スパッタリングターゲット、及び、光メディアの製造方法
【課題】耐電力特性が高く、高い成膜速度での成膜が可能なスパッタリングターゲット及び光メディアの製造方法を提供する。
【解決手段】シリカを主成分とするマトリクス、及び、マトリクス中に分散した酸化ビスマス粒子を備えたスパッタリングターゲットで、酸化ビスマス粒子の平均粒径が３〜７μｍとし、シリカと、酸化ビスマスと、の合計に対するシリカのモル分率が、４０〜７０％とする。また、本スパッタリングターゲットにより光メディアの光記録層を成膜する。
【解決手段】シリカを主成分とするマトリクス、及び、マトリクス中に分散した酸化ビスマス粒子を備えたスパッタリングターゲットで、酸化ビスマス粒子の平均粒径が３〜７μｍとし、シリカと、酸化ビスマスと、の合計に対するシリカのモル分率が、４０〜７０％とする。また、本スパッタリングターゲットにより光メディアの光記録層を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲット、及び、光メディアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射層を基板上に形成し、この反射層上に光記録層や、読取や書込み時に光が透過する透明カバー層等をさらに形成することにより製造される光ディスク（例えば、ＢＤ（ブルーレイ・ディスク）−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒ、ＢＤ−ＲＥ等）、光カード等の光メディアが知られている。このような光メディアにおいて、記録層として、酸化ビスマスを含む酸化物材料が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
そして、このような記録層は、通常、酸化ビスマスを含む酸化物材料からなるスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により製造することが知られている。また、酸化ビスマスを含むガラスターゲットも知られている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６１８３１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７３１６７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０９１９号公報
【特許文献４】特開２００５−２６４２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高速で成膜すべく、例えば直径２００ｍｍの円形の従来のスパッタリングターゲットに対して３ｋＷ程度の電力を投入すると、スパッタリングターゲットが割れてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、耐電力特性の高いスパッタリングターゲット及びその製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るスパッタリングターゲットは、シリカを主成分とするマトリクス、及び、前記マトリクス中に分散した酸化ビスマス粒子を備える。
【０００８】
本発明にかかるスパッタリングターゲットは、高い電力を印加しても割れ難くい。
【０００９】
ここで、酸化ビスマス粒子の平均粒径が３〜７μｍであることが好ましい。これによれば、スパッタリングターゲットは十分な強度を有する。
【００１０】
また、シリカと、酸化ビスマスと、の合計に対するシリカのモル分率が、４０〜７０％であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る光メディアの製造方法は、光記録層を備える光メディアの製造方法であって、上述のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリングにより前記光記録層を成膜する工程を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐電力特性が高く、高い成膜速度での成膜が可能なスパッタリングターゲット及び光メディアの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る光ディスク２００の断面図である。
【図２】図２は、実施例１で得られたターゲットの断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（スパッタリングターゲット）
本実施形態に係るスパッタリングターゲットについて説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、シリカを主成分とするマトリクス中に、酸化ビスマス粒子が分散している。
【００１６】
マトリクスは連続相であり、シリカを９９質量％以上含む。シリカは、通常ＳｉＯ２である。マトリクス中に添加可能な他の材料としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられ、上限濃度は２０００ｍａｓｓ ｐｐｍ程度である。
【００１７】
酸化ビスマス粒子は、好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３粒子である。特に、酸化ビスマス粒子として、α型すなわち単斜晶系のＢｉ２Ｏ３粒子が好ましい。
【００１８】
マトリクス中に分散する酸化ビスマス粒子の平均粒径は、３〜７μｍであることが好ましい。なお、平均粒径は、例えば、断面ＳＥＭ写真の定方向接線径の平均値より取得できる。
【００１９】
シリカ、及び、酸化ビスマスの合計に対する、シリカのモル分率は特に限定されないが、４０〜７０％が好ましく、より好ましくは、５０〜７０％である。
【００２０】
このスパッタリングターゲットは、酸化ビスマス粒子以外の不可避的不純物粒子を含むことができる。不可避不純物粒子としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等の粒子が挙げられ、それぞれ、１０００ｍａｓｓ ｐｐｍ程度まで許容することができる。
【００２１】
ターゲットの形状や大きさ等は特に限定されず、例えば、直径１２７〜３００ｍｍ程度の円板とすることができる。
【００２２】
本実施形態によれば、例えば直径２００ｍｍの円形のターゲットに対して３ｋＷ程度の高電力を投入してスパッタリングを行なっても、スパッタリングターゲットの割れが少ない。従って、成膜速度を向上することができ、光メディア等の生産性を高めることができる。この理由は明らかではないが、マトリクスを構成するシリカが他の酸化物に比して酸化ビスマスとの相性が良いことがその一因として考えられる。
【００２３】
（スパッタリングターゲットの製造方法）
まず、本実施形態にかかるスパッタリングターゲットの製造方法の一例について説明する。
【００２４】
まず、シリカ粒子を用意する。
【００２５】
シリカ粒子の純度は９９．９５質量％以上であることが好ましい。シリカ粒子の平均粒径は特に限定されないが、焼結性を高めるために０．１〜１．０μｍが好ましい。シリカ粒子は結晶質でも非晶質でも構わない。
【００２６】
続いて、酸化ビスマス粒子（例えば、Ｂｉ２Ｏ３粒子）を用意する。酸化ビスマス粒子の純度は９９．９５質量％以上であることが好ましい。酸化ビスマス粒子の平均粒径は、０．０５〜０．５μｍであることが好ましい。
【００２７】
続いて、シリカ粒子と、酸化ビスマス粒子とを混合する。混合方法は特に限定されないが、ボールミル中で混合することが好ましい。ボールミル中での混合は、乾式でも、湿式でもよい。湿式の場合には、溶媒として、例えばエタノール、アセトンなどを使用できる。
【００２８】
混合時の、マトリクス成分であるシリカ粒子と、分散成分である酸化ビスマス粒子との比率は、酸化ビスマス粒子がマトリクス成分中に分散できれば特に限定されないが、酸化ビスマス、及び、シリカの合計に対する、シリカのモル分率が４０〜７０％となるように混合することが好ましく、５０〜７０％とすることがより好ましい。
【００２９】
続いて、得られた混合物をプレスすることにより成形体を得る。プレス方法は特に限定されず、等方プレスでも、一軸プレスでもよい。プレス圧も特に限定されないが、例えば、１５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ２とすることができる。
【００３０】
その後、得られた成形体を焼成する。ここでは、成形体のガラス化を防ぐべく成形体が溶融しない条件で焼成すればよい。好ましい最高到達温度は、８００℃〜９００℃である。焼成保持時間も特に限定されず、２〜２０時間とすることができる。
【００３１】
焼成雰囲気は特に限定されないが、空気中等の酸素含有雰囲気が好ましい。焼成時に等方圧力を印加する必要は無い。
【００３２】
続いて、得られた焼成体を所定の大きさに切断等の加工をして、スパッタリングターゲットが完成する。ターゲットの形状や大きさ等は特に限定されず、例えば、直径１２７〜３００ｍｍ程度の円板とすることができる。
【００３３】
このようにして得られた光メディア用スパッタリングターゲットは、シリカを主成分とするマトリクス中に、酸化ビスマスの粒子が分散しており、上述のように、耐電力特性の高いスパッタリングターゲットが得られる。
【００３４】
（光ディスク２００）
図１を参照して、本実施形態に係る光ディスク（光メディア）２００について説明する。
【００３５】
光ディスク２００は、例えば、ＢＤ−ＲやＢＤ−ＲＥといわれる書き込みが可能なディスクである。具体的なサイズとしては、例えば、外径が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍである円盤状をなすことができる。この光ディスク２００は、支持基板（基板）１０、反射層２０Ａ、干渉層２２、光記録層２４、干渉層２２、中間層３０、反射層２０Ｂ、干渉層２２、光記録層２４、干渉層２２、透明カバー層４０、及び、トップコート層５０、を備えて構成されているものである。すなわち、この光ディスク２００は、干渉層２２／光記録層２４／干渉層２２という積層体を２層有する。本実施態様にかかる光ディスク２００は、波長λが３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、好ましくは約４０５ｎｍであるレーザビームＬＢを支持基板１０とは反対側のトップコート層５０側から入射することによってデータの記録や、必要に応じて読み取りを行うことが可能な光ディスクである。
【００３６】
支持基板１０は、光ディスク２００に求められる厚み（約１．２ｍｍ）を確保するために用いられる円盤状の基板であり、その一方の面には、その中心部近傍から外縁部に向けて、レーザビームＬＢをガイドしたり記録用の凹凸の下地となるためのグルーブＧ及びランドＬが螺旋状に形成されている。支持基板１０の材料としては種々の材料を用いることが可能である。例えば、ガラス、セラミックス、あるいは樹脂を用いることができる。これらのうち、成形の容易性の観点から樹脂が好ましい。このような樹脂としてはポリカーボネート樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。中でも、加工性などの点からポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂が特に好ましい。
【００３７】
反射層２０Ａは、トップコート層５０の表面である光入射面ＳＳから入射されるレーザビームＬＢを反射し、再びトップコート層５０の表面である光入射面ＳＳから出射させる役割を果たすとともに、レーザビームＬＢによる熱を速やかに放熱する役割を果たす。これにより、レーザビームＬＢに対する光反射率が高められるため再生特性を向上させることができる。反射層２０Ａの組成は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム合金とすることができる。
【００３８】
反射層２０Ａの厚さは特に限定されないが、例えば、５〜３００ｎｍに設定することができる。
【００３９】
干渉層２２、２２は、記録の前後における光記録層２４の光学特性の差を拡大する役割を果たすものである。また、干渉層２２は、記録の前後における光学特性の差を拡大する役割をも果たし、これを容易に達成するためには、使用されるレーザビームＬＢの波長領域、すなわち、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に約４０５ｎｍの波長領域において高い屈折率（ｎ）を有する材料を選択することが好ましい。さらに、レーザビームＬＢを照射した場合に、干渉層２２に吸収されるエネルギーが大きいと記録感度が低下することから、これを防止するためには、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に約４０５ｎｍの波長領域において低い消衰係数（ｋ）を有する材料を選択することが好ましい。なお、光記録層２４の両側に干渉層２２がそれぞれ配置されているが、光記録層２４のいずれか一方側のみに配置されていてもよく、光記録層２４のいずれの面にも干渉層が配置されていなくても実施は可能である。
【００４０】
例えば、干渉層２２の材料として、例えば、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物又はこれらの混合物を用いることができる。
【００４１】
酸化物としては、タンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａｌ），シリコン（Ｓｉ），チタン（Ｔｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ニオブ（Ｎｂ），錫（Ｓｎ），亜鉛（Ｚｎ），セリウム（Ｃｅ），イットリウム（Ｙ）又はランタン（Ｌａ）の酸化物、すなわち、Ｔａ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，ＧｅＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＣｅＯ２，Ｙ２Ｏ３又はＬａ２Ｏ３が用いられ、窒化物としてはアルミニウム（Ａｌ），シリコン（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）の窒化物、すなわち、ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４又はＧｅＮが用いられ、硫化物としては亜鉛（Ｚｎ）の硫化物、すなわちＺｎＳが用いられ、炭化物としてはシリコン（Ｓｉ）の炭化物、すなわちＳｉＣが用いられ、フッ化物としてはマグネシウム（Ｍｇ）のフッ化物、すなわちＭｇＦ２が用いられる。また、これらの混合物としては、ＳｉＡｌＯＮ（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４及びＡｌＮの混合物）、ＬａＳｉＯＮ（Ｌａ２Ｏ３，ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４の混合物）等が挙げられる。
【００４２】
尚、光記録層２４を挟む一対の干渉層２２、２２は、互いに同じ材料で構成されてもよいが、異なる材料で構成されてもよい。また、一対の干渉層２２、２２の少なくとも一方が、複数の誘電体層からなる多層構造であっても構わない。
【００４３】
干渉層２２の厚みは特に限定されないが、光記録層２４を２層以上に多層化する観点からは、好ましくは３〜２００ｎｍ程度の薄型のものが好ましく、より好ましくは１０〜１５０ｎｍである。
【００４４】
なお、本実施形態では、光記録層２４の両側に干渉層２２がそれぞれ配置されているが、干渉層２２が光記録層２４のいずれか一方側のみに配置されていても実施は可能である。
【００４５】
また、干渉層２２は、光記録層２４を物理的及び／又は化学的に保護する役割をも果たす場合もある。この場合、光記録層２４はこれら干渉層２２間に覆われることによって、光記録後、長期間にわたって記録情報の劣化が効果的に防止されることができる。
【００４６】
尚、光記録層２４を挟む一対の干渉層２２、２２は、互いに同じ組成で構成されてもよいが、異なる組成で構成されてもよい。また、一対の干渉層２２、２２の少なくとも一方が、さらに他の干渉層を有する多層構造であっても構わない。
【００４７】
光記録層２４は記録マークが形成されうる層であり、上述のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により形成される層である。したがって、その組成は、Ｓｉと、Ｂｉとを含む酸化物であり、光記録層２４は、酸素との反応性スパッタリングによって成膜を行っており過酸化物として存在する。
【００４８】
記録用のレーザビームＬＢの焦点が光記録層２４にフォーカスされると、光記録層２４が加熱され、過酸化物である光記録層２４から酸素が放出されることによる材料の金属元素の価数変化、光記録層２４の屈折率変化、記録層の膜厚変化等が起こることで、光記録層２４に物理的な変化が起こる。かかる変化部分は不可逆的な記録マークとなり、その反射率はそれ以外の部分（ブランク領域）の反射率と異なった値となることから、これを利用してデータの記録・再生を行うことが可能となる。
【００４９】
光記録層２４に対して５００ｎｍ以下の波長域の光に対して光吸収率が高いＢｉを含ませることで、レーザビームＬＢのエネルギーを光記録層２４に十分吸収させることができ、さらに光記録層２４に対してＳｉを含ませることで、光記録層２４の記録・再生特性が向上する。すなわち、スパッタリング法により形成された複合酸化物である光記録層２４は、酸素との反応性スパッタによって成膜を行っており過酸化物として存在している。そしてこの光記録層２４にレーザビームＬＢを照射し温度を上昇させることにより、光記録層２４から酸素を放出しＢｉ元素の価数変化や形状変化を行なわせることで情報を記録することができる。レーザビームＬＢで記録を行ったマークは熱処理によっても消去されることはなく、また酸化により情報が破壊されることもなく保存性にも優れている。
【００５０】
このような光記録層２４の膜厚は、特に限定されないが、厚くなればなるほどレーザビームのビームスポットが照射される表面の平坦性が悪化し、これに伴って再生信号のノイズレベルが高くなると共に、記録感度も低下する。また薄くしすぎると、記録前後のおける反射率の差が小さくなり、再生時に高いレベルの再生信号（Ｃ／Ｎ比）を得ることが出来なくなる。この点を考慮すれば、光記録層２４の膜厚は、２〜２００ｎｍに設定する事が好ましく、５〜１００ｎｍであることがより好ましく、１０〜５０ｎｍであることがさらに好ましい。
【００５１】
中間層３０は、レーザビームＬＢに対して透明な層である。中間層３０の材料も特に限定されないが、例えば、樹脂材料が挙げられ、特に、ＵＶ硬化樹脂が挙げられる。中間層３０の厚みは、平均２０〜３０μｍ程度であることが好ましい。中間層３０の表面にも、支持基板１０と同様に、グルーブＧとランドＬとが形成されている。
【００５２】
反射層２０Ｂも反射層２０Ａと同様の膜である。反射層２０Ｂは、レーザビームＬＢの一部を透過させる必要があるので、反射層２０Ａよりも薄いことが好ましい。
【００５３】
透明カバー層４０は、レーザビームＬＢに対して透明な層である。透明カバー層４０の材料としては、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等の樹脂材料が挙げられる。厚みは、例えば、５０〜１００μｍ程度である。
【００５４】
トップコート層５０は、光ディスク２００の表面の保護を行うものである。トップコート層５０の材料としては、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等を利用できる。
【００５５】
次に、このような追記型の光ディスク２００に対するデータの記録原理について図１を参照して説明する。このような光ディスク２００に対してデータを記録する場合、光ディスク２００に対して強度変調されたレーザビームＬＢをトップコート層５０等の光透過層側から入射し光記録層２４に照射する。
【００５６】
このとき、レーザビームＬＢを集束するための対物レンズの開口数（ＮＡ）は、通常、０．７以上、レーザビームＬＢの波長λは３８０ｎｍ〜４５０ｎｍに設定され、好ましくは、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．８５程度、レーザビームＬＢの波長λは４０５ｎｍ程度に設定される。通常、このようにして、（λ／ＮＡ）＜６４０ｎｍに設定される。
【００５７】
このようなレーザビームＬＢが光記録層２４に照射されると、光記録層２４が加熱され、光記録層２４の材料を構成する金属元素の価数変化、光記録層２４の屈折率変化等が起こることで、光記録層２４に物理的な変化が起こる。かかる変化部分は記録マークとなり、その反射率はそれ以外の部分（ブランク領域）の反射率と異なった値となることから、これを利用してデータの記録・再生を行うことが可能となる。
【００５８】
そして、このような光ディスク２００は、上述の光メディア用スパッタリングターゲットを用いて製造された光記録層２４を有していることから、製造時にターゲットへの投入電力を高めて成膜速度を高めることができる。したがって、光メディアの生産性を高めることができる。
【００５９】
なお、上記の光ディスク２００は、光記録層２４及びこれを挟む一対の干渉層２２を有する積層体を２組有する、いわゆる２層記録型のものであるが、この組合せを１つのみ有する１層記録型のものや、３つ以上有する多層記録型のものでも実施は可能である。
【００６０】
本発明は上記実施形態に限られずさまざまな変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では光メディアとしてＢＤを例示しているが、ＢＤ以外の光ディスクでもよい。また、上記実施形態では光メディアとして円板形状の光ディスクを例示しているが、光メディアの平面形状は特に限定されず、例えば、矩形形状をした光カードでもよい。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
平均粒径０．３μｍのＢｉ２Ｏ３粒子と、平均粒径０．４μｍのＳｉＯ２粒子とを用意した。そして、Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比が４５：５５となるようにそれぞれを秤量し、ボールミル中でアセトンを溶媒として湿式混合した。
続いて、混合粒子をプレスして成形体を得た。成形条件は、圧力２０００ｋｇｆ／ｃｍ２、温度は室温とした。
その後、得られた成形体を焼成した。最高温度は８２０℃とし、保持時間は１０時間とした。
そして、得られた焼成体を、平面研削盤と円筒研磨機により２００ｍｍφ、厚さ６ｍｍに成形してスパッタリング用ターゲットを得た。得られたターゲットのＳＥＭ写真を図２に示す。なお、図中の白っぽい部分がＢｉ２Ｏ３粒子、グレーの部分がＳｉＯ２マトリクス、黒い部分は空孔である。
【００６２】
（実施例２）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を６０：４０とする以外は実施例１と同様にした。
【００６３】
（実施例３）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を３０：７０とする以外は実施例１と同様にした。
【００６４】
（比較例１）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を２５：７５とする以外は実施例１と同様にした。
【００６５】
（比較例２）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を７０：３０とする以外は実施例１と同様にした。
【００６６】
（比較例３）
ＳｉＯ２に代えてＦｅ２Ｏ３粒子を用い、さらに、Ｂｉ２Ｏ３粒子とＦｅ２Ｏ３粒子とのモル比を４０：６０とする以外は実施例１と同様とした。
【００６７】
（比較例４）
ＳｉＯ２に代えてＡｌ２Ｏ３粒子を用い、さらに、Ｂｉ２Ｏ３粒子とＡｌ２Ｏ３粒子とのモル比を４０：６０とする以外は実施例１と同様とした。
【００６８】
［酸化ビスマス粒子の評価］
スパッタリングターゲットのＳＥＭ写真を撮影し、シリカマトリクス相に、酸化ビスマス粒子が分散しているか否かを判断し、分散している場合には酸化ビスマス粒子１００個の定方向接線径の算術平均から平均粒径を求めた。なお、全ての実施例ではシリカのマトリクス中に、酸化ビスマス粒子が分散していたが、全ての比較例では、酸化ビスマス粒子の分散構造は見られず均一な相であった。
【００６９】
［最大投入可能電力の評価］
スパッタリングターゲットをスパッタリング装置にセットし、ＲＦ電源により電力を３ｋＷまで徐々に印加して、スパッタリングターゲットが割れるか否かを観察した。割れた場合は割れた時の電圧を、割れなかった場合には３ｋＷを最大投入可能電圧とした。
これらの結果を表１に示す。
【００７０】
【表１】
【符号の説明】
【００７１】
１０…支持基板、２０Ａ，２０Ｂ…反射層、２４…光記録層、２００…光ディスク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲット、及び、光メディアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射層を基板上に形成し、この反射層上に光記録層や、読取や書込み時に光が透過する透明カバー層等をさらに形成することにより製造される光ディスク（例えば、ＢＤ（ブルーレイ・ディスク）−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒ、ＢＤ−ＲＥ等）、光カード等の光メディアが知られている。このような光メディアにおいて、記録層として、酸化ビスマスを含む酸化物材料が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
そして、このような記録層は、通常、酸化ビスマスを含む酸化物材料からなるスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により製造することが知られている。また、酸化ビスマスを含むガラスターゲットも知られている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６１８３１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７３１６７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０９１９号公報
【特許文献４】特開２００５−２６４２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高速で成膜すべく、例えば直径２００ｍｍの円形の従来のスパッタリングターゲットに対して３ｋＷ程度の電力を投入すると、スパッタリングターゲットが割れてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、耐電力特性の高いスパッタリングターゲット及びその製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るスパッタリングターゲットは、シリカを主成分とするマトリクス、及び、前記マトリクス中に分散した酸化ビスマス粒子を備える。
【０００８】
本発明にかかるスパッタリングターゲットは、高い電力を印加しても割れ難くい。
【０００９】
ここで、酸化ビスマス粒子の平均粒径が３〜７μｍであることが好ましい。これによれば、スパッタリングターゲットは十分な強度を有する。
【００１０】
また、シリカと、酸化ビスマスと、の合計に対するシリカのモル分率が、４０〜７０％であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る光メディアの製造方法は、光記録層を備える光メディアの製造方法であって、上述のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリングにより前記光記録層を成膜する工程を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐電力特性が高く、高い成膜速度での成膜が可能なスパッタリングターゲット及び光メディアの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る光ディスク２００の断面図である。
【図２】図２は、実施例１で得られたターゲットの断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（スパッタリングターゲット）
本実施形態に係るスパッタリングターゲットについて説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、シリカを主成分とするマトリクス中に、酸化ビスマス粒子が分散している。
【００１６】
マトリクスは連続相であり、シリカを９９質量％以上含む。シリカは、通常ＳｉＯ２である。マトリクス中に添加可能な他の材料としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられ、上限濃度は２０００ｍａｓｓ ｐｐｍ程度である。
【００１７】
酸化ビスマス粒子は、好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３粒子である。特に、酸化ビスマス粒子として、α型すなわち単斜晶系のＢｉ２Ｏ３粒子が好ましい。
【００１８】
マトリクス中に分散する酸化ビスマス粒子の平均粒径は、３〜７μｍであることが好ましい。なお、平均粒径は、例えば、断面ＳＥＭ写真の定方向接線径の平均値より取得できる。
【００１９】
シリカ、及び、酸化ビスマスの合計に対する、シリカのモル分率は特に限定されないが、４０〜７０％が好ましく、より好ましくは、５０〜７０％である。
【００２０】
このスパッタリングターゲットは、酸化ビスマス粒子以外の不可避的不純物粒子を含むことができる。不可避不純物粒子としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等の粒子が挙げられ、それぞれ、１０００ｍａｓｓ ｐｐｍ程度まで許容することができる。
【００２１】
ターゲットの形状や大きさ等は特に限定されず、例えば、直径１２７〜３００ｍｍ程度の円板とすることができる。
【００２２】
本実施形態によれば、例えば直径２００ｍｍの円形のターゲットに対して３ｋＷ程度の高電力を投入してスパッタリングを行なっても、スパッタリングターゲットの割れが少ない。従って、成膜速度を向上することができ、光メディア等の生産性を高めることができる。この理由は明らかではないが、マトリクスを構成するシリカが他の酸化物に比して酸化ビスマスとの相性が良いことがその一因として考えられる。
【００２３】
（スパッタリングターゲットの製造方法）
まず、本実施形態にかかるスパッタリングターゲットの製造方法の一例について説明する。
【００２４】
まず、シリカ粒子を用意する。
【００２５】
シリカ粒子の純度は９９．９５質量％以上であることが好ましい。シリカ粒子の平均粒径は特に限定されないが、焼結性を高めるために０．１〜１．０μｍが好ましい。シリカ粒子は結晶質でも非晶質でも構わない。
【００２６】
続いて、酸化ビスマス粒子（例えば、Ｂｉ２Ｏ３粒子）を用意する。酸化ビスマス粒子の純度は９９．９５質量％以上であることが好ましい。酸化ビスマス粒子の平均粒径は、０．０５〜０．５μｍであることが好ましい。
【００２７】
続いて、シリカ粒子と、酸化ビスマス粒子とを混合する。混合方法は特に限定されないが、ボールミル中で混合することが好ましい。ボールミル中での混合は、乾式でも、湿式でもよい。湿式の場合には、溶媒として、例えばエタノール、アセトンなどを使用できる。
【００２８】
混合時の、マトリクス成分であるシリカ粒子と、分散成分である酸化ビスマス粒子との比率は、酸化ビスマス粒子がマトリクス成分中に分散できれば特に限定されないが、酸化ビスマス、及び、シリカの合計に対する、シリカのモル分率が４０〜７０％となるように混合することが好ましく、５０〜７０％とすることがより好ましい。
【００２９】
続いて、得られた混合物をプレスすることにより成形体を得る。プレス方法は特に限定されず、等方プレスでも、一軸プレスでもよい。プレス圧も特に限定されないが、例えば、１５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ２とすることができる。
【００３０】
その後、得られた成形体を焼成する。ここでは、成形体のガラス化を防ぐべく成形体が溶融しない条件で焼成すればよい。好ましい最高到達温度は、８００℃〜９００℃である。焼成保持時間も特に限定されず、２〜２０時間とすることができる。
【００３１】
焼成雰囲気は特に限定されないが、空気中等の酸素含有雰囲気が好ましい。焼成時に等方圧力を印加する必要は無い。
【００３２】
続いて、得られた焼成体を所定の大きさに切断等の加工をして、スパッタリングターゲットが完成する。ターゲットの形状や大きさ等は特に限定されず、例えば、直径１２７〜３００ｍｍ程度の円板とすることができる。
【００３３】
このようにして得られた光メディア用スパッタリングターゲットは、シリカを主成分とするマトリクス中に、酸化ビスマスの粒子が分散しており、上述のように、耐電力特性の高いスパッタリングターゲットが得られる。
【００３４】
（光ディスク２００）
図１を参照して、本実施形態に係る光ディスク（光メディア）２００について説明する。
【００３５】
光ディスク２００は、例えば、ＢＤ−ＲやＢＤ−ＲＥといわれる書き込みが可能なディスクである。具体的なサイズとしては、例えば、外径が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍである円盤状をなすことができる。この光ディスク２００は、支持基板（基板）１０、反射層２０Ａ、干渉層２２、光記録層２４、干渉層２２、中間層３０、反射層２０Ｂ、干渉層２２、光記録層２４、干渉層２２、透明カバー層４０、及び、トップコート層５０、を備えて構成されているものである。すなわち、この光ディスク２００は、干渉層２２／光記録層２４／干渉層２２という積層体を２層有する。本実施態様にかかる光ディスク２００は、波長λが３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、好ましくは約４０５ｎｍであるレーザビームＬＢを支持基板１０とは反対側のトップコート層５０側から入射することによってデータの記録や、必要に応じて読み取りを行うことが可能な光ディスクである。
【００３６】
支持基板１０は、光ディスク２００に求められる厚み（約１．２ｍｍ）を確保するために用いられる円盤状の基板であり、その一方の面には、その中心部近傍から外縁部に向けて、レーザビームＬＢをガイドしたり記録用の凹凸の下地となるためのグルーブＧ及びランドＬが螺旋状に形成されている。支持基板１０の材料としては種々の材料を用いることが可能である。例えば、ガラス、セラミックス、あるいは樹脂を用いることができる。これらのうち、成形の容易性の観点から樹脂が好ましい。このような樹脂としてはポリカーボネート樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。中でも、加工性などの点からポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂が特に好ましい。
【００３７】
反射層２０Ａは、トップコート層５０の表面である光入射面ＳＳから入射されるレーザビームＬＢを反射し、再びトップコート層５０の表面である光入射面ＳＳから出射させる役割を果たすとともに、レーザビームＬＢによる熱を速やかに放熱する役割を果たす。これにより、レーザビームＬＢに対する光反射率が高められるため再生特性を向上させることができる。反射層２０Ａの組成は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム合金とすることができる。
【００３８】
反射層２０Ａの厚さは特に限定されないが、例えば、５〜３００ｎｍに設定することができる。
【００３９】
干渉層２２、２２は、記録の前後における光記録層２４の光学特性の差を拡大する役割を果たすものである。また、干渉層２２は、記録の前後における光学特性の差を拡大する役割をも果たし、これを容易に達成するためには、使用されるレーザビームＬＢの波長領域、すなわち、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に約４０５ｎｍの波長領域において高い屈折率（ｎ）を有する材料を選択することが好ましい。さらに、レーザビームＬＢを照射した場合に、干渉層２２に吸収されるエネルギーが大きいと記録感度が低下することから、これを防止するためには、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に約４０５ｎｍの波長領域において低い消衰係数（ｋ）を有する材料を選択することが好ましい。なお、光記録層２４の両側に干渉層２２がそれぞれ配置されているが、光記録層２４のいずれか一方側のみに配置されていてもよく、光記録層２４のいずれの面にも干渉層が配置されていなくても実施は可能である。
【００４０】
例えば、干渉層２２の材料として、例えば、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物又はこれらの混合物を用いることができる。
【００４１】
酸化物としては、タンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａｌ），シリコン（Ｓｉ），チタン（Ｔｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ニオブ（Ｎｂ），錫（Ｓｎ），亜鉛（Ｚｎ），セリウム（Ｃｅ），イットリウム（Ｙ）又はランタン（Ｌａ）の酸化物、すなわち、Ｔａ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，ＧｅＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＣｅＯ２，Ｙ２Ｏ３又はＬａ２Ｏ３が用いられ、窒化物としてはアルミニウム（Ａｌ），シリコン（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）の窒化物、すなわち、ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４又はＧｅＮが用いられ、硫化物としては亜鉛（Ｚｎ）の硫化物、すなわちＺｎＳが用いられ、炭化物としてはシリコン（Ｓｉ）の炭化物、すなわちＳｉＣが用いられ、フッ化物としてはマグネシウム（Ｍｇ）のフッ化物、すなわちＭｇＦ２が用いられる。また、これらの混合物としては、ＳｉＡｌＯＮ（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４及びＡｌＮの混合物）、ＬａＳｉＯＮ（Ｌａ２Ｏ３，ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４の混合物）等が挙げられる。
【００４２】
尚、光記録層２４を挟む一対の干渉層２２、２２は、互いに同じ材料で構成されてもよいが、異なる材料で構成されてもよい。また、一対の干渉層２２、２２の少なくとも一方が、複数の誘電体層からなる多層構造であっても構わない。
【００４３】
干渉層２２の厚みは特に限定されないが、光記録層２４を２層以上に多層化する観点からは、好ましくは３〜２００ｎｍ程度の薄型のものが好ましく、より好ましくは１０〜１５０ｎｍである。
【００４４】
なお、本実施形態では、光記録層２４の両側に干渉層２２がそれぞれ配置されているが、干渉層２２が光記録層２４のいずれか一方側のみに配置されていても実施は可能である。
【００４５】
また、干渉層２２は、光記録層２４を物理的及び／又は化学的に保護する役割をも果たす場合もある。この場合、光記録層２４はこれら干渉層２２間に覆われることによって、光記録後、長期間にわたって記録情報の劣化が効果的に防止されることができる。
【００４６】
尚、光記録層２４を挟む一対の干渉層２２、２２は、互いに同じ組成で構成されてもよいが、異なる組成で構成されてもよい。また、一対の干渉層２２、２２の少なくとも一方が、さらに他の干渉層を有する多層構造であっても構わない。
【００４７】
光記録層２４は記録マークが形成されうる層であり、上述のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により形成される層である。したがって、その組成は、Ｓｉと、Ｂｉとを含む酸化物であり、光記録層２４は、酸素との反応性スパッタリングによって成膜を行っており過酸化物として存在する。
【００４８】
記録用のレーザビームＬＢの焦点が光記録層２４にフォーカスされると、光記録層２４が加熱され、過酸化物である光記録層２４から酸素が放出されることによる材料の金属元素の価数変化、光記録層２４の屈折率変化、記録層の膜厚変化等が起こることで、光記録層２４に物理的な変化が起こる。かかる変化部分は不可逆的な記録マークとなり、その反射率はそれ以外の部分（ブランク領域）の反射率と異なった値となることから、これを利用してデータの記録・再生を行うことが可能となる。
【００４９】
光記録層２４に対して５００ｎｍ以下の波長域の光に対して光吸収率が高いＢｉを含ませることで、レーザビームＬＢのエネルギーを光記録層２４に十分吸収させることができ、さらに光記録層２４に対してＳｉを含ませることで、光記録層２４の記録・再生特性が向上する。すなわち、スパッタリング法により形成された複合酸化物である光記録層２４は、酸素との反応性スパッタによって成膜を行っており過酸化物として存在している。そしてこの光記録層２４にレーザビームＬＢを照射し温度を上昇させることにより、光記録層２４から酸素を放出しＢｉ元素の価数変化や形状変化を行なわせることで情報を記録することができる。レーザビームＬＢで記録を行ったマークは熱処理によっても消去されることはなく、また酸化により情報が破壊されることもなく保存性にも優れている。
【００５０】
このような光記録層２４の膜厚は、特に限定されないが、厚くなればなるほどレーザビームのビームスポットが照射される表面の平坦性が悪化し、これに伴って再生信号のノイズレベルが高くなると共に、記録感度も低下する。また薄くしすぎると、記録前後のおける反射率の差が小さくなり、再生時に高いレベルの再生信号（Ｃ／Ｎ比）を得ることが出来なくなる。この点を考慮すれば、光記録層２４の膜厚は、２〜２００ｎｍに設定する事が好ましく、５〜１００ｎｍであることがより好ましく、１０〜５０ｎｍであることがさらに好ましい。
【００５１】
中間層３０は、レーザビームＬＢに対して透明な層である。中間層３０の材料も特に限定されないが、例えば、樹脂材料が挙げられ、特に、ＵＶ硬化樹脂が挙げられる。中間層３０の厚みは、平均２０〜３０μｍ程度であることが好ましい。中間層３０の表面にも、支持基板１０と同様に、グルーブＧとランドＬとが形成されている。
【００５２】
反射層２０Ｂも反射層２０Ａと同様の膜である。反射層２０Ｂは、レーザビームＬＢの一部を透過させる必要があるので、反射層２０Ａよりも薄いことが好ましい。
【００５３】
透明カバー層４０は、レーザビームＬＢに対して透明な層である。透明カバー層４０の材料としては、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等の樹脂材料が挙げられる。厚みは、例えば、５０〜１００μｍ程度である。
【００５４】
トップコート層５０は、光ディスク２００の表面の保護を行うものである。トップコート層５０の材料としては、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等を利用できる。
【００５５】
次に、このような追記型の光ディスク２００に対するデータの記録原理について図１を参照して説明する。このような光ディスク２００に対してデータを記録する場合、光ディスク２００に対して強度変調されたレーザビームＬＢをトップコート層５０等の光透過層側から入射し光記録層２４に照射する。
【００５６】
このとき、レーザビームＬＢを集束するための対物レンズの開口数（ＮＡ）は、通常、０．７以上、レーザビームＬＢの波長λは３８０ｎｍ〜４５０ｎｍに設定され、好ましくは、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．８５程度、レーザビームＬＢの波長λは４０５ｎｍ程度に設定される。通常、このようにして、（λ／ＮＡ）＜６４０ｎｍに設定される。
【００５７】
このようなレーザビームＬＢが光記録層２４に照射されると、光記録層２４が加熱され、光記録層２４の材料を構成する金属元素の価数変化、光記録層２４の屈折率変化等が起こることで、光記録層２４に物理的な変化が起こる。かかる変化部分は記録マークとなり、その反射率はそれ以外の部分（ブランク領域）の反射率と異なった値となることから、これを利用してデータの記録・再生を行うことが可能となる。
【００５８】
そして、このような光ディスク２００は、上述の光メディア用スパッタリングターゲットを用いて製造された光記録層２４を有していることから、製造時にターゲットへの投入電力を高めて成膜速度を高めることができる。したがって、光メディアの生産性を高めることができる。
【００５９】
なお、上記の光ディスク２００は、光記録層２４及びこれを挟む一対の干渉層２２を有する積層体を２組有する、いわゆる２層記録型のものであるが、この組合せを１つのみ有する１層記録型のものや、３つ以上有する多層記録型のものでも実施は可能である。
【００６０】
本発明は上記実施形態に限られずさまざまな変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では光メディアとしてＢＤを例示しているが、ＢＤ以外の光ディスクでもよい。また、上記実施形態では光メディアとして円板形状の光ディスクを例示しているが、光メディアの平面形状は特に限定されず、例えば、矩形形状をした光カードでもよい。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
平均粒径０．３μｍのＢｉ２Ｏ３粒子と、平均粒径０．４μｍのＳｉＯ２粒子とを用意した。そして、Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比が４５：５５となるようにそれぞれを秤量し、ボールミル中でアセトンを溶媒として湿式混合した。
続いて、混合粒子をプレスして成形体を得た。成形条件は、圧力２０００ｋｇｆ／ｃｍ２、温度は室温とした。
その後、得られた成形体を焼成した。最高温度は８２０℃とし、保持時間は１０時間とした。
そして、得られた焼成体を、平面研削盤と円筒研磨機により２００ｍｍφ、厚さ６ｍｍに成形してスパッタリング用ターゲットを得た。得られたターゲットのＳＥＭ写真を図２に示す。なお、図中の白っぽい部分がＢｉ２Ｏ３粒子、グレーの部分がＳｉＯ２マトリクス、黒い部分は空孔である。
【００６２】
（実施例２）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を６０：４０とする以外は実施例１と同様にした。
【００６３】
（実施例３）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を３０：７０とする以外は実施例１と同様にした。
【００６４】
（比較例１）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を２５：７５とする以外は実施例１と同様にした。
【００６５】
（比較例２）
Ｂｉ２Ｏ３粒子とＳｉＯ２粒子とのモル比を７０：３０とする以外は実施例１と同様にした。
【００６６】
（比較例３）
ＳｉＯ２に代えてＦｅ２Ｏ３粒子を用い、さらに、Ｂｉ２Ｏ３粒子とＦｅ２Ｏ３粒子とのモル比を４０：６０とする以外は実施例１と同様とした。
【００６７】
（比較例４）
ＳｉＯ２に代えてＡｌ２Ｏ３粒子を用い、さらに、Ｂｉ２Ｏ３粒子とＡｌ２Ｏ３粒子とのモル比を４０：６０とする以外は実施例１と同様とした。
【００６８】
［酸化ビスマス粒子の評価］
スパッタリングターゲットのＳＥＭ写真を撮影し、シリカマトリクス相に、酸化ビスマス粒子が分散しているか否かを判断し、分散している場合には酸化ビスマス粒子１００個の定方向接線径の算術平均から平均粒径を求めた。なお、全ての実施例ではシリカのマトリクス中に、酸化ビスマス粒子が分散していたが、全ての比較例では、酸化ビスマス粒子の分散構造は見られず均一な相であった。
【００６９】
［最大投入可能電力の評価］
スパッタリングターゲットをスパッタリング装置にセットし、ＲＦ電源により電力を３ｋＷまで徐々に印加して、スパッタリングターゲットが割れるか否かを観察した。割れた場合は割れた時の電圧を、割れなかった場合には３ｋＷを最大投入可能電圧とした。
これらの結果を表１に示す。
【００７０】
【表１】
【符号の説明】
【００７１】
１０…支持基板、２０Ａ，２０Ｂ…反射層、２４…光記録層、２００…光ディスク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカを主成分とするマトリクス、及び、前記マトリクス中に分散した酸化ビスマス粒子を備えたスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記酸化ビスマス粒子の平均粒径が３〜７μｍである請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記シリカと、前記酸化ビスマスと、の合計に対するシリカのモル分率が、４０〜７０％である請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
光記録層を備える光メディアの製造方法であって、
請求項１〜３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリングにより前記光記録層を成膜する工程を備える光メディアの製造方法。
【請求項１】
シリカを主成分とするマトリクス、及び、前記マトリクス中に分散した酸化ビスマス粒子を備えたスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記酸化ビスマス粒子の平均粒径が３〜７μｍである請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記シリカと、前記酸化ビスマスと、の合計に対するシリカのモル分率が、４０〜７０％である請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
光記録層を備える光メディアの製造方法であって、
請求項１〜３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリングにより前記光記録層を成膜する工程を備える光メディアの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２１９８３５（Ｐ２０１１−２１９８３５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２４１９（Ｐ２０１０−９２４１９）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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