JP3398452B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
- G11B5/851—Coating a support with a magnetic layer by sputtering
Description
の如き円盤状をなす基板のスパッタ形成面にアルミニュ
ーム(Al)被膜等を成膜するのに用いて好適なスパッ
タリング装置に関する。
大量に記録するのに、いわゆるコンパクトディスク(以
下、CDと略称する)等の如き光ディスクが広く使用さ
れるようになってきた。光ディスクは、例えばポリカー
ボネート等の透明な合成樹脂性基板の表面にスパッタリ
ングにより光反射率の高いAl薄膜層が形成されて構成
され、「1」か「0」のデジタル情報に合わせて、その
基板にピット(pit)と称する小さな孔を開け、その
孔の有無をレーザー光の反射波の有無によりその記録情
報を読み出し得るものである。
時間で可能なことから、多数のディスクを連絡的(1枚
づつ連続しての意)にスパッタするために、例えば図2
に示すような構成が採用されている。
の主要な機構のみを取り出して示した構成図で、先ずベ
ルトコンベア等の外部搬送装置101で次々と搬送され
てくるCD等の基板102は、軸中心に回転及び上下方
向に移動可能な円盤状の搬送装置103の吸着パット1
04に吸着されスパッタ室105に搬送される。
転及び上下方向に移動可能な搬送テーブル106に載置
され、順次スパッタ源107によりスパッタ成膜が行わ
れる。スパッタ成膜後の基板102は、再び搬送テーブ
ル106に載置され、搬送装置103を経て外部に取り
出される。
板102は、図3に拡大して示すように、搬送テーブル
106によってスパッタ源107に設けられるマスク1
08の下端面に密着するように押し上げられる。スパッ
タ成膜を行う成膜室109は、外囲器110内に内接し
た防着シールド112a,112bと前記マスク108
により形成されている。そして、この成膜室109は、
基板102の無いときにマスク108の空間111を通
して、図示しないターボ分子ポンプにより排気される。
れるとともに、該基板102の非成膜部分はマスク10
8で遮蔽される。マスク108は、高精度に製作されて
おり、その熱膨張力を利用して外囲器110に密着固定
される。また、Al製ターゲット113は、ターゲット
冷却プレート114に固定されてカソード電極を構成す
ると共に、磁石115と共に成膜室109内に磁界を形
成する。なお、磁石115は、前記成膜室109の中心
から偏心回転するように取り付けられており、形成磁界
の均一化によりターゲット113の利用効率化を図って
いる。
cm2 程度の放電電界を形成するが、成膜時のターゲッ
ト113の温度上昇を摂氏200〜300度以下に抑え
るため、ターゲット冷却プレート114内にリング状に
空洞を形成し、給水パイプ116を介して冷却水が供給
される。また、成膜室109内には、成膜に必要なアル
ゴンガスがガス導入管117から供給される。成膜時の
圧力は0.2〜5.0(pa)の範囲内で使用される。
なお、このマグネトロンスパッタリング装置は、使用者
によって使用条件が異なるから、内部の圧力も上記のよ
うに広い範囲にわたることが知られている。
置においては、Al製のターゲット113がアルゴンガ
ス原子によりたたかれることにより、スパッタリング作
用が起こり、基板102の表面にAlの膜が形成され
る。そして、成膜後は放電停止され、基板102は再び
搬送テーブル106に載置されて搬送され、搬送装置1
03を経て取り出される。
グネトロンスパッタリング装置においては、順次搬送さ
れてくる基板102への成膜は1枚あたり6秒程度の短
いサイクルで行われている。したがって、実際に成膜す
るに要する時間は、ターゲット113に電界を供給して
いる2秒間程度の極めて短い間で行われる。
たっては、現状のマスク108では基板102の表面に
スパッタ膜を均一に成膜することができない。その原因
として、図4及び図5に示すように、基板102の中央
部分をマスクするセンターマスク部分118と、基板外
周縁部分をマスクする外周マスク部分119とを連結す
る4本の支柱120が設けられているためである。すな
わち、これら支柱120は基板102のスパッタ面上に
設けられることから、ターゲット113から叩き出され
た原子又は分子はこの支柱120によって遮られ、結果
として基板102の表面に成膜されたスパッタ膜は不均
一となる。
く提案されたものであって、常に再現性良く、基板上に
均一な被膜層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。
ング装置は、上述した課題を解決するために、円盤状を
なす基板のスパッタ形成面にスパッタ膜を成膜させるタ
ーゲットと、上記ターゲットのターゲット面とは反対側
に取付けられ、上記ターゲットを冷却するターゲット冷
却部材と、上記スパッタ形成面側の基板中央部分に密着
してこの基板中央部分をマスクするセンターマスクと、
上記センターマスクとは独立させ、上記スパッタ形成面
側の基板外周縁部分に密着してこの基板外周縁部分をマ
スクする外周マスクとを有するスパッタリング装置であ
って、上記基板を上記センターマスクと外周マスクに対
して近接する方向と離れる方向に上下動させる基板保持
用ピンを備え、上記センターマスクが、スパッタリング
時に、上記基板保持用ピンと接触して陽極電位化されて
いる。
は、上記センターマスクが、上記ターゲットとターゲッ
ト冷却部材に電気的に絶縁された状態で、上記ターゲッ
ト冷却部材に取付けられている。
いては、基板のスパッタ形成面側の基板中央部分に密着
してこの基板中央部分をマスクするセンターマスクと、
基板外周縁部分に密着してこの基板外周縁部分をマスク
する外周マスクとを独立させているので、スパッタ膜を
成膜すべきスパッタ形成面上にはこのスパッタ形成面を
遮るものは一切無い。したがって、基板のスパッタ形成
面にスパッタ膜を成膜すれば、均一な被膜層が得られ
る。
を、絶縁部材を介して陰極電位とされるターゲットとタ
ーゲット冷却部材に対し絶縁させた状態で、該ターゲッ
ト冷却部材に取付け、しかもスパッタリング時に基板保
持用ピンと接触させてセンターマスクを陽極電位化させ
ているので、当該センターマスクが陽極電極として確実
に機能する。
ーマスクがターゲット冷却部材に取り付けられているの
で、スパッタリングによって高熱化されるセンターマス
クの冷却化がなされる。
いて図面を参照しながら具体的に説明する。本実施例の
マグネトロンスパッタリング装置は、図1に示すよう
に、主としてターゲット1と、円盤状をなすディスク基
板2の所定部分をマスクするセンターマスク3と外周マ
スク4と、直交電磁界を印加する磁界印加手段である磁
石5とを備えてなる。
すると共にディスク基板2のスパッタ形成面2aにスパ
ッタ膜を成膜するためのものである。例えば、光ディス
クを製造する場合には、ターゲット1としてアルミを用
いる。かかるターゲット1は、少なくともディスク基板
2の外径寸法よりも大とされた円盤体として形成され、
その外周縁部分のみ厚みが薄くなされている。逆の見か
たをすると、ディスク基板2と対向する中央部分が突出
した円盤体として形成されている。
原子が衝突するターゲット面1aとは反対側の面には、
該ターゲット1を冷却するターゲット冷却部材6が設け
られている。ターゲット冷却部材6は、ターゲット1の
外径寸法と略同一の外径寸法とされた円盤として形成さ
れている。
環させる冷水循環用孔(図示は省略する。)が板厚の略
中央部分に空洞の孔として形成されている。その冷水循
環用孔の入口側には冷水を供給するための冷水供給用パ
イプ7が接続されると共に、出口側には循環した冷水を
排出する冷水排出用パイプ8が接続されている。
された冷水は、ターゲット冷却部材6の冷水循環用孔を
循環し、このターゲット冷却部材6と接して設けられる
ターゲット1を冷却せしめた後、循環し終えた冷水を冷
水排出用パイプ8より排出するようになっている。これ
により、スパッタリング時のターゲット1の温度上昇を
抑えることができる。
ット1を叩く原子に対して直交電磁界を印加するように
なっている。かかる磁石5は、ターゲット冷却部材6を
挟んでターゲット1と反対側の後方に、回動軸9の先端
部に対して偏心した位置に取付けられている。したがっ
て、磁石5が偏心回転することにより、形成磁界が均一
化され、ターゲット1の利用効率が向上する。
クするためのもので、該ディスク基板2のスパッタ形成
面側の基板中央部分に密着して当該ディスク基板2を保
持するようになっている。かかるセンターマスク3は、
上記ディスク基板2と密着する側が大径の円盤状とされ
たいわゆる裾広がり形状をなす円筒体として形成されて
いる。
向には、当該センターマスク3をターゲット冷却部材6
に固定するための絶縁体又は絶縁処理された締結部材で
あるボルト10を挿入させる貫通孔11が形成されてい
る。その貫通孔11の開口端側には、後述する基板保持
用ピンのディスクセンタリング部材が臨みセンターマス
ク3と接触するセンタリング部材嵌合部17が形成され
ている。このセンタリング部材嵌合部17は、ディスク
センタリング部材が嵌合して設けられる大きさのへこみ
として形成されている。
合には、セラミックス,プラスチック,PTFE(ポリ
テトラフルオロエチレン)等の絶縁体物がいずれも適用
できる。
1に導入される部分は、外径寸法が若干小とされた先細
り形状とされている。そのセンターマスク3の先細り部
分とされた段差面とターゲット面1aとの間には、ター
ゲット1とセンターマスク3の絶縁を図るための絶縁体
又は絶縁処理された円環状のスペーサ12が介在されて
いる。かかるスペーサ12を絶縁体で形成する場合に
は、先のボルト10と同じ絶縁体物が使用できる。
とされた外周囲には、センターマスク3をターゲット1
及びターゲット冷却部材6に対して絶縁するための絶縁
体又は絶縁処理されたホルダー13が設けられている。
かかるホルダー13は、上記センターマスク3の先細り
部分に嵌合して設けられる一方が開放された有底の円筒
体として形成され、上記ターゲット1の中心に穿設され
たホルダー取付け孔15に嵌合するようになされてい
る。なお、このホルダー13を絶縁体で形成する場合
は、やはり先のボルト10、スペーサ12と同じ絶縁体
物が使用できる。
記センターマスク3の貫通孔11に挿入されたボルト1
0の先端部を臨ませる円形状をなすボルト挿入用孔14
が設けられている。また、このセンターマスク3の底面
側には、上記ホルダー13をホルダー取付け孔15に嵌
合させたときに当該ホルダー13が脱落しないように、
外周囲より張り出して形成されるフランジ部16が設け
られている。
外周縁部分に密着してこの基板外周縁部分をマスクする
役目をするもので、センターマスク3とは独立して図示
しない成膜室を構成する外囲器に取付けられている。か
かる外周マスク4は、ターゲット1の突出部分の外径寸
法と略同一寸法とされた止まり孔18と、ディスク基板
2の外径寸法よりも若干小径とされた円形状の貫通孔と
して形成されるセンター孔19とを有した円盤体として
形成されている。そして、上記外周マスク4のディスク
基板2の外周縁部分と密着する密着面4aは、ディスク
基板2を水平に保ちスパッタ膜を均一なものとなすため
に、センターマスク3の密着面3aと面一となるように
されている。
着面3a,4aにディスク基板2を密着させるには、基
板保持用ピン20によって行われる。基板保持用ピン2
0は、ディスク基板2を載置し、このディスク基板2を
センターマスク3と外周マスク4に対して図中矢印Xで
示す近接する方向と離れる方向に上下動させるシリンダ
21のシャフト22の先端部に取付けられ、該シャフト
22を通じて陽極電位化されている。
板2の中心部に設けられる円形状の貫通孔に嵌合してこ
のディスク基板2をセンタリングするディスクセンタリ
ング部材23と、センタリングされたディスク基板2を
支持するディスク載置テーブル24とが設けられてい
る。
ク基板2の中心部に形成された貫通孔内に臨んでこのデ
ィスク基板2をセンタリングするもので、先端側に行く
に従って除々に先細りとされるいわゆる截頭円錐形とし
て突出形成されている。このディスクセンタリング部材
23の基端側の外周囲には、ディスク基板2を安定に支
持するための円盤状をなすディスク載置テーブル24が
設けられている。
ディスク載置テーブル24上に載置された状態でシリン
ダ21によって上昇せしめられ、基板中央部分にセンタ
ーマスク3が密着すると共に、基板外周縁部分に外周マ
スク4が密着して当該ディスク基板2がこれらマスクに
よって支持される。この結果、ディスク基板2にスパッ
タ膜を形成すべきスパッタ形成面2aはマスクに覆われ
ることなく全て露出する形となり、スパッタ形成面2a
上に成膜されるスパッタ膜が均一となる。
ィスクセンタリング部材23がセンターマスク3のセン
タリング部材嵌合部17に嵌合して接触することにな
る。この結果、センターマスク3が陽極電位化される。
このとき、センターマスク3は、ターゲット1及びター
ゲット冷却部材6に対し絶縁体又は絶縁処理されたボル
ト10,スペーサ12,ホルダー13によって確実に絶
縁せしめられるので、陽極電位化が確実なものとなる。
ターマスク3が高温にさらされるが、ターゲット冷却部
材6に接触して設けられるホルダー13及びボルト10
を介してセンターマスク3がこのターゲット冷却部材6
によって冷却せしめられる。
明のマグネトロンスパッタリング装置においては、基板
のスパッタ形成面側の基板中央部分に密着してこの基板
中央部分をマスクするセンターマスクと、基板外周縁部
分に密着してこの基板外周縁部分をマスクする外周マス
クとを独立させているので、スパッタ膜を成膜すべきス
パッタ形成面上にはこのスパッタ形成面を遮るものは一
切無く、スパッタ形成面にスパッタ膜を均一な膜として
成膜することができる。この結果、例えば光ディスクを
製造する場合には、膜厚のばらつきから生ずる光学特性
の変化が無く、信頼性の高い光ディスクを歩留り良く製
造することができる。
を、絶縁部材を介して陰極電位とされるターゲットとタ
ーゲット冷却部材に対し絶縁させた状態で、該ターゲッ
ト冷却部材に取付け、しかもスパッタリング時に基板保
持用ピンと接触させてセンターマスクを陽極電位化させ
ているので、当該センターマスクが陽極電極として確実
に機能する。
ーマスクがターゲット冷却部材に取り付けられているの
で、スパッタリングによって高熱化されるセンターマス
クを確実に冷却することができる。
一部破断して示す正面図である。
正面図である。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 円盤状をなす基板のスパッタ形成面にス
パッタ膜を成膜させるターゲットと、上記ターゲットの
ターゲット面とは反対側に取付けられ、上記ターゲット
を冷却するターゲット冷却部材と、上記スパッタ形成面
側の基板中央部分に密着してこの基板中央部分をマスク
するセンターマスクと、上記センターマスクとは独立さ
せ、上記スパッタ形成面側の基板外周縁部分に密着して
この基板外周縁部分をマスクする外周マスクとを有する
スパッタリング装置であって、 上記基板を上記センターマスクと外周マスクに対して近
接する方向と離れる方向に上下動させる基板保持用ピン
を備え、 上記センターマスクが、スパッタリング時に、上記基板
保持用ピンと接触して陽極電位化されていることを特徴
とするスパッタリング装置。 - 【請求項2】 上記センターマスクが、上記ターゲット
とターゲット冷却部材に電気的に絶縁された状態で、上
記ターゲット冷却部材に取付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。
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