박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 그 타겟 재료를 이용하여 형성된 박막, 및 광학 기록 매체(THIN FILM FORMATION USE SPUTTERING TARGET MATERIAL,THIN FILM FORMED USING SAME, AND OPTICAL RECORDINGMEDIUM)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)

(51) 。Int. Cl.
G11B 7/24 (2006.01)
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2006년11월30일
10-0652094
2006년11월23일
(21) 출원번호 10-1999-0047683 (65) 공개번호 10-2001-0039330
(22) 출원일자 1999년10월30일 (43) 공개일자 2001년05월15일
심사청구일자 2004년10월18일
(73) 특허권자 소니 가부시끼 가이샤
일본국 도쿄도 시나가와쿠 키타시나가와 6쵸메 7반 35고
후루야 메탈 가부시끼가이샤
일본국 도꾜도 도시마꾸 미나미오쯔까 2쪼메 37-5 엠에스비-21 미나미오쯔까 빌딩
(72) 발명자 아라따니가쯔히사
일본도꾜도시나가와꾸기따시나가와6쪼메7-35소니가부시끼가이샤내
우에노,다까시
일본도꾜도도시마꾸미나미오쯔까2쪼메37-5엠에스비-21미나미오쯔까
빌딩후루야메탈스가부시끼가이샤내
(74) 대리인 장수길
구영창
(56) 선행기술조사문헌
KR1019980032215 A
KR1019990084332 A
KR1019990068999 A
KR1019990085781 A
* 심사관에 의하여 인용된 문헌
심사관 : 유주호
전체 청구항 수 : 총 9 항
(54) 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 그 타겟 재료를 이용하여 형성된 박막, 및 광학 기록 매체
(57) 요약
스퍼터링 타겟 재료로서 합금을 사용하는 경우에, 고반사율을 유지하고, Ag에 비하여 기후에 대한 내구성을 향상시키며,
합금을 용이하게 제조할 수 있게 하고, 스퍼터링 공정을 안정성있고 간단/용이하게 실행할 수 있게 하는 것 등의 다양한 과
제에 대하여 연구했으며, 그 결과 이러한 과제를 실현한 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 그 재료를 이용하여 형성된 박막
및 광학 기록 매체가 제공된다.
Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금이 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재
료로서 사용된다. 이러한 타겟 재료를 이용하여, 광학 기록 매체(10)를 구성하는 박막, 즉 반사막(16)이 형성되고, 반사막
(16)을 구성 요소로서 포함하는 광학 기록 매체(10)가 제조된다.
등록특허 10-0652094
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대표도
도 1
특허청구의 범위
청구항 1.
AgPd 합금 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료에 있어서,
상기 Ag 내에 0.5 내지 4.9 원자% 범위의 Pd가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 AgPd 합금 박막 형성용 스퍼터링 타겟
재료.
청구항 2.
박막에 있어서,
상기 박막은, Ag 내에 0.5 내지 4.9 원자% 범위의 Pd가 함유되어 있는 AgPd 합금을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하
는 박막.
청구항 3.
광학 기록 매체에 있어서,
Ag 내에 0.5 내지 4.9 원자% 범위의 Pd가 함유되어 있는 AgPd 합금을 이용하여 형성된 박막을 포함하는 것을 특징으로
하는 광학 기록 매체.
청구항 4.
제1항에 있어서,
Cu 및 Cr 중의 하나 또는 둘 모두가 각각 0.1 내지 3.5 원자% 범위로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 AgPd 합금 박막
형성용 스퍼터링 타겟 재료.
청구항 5.
제2항에 있어서,
Cu 또는/및 Cr 중의 하나 또는 둘 모두가 각각 0.1 내지 3.5 원자% 범위로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 박막.
청구항 6.
제3항에 있어서,
Cu 및 Cr 중의 하나 또는 둘 모두가 각각 0.1 내지 3.5 원자% 범위로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 기록 매체.
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청구항 7.
AgPdTi 합금 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료에 있어서,
0.1 내지 1.5 원자% 범위의 Pd, 및 0.1 내지 2.9 원자% 범위의 Ti가 Ag 내에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 AgPdTi
합금 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료.
청구항 8.
박막에 있어서,
상기 박막은, 0.1 내지 1.5 원자% 범위의 Pd, 및 0.1 내지 2.9 원자% 범위의 Ti가 Ag 내에 함유되어 있는 AgPdTi 합금을
이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막.
청구항 9.
광학 기록 매체에 있어서,
0.1 내지 1.5 원자% 범위의 Pd, 및 0.1 내지 2.9 원자% 범위의 Ti가 Ag 내에 함유되어 있는 AgPdTi 합금을 이용하여 형
성되는 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기록 매체.
명세서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 동일한 타겟 재료를 이용하여 형성된 박막, 및 광학 기록 매체에 관한 것이다.
CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc) 등의 광학 디스크, MD(Mini Disc), MO(Magnetic Optical Disc) 등의
광자기 디스크, 또는 상변화 광학 디스크 등의 쓰기가능 광학 기록 매체를 포함하는 광학 기록 매체에 이용되는 반사막의
재료로서, Al 및 Al 합금이 일반적으로 공지되어 있다.
Al 및 Al 합금은, 각각 상기 다양한 광학 기록 매체에 기록된 정보들을 재생할 때 특정한 광파장 범위 내에서는 일정한 값
이상의 반사율을 나타내며, 열전도 특성에서도 우수하다.
또한, Al 및 Al 합금을 이용하면, 광학 기록 매체 상에 형성된 미세한 오목부 및 볼록부를 가지는 그루브 내에서 안정된 커
버리지를 얻을 수 있으며, 광학 기록 매체 제품으로서, 제품을 둘러싸고 있는 공기 내에 포함된 비금속 원소에 대해 우수한
내구성을 나타내어, 오랜 시간이 지난 후에도 특성 변화가 매우 작다는 이점을 가진다.
그러나, 박막의 반사율은 예를 들어 800㎚ 파장의 빛에 대해서는 80% 정도이기 때문에, Al 또는 Al 합금을 이용하여 형성
된 박막이, 현재의 광학 기록 매체에 응용될 때 충분히 높은 반사율을 가진다고 말할 수는 없다.
한편, CD-R(Compact Disc-Recordable)에서, Al계 재료를 이용하여 반사막이 형성될 때, 충분한 반사율이 얻어지지 않
았기 때문에, 반사막의 재료로서 Au의 사용이 연구되어 왔다.
등록특허 10-0652094
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그러나, Au는 박막의 재료로서는 값이 비싸다는 문제점을 가지고 있기 때문에, Au에 대한 대안으로서 Ag 또는 Cu가 연구
되어 왔다.
그러나, Ag는 염소, 산소, 황 등의 비금속 원소와 그 비금속 원소들의 이온에 대해 화학적으로 반응성하기 때문에, 바닷물
등의 특수한 환경에서 기후에 대한 내구성에 문제가 있다.
한편, 일본 특허 공개 공보 제57-186244호, 제7-3363호, 및 제9-156224호에는, Ag에 소정의 불순물을 첨가함으로써
기후에 대한 내구성을 향상시킨 기술이 개시되어 있다.
즉, 일본 특허 공개 공보 제57-186244호에는, 40 원자% 이상의 Ag 함량을 포함하는 Ag-Cu 합금에 관한 기술이 개시되
어 있고, 일본 특허 공개 공보 제7-3363호에는, 1 내지 10 원자% 범위의 값 이상의 Mg 함량을 포함하는 Ag-Mg 합금에
관한 기술이 개시되어 있으며, 일본 특허 공개 공보 제9-156224호에는, AgOM 합금에 관한 기술이 개시되어 있다. 여기
에서, M은 Sb, Pd 및 Pt를 나타내며, O 함량은 10 내지 40 원자%이고, M 함량은 0.1 내지 10 원자% 범위 내이다.
그러나, 이러한 공개 공보들에서, 합금 재료를 구성하는 원자들의 조성은 광범위하게 나타나 있으며, 그 합금 재료의 구성
원소들의 조성으로 형성된 박막의 반사율과 기후에 대한 내구성의 관계는 명확하게 나타나 있지 않다.
특히, Ag에 약간의 불순물을 첨가함으로써 얻어지는 기후에 대한 내구성의 향상은 만족스러운 수준은 아니며, 광학 기록
매체에 이용되기 위해 요구되는 반사막으로서의 신뢰성에 대해 불명확한 부분들이 많이 남아있다.
게다가, Mg는 알칼리 토금속 중의 하나이며, 이러한 종류의 원소 또는 그 이온은 화학적으로 불안정하기 때문에, 이 원소
를 이용하여 형성된 합금은 염소 등에 대한 기후 내구성을 개선시킬 필요가 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 본 발명자들은, 스퍼터링 타겟 재료로서 합금을 사용하는 경우에, 고반사율을 유지하고, Ag에 비하여 기후에 대한
내구성을 향상시키며, 합금을 용이하게 제조할 수 있게 하고, 스퍼터링 공정을 안정성있고 간단/용이하게 실행할 수 있게
하는 것 등의 다양한 과제에 대하여 연구했으며, 그 결과 이러한 과제를 실현한 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 그 재료
를 이용하여 형성된 박막 및 광학 기록 매체를 얻을 수 있었다.
본 발명에 따르면, Ag를 주성분으로 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금이 박막 형성용 스
퍼터링 타겟 재료로서 사용되고, 광학 기록 매체를 구성하는 박막이 이러한 AgPd 합금을 이용하여 형성되며, 이러한 박막
을 구성 요소로서 포함하는 광학 기록 매체가 획득된다.
또한, 본 발명에 따르면, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Cu 및
Cr 모두 또는 둘 중 하나를 0.1 내지 3.5 원자% 범위의 함량으로 첨가함으로써 제조된 Ag 합금, 또는 Pd를 0.5 내지 1.5
원자% 범위 내로 함유하고 Ti를 0.1 내지 2.9 원자% 범위 내로 함유하는 Ag 합금이, 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료로
사용되고, 광학 기록 매체를 구성하는 박막이 이러한 Ag 합금을 이용하여 형성되며, 이러한 박막을 구성 요소로서 가지는
광학 기록 매체가 획득된다.
본 발명의 AgPd 합금에 따르면, AgPd 합금이 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료 및 광학 기록 매체의 박막 재료로서 사용되
는 경우, 일반 대기 내에서 또는 특수 환경에서 연구된 염소, 수소, 산소 및 황과 같은 비금속 원소에 의한 오염에 대한 내구
성이 증가할 뿐만 아니라, 수소 및 산소에 대한 Ag의 내구성과 염소 및 황에 대한 Pd의 내구성의 상호 작용에 의해, 박막이
광학 기록 매체의 구성 성분으로서 채용될 때 요구되는 환경 또는 대기에서, 높은 기후 적응성을 가지게 된다.
발명의 구성
본 발명에서는, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금이 박막 형성용 스
퍼터링 타겟 재료로서 사용되고, 이러한 AgPd 합금을 이용하여 광학 기록 매체를 구성하는 박막이 형성되며, 구성 요소로
서 박막을 가지는 광학 기록 매체가 획득된다.
게다가, 본 발명에서는, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Cu 및
Cr 모두 또는 둘 중 하나를 0.1 내지 3.5 원자% 범위의 함량으로 첨가함으로써 제조된 Ag 합금, 또는 Pd를 0.5 내지 1.5
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원자% 범위 내로 함유하고 Ti를 0.1 내지 2.9 원자% 범위 내로 함유하는 Ag 합금이, 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료로
사용되고, 광학 기록 매체를 구성하는 박막이 이러한 Ag 합금을 이용하여 형성되며, 이러한 박막을 구성 요소로서 가지는
광학 기록 매체가 획득된다.
아래에서, 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 이러한 타겟 재료를 이용하여 형성된 박막, 및 그 박막을 포함하는 광학 기록
매체가, 2-정보 기록층 구조를 가지는 디스크형 또는 원판형의 광학 디스크에 적용되는 경우에 대해 설명되지만, 본 발명
은 이러한 광학 디스크 또는 그 형태로 국한되지 않으며, 광자기 디스크, 상변화 디스크, 및 정보층으로써 금속 박막을 가
지는 카드형 또는 시트형의 다양한 광학 기록 매체에 적용될 수 있음에 유의한다.
아래의 예에서 제조되는 광학 기록 매체는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 기판(1) 및 제2 기판(2)을 적층하고 그 사이에 투
광성 광경화 수지(20)를 개재한 2층 구조의 광학 기록 매체이다.
제1 기판(1)은, 폴리카보네이트 등의 투광성 수지의 인젝션 몰딩(injection molding)에 의해 형성되는 주표면 상의 데이터
기록 피트 또는 프리그루브(pre-groove)와 같은 제1 미세 오목부 및 볼록부(21)를 가지며, 예를 들어 반투명막(15)이 제1
미세 오목부 및 볼록부(21) 상에 형성되어, 제1 기판(1) 상의 제1 정보 기록층(11)이 형성된다.
제1 기판(1)과 마찬가지로, 제1 기판(1) 상에 적층된 제2 기판(2)은, 예를 들어 폴리카보네이트 등의 투광성 수지의 인젝
션 몰딩에 의해 형성되는 주표면 상의 데이터 기록 피트 또는 프리그루브와 같은 제2 미세 오목부 및 볼록부(22)를 가지며,
예를 들어 본 발명에 따른 은 합금을 이용하여 형성된 반사막(16)이 제2 미세 오목부 및 볼록부(22) 상에 형성되어, 제2 기
판(2) 상의 제2 정보층(12)이 형성된다.
은 합금으로 제조되는 반사막(16)은, 예를 들어 RF(AC) 마그네트론 스퍼터링 방법(RF magnetron sputtering method)에
의해 형성될 수 있으며, 막 두께는 예를 들어 50 내지 150㎚ 정도로 조절된다.
또한, 예를 들어, 자외선 경화 아크릴계 수지 등으로 제조되는 보호막(30)이 제2 정보 기록층(12) 상에 형성된다.
도 1에 도시된 2층 구조를 가지는 광학 기록 매체에서, 제2 정보 기록층(12)에 기록된 정보가 재생될 때, 제2 정보 기록층
(12)은 광빔이 제2 정보 기록층(12)에 집광되도록 800㎚ 파장의 광빔으로 조사된다.
한편, 제1 정보 기록층(11)에 기록된 정보가 재생될 때, 제1 정보 기록층(11)은 광빔이 제1 정보 기록층(11)에 집광되도록
650㎚ 파장의 광빔으로 조사된다.
이제, 본 발명에 따른 은 합금 및 이러한 은 합금에 의해 형성된 박막, 즉 도 1에 도시된 반사막(16)에 대해 설명할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 스퍼터링 타겟으로서 사용되는 경우에 고반사율을 유지하고, 기후에 대한 내구성을 향상시
키며, 합금을 용이하게 제조할 수 있게 하고, 스퍼터링 공정을 안정성있고 간단/용이하게 실행할 수 있게 하는 것 등의 다
양한 과제들을 해결하기 위한 것이며, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd
합금으로 이루어진 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료, 이 합금을 이용하여 형성된 박막, 및 그 박막을 포함하는 광학 기록
매체를 얻기 위한 것이다.
또한, 본 발명은, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Cu 및 Cr 모두
또는 둘 중 하나를 0.1 내지 3.5 원자% 범위의 함량으로 첨가함으로써 제조된 Ag 합금, 또는 또는 Pd를 0.5 내지 1.5 원
자% 범위 내로 함유하고 Ti를 0.1 내지 2.9 원자% 범위 내로 함유하는 Ag 합금으로 이루어진 박막 형성용 스퍼터링 타겟
재료, 이 합금을 이용하여 형성된 박막, 및 이 박막을 포함하는 광학 기록 매체를 얻기 위한 것이다.
Ag 합금 스퍼터링 타겟 재료의 첨가물로서 Pd가 특별히 선택된 이유는, 은의 비중이 10.491g/㎤이고, Pd의 비중이
12.2g/㎤여서, 두 원소 간의 비중의 차가 매우 작기 때문이다.
이 방법에서, 비중의 차가 작으면, 합금 생성시의 용융 공정 및 냉각/고형화 공정동안 합금의 전체 벌크 내의 첨가 원소인
Pd의 분정 작용(segregation)이 억제될 수 있다. 또한, 합금 공정동안 금속간 화합물이 형성되지 않는다는 이점도 있다.
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Ag는 황과 화학적으로 결합하려는 경향이 있으며, 장시간동안 공기 중에 방치되면, 공기에 노출된 표면이 황과 반응하여
황화은(Ag2S)을 생성하여, 그 표면이 흑화(blacken)되어 반사 특성이 열화된다. 또한, Ag는 염소와 격렬하게 반응하여 염
화은(AgCl)을 생성하고, 이에 의해 표면이 흐려지며 반사 특성이 열화된다. 염소와 반응한 부분은 성장 및 팽창하고, 흐려
진 부분도 팽창하며, 이에 의해 반사 특성이 악영향을 받아서 Ag의 물리적 특성이 악화된다.
그러나, 한편, Ag는 산소 및 수소에 대해서는 비교적 안정적인 재료로서, 특히 수소에 대해 안정적이며, Ag를 장시간동안
산소 대기 중에 방치한 후의 산소와의 결합 상태, 및 물에 침수시킨 후 수소와의 결합 상태를 확인함으로써, 이 원소들과
Ag의 반응성을 알 수 있다. 따라서, 산소 및 수소에 대한 Ag의 장벽 효과를 이용하기 위해, Ag가 감광성 재료에 첨가물로
서 적용되며, 고용융점 솔더 등에 사용된다.
한편, Pd는 온도가 높지만 않다면 황 및 염소와 잘 반응하지 않으며, 따라서 원소 Pd는 염소 및 황에 대해 화학적으로 안정
적인 원소이다. Pd는 수소를 잘 흡장하고 활성화하는 특성을 가지기 때문에, 용융 방식으로 플레이트 부재가 형성되는 경
우, 수소에 대한 장벽 재료로서 약간의 Ti가 Pd에 첨가되는 경우가 많다.
전술한 바와 같이, 주어진 양의 Pd를 Ag에 첨가하고, Pd를 Ag 벌크의 결정 입계(grain boundary)에 균일하게 분산시켜
Ag-Pd 합금을 제조하면, 염소, 수소, 산소 및 황과 같은 비금속 원소에 의한, 일반 대기 내에서 또는 특수 환경에서 연구
된, 오염에 대한 내구성이 증가할 뿐만 아니라, 수소 및 산소에 대한 Ag의 내구성과 염소 및 황에 대한 Pd의 내구성의 상호
작용에 의해, 박막이 광학 기록 매체의 구성 성분으로서 채용될 때 요구되는 환경 또는 대기에서, Ag에 비해 높은 기후 적
응성을 가지게 된다.
그 다음, 주어진 양의 Pd들이 각각 Ag에 첨가된 Ag-Pd 합금을 이용하여 광학 기록 매체용 박막 -즉, 반사막- 을 형성하여
광학 기록 매체들을 생성하고, 각각의 광학 기록 매체 상에서 주어진 파장의 레이저 광에 대한 반사율을 측정했다.
이 경우에서, Pd 함유량이 0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 및 5.0 원자%인 AgPd 합금으로 제조된 박막 형
성용 스퍼터링 타겟 재료를 사용하여, 광학 기록 매체의 박막, 즉 반사막을 형성하였다. 그 결과, 광학 기록 매체가 준비되
었다. 이렇게 준비된 광학 기록 매체는 800, 600 및 400㎚ 파장의 레이저광을 조사하여 반사율을 측정하였으며, 그 결과
가 다음의 표 1에 나타나있다.
[표 1]
Pd 함량
[원자 %]
파장
800㎚
파장
600㎚
파장
400㎚
반사율
[%]
반사율
[%]
반사율
[%]
0.1 93.6 92.3 88.7
0.5 93.1 92.1 84.4
1.0 92.2 89.2 77.6
1.5 92.1 86.0 71.1
2.0 92.0 85.8 70.8
2.5 91.3 85.4 70.4
3.0 91.1 84.2 69.3
3.5 90.6 83.0 66.3
4.0 90.2 82.2 63.6
4.5 89.5 81.3 63.1
5.0 87.7 81.1 63.1
표 1에 나타난 측정 결과로부터, 광학 기록 매체의 박막이, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위
내로 함유하는 AgPd 합금으로 제조된 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료를 이용하여 형성되는 경우, 실질적인 사용에서 바
람직한 고반사율이 획득됨을 알 수 있다.
등록특허 10-0652094
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즉, 표 1에 나타난 바와 같이, 광학 기록 매체의 박막이, 0.5 내지 4.9 원자%의 Pd 함량을 가지는 AgPd 합금으로 제조된
박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료를 이용하여 형성되고, 특히 800㎚ 파장의 레이저광이 조사에 사용되는 경우에, 각각의 견
본에서 88% 이상의 고반사율이 획득될 수 있으며, 각각의 박막은 광학 기록 매체의 반사막으로서 우수한 특성을 가짐을
알 수 있다.
Ag를 주성분으로 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금으로 제조된 박막 형성용 스퍼터링
타겟 재료가 광학 기록 매체의 반사막 형성용 재료로 이용되는 경우, 동일한 영역의 파장의 레이저 빔에 의한 측정에서, 박
막의 평균 반사율 감소가 반사막 형성용 재료로서 Ag만을 사용하는 경우보다 최대 4 내지 5% 정도로 억제될 수 있다. 또
한, 광학 기록 매체의 반사막의 중요한 특성인 기후 적응성도, 반사막 형성용 재료로서 Ag만을 이용하는 경우보다 Pd를 함
유하는 경우에 훨씬 더 향상된다.
그 다음, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Cu 또는 Cr 중 하나를
0.1 내지 3.5 원자% 범위 내로 첨가함으로써 AgPdX 합금 -X는 Cu 또는 Cr을 나타냄- 이 제조되고, 그 합금을 이용하여
광학 기록 매체의 반사막이 형성되어 광학 기록 매체가 제조되었다. 주어진 파장의 레이저광에 대해 반사막의 반사율이 측
정되었다.
이 경우에서, 각각의 견본의 반사율은 800, 600 및 400㎚ 파장의 레이저광에 대해 측정되었으며, 그 측정 결과는 아래의
표 2에 나타나 있다.
[표 2]
X
원소
X 원소의 양
[원자 %]
Pd 함량
[원자 %]
파장
800㎚
파장
600㎚
파장
400㎚
반사율[%] 반사율[%] 반사율[%]
Ta 3.5 1.5 75.5 70.1 60.7
Cr 3.5 1.5 91.9 86.7 73.1
Ti 3.5 1.5 87.2 81.4 64.9
Cu 3.5 1.5 92.4 87.2 70.8
Cu 1.2 1.5 92.8 90.1 79.5
Cu 1.9 1.0 93.5 90.6 80.2
Cu 2.1 1.1 93.4 90.1 79.6
표 2에 나타난 바와 같이, Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Cu 또는 Cr 중 하나를 0.1 내지 3.5
원자% 범위 내로 첨가하여 제조한 AgPdX 합금 -여기에서 X는 Cu 및 Cr을 나타냄-, 또는 Pd를 0.5 내지 1.5 원자% 범위
내로 함유하고 Ti를 0.1 내지 2.9 원자% 범위 내로 함유하는 Ag 합금을 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료로 이용하여 광학
기록 매체의 박막을 형성하면, 실질적인 사용에서 바람직한 고반사율이 획득될 수 있다.
즉, 표 2에 나타난 바와 같이, Pd를 0.5 내지 4.9 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Cu 또는 Cr 중 하나를 0.1 내지
3.5 원자% 범위 내로 첨가하여 제조한 AgPdX 합금 -여기에서 X는 Cu 및 Cr을 나타냄-, 또는 Pd를 0.5 내지 1.5 원자%
범위 내로 함유하고 Ti를 0.1 내지 2.9 원자% 범위 내로 함유하는 Ag 합금을 박막 형성용 스퍼터링 타겟 재료로 이용하여
광학 기록 매체의 박막이 형성되고, 특히 800㎚ 파장의 레이저광이 설명을 위해 조사되는 경우, 각각의 견본 상에서 88%
이상의 고반사율이 얻어질 수 있으며, 광학 기록 매체의 반사막으로서 각각 우수한 특성을 가지는 박막이 획득될 수 있다.
상기 설명에서는, Cu 및 Cr 중 하나의 원소가 AgPd 합금 내에 포함되는 경우가 설명되었지만, 본 발명은 이러한 예로 국한
되지 않으며, AgPd 합금에 Cu 및 Cr 두 가지 모두를 0.1 내지 3.5 원자% 범위 내의 함량으로 첨가하여 제조된 합금도, Cu
또는 Cr 중 하나만을 포함하는 AgPd 합금과 동일한 효과를 나타낸다.
또한, Ag를 주성분으로서 포함하고 Pd를 0.1 내지 1.5 원자% 범위 내로 함유하는 AgPd 합금에 Ti를 0.1 내지 2.9 원자%
범위 내의 함량으로 첨가하여 제조된 합금도 동일한 효과를 나타냄이 확인되었다.
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또한, 표 2에서는, AgPd 내에 Cu, Ti 및 Cr 중 하나의 원소가 포함된 경우가 설명되었지만, 본 발명은 이로 국한되지 않으
며, Cu, Ti 및 Cr 외에, 예를 들어, Au, Al 및 Rh 등 그 이외의 원소들 중 하나의 원소나 둘 이상의 원소, 포함하는 AgPd 합
금에 대해서도 적용될 수 있음이 확인되었다. 또한, 다른 금속들을 함유하는 AgPd 합금을 이용한 견본들 각각에서도 고반
사율을 얻을 수 있었으며, 광학 기록 매체의 반사막으로서 우수한 특성을 얻을 수 있음을 확인하였다.
이제, 광학 기록 매체용 박막, 즉 반사막이 본 발명의 AgPd 합금을 이용하여 형성되는 경우에서의 스퍼터 비율을, Ag만을
이용하여 반사막을 형성하는 경우에서의 스퍼터 비율과 비교하여 설명할 것이다.
예를 들어, 2 원자% 함량의 Pd를 함유하며, 직경 76.2㎜이고, 높이 6㎜인 실린더가 준비된다.
그 다음, 예를 들어 Au, Al, Cu, Ti, Rh 및 Cr의 순수 금속을 이용하여, 직경 76.2㎜이고, 높이 6㎜인 실린더들이 각각 준비
된다.
실린더들은 스퍼터링 장치 내에 설치되며, AgPd 합금 및 제2 첨가 성분으로 사용되는 Au, Al, Cu, Ti, Rh 및 Cr의 순수 금
속들 각각이 동시에 방출되어 3원 합금 (이하, AgPdX로 칭함)을 형성한다.
이 경우에서, Ag 단독, AgPd 합금 단독, Al 및 Au로 이루어진 반사막 -뒤의 2가지는 앞의 2가지의 대안으로 고려됨- 이
형성되고, 각각의 스퍼터 비율(sputter rate)이 측정되며, 이 측정값들은 비율 차이들 간의 비교에서 기준으로 사용된다.
피착된 반사막 각각의 두께는 1000Å으로 설정되었고, 이 박막은 RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 피착되었다. 예를
들어, AgPdX 합금은 3 원자% 함량의 X 금속을 함유했다.
스퍼터링 조건은, 최종 압력이 4×10-3[Pa]이었고, 스퍼터링 압력은 0.76[Pa]이었으며, 스퍼터링 가스 및 대기는 Ar 대
기였고, 가스 유속은 20[sccm]이었다.
아래에, 박막 형성용 재료 및 막 형성의 전력에 대한 측정값 및 막 형성 기간이 표 3에 나타나 있다.
합금 박막 형성용 재료 박막 형성 전력(비율) [W]
막 형성 기간
[sec]
Ag 500 46
Al 500 152
Au 500 122
Ag-Pd 500 55
Ag-Pd Cu 500 (AgPd) : 45 (Cu) 60
Ag-Pd Ti 500 (AgPd) : 215 (Ti) 49
Ag-Pd Ta 500 (AgPd) : 35 (Ta) 60
Ag-Pd Rh 500 (AgPd) : 45 (Rh) 58
Ag-Pd Cr 500 (AgPd) : 55 (Cr) 57
Ag-Pd Al 325 (AgPd) : 500 (Al) 84
Ag-Pd Au 500 (AgPd) : 5.2 (Au) 80
표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 Ag 합금, 즉 AgPd 및 AgPdX을 이용하여 박막을 형성하는 경우, 막 형성 기간은 Ag만
사용하는 경우에 비해 대략 10 내지 50% 정도 더 길지만, 대체 재료로서 고려된 Al 및 Au가 각각 사용된 경우에서의 에칭
비율과 비교해볼 때, 막 형성을 위한 기간은 훨씬 감소된다.
다음으로, 본 발명의 스퍼터링 타겟 재료의 제조 방법이 연구되었다. 본 발명의 스퍼터링 타겟 재료의 제조 방법으로는, 가
스 대기 내에서의 용융과 진공에서의 용융의 2 가지 용융 방법이 있다.
용융 방법에 의해 Ag 합금이 제조되는 경우에서, 베이스로서의 마스터 합금이 우선 제조되고, 그 마스터 합금 내에 Ag가
추가적으로 혼합된다. 이 때, 첨가되는 Ag의 양은 Ag의 총량이 Ag 합금 내에 선정된 함량으로 포함되도록 조절된다.
합금 제조가 가스 대기 내에서 수행되는 경우가 설명될 것이다.
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우선, 400 내지 600 Torr의 범위 내의 압력의 Ar 대기에서, Ag-Pd-X 합금 (X는 Au, Al, Cu, Ti, Rh 및 Cr로 구성되는 그
룹으로부터 하나 선택됨)이 아크 용융에 의해 용융되어 마스터 합금을 혼합하고 제조한다.
이 때, 각각 10 내지 15 원자%로 각각 설정되는 Pd와, 주어진 Ag량의 15 내지 20 원자%로 각각 설정된 X (X는 Au, Al,
Cu, Ti, Rh 및 Cr임)의 혼합물은 용융된다.
그 다음, Ag는 고주파 유도 용융로에서 용융되며, 용융된 Ag의 양은 총 요구량에서 마스터 합금 내에 포함된 Ag 양을 감산
하여 얻어진 값과 동일하다.
용융로 내의 온도는 예를 들어 1000 내지 1500℃ 범위 내이며, 예를 들어 0.1 내지 0.2 리터의 일반형 흑연로가 이용된다.
Ag가 완전히 용융된 후, 용융된 Ag 내에 산화 방지제가 첨가되어, 용융된 Ag 내의 산소가 고형화 공정 후에 흡장되는 것을
억제 및 방지한다. 산화 방지제로는, 붕소, 붕화 나트륨, 붕화 리튬 및 탄소와 같은 재료들이 사용될 수 있다.
산화 방지제가 첨가된 Ag는 완전히 용융된 상태로 약 1시간동안 방치되고, 그 다음 상기의 마스터 합금이 그 용융 물질에
첨가되며, 그 혼합물은 용융된 상태로 약 0.5 내지 1시간 동안 더 방치된다. 이 때, 용융된 상태에서의 온도는 예를 들어
1050 내지 2000℃로 유지된다.
그 다음, 예를 들어 알루미나 또는 마그네슘계 활석으로 내면을 도포한 Fe 몰드 내에 용융된 물질을 붓는다.
Fe 몰드는 약 300 내지 500℃의 온도로 미리 가열되어, 수축 캐비티의 발생을 방지한다.
몰드 내의 용융된 재료가 냉각 및 고형화된 후, 잉곳(ingot)을 몰드 내에서 꺼내고, 그 잉곳은 실온으로 냉각된다.
잉곳의 정상부인 상승부는 절단 및 제거되고, 나머지 잉곳은 롤러에 의해 롤링되어 90㎜×90㎜×8.1㎜의 합금판을 형성한
다.
그 다음, 합금판은, Ar 가스로 채워져 밀봉된 전기로 등에서 약 400 내지 500℃ 온도로 대략 1 내지 1.5 시간 가량 가열된
후, 프레스에 의해 왜곡 정정이 수행된다.
왜곡 정정이 수행된 후 판은 제품 형태로 절단되고, 방수형 연마 페이퍼를 이용하여 제품의 표면 전체를 폴리싱함으로써,
표면의 편평도를 조절한다. 최종적으로 본 발명의 Ag 합금 스퍼터링 타겟 재료가 제조된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 Ag 합금 스퍼터링 타겟 재료가 제조되고, 제조시에, Pd 및 다른 성분 X를 첨가하는 동시에
Ag가 용융되는 경우, 종래에 이용되던 용이한 방법들이 이용될 수 있으며, 이것은 비용 및 제조 방법면에서 많은 이점을
제공한다.
전술한 예들에서는, 표 2에서, Ag에 Pd가 0.5 내지 4.9 원자% 함량의 Pd가 첨가되고 0.1 내지 3.5 원자% 함량의 Cu 및
Cr이 더 첨가되거나, Ag에 0.5 내지 1.5 원자% 함량의 Pd가 첨가되고 0.1 내지 2.9 원자% 함량의 Ti가 더 첨가되는 예가
설명되었지만, 본 발명은 이러한 예들로 국한되지 않으며, Au, Al 및 Rh의 다른 성분들이 사용되는 경우에도 적용될 수 있
다. 즉, AgPd 합금 내에 포함된 Ag의 일부를 Au, Al 및 Rh로 대체하여 합금을 생성하고, 그 합금을 이용하여 광학 기록 매
체의 박막이 형성되는 경우, 고반사율이 얻어지며, 또한 Cu, Ti 및 Cr을 첨가하여 합금을 형성하는 경우와 마찬가지로, 우
수한 효과를 가지는 스퍼터링 타겟 재료, 광학 기록 매체용 박막 및 광학 기록 매체가 생성될 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 스퍼터링 타겟 재료는, Ag에 비해, 산소, 황, 염소 및 다른 원소들에 대해 높은 내구성을 보장할 수 있으며, 이러
한 높은 내구성의 타겟 재료를 이용하여 박막이 형성되는 경우, 이 박막을 이용하여 고품질의 광학 기록 매체가 획득될 수
있어서, 재생 신호의 열화를 장기간동안 방지할 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 타겟 재료를 이용하여 형성된 박막 및 이러한 박막을 포함하는 광학 기록 매체는 800㎚ 미만의 파장이
이용되는 경우에 88% 이상의 고반사율을 보장할 수 있고, 따라서 양호한 재생 신호를 얻을 수 있으며, 이것은 고품질 광학
기록 매체의 실현을 가능하게 한다.
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본 발명의 AgPd 합금 스퍼터링 타겟 재료를 이용하여 스퍼터링 방식으로 박막을 형성하는 경우, Ag만을 단독으로 이용하
여 스퍼터링 방식으로 박막을 형성하는 경우에 비해, 스퍼터링 비율은 크게 감소하지 않는다는 것을 알았으며, AgPd 합금
스퍼터링 타겟 재료는 대체 재료인 Au 및 Al에 비해 스퍼터링 비율면에서 크게 우수했다.
본 발명의 스퍼터링 재료는 상기 언급한 간단하고 용이한 방법에 의해 제품으로서 제조될 수 있으며, 광학 기록 매체용 박
막 형성이 스퍼터링 방법에 의해 용이하게 수행될 수 있게 한다.
첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 한정되지 않으며, 본
기술 분야의 숙련된 기술자들에 의해 아래의 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않는 다양한 변
경 및 수정들이 수행될 수 있음에 유의한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 스퍼터링 타겟 재료를 이용하여 형성된 박막을 구비하는 광학 기록 매체의 일례로서, 2층 구조의 광학 기
록 매체를 도시하는 개략적인 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 기호의 설명>
1 : 제1 기판
2 : 제2 기판
11 : 제1 정보 기록층
12 : 제2 정보 기록층
15 : 반투광성막
16 : 반사막
20 : 투광성 광경화 수지
21 : 제1 미세 오목부 및 볼록부
22 : 제2 미세 오목부 및 볼록부
도면
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도면1
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