JPH1018031A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形成される膜厚が均一な自公転式スパッタリ
ング装置を提供する。 【解決手段】 基板とターゲットの間に遮蔽板を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光記録媒体を製造す
る際、薄膜形成手段として用いるスパッタリング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量、高速のメモリ媒体として
光記録媒体が注目されている。光記録媒体としては再生
専用型光ディスク（ＣＤ，ＶＤ，ＣＤ−ＲＯＭ等）、記
録再生型光ディスク（ライトワンス型）、記録、再生、
消去、再書込可能型光ディスク（リライタブル型）等の
いわゆる光ディスクが知られている。そして、これらの
光ディスクは合成樹脂のディスク基板上に反射膜や記録
膜を形成して作られているが、その方法としては通常、
ターゲットをスパッタリングして金属原子を飛散させ、
その金属原子を基板に堆積させ薄膜を形成することが行
なわれている。このスパッタリングに用いられるスパッ
タリング装置として、複数の基板を支持盤上に円周状に
配置して支持盤を回転させながらスパッタリングを行う
回転式スパッタリング装置が多く用いられている。

【０００３】この回転式スパッタリング装置は複数の基
板を同時に処理することができるので効率の上からは好
ましいが、その構造上、支持盤の円周方向に対しては均
一な膜厚が得られるが、支持盤の半径方向に対してはス
パッタリング・ターゲットと基板との位置関係に起因す
る膜厚分布が発生するという問題がある。そこで基板上
の膜厚を均一にする手段として、支持盤を回転（公転）
させると同時にそれぞれの基板を回転（自転）させると
いう手段があり、これは自公転式スパッタリング装置と
呼ばれている。

【０００４】図１にこの方式に用いる支持盤の概略正面
図を示した。基板（図示せず）は基板ホルダ２の上に固
定される構造とされており、基板ホルダ２は支持盤１上
に円周方向に複数枚が配置されている。支持盤１は支軸
５を中心に回転可能に保持され、支持盤が回転（公転）
すると同時に基板ホルダ２も回転（自転）する。基板ホ
ルダ２を回転させる手段としては、支持盤の回転駆動を
利用して支持板の裏に設けたギア３により基板ホルダ２
の裏に設けたギア４を回転させる方法、またはマグネッ
トを利用して回転させる方法などが一般的である。

【０００５】支持盤１はその中心軸５を介して回転導入
部（図示せず）と連結している。基板ホルダ２はその中
心軸６を介して遊星ギア４と連結している。恒星ギア３
は支持盤支持部材に固定されており回転しない。いま、
外部のモーターにより回転導入部を介して支持盤が軸５
を中心に回転された場合、基板ホルダ２は支持盤１とと
もに公転動作をするが、その際に遊星ギア４は固定され
た恒星ギア３の周囲を転がるので、遊星ギア４および基
板ホルダ２は自転動作を行うこととなる。

【０００６】遊星ギア４と恒星ギア３のギア比を変える
ことにより、自転と公転の比率を変えることができる。
スパッタ室（図示せず）内には基板（基板ホルダ２）と
対向させて１個あるいは複数個のターゲット７が設置さ
れており、基板ホルダ２および支持盤を回転させながら
ターゲット７をスパッタすることにより、基板上に薄膜
が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記基板ホルダ２に取
り付けられた基板は基板ホルダ２と支持盤によって自公
転しながら、ターゲットと相対向し、且つ、その基板の
中心がターゲットの中心直上と一致するように通過し、
その間にターゲットの原子がスパッタリングされ、該基
板上に成膜される。

【０００８】成膜して得られる基板はその円周方向に関
しては均一な膜厚が得られるが、その半径方向に関して
は、内周の膜厚が厚く、外周の肉厚が薄くなるという膜
厚分布が発生するという問題点がある。この基板の半径
方向の膜厚分布の発生原因の１つとしては、ターゲット
からスパッタリングされる粒子の放射分布があげられ
る。すなわち、基板とターゲットが対向配置している場
合にはターゲット中心直上から離れるに従って膜厚が薄
くなるという現象が発生し、この放射分布が基板面内の
膜厚分布として反映し、基板の内周は厚く、外周は薄く
なる膜厚分布が発生すると思われる。

【０００９】今、ターゲット７が図２に示す位置にある
とする。基板８が自公転しながらターゲット７上を通過
する場合の基板８外周上の任意の１点に注目してその軌
跡（自転と公転との比率が２／１の場合の軌跡）を観察
すると、図３に示すようにターゲット７上をほぼ直線的
に通過することがわかる。このことから基板の内周近傍
の任意点はターゲット７の中心付近を、また基板の外周
近傍の任意点はターゲット７の周辺付近を直線的に通過
することになり、上記したターゲット７からスパッタリ
ングされる粒子の放射分布によって、基板の半径方向の
膜厚分布が発生しているものと推定される。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点に
鑑みてなされたものであり、基板の半径方向の膜厚均一
性に優れた自公転式スパッタリング装置を提供すべく鋭
意検討した結果、ターゲットからスパッタリングされる
粒子の放射分布を改善すること、すなわち、ターゲット
と基板との間に遮蔽板を設けターゲットの中心付近から
のスパッタリング粒子の一部を遮蔽することにより、タ
ーゲット周辺付近の膜厚とターゲット中心付近の膜厚と
がほぼ同等のものが得られ、上記目的が達成されること
を見出し、本発明を完成した。

【００１１】本発明の要旨は、複数の基板を自公転させ
ながら基板の公転路上の一部に対向して設けられたター
ゲットを用いて基板の表面にスパッタ膜を成膜する自公
転式スパッタリング装置であって、ターゲットと基板と
の間に遮蔽板を設けたことを特徴とするスパッタリング
装置に存する。

【００１２】以下、本発明につきさらに詳細に説明す
る。本発明は自公転式スパッタリング装置において、タ
ーゲットと基板との間に遮蔽板を設けたものである。す
なわち、図４（図１の断面図を示す）において、遮蔽板
８はターゲット７と基板が取り付けられた基板ホルダ２
との間に設ける。遮蔽板８の大きさとしてはターゲット
７の面積比で３〜１５％、望ましくは６〜１２％の範囲
のものが用いられ、またその形状としては円形状のもの
が好適である。

【００１３】また、遮蔽板８の位置としてはターゲット
７と基板ホルダ２との間、特に中間領域が好ましく、且
つ、ターゲット７の中心と遮蔽板８の中心がその延長線
上でほぼ一致する位置となるように太さ数ｍｍの金属棒
９等の支柱で保持取付するのが好適である。遮蔽板８の
大きさが上記未満ではスパッタリング粒子の遮蔽効果が
不十分で、成膜して得られる基板の半径方向の膜厚分布
の発生を防止することができず、また上限より大きいと
スパッタリング粒子の遮蔽効果が大きすぎて、成膜して
得られる基板の中心付近より周辺付近の膜厚が厚くなり
すぎるという逆の膜厚分布が発生する。従って、遮蔽板
を上記範囲の大きさとすることによって、成膜して得ら
れる基板の膜厚分布を小さくすることができる。

【００１４】遮蔽板の大きさとしては、該ターゲット７
が直径２００ｍｍの円形状の場合には直径５０〜７０ｍ
ｍの円形板を使用するのが好適である。遮蔽板の材質と
しては通常ステンレス又はアルミニウム材等の金属が好
適に使用される。

【００１５】以下、本発明のスパッタリング装置を用い
て光磁気記録媒体の記録層（誘電体層、磁性層、断熱
層、反射層）を成膜する場合につきその一例を示す。光
磁気記録媒体において用いられる基板としては、ポリカ
ーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等
の樹脂基板が挙げられる。この基板の厚みは０．５〜２
ｍｍ程度が一般的である。このような樹脂基板の表面に
形成する光磁気記録層の層構成としては特に制限はな
く、公知の光磁気記録層の層構成を採用することができ
る。

【００１６】例えばＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＣ
ｏ、ＤｙＴｂＦｅＣｏ等の希土類と遷移金属との非晶質
磁性合金、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ等の多結晶垂直磁化
膜等が用いられる。光磁気記録層としては単一の層を用
いても良いし、ＧｄＴｂＦｅ／ＴｂＦｅのように２層以
上の記録層をかさねて用いても良い。

【００１７】上記基板と磁気記録層との間には、第１誘
電体層、すなわち干渉層を設けることもできる。この層
は、高屈折率の透明膜による光の干渉効果により反射率
を落とすことでノイズを低下させＣ／Ｎ比を向上させる
ためのものである。干渉層は単層膜でも多層膜でも良
い。干渉層の構成物質としては、金属酸化物や金属窒化
物が用いられる。

【００１８】金属酸化物としてはＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ
₅ 、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、ＴｉＯ₂ 等の金属酸化物単独又
はこれらの混合物、或いはＡｌ−Ｔａ−Ｏの複合酸化物
等が挙げられる。更に、これらの酸化物に、他の元素、
例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｙｂ等が酸化物の形で
単独で、或いはＡｌ、Ｔａと複合して酸化物を形成して
いるものでも良い。

【００１９】これらの金属酸化物よりなる干渉層は、緻
密で外部からの水分や酸素の浸入を防ぐことができ、ま
た、耐食性が高く後述の反射層との反応性も小さい。更
に、基板として樹脂基板を使用する場合、基板を構成す
る樹脂との密着性にも優れている。金属窒化物として
は、窒化シリコン、窒化アルミニウム等が挙げられる。
これらの金属窒化物のうち、特に緻密で外部からの水分
や酸素の浸入を防ぐ効果に優れることから、窒化シリコ
ンを用いるのが好ましい。このような金属酸化物又は金
属窒化物よりなる干渉層の膜厚は、その屈折率により最
適膜厚が異なるが、通常４００〜１５００Å程度、特に
５００〜１０００Å程度とするのが適当である。断熱層
は記録層の熱が熱伝導率の高い反射層に直接伝わるのを
防ぎ、記録感度を向上させるためのものである。

【００２０】断熱層としては、例えばＡｌＮ、ＳｉＮ、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅
等及びこれらの混合物が挙げられるが比較的熱伝導率が
小さく屈折率を小さくできるＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂
を用いることが好ましい。熱伝導率が小さいということ
は感度を向上する効果が大きいということであり、屈折
率が小さいことは反射光の楕円化を抑えてＣＮＲを大き
くできる点で好ましい。断熱層の膜厚は通常１００〜１
０００Åの範囲である。反射層としては光の反射率が高
くかつ熱伝導率が高い物質を用いる。例えばＡｌ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔの単体あるいはそれを主体とした
合金等があげられるが、低コストと耐食性を兼ね備えた
ものとしてはＡｌまたはＡｌを主体とする合金が最も優
れている。特にＡｌ合金は添加物によっては非常に優れ
た耐食性を示す。

【００２１】反射層を構成する金属に添加する物質とし
てはＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ等が挙げられるが、特にＴ
ａを１〜３％添加することにより優れた物性を得ること
ができる。反射層の膜厚は反射層自体が持つ熱伝導率に
よって決定されるが、ほぼ４００〜８００Åの範囲であ
る。熱伝導率が大きい程薄い膜厚が選ばれる。

【００２２】上記した基板上に干渉層、光磁気記録層、
誘電体層、反射層等の各層を形成する方法として、本発
明の自公転式スパッタリング装置が適用され、所定の組
成をもったターゲットを用いて上記スパッタリング法に
より基板上に各層を堆積する。膜の堆積速度は速すぎる
と膜応力を増加させ、遅すぎると生産性が低下するの
で、通常、０．１〜１００Å／ｓｅｃの範囲で適宜決定
される。上記スパッタリング法により得られる各層の膜
厚としては基板の中心付近と周辺付近共に均一な膜厚分
布のものが得られる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。 実施例１ 自公転式スパッタリング装置として図４に示す装置、す
なわち、Ｔａターゲット７として２００ｍｍφの円形状
のものを用い、また遮蔽板８として７０ｍｍφの円形板
の中心をターゲット７の中心の延長線上５０ｍｍ離した
位置に、且つターゲット７と基板ホルダ２の中間位置に
設けたものを使用した。基板には１３０ｍｍφの光ディ
スク用ポリカーボネート基板を用いた。

【００２４】ターゲットとして金属Ｔａターゲットを用
いチャンバー内にＡｒガスを１５０ＳＣＣＭと酸素ガス
を３８ＳＣＣＭ導入しながら成膜圧力を１．８ｍＴｏｒ
ｒの条件で反応性スパッタリングにより、酸化タンタル
膜（ＴａＯｘ、膜厚：７５ｎｍ）を形成した。成膜して
得られた基板について基板の中心より３０ｍｍ、６０ｍ
ｍにおける周方向の膜厚分布を測定した。結果を図５に
示す。

【００２５】実施例２〜４ 遮蔽板８として６０ｍｍφ、８０ｍｍφのものを用いて
行なったこと以外は実施例１と同様にして行なった。そ
の結果を図６、図７に示す。 比較例１ 遮蔽板８を用いずに行なったこと以外は実施例１と同様
にして行なった。その結果を図８に示す。比較例の場
合、半径３０ｍｍの部分と半径６０ｍｍの部分で明らか
に膜厚の異なることが分かる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の装置によれば膜厚分布の均一な
スパッタ膜が安定して形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】支持盤の正面概略図。

【図２】ターゲットの軌跡を示す図。

【図３】ターゲットの一点の軌跡を示す図。

【図４】本発明の装置の縦断面略図

【図５】膜厚分布のグラフ

【図６】膜厚分布のグラフ

【図７】膜厚分布のグラフ

【図８】膜厚分布のグラフ

【符号の説明】

１ 支持盤 ２ 基板ホルダ ７ ターゲット ８ 遮蔽板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の基板を自公転させながら基板の公
   転路上の一部に対向して設けられたターゲットを用いて
   基板の表面にスパッタ膜を成膜する自公転式スパッタリ
   ング装置であって、ターゲットと基板との間に遮蔽板を
   設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
2. 【請求項２】 遮蔽板をターゲットと基板との間の中央
   部領域に設けてなる請求項１に記載のスパッタリング装
   置。