JP2559546B2 - スパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング装置

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JP2559546B2
JP2559546B2 JP3240797A JP24079791A JP2559546B2 JP 2559546 B2 JP2559546 B2 JP 2559546B2 JP 3240797 A JP3240797 A JP 3240797A JP 24079791 A JP24079791 A JP 24079791A JP 2559546 B2 JP2559546 B2 JP 2559546B2
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恭治 木ノ切
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、膜分布及び膜質が良好
な成膜が再現性良く形成できるスパッタリング装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル化した音声情報や画像情報を大
量に記憶する手段としてコンパクトディスク(以下、C
Dと略称する)が最近広く使われている。
【0003】LDやCDの内代表してCDの機能につい
て説明すると、ポリカーボネートなどのような透明な合
成樹脂基板(以下基板と記載する)表面には、「1」
「0」のディジタル情報に合せてピットと称する小さい
凹凸を設け更に、この表面にスパッタリング法により高
光反射率のアルミニューム(Al)薄膜を形成してか
ら、この凹凸の有無をレーザ光の反射光波を入射光と比
較するなどの方法で、記録情報を読みだすことができ
る。また、一枚の基板に薄膜を堆積するのには、スパッ
タリング法により比較的短時間で行われることから、多
数の基板に連続的に行う装置が用いられている。
【0004】連続的な処理ができるスパッタリング装置
は、図3に明らかにするように、スパッタリングに必要
な磁界装置1、スパッタリング領域2、ターゲット3と
基板4を主要部分としており更に、連続的な処理が行な
える搬送機構に大別できる。図4は、連続スパッタリン
グ装置にとって、主要な搬送機構を取出した構成図であ
り、ベルトコンベアなどの外部搬送機構21により次々
に搬送される基板4は、軸中心に回転すると共に上下方
向に移動可能な吸着ヘッド22に取付けた円盤状の吸着
パッド23に吸着してから、スパッタリング装置内部2
aに搬送する。スパッタリング装置内部2aでは、吸着
ヘッド22と同じく軸中心に回転すると共に上下方向に
移動可能な搬送テーブル11に乗せてから、図3に示す
スパッタリング装置により所定の工程を施す。即ち、搬
送テーブル11によってスパッタリング室下部2bに運
ばれた基板4は、スパッタリング領域2の一部を構成
し、マスク5下端面に密着するように図3に明らかにす
るプッシャー13により押上げる。基板4には、中央部
分と外周部分を残して薄膜を堆積するために、マスク5
が不可欠な部品となる。
【0005】また、スパッタリング領域2は、内接した
防着シールド15a、15bとマスク5及びターゲット
3により構成し、ターゲット3は、バッキングプレート
7(陰極として動作する)に隣接して固定され、バッキ
ングプレート7内に冷却機構(図示せず)を併設する。
ターゲット3の表面では、75W/cm2 程度の放電電
力が投入されるので、相当な熱を生ずる。この熱による
表面温度上昇を200℃〜300℃以下に押えるために
また、ターゲット3が変形したり、バッキングプレート
7とターゲット3の間に隙間が生じるのを防ぐために、
内部にリング状の空洞(図示せず)を形成し、給水管9
より冷却水を供給する。
【0006】ターゲット3は、ねじ10などによりスパ
ッタ領域2の側からバッキングプレート7に固定する。
【0007】基板4のない時のスパッタリング領域2の
排気は、マスク5の空間や防着シールド内排気口18a
を通り、排気口18bから例えばターボ分子ポンプ(図
示せず)で行う。マスク5は、基板4を支持すると共
に、基板4にとって不必要な温度上昇を防ぐ役割を担っ
ているために外形寸法を、高精度に製作し、その膨脹力
を利用して冷却された壁24に密着固定して冷却する方
式が採られている。
【0008】また、スパッタリング領域2の形成に不可
欠な磁界装置1をバッキングプレート7の上方にスパッ
タリング領域2の中心位置より偏心して取付ると共に、
図示しないモータの回転駆動により、スパッタされるタ
ーゲット3の利用効率の向上を図っている。
【0009】基板4へのスパッタリング膜の成膜に当た
っては、スパッタリング領域の圧力を成膜に必要なアル
ゴンガスを導入部16から供給して0.6Pa程度に
し、ターゲット3に直流電界を投入することにより、ア
ルゴンガスイオンによるスパッタリング作用が起り、基
板4表面に例えばAl膜が形成される。成膜後には、放
電を停止させて、基板4を再び搬送テーブル11に乗せ
て取出す。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記のようにCDの製
造には、基板4の中央部分及び外周部分をマスクした状
態で製造しなければならない。また、アルゴンガスイオ
ンによるスパッタリング工程に伴ってターゲットが高温
になり、基板4に対する熱弊害を防止する観点からバッ
キングプレート7には、冷却機構を設置している。
【0011】マスクを構成する中心マスクの支持は、外
周マスクと支持棒により連結することにより行なう手段
が採られており、冷却効率を上げるために支持棒はある
一定値以上の断面積が必要になる。しかし、断面積を大
きくすると冷却効果が大きくなるが、スパッタリング工
程においては、ディスクに対して支持棒の影響により影
が発生して、Alなどの堆積膜厚が不均一となる。
【0012】このため支持棒の太さ、高さ及び圧力など
をパラメータとしてAlなどの堆積条件の最適値を求め
てきたが影を全くなくすことができなかった。
【0013】本発明は、このような条件の基で成された
もので、膜厚分布が良好で、再現性の高い堆積膜を形成
することができるスパッタリング装置を提供することを
目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタリ
ング装置は、外囲器内に、蒸発材料でなりバッキングプ
レートに重ねられて冷却手段を有するターゲット、前記
ターゲットに対向し配 置される基板、前記バッキングプ
レートに隣接し配置された磁界装置、前記ターゲットと
基板との対向面の間に形成されたスパッタリング領域、
前記ターゲットおよびスパッタリング領域を囲み配置さ
れたアノード、前記アノードに電気的に接続され基板の
スパッタリング領域側主面の端部に接する部位に凸部を
有するアノードマスク、および前記ターゲットに接続し
対向する基板の主面中央部に接する部位に凸部を有する
カソードマスクを具備したことを特徴とする。
【0015】本発明に係わるスパッタリング装置では、
ターゲットにカソードマスクの一端を接続すると共に、
他方の一端を基板部分に接する方式を採って、従来の中
心マスク部と外周マスク部を接続する支持棒の影による
堆積膜のむらをなくした。カソードマスクの形状は、縦
方向即ち基板とターゲットを結ぶ方向のみに形成される
ので、支持棒による膜のトラップ効果が無くなり、付着
効率が良くなり10〜15%程ターゲットライフが長く
なった。叙上の如く、中心マスクをダーゲットに接続
し、外周マスクをアノードと接続して、中心マスクと外
周マスクが異電位になる構造にすると、例えばAlを基
板上に成膜した時、この膜を通してカソードマスクとア
ノード膜質が短絡する現象が発生する。そこで凸部の形
成により短絡現象を防止して膜質の向上を図るものであ
【0016】
【実施例】本発明に係わる一実施例を図1〜図2を参照
して説明する。図1は、スパッタリング装置の構造の要
部を示す断面図であり、従来の技術と同じくスパッタリ
ングに必要な磁界装置1、ターゲット3、基板4及びス
パッタリング領域2が主要な部分である。また、連続的
な処理を可能とするために、従来の技術として図3及び
図4に明らかにした搬送機構が設置されているが、重複
を避けるために説明を省略する。
【0017】最重要なスパッタリング領域2は、ターゲ
ット3とこれに対向して配置する被処理物例えばポリカ
ーボネート樹脂から成る基板4更に、ターゲット3を囲
んで設けるアノード領域である防着シールド15及び
ソードマスク5a、アノードマスク5bで構成する。こ
の結果、スパッタリング領域2は、ターゲット3、防着
シールド15及びカソードマスク5a、アノードマスク
5bならびに基板4に隣接する形となる。
【0018】ターゲット3をスパッタリングするのに不
可欠な磁界装置1は、図1に明らかなように、スパッタ
リング領域2の中心より偏心して配置する。磁石6によ
り発生する磁力線の中で、ターゲット3の表面と磁場が
平行になると、その部分が最もスパッタリングされる。
このために、磁石6を永久磁石で構成し、中央の磁石6
aと、これを取囲むように円形に周囲の磁石6bを配置
しかつ、スパッタリング領域2の中心位置の軸Aを中心
として例えばモータにより偏心して回転駆動する。75
W/cm2 程度の放電電力が投入されるターゲット3に
は、バッキングプレート7を重ねた状態で取付けると共
に、その内部にリング状の空洞7aを形成し、これを外
囲器8に形成する給水管9に連結することにより冷却水
を循環して、ターゲット3表面の温度を200℃〜30
0℃に抑える。この結果、ターゲット3が熱により変形
したり、バッキングプレート7とターゲット3の間に隙
間が生じるのを防止している。ハウジング14とバッキ
ングプレート7の固定は、絶縁部材17を間挿した状態
で機械的例えばねじを使用する。
【0019】CD用のディスクでは、中央部分と外周部
分とで成膜部分を限定する必要があるために、これに相
当する基板4部分には、カソードマスク5a及びアノー
マスク5bを設置して非スパッタリング部分を形成す
る。
【0020】カソードマスク5a及びアノードマスク
bは、導電性金属例えば銅または銅合金から成り、中央
部分のカソードマスク5aと基板4の端部を覆う外周
アノードマスク5bで構成して、従来のような基板4の
直径方向を横切る部分を省略する。
【0021】カソードマスク5aの固定は、ターゲット
3とバッキングプレート7に取付ける例えばねじ10を
利用する。従って、カソードマスク5aと、ターゲット
3及びバッキングプレート7間は、完全に固定するのに
対して、基板4とは単なる接触状態となる。従来の技術
欄に記載したように、搬送テーブル11により搬送され
た基板4は、シリンダー機構12を備えるプッシャー1
3により押上げることにより、アノードマスク5b及び
カソードマスク5aと接触状態とする。スパッタリング
領域2には、ハウジング14の内側に防着シールド15
が配置される。スパッタリング工程に必要なアルゴンガ
スは導入部16より投入される。ターゲット3にスパッ
タ電力を投入するとアルゴンイオンがターゲット3の表
面を衝撃し、ターゲット材料(Al)をスパッタリング
し、基板4にAl膜が形成される。一方アルゴンガスの
排気は外周のアノードマスク5bに形成される排気口2
0により行なわれる。さらに、カソードマスク5a及び
アノードマスク5bの寸法の詳細は図2に示されるよう
に、ターゲット3に接続する中央のカソードマスク5a
及び外周のアノードマスク5bの基板4との対向面(図
の下面)の端部に凸部19が形成されている。凸部19
の寸法の一例を示すと、その高さが0.1mm〜0.3
mmであり、外周のアノードマスク5bに設けられてい
る凸部19内側間の距離を119mm、外側間のそれを
121mmとする。また、中央部分5aの外径が41m
m、ここに形成する凸部19の内径が38mm、外径を
40mmとする。 ハウジング14と、ターゲット3やバ
ッキングプレート7の固定は、絶縁部材17を間挿した
状態で機械的例えばねじを利用する。
【0022】カソードマスク5aの形状は、図1及び図
2に示すものの他に、中心部と外周部を併せ持った形、
外周部だけを持った形などが考えられ、これもまたカソ
ードマスクとして機能することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明に係わるスパッタリング装置は、
カソードマスクをターゲットを介してバッキングプレー
トに接続すると共に、その他の一端を基板に接する方式
とする。スパッタリング装置のターゲットと基板間に沿
ってカソードマスク、アノード マスクを配置して従来防
ぐことができなかった基板上の影をなくすことができ、
また複雑な形状でないので、廉価に製造を行なうことが
できる。また、図2に示すようにカソードマスク5a及
びアノードマスク5bに凸部19を形成することによ
り、スパッタリング膜30が絶縁基板に堆積してもカソ
ードマスクと膜及びアノードマスクとの間に生じ易い短
絡現象を防止できる。しかも、基板に堆積するスパッタ
リング膜の電気抵抗値が目標となる膜厚においては、比
較的高い0.2Ω/□であることが幸いしている。
【0024】しかも、冷却したバッキングプレートと接
続しているので、カソードマスク、アノードマスクの冷
却効率を上げることができ、バッキングプレートを一体
化することにより直接冷却することも可能になる。
【0025】更に、カソードマスク、アノードマスク
は、ターゲットと基板の間をさえぎる方向には設置しな
いために、ターゲットから飛でた材料の付着効率が良く
なり、従来よりターゲットライフが10%〜15%向上
させることができた。影がなくなったことにより成膜す
るAl膜の厚さを薄くすることも可能となった。
【0026】本発明によるマスクは、CDのアルミ成膜
に限らず、ミニディスクやレーザディスク、光磁気ディ
スクの成膜にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスパッタリング装置の概略を示す
断面図、
【図2】(a)は図1に示すスパッタリング装置のマス
ク部を示す断面図、(b)はマスク部とスパッタリング
膜の堆積状態を示す断面図、
【図3】従来例のスパッタリング装置の概略を示す断面
図、
【図4】従来例のスパッタリング装置における搬送装置
の概略を示す断面図。
【符号の説明】
1…磁界装置 2…スパッタリング領域 3…ターゲット 4…基板 5a…カソードマスク 5b…アノードマスク 6…磁石 7…バッキングプレート 7a…空洞 8…外囲器 9…給水管 10…ネジ 11…搬送テーブル 12…シリンダ機構 13…プッシャ 14…ハウジング 15…防着シールド 16…Arガス導入部 17…絶縁部材 19…凸部 20…排気口 21…外部搬送機構 22…吸着ヘッド 23…吸着パッド 24…壁 30…スパッタリング膜 A…軸

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外囲器内に、蒸発材料でなりバッキング
    プレートに重ねられて冷却手段を有するターゲット、前
    記ターゲットに対向し配置される基板、前記バッキング
    プレートに隣接し配置された磁界装置、前記ターゲット
    と基板との対向面の間に形成されたスパッタリング領
    域、前記ターゲットおよびスパッタリング領域を囲み配
    置されたアノード、前記アノードに電気的に接続され基
    板のスパッタリング領域側主面の端部に接する部位に凸
    部を有するアノードマスク、および前記ターゲットに接
    続し対向する基板の主面中央部に接する部位に凸部を有
    するカソードマスクを具備したことを特徴とするスパッ
    タリング装置。
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