臨界スパッタ電力）を測定した。この測定結果を表２に示した。
【００１２】
【表１】
0003915109.tif 000002
【００１３】
【表２】
0003915109.tif 000003
【００１４】
【発明の効果】
表１、２に示される結果から、ＺｎＳ粉末およびＳｉＯ2粉末に加えて、ＺｎＯ粉末とＺｎＯ作用促進酸化物粉末を配合してなるホットプレス焼結体で構成された本発明ターゲット材１〜４は、ＺｎＳ粉末とＳｉＯ2粉末のホットプレス焼結体からなる従来ターゲット材１〜５に比して、著しく高い割れ発生臨界スパッタ電力を示し、このことは高出力スパッタに対してすぐれた耐割損性をもつことを示すものであり、さらに前記本発明ターゲット材１〜４および前記従来ターゲット材１〜５によって形成された保護層の示す屈折率および消衰係数の比較から、前記ＺｎＯ粉末およびＺｎＯ作用促進酸化物粉末の配合によっても屈折率および消衰係数にほとんど変化が見られないことが明らかである。
上述のように、この発明のターゲット材は、高出力スパッタの負荷によっても割れの発生が抑制され、すぐれた耐割損性を示すことから、従来光記録媒体保護層と同等の特性を具備した保護層の高速成膜を可能とし、生産性の向上に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  高周波マグネトロンスパッタリング装置を例示する概略縦断面図である。
【図１】
0003915109.tif 000004