JP2002363729A - 光情報記録媒体作製用スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチチャンバ型の枚葉式スパッタリング装
置の多層膜成膜における膜界面の原子レベルの汚染を安
価かつ効果的に防止する。 【解決手段】 基板上に機能膜を積層成膜して光情報記
録媒体を作製する、複数の成膜チャンバ43〜49と成膜チ
ャンバに隣接する搬送チャンバ50とを備えてなるマルチ
チャンバ型の光情報記録媒体作製用スパッタリング装置
41に、水分を除去して搬送チャンバ50内の真空度を高め
る水分除去手段51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、ＣＤ−ＲＷ，ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷ等の光情報記録媒体を作製す
るスパッタリング装置、特にマルチチャンバ型の枚葉式
スパッタリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等のいわゆ
る相変化型の光情報記録媒体は、基板上に反射層，記録
層，誘電体層および／または保護層をスパッタリング装
置により積層成膜することで作製されている。

【０００３】スパッタリング装置は基板面内での製品と
して適用する領域全体にわたって均一な膜厚の薄膜を形
成できることはもちろんのこと、さらに、膜特性の再現
性が維持できること、高い生産効率を実現できることな
どが要求される。このような観点から、成膜チャンバが
常に真空に保持される構造を持った枚葉式のスパッタリ
ング装置が広く普及している。

【０００４】この枚葉式のスパッタリング装置は、残留
ガスの分圧を小さくできること、成膜パラメータの切り
替えが容易であること、気相での均一化学反応を制御し
やすいといった利点を有するため、膜特性の高い再現性
が可能である。特に、成膜チャンバが小型であるため同
一のスパッタリング装置に複数の成膜チャンバを備え付
け、ロードロック室や搬送チャンバを共用するマルチチ
ャンバ型の多層成膜用スパッタリング装置は、複数の機
能膜の成膜を真空中で連続処理できること、複数の装置
の機能を一台の装置にもたせることができること、さら
に、装置価格を安くすることができること等から生産の
高効率化を図ることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、枚葉式のス
パッタリング装置はシングルチャンバであってもマルチ
チャンバであっても、通常、搬送チャンバ内の到達真空
度は１×10^-4(Pa）程度である。

【０００６】しかし、上記のマルチチャンバ型のスパッ
タリング装置では、装置全体を主真空ポンプで排気しつ
つ、各成膜チャンバ内はそれぞれの成膜チャンバに設け
られた専用の真空ポンプで排気する構造となっているも
のが多いため、搬送チャンバ内の真空度は成膜チャンバ
内の真空度に比較して低下する傾向にある。この真空度
の低下は、半製品である記録媒体表面が原子レベルで汚
染される可能性があることを意味している。すなわち、
一つの成膜チャンバで成膜が終わると、半製品である記
録媒体は次の成膜チャンバに搬送されるが、この際、搬
送チャンバを通って搬送されるため、必然的に記録媒体
は搬送チャンバの雰囲気下に数秒〜数十秒の間曝露さ
れ、この時間は半製品である記録媒体表面を汚染するの
に充分な時間となるからである。また、半製品である記
録媒体表面の汚染は、成膜により成膜チャンバ内や搬送
チャンバ内にガスや汚染物が発生することによっても起
こり、これらの汚染は多層膜積層中に取り込まれる可能
性がある。

【０００７】このような多層膜成膜において膜界面の汚
染は、エピキタシ的成長の阻害はもちろんのこと、汚染
の主成分が水分あるいは炭化水素系物質の場合には、多
層成膜された機能膜の変質をもたらし、その結果、電気
特性や耐久性の低下などの問題を引き起こす要因とな
る。特に、光情報記録媒体は将来的にさらに高密度化、
高信頼性が要求されており、このような汚染を極力抑え
るためにも、到達真空度を高める必要がある。

【０００８】上記のような汚染の問題は、スパッタリン
グ装置の搬送チャンバを超高真空仕様、すなわち搬送チ
ャンバや成膜チャンバに取り付けられている主真空ポン
プの容量アップや増設による排気効率アップを図ること
により解決することはできるが、このような仕様にする
と、装置が高額になることはもちろんのこと、真空排気
と大気導入を繰り返すロードロック室もこのような仕様
に対応させる必要があるなど課題が多く、産業上の実現
は困難である。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、安価かつ効果的に多層膜成膜における膜界面の原子
レベルの汚染を防止することができる、到達真空度を高
めることが可能なマルチチャンバ型の枚葉式スパッタリ
ング装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光情報記録媒体
作製用スパッタリング装置は、基板上に機能膜を積層成
膜して光情報記録媒体を作製する、複数の成膜チャンバ
と該成膜チャンバに隣接する搬送チャンバとを備えてな
るマルチチャンバ型の光情報記録媒体作製用スパッタリ
ング装置において、水分を除去して前記搬送チャンバ内
の真空度を高める水分除去手段を設けたことを特徴とす
るものである。

【００１１】複数の成膜チャンバと該成膜チャンバに隣
接する搬送チャンバとを備えてなるマルチチャンバ型の
光情報記録媒体作製用スパッタリング装置は、複数の成
膜チャンバとこの成膜チャンバに隣接する搬送チャンバ
を有する多層成膜用のスパッタリング装置であれば特に
限定されるものではなく、搬送チャンバ内に例えば円筒
あるいは多角面柱形状の基板ホルダを有し、この基板ホ
ルダを回転しながら搬送チャンバの周囲に設けられた成
膜チャンバ内で基板に薄膜を成膜するカルーセル方式の
マルチチャンバ型のスパッタリング装置や、基板の移送
方向に成膜チャンバが並び並進トレイ搬送方式で薄膜を
作成するマルチチャンバ型のスパッタリング装置などを
好ましくあげることができる。

【００１２】前記水分除去手段は、残留水分トラップ手
段あるいは加熱手段とすることができる。前記残留水分
トラップ手段は、前記搬送チャンバ内に設けられている
ことが好ましい。前記加熱手段は、前記搬送チャンバの
壁面に設けられていることが好ましい。

【００１３】前記各成膜チャンバには、前記基板の表面
をクリーニングするイオン銃が設けられていることが好
ましい。ここで、基板の表面とは、成膜前の基板そのも
のの表面である場合の他、基板に機能膜が成膜された半
製品状態の記録媒体の表面をも意味するものである。

【００１４】

【発明の効果】本発明の光情報記録媒体作製用スパッタ
リング装置は、基板上に機能膜を積層成膜して光情報記
録媒体を作製する、複数の成膜チャンバとこの成膜チャ
ンバに隣接する搬送チャンバとを備えてなるマルチチャ
ンバ型の光情報記録媒体作製用スパッタリング装置にお
いて、水分を除去して前記搬送チャンバ内の真空度を高
める水分除去手段を設けたので、真空度を従来の装置よ
り一桁高めて１×10^-5Pa程度とすることできる。従っ
て、多層膜成膜において膜界面が水分あるいは炭化水素
系物質等によって汚染されることが激減し、エピキタシ
的成長の阻害を抑制することが可能となり、多層成膜さ
れた機能膜の変質を抑えて、光情報記録媒体の耐久性の
向上を図ることができる。また、膜界面の汚染を抑制す
ることができるので、高密度化、高い信頼性を有する光
情報記録媒体を作製することができる。

【００１５】また、水分除去手段は、主真空ポンプの容
量アップや増設によって排気効率アップを図るよりも格
段に安価に到達真空度を高めることが可能であるため、
産業上極めて有用である。

【００１６】なお、水分除去手段としての残留水分トラ
ップ手段を搬送チャンバ内に設けることにより、より搬
送チャンバ内の水分を効果的に除去することが可能とな
り、効果的に真空度を高めることができる。

【００１７】また、真空度を低下させる要因の90％程度
以上は残留水分であるため、水分除去手段としての加熱
手段を搬送チャンバの壁面に設けることにより、搬送チ
ャンバ内の水分を効果的に除去することが可能となり、
さらに真空度を高めることができる。

【００１８】さらに、各成膜チャンバに基板の表面をク
リーニングするイオン銃を設けることにより、多層膜成
膜において膜界面が炭化水素系物質等によって汚染され
ることをさらに激減させることが可能となるため、エピ
キタシ的成長の阻害を抑制することができ、多層成膜さ
れた機能膜の変質を抑えて、光情報記録媒体のさらなる
耐久性の向上を期待することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明の第一の実施
の形態を示す多層成膜用スパッタリング装置の概略上面
図、図２は本発明の第一の実施の形態を示す多層成膜用
スパッタリング装置の一部拡大概略図であり、特に図２
は、基板が第１成膜チャンバに装着された状態を示した
図である。

【００２０】図１に示すように、スパッタリング装置１
は基板搬入・排出室（以下、ロードロック室という）２
と第１成膜チャンバ３と第２成膜チャンバ４と第３成膜
チャンバ５と第４成膜チャンバ６と第５成膜チャンバ７
と第６成膜チャンバ８と第７成膜チャンバ９が一順する
ように連続して設けられ、ロードロック室２と第１成膜
チャンバ３〜第７成膜チャンバ９に囲まれた搬送チャン
バ10には、ロードロック室２から第１成膜チャンバ３〜
第７成膜チャンバ９に基板を搬送する基板ホルダ11を保
持した伸縮自在のアーム12が、一順するロードロック室
２と第１成膜チャンバ３〜第７成膜チャンバ９の中心に
設けられた回転軸13に取り付けられている。なお、ここ
では、成膜チャンバが７室のマルチチャンバを示してい
るが成膜チャンバの数は特に限定されるものではない。
また、図では、成膜チャンバが搬送チャンバの外周に設
置されているタイプのスパッタリング装置を示している
が、成膜チャンバが搬送チャンバの内側に設置されてい
るタイプのスパッタリング装置であってもよい。

【００２１】図２に示すように、第１成膜チャンバ３に
は、基板ホルダ11に保持された基板14と対向する位置に
スパッタ源15が設けられ、成膜チャンバ３の搬送チャン
バ10側の外側には、基板ホルダ11を成膜チャンバ３に気
密状態を維持するように装着するシールリングなどのシ
ール機構16が設けられている。また、成膜チャンバ３に
は成膜チャンバ専用の真空ポンプ20が設置され、さらに
搬送チャンバ10の下方には主真空ポンプ17と、水分除去
手段の一例である残留水分トラップ手段21として冷媒循
環ユニット18とクライオコイル19が備えられている。な
お、成膜チャンバ専用真空ポンプ20は第１成膜チャンバ
３のみではなく第２成膜チャンバ４〜第７成膜チャンバ
９それぞれすべてに設置されている。

【００２２】主真空ポンプ17や成膜チャンバ専用真空ポ
ンプ20は、通常、スパッタリング装置に用いられる排気
ポンプを用いることが可能であるが、主真空ポンプは、
長時間に亘って排気を行っても能力の低下が少ないポン
プを用いることが好ましく、例えば大口径ターボポンプ
や拡散ポンプなどを用いることができる。また、各成膜
チャンバに設けられる成膜チャンバ専用の真空ポンプ
は、短時間で真空度を向上させることができるポンプを
用いることが好ましく、例えばターボポンプなどを好ま
しく用いることができる。

【００２３】上記の冷媒循環型トラップ装置は、特に限
定されるものではないが、例えば、Polycold System社
（USA）より販売されている冷媒循環型トラップ装置を
好ましくあげることができる。この装置は、-100℃〜-1
50℃の冷媒をクライオコイルに循環するものである。な
お、残留水分トラップ手段はスパッタリング装置内に複
数設けることも可能である。

【００２４】なお、図２では、残留水分トラップ手段と
して冷媒循環型トラップ装置を用いているが、水分をト
ラップできる機能を有するものであればこれに限定され
ることはなく、モレキュラ・シーブスや活性炭を用いる
吸着式あるいはメッシュ式などのトラップ系も用いるこ
とができる。

【００２５】次に、スパッタリング装置の排気について
説明する。搬送チャンバ10全体は主真空ポンプ17で排気
されるとともに、さらに冷媒循環ユニット18とクライオ
コイル19の残留水分トラップ手段21によって水分が強力
に除去される。また、各成膜チャンバは成膜チャンバ専
用ポンプによって排気される。従来の主真空ポンプと各
成膜チャンバ専用ポンプの２つの排気装置によって達成
される到達真空度は通常1×10^-4Pa程度であるが、本発
明の残留水分トラップ手段21を設置したスパッタリング
装置の場合には、水分が除去されて真空度が高められる
結果、真空度を1×10^-5Paにまで到達させることが可能
となる。

【００２６】これは、1×10^-4Paレベルの真空では、真
空度を低下させる要因は水分であることが多く、この水
分を除去することによって真空度が高められること、ま
た、成膜チャンバは専用の真空ポンプによって排気が行
われているため、到達真空度を高めるポイントは排気チ
ャンバの真空度をいかに高めるかにあるが、本発明のス
パッタリング装置は、この水分を除去して搬送チャンバ
内の真空度を高める水分除去手段を設けたため、到達真
空度を従来よりも一桁高めることが可能となる。なお、
到達真空度を高めるポイントは搬送チャンバの真空度を
いかに高めるかにあるため、残留水分トラップ手段は搬
送チャンバに設けることがより好ましい。

【００２７】ここで、スパッタリング装置の具体的な動
作について説明する。スパッタリング装置１のロードロ
ック室２に基板14が搬入されると、ロードロック室２の
シール機構（図示せず）に装着された基板ホルダ11によ
り、搬入された基板14が保持される。保持された状態で
アーム12を一定距離だけ後退させ、回転軸13を矢印方向
に一定角度回動させて、基板14を保持した基板ホルダ11
を第１成膜チャンバ３にシール機構16を介して装着させ
る。この状態で、スパッタ用ガス、例えばアルゴンガス
をガス導入口（図示せず）より導入し、成膜チャンバ内
真空度を 10^-1Paとし、スパッタ源15と基板14間に電圧
をかけて成膜する。第１成膜チャンバ３で成膜された基
板14はアーム12により一定距離だけ後退させられ、回転
軸13を矢印方向に一定角度回動して第２成膜チャンバ４
の前面まで移動させられ、同様にして第２成膜チャンバ
内で成膜する。

【００２８】この基板14の搬送と成膜を第７成膜チャン
バ９まで繰返すことによって基板14の表面に多層膜が形
成される。第７成膜チャンバ９で成膜された基板14は、
基板ホルダ11に保持された状態でロードロック室２に搬
送され、基板ホルダ11から取外され、外部搬送用ホルダ
（図示せず）により外部に排出される。

【００２９】上記のような一連の流れによって、例え
ば、0.6mm 厚のポリカーボネート基板上に(ZnS)₈₀(Si
O₂)₂₀組成第一誘電体層、Ag₅In₅Sb₆₀Te₃₀記録層、(ZnS)
₈₀(SiO₂) ₂₀組成第２誘電体層、Al₉₈Ti₂ 反射層が順次積
層された、相変化型光情報記録媒体を得ることができ
る。

【００３０】図３は本発明の第二の実施の形態を示すス
パッタリング装置の一部拡大概略図である。第二の実施
の形態に示すスパッタリング装置は、残留水分トラップ
手段30として冷媒循環ユニット28とクライオコイル29を
備え、さらに成膜チャンバ23内に基板あるいは成膜され
た半製品である記録媒体表面のクリーニングを行うこと
ができるイオン銃40を備えてなるものである。

【００３１】この第二の実施の形態に示すスパッタリン
グ装置の動作について説明する。なお、イオン銃を用い
るプロセス以外は第一の実施の形態に示すスパッタリン
グ装置の動作と同様であるため省略する。成膜チャンバ
23にシール機構26を介して装着された、基板ホルダ31に
よって保持された基板24に対して、イオン銃40により0.
01〜１mA/cm²のイオン照射を行い、数秒間経過後、イオ
ン照射を止める。続いて、アルゴンガスをガス導入口
（図示せず）より導入し、成膜チャンバ内真空度を 10
^-1Paとし、スパッタ源25と基板24間に電圧をかけて成膜
する。なお、このイオン銃によるイオン照射は、成膜中
も継続することによって、イオンアシスト反応により、
酸化物、窒化物、炭化物などの成膜を行ってもよい。

【００３２】イオン銃は、基板あるいは半製品である記
録媒体の表面をクリーニングすることができるものであ
れば、特に限定されるものではなく、例えば、公知のカ
ウフマン型あるいはエンドホール型のイオン銃などを用
いることができる。これらのイオン銃は、Commonwealth
Scientific社 (USA）あるいはIon Tech社(USA）等から
販売されている。イオン銃は上述のように基板あるいは
半製品の記録媒体の表面をクリーニングするものであ
り、不必要なエッチングを起こさないようにする必要が
あるため、好ましくは 100eV以下、さらには50eV以下の
イオンビームを照射することが好ましい。

【００３３】イオン銃による半製品の記録媒体表面のク
リーニングは、界面制御が特に重要となる第一誘電体層
と記録層、記録層と第二誘電体層で行うことにより、効
果的にエピキタシ的成長の阻害を抑制することができ、
第一誘電体層、記録層および第二誘電体層の変質を効果
的に防止することが可能となり、記録媒体の耐久性や電
気特性の向上をより期待することができる。従って、イ
オン銃の設置は、複数の成膜チャンバのすべてではな
く、界面制御が特に重要となるこれら第一誘電体層、記
録層および第二誘電体層の成膜を行う成膜チャンバに設
置することとしてもよい。

【００３４】図４は本発明の第三の実施の形態を示すス
パッタリング装置の概略上面図、図５は図４の側面図で
ある。図４に示すように、第一および第二の実施の形態
に示すスパッタリング装置と同様、スパッタリング装置
41はロードロック室42と第１成膜チャンバ43と第２成膜
チャンバ44と第３成膜チャンバ45と第４成膜チャンバ46
と第５成膜チャンバ47と第６成膜チャンバ48と第７成膜
チャンバ49が一順するように連続して設けられ、さら
に、第三の実施の形態に示すスパッタリング装置は、ロ
ードロック室42と第一成膜チャンバ43〜第７成膜チャン
バ49のそれぞれの間の搬送チャンバ50の外壁に、外壁を
加熱する加熱手段の一例であるベーキングヒータ51を有
している。なお、図４では加熱手段の位置として搬送チ
ャンバの外壁に設置する場合を示しているが、内壁に設
けてもよく、また、搬送チャンバの外壁を二重してその
間に加熱手段を設置してもよい。

【００３５】スパッタリング装置内の水分の殆どは搬送
チャンバの壁面に付着しており、加熱手段は搬送チャン
バの壁面に設置することが水分除去により効果的であ
る。但し、搬送チャンバと成膜チャンバは基板に成膜を
行う時以外は繋がった状態となっているため、成膜チャ
ンバ内に加熱手段を設けても、また搬送チャンバと成膜
チャンバの双方に設置してもよい。

【００３６】加熱手段としては、抵抗加熱方式、赤外線
加熱方式、熱風加熱方式のいずれの手段であってもよ
く、具体的には赤外線オーブン、ホットプレートオーブ
ン、ベーキングヒータなどをあげることができる。加熱
手段によって、搬送チャンバの壁温は40℃〜80℃程度に
加温されることが好ましい。

【００３７】第三の実施の形態に示すスパッタリング装
置においても、第二の実施の形態に示すスパッタリング
装置と同様に、各成膜チャンバ内のそれぞれにイオン銃
を設けることにより記録媒体の耐久性や電気特性の向上
をより期待することが可能となる。

【００３８】なお、水分除去手段として第一の実施の形
態では残留水分トラップ手段を、第三の実施の形態では
加熱手段をそれぞれ単独で設置した多層成膜用スパッタ
リング装置を示したが、残留水分トラップ手段と加熱手
段の両方を設置したスパッタリング装置とすることも可
能である。

【００３９】以上述べてきたように、本発明の光情報記
録媒体作製用スパッタリング装置は、水分を除去して搬
送チャンバ内の真空度を高める水分除去手段として、た
とえば残留水分トラップ手段や加熱手段を設けたので、
安価に、真空度を従来の装置より一桁高めて１×10^-5
Pa程度とすることが可能となり、多層膜成膜において膜
界面が水分あるいは炭化水素系物質等による汚染を激減
させることができる。従って、薄膜形成の際のエピキタ
シ的成長の阻害を抑制することが可能となり、多層成膜
された機能膜の変質を抑えて、光情報記録媒体の耐久性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施の形態を示す多層成膜用スパ
ッタリング装置の概略上面図

【図２】本発明の第一の実施の形態を示す多層成膜用ス
パッタリング装置の一部拡大概略図

【図３】本発明の第二の実施の形態を示す多層成膜用ス
パッタリング装置の一部拡大概略図

【図４】本発明の第三の実施の形態を示す多層成膜用ス
パッタリング装置の概略上面図

【図５】図４の側面図

【符号の説明】

１ スパッタリング装置 ２ ロードロック室 ３ 成膜チャンバ 10 搬送チャンバ 17 主真空ポンプ 18 冷媒循環ユニット 19 クライオコイル 20 成膜チャンバ専用真空ポンプ 51 加熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BD00 DC00 FA00 FA04 KA09 5D121 AA01 AA03 EE03 EE19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に機能膜を積層成膜して光情報記
   録媒体を作製する、複数の成膜チャンバと該成膜チャン
   バに隣接する搬送チャンバとを備えてなるマルチチャン
   バ型の光情報記録媒体作製用スパッタリング装置におい
   て、水分を除去して前記搬送チャンバ内の真空度を高め
   る水分除去手段を設けたことを特徴とする光情報記録媒
   体作製用スパッタリング装置。
2. 【請求項２】 前記水分除去手段が残留水分トラップ手
   段であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒
   体作製用スパッタリング装置。
3. 【請求項３】 前記残留水分トラップ手段が前記搬送チ
   ャンバ内に設けられていることを特徴とする請求項２記
   載の光情報記録媒体作製用スパッタリング装置。
4. 【請求項４】 前記水分除去手段が加熱手段であること
   を特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体作製用スパ
   ッタリング装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段が前記搬送チャンバの壁面
   に設けられていることを特徴とする請求項４記載の光情
   報記録媒体作製用スパッタリング装置。
6. 【請求項６】 前記各成膜チャンバに前記基板の表面を
   クリーニングするイオン銃が設けられていることを特徴
   とする請求項１から５いずれか１項記載の光情報記録媒
   体作製用スパッタリング装置。