JP3458450B2 - スパッタリング方法 - Google Patents
スパッタリング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成の手段として
利用されるスパッタリング方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】スパッタリングは薄膜形成の代表的手段
として用いられている。そのうち複数の基板を同時処理
する手段として、真空槽内で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が多く用いられている。 【０００３】この場合、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。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、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】上記の構造のスパッタ
リング装置を用いたスパッタリング方法で、基板外周上
の任意の１点に注目してその軌跡を観察すると、非常に
複雑な形を描くことがわかる。図２（１）は自転と公転
との比率（以下、自公転比）が３：１の場合の、基板外
周上の任意の１点の軌跡を示したものであり、図２
（２）は同じ基板の同一円周上の別の１点の軌跡を示し
たものである。いずれの点も支持盤が１回転したとき同
じ位置に戻る。 【０００８】今、ターゲット７が図２に示す位置にある
とすれば、図２（１）の点は常にターゲット上を速く通
過し図２（２）の点は常にターゲット上をゆっくり通過
することになる。これにより図２（１）の点は膜厚が相
対的に薄くなり図２（２）の点は膜厚が相対的に厚くな
る。このようにして基板内で周方向の膜厚分布が発生す
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
鑑みてなされたものであり、基板上の周方向の膜厚均一
性に優れた自公転式スパッタリング方法を提供すること
を目的とする。すなわち、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方法であって、公転回
数をｍ回とし、ｍ回公転する間の自転回数をｎ回とした
場合、公転回数ｍを２０以上の数とし、自転回数ｎは公
転回数ｍより大きい数であって、ｍとｎの最小公倍数が
ｍ×ｎに等しくなるような数とし、成膜に当っては公転
回数を０．９５×ｍ〜１．０５×ｍの間で行なうことを
特徴とするスパッタリング方法に存する。 【００１０】以下、本発明に方法につき図面を用いて詳
細に説明する。図１に示す装置において、自公転比を
３：１に設定した場合、基板外周部の任意の１点が支持
盤１の１回転で同じ位置に戻ってくるのは図２（１）、
（２）に示す通りである。この場合、支持盤１を何回回
転させても上記の１点は常に同じ軌跡を描くことにな
り、基板上の位置によってターゲット７を通過する速度
が異なり、結果として基板内で膜厚分布が発生する。 【００１１】ここで問題なのは、１回の成膜操作では通
常支持盤１の回転（公転）が数十回に及ぶにもかかわら
ず、１点の軌跡が支持盤１の１回転で同じ位置に戻るこ
とである。この場合、支持盤１を何回回転させても実質
的に１回転させて得られる膜厚分布と同じ膜厚分布とな
り、膜厚の均一な自公転スパッタリングはなされ得な
い。 【００１２】膜厚分布を均一にするには、１点の軌跡が
元の位置に戻るのに必要な支持盤１の回転数を、１回の
成膜操作での支持盤１の回転数付近に設定してやればよ
い。今、支持盤１の回転数が６０ｒｐｍで１回の成膜時
間が３２秒であるとすれば、１回の成膜中に支持盤１は
３２回転することになる。ここで自公転比を６３：３２
に設定してやれば、ある点の軌跡は、１回の成膜終了時
において初めて元の位置に戻ることになる。 【００１３】なぜならば、６３：３２という比率は、こ
れ以上小さい整数で表されない比率、つまり６３と３２
の最小公倍数が６３×３２に等しいので、６３回の自転
（３２回の公転）終了時に元の位置に戻るからである。
図３（１）は自公転比が６３：３２の場合の、基板外周
上の任意の１点の軌跡を示したものであり、図３（２）
は同じ基板の同一円周上の別の１点の軌跡を示したもの
である。 【００１４】いずれの点もターゲット上をまんべんなく
通過し、両者の差がほとんどないことがわかる。１回の
成膜での支持盤１の回転数は、正確に３２回転とする必
要はなく、±５％程度の誤差があっても実質上、膜厚分
布が悪化することはない。以上より、自公転式スパッタ
リング装置を用いてスパッタリングを行なうに当り、支
持盤１がｍ回（整数）回転（公転）するあいだに基板が
ｎ回（整数）回転（自転）し、ｍとｎの最小公倍数がｍ
×ｎに等しくなる場合、１回の成膜操作での円盤の回転
数ｒ（実数）が、 【数１】０．９５×ｍ ≦ ｒ ≦ １．０５×ｍ を満足するようにｍ，ｎ，ｒを設定することにより、基
板上の周方向の膜厚均一性に優れたスパッタリング装置
を提供できることがわかる。支持盤１の回転は膜形成の
上から通常は２０回転以上行なわれ、基板（基板ホルダ
２）の回転（自転）は膜形成を良好とするため、支持盤
の回転数以上に設定される。 【００１５】 【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、比較例１ 自公転式スパッタリング装置として、光磁気ディスクの
成膜に用いるインライン・スパッタリング装置を使用し
た。基板には１３０ｍｍφの光ディスク用ポリカーボネ
イト基板を用いた。 【００１６】ターゲットとしてＦｅＣｏを用い、真空室
中にアルゴンガスを３×１０-3Ｔｏｒｒまで導入した。
支持盤は、自公転比が６３：３２のものを使用した。ま
ず実施例１として、支持盤を毎分４０回転の速度で回転
させ、１．５ｋｗの電力で４８秒間スパッタを行った。
この場合、６３と３２の最小公倍数は６３×３２であ
り、かつ１回のスパッタ操作の円盤の回転数は、 【数２】４８×（４０÷６０）＝３２回転 えあるから、１回のスパッタ操作で基板上の任意の１点
は同じ位置に戻ることになる。 【００１７】次に比較のため比較例１として、同じ回転
速度で３０秒間スパッタを行った。この場合、円盤の回
転数は、 【数３】３０×（４０÷６０）＝２０回転 であり、基板上の１点が同じ位置に戻る回転数の５／８
しか回転しないことになる。 【００１８】図４（１）は自公転比が６３：３２で円盤
を２０回転させた場合の、基板外周上の任意の１点の軌
跡を示したものであり、図４（２）は同じ基板の同一円
周上の別の１点の軌跡を示したものである。両者でター
ゲット上を通過する位置に大きな差があることがわか
る。成膜されたそれぞれの基板について、外周６０ｍｍ
における周方向の膜厚分布を測定した。図５に測定結果
を示した。実施例１においては、周方向で膜厚分布はほ
とんど認められないが、比較例１においては、周方向の
周期的な膜厚分布が認められる。 【００１９】 【発明の効果】本発明の方法により、基板上の周方向の
膜厚均一性に優れた、自公転式スパッタリング装置を用
いたスパッタ膜が得られる。
利用されるスパッタリング方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】スパッタリングは薄膜形成の代表的手段
として用いられている。そのうち複数の基板を同時処理
する手段として、真空槽内で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が多く用いられている。 【０００３】この場合、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。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、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】上記の構造のスパッタ
リング装置を用いたスパッタリング方法で、基板外周上
の任意の１点に注目してその軌跡を観察すると、非常に
複雑な形を描くことがわかる。図２（１）は自転と公転
との比率（以下、自公転比）が３：１の場合の、基板外
周上の任意の１点の軌跡を示したものであり、図２
（２）は同じ基板の同一円周上の別の１点の軌跡を示し
たものである。いずれの点も支持盤が１回転したとき同
じ位置に戻る。 【０００８】今、ターゲット７が図２に示す位置にある
とすれば、図２（１）の点は常にターゲット上を速く通
過し図２（２）の点は常にターゲット上をゆっくり通過
することになる。これにより図２（１）の点は膜厚が相
対的に薄くなり図２（２）の点は膜厚が相対的に厚くな
る。このようにして基板内で周方向の膜厚分布が発生す
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
鑑みてなされたものであり、基板上の周方向の膜厚均一
性に優れた自公転式スパッタリング方法を提供すること
を目的とする。すなわち、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方法であって、公転回
数をｍ回とし、ｍ回公転する間の自転回数をｎ回とした
場合、公転回数ｍを２０以上の数とし、自転回数ｎは公
転回数ｍより大きい数であって、ｍとｎの最小公倍数が
ｍ×ｎに等しくなるような数とし、成膜に当っては公転
回数を０．９５×ｍ〜１．０５×ｍの間で行なうことを
特徴とするスパッタリング方法に存する。 【００１０】以下、本発明に方法につき図面を用いて詳
細に説明する。図１に示す装置において、自公転比を
３：１に設定した場合、基板外周部の任意の１点が支持
盤１の１回転で同じ位置に戻ってくるのは図２（１）、
（２）に示す通りである。この場合、支持盤１を何回回
転させても上記の１点は常に同じ軌跡を描くことにな
り、基板上の位置によってターゲット７を通過する速度
が異なり、結果として基板内で膜厚分布が発生する。 【００１１】ここで問題なのは、１回の成膜操作では通
常支持盤１の回転（公転）が数十回に及ぶにもかかわら
ず、１点の軌跡が支持盤１の１回転で同じ位置に戻るこ
とである。この場合、支持盤１を何回回転させても実質
的に１回転させて得られる膜厚分布と同じ膜厚分布とな
り、膜厚の均一な自公転スパッタリングはなされ得な
い。 【００１２】膜厚分布を均一にするには、１点の軌跡が
元の位置に戻るのに必要な支持盤１の回転数を、１回の
成膜操作での支持盤１の回転数付近に設定してやればよ
い。今、支持盤１の回転数が６０ｒｐｍで１回の成膜時
間が３２秒であるとすれば、１回の成膜中に支持盤１は
３２回転することになる。ここで自公転比を６３：３２
に設定してやれば、ある点の軌跡は、１回の成膜終了時
において初めて元の位置に戻ることになる。 【００１３】なぜならば、６３：３２という比率は、こ
れ以上小さい整数で表されない比率、つまり６３と３２
の最小公倍数が６３×３２に等しいので、６３回の自転
（３２回の公転）終了時に元の位置に戻るからである。
図３（１）は自公転比が６３：３２の場合の、基板外周
上の任意の１点の軌跡を示したものであり、図３（２）
は同じ基板の同一円周上の別の１点の軌跡を示したもの
である。 【００１４】いずれの点もターゲット上をまんべんなく
通過し、両者の差がほとんどないことがわかる。１回の
成膜での支持盤１の回転数は、正確に３２回転とする必
要はなく、±５％程度の誤差があっても実質上、膜厚分
布が悪化することはない。以上より、自公転式スパッタ
リング装置を用いてスパッタリングを行なうに当り、支
持盤１がｍ回（整数）回転（公転）するあいだに基板が
ｎ回（整数）回転（自転）し、ｍとｎの最小公倍数がｍ
×ｎに等しくなる場合、１回の成膜操作での円盤の回転
数ｒ（実数）が、 【数１】０．９５×ｍ ≦ ｒ ≦ １．０５×ｍ を満足するようにｍ，ｎ，ｒを設定することにより、基
板上の周方向の膜厚均一性に優れたスパッタリング装置
を提供できることがわかる。支持盤１の回転は膜形成の
上から通常は２０回転以上行なわれ、基板（基板ホルダ
２）の回転（自転）は膜形成を良好とするため、支持盤
の回転数以上に設定される。 【００１５】 【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、比較例１ 自公転式スパッタリング装置として、光磁気ディスクの
成膜に用いるインライン・スパッタリング装置を使用し
た。基板には１３０ｍｍφの光ディスク用ポリカーボネ
イト基板を用いた。 【００１６】ターゲットとしてＦｅＣｏを用い、真空室
中にアルゴンガスを３×１０-3Ｔｏｒｒまで導入した。
支持盤は、自公転比が６３：３２のものを使用した。ま
ず実施例１として、支持盤を毎分４０回転の速度で回転
させ、１．５ｋｗの電力で４８秒間スパッタを行った。
この場合、６３と３２の最小公倍数は６３×３２であ
り、かつ１回のスパッタ操作の円盤の回転数は、 【数２】４８×（４０÷６０）＝３２回転 えあるから、１回のスパッタ操作で基板上の任意の１点
は同じ位置に戻ることになる。 【００１７】次に比較のため比較例１として、同じ回転
速度で３０秒間スパッタを行った。この場合、円盤の回
転数は、 【数３】３０×（４０÷６０）＝２０回転 であり、基板上の１点が同じ位置に戻る回転数の５／８
しか回転しないことになる。 【００１８】図４（１）は自公転比が６３：３２で円盤
を２０回転させた場合の、基板外周上の任意の１点の軌
跡を示したものであり、図４（２）は同じ基板の同一円
周上の別の１点の軌跡を示したものである。両者でター
ゲット上を通過する位置に大きな差があることがわか
る。成膜されたそれぞれの基板について、外周６０ｍｍ
における周方向の膜厚分布を測定した。図５に測定結果
を示した。実施例１においては、周方向で膜厚分布はほ
とんど認められないが、比較例１においては、周方向の
周期的な膜厚分布が認められる。 【００１９】 【発明の効果】本発明の方法により、基板上の周方向の
膜厚均一性に優れた、自公転式スパッタリング装置を用
いたスパッタ膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に用いる装置の概略正面図を示
す。 【図２】自公転させた場合の、基板外周の軌跡を示す。 【図３】自公転させた場合の、基板外周の軌跡を示す。 【図４】自公転させた場合の、基板外周の軌跡を示す。 【図５】実施例１、比較例１における膜厚分布を示すグ
ラフ。 【符号の説明】 １ 支持盤 ２ 基板ホルダ ３ 恒星ギア ４ 遊星ギア ５ 中心軸 ６ 中心軸 ７ ターゲット
す。 【図２】自公転させた場合の、基板外周の軌跡を示す。 【図３】自公転させた場合の、基板外周の軌跡を示す。 【図４】自公転させた場合の、基板外周の軌跡を示す。 【図５】実施例１、比較例１における膜厚分布を示すグ
ラフ。 【符号の説明】 １ 支持盤 ２ 基板ホルダ ３ 恒星ギア ４ 遊星ギア ５ 中心軸 ６ 中心軸 ７ ターゲット
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−96262（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−266239（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−145978（ＪＰ，Ａ)
特公 昭59−2743（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/50
C23C 14/34
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【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
ング方法であって、公転回数をｍ回とし、ｍ回公転する
間の自転回数をｎ回とした場合、公転回数ｍを２０以上
の数とし、自転回数ｎは公転回数ｍより大きい数であっ
て、ｍとｎの最小公倍数がｍ×ｎに等しくなるような数
とし、成膜に当っては公転回数を０．９５×ｍ〜１．０
５×ｍの間で行なうことを特徴とするスパッタリング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08850594A JP3458450B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | スパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08850594A JP3458450B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | スパッタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07292471A JPH07292471A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3458450B2 true JP3458450B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=13944690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08850594A Expired - Fee Related JP3458450B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | スパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3458450B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2998738B2 (ja) * | 1998-05-21 | 2000-01-11 | 日本電気株式会社 | スパッタリング装置とその成膜方法 |
| CH694329A5 (de) * | 1999-11-22 | 2004-11-30 | Satis Vacuum Ind Vetriebs Ag | Vacuum-Beschichtungsanlage zum Aufbringen von Vergütungsschichten auf optische Substrate. |
| JP4656744B2 (ja) * | 2000-03-09 | 2011-03-23 | キヤノンアネルバ株式会社 | スパッタリング装置 |
| US7153399B2 (en) | 2001-08-24 | 2006-12-26 | Nanonexus, Inc. | Method and apparatus for producing uniform isotropic stresses in a sputtered film |
| DE10337732B4 (de) * | 2003-08-11 | 2009-11-19 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren und Beschichtungsanlage zum Beschichten von Substraten für optische Komponenten |
| WO2008004315A1 (fr) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Kakihara Kogyo Co., Ltd. | procédé de production d'objets plaqués de manière décorative en communiquant une électroconductivité à la résine par pulvérisation cathodique |
| JP5246936B2 (ja) * | 2008-10-16 | 2013-07-24 | 株式会社アルバック | 成膜装置 |
| JP6330623B2 (ja) * | 2014-10-31 | 2018-05-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 |
-
1994
- 1994-04-26 JP JP08850594A patent/JP3458450B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07292471A (ja) | 1995-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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