JPH0578834A - スパツタリング装置 - Google Patents

スパツタリング装置

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JPH0578834A
JPH0578834A JP24079791A JP24079791A JPH0578834A JP H0578834 A JPH0578834 A JP H0578834A JP 24079791 A JP24079791 A JP 24079791A JP 24079791 A JP24079791 A JP 24079791A JP H0578834 A JPH0578834 A JP H0578834A
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thin film
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Kyoji Kinokiri
恭治 木ノ切
Naoki Kato
直樹 加藤
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Shibaura Mechatronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜厚均一性の良いスパッタリング膜を堆積可
能にするスパッタリング装置を提供する点。 【構成】 本発明に係わるスパッタリング装置において
は、CD用ディスクの中心部と端部に、非成膜部を設け
るためにマスクが不可欠であり、その形状は、中央円形
部、外周環状部及びこれを支える縦横の橋絡部を設置し
ていた。縦横橋絡部のためにスパッタリング工程で生ず
る影の問題が避けられなかった。この問題を解消すると
共に、ターゲットまたはバッキングプレートから冷却を
伴ったマスクカソードを、基板に接して配置し、基板と
ターゲット間方向に沿った方向にマスクを形成する方式
を採用する。この結果、スバッタリング工程による膜の
効率効率が向上し、従来より10%〜15%増のターゲ
ットライフが得られ、影の問題も解消する。

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−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−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(陰極として稼働する)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堆積に当た
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。堆積後には、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、膜分布が良好で、再現性のある堆積膜を形成す
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】蒸発材料であるターゲッ
トと,前記ターゲットに対向して配置する基板と,前記
タ−ゲットに重ねるバッキングプレートと,前記バッキ
ングプレートに設ける冷却機構と,前記バッキングプレ
ートに隣接して配置する磁界装置と,前記ターゲット及
び基板に隣接して形成するスパッタリング領域と,前記
ターゲット、基板及びスパッタリング領域を囲んで配置
するアノード領域と,前記ターゲットに接続しかつ、こ
れに対応する前記基板に接して形成するマスクカソード
を具備する点に本発明に係わるスパッタリング装置の特
徴がある。
【0015】蒸発材料であるターゲットと,前記ターゲ
ットに対向して配置する基板と,前記ターゲットに重ね
るバッキングプレートと,前記バッキングプレートに設
ける冷却機構と,前記バッキングプレートに隣接して配
置する磁界装置と,前記ターゲット及び基板に隣接して
形成するスパッタリング領域と,前記ターゲット、基板
及びスパッタリング領域を囲んで配置するアノード領域
と,前記ターゲツトの中央部分に接続すると共に、これ
に対応する前記基板部分に接して形成するマスクカソー
ドにも本発明に係わるスパッタリング装置の特徴があ
る。
【0016】
【作用】本発明に係わるスパッタリング装置では、ター
ゲットにマスクカソード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。マスクカソードの形状は、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。
【0017】
【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、スバ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。
【0018】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−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及びマ
スク5a、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及びマスク
5a、5bならびに基板4に隣接する形となる。
【0019】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。
【0020】CD用のディスクでは、中央部分と外周部
分に非成膜部分を形成する必要があるために、これに相
当する基板4部分には、外周マスク5b及びマスクカソ
ード5aを設置して非スパッタリング部分を形成する。
【0021】外周マスク5b及びマスクカソード5a
は、導電性金属例えば銅または銅合金から成り、基板4
の端部を覆う外周部分と中心部を覆う中央部分とで構成
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。
【0022】マスクカソ−ド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、マスクカソード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により搬送した
基板4は、シリンダー機構12を備えるプッシャー13
により押上げることによりマスク5b及びマスクカソー
ド5aと接触状態とする。また、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を配置
する。スパッタリング工程に必要なアルゴンガスは導入
部16より投入する。ターゲット3にスパッタ電力を投
入するとアルゴンガスイオンがターゲット3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膜を形成する。一方アルゴンガスの排気の一例
を示すと、外周マスク5bに形成する排気口20により
行っている。
【0023】マスクカソード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、これもまたマス
クカソードとして機能することができる。
【0024】
【発明の効果】本発明に係わるスパッタリング装置は、
マスクカソードをターゲットや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方向に沿っ
てマスクカソードを配置してため、従来防ぐことができ
なかった基板上の影をなくすでき、複雑な形状でないの
で、廉価で製造ができる。
【0025】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、マスクカソード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。
【0026】更に、マスクカソードは、ターゲットと基
板をさえぎる方向に設置しないために、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。
【0027】本発明によるカソードマスクは、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】本発明に係わるスパッタリング装置の概略を示
す断面図である。
【図2】図1に示すスパッタリング装置のマスク部を拡
大して示す斜視図である。
【図3】従来のスパッタリング装置の概略を示す断面図
である。
【図4】従来のスパッタリング装置の搬送装置の概略を
示す断面図である。
【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:マスクカソード、 5b: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:ねじ、 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、 20:排気口、 21:外部搬送装置、 22:吸着ヘッド、 22:吸着パッド。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発材料から成るターゲットと,前記タ
    ーゲットに対向して配置する基板と,前記ターゲットに
    重ねるバッキングプレートと,前記バッキングプレート
    に設ける冷却機構と,前記バッキングプレートに隣接し
    て配置する磁界装置と,前記ターゲット及び基板に隣接
    して形成するスパッタリング領域と,前記ターゲット、
    基板及びスパッタリング領域を囲んで配置するアノード
    領域と,前記ターゲットに接続しかつ、これに対応する
    前記基板に接して形成するマスクカソードを具備するこ
    とを特徴とするスパッタリング装置
  2. 【請求項2】 蒸発材料から成るターゲットと,前記タ
    ーゲットに対向して配置する基板と,前記ターゲットに
    重ねるバッキングプレートと,前記バッキングプレート
    に設ける冷却機構と,前記バッキングプレートに隣接し
    て配置する磁界装置と,前記ターゲット及び基板に隣接
    して形成するスパッタリング領域と,前記ターゲット,
    基板及びスパッタリング領域を囲んで配置するアノード
    領域と,前記ターゲツトの中央部分に接続すると共に、
    これに対応する前記基板部分に接して形成するマスクカ
    ソードを具備することを特徴とするスパッタリング装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0578833A (ja) * 1991-09-20 1993-03-30 Shibaura Eng Works Co Ltd スパツタリング装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04231462A (ja) * 1990-06-29 1992-08-20 Leybold Ag 陰極スパッタリング装置
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