JPH04280960A - 組成均一性に優れる光学式記録媒体の反射膜用Ａｌ合金薄膜形成用溶製Ａｌ合金スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ合金薄膜及びＡｌ
合金スパッタリングターゲットに関し、詳細には、光磁
気ディスク等の光学式記録媒体の反射膜等に用いられる
アルミニウム合金薄膜（Ａｌ合金薄膜）、及び、Ａｌ合
金薄膜形成用Ａｌ合金スパッタリングターゲットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光学式記録媒体は、磁気記録媒体に比し
、情報の記録密度が高く、しかも該情報の再生を非接触
で行い得るという特性を有しているため、近年その用途
が拡大されつつある。

【０００３】光学式記録媒体の中、再生専用光ディスク
では従来より光反射層（反射膜）が設けられており、近
年は光磁気ディスク等の書き換え可能な光学式記録媒体
においても信号品質向上（即ち　Ｃ／Ｎ比向上）等の目
的から反射膜を設けたものが提案され、反射膜の使用は
年々増大する傾向にある。

【０００４】かかる反射膜には、反射率が高いことが要
求されるため、従来より基板上に純Ａｌ薄膜を形成した
ものが用いられている。しかし、純Ａｌ薄膜は耐食性に
劣り、大気中での長時間放置により腐食し、反射率の低
下や孔食発生を起こし、情報（信号）再生時の読み取り
誤り率（エラレート）の増加を生じるという難点がある
。 又、純Ａｌ薄膜には熱伝導率が高く、光磁気記録媒体に
用いた場合、記録感度の大幅な低下を引き起こすという
難点がある。

【０００５】このような難点を改善するための策として
、種々の組成のＡｌ合金薄膜が提案されている。例えば
、Ｓｉ，　Ｍｇ及び／又はＣｕを含有するＡｌ合金薄膜
、Ｐｔ又はＰｄを含有するＡｌ合金薄膜が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記提案さ
れている従来のＡｌ合金薄膜においては、純Ａｌ薄膜よ
りは耐食性に優れているものの、まだまだ耐食性の点で
充分でなくて光学式記録媒体の情報記録再生に関する長
期信頼性を確保し得ないという問題点がある。又、純Ａ
ｌ薄膜よりは熱伝導率が低下するものの、光磁気記録媒
体に用いた場合の記録感度は充分でないという問題点が
ある。

【０００７】又、Ａｌ合金薄膜を形成するに際し、膜の
合金組成の均一性を確保する必要があり、そのためには
蒸着法よりもスパッタリング法を採用することが望まし
い。しかし、スパッタリング法は、蒸着法の場合に比し
膜形成速度が低く、薄膜形成に長時間を要するので、量
産において薄膜形成プロセスのスループットが低下し、
生産性向上の障害となり易い。従って、前記従来のＡｌ
合金薄膜においては、その薄膜形成に長時間を要し、生
産性が低いという問題点もある。

【０００８】そこで、更に上記問題点の改善策が検討さ
れ、その結果　ＩＶａ族、Ｖａ族遷移元素を添加した２
元系又は３元系のＡｌ合金薄膜が開発され、提案されて
いる。しかし、これらには下記問題点がある。

【０００９】即ち、かかるＡｌ合金薄膜は、次のいづれ
かのスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング
により基板上に形成される。 ■　　純Ａｌターゲット上に添加元素（金属）の小片を
置いたターゲット。 ■　　純Ａｌと添加金属の小片のブロックをモザイク状
に配列したターゲット。 ■　　純Ａｌと添加金属の粉末を混合し、焼結してなる
ターゲット。 ■　　純Ａｌと添加金属を溶解し鋳造（又は更に鍛造）
してなる溶製Ａｌ合金スパッタリングターゲット。

【００１０】ところが、■及び■による場合には、Ａｌ
と添加元素とのスパッタ収率及び出射角度が異なるため
、スパッタリング条件や装置により膜組成が様々に変化
し、組成調整が難しく、所定のＡｌ合金薄膜を安定して
得るのが極めて困難である。

【００１１】■による場合には、Ａｌと添加金属との比
重が大きく異なるため、均一混合が難しく、ターゲット
の組成が不均一になり、その結果Ａｌ合金薄膜の組成が
不均一になり易い。又、両粉末とも活性であって酸素を
吸収し易いので、Ａｌ合金薄膜は多量の酸素を含有し、
そのため反射率が低下するという問題点もある。

【００１２】■による場合は、Ａｌと添加元素との融点
が大きく異なるため、添加元素濃度が高いとき、溶解自
体が難しく、又、溶湯の組成制御が難しく、Ａｌ合金薄
膜の組成均一性が確保し難い。又、鋳造時に金属間化合
物が晶出分散するため、所定の組成及びその均一性を有
するＡｌ合金薄膜を安定して得るのが難しく、製造歩留
が低下して経済性の低下を招くという問題点がある。

【００１３】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は従来のものがもつ以上のよう
な問題点を解消し、反射率が高く、耐食性に優れ、熱伝
導率が低く、又、組成の均一性に優れて生産性に優れた
Ａｌ合金薄膜及びＡｌ合金薄膜形成用Ａｌ合金スパッタ
リングターゲットを提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るＡｌ合金薄膜及びＡｌ合金薄膜形成
用Ａｌ合金スパッタリングターゲットは、次のような構
成としている。

【００１５】即ち、請求項１に記載のＡｌ合金薄膜は、
合金成分としてＭｎを　０．１〜１５ａｔ％含有するこ
とを特徴とするＡｌ合金薄膜である。

【００１６】請求項２に記載のＡｌ合金薄膜は、合金成
分としてＭｎを　０．１〜１５ａｔ％含有し、且つＨｆ
，Ｔａのうちの１種又は２種以上を　０．１〜１０ａｔ
％含有すると共に、これらの合金成分の総量が　０．２
〜２０ａｔ％であることを特徴とするＡｌ合金薄膜であ
る。

【００１７】請求項３に記載のＡｌ合金薄膜は、再生専
用型又は追記型の光ディスク等の光学式記録媒体の反射
膜として用いる請求項１又は請求項２に記載のＡｌ合金
薄膜である。

【００１８】請求項４に記載のＡｌ合金薄膜は、スパッ
タリングにより形成されている請求項１又は請求項２に
記載のＡｌ合金薄膜である。

【００１９】請求項５に記載のスパッタリングターゲッ
トは、合金成分としてＭｎを　０．１〜１５ａｔ％含有
するＡｌ合金薄膜形成用溶製Ａｌ合金スパッタリングタ
ーゲットである。

【００２０】請求項６に記載のスパッタリングターゲッ
トは、合金成分としてＭｎを　０．１〜１５ａｔ％含有
し、且つＨｆ，Ｔａのうちの１種又は２種以上を　０．
１〜１０ａｔ％含有すると共に、これらの合金成分の総
量が　０．２〜２０ａｔ％であるＡｌ合金薄膜形成用溶
製Ａｌ合金スパッタリングターゲットである。

【００２１】

【作用】本発明は、種々の組成の溶製Ａｌ合金ターゲッ
トを製作し、その合金組成均一性を調べると共に、これ
らターゲットを使用して、スパッタリング法によりＡｌ
合金薄膜を形成し、それらＡｌ合金薄膜の組成、反射率
、耐食性及び熱伝導率を調べ、その結果得られた下記知
見に基づくものである。

【００２２】即ち、合金成分としてＭｎを含有するＡｌ
合金薄膜は、純Ａｌ薄膜と同等の高反射率を有し、又、
他のＡｌ合金薄膜に比して極めて耐食性に優れると共に
熱伝導率が低いという知見が得られた。このとき、Ｍｎ
の含有量は０．１　ａｔ％以上にすることが必要であり
、０．１　ａｔ％未満では耐食性が不充分になると共に
熱伝導率が高くて良くない。しかし、Ｍｎ含有量が１５
ａｔ％を超えると、反射率が低下すると共に、高温条件
下での保存中に記録ビットを超える大きさの析出物を生
じて情報の読み取りエラーを招く可能性があり、又、合
金の融点及び塑性が上昇するために溶製Ａｌ合金ターゲ
ットの製造の際に組成均一性の低下や鋳塊加工の割れ発
生等の問題が生じるようになる。 従ってＭｎの含有量は　０．１〜１５ａｔ％にすること
が必要である。

【００２３】尚、Ｍｎはスパッタリングの際の膜形成速
度に影響を及ぼさないので、上記Ｍｎ含有Ａｌ合金薄膜
の生産性は純Ａｌ薄膜の生産性と同等である。又、Ａｌ
とＭｎとの融点差が比較的小さいため、前記ＩＶａ族、
Ｖａ族遷移元素添加の場合に比し、溶解及び溶湯の組成
制御が容易であり、従って、溶製Ａｌ合金ターゲットの
組成均一性に優れ、所定の組成及び優れた組成均一性を
有するＡｌ合金薄膜を安定して得易い。

【００２４】故に、Ｍｎを　０．１〜１５ａｔ％含有す
るＡｌ合金薄膜は、反射率が高く、耐食性に優れ、熱伝
導率が低く、又、組成の均一性に優れて生産性に優れて
いる。

【００２５】更に、Ｈｆ，Ｔａのうちの１種又は２種以
上（以降、Ｈｆ等という）を　０．１〜１０ａｔ％含有
すると、スパッタリングの際の膜形成速度がより著しく
向上する。該向上効果はＨｆ等：０．１　ａｔ％未満で
は殆ど認められず、Ｈｆ等：０．１　ａｔ％以上にする
必要がある。しかし、Ｈｆ等：１０ａｔ％超及び／又は
Ｍｎ及びＨｆ等の含有量の総量：２０ａｔ％超では反射
率の低下及び析出物に起因する読み取りエラーを招くよ
うになる。従って、Ｈｆ等：　０．１〜１０ａｔ％にす
ると共にＭｎ及びＨｆ等の総量：２０ａｔ％以下にする
ことが必要であるという知見が得られた。

【００２６】そこで、本発明に係るＡｌ合金薄膜は、前
述の如く、合金成分としてＭｎを　０．１〜１５ａｔ％
含有するようにしており、従って、前記知見よりして、
反射率が高く、耐食性に優れ、熱伝導率が低く、又、組
成の均一性に優れて生産性に優れたものになり得る（請
求項１記載のＡｌ合金薄膜）。

【００２７】又、Ｍｎを　０．１〜１５ａｔ％含有し、
更にＨｆ等を　０．１〜１０ａｔ％含有すると共に、こ
れらの合金成分の総量が　０．２〜２０ａｔ％になるよ
うにしている。このようにすると、スパッタリングの際
の膜形成速度がより著しく向上して生産性がさらに優れ
たものになる（請求項２記載のＡｌ合金薄膜）。

【００２８】本発明に係るＡｌ合金薄膜は上記の如く優
れた特性を有するので、再生専用型又は追記型の光ディ
スク等の光学式記録媒体の反射膜として好適に用いるこ
とができ、高記録感度と高　Ｃ／Ｎ比とを両立した記録
媒体を構成し得る。

【００２９】上記Ａｌ合金薄膜は、スパッタリングによ
り形成されている方が膜の合金組成の均一性がより優れ
ていて望ましい（請求項４記載のＡｌ合金薄膜）。

【００３０】一方、本発明に係るＡｌ合金スパッタリン
グターゲットは、前述の如く、合金成分としてＭｎを　
０．１〜１５ａｔ％含有する溶製Ａｌ合金スパッタリン
グターゲット、又は、Ｍｎを　０．１〜１５ａｔ％含有
し且つＨｆ等を　０．１〜１０ａｔ％含有すると共に、
これらの合金成分の総量が　０．２〜２０ａｔ％である
溶製Ａｌ合金ターゲットである（請求項５又は請求項６
記載のスパッタリングターゲット）。

【００３１】かかる溶製Ａｌ合金スパッタリングターゲ
ットは溶製過程を経て製されたＡｌ合金であるので組成
的に均一であり、そのため使用中の組成の経時変化が生
じず、又、スパッタ率及び出射角度が均一であるので、
ターゲットの組成と得られる合金膜の組成とが略一致す
る。故に、前記組成を有する本発明に係るＡｌ合金薄膜
（請求項１、２に記載のもの）を確実に安定して得るこ
とができるようになる。

【００３２】又、上記ターゲット材は溶製過程を経て製
されるので酸素含有量を低水準にし得、そのため低酸素
量で、高反射率のＡｌ合金薄膜膜が確実に得られる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）合金４Ｋｇを真空下で誘導溶解
し、水冷銅鋳型内に鋳造し、Ｍｎを２〜１５ａｔ％含有
する２元系Ａｌ合金鋳塊を得た。該鋳塊よりスパッタリ
ングターゲットを採取し、これを用いてＤＣマグネトロ
ンスパッタリング法により厚さ：１．２７ｍｍの透明ポ
リカーボネート樹脂基板上に厚さ：５００ÅのＡｌ合金
薄膜（反射膜）を形成した。該反射膜の上にアクリル樹
脂よりなる保護膜（厚さ：１０μｍ）をスピンコートに
より塗布し、試料を作成した。

【００３４】上記試料について、波長：７８０ｎｍのレ
ーザー光による反射率を透明ポリカーボネート樹脂基板
側から測定した。その結果、図１に示す如くいづれの試
料も６０％以上の高い反射率（初期反射率）を示した。

【００３５】次に、上記試料について、環境加速試験と
して　ＰＣＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅ
ｓｔ；温度　１０５℃，圧力　１．２ａｔｍ，　　湿度
　１００％ＲＨ　）を行ない、反射膜の耐食性を評価し
た。耐食性は波長：７８０ｎｍのレーザー光による反射
率の減少量より評価した。ＰＣＴ：３０時間後における
反射率減少量を図２に示す。Ｍｎ：０．１ａｔ％以上の
添加により反射率減少量が著しく少なくなり、耐食性に
優れることが判る。

【００３６】（実施例２）実施例１の場合と同様のター
ゲットを用いて同様のスパッタリング法により、厚さ：
１５０μｍ　のガラス基板上に厚さ：１０μｍ　のＡｌ
合金薄膜を形成した。この試料について光交流法による
熱伝導率測定を行った。図３に示す如く、Ｍｎを添加す
ることにより熱伝導率が著しく低下した。

【００３７】又、更にＴａを３ａｔ％添加した場合につ
いても実施したところ、図３に示す如く熱伝導率がさら
に低下した。このようにＴａも熱伝導率を低下させる効
果があり、Ｍｎ及びＴａを含有する３元系Ａｌ合金薄膜
ではＭｎ及びＴａの相乗効果により熱伝導率を大幅に低
下させ得る。

【００３８】（実施例３）合金４Ｋｇを真空下で誘導溶
解し、水冷銅鋳型内に鋳造し、Ｍｎを２ａｔ％含有する
板状のＡｌ合金鋳塊を得た。又、比較のためＭｏを２ａ
ｔ％含有する板状Ａｌ合金鋳塊を得た。これら鋳塊の種
々の位置より分析試料を採取し　ＩＣＰ法により分析し
、鋳塊内の合金組成分布を調べた。その結果、Ｍｏの最
大、最小及び平均濃度は２．５３、１．８２及び２．０
４０ａｔ％、Ｍｎの最大、最小及び平均濃度は２．２２
、２．０５及び２．０９６ａｔ％であり、Ｍｏ含有Ａｌ
合金に比してＭｎ含有Ａｌ合金は組成均一性に優れてい
ることが判った。

【００３９】（実施例４）蒸発源として、Ｍｎを２ａｔ
％含有する溶製Ａｌ合金ターゲット上に　５ｍｍ×５ｍ
ｍ　のＴａチップ（純度：９９．９％）を所定量設置し
た複合ターゲット、又は、Ｍｎを２ａｔ％及びＴａを所
定量含有する溶製Ａｌ合金ターゲットを使用し、ＤＣマ
グネトロンスパッタリング法により一定時間スパッタリ
ングを行い、ガラス基板上に種々のＡｌ−Ｍｎ−Ｔａ合
金薄膜を形成した。

【００４０】上記薄膜について、ＩＣＰ　により組成分
析し、又、膜厚測定により膜形成速度を算出した。その
結果得られた薄膜中Ｔａ量と膜形成速度との関係を図４
に示す。複合ターゲット、溶製Ａｌ合金ターゲットとも
、Ａｌ−Ｍｎ　合金に更にＴａを添加することにより、
スパッタリング時の膜形成速度が著しく増大し、Ｔａ量
の増加に伴って膜形成速度が増大している。又、溶製Ａ
ｌ合金ターゲットは、複合ターゲットに比し膜形成速度
に及ぼすＴａ添加の効果が大きい。この理由は、溶製Ａ
ｌ合金ターゲットは、ターゲット材全体にわたってＴａ
が均一に分散しているためである。

【００４１】尚、上記Ｔａに代えてＨｆを用いた場合も
上記と同様の効果が得られる。又、かかるＴａやＨｆの
効果はＭｎ濃度の大小にかかわらず認められるものであ
る。

【００４２】（実施例５）Ａｌ−０．６ａｔ％Ｍｎ　、
Ａｌ−０．６ａｔ％Ｍｎ−２．０ａｔ％Ｔａの組成を有
する溶製Ａｌ合金ターゲットを使用し、実施例１と同様
のスパッタリングをしてＡｌ合金薄膜を形成した後、該
薄膜について実施例１と同様のＰＣＴ　による耐食性試
験を行った。その結果得られたＰＣＴ　の試験時間と反
射率減少量との関係を図５に示す。Ａｌ−０．６ａｔ％
Ｍｎ−２．０ａｔ％Ｔａ合金薄膜は、Ａｌ−０．６ａｔ
％Ｍｎ　合金薄膜に比し反射率減少量が少なく、耐食性
に優れ、Ｍｎ及びＴａ添加効果の加成性により、Ｍｎを
単独添加した合金薄膜よりも耐食性に優れることが判る
。尚、耐食性の向上に及ぼす元素添加効果の加成性は、
本発明における合金組成及びその成分範囲の全てにおい
て成立する。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係るＡｌ合金薄膜は、反射率が
高く、耐食性に優れ、熱伝導率が低く、又、組成の均一
性に優れて生産性に優れている。従って、光学式記録媒
体の反射膜として好適に使用し得、　Ｃ／Ｎ比、記録感
度及び耐久性に優れ、又、長期間にわたって反射率低下
や孔食発生が生じ難くてエラレートが増加し難い記録媒
体を、安定して経済性良く構成し得るようになる。

【００４４】又、本発明に係るＡｌ合金薄膜形成用溶製
Ａｌ合金スパッタリングターゲットによれば、上記本発
明に係るＡｌ合金薄膜を確実に安定して製造し得るよう
になる。更には、生産性を大幅に向上し得るので経済性
が高まり、又、酸素量が低くて高反射率のＡｌ合金薄膜
膜が確実に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係るＡｌ合金薄膜のＭｎ量と反射率
との関係を示す図である。

【図２】実施例１に係るＡｌ合金薄膜のＭｎ量と環境加
速試験での反射率減少量との関係を示す図である。

【図３】実施例２に係るＡｌ合金薄膜のＭｎ量と熱伝導
率との関係を示す図である。

【図４】実施例４に係る　Ａｌ−２ａｔ％Ｍｎ合金のＴ
ａ量とスパッタリング時の膜形成速度との関係を示す図
である。

【図５】実施例５に係るＡｌ合金薄膜についての環境加
速試験時間と反射率の減少量との関係を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　合金成分としてＭｎを　０．１〜１５
   ａｔ％含有することを特徴とするＡｌ合金薄膜。
2. 【請求項２】　　合金成分としてＭｎを　０．１〜１５
   ａｔ％含有し、且つＨｆ，Ｔａのうちの１種又は２種以
   上を　０．１〜１０ａｔ％含有すると共に、これらの合
   金成分の総量が０．２〜２０ａｔ％であることを特徴と
   するＡｌ合金薄膜。
3. 【請求項３】　　再生専用型又は追記型の光ディスク等
   の光学式記録媒体の反射膜として用いる請求項１又は請
   求項２に記載のＡｌ合金薄膜。
4. 【請求項４】　　スパッタリングにより形成されている
   請求項１又は請求項２に記載のＡｌ合金薄膜。
5. 【請求項５】　　合金成分としてＭｎを　０．１〜１５
   ａｔ％含有するＡｌ合金薄膜形成用溶製Ａｌ合金スパッ
   タリングターゲット。
6. 【請求項６】　　合金成分としてＭｎを　０．１〜１５
   ａｔ％含有し、且つＨｆ，Ｔａのうちの１種又は２種以
   上を　０．１〜１０ａｔ％含有すると共に、これらの合
   金成分の総量が０．２〜２０ａｔ％であるＡｌ合金薄膜
   形成用溶製Ａｌ合金スパッタリングターゲット。