溅射靶的制作方法

专利名称：溅射靶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种盘形溅射靶，其用于制造具有相变型光记录层的高密度可再写光记录介质。
背景技术：
近年来，对光记录介质的高速记录的需求不断增长。特别是，在盘形光记录介质中的记录速度已增加，由于这种光记录介质的旋转速度的增长导致读写信息速度的增长。在这种盘形光记录介质中，可通过调制记录过程中的照射光强度而简单地记录信息的光记录介质已得到了普及，因为由于记录原理简单，介质和由此的记录设备可经济地制造。另外，强度调制光可以用来读取信息，使得确保记录设备和纯再现设备之间的高度兼容性。但是，随着电子信息量进一步的增加，对于高密度和高速化记录的需求更强烈。
在这些光介质中，由相变材料形成的光介质成为主流，因为这种相变材料型光介质是可再写的。相变型光介质如CD-RW、DVD+RW和DVD-RAM迄今已经商业化。已开发了各种可以高速记录大量信息的介质。而且，可以记录大量信息的蓝光盘(blue ray disc)已经商业化并因此可以预期更高速度的记录。上述可再写DVD中最快的记录速度现在为DVD+RW的8×(28m/s)。还可以预期有更高速度的记录。
在使用相变材料的光盘的情况下，根据照射光的强度调节通过相变材料快速冷却状态和逐渐冷却状态记录信息。当用于记录层中的相变材料在熔化后被快速冷却时，相变材料获得无定形状态，当逐渐冷却时，相变材料获得晶体状态。由于无定形态和晶体态具有不同的光学性质，光信息可写入和读取。通过激光束照射来加热相变型光记录介质中的基底上的薄记录层，以使薄记录层的状态(即晶体态和无定形态)，即光盘的反射率交替变化，在相变型光记录介质中重复记录信息。一般地，具有高反射率的晶体态确定作为未记录状态。通过形成由具有低反射率的无定形态所代表的标记，和具有高反射率的晶体态所代表的空白(space)，来记录信息。众所周知，记录是通过脉冲分割和强度调制为三(pulse-divided and intensity-modulatedinto three)的记录光照射介质来进行的。
作为重复记录数据的写入脉冲波形(记录策略)，例如，有图1所示的用于DVD+RW等的记录策略。无定形态所代表的标记由峰值功率(Pp＝Pw)和偏置功率(bias power Pb)的交替重复的脉冲照射而形成。晶体态所代表的空白由具有在峰值功率和偏置功率之间中间功率水平的清除功率(Pe)的持续照射而形成。图1中所示的例子为1T(T为形成无定形标记的基本脉冲周期)周期策略的例子。为了进行高速记录，使用具有2T脉冲周期的2T周期策略。
当用包含峰值功率光和偏置功率光的一系列脉冲照射介质时，记录层被反复熔化并且快速冷却，导致形成无定形标记。当使用清除功率光时，记录层被熔化并逐渐地冷却或退火同时保持固态并获得晶体态，从而形成空白。
为了获得良好的反复记录特性，优选使用具有结晶速度适于记录线性速度的记录层。
公开未审日本专利申请(下文成为JOP)S63-157864描述了一种溅射靶，其用于形成具有均一成分的薄层作为光记录盘的记录层。其结构为形成成分之一如金属合金的扇形部分和薄层化合物以对于靶心的同心方式在靶上排列。根据JOP S63-157864，由于不管圆周的半径，扇形部分在圆周方向上具有均匀的面积比，可使得在基底上的成分分布均匀，导致在光盘中形成具有均一结晶速度的记录层。
但是，通常，与光盘外侧的部分相比，内侧部分的记录速度相对低。例如，在对于直径为12cm的盘的恒角速度(CAV)记录的情况下，光盘外侧的记录速度为其内侧速度的2.4倍。当是上文所述的8×盘时，受驱动器转数所限，光盘内侧的记录速度只有3.3×或6×。所以，对于如上所述在盘中具有恒定的结晶速度的记录层，光盘外侧的结晶速度相对慢于记录速度，而内侧的结晶速度侧相对快。
当结晶速度慢于记录速度时，难于清除所有在先前反复记录所形成的无定形标记，且部分无定形标记残留未被清除。反过来，当结晶速度快于记录速度时，难于形成足够尺寸的无定形标记，因为即使当如2T周期策略一样通过减少脉冲数来保证充分的冷却时间时，结晶速度还是快。因此，需要特别的策略。另外，即使在充分形成无定形标记时，还出现抖动误差等。
由于光盘内侧的记录速度慢而外侧记录速度快，当光盘中的记录层在内侧和外侧具有不同成分，以这种方式使得结晶速度从内到外增加时，可获得在整个光盘上的良好反复记录特性。
作为在光盘中在记录层的内侧和外侧具有不同成分的溅射靶，JOPH08-282106描述了多环形式靶，具有盘形靶和(多)环形式靶的组合的靶，和分成具有独立成分的多重同心区域的靶。另外，JOP 2000-215530和2004-162115也描述了分成具有独立成分的多重同心区域的靶。
然而，在多环形式靶和具有盘形靶和(多)环形式靶的组合的靶的情况下，需要可在溅射过程中单独控制每个靶的溅射设备，意味着必须改造溅射设备。
另外，在分成具有独立成分的多重同心区域的靶的情况下，可使用与整个盘上具有均一成分的盘形靶的情况下相同的溅射设备。但是难以制造这种靶。生产这种靶的值得考虑的具体实例包括这样的方法，其中将分别制造的具有独立成分的靶加工以具有同心的形式且一起整体地结合到背衬板上；和这样的方法，其中具有独立成分的多种金属合金粉末以同心的形式填充并热压得到整体靶。但是，需要高水平靶的生产技术以将这种复杂的形式(即，同心形式)的每个靶结合，因为不应在边界之间产生间隙以避免反常放电。另外，当对以同心形式填充的金属粉末进行热压时，难以在整个盘上获得具有高密度的形式，因为热压条件依成分而有细微不同。结果，获得的靶趋向于具有低密度。具有低密度的靶不是优选的，因为形成的层的特性取决于该层的形成条件而大幅变化。

发明内容
由于上述原因，本发明人认识到存在对一种溅射靶的需求，通过该溅射靶可以用与在已知的在整个光盘上具有均一成分的盘形靶中使用的相同溅射设备在盘基底上形成在盘的内侧和外侧具有独立成分的层，从而高速地记录大量信息。
因此，本发明的一个目的在于提供一种溅射靶，通过该溅射靶可以用与在已知的在整个光盘上具有均一成分的盘形靶中使用的相同溅射设备在盘基底上形成在盘的内侧和外侧具有独立成分的层，从而高速地记录大量信息。简单地说，本发明的此目的和在下文中描述的其他目的将变得更加明显并可通过使用具有盘形包含多个成分区域的溅射靶而单独实现或实现其组合，该成分区域每一个具有独立的成分。每个成分区域形成盘的周边(periphery)部分，且当圆周穿过至少两个成分区域时，盘的圆周上的平均成分取决于圆周上的半径而不同。
上述的溅射靶优选含有Sb。
上述的溅射靶还优选进一步含有选自Ga、In、Ge、Te、Zn、Mn和Ag中的至少一种元素。
上述的溅射靶更优选进一步含有Sn和/或Bi。
上述的溅射靶更优选含有GeO2和SiO2的至少一种和Ge和Si的至少一种的组合。
通过结合附图考虑本发明的优选实施方案的描述，本发明的这些以及其它目的、特征和优势将更加显然。


当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本发明的各种其他目的、特征和相应的优势将更充分地评价以及更好地理解，在附图中相同的附图标记表示相同的相应的部分，其中图1为说明反复记录由标记和空白表示的数据的写入脉冲波形的实例的图；图2为说明本发明的溅射靶的实例的图；图3为说明溅射靶的圆周上的平均成分的实例的示意图；图4为说明本发明的溅射靶的结构的另一实例的图；图5为说明本发明的溅射靶的结构的另一实例的图；图6为说明本发明的溅射靶的结构的另一实例的图；和图7为说明线速度与反射率之间的关系，以获得转变(transition)线速度。
具体实施例方式
下文描述本发明所涉及的溅射靶的结构。
本发明的溅射靶具有含成分区域的盘形式，该成分区域含有独立成分。各成分区域包含盘周边部分。当圆周穿过不同成分区域时，由各成分区域所占的圆周上的比例依其半径而变化。
图2为说明本发明的溅射靶的正视图的实例的图。
溅射靶10是具有包含成分A和成分B的两个组成区域的靶的实例。由成分A形成的成分区域10a和由成分B形成的成分区域10b形成盘形，同时以在其之间的直线彼此接触。成分区域10b具有弓形且比成分区域10a小。
本发明的溅射靶用作蒸发源，以通过溅射法在与溅射靶相对配置的旋转盘基底上形成层。因此，溅射靶盘的圆周上的平均成分由各成分区域A和B的成分和各成分区域A和B所占据的长度比决定。该平均成分反映在前述盘基底上形成的层的相应圆周上的成分上。
因此，由于各成分区域A和B所占据的圆周的比例根据内圆周的半径而不同使得前述的平均成分不同，对应于盘基底上的圆周形成的薄层的成分根据圆周半径而不同。
参考图3以具体方式描述溅射靶10的圆周上的平均成分。
在溅射靶10中，根据成分区域10a和10b的位置，圆周上的平均成分根据半径(1)到(3)而变化，其接近于在磁控管溅射的情况下的侵蚀区域。如图3所示，半径(1)到(3)以此顺序增加。
当两条直线从中心C划到对于具有半径(1)到(3)的圆周在成分A和B之间的边缘区域时，由每对两条直线形成的角θB1、θB2和θB3间具有如下关系θB1＜θB2＜θB3在具有半径(1)到(3)的每个圆周上成分B占有的比例分别用θB1/360°、θB2/360°和θB3/360°表示。当图3所示的溅射靶10用于在盘状基底上形成层，溅射靶10和盘状基底的中心彼此重叠，同时旋转盘状基底时，得到的层具有成分梯度。其反映溅射靶10的具有半径(1)到(3)的每个圆周上的平均成分的差异。
图4为说明三种成分区域20a、20b和20c形成的结构的实例的图。图5为说明两种成分区域30a和30b形成的结构的另一实例的图。图6为说明三种成分区域40a、40b1和40b2形成的结构的另一实例的图，其中两个成分区域40b1和40b2具有相同的成分。在各种情况下，可以使用具有相对简单形式的分隔制造其中圆周上的平均成分根据圆周的半径而不同的靶。
在其中包含多个具有独立成分的成分区域的溅射靶中，对应于成分区域的靶通过热压等形成，加工成预定形状并结合到背衬板上。如前文所述，期望避免在各成分区域之间产生间隙。在本发明中，在结合边界上的形式简单，使得可容易避免产生间隙。另外，靶的加工也相对容易。因此，与典型已知的实例即同心靶相比，形成这种靶非常容易。
已概述了本发明的优选实施方式，可以通过参考具体实施例进一步理解，这里提供的实施例仅在于示例性的而非限制。在下述实施例的描述中，除非另有说明，数字均代表重量份比。
实施例下面描达本发明的实施例实施例中使用的溅射靶具有与图2所示的成分区域10a和10b相同的两种成分区域。将分别形成的每个靶加工并结合到背衬板上，以得到具有20cm直径和两个成分区域边界长度为17cm的溅射靶。
实施例1(1)溅射靶的制造基于成分区域10a中的成分A(其为Ge10In18Sb72)和成分区域10b中的成分B(其为In20Sb80)制造如图2所示的本发明的溅射靶10。
(2)评估样品的制造将具有直径12cm、厚度0.6mm和道间距为0.74um的导槽的聚碳酸酯盘基底置于溅射设备(Big Sprinter，由Unaxis Balzers AG制造)上，用于生产具有多层的光盘。旋转盘基底，并通过溅射法在基底上按此顺序形成下列的层(a)到(e)。
(a)第一保护层厚度为60nm由摩尔比为8∶2的ZnS和SiO2形成的层；(b)记录层厚度为14nm用溅射靶10形成的层；(c)第二保护层厚度为8nm由摩尔比为8∶2的ZnS和SiO2形成的层；(d)用于反射层的抗硫化层厚度为4nm由摩尔比为7∶3的TiC和TiO2形成的层；和(e)反射层厚度200nm由Ag形成的层。
然后，表面用有机保护层包覆并将厚度为0.6mm的聚碳酸酯盘结合到其上。用初始化设备(Hitachi PC生产)将记录层从as-depo的无定形态初始化为晶体态，用于相变型光盘，以得到评价样品。
比较例1此外，当实施例1中形成记录层时，另一相变型光盘以如实施例1中描述的相同的方式制造作为比较样品(比较例1)，除了使用的靶由成分A形成的单一靶制成。
(3)样品评估样品的转变线速度通过DVD评价设备(DDU-1000，由Pulstec IndustrialCo.，Ltd.制造)来测量。
转变线速度是本发明的发明人用作粗标准(rough standard)以根据记录线速度设计具有合适的记录特性的介质的值。通常，转变线速度越快，介质越适合高速记录。此外，当以慢于转变线速度的线速度进行记录时，记录层在熔合后达到重结晶状态。当以快于转变线速度的线速度进行记录时，部分记录层在熔合后不达到重结晶状态，并且仍然保持无定形态。
为获取转变线速度，介质以恒定速度旋转并用功率仅足以熔化记录层的激光束照射介质一个圆周，以测量其反射率。在改变旋转速度的同时，用保持恒定的激光束功率类似地测量反射率。当线速度慢时，反射率高。但反射率在线速度达到特定的线速度后开始下降。图7说明了这种状况。
在图7里，所画的一条直线代表反射率对线速度保持恒定的区域，另一条直线代表发射率随线速度按比例下降的区域。两条直线交界处被确定为转变线速度。也就是说，转变线速度就是当反射率开始下降时的线速度。
除了记录层的结晶速度外，转变线速度还取决于用于照射的激光束的功率和形成介质的每个层的厚度，即光和热条件。
实施例1中使用的评估设备具有一个波长为650到670nm和数值孔径(NA)为0.65的拾波头(pickup head)。转变线速度在每个样品的半径为25，40和55(mm)下用在介质上功率15mW来测量。
转变线速度的测量结果如表1所示。从表1中可以看到，实施例1中样品的转变线速度随半径增加而增加。认为其原因是在圆周上的成分A和B的比例根据它们的半径而不同。
另一方面，对比样品的转变线速度在各个半径均相同。
表1

实施例2和3除用Te12In18Sb70代替溅射靶10的成分A外，以与实施例1相同的方式制造实施例2的样品相变型光盘。
除用In20Sb65Sn15代替溅射靶10的成分B外，以与实施例1相同的方式制造实施例3的样品相变型光盘。
在与实施例1相同的条件下测量实施例2和3的样品盘的转变线速度。
结果见表2。
与实施例1的情形相似，实施例2和3的转变线速度随半径的增大而增大。认为其原因为圆周上的成分A和B的比例在各个半径处不同。
表2

当如实施例1到3中一样使用主要含有Sb的记录层时，无定形态和晶体态之间的光学常数的差别很大，使得可记录具有大调制度的信号。但是，由于仅含有Sb的记录层不能获得无定形态，所以至少一种其他元素加入到记录层上。
作为加入到Sb中的元素，基于对各种元素的研究结果，发现含有选自Ga、In、Ge、Te、Zn、Mn和Ag中的一种或多种元素的记录层具有良好的重复记录特性和良好的保存稳定性。当加入这些元素时，所有这些元素加速得到无定形态。随着其加入量的增加，介质的结晶速度下降而保存稳定性改善。由于功能根据这些元素而改变，记录层的结晶速度可以通过将适当的元素以适当量组合来调整。当这些元素的加入量太少时，保存稳定性趋于恶化。因此，期望这些元素的加入量至少为10原子％，这些元素加入量的上限由对所需的结晶速度确定，且一般总共为约40原子％。
另外，可加入Sn和Bi中的至少一种。与前述加入元素如Ga不同，Sn和Bi具有加速结晶的功能。因此，当加入大量附加元素如Ga元素以确保保存稳定性但对结晶速度具有不利影响，即降低结晶速度时，需要加入Sn和/或Bi。Bi和Sn还可促进初始化。当Sn和/或Bi加入量为约2到20％时，可以获得合适的记录层。加入过量的Sn和/或Bi可破坏介质的保存稳定性。
如上所述，具有良好记录特性和良好保存稳定性的记录层可以通过向作为主成分的Sb中加入适量的加入元素来获得。
调节加入元素的量和组合，以形成其结晶速度从内侧到外侧增大的记录层。例如，在用于具有与图2所示的相同的结构的复合靶的成分的情况下，优选使用具有降低结晶速度功能的成分作为成分A和具有加快结晶速度功能的成分作为成分B。当使用磁控管溅射时，所形成的层的成分极大的依赖于侵蚀区域。因此，根据设备优化成分A和B的成分区域的分割与形式。
实施例4(1)溅射靶的制作基于含有摩尔比为30∶70的GeO2和Ge的在成分区域10a中的成分A，和含有摩尔比为70∶30的GeO2和Ge的在成分区域10b中的成分B，制造如图2所示的本发明的溅射靶10。
(2)评价样品的制作将具有直径12cm、厚度0.6mm以及道间距为0.74μm的导槽的聚碳酸酯盘基底置于溅射设备(由Big Sprinter制造)上，用于制作具有多层的光盘。旋转盘基底，并通过溅射法在盘基底上按此顺序形成下列层(a)到(f)。
(a)第一保护层厚度为60nm由摩尔比为8∶2的ZnS与SiO2形成的层；(b)记录层厚度为14nm使用In20Sb80的均匀靶形成的层；(c)结晶速度调节层厚度为4nm使用实施例4的溅射靶10形成的层；(d)第二保护层厚度为6nm由摩尔比为8∶2的ZnS与SiO2形成的层；
(e)用于反射层的抗硫化层厚度为4nm由摩尔比为7∶3的TiC与TiO2形成的层；和(f)反射层由Ag形成的厚度为200nm的层。
然后，表面用有机保护层包覆并将厚度为0.6mm的聚碳酸酯盘结合到其上。用初始化设备(Hitachi PC生产)将记录层从as-depo的无定形态初始化为晶体态，用于相变型光盘，以得到评价样品。
转变线这度的测量结果见表3。实施例4中加入的结晶速度调整层为配置在记录层上具有改变结晶速度功能的层。该功能的机理尚不清楚，但是认为主要是结晶速度调整层控制在结晶速度调整层和记录层之间界面上的非均匀核的形成。氧化物、氮化物、碳化物等可以使用。从功能看有两种类型的这种物质。即，一种是加快核的形成和结晶速度的物质，另一种抑制核的形成并降低结晶速度。通过实施例4中使用的含有Ge和GeO2的靶形成的层具有降低结晶速度的功能。当Ge的比例升高时，结晶速度降低。因此，成分A中的Ge的比例设置为大于成分B中的比例。从而，得到转变线速度从内侧到外侧增加的光盘。除SiO2和Ge外，在结晶速度调节层中具有相同效果的物质为，例如SiO2和Si。随着Si比例增大，结晶速度降低。
此外，可以使用GeO2和SiO2中的至少一种和Ge和Si中的至少一种的组合。
表3

本申请要求2005年8月9日提交的日本专利申请2005-230519的优先权，并且包含其所涉及的主题，其整个内容在此引入作为参考。
现已充分地描述了本发明，对本领域技术人员来说，显而易见的是，在不背离本发明在此阐述的精神和范围的情况下，可以进行许多改变和修饰。
权利要求
1.一种溅射靶，包括具有盘形式的多个成分区域，该区域每一个含有独立的成分，其中，各成分区域形成盘的周边部分，并且当圆周穿过至少两个成分区域时，盘的圆周上的平均成分根据圆周的半径而不同。
2.权利要求1所述的溅射靶，含有Sb。
3.权利要求1或2所述的溅射靶，进一步含有选自Ga、In、Ge、Te、Zn、Mn和Ag中的至少一种元素。
4.权利要求1-3中任一项所述的溅射靶，进一步含有Sn和Bi的至少一种。
5.权利要求1所述的溅射靶，进一步含有GeO2和SiO2的至少一种和Ge和Si的至少一种的组合。
6.权利要求5的溅射靶，其中当第一圆周的半径小于第二圆周的半径时，第一圆周上的平均成分中的Ge和Si的至少一种的比例不低于第二圆周中的比例。
全文摘要
一种包括多个成分区域具有盘形式的溅射靶，该区域的每一个含有独立成分，其中各成分区域形成盘的周边部分，并且当圆周穿过至少两个成分区域时，盘的圆周上的平均成分根据圆周半径而不同。
文档编号C23C14/06GK1912176SQ20061011011
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月8日 优先权日2005年8月9日
发明者日比野荣子, 伊藤和典, 高田美树子, 大仓浩子, 出口浩司 申请人:株式会社理光