JPH10287974A - 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜の前後の工程で何らかのトラブル等でラ
インが停止すると、ターゲットの温度変化によって成膜
レート変動がおおきくなり、安定した成膜ができない。 【解決手段】 ターゲット本体２０の温度を検出する温
度検出手段である熱電対３４と、その出力からターゲッ
ト２０の温度を制御する温度制御器３５と、温度制御器
３５の出力によりターゲット２０を昇温させる昇熱手段
である電流調整器３３とハロゲンランプ３２とを備え、
熱電対３４からの信号に基づき、ターゲット２０の温度
が略同一になるように、ハロゲンランプ３２を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は真空容器内でター
ゲットから微粒子を飛散せしめて薄膜を形成する薄膜形
成装置と薄膜形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属や絶縁物の成膜方法としてパワーに
よるレートの制御が比較的簡単なＤＣスパッタ・ＲＦス
パッタ法が広く用いられている（例えば早川茂他著、
「薄膜化技術」Ｓ５７年１２月１日、共立出版刊、Ｐ１
８）。

【０００３】以下に従来の光ディスクの製造工法である
薄膜形成方法について説明する。図５に光ディスクの製
造工程フロー図を、図６に光ディスクの部分断面図を示
す。図５、図６において、成形機１で成形された基板１
２は１枚ずつ一定の時間で次の工程のスパッタ装置２に
搬送され、例えば４層構成のディスクであれば、ロード
ロック室（以下、Ｌ／Ｌ室と称す）３に入り真空排気さ
れる。その後基板１２は成膜室４、５、６、７の各成膜
室に順次搬送され、例えば第１の保護層１３であるＺｎ
Ｓ−ＳｉＯ２がＲＦスパッタ法で約１５０ｎｍ、Ｇｅ−
Ｓｂ−Ｔｅからなる記録層１４がＤＣスパッタ法で約２
０ｎｍ、第１の保護層１３と同じＺｎＳ−ＳｉＯ２から
なる第２の保護層１５がＲＦスパッタ法で約５０ｎｍ、
Ａｌ合金からなる反射層１６がＤＣスパッタ法で約１０
０ｎｍが順次形成される。そしてアンロードロック室
（以下ＵＬ／Ｌ室と称す）８に搬送され、その後、ＵＬ
／Ｌ室８を大気圧に戻し取り出される。

【０００４】なお、図５においてスパッタ装置に通常必
要な公知の排気手段、リーク手段、基板移送手段、ガス
供給手段、ゲートバルブ等は省略している。

【０００５】次に初期化工程９に搬送される。スパッタ
後の記録記録膜１４は非晶質状態であり反射率が低いた
め、結晶化させ、反射率を高くするという初期化が必要
である。結晶化させるためには、レーザーによる初期化
法とランプを用いたフラッシュ初期化法があるが、前者
のレーザーによる初期法化が一般的に用いられている。
全面初期化されたディスクは、次のオーバーコート工程
１０に搬送され、膜を保護するために紫外線硬化樹脂１
７を反射膜１６の上に塗布し薄く広げて硬化させる。次
にアニール工程１１に搬送され、所定の温度と時間でア
ニールし、応力を緩和させチルトを安定させる。次に検
査工程１２に搬送され、記録特性、ビット・エラー・レ
ート（ＢＥＲ）、反射率の特性や面振れ、チルト等の機
械特性が検査される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な製造工程において、成膜の前後工程で何らかのトラブ
ルが発生しラインが停止した場合、成膜レートが変化す
る。このレート変化は図７に示すように、放電停止時間
が長くなると成膜レートの変化が大きくなる。このた
め、ライン停止前と同じ成膜時間で成膜した場合、膜厚
のズレにより、形成される薄膜の光学的吸収・熱容量・
熱伝達速度が変わる。例えば第１の保護層１３の膜厚が
変われば光学的吸収・反射率が変わり、記録膜１４の膜
厚が変われば熱容量・反射率が変わる。また、第２の保
護層１５の膜厚が変われば熱の伝達速度、すなわち、冷
却速度が変わる。反射層１６の膜厚が変われば熱容量が
かわる。この様に、各層の膜厚の変化により記録感度・
反射率が変わる。そのため、ディスクによってはドライ
ブの設定パワーが過剰パワーであったり、逆にパワーが
低すぎたりして記録消去のサイクル特性に影響を与える
ものである。このため、ラインが停止した場合、再スタ
ートし成膜レートが回復するまでの間（図７、図示Ａ〜
Ｂの期間）にできたディスクは廃棄する必要があった。
また、上記は成膜の時だけ毎回放電する方法であり、前
記のような問題を改善する為に放電を連続で行い、スパ
ッタする時だけ所望のパワーに上げ、成膜しない場合は
低パワーで待機させる方法も考えられる。しかし、この
方法はターゲットの消耗が早くなり不経済であるばかり
でなく、防着板への膜の堆積も多くなり、防着板の交換
頻度が多くなり稼働率も低下する。その他に防着板より
剥がれた膜が基板の成膜面に付着しビット・エラー・レ
ートが増加する原因にもなる。また、各成膜室の真空度
が異なるため、低パワーの放電状態で待機した場合、基
板の搬送で成膜室を仕切っているゲートバルブが開いた
時に圧力差で放電が停止することがあり、連続で放電さ
せておくことは難しいものである。

【０００７】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、成膜の前後の工程でトラブルが発生しラインが
停止しても、成膜レートの変化がなく、安定して成膜で
きる薄膜形成方法と薄膜形成装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、ターゲットの温度を検出する温度検出手段
と、ターゲットの温度を昇温する昇熱手段と、温度検出
手段からの信号に基づき、ターゲット温度が略同一にな
るように昇熱手段を制御する温度制御手段とからなるも
ので、ようするにターゲットの温度を検出しターゲット
の温度が略同一になるように温度制御してなるものであ
る。

【０００９】これにより、放電停止時間の長短による成
膜レート変動を防止でき膜厚ずれのない安定な成膜がで
きる薄膜形成方法が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、基板上に薄膜を順次形成するスパッタ成膜におい
て、ターゲットの温度を検出しターゲットの温度が略同
一になるように温度制御してなる薄膜形成方法であり、
請求項２に記載の発明は真空容器内に成膜用のガスを供
給する手段と、真空容器内に設けられたターゲットとシ
ールド部材及び基板とターゲットの温度を検出する温度
検出手段と、ターゲットから飛び出した粒子を基板に堆
積させる手段と、ターゲットの温度を昇温する昇熱手段
と、温度検出手段からの信号に基づき、ターゲット温度
が略同一になるように昇熱手段を制御する温度制御手段
とからなる薄膜形成装置であって、放電停止時間の長短
による成膜レート変動を防止でき膜厚ずれのない安定な
成膜ができるという効果を有する。

【００１１】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。 （実施の形態１）記録膜、反射膜ターゲットの場合成膜
レート変化は殆どなく、保護膜として用いられる誘電体
材料のターゲットで成膜レート変化が発生することか
ら、ラインが停止して成膜レートが変化する原因として
ターゲットの温度がある。すなわち、記録膜・反射膜タ
ーゲットは金属材料からなり、熱伝導率が高いため、ス
パッタ時には表面の温度は瞬間的に上昇するが、放電が
停止してから次の放電までにターゲットの温度はすぐに
もとの温度まで下がっているためと考えられる。これに
対し、誘電体材料のターゲットの場合、放電と放電の間
の時間を短くすると成膜レートが上がり、逆に長くする
と成膜レートは下がる。これは誘電体材料は熱伝導率が
低いため放電間隔の短い時はターゲットの温度が下がら
ずに上昇して成膜レートが上がり、逆に放電間隔が長い
ときはターゲット温度が下がって、成膜レートが下がる
ためと考えられる。

【００１２】本発明は特に誘電体ターゲットにおいてタ
ーゲットの温度を検出しターゲットの温度が略同一にな
るように温度制御することで、この課題を解決するもの
である。

【００１３】図１は本発明の実施の形態１のスパッタ装
置の構成を示す概略図であり、通常必要とされる排気手
段、リーク手段、基板移送手段、ガス供給手段、ゲート
バルブ等は周知の物であるので図示を省略している。図
１において、１８は真空容器、１９はターゲットでター
ゲット本体２０とバッキングプレート２１より構成され
ている。バッキングプレート２１の下部には冷却水供給
ユニット２２が設けられている。２３、２４は冷却水を
循環させるための管であり、入り側、出側にバルブ２
５、２６が設けられている。２７は基板１２と向かい合
っていない部分での不必要な放電とスパッタリングを防
ぐためシールド部材で固定板２８を介して真空容器１８
に固定されている。２９は高周波電源である。３０は基
板１２を保持するための基板ホルダーで、基板移送手段
（図示せず）で次の成膜室へ移送される。３１はＡｒガ
スを真空容器１９内に供給する管である。３２はターゲ
ット加熱用のハロゲンランプであり複数個設けられ、通
常は膜の付着しない位置にあり、トラブル時にはランプ
移動手段（図示せず）により図１に示すようなターゲッ
ト表面を加熱できる位置に配置される。３３は電流調整
機である。３４はターゲット表面の温度を測定する感温
素子、例えば熱電対でありターゲット本体２０とシール
ド部材２７の間のスパッタされない部分に設けられ、感
熱部はターゲット本体２０に密着固定されている。３５
は熱電対３４の検出する温度が設定された値となるよう
に、電流調整器３３を制御してターゲット本体２０の温
度を略一定に保つように制御する温度制御器である。

【００１４】次に、このように構成された薄膜形成装置
の動作について説明する。図４はパワー印加状態、成膜
レート、ターゲット温度の状態を示す関連図である。タ
ーゲット２０への電力の印加は図４に示すように矩形波
状態となる。例えば基板２への成膜が終了した時点を同
図図示Ｃとすると次の図示Ｄまでの間に、前述したよう
な、基板１２が移送手段（図示せず）によりゲートバル
ブを通り次の成膜室の基板ホルダーまで移送され固定さ
れるという動作が行われる。以上の動作中は、高周波電
源２９のパワーはＯＦＦの状態である。同図Ｄ〜Ｅの間
は高周波電源２９の出力は成膜に必要な高パワーレベル
に制御される。この期間Ｃ〜ＤのパワーＯＦＦ、期間Ｄ
〜ＥのパワーＯＮの時間はパワー制御手段のタイマーに
より管理されている。例えば前後工程のトラブルでライ
ンが停止した場合、成膜が完了してから次の成膜までの
時間、すなわち、パワーＯＦＦの時間Ｃ〜Ｄが長くな
る。そのためターゲットの温度が破線で示すように下が
り成膜レートも下がる。これを防止するためにパワーＯ
ＦＦの設定時間がタイムアップしても放電がＯＮになら
ない場合、温度制御器がＯＮになり、この信号でターゲ
ットの冷却水のバルブ２５、２６は閉になり冷却水の供
給を停止させる。また、温度制御器は設定温度と熱電対
からの信号を比較し、電流調整器への信号を送り、パワ
ー調整しながらランプを点灯させる。このランプの点灯
により発生する輻射熱でターゲット２０表面が加熱さ
れ、期間Ｅ〜Ｆのライントラブルによる放電停止中でも
設定温度に制御される。この制御はスタートスイッチが
ＯＮで解除されるように構成されている。このような方
法で放電停止中のターゲットの温度を制御することで、
ライントラブルなどで放電停止時間が長くなった場合で
も、再スタートすれば、停止前の成膜レートを維持でき
るため、停止前と同じ条件で良品ディスクをつくること
ができる。そのため従来のような立ち上げ時の成膜レー
ト変化が原因の不良ディスク廃棄の必要がなくなるもの
であり生産性を向上させることができる。

【００１５】（実施の形態２）上述した実施の形態１は
昇熱手段としてハロゲンランプを用いてターゲットの温
度制御を行う方法について説明したが、実施の形態２は
昇熱手段としてターゲットの冷却水に温水を用いたもの
について図２を用いて説明する。実施の形態１と同一の
構成要素は同一番号で示す。３６は温水供給装置であ
り、ポンプと温水を加熱するヒーターを具備している。
トラブル等でラインが停止した場合、バルブ２５、２６
が閉になり、温水供給用の入り側、出側のバルブ３７、
３８が開き温水供給装置３６より温水が供給される。温
度制御器３５は設定温度と熱電対からの信号を比較し、
電流調整器への信号を送り、温水供給装置のヒーターへ
のパワーを調整しながら温水の温度調整を行う。供給さ
れた温水はバッキングプレートを加熱し、熱伝導により
ターゲット本体も加熱される。これにより図４の期間Ｅ
〜Ｆに示したライントラブルによる放電停止中でも設定
温度に制御される。前記制御はスタートスイッチがＯＮ
で解除されるように構成されている。

【００１６】（実施の形態３）実施の形態３は、実施の
形態１の昇熱手段であるハロゲンランプの変わりにバッ
キングプレートにヒーターを設けて温度制御する方法を
示したものである。実施の形態１、２と同一構成要素は
同一番号で示す。ヒーターによる温度制御の場合、ボン
ディング材料の融点以上に加熱するとターゲット本体が
バッキングプレートからはずれたり、ボンディング位置
がずれたりするため好ましくない。従って融点以下で温
度制御する必要がある。そのため温度検出の熱電対はバ
ッキングプレートの温度を検出するようにしている。図
３はシーズヒータ３９を埋め込んだものであるが、これ
に限定されるものはなくセラミックヒーターでも良い。

【００１７】なお、実施の形態１〜実施の形態３では温
度検出手段として熱電対を用いたもので説明したが、こ
れに限定されるものでなく、赤外線センサーを用いても
よい。また、取り付け位置は膜が付着し難いシールド板
の裏側がよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれば
ターゲットの温度を検出し、ターゲットの温度が略一定
になるように温度制御することにより、放電停止時間の
長短による成膜レート変動を防止でき膜厚ずれのない安
定な成膜ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示すスパッタ装置の構
成を示す概略図

【図２】本発明の実施の形態２の温度制御の構成を示す
概略図

【図３】本発明の実施の形態３の温度制御の構成を示す
概略図

【図４】パワー制御波形と成膜レート変化及びターゲッ
ト温度制御を示す関連図

【図５】光ディスクの製造工程フロー図

【図６】光ディスクの部分断面図

【図７】成膜レート変化を示す関連図

【符号の説明】

１８ 真空容器 ２０ ターゲット ２１ バッキングプレート ２２ 冷却水供給ユニット ２３、２４ 冷却水パイプ ２５、２６ バルブ ２７ シールド板 ２９ 高周波電源 ３０ 基板ホルダー ３１ ガス供給管 ３２ ハロゲンランプ ３３ 電流調整器 ３４ 熱電対 ３５ 温度制御器 ３６ 温水供給装置 ３９ シーズヒーター

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に薄膜を順次形成するスパッタ成
   膜において、ターゲットの温度を検出しターゲットの温
   度が略同一になるように温度制御してなる薄膜形成方
   法。
2. 【請求項２】 真空容器内に成膜用のガスを供給する手
   段と、真空容器内に設けられたターゲットとシールド部
   材及び基板と前記ターゲットの温度を検出する温度検出
   手段と、前記ターゲットから飛び出した粒子を前記基板
   に堆積させる手段と、前記ターゲットの温度を昇温する
   昇熱手段と、前記温度検出手段からの信号に基づき、タ
   ーゲット温度が略同一になるように前記昇熱手段を制御
   する温度制御手段とからなる薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 昇熱手段として輻射熱を用いる請求項２
   記載の薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 昇熱手段としてターゲット冷却水を用い
   る請求項２記載の薄膜形成装置。
5. 【請求項５】 昇熱手段としてヒーターを具備したバッ
   キングプレートを用いる請求項２記載の薄膜形成装置。
6. 【請求項６】 昇熱手段としてハロゲンランプを用いる
   請求項３記載の薄膜形成装置。
7. 【請求項７】 昇熱手段として温水を用いる請求項４記
   載の薄膜形成装置。
8. 【請求項８】 温度検出手段として熱電対または赤外線
   センサーを用いる請求項２記載の薄膜形成装置。