JPH03126867A - スパッタリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明はスパッタリング方法に関し、更に詳述すれば、
例えば光記録媒体或いは光磁気記録媒体等に於いて適用
される化合物薄膜から戒る誘電体膜を高速で成膜できる
スパッタリング方法に関する。 ［従来技術］ 近年、光記録媒体或いは光磁気記録媒体は、レーザ光に
よる情報の書き込み・読みだしが可能な光ディスク或い
は光磁気ディスクとして大容量データ・ファイル等に広
く利用されている。 このような光ディスク或いは光磁気デ′イスクは、ガラ
スやプラスティック等の透明基板上に各種目的に応じた
薄膜層をスパッタリング法により１層又は多層に亘り成
膜して構成されている。そして、この様な構成膜のなか
でも、保護層或いはエンハンス層として、５ｉＪ４等の
金属窒化膜からなるｊ誘電体層が一般に用いられている
。 ところで、前記誘電体層を形成する金属窒化膜を成膜す
るスパッタリング方法としては、当初、＾ｒガス等の不
活性ガス雰囲気中で金属窒化物そのものをターゲット材
料として高周波放電によりスパッタリングを行う方法が
用いられていた。 しかし、この様な金属窒化物ターゲットを用いた高周波
スパッタリング法においては、前記誘電体層を形成する
金属窒化膜の組成が前記金属窒化物ターゲットの組成か
らずれてしまうことが多く、前記金属窒化膜の組成比の
制御性が悪いので、著しく成膜率が低く実用性が悪かっ
た。 これに対して、前記不活性ガスに反応ガスとしてＮ２ガ
スを混合し、前記金属窒化膜の構成金属元素（或いは半
金属元素）をターゲット材料として高周波放電によりス
パッタリングを行う所謂反応性スパッタリング方法が用
いられるようになってきた。この様な反応性スパッタリ
ング方法では、前記金属窒化膜の組成や性質を制御する
ことができるので、金属窒化物ターゲットを用いた上記
スパッタリング方法に比べて成膜率を高くすることがで
きる。 また、上記の如きスパッタリング方法に用いられるスパ
ッタ装置としては、マグネトロン放電によりスパッタリ
ングを行い、＊Ｍ形成速度が速く前記５ｊＪａ等の絶縁
層も容易に形成できる生産性の高いマグネトロンスパッ
タ装置が使用されている。該マグネトロンスパッタ装置
は、永久磁石をターゲットの裏面に配置してターゲット
表面に直交磁界を発生させることにより、電界と磁界が
直交しているターゲットの局部（エロージョン領域）に
放電を集中してターゲット表面におけるスパッタエツチ
ング速度を速めている。なかでも直流マグネトロン電極
を用いたマグネトロンスパッタ装置は、高周波マグネト
ロン電極を用いたマグネトロンスパッタ装置に比べて更
に高い成膜率を得ることができると共に、低温状態で前
記基板に薄膜を成膜することができるので、生産性に優
れている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記直流マグネトロン電極を用いたマグ
ネトロンスパッタ装置を用いて、上記の如き反応性スパ
ッタリング方法による前記誘電体層を基板上に成膜する
場合、前記ターゲットを長時間に亘ってスパッタしてい
ると、放電が集中してスパッタエツチングが局部的に進
行している前記ターゲット表面のエロージョン領域を除
いた前記ターゲット表面の非浸食領域部分（スパッタエ
ツチングが進行しない部分）に電気導電性を有していな
い化合物薄膜からなる前記誘電体膜が成長してしまう、
すると、ターゲット表面の前記誘電体膜がイオン入射に
より帯電してアーク放電を発生し、前記基板上に成膜さ
れる化合物薄膜から成る誘電体層の反射率等の膜質に悪
影響を及ぼすといった問題点があった。 また、この様な反応性スパッタ方法の問題点は上記金属
窒化膜の形成時に限らず、電気導電性を有していないＳ
ｉｎｇ等の他の化合物薄膜からなる誘電体層を基板上に
形成する際にも生じる。 そこで本発明の目的は上記課題を解消することにあり、
膜質が良好な誘電体膜を基板上に高い成膜率で形成でき
る高生産性のスパッタリング方法を提供するものである
。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の係る目的は、金属又は半金属のターゲット材料
を反応ガス雰囲気中で直流マグネトロン放電により反応
性スパッタして基板上に化合物薄膜から成る誘電体膜を
成膜するスパッタリング方法において、前記ターゲット
のエロージヨンが進行する領域は前記誘電体膜の組成で
ある金属材料又は半金属材料で形成されると共に、前記
ターゲットのエロージヨンが進行しない領域は前記反応
ガス雰囲気中で反応性スパッタされた際に電気導電性を
有する化合物薄膜を形成することができる金属材料又は
半金属材料で形成されることを特徴とするスパッタリン
グ方法にまり達成される。

【実施態様］ 以下、本発明のスパッタリング方法が適用されるスパッ
タリング装置に基づいて本発明の一実施Ｊｌ！様を説明
する。 第１図は本発明が適用されるスパッタ装置で、ブレナー
マグネトロン構造のスパッタ装置を示している。 前記スパッタ装置の真空槽９内には、底部に配置した銅
製のカソード電極３上に、円板ターゲットｌが設けられ
ている。また、前記カソード電極３にはターゲット電源
６が繋げられており、該円板ターゲット１に適したスパ
ッタパワーを与え、所望の薄膜が形成出来るようになさ
れている。 前記円板ターゲット１の上方には、プラスチック基板２
がアノード電極を兼ねた基板ホルダー５に保持されて前
記円板ターゲット１に対向するように配置されており、
前記円板ターゲット１の裏側には前記円板クーゲラ）ｌ
に対応する永久磁石４が配設されている。該永久磁石４
は、円筒状の中心磁極（Ｎ極）と円冠状の外周磁極（Ｓ
極）とを有する円板状に形成されている。 また、前記円板ターゲット１は、第２図の平面図に示す
ように前記永久磁石４の磁極構造に対応した複合構造を
有している。即ち、前記円板ターゲット１は、前記永久
磁石４によりターゲット表面に発生させられる直交磁界
と、前記アノード電極及びカソードを極による電界とが
ほぼ直交し、ターゲットのエロージョンが進行する円環
状の領域（エロージョン領域）ｌａと、エロージョンが
進行しない領域（非エロージョン領域）ｌｂとが両底さ
れた複合構造を有しており、前記非エロージョン領域１
ｂは、前記永久磁石４の中心磁極及び外周磁極とほぼ同
し平面形状を有する。 そして、前記エロージョン領域１ａは、前記基板２上に
５ｉｓＮａ膜を形成するためのＳｉ材料で構成され、前
記非エロージョン領域ｉｂは、電気導電性を有する窒化
物を形成できる単体金属材料（例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、
Ｎｂ及びＣｒから選択される１種類の金属）で構成され
ている。 そこで、上記の様に構成された前記スパッタ装置の真空
槽９内を真空ポンプ１０により真空排気した後、該真空
槽９内に導入管７，８からＡｒガス及びＮ２ガスを導入
し、且つ前記円板ターゲット】に適宜スパッタパワーを
印加させることによりスパッタリングを行う。すると、
前記ターゲット１のエロージョン領域１ａに構成された
Ｓｉ材料がスパッタされてＮ、ガスと反応し、前記基板
２上に５ｊ３Ｎ４膜が形成される。 また、前記ターゲット１の非エロージョン領域１ｂに構
成された前記単体金属材＄４（例えばＴｉ、Ｚｒ。 Ｖ、Ｎｂ及びＣｒから選択される１種類の金属）も僅か
にスパッタされてＮ２ガスと反応し、ＴｉＮ等の電気導
電性を有する金属窒化物を形成する。そして、前記非エ
ロージョン領域ｉｂのターゲット１には前記金属窒化物
が成長するが、該金属窒化物は電気導電性があるため前
記ターゲｙ）１上でのイオン入射による帯電が起こらな
いので、アーク放電の無い安定した放電状態を維持する
ことができる。更に、前記金属窒化物は前記基板２上の
Ｓ：ｓＮａ膜にも混入するが、前記非エロージョン領域
１ｂによる前記金属窒化物の薄膜形成速度は、前記エロ
ージョン領域１　ａ　（Ｄ　Ｓ　ｉ　ｓ　Ｎ　４膜の薄
膜形成速度に比べて著しく小さいので、前記基板２上の
ＳｉｎＮｍ１Ｋへの混入は前記５ｉＪａ膜の膜質に殆ど
影響を与えない。 尚、上記実施Ｊｌｌｑ様においては、基板上にＳｉＪ。 膜を形成したが、本発明はこれに限定するものではなく
、他の誘電体膜を成膜する場合にも適用できることは勿
論であり、その反応ガス雰囲気中で反応性スパッタされ
た際に電気導電性を有する化金物薄膜を形成することが
できる金属材料又は半金属材料で前記非エロージョン領
域１ｂが構成されていれば、前記ターゲット１のエロー
ジョン領域１ａは種々の金属及び半金属材料を用いるこ
とができると共に種々の反応ガスを用いることができる
。 また、スパッタ装置の構成も上記実施態様のものに限ら
ず、ターゲット材料を反応ガス雰囲気中で直流マグネト
ロン放電により反応性スパッタして基板上に化合物薄膜
から成る誘電体膜を成膜するスパッタ装置であれば、種
々のスバ、り装置を用いることができ、前記真空槽内に
他の構成膜を成膜するための別個のターゲット材料を並
設することもできる。 更に、前記ターゲットの形状及び複合構造の構成も上記
実施態様のものに限らず、前記永久磁石の形状及び構成
に対応して適宜変更される。 ［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明のスパッタリング方法は、金属
又は半金属のターゲット材料を反応ガス雰囲気中で直流
マグネトロン放電により反応性スバッタして基板上に化
合物薄膜から威る誘電体膜を成膜するスパッタリング方
法において、前記ターゲットのエロージョンが進行する
領域は前記誘電体膜の組成である金属材料又は半金属材
料で形式されると共に、前記ターゲットのエロージョン
が進行しない領域は前記反応ガス雰囲気中で反応性スパ
ッタされた際に電気導電性を有する化合物薄膜を形式す
ることができる金属材料又は半金属材料で形成されるこ
とを特徴とするスパッタリング方法である。 即ち、このような構成のターゲットを用いて直流マグネ
トロン放電により反応性スパッタして基板上に誘電体膜
を成膜すれば、前記非エロージョン領域のターゲットに
は電気導電性を有する化合物ＦＲ膜が形式されるので、
前記ターゲ７）上でのイオン入射による帯電が起こらず
、前記ｍＷ体膜の膜質を悪化させるアーク放電の無い安
定した放電状態を維持することができる。 従って、薄膜を基板上に高い成膜率で形式できる高生産
性の直流マグネトロン電極を用いたマグネトロン・スパ
ッタ装置によって形成される誘電体膜の膜質を向上する
ことができ、膜質が良好な誘電体膜を基板上に高い成膜
率で形成できる高生産性のスパッタリング方法を提供す
ることができる。 ［実施例］ 以下、実施例により本発明の効果を更に明確にする。 尖施班 第１図に示した形式のマグネトロンスパッタ装置を用い
て光磁気記録媒体の記録層を成膜した。 真空槽９内に配設される円板ターゲット１の直径は２０
０１１１１とし、そのエロージョン領域１ａを外径１６
０ｍ−と内径４０開の円環状部分として、Ｓｉ材料で構
成した。又、非エロージョン９１城１ｂは、前記エロー
ジョン領域１ａ以外の領域として設けられ、外径４０ｍ
＋ｓの内周部分と内径１６０ＩＩ１１の外周部分として
、Ｔ＋材料で構成した。更に、プラスチック基板２は直
径１３０ａｍのプラスチック・ディスクで構成し、前記
円板ターゲット１と前記プラスチック基板２間の距離は
１３０■−とした。 そして、まず第１層として、真空槽９のガス圧力をＩ　
Ｘ　ＩＱ−’Ｔｏｒｒまで真空排気した後、Ａｒガスを
１５０　ＳＣＣＭ、Ｎ２ガスを３５３ＣＣＭだけ真空槽
へ適宜導入し、ガス圧力を６　ｍＴｏｒｒとすると共に
、前記Ｓｔ材料ターゲット１に放電パワー３ｋＭを印加
して直流放電により、ブリ・スパッタを５分間行った後
、本スパッタを３０秒間だけ行い、膜厚９００人の窒化
珪素膜を前記基板２に成膜した。次に第２層“として、
再び真空排気してガス圧力をＩ　Ｘｌ０−’↑ｏｒｒま
で脱ガス化した後、Ａｒガスを２００３ＣＣＭ適宜導入
し、ガス圧力を６　ｍＴｏｒｒとすると共に、第１図に
は図示していない直径２００−のＴｂＢＰｅ、。Ｃｏｄ
材料ターゲットに１．５ｋＨの放電パワーを適宜印加し
てスパッタを維持し、膜厚１０００人のＴｂＰｅＣｏ膜
からなる記録層を前記基＋７ｉｉ２の窒化珪素膜に積層
した。更に、前記第１層と同じ条件で再び窒化珪素膜を
前記基板２に第３層として積層し、光磁気記録媒体の記
録層を成膜した。 誘電体層である上記第１層及び第３Ｎの窒化珪素膜をｒ
ｌｉ膜する際のグロー放電状態を観察したところ、アー
ク放電は生じておらず安定したグロー放電状態であった
。また、このようにして製作された光磁気記録媒体の半
径３０開のディスク周上において、リード・パワー１．
５ｍＷで測定したレーザ光の入射光量に一対する反射光
量の反射率プロフィールをオシロスコープで観測したと
ころ第３図のようになった。 止較班 次に、比較例として、前記ターゲットｌをＳｉ材料から
なる直径２００ｖｉの単一構造に変え、その他の条件は
、全て上記実施例と同一条件として光磁気記録媒体の記
録層を成膜した。 そして、上記実施例と同様に誘電体層である第１層及び
第３層の窒化珪素膜を成膜する際のグロー放電状態を観
察したところ、ターゲットの中央部と外周部のエロージ
ョンが進行しない領域部分でアーク放電が観察された。 また、このようにして製作された光磁気記録媒体の半径
３０５ｍのディスク周上において、リード・パワー１．
５　ｍＷで測定したレーザ光の入射光量に対する反射光
量の反射率プロフィールをオシロスコープで観測したと
ころ第４図のようになった。 以上の結果から、本発明のスパッタリング方法によれば
、ディスク周内における入射光量に対する反射光量の反
射率プロフィールからノイズを除去することができ、反
射率の安定した良好な膜質の誘電体層を得られることが
わかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用される反応性マグネトロンスパッ
タ装置の概略図、第２図は第１図のスパッタ装置に用い
られるターゲットの形状を示す平面図、第３図は実施例
による光磁気ディスクの誘電体層の反射率のプロフィー
ル、第４図は同しく比較例による光Ｌ１ｆ気ディスクの
誘電体層の反射率のプロフィールである。 （図中符号） ｘ−ｙ−／ＩＩ’ット、ｌａ−・エロージョン領域、１
ｂ　　非エロージョン領域、 ２−プラスチック基板、３−・カソード電極、４−永久
磁石、　　　　５一基板ホルダー６・ ターゲット電源、 ｒ ガスの導入管、 ２ ガスの導入管、 真空槽、 ０ 真空ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属又は半金属のターゲット材料を反応ガス雰囲気中で
   直流マグネトロン放電により反応性スパッタして基板上
   に化合物薄膜から成る誘電体膜を成膜するスパッタリン
   グ方法において、前記ターゲットのエロージョンが進行
   する領域は前記誘電体膜の組成である金属材料又は半金
   属材料で形成されると共に、前記ターゲットのエロージ
   ョンが進行しない領域は前記反応ガス雰囲気中で反応性
   スパッタされた際に電気導電性を有する化合物薄膜を形
   成することができる金属材料又は半金属材料で形成され
   ることを特徴とするスパッタリング方法。