溅射靶及非晶光学薄膜

摘要

本发明涉及一种光学薄膜形成用溅射靶，其特征在于，包含铟、锡、锌和镁四种元素的氧化物，具有(In2O3)(ZnO)m(其中，1≤m≤10)和(In2O3)(MgO)n(其中，1≤n≤2)的化合物相，相对于总量的锡含量以SnO2换算为5摩尔％～30摩尔％，相对于总量的镁含量以MgO换算为3摩尔％～25摩尔％。本发明课题在于对包含In2O3-ZnO-SnO2基复合氧化物的靶进行改良，提供能够改善溅射膜的400nm附近的蓝色激光区域的消光系数，并且能够形成非晶性稳定的光学薄膜的溅射靶以及使用该靶在基板上形成的非晶光学薄膜。

权利要求

1.一种光学薄膜形成用溅射靶，其特征在于，包含铟、锡、锌和镁四种元素的氧化物，具有(In2O3)(ZnO)m(其中，1≤m≤10)和(In2O3)(MgO)n(其中，1≤n≤2)的化合物相(其中，将In2MgO4除外)，相对于总量的锡含量以SnO2换算为5摩尔％～30摩尔％，相对于总量的镁含量以MgO换算为7摩尔％～25摩尔％。

2.一种非晶光学薄膜，其通过使用靶进行溅射而在基板上形成，所述靶包含铟、锡、锌和镁四种元素的氧化物，具有(In2O3)(ZnO)m(其中，1≤m≤10)和(In2O3)(MgO)n(其中，

1≤n≤2)的化合物相(其中，将In2MgO4除外)，相对于总量的锡含量以SnO2换算为5摩尔％～30摩尔％，相对于总量的镁含量以MgO换算为7摩尔％～25摩尔％。

3.如权利要求2所述的非晶光学薄膜，其特征在于，波长400nm的折射率为2.0以上，消光系数为0.1以下。

说明书

溅射靶及非晶光学薄膜

技术领域

[0001] 本发明涉及用于能够改善溅射膜的400nm附近的蓝色激光的波长区域的消光系数、并且能够形成非晶性稳定的光学薄膜的溅射靶及使用该靶在基板上形成的非晶光学薄膜。

背景技术

[0002] 以往，一般使用ZnS-SiO2膜主要作为相变型光信息记录介质的保护层。该ZnS-SiO2膜，具有光学特性、热特性、与记录层的密合性等优良的特征。但是，目前以蓝光为代表的可重写DVD，进一步强烈要求重写次数增加、大容量化、高速记录化。

[0003] 作为光信息记录介质的重写次数等劣化的原因之一，可以列举来自ZnS-SiO2的硫成分扩散到以夹在保护层ZnS-SiO2中的方式配置的记录层材料中。

[0004] 另外，为了实现大容量化、高速记录化，开始使用具有高反射率和高导热特性的纯Ag或Ag合金作为反射层材料，这样的反射层也以与作为保护层材料的ZnS-SiO2接触的方式配置。因此，此时同样由于来自ZnS-SiO2的硫成分的扩散，成为引起纯Ag或Ag合金反射层材料腐蚀劣化的重要原因，引起光信息记录介质的反射率等特性劣化。

[0005] 作为防止这些硫成分扩散的对策，采用在反射层与保护层、记录层与保护层之间设置有含有氮化物或碳化物作为主成分的中间层的构成。但是，这会造成层叠数的增加，产生生产能力下降、成本增加等问题。为了解决这样的问题，要求置换为不含硫化物的仅仅氧化物的材料、具有与ZnS-SiO2同等或更好的光学特性和非晶稳定性的材料体系作为保护层材料。

[0006] 另外，ZnS-SiO2等陶瓷靶，由于体电阻值高，因此不能利用直流溅射装置成膜，通常使用高频溅射(RF)装置。不过，该高频溅射(RF)装置，不仅装置本身价格高，而且存在溅射效率差、电力消耗量大、控制比较复杂、成膜速度慢等许多缺点。

[0007] 另外，为了提高成膜速度而施加高功率的情况下，基板温度上升，产生聚碳酸酯制基板变形的问题。另外，ZnS-SiO2的膜厚度厚，因此存在生产能力下降或成本增加的问题。

[0008] 基于以上问题，提出了不使用ZnS即不含有硫成分的透明导电材料(参考专利文献1和2)。但是，专利文献1中，存在包含光学特性及非晶性变差的区域的问题，另外，专利文献2中，存在不能得到充分的成膜速度，包含非晶性变差的区域的问题。

[0009] 基于这样的问题，本发明人开发了置换为不含硫化物的仅仅氧化物的材料作为保护层材料，包含在以SnO2为主成分的In2O3-ZnO-SnO2基复合氧化物中添加SiO2、B2O3中的一种或两种氧化物的材料的光信息记录介质用溅射靶。该靶具有能够确保与ZnS-SiO2同等的光学特性及非晶稳定性，并且还可以进行高速成膜的优良特性。

[0010] 专利文献1：日本特开2000-256059号公报

[0011] 专利文献2：日本特开2000-256061号公报

[0012] 专利文献3：国际公开WO2005/078153号公报

发明内容

[0013] 本发明的课题在于改善包含In2O3-ZnO-SnO2基复合氧化物的靶，提供能够改善溅射膜的400nm附近的蓝色激光的波长区域的消光系数，并且能够形成非晶性稳定的光学薄膜的溅射靶，以及使用该靶在基板上形成的非晶光学薄膜。

[0014] 为了解决上述课题，本发明人进行了广泛深入的研究，结果发现，通过添加氧化镁，能够改善溅射膜的400nm附近的蓝色激光的波长区域的消光系数，并且能够形成非晶性稳定的光学薄膜。

[0015] 基于该发现，本发明提供：

[0016] 1)一种光学薄膜形成用溅射靶，其特征在于，包含铟、锡、锌和镁四种元素的氧化物，具有(In2O3)(ZnO)m(其中，1≤m≤10)和(In2O3)(MgO)n(其中，1≤n≤2)的化合物相，相对于总量的锡含量以SnO2换算为5摩尔％～30摩尔％，相对于总量的镁含量以MgO换算为3摩尔％～25摩尔％。

[0017] 另外，本发明提供：

[0018] 2)一种非晶光学薄膜，其通过使用靶进行溅射而在基板上形成，所述靶包含铟、锡、锌和镁四种元素的氧化物，具有(In2O3)(ZnO)m(其中，1≤m≤10)和(In2O3)(MgO)n(其中，1≤n≤2)的化合物相，相对于总量的锡含量以SnO2换算为5摩尔％～30摩尔％，相对于总量的镁含量以MgO换算为3摩尔％～25摩尔％。

[0019] 3)上述2)所述的非晶光学薄膜，其特征在于，波长400nm的折射率为2.0以上，消光系数为0.1以下。

[0020] 发明效果

[0021] 根据上述发明，其显著特征在于可以提供能够改善溅射膜的400nm附近的蓝色激光的波长区域的消光系数，并且能够形成非晶性稳定的光学薄膜的溅射靶以及使用该靶在基板上形成的非晶光学薄膜。

[0022] 另外，本发明可以原样利用先前开发的包含In2O3-ZnO-SnO2基复合氧化物的靶的特性。即，本发明的靶的溅射成膜速度快，形成的薄膜与记录层的密合性、机械特性优良，并且透射率高，通过由非硫化物构成而具有难以产生相邻的反射层、记录层的劣化的光信息记录介质用薄膜(特别是作为保护层使用的)的特性。

[0023] 由此，可以提高光信息记录介质的特性，可以进一步大幅改善生产率。

具体实施方式

[0024] 本发明的溅射靶，由光学薄膜形成用溅射靶构成，所述溅射靶包含铟、锡、锌和镁四种元素的氧化物，具有(In2O3)(ZnO)m(其中，1≤m≤10)和(In2O3)(MgO)n(其中，1≤n≤2)的化合物相，相对于总量的锡含量以SnO2换算为5摩尔％～30摩尔％，相对于总量的镁含量以MgO换算为3摩尔％～25摩尔％。(In2O3)(ZnO)m与(In2O3)(MgO)n为类似相(ホモロガス相)。

[0025] 该材料的光学特性及膜的非晶性稳定，并且溅射膜能够改善400nm附近的蓝色激光的波长区域的消光系数，使消光系数为0.1以下。另外，在同一区域中，可以使折射率为2.0以上。

[0026] 其特别适合相变型光记录介质的保护层材料，通过高频溅射的溅射成膜速度也快。

[0027] 认为这是由镁氧化物和锡氧化物的适量添加而带来的，非晶性更稳定，并且可以提高透射率，因此适合重写速度快的相变记录介质或蓝色激光型相变记录介质用保护层材料。

[0028] 激光重写中，通常达到约300℃～约600℃的温度，重复该温度与室温的温度循环。在这样的状况下需要保持非晶性。

[0029] 一般而言，为了确认保持这样的耐温度循环性，对相变记录介质用保护层进行后述的600℃下的退火处理(加热)试验是有效的。另外，需要在这样的条件下保持高折射率和低消光系数。

[0030] 作为实现该条件的有效成分，可以特别列举氧化镁(MgO)的添加，相对于总量的镁含量以MgO换算设定为3摩尔％～25摩尔％是极其有效的。另一方面，氧化锡(SnO2)对于成膜速度的提高是有效的，并且为必要成分。

[0031] 另外，本发明的溅射靶，可以实现相对密度为90％以上，进一步可以实现为95％以上。密度的提高具有可以提高溅射膜的均匀性，并且可以抑制溅射时粒子产生的效果。

[0032] 使用如上所述的溅射靶，至少可以用于形成光学薄膜，具体而言，可以提供形成光信息记录介质结构的一部分的光信息记录介质。另外，使用上述溅射靶，至少可以以薄膜形式形成光信息记录介质结构的一部分，并且可以制作与记录层或反射层邻接配置的光信息记录介质。

[0033] 本发明通过这样得到由氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化镁构成的材料，可以保持一定的导电性，由此，可以通过高频溅射提高成膜速度。体电阻值可以达到0.1Ωcm以下。

[0034] 另外，可以减少保护膜自身的厚度，因此可以进一步发挥生产率提高、防止基板加热的效果。

[0035] 另外，使用本发明的溅射靶形成的薄膜，可以形成光信息记录介质结构的一部分，与记录层或反射层邻接配置，如上所述具有的显著效果为，由于不使用ZnS，因此不产生硫(S)污染，不产生硫成分向以夹在保护层中的方式配置的记录层材料中的扩散，并且由此不产生记录层劣化。

[0036] 另外，为了大容量化、高速记录化，开始使用具有高反射率且高导热性的纯Ag或Ag合金，使用本发明的溅射靶形成的薄膜，不产生硫成分向邻接的反射层的扩散，同样地具有消除反射层材料腐蚀劣化从而引起光信息记录介质的反射率等特性劣化的原因的优良效果。

[0037] 本发明的溅射靶，可以通过将平均粒径为5μm以下的各构成元素的氧化物粉末进行常压烧结或高温加压烧结来制造。由此，可以得到相对密度为90％以上，并且进一步为95％以上的溅射靶。此时，烧结前优选将这些氧化物粉末在800℃～1300℃进行煅烧。该煅烧后，可以粉碎为3μm以下而得到烧结用的原料。

[0038] 另外，可以将In2O3-SnO2-ZnO和In2O3-MgO分别煅烧后，进行混合调节。另外，如上所述，优选氧化物粉末的粒径小，但是没有必要对该数值进行特别限定。可以根据目标靶的品质进行变更。

[0039] 另外，通过使用本发明溅射靶，具有可以提高生产率，得到品质优良的材料，可以以低成本稳定地制造具有光盘保护膜的光记录介质的显著效果。特别是可以提供能够改善溅射膜的400nm附近的蓝色激光区域的消光系数，并且能够形成非晶性稳定的光学薄膜的溅射靶。

[0040] 另外，本发明的溅射靶的密度提高，可以减少空隙而使晶粒微小化，可以使靶的溅射面均匀且平滑，因此，具有可以减少溅射时的粒子或结核，并且可以延长靶寿命的显著效果，可以减少品质偏差提高量产性。

[0041] 实施例

[0042] 以下，基于实施例和比较例进行说明。另外，本实施例仅仅是一个示例，本发明不限于该示例。即，本发明仅受权利要求书的范围限制，本发明也包括实施例以外的各种变形。

[0043] (实施例1～7)

[0044] 准备相当于4N的5μm以下的In2O3粉、SnO2粉、ZnO粉以及MgO粉，按表1所示的组成进行调合，并进行湿式混合，干燥后在1100℃下煅烧。

[0045] 另外，将该煅烧粉湿式微细粉碎至相当于平均粒径为1μm后，添加粘合剂并用喷雾干燥器进行造粒。将该造粒粉进行冷加压成形，在氧气氛、1500℃下进行常压烧结，并将所得烧结材料通过机械加工而精加工为靶形状。该靶的构成成分、组成比如表1所示。

[0046]

[0047] 使用上述精加工后的尺寸为φ6英寸的靶，进行溅射。溅射条件是：RF溅射，溅射功率1000W，Ar气压0.5Pa，以目标膜厚 进行成膜。

[0048] 烧结体靶的密度、体电阻率(四端子法、Ωcm)、有无异常放电、成膜试样的透射率(波长400nm)％、折射率(波长400nm)、非晶性(以实施成膜试样的退火处理(600℃×30分钟，Ar气氛)后XRD(Cu-Kα、40kV、30mA)测定中2θ＝20～60°的范围相对于未成膜玻璃衬底的最大峰强度比来表示。表1中1～2用○表示，2以上用×表示。另外，波长