專利名稱：ZnS－SiO的制作方法
技術領域：
本發(fā)明特別涉及一種ZnS-SiO2濺射靶，該濺射靶對于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜是有效的，在通過濺射形成膜時，該光盤保護膜能夠減少濺射時產(chǎn)生的塵粒(發(fā)塵)和不規(guī)則的球粒(nodule)，并能夠提高高密度產(chǎn)品的生產(chǎn)率而沒有大的質(zhì)量差異，本發(fā)明還涉及一種光學記錄介質(zhì)，在其上使用該濺射靶形成了ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜。
相變化光盤通過對基片上的記錄薄膜進行激光照射而對其加熱升溫，在該記錄薄膜的結構中產(chǎn)生結晶學的相變化(無定形結晶)，而進行信息的讀/寫。更具體地，通過檢出因相間的光學常數(shù)發(fā)生變化而引起的反射率的變化，而進行信息的再現(xiàn)(讀)。
通過直徑被縮窄至約1～數(shù)μm的激光束照射完成上述的相變化。此時，例如當1μm的激光束以10m/s的線速度通過時，光被照射至光盤上的特定點上100ns(納秒)，必須在該時間內(nèi)完成上述的相變化并檢出反射率。
另外，為實現(xiàn)上述的結晶學相變化，即非晶體和晶體的相變化，不僅相變化記錄層要進行一次以上的熔融和急冷，周圍的介電體保護層和鋁合金的反射膜上也要重復進行熔融和急冷。
因此，一個相變化光盤中具有一個四層結構，其中例如，Ge-Sb-Te系的記錄薄膜層的兩側被夾上了ZnS·SiO2系的高熔點介電體的保護層，并在其上另外設置了鋁合金反射層。
其中，除要求反射層和保護層具有能夠增加無定形部分和晶體部分的吸收及大的反射率差的光學功能外，還要求其具有防止由記錄薄膜的熱導致變形的性能，以及控制記錄時的熱條件的功能(《光學》雜志，26卷，1號，9～15頁)。
如上所述，高熔點介電體的保護層必須能夠耐受加熱和冷卻引起的重復的熱應力，不能使這樣的熱效應影響反射膜或其他區(qū)域，其自身必須薄、反射率低，并具有防止變質(zhì)的強度。這意味著介電體保護層具有重要的作用。
上述的介電體保護層通常由濺射法形成。這種濺射法使用的原理是，使一個正電極基片和一個由負電極構成的靶相對，通過在惰性氣氛下在其基片和靶之間施加高電壓而產(chǎn)生電場，在這時電離的電子和惰性氣體碰撞而形成等離子體，該等離子體中的陽離子撞擊靶(負電極)的表面而趕出靶的構成原子，被趕出的原子附著到相對的基片表面上形成膜。
通常，要求上述的保護層在可視光波段中具有透過性和耐熱性等，使用ZnS-SiO2等陶瓷靶進行濺射，以形成約500～2000的薄膜。
使用高頻濺射(RF)裝置、磁電管濺射裝置或對靶材料進行特殊處理的DC(直流)濺射裝置使這些材料成膜。
通過將ZnS-SiO2靶的晶粒微細化及高密度化，可使靶的濺射面均勻且平滑，從而產(chǎn)生了這樣的特征，即減少了塵粒和不規(guī)則的球粒，以及延長了靶的壽命。眾所周知，其結果是能夠提高光盤的生產(chǎn)率。
然而，對于常規(guī)ZnS-SiO2靶中使用的SiO2，采用的是具有4N或4N以上的高純度，以及0.1～20μm的平均粒徑，通常通過在800～1200℃之間的溫度下燒結來制造。但是，在這樣的溫度范圍下，SiO2本身不發(fā)生變形或不與ZnS起反應。
因此，如此制造的ZnS-SiO2靶容易在ZnS和SiO2之間產(chǎn)生空隙，當微細化SiO2時，其更加明顯，并且因為阻礙了ZnS的燒結，存在靶密度下降的問題。
因此，以前為實現(xiàn)高密度化，進行熱壓等的制造條件必須是盡可能的高溫和高壓。但是，例如，當通過熱壓法制造時，對于升溫這單獨一個工序就需要很長的時間，另外，石墨模根據(jù)壓力上升保持其強度。因此，必須使外圍徑向厚度變大，并減小負荷區(qū)域的份額。結果，出現(xiàn)了每熱壓批的生產(chǎn)量顯著減小的問題。
相反，盡管為不使生產(chǎn)量減小，也可考慮增大熱壓裝置，增大石墨模自身，但這將使熱壓裝置和石墨模的成本上升。
由于上述的原因，常規(guī)的作法并不能以低成本獲得高密度的ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜用的濺射靶。
因此，通常除使用低密度靶外別無選擇。結果是通過濺射形成膜的時候，濺射時產(chǎn)生塵粒(發(fā)塵)和不規(guī)則的球粒，所以存在沉積膜的穩(wěn)定性及品質(zhì)下降，從而導致生產(chǎn)率變差的問題。
本發(fā)明的一個目的是能夠穩(wěn)定地以低成本產(chǎn)出SiO2晶粒微細、具有90％或90％以上的高密度的靶，并由此獲得用于形成能夠進一步提高沉積膜的穩(wěn)定性并提高生產(chǎn)率的光盤保護膜的濺射靶，并獲得光記錄介質(zhì)，在其上使用該濺射靶而形成了ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜。
為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明者進行了專心的研究，結果發(fā)現(xiàn)，通過向ZnS-SiO2中加入一種添加劑，可以減小與ZnS之間的空隙，即使對于微細化的SiO2也可容易地實現(xiàn)高密度化，不損害作為保護膜的特性就能減少濺射時產(chǎn)生的塵粒和不規(guī)則的球粒，并且也能提高膜厚度的均一性。
根據(jù)以上的發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供1.一種ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有0.001～5重量％的Na、K或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑；2.一種ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有0.001～5重量％的堿土金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑；3.上述第2項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有堿金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑，所述的堿金屬或其氧化物與堿土金屬或其氧化物的總量為0.001～5重量％；4.上述第1-3項任一項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有0.001～5重量％的硼、鋁、磷、砷或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑；5.上述第1-4項任一項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是具有95％或95％以上的相對密度；6.上述第1-5項任一項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是SiO2晶粒的平均粒徑為0.1～30μm；7.一種光記錄介質(zhì)，在其上通過使用上述1～6任一項記載的ZnS-SiO2靶而形成了ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜。附圖的簡單說明

圖1是根據(jù)實施例1得到的靶表面的顯微照片；圖2是根據(jù)實施例4得到的靶表面的顯微照片；圖3是根據(jù)比較例1得到的靶表面的顯微照片。發(fā)明的最佳實施方式本發(fā)明的ZnS-SiO2系濺射靶含有0.001～5重量％的Na、K或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑，或含有堿土金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑。通過向其中添加Na、K或其氧化物可以得到一種高密度的ZnS-SiO2系濺射靶。另外，通過向其中添加堿土金屬或其氧化物，可以得到具有更高的密度及高耐蝕性的ZnS-SiO2系濺射靶。
另外，上述的含有0.001～5重量％的堿土金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物的ZnS-SiO2系濺射靶中，還可加入0.001～5重量％的堿金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物。堿金屬包括Li、Na、K、Rb、Cs和Fr；堿土金屬包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。
此外，上述的濺射靶中還可含有0.001～10重量％的硼、鋁、磷、砷或其氧化物。添加上述材料時，特別優(yōu)選此類材料的量不超過選自Na、K或堿土金屬或其氧化物的添加劑的量的2倍。
而且，如果選自上述的Na、K或堿土金屬或其氧化物的添加劑的添加量低于0.001重量％，添加劑沒有效果，如果添加劑的量超過5重量％，膜特性變化很大或耐蝕性受損，這是不理想的，因此將總量設為0.001～5重量％。
添加硼、鋁、磷、砷或其氧化物將進一步提高耐蝕性。如果低于0.001重量％，添加劑沒有效果，如果添加劑的量超過10重量％，膜特性變化很大或耐蝕性受損，這是不理想的，因此將其總量設為0.001～10重量％。根據(jù)用于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的濺射靶的必要的特性，可以對上述的添加劑和添加劑量進行適宜的選擇和調(diào)節(jié)。
制造靶的時候，通過將上述的添加元素均勻地分散和混合在ZnS粉末和SiO2粉末中，并通過熱壓等使其成型。優(yōu)選的是，上述的添加元素或其鹽與SiO2粉末混合加熱以后，與剩余的ZnS粉末混合，通過熱壓成型。
由此，可以得到一種用于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的濺射靶，所述的濺射靶中ZnS和SiO2間的空隙較小，且該濺射靶具有95％或95％以上的相對密度。
此外，通過僅添加上述材料，由于ZnS-SiO2系靶的晶?？杀晃⒓毣案呙芏然?，因此可獲得使靶的濺射面均勻且平滑，可減少濺射時的塵粒和不規(guī)則的球粒，此外還可延長靶的壽命的顯著效果。其結果是，在其之上形成了ZnS-SiO2相變化光盤保護膜的光記錄介質(zhì)的生產(chǎn)率增加，并能夠得到品質(zhì)優(yōu)異的材料。
通過使SiO2晶粒的平均粒徑為0.1～30μm，可以進一步改善上述的特性。
將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為99％。該靶表面的顯微照片如圖1所示。
圖1的黑色球形部分表示SiO2，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種用于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例2)將純度99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加0.1重量％的Na2O和0.01重量％的MgO并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例3)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加1.0重量％的Na2O和0.3重量％的Al2O3并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例4)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS均勻混合，另外向其中添加0.1重量％的Na2O、0.01重量％的CaO和0.1重量％的Al2O3并混合。
將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。結果，得到了一種用于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。其SEM照片如圖2所示。
圖2的黑色球形部分表示SiO2，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。(實施例5)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加1.0重量％的Na2O、0.5重量％的BaO和0.1重量％的P2O5并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例6)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加0.1重量％的K2O并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為99％，密度的增加明顯。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例7)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加0.1重量％的K2O和0.1重量％的Al2O3并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例8)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加2.0重量％的K2O、0.1重量％的MgO和0.1重量％的Al并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例9)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加0.2重量％的MgO和0.01重量％的CaO并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為98％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例10)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加0.5重量％的CaO和0.1重量％的Al2O3并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為97％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。(實施例11)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS混合，另外向其中添加0.1重量％的Li2O、0.1重量％的B2O3和0.01重量％的As并混合。
與實施例1一樣，將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為98％。
與實施例1類似，SiO2晶粒的平均粒徑為10μm或10μm以下，ZnS和SiO2的表面間的空隙幾乎不能辨認。結果，獲得了一種適于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的高密度濺射靶。
此外，添加上述實施例中沒有記載的成分，得到同樣的結果。本說明書例示了上面的11個有代表性的實施例。(比較例1)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS均勻混合。
將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為94％。結果，獲得了密度比本發(fā)明的實施例低的、用于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的濺射靶。
該靶的表面顯微照片如圖3所示。與上面類似，圖3中的黑色的球形部分表示SiO2，其晶粒的平均粒徑為10μm～20μm，可以辨認出ZnS和SiO2的表面間有一些空隙。(比較例2)將純度為99.99％或99.99％以上的SiO2粉末以20摩爾％的比例與ZnS均勻混合，另外向其中添加0.5重量％的Al2O3并混合。
將該混合粉末填充至石墨模中，并在Ar氣氛、150kg/cm2的壓力和1000℃溫度的條件下進行熱壓。由此得到的靶的相對密度為91％。結果，獲得了密度比本發(fā)明的實施例低的、用于形成ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜的濺射靶。另外，其晶粒的平均粒徑為10μm～20μm，可以辨認出ZnS和SiO2的表面間有一些空隙。發(fā)明效果通過添加本發(fā)明的添加劑，可以減小與ZnS之間的空隙，并可以在微細化SiO2時，容易地實現(xiàn)高密度化。因此，獲得了一種優(yōu)異的效果，即能夠獲得一種用于形成光盤保護膜的濺射靶，該保護膜能夠抑制濺射時塵粒(發(fā)塵)和不規(guī)則的球粒的產(chǎn)生而對作為保護膜的特性沒有損害，能夠提高成膜的穩(wěn)定性并增加生產(chǎn)率，并獲得一種光記錄介質(zhì)，在其上使用ZnS-SiO2濺射靶形成了一種ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜。
權利要求
1.一種ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有0.001～5重量％的Na、K或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑。
2.一種ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有0.001～5重量％的堿土金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑。
3.權利要求2記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有堿金屬或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑，所述的堿金屬或其氧化物與堿土金屬或其氧化物的總量為0.001～5重量％。
4.權利要求1-3任一項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是含有0.001～5重量％的硼、鋁、磷、砷或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑。
5.權利要求1-4任一項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是具有95％或95％以上的相對密度。
6.權利要求1-5任一項記載的ZnS-SiO2濺射靶，其特征是SiO2晶粒的平均粒徑為0.1～30μm。
7.一種光記錄介質(zhì)，通過使用權利要求1～6任一項記載的ZnS-SiO2靶而在其上形成了ZnS-SiO2相變化型光盤保護膜。
全文摘要
本發(fā)明是以含有0.001～5重量％的Na、K或選自其氧化物的一種或多種氧化物作為添加劑為特征的ZnS－SiO
文檔編號G11B7/26GK1455825SQ02800011
公開日2003年11月12日 申請日期2002年1月16日 優(yōu)先權日2001年4月13日
發(fā)明者矢作政隆, 高見英生 申請人:株式會社日礦材料