JP2000219964A

JP2000219964A - 成膜方法及び成膜装置

Info

Publication number: JP2000219964A
Application number: JP11020180A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kuriwada; 健栗和田; Yoshiyuki Ikeda; 祥行池田; Yoshinori Seki; 義則関
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の両面に均質な薄膜を効率良く成膜する
ことができ、また、基板の両面に薄膜を効率良く多層に
積層形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供
する【解決手段】基板５の両サイドにターゲット１〜４が
配置されている。ノズル７からガスを吹き付けることに
より基板５を回転させながらターゲット１〜４のいずれ
か１つに電力を投入することにより、当該ターゲット材
料の薄膜が基板５上に成膜される。電力を投入するター
ゲットを切り替えることにより、基板５上にターゲット
材料の薄膜が多層に成膜される。また、いずれか２以上
の複数のターゲットに同時に電力を投入することによ
り、各ターゲット材料が複合された複合組成の薄膜が基
板５上に成膜される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録用ハード
ディスク等の記録媒体を製造する場合などに用いられる
成膜方法とそのための成膜装置に関する。詳しくは、基
板の両面にスパッタリングによって成膜する方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリングによってディスク基板の
両板面に薄膜を成膜することにより記録媒体を製造する
方法及び装置として、複数の透孔を有したトレーの各透
孔に基板を保持させ、ターゲット間を通過するように該
トレーを移動させ、基板の両面に同時に成膜を行う方法
及び装置がある。

【０００３】また、回転テーブルに基板を取り付け、こ
の基板を回転させながら基板に対面配置されたターゲッ
トによって基板の一方の面に成膜し、その後基板を裏返
しにし他方の面にも同様にして成膜する方法及び装置も
採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く透孔を有し
たトレーに基板を支持してトレーを移動させる成膜方法
及び装置にあっては、基板は回転しないため、基板上に
均一に成膜するには基板よりも十分に大きな大きさを有
したターゲットを用いる必要があり、成膜コストが高く
つく。また、１枚の基板上に複数種類の薄膜を多層に積
層形成する場合には、層の数だけチャンバとターゲット
が必要であり、成膜装置が大形化し成膜コストが嵩む。

【０００５】回転テーブルに基板を取り付け、基板の一
面毎に成膜する場合、基板を裏返しにするためのロボッ
ト設備が必要であり、また生産効率も著しく低い。さら
に、基板を加熱しながらスパッタリングを行う場合、第
１の面に成膜された薄膜が第２の面への成膜時に再度熱
を受けるようになり薄膜特性が変化し易く、基板両面に
等質の薄膜を形成し難いという短所がある。

【０００６】本発明は基板の両面に均質な薄膜を効率良
く成膜することができる成膜方法及び成膜装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は基板の両面に薄膜
を効率良く多層に積層形成することができる成膜方法及
び成膜装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の成膜方法は、基
板の両板面に対しスパッタリングによって薄膜を成膜す
る方法において、該基板をその周方向に回転させなが
ら、該基板の両面側にそれぞれ複数個ずつ配置された独
立して投入電力が制御可能なスパッタターゲットによっ
て基板の両面に薄膜を成膜することを特徴とするもので
ある。

【０００８】また、本発明の制御装置は、基板の両面を
露出させた状態にて該基板を保持する保持部材と、該保
持部材に保持された基板にその周方向に回転力を与えて
回転させる回転手段と、該基板の板面に対峙して配置さ
れたスパッタターゲットとを備えてなり、該スパッタタ
ーゲットは、該基板の両面側にそれぞれ複数個ずつ配置
され、且つ独立して投入電力が制御可能なものである。

【０００９】かかる本発明方法及び装置によれば、同一
のチャンバ内にて基板の両面に同時に薄膜を成膜でき
る。

【００１０】この場合、基板を回転させるので、成膜さ
れた薄膜は薄膜全体としてきわめて均一であり、記録媒
体等の特性が良好なものとなる。

【００１１】この基板の両サイドにそれぞれ独立して投
入電力を制御可能なターゲットが複数個ずつ配置されて
いるから、各ターゲットの材料を異ならせ、各ターゲッ
トへの電力投入時期を異ならせることにより、異なる材
料組成の薄膜を１つのチャンバ内にて積層形成すること
ができる。

【００１２】また、組成が異なる複数のターゲットに同
時に電力を投入し、それぞれのターゲットに由来する物
質を同時に基板上に析出させる同時スパッタにより、複
合組成の薄膜を成膜することもできる。

【００１３】基板を回転させるには、基板にノズル等に
よってガスを吹き付けて回転力を与えるか、ローラなど
基板に接触する部材を介して基板に回転力を与えるのが
好ましい。

【００１４】なお、ガスを吹き付けて基板を回転させる
場合、ガスとしてはスパッタ時の雰囲気ガスとするのが
好ましい。この場合、このガスの噴出量と見合った量の
ガスをチャンバから排気するのが好ましい。

【００１５】基板に接触して回転力を与える部材として
は、ローラのほか、無端ベルト、あるいは超音波モータ
等が挙げられる。また、基板の外周縁に沿って往復動す
る圧電素子やバネ等の部材を用いることもできる。基板
を保持する部材それ自体を超音波モータとしても良い。

【００１６】なお、基板を回転自在に保持しておき、成
膜に先立って回転力を与えて回転させ、成膜工程の間は
惰性で回転を続けさせるようにしても良い。この方法で
あれば、成膜期間中に駆動部材から異物（ゴミ等）が発
生しないという効果が奏される。

【００１７】この基板は一定速度で回転するのが好まし
いが、経時的に回転数が変化してもよい。基板回転数を
一定とするためには、例えばディスクの記録領域と全く
関係ない部分、例えば、チャンファ部（面取り部）など
に光沢の違う箇所を作り、それを反射式センサーで読み
とることにより回転数を検知し、この検知回転数が一定
となるように制御する方法等を採用することができる。

【００１８】本発明では、基板が非円形の場合、あるい
は基板が著しく小さい場合などには、この基板を枠状部
材に取り付け、この枠状部材と共に基板を回転させても
良い。この場合、枠状部材に回転力を与えて基板を回転
させるのが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して実施の形態に
ついて説明する。図１は実施の形態に係る成膜方法を説
明する概略図である。

【００２０】中心孔５ａを有したディスク形状の基板５
が回転可能に保持され、この基板５の両面に対峙してそ
れぞれスパッタターゲット１，２，３，４が配置されて
いる。各ターゲット１〜４は材料組成が異なっている。
基板５を回転させながらターゲット１〜４のいずれか１
つに電力を投入することにより、当該ターゲット材料の
薄膜が基板５上に成膜される。電力を投入するターゲッ
トを切り替えることにより、基板５上に切り替え後のタ
ーゲット材料の薄膜が成膜される。また、いずれか２以
上の複数のターゲットに同時に電力を投入することによ
り、各ターゲット材料が複合された複合組成の薄膜が基
板５上に成膜される。例えば、複数の金属ターゲットを
用いた場合にはこれらの金属の合金薄膜が成膜される。
この場合、投入電力を変更することにより合金組成を変
化させることができる。

【００２１】なお、ターゲットの数は４個に限定される
ものではない。

【００２２】この成膜方法では、基板５を回転させて成
膜を行うことから、各ターゲット１〜４の大きさ（直
径）は基板５よりも小さくても良い。ただし、ターゲッ
ト１〜４の直径は、基板５の外径（半径）と内径（半
径）との差の５０％以上、特に８０％以上であることが
好ましく、通常は１００％〜基板５の直径までの大きさ
の範囲内である。なお、基板５が小さくなると、たとえ
ターゲット１〜４の直径が先述の範囲内であっても、タ
ーゲット１〜４が小さすぎることでその裏面に設けるマ
グネトロン２０も小型化して性能が不十分となり、基板
５への成膜速度が低下する場合がある。従って、ターゲ
ットの直径は通常、１インチ以上であることが好まし
い。

【００２３】この基板５を回転させための機構について
図２〜５を参照して説明する。

【００２４】図２の機構にあっては、基板５を回転自在
に支承するための複数個のローラ６が配置され、このロ
ーラ６上に基板５が板面を鉛直にして起立配置されてい
る。

【００２５】この基板５の外周縁の直近位置にノズル７
が配置されている。この実施の形態では、ノズル７は基
板５の図２の右端側部分に配置され、該基板５の右端側
に沿って下方にガスを吹き出すように配置されている。
このノズル７から吹き出されたガスが基板５の右端側部
分に沿って下方に流れることにより、基板５に対し図１
における時計回り方向の回転力が与えられ、基板５が回
転する。

【００２６】このガスとしてはスパッタリング時の雰囲
気ガスが好適であり、通常はアルゴンが用いられる。な
お、チャンバ内からはこのガスの噴出量に見合った排気
量にて排気が行われる。

【００２７】この実施の形態ではノズル７が図１の右端
側の１ケ所にのみ配置されているが、それ以外の位置に
配置されてもよく、２ケ所以上に配置されても良い。ノ
ズル７からのガスの吹出方向も図とは逆としても良い。
また、１ケ所に２以上のノズルを配置しても良い。基板
５の各ディスク面に向って別々のノズルからガスを吹き
出しても良い。

【００２８】図３は別の実施の形態に係る回転機構を示
すものであり、基板５が複数個のローラ６上に載置さ
れ、各ローラ６を連動させるためにベルト８がローラ６
間に張り架けられている。このベルト８をベルト駆動プ
ーリ（図示略）に架け、該プーリを回転させて各ローラ
６を回転させることにより、基板５が回転される。

【００２９】図４は、図３の装置において、該駆動プー
リを省略し、代わりに１つのローラ６に駆動輪１０を接
触させ、この駆動輪１０をモータ１１によって回転させ
るようにしたものであり、同様に各ローラ６が回転する
ことにより基板５が回転する。このモータ１１として
は、異物を発生させにくいところから、ブラシモータよ
りもブラシレス誘導モータや超音波モータが好ましい。

【００３０】図５は図４において駆動輪１０及びモータ
１１を省略し、代わりに１つのローラ６に風車１３を取
り付けたものである。ノズル１４から該風車１３にガス
を吹き付けてローラ６を回転させることにより基板５が
回転する。

【００３１】図６は実施の形態に係る成膜装置の縦断面
図であり、図４のVI−VI線に沿う部分の断面を示してい
る。

【００３２】チャンバ１９に設けられたターゲット装着
口にそれぞれ前記ターゲット１〜４が挿入配置されてい
る。各ターゲット１〜４は基板５を挟んで対称位置とな
るように基板５の両面側に配置されている。

【００３３】各ターゲット１〜４は例えば銅製のバッキ
ングプレート１６に取り付けられている。バッキングプ
レート１６には水冷陰極１７が取り付けられており、こ
の陰極１７内にマグネトロン２０が配置されている。こ
のマグネトロン２０は永久磁石でも良く、電磁石でも良
い。このターゲットを一体化したバッキングプレート１
６、水冷陰極１７、マグネトロン２０よりなるターゲッ
トアッセンブリを保持するようにフランジ１８がチャン
バ１９の外面に配置され、ボルト２１によってチャンバ
１９に取り付けられている。

【００３４】ローラ６、駆動輪１０及びモータ１１は支
持台（図示略）の上部に取り付けられており、この支持
台はチャンバ１９の下部開口２２を通ってチャンパ１９
内に差し込まれている。この開口２２を通してチャンバ
内が所定圧力まで排気される。

【００３５】前記の通り、基板５を回転させ所要のター
ゲット１〜４に電力を投入してスパッタリングすること
により、ターゲット１〜４の材料の薄膜あるいは２以上
のターゲット材料の複合薄膜を基板５の両面に均質に成
膜することができる。

【００３６】上記実施の形態では基板５が円形であり、
ローラ６上に直接に載置されているが、図７のように方
形など非円形の基板３０や、著しく小さい基盤について
は、外周が円形の枠状部材３１に例えば板バネに基板差
込用スリットを設けてなる保持バネ３２を介して取り付
け、この枠状部材３１をローラ６上に載置し、同様にし
て基板３０にスパッタリングすることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば基板の両面に
均質な薄膜を効率良く、且つ低コストにて成膜すること
ができる。本発明によれば、１つのチャンバ内にて基板
の両面に薄膜を同時に多層に成膜することができる。ま
た、２以上のターゲット材料を複合させた複合組成の薄
膜を基板両面に均一に且つ同時に成膜することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る成膜方法の説明図であり、
（ａ）図は正面図、（ｂ）図及び（ｃ）図は（ａ）図の
Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図２】基板の回転機構の説明図である。

【図３】基板の回転機構の説明図である。

【図４】基板の回転機構の説明図である。

【図５】基板の回転機構の説明図である。

【図６】実施の形態に係る成膜装置の断面図である。

【図７】枠状部材の説明図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ターゲット５基板６ローラ７ノズル１０駆動輪１１モータ１３風車１４ノズル１６バッキングプレート１７水冷陰極１９チャンバ２０マグネトロン３０基板３１枠状部材３２保持バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関義則神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BB02 BB04 BD11 CA05 DC12 DC16 DC21 DC25 DC39 EA09 JA02 5D121 AA01 EE03 EE17 EE19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の両板面に対しスパッタリングによ
って薄膜を成膜する方法において、該基板をその周方向に回転させながら、該基板の両面側
にそれぞれ複数個ずつ配置された独立して投入電力が制
御可能なスパッタターゲットによって基板の両面に薄膜
を成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】請求項１において、基板に対しガスを吹
き付けることにより回転力を与え、該基板を回転させる
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項３】請求項２において、該ガスはスパッタ時
の雰囲気ガスであることを特徴とする成膜方法。
【請求項４】請求項１において、基板に当接した部材
を介して該基板に回転力を与え、該基板を回転させるこ
とを特徴とする成膜方法。
【請求項５】請求項１において、該基板を枠状部材に
取り付け、該枠状部材と共に該基板を回転させることを
特徴とする成膜方法。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、基板の両面側にそれぞれ、材料組成の異なる複数種
類のターゲットが配置されていることを特徴とする成膜
方法。
【請求項７】請求項６において、材料組成の異なるタ
ーゲットに同時に電力を投入し、各ターゲットの材料が
複合された薄膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】請求項６において、材料組成の異なるタ
ーゲットへの電力投入時期を異ならせることにより、材
料組成の異なる複数の薄膜を同一基板上に積層させるこ
とを特徴とする成膜方法。
【請求項９】基板の両面を露出させた状態にて該基板
を保持する保持部材と、該保持部材に保持された基板にその周方向に回転力を与
えて回転させる回転手段と、該基板の板面に対峙して配置されたスパッタターゲット
とを備えてなり、該スパッタターゲットは、該基板の両面側にそれぞれ複
数個ずつ配置され、且つ独立して投入電力が制御可能で
ある成膜装置。
【請求項１０】請求項９において、該基板の両面側に
それぞれ、材料組成の異なる複数種類のターゲットが配
置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】請求項９又は１０において、前記回転
手段は、該基板の周方向にガスを吹き出して該基板に回
転力を与えるノズルを備えていることを特徴とする成膜
装置。
【請求項１２】請求項９又は１０において、前記回転
手段は、該基板に接触して回転力を与える部材を有する
ことを特徴とする成膜装置。