JP2003055755A

JP2003055755A - スパッタリング装置、防着板および光情報記録媒体

Info

Publication number: JP2003055755A
Application number: JP2001247671A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Shiozawa; 俊則塩澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】静止対向型スパッタリング装置における付着
膜の堆積による、成膜特性の劣化を防止し、成膜が行わ
れる基板内の特性の均一化を図ることが可能なスパッタ
リング装置と、交換周期を長周期化可能で生産性の向上
を図ることができる防着板とを提供する【解決手段】ターゲット１１をスパッタリングするこ
とによって、基板１２の成膜面上にターゲット材料を成
膜可能に構成したスパッタリング装置において、少なく
とも基板１２の外周外側に、余剰のターゲット材料がチ
ャンバの内壁に付着するのを防止するための防着板１５
を設ける。基板１２の外周より外側を覆う防着板１５の
堆積膜１６が堆積する面における、基板１２の成膜面か
らの角度φを１５°以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スパッタリング
装置、防着板および光情報記録媒体に関し、特に、基板
とターゲットとが対向した状態で基板に成膜される静止
対向型スパッタリング装置と、このスパッタリング装置
に取り付け可能な防着板と、このスパッタリング装置を
用いて製造される光情報記録媒体に適用して好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の、ターゲットに対してディスク基
板が回転しながら成膜される回転成膜式のスパッタリン
グ装置においては、基板がターゲットに対して自公転可
能に構成されている。すなわち、図９Ａに示すように、
ディスク基板１０１上に膜を成膜するスパッタリング装
置１００においては、複数枚のディスク基板１０１と、
成膜材料からなるターゲット１０２とが対向して設けら
れている。

【０００３】複数枚のディスク基板１０１は、ベースプ
レート１０３の面の外周部に固定されている。このベー
スプレート１０３は、その中心Ｏ′が駆動手段１０４に
固定されており、図９Ｂに示すように、その中心Ｏ′の
周りを面内方向に自転可能に構成されている。このベー
スプレート１０３の面内方向の自転により、ディスク基
板１０１が公転可能に構成されている。

【０００４】また、図９Ａに示すように、これらのディ
スク基板１０１、ベースプレート１０３および駆動手段
１０４は、図示省略した真空チャンバ内に備えられてお
り、この真空チャンバの内壁に成膜材料が付着するのを
防止するための、防着板１０５が設けられている。この
防着板１０５は接地されている。他方、ターゲット１０
２には、電源１０６が接続されている。

【０００５】以上のように構成された回転成膜式のスパ
ッタリング装置は、ターゲット１０２をスパッタリング
するとともに、ベースプレート１０３を中心Ｏ′の周り
に回転させて、ディスク基板１０１を公転させつつ、そ
の主面に材料を成膜する。そのため、防着板１０５に蓄
積された膜の影響を受けることなく、成膜開始から終了
までの間、成膜される膜を、不均一性を生じることなく
製造することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
スパッタリング装置においては、装置の小型化、成膜処
理能力の向上、ターゲット利用効率の向上などを図るた
めに、基板とターゲットとが静止して対向した状態で成
膜を行うように構成されたスパッタリング装置が、多く
使用されている。

【０００７】このような静止対向型のスパッタリング装
置においては、防着板に堆積されていく膜の膜厚が大き
くなっていくのに伴って、ディスク基板上に成膜される
膜の膜厚に不均一が生じる。そして、このディスク基板
上における膜厚の不均一化により、このディスク基板を
用いて製造される記録媒体の特性に影響が及ぼされる。
特に、誘電体膜の膜厚の不均一によって、基板周内の反
射率変動率や、カー回転角の不均一によるＣ／Ｎなどが
悪化してしまう。

【０００８】したがって、この発明の目的は、スパッタ
リング装置、特に静止対向型スパッタリング装置におけ
る付着膜の堆積による、成膜特性の劣化の防止を図るこ
とができ、これによって、成膜が行われる基板内の特性
の均一化を図ることが可能なスパッタリング装置および
このスパッタリング装置を用いて製造された光情報記録
媒体を提供することにある。

【０００９】また、この発明の他の目的は、交換周期を
長周期化でき、スパッタリング装置における生産性の向
上を図ることができる防着板を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、ターゲット材料をスパッ
タリングすることにより、基板上にターゲット材料を含
有する膜を成膜可能に構成されているとともに、少なく
とも基板の外周外側に防着板が設けられたスパッタリン
グ装置において、防着板におけるターゲット材料の堆積
面が、基板の成膜面から１５°以下の角度であることを
特徴とするものである。

【００１１】この発明の第２の発明は、ターゲット材料
をスパッタリングすることにより、基板上にターゲット
材料を含有する膜を成膜可能に構成されたスパッタリン
グチャンバの内部に、少なくとも基板の外周外側に取り
付け可能に構成された防着板において、防着板の基板の
外周部の取り付け位置における、ターゲット材料を少な
くとも含有する余剰材料が堆積する堆積面が、基板の成
膜面から１５°以下の角度であることを特徴とするもの
である。

【００１２】この発明の第３の発明は、ターゲット材料
をスパッタリングすることにより、基板上に、少なくと
もターゲット材料を含有する膜が成膜されて構成される
光情報記録媒体において、少なくとも基板の外周外側に
基板上に成膜される材料以外の余剰材料が堆積される防
着板が設けられ、防着板における少なくともターゲット
材料を含有する膜が堆積する面が、基板の成膜面から１
５°以下の角度に設定されたスパッタリング装置を用い
て製造されることを特徴とするものである。

【００１３】この発明において、典型的には、基板は、
円盤形状を有し、防着板は、基板の外周外側を取り囲む
ようにして円環状に設けられている。

【００１４】この発明において、典型的には、ターゲッ
ト材料はシリコン（Ｓｉ）からなる。また、この発明に
おいて、典型的には、ターゲット材料を含有する膜は、
誘電体からなり、具体的には、窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ_x、ＳｉＮ）または、酸化シリコン（ＳｉＯ₂、ＳｉＯ
_x）からなる。

【００１５】上述のように構成されたこの発明によるス
パッタリング装置および防着板によれば、防着板におけ
るターゲット材料の堆積面が、基板の成膜面から１５°
以下の角度をなすようにしていることにより、スパッタ
リングを繰り返し行う場合に、ターゲット材料が堆積す
ることによって、成膜のスパッタ粒子に対する影となる
部分を減少させることができ、スパッタ粒子の成膜を効
率よく行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施
形態の全図においては、同一または対応する部分には同
一の符号を付す。

【００１７】まず、この発明の一実施形態によるスパッ
タリング装置について説明する。図１に、この一実施形
態によるスパッタリング装置を示す。

【００１８】図１に示すように、この一実施形態による
スパッタリング装置においては、メインチャンバ１の外
周に、複数のプロセスチャンバが並べられて構成されて
いる。すなわち、メインチャンバ１においては、断面が
多角形の筒形状を有するとともに、その内部が真空排気
可能に構成されている。このメインチャンバ１の外周
に、それぞれ第１のプロセスチャンバ２、第２のプロセ
スチャンバ３、第３のプロセスチャンバ４、第４のプロ
セスチャンバ５、第５のプロセスチャンバ６、および第
６のプロセスチャンバ７が順次並べられて設けられてい
る。また、メインチャンバ１の内部には、成膜が行われ
る基板を、個々のプロセスチャンバ間で搬送可能な搬送
手段（図示せず）が備えられている。

【００１９】また、個々のプロセスチャンバ２〜７の一
例を図２に示す。図２に示すように、この一実施形態に
よるプロセスチャンバは、静止対向型プロセスチャンバ
である。

【００２０】すなわち、この一実施形態によるプロセス
チャンバにおいては、ターゲット１１と基板１２とが対
向して設けられている。ターゲット１１は、電源１３に
接続されている。

【００２１】他方、基板１２は、キャリアベース１４に
固定されている。ここで、この基板１２が固定されたキ
ャリアベース１４の平面図を図３に示す。図３に示すよ
うに、基板１２は、その中心をキャリアベース１４の中
心と一致させて、キャリアベース１４の一面に固定され
る。

【００２２】また、図２に示すように、基板１２の外周
外側、およびプロセスチャンバ（図示せず）の内壁を覆
う領域には、防着板１５が設けられている。この防着板
１５は、ターゲット１１がスパッタリングされた際に基
板１２の表面に堆積する材料以外の余剰な材料が、プロ
セスチャンバの内壁などに付着するのを防止するための
ものである。また、この防着板１５は、基板の外周外側
およびプロセスチャンバの内壁から着脱可能に構成され
ている。以上のようにして、この一実施形態によるプロ
セスチャンバが構成されている。

【００２３】以上のようにして構成されたプロセスチャ
ンバにおいては、ターゲット１１と基板１２とが互いに
静止した状態で、基板１２の表面にターゲット１１の材
料からなる膜が成膜される。この際、ターゲット１１か
ら放出され、基板１２の表面に堆積した材料以外の材料
は、防着板１５の表面に堆積する。ここで、この防着板
１５における基板１２の周辺の一方の部分の詳細を、図
４に示す。

【００２４】図４に示すように、この一実施形態による
プロセスチャンバの防着板１５は、基板１２の外周外側
に、この基板１２を取り囲むように設けられている。そ
のため、ターゲット１１から放出され、基板１２の表面
上に成膜された材料以外の材料は、防着板１５の表面に
堆積する。他方、この一実施形態によるプロセスチャン
バを用いたスパッタリング法によって、多数枚の基板１
２表面に順次成膜を繰り返し行っていくことにより、余
剰な材料が防着板１５表面に付着して、この防着板１５
の面に堆積膜１６が徐々に形成される。

【００２５】このように、防着板１５の表面に堆積膜１
６が徐々に形成され、厚膜化してくると、図６に示すよ
うに、防着板１５における基板１２の外周外側の近傍に
おいて、防着板１５の内径がＤから、Ｄ−αに縮小され
る。すなわち、堆積膜１６の堆積によって、防着板１５
の内周から内側にはみ出た部分によって、防着板１５の
実質的な内径が縮小される。

【００２６】そして、内周径の寸法が変化した防着板１
５における基板１２の外周のスパッタリング状態は、防
着板１５の表面に堆積した堆積膜１６によって影となる
領域が成長し、基板１２への膜付着状態が変化する。こ
の基板１２への膜付着状態の変化は、この基板１２を用
いた記録媒体の特性に影響を及ぼし、特性悪化を招く原
因となる。

【００２７】そこで、図４に示すように、この一実施形
態においては、基板１２の表面と、基板１２における外
周近傍の防着板１５の表面とのなす角度φを、１５°以
下とする。ここで、この一実施形態においては、角度φ
を１５°とする。

【００２８】そして、本発明者は、この一実施形態によ
るスパッタリング装置のそれぞれのプロセスチャンバに
防着板１５を取り付けた直後に、スパッタリング法によ
り成膜を行った場合において、基板１２上に成膜された
膜の膜厚分布を測定し、このスパッタリングをさらに約
５×１０⁴回行った後まで基板１２上に成膜された膜の
膜厚分布を適時測定する。また、本発明者は、これらの
複数のプロセスチャンバを用いて製造された記録媒体に
おける反射率の周内変動率を測定した。その結果を図６
に示す。なお、この膜厚分布の測定と反射率の周内変動
率の測定においては、ターゲット１１として、その寸法
を、直径１２７ｍｍ、厚さ８ｍｍとする。また、スパッ
タガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ₂）ガ
スとを用い、それらのガスの流量を、それぞれ２．０×
１０^-2〜４．０×１０^-2ｓｌｍ（２０〜４０ｓｃｃ
ｍ）、１．５×１０^-2〜２．５×１０^-2ｓｌｍ（１５〜
２５ｓｃｃｍ）とし、投入電力を２〜４ｋＷ、成膜レー
トを５〜７．５ｎｍ／ｓとする。また、測定値は、基板
外周部分の半径３０ｍｍの円周に沿った膜厚分布の変化
を測定したものであり、具体的には、円盤状の基板１２
の所定の半径から計って、０°〜２７０°の範囲内を９
０°の位相間隔で４箇所測定した値から、｛（最大値−
最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００の値を算出し
たものである。また、測定においてはエリプソメータを
用いて光学的厚みを測定する。なお、同様に半径３０ｍ
ｍの円周に沿った反射率の周内変動率も測定し、具体的
には、標準測定器（ソニーテクトロニクス社製、ＯＰＳ
６２００）を用いて測定を行う。ここで、膜厚測定用の
基板１２としては、直径７．７ｍｍのシリコン（Ｓｉ）
ウェーハを用い、図６においては、第１のプロセスチャ
ンバ２を１ＰＣなどと表す。

【００２９】また、従来のスパッタリング装置における
プロセスチャンバと同様に、図７に示すような、防着板
１５の表面と基板１２の表面とのなす角度θが３０°と
なる防着板１５を用いた場合において、同様の実験を行
った。すなわち、この角度θ以外は、上述のスパッタリ
ング法と同様にして、それぞれのプロセスチャンバにお
ける膜厚分布および反射率の周内変動率を測定した。こ
の結果を図８に示す。また、図８において、第１のプロ
セスチャンバを１ＰＣなどと表す。

【００３０】図６および図８から、スパッタリング装置
を用いて基板上に膜を成膜した場合の堆積膜１６の膜厚
分布は、スパッタリングを繰り返し行うことにより、増
加していくことがわかる。また、この一実施形態による
防着板１５（φ＝１５°）を備えた、スパッタリング装
置のプロセスチャンバにおいては、図６に示すように、
成膜される膜における周内膜厚分布がたかだか４％程度
であるのに対し、従来と同様の防着板１５（θ＝３０
°）を備えた、スパッタリング装置のプロセスチャンバ
においては、図８に示すように、成膜される膜における
周内膜厚分布は、最大８％にまでなってしまうことがわ
かる。すなわち、この一実施形態による防着板１５を備
えたプロセスチャンバにおいては、従来技術による防着
板１５に比して、成膜分布の特性悪化を抑制することが
可能になることがわかる。

【００３１】また、図６におけるこの一実施形態による
防着板１５を備えたスパッタリング装置において、スパ
ッタリング回数の増加に伴う反射率周内変動率の変化
は、スパッタリング回数に対応したターゲット消費積算
電力量をｘとし、反射率周内変動率をｙとすると、ｙ＝０．０７２８ｘ²＋０．０６９７ｘ＋０．９６９７・・・（１）と表すことができる。他方、図８における従来技術によ
る防着板を備えたスパッタリング装置において、反射率
周内変動率のスパッタリング回数に伴う変化は、ｙ＝０．５４９３ｘ²−１．９３５５ｘ＋３．２４８１・・・（２）と表すことができる。以上の（１）式および（２）式か
ら、この一実施形態によるプロセスチャンバにおいて
は、反射率周内変動率の上昇傾きが、従来技術によるプ
ロセスチャンバに比して半分程度にまで減少しているこ
とがわかる。

【００３２】以上説明したように、この一実施形態によ
れば、防着板１５の堆積膜１６の堆積面における、基板
１２の成膜面に平行な面からの角度φを１５°以下にし
ていることにより、スパッタリングを繰り返し行うこと
によって生じる、防着板１５の表面に付着する堆積膜１
６の影による影響を低減することができ、スパッタリン
グ法により基板１２表面に成膜される膜の膜厚分布の悪
化を抑制することができる。そのため、この基板１２上
に複数の膜を成膜して、記録媒体を製造する場合におい
ても、その周内反射率変動率の悪化を抑制することがで
きるので、基板内における特性の均一性を向上させるこ
とができるとともに、面内均一性が向上された光情報記
録媒体を製造することができる。また、堆積膜１６が厚
くなっていった場合においても、この堆積膜１６の基板
表面への成膜に与える影響が小さいため、一定の頻度で
交換される防着板１５の交換周期を延長させることがで
きるので、静止対向型スパッタリング装置における生産
性を向上させることができる。

【００３３】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定
されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各
種の変形が可能である。

【００３４】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値、材料はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれ
と異なる数値、材料を用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、防着板におけるターゲット材料の基板外周近傍の堆
積面が、基板の成膜面から１５°以下の角度になるよう
にしていることにより、スパッタリング装置、特に静止
対向型スパッタリング装置における付着膜の堆積による
成膜特性の劣化を防止することができる。したがって、
このスパッタリング装置を用いて成膜が行われる基板内
の特性の均一化を図ることができ、面内均一性が向上さ
れた光情報記録媒体を得ることができる。

【００３６】また、この発明によれば、防着板の交換周
期を長周期化することができ、この防着板を用いたスパ
ッタリング装置における生産性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態によるスパッタリング装
置を示す略線図である。

【図２】この発明の一実施形態によるスパッタリング装
置のプロセスチャンバを示す略線図である。

【図３】この発明の一実施形態によるスパッタリング装
置における基板とキャリアベースとの位置関係を示す平
面図である。

【図４】この発明の一実施形態による基板の外周近傍お
よびターゲットを示す断面図である。

【図５】この発明の一実施形態による防着板と、この防
着板表面に堆積する堆積膜とを示す平面図および断面図
である。

【図６】この発明の一実施形態による防着板を取り付け
たスパッタリング装置を用いて成膜した場合の、それぞ
れのプロセスチャンバにおける基板表面の円周内膜厚分
布の変化、および反射率の周内変動率のターゲット消費
積算電力量依存性を示すグラフである。

【図７】従来技術による防着板と、この防着板表面に堆
積する堆積膜とを示す平面図および断面図である。

【図８】従来の防着板を取り付けたスパッタリング装置
を用いて成膜した場合の、それぞれのプロセスチャンバ
における基板表面の円周内膜厚分布の変化、および反射
率の周内変動率のターゲット消費積算電力量依存性を示
すグラフである。

【図９】従来のスパッタリング装置を示す略線図および
基板とキャリアベースとの位置関係を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・メインチャンバ、２・・・第１のプロセスチャ
ンバ、３・・・第２のプロセスチャンバ、４・・・第３
のプロセスチャンバ、５・・・第４のプロセスチャン
バ、６・・・第５のプロセスチャンバ、７・・・第６の
プロセスチャンバ、１１・・・ターゲット、１２・・・
基板、１３・・・電源、１４・・・キャリアベース、１
５・・・防着板、１６・・・堆積膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲット材料をスパッタリングするこ
とにより、基板上に上記ターゲット材料を含有する膜を
成膜可能に構成されているとともに、少なくとも上記基板の外周外側に防着板が設けられたス
パッタリング装置において、上記防着板における上記ターゲット材料の堆積面が、上
記基板の成膜面から１５°以下の角度であることを特徴
とするスパッタリング装置。
【請求項２】上記基板が円盤形状を有し、上記防着板
が、上記基板の外周外側に取り囲むようにして円環状に
設けられていることを特徴とする請求項１記載のスパッ
タリング装置。
【請求項３】上記ターゲット材料を含有する膜が、誘
電体であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリ
ング装置。
【請求項４】上記誘電体が、窒化シリコンまたは酸化
シリコンであることを特徴とする請求項３記載のスパッ
タリング装置。
【請求項５】上記ターゲット材料がシリコンからなる
ことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項６】ターゲット材料をスパッタリングするこ
とにより、基板上にターゲット材料を含有する膜を成膜
可能に構成されたスパッタリングチャンバの内部に、少
なくとも上記基板の外周外側に取り付け可能に構成され
た防着板において、上記防着板の上記基板の外周部の取り付け位置におけ
る、上記ターゲット材料を少なくとも含有する余剰材料
が堆積する堆積面が、上記基板の成膜面から１５°以下
の角度であることを特徴とする防着板。
【請求項７】上記基板が円盤形状を有し、上記防着板
が、上記基板の外周外側に取り囲むように設置可能に構
成されていることを特徴とする請求項６記載の防着板。
【請求項８】上記ターゲット材料を含有する膜が、誘
電体であることを特徴とする請求項６記載の防着板。
【請求項９】上記誘電体が、窒化シリコンまたは酸化
シリコンであることを特徴とする請求項８記載の防着
板。
【請求項１０】上記ターゲット材料がシリコンからな
ることを特徴とする請求項６記載の防着板。
【請求項１１】ターゲット材料をスパッタリングする
ことにより、基板上に、少なくともターゲット材料を含
有する膜が成膜されて構成される光情報記録媒体におい
て、少なくとも上記基板の外周外側に上記基板上に成膜され
る材料以外の余剰材料が堆積される防着板が設けられ、
上記防着板における上記少なくともターゲット材料を含
有する膜が堆積する面が、上記基板の成膜面から１５°
以下の角度に設定されたスパッタリング装置を用いて製
造されることを特徴とする光情報記録媒体。