スパッタリング装置
【課題】ディスク基板上に、所望の膜厚分布の薄膜を形成する。
【解決手段】回転するディスク基板１１とスパッタターゲット２５との間に、ディスク基板に形成しようとする薄膜の膜厚分布に基づいてその形状が形成された遮蔽部材５０Ａを配置した状態で、ディスク基板１１の記録領域１０ａに対するスパッタリングを行う。これにより、スパッタターゲット２５から射出される粒子の一部が、形成しようとする薄膜の膜厚分布に基づいて遮蔽され、ディスク基板１１上の記録領域１０ａに、所望の膜厚分布の薄膜が形成される。
【解決手段】回転するディスク基板１１とスパッタターゲット２５との間に、ディスク基板に形成しようとする薄膜の膜厚分布に基づいてその形状が形成された遮蔽部材５０Ａを配置した状態で、ディスク基板１１の記録領域１０ａに対するスパッタリングを行う。これにより、スパッタターゲット２５から射出される粒子の一部が、形成しようとする薄膜の膜厚分布に基づいて遮蔽され、ディスク基板１１上の記録領域１０ａに、所望の膜厚分布の薄膜が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に係り、更に詳しくは、スパッタターゲットから射出された粒子を基板の表面に付着させることにより薄膜を形成するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）に代表される従来型の光ディスクを越えた記録容量をもつ次世代型光ディスクの規格が提案され、波長４００ｎｍ程度のレーザ光（以下、ブルーレーザ光という）によって情報の記録再生が行われる、例えば、ＨＤ ＤＶＤ（High Definition DVD）、ＢＤ−Ｒ（Blu-ray Disc Recordable）などの次世代型光ディスクが商品化されるに至っている。
【０００３】
一般に、光ディスクでは、情報が記録される記録領域は複数の薄膜が積層形成された多層構造となっており、各層での膜厚分布が光ディスクの記録再生特性を決める１つの要素となっている。このため、ディスク基板上に薄膜を形成する際には、その膜厚分布を精度よく制御する必要があり、この課題を解決するために種々の技術が開示されている（例えば特許文献１、及び特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、回転するディスク基板とスパッタターゲットとの間に、ディスク基板上の成膜領域の一部を遮蔽する遮蔽板を配置して、成膜領域に間欠的に成膜を行うことで、特性が均質な薄膜を形成することを目的とする方法である。また、特許文献２に記載の技術は、成膜途中でディスク基板の外周部を被覆する外周マスクを取外し、ディスク基板上に成膜される薄膜外縁部の膜厚を確保することを目的とする方法である。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００３／０３６６３３号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３２４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された遮蔽板は、薄膜の成膜を間欠的に行うためのチョッパーの役割を担うものであるため、この方法では、ディスク基板上に所望の膜厚分布の薄膜を積極的に形成することができない。また、特許文献２に記載の方法は、薄膜外縁部の膜厚を確保することは可能であるが、ディスク基板上に所望の膜厚分布の薄膜を積極的に形成することはできない。更に、ディスク基板の外縁部にも薄膜が形成されてしまうため、その後のプロセスで付加される紫外線硬化樹脂コーティングよる保護層や、保護フィルムとの良好な接着性が得られないという不都合もある。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、ディスク基板上に所望の膜厚分布の薄膜を形成することが可能なスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転するディスク基板にスパッタターゲットから射出された粒子を付着させて、前記ディスク基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、前記ディスク基板を回転させる回転装置と；前記ディスク基板に形成する薄膜の分布に基づいて、前記ディスク基板表面の前記薄膜が形成される成膜領域の一部を、前記スパッタターゲットから射出された粒子から遮蔽する遮蔽部材と；を備えるスパッタリング装置である。
【０００９】
これによれば、回転するディスク基板上の成膜領域は、遮蔽部材によってその一部がディスク基板に形成する薄膜の所望の膜厚分布に基づいて、スパッタターゲットから射出された粒子から遮蔽される。これにより、ディスク基板上の成膜領域に、所望の膜厚分布の薄膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかる光ディスク１０を示す平面図である。この光ディスク１０は、一例として、波長が４００ｎｍ程度のレーザ光によって情報の記録及び再生が可能なＨＤ ＤＶＤ−Ｒであり、図１に示されるように、中央に円形開口１１ａが形成された円形板状のディスク基板１１を有している。ディスク基板１１は、例えば直径１２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度の円形板状の基板であり、ディスク基板１１の中心ｏを中心とする半径Ｒ１の円と、半径Ｒ３の円によって規定される領域が、ブルーレーザ光に対応した記録領域１０ａとなっている。
【００１１】
図２は、光ディスク１０断面を示す図である。図２に示されるように、記録領域１０ａでは、ディスク基板１１の表面に、第１誘電体層１２、記録層１３、第２誘電体層１４、反射層１５、オーバーコート層１６が積層形成され、オーバーコート層１６が形成されたディスク基板１１の表面には接着層１７を介してダミー基板１８が接着されている。
【００１２】
前記ディスク基板１１は、ガラス、セラミック、ポリカーボネイト、アクリル、又はポリオレフィンなどの樹脂を射出成形することにより製造され、その上面には螺旋状のグルーブ溝が形成されている。
【００１３】
前記記録層１３は、色素材料を含んで構成されている。この記録層１３は、第１誘電体層１２が形成されたディスク基板１１の表面に、色素材料をスパッタリングすることによって形成することができる。
【００１４】
なお、前記色素材料としては、シアニン系色素、ピリリウム系・チオピリリウム系色素、アズレニウム系色素、スクワリリウム系色素、Ni、Crなどの金属錯塩系色素、ナフトキノン系・アントラキノン系色素、インドフェノール系色素、インドアニリン系色素、トリフェニルメタン系色素、トリアリルメタン系色素、アミニウム系・ジインモニウム系色素、ニトロソ化合物、アゾ系色素、フタロシアニン系色素等を用いることができる。
【００１５】
前記第１誘電体層１２、及び前記第２誘電体層１４それぞれは、記録層１３を保護する保護膜としての機能を有し、記録層１３の上下にそれぞれ形成されている。これらの誘電体層１２,１４は、金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物等の透明性が高い高融点材料を、ディスク基板１１の表面、又は記録層１３が形成されたディスク基板１１の表面にスパッタリングすることで形成することができる。各誘電体層１２,１４の材料としては、SiOx、ZnO、SnO2、Al2O3、TiO2、In2O3、MgO、ZrO2、Ta2O5等の金属酸化物、Si3N4、AlN、TiN、BN、ZrN等の窒化物、ZnS、TaS4等の硫化物、SiC、TaC、B4C、WC、TiC、ZrC等の炭化物を用いることができる。
【００１６】
前記反射層１５は、レーザ光に対する反射率が高い金属材料を含んで構成されている。この反射層１５は、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｎｄなどの金属及び半金属を、第２誘電体層１４が形成されたディスク基板１１の表面にスパッタリングすることによって形成することができる。
【００１７】
前記オーバーコート層１６は、紫外線に対して硬化性を有する紫外線硬化性材料を、上記各層１２〜１５が積層形成されたディスク基板１１の表面にスピンコートし、この材料を紫外線を照射して硬化させることによって形成されている。
【００１８】
前記ダミー基板１８は、ディスク基板１１と同等の素材からなり、接着剤によってオーバーコート層１６が形成されたディスク基板１１の表面に貼り付けられている。また、前記接着層１７は、ダミー基板１８とディスク基板１１とを接着する接着剤が硬化することにより形成される層である。
【００１９】
接着剤としては、例えば、紫外線硬化接着剤やカチオン系紫外線硬化接着剤などの紫外線が照射されることで接着能を発揮する接着剤（紫外線硬化接着剤）などを用いることができる。
【００２０】
次に、上述のように構成された光ディスク１０のディスク基板１１に、第１誘電体層１２、記録層１３、第２誘電体層１４、反射層１５を形成するスパッタリング装置１００について説明する。
【００２１】
図３は、スパッタリング装置１００の概略構成を示す図である。スパッタリング装置１００は、図３に示されるように、バッキングプレート２３を介してスパッタターゲット２５が装着されたスパッタリングカソード２１と、スパッタリングカソード２１と対向するように、上述した光ディスク１０のディスク基板１１を回転可能に保持する回転ユニット３０、回転ユニット３０とスパッタリングカソード２１との間で遮蔽部材５０Ａを支持する環状部材３５、上記各部を収容する真空チャンバ２０Ａ、真空チャンバ２０Ａの＋Ｘ側に固定されたケーシング２０Ｂ、ケーシング２０Ｂの内部に収容されたマグネット４０、及び上記各部を制御する制御装置（不図示）などを含んで構成されている。
【００２２】
前記真空チャンバ２０Ａは、一例として、内部が所定の真空状態に維持された、Ｘ軸方向を母線方向とする円筒状のチャンバである。
【００２３】
前記スパッタリングカソード２１は、ＺＸ断面がＴ字状の部材であり、回転ユニット３０に保持されたディスク基板１１に対向する円形板状の電極部と、電極部から＋Ｘ方向へ延設され、真空チャンバ２０Ａの内部からケーシング２０Ｂの内部に引き込まれた延設部の２部分を有している。
【００２４】
前記電極部の−Ｘ側の面にはバッキングプレート２３を介してスパッタターゲット２５が装着されている。バッキングプレート２３は、一例として、内部に冷却水が循環され、スパッタターゲット２５及びスパッタリングカソード２１と、冷却水との間で熱交換を行うことで、スパッタターゲット２５及びスパッタリングカソード２１の温度上昇を抑制する。また、前記スパッタターゲット２５は、ディスク基板１１上に形成される各層１２〜１５に対応して選択され、スパッタリングカソード２１に装着される。
【００２５】
前記回転ユニット３０は、ディスク基板１１を吸着保持する円形板状の基板ホルダ３１と、この基板ホルダ３１を、Ｘ軸に平行な軸回りに所定の回転数で回転させる回転機構３２を備えている。
【００２６】
図４（Ａ）は、基板ホルダ３１を、ディスク基板１１とともに示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における基板ホルダ３１及びディスク基板１１を−Ｙ側から見た図である。
【００２７】
ディスク基板１１は、その中心が基板ホルダ３１の回転中心に位置決めされた状態で基板ホルダ３１に保持されている。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を総合して見るとわかるように、ディスク基板１１の表面（＋Ｘ側の面）の、円形開口１１ａを囲む領域が内周マスク３４によって遮蔽され、ディスク基板１１の表面の外縁部が外周マスク３３によって遮蔽されることで、図１に示されるディスク基板１１の記録領域１０ａのみが、スパッタターゲット２５に対して露出した状態となっている。
【００２８】
また、ディスク基板１１を遮蔽する外周マスク３３は、ディスク基板１１の表面を被覆する部分が、ディスク基板１１の内周部に向かって薄くなるテーパー形状となっている。そして、内周マスク３４は、ディスク基板１１の表面を被覆する部分が、ディスク基板１１の外周部に向かって薄くなるテーパー形状となっている。
【００２９】
図５（Ａ）は、環状部材３５とその近傍を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、環状部材３５とその近傍を示す側面図である。前記環状部材３５は、例えばアルミニウムを素材とし、内径がディスク基板１１の外径よりも大きい環状の部材である。この環状部材３５は、外周面が真空チャンバ２０Ａの内壁面に固定されることで、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、基板ホルダ３１の＋Ｘ側近傍に配置されている。
【００３０】
前記遮蔽部材５０Ａは、長手方向をＺ軸方向とする板状の部材である。この遮蔽部材５０Ａは、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、その中心が基板ホルダ３１の回転軸上に位置決めされた状態で、両端部が環状部材３５の上面に例えばネジ等によって固定されている。
【００３１】
図６は、遮蔽部材５０Ａと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。上述した遮蔽部材５０Ａは、その中心が基板ホルダ３１に保持されたディスク基板１１の中心と一致し、図６に示されるように、その形状は、ディスク基板１１の中心部に対応する位置から、ディスク基板１１の半径方向に向かって一定の割合で広がり、ディスク基板１１上の、半径がＲ２の円の周上の位置に対応する位置から、半径がＲ１の円の周上の位置に対応する位置にかけて一定の割合で収束する形状となっている。
【００３２】
つまり、遮蔽部材５０Ａが、ディスク基板１１上の記録領域１０ａとの関係で、記録領域１０ａの内周縁から半径Ｒ２の円の周上の位置に対応する位置までは角度がθ１の扇状となり、記録領域１０ａの半径Ｒ２の円の周上の位置に対応する位置から、半径Ｒ１の円の周上の位置に対応する位置までは所定の割合で収束する形状に成形されることで、遮蔽部材５０Ａと記録領域１０ａの外縁部とで規定されるギャップＧＰが形成されている。
【００３３】
ここで、記録領域１０ａの内周縁から扇状に広がる部分を、説明の便宜上、単に扇状部と略述する。また、本実施形態では遮蔽部材５０Ａの扇状部外縁の角度θ１は、４２．６度であり、半径Ｒ１の値は５９．５ｍｍ、半径Ｒ２の値は５５ｍｍ、半径Ｒ３の値は２５ｍｍとなっている。
【００３４】
また、本実施形態では、遮蔽部材５０Ａの表裏面は、例えばアルミニウムによる溶射処理が施されている。なお、溶射処理とは、溶融、又は軟化したコーティング材料（金属、セラミック、プラスチックなど）を、対象物に吹き付けることにより、被膜を形成する表面処理技術の一つである。遮蔽部材５０Ａに溶射処理を施すことにより、その表面に、微粒子が重なり合った構造の、表面が粗い多孔質の膜を形成することができる。一般的な溶射処理の方法としては、アーク溶射、フレイム溶射、プラズマ溶射などが挙げられ、コーティング材料の種類や対象物の種類によって使い分けられている。
【００３５】
図１に戻り、前記マグネット４０は、前記スパッタリングカソード２１の延設部が挿入された環状の電磁石であり、真空チャンバ２０Ａに固定されたケーシング２０Ｂの内部に収容されている。このマグネット４０は、真空チャンバ２０Ａの内部の磁界を制御することで、真空チャンバ２０Ａの内部のプラズマ密度を調整する。
【００３６】
前記制御装置（不図示）は、一例としてＣＰＵや、上記各部を制御するプログラムやパラメータが格納されたメモリなどを含んで構成された制御用コンピュータである。この制御装置は、上位装置又はユーザからの指令に基づいて、上記各部を制御する。
【００３７】
次に、上述したスパッタリング装置１００を用いてディスク基板１１に薄膜を形成する方法について説明する。前提として、ディスク基板１１には、第１誘電体層１２を形成することとし、スパッタターゲット２５としては、第１誘電体層１２を構成する材料を含むものが選択されているものとする。また、真空チャンバ２０Ａの内部のプラズマ密度は、グネット４０によって、スパッタリングに最適な状態に調整されているものとする。
【００３８】
スパッタリング装置１００では、制御装置が、上位装置又はユーザからの運転開始指令を受け取ると、回転機構３２によって基板ホルダ３１が所定の回転数で回転される。これによって、記録領域１０ａのみが露出するディスク基板１１が所定の回転数で回転される。
【００３９】
そして、スパッタリングカソード２１が通電されることで、スパッタターゲット２５からは、ディスク基板１１に形成される薄膜（第１誘電体層１２）の原料となる粒子が射出される。射出された粒子のうち、一部は遮蔽部材５０Ａによって遮蔽され、残りが回転するディスク基板１１表面の記録領域１０ａに到達し付着することで、ディスク基板１１の表面に第１誘電体層１２が形成される。
【００４０】
なお、光ディスク１０に形成される他の記録層１３、第２誘電体層１４、反射層１５も同様に形成される。
【００４１】
図７は、スパッタリング装置１００によって、ディスク基板１１の記録領域１０ａに形成された薄膜（例えば第１誘電体層１２）の、半径位置に対する膜厚の相対値（以下、膜厚相対値という）を示す図である。なお、図中の曲線ＬＮで示される膜厚相対値は、遮蔽部材５０Ａを取外した状態で、ディスク基板１１へ形成した薄膜の膜厚相対値であり、曲線ＬＡで示される膜厚相対値は、上述のように遮蔽部材５０Ａを用いてスパッタターゲット２５からの粒子の一部を遮蔽した状態で、ディスク基板１１へ形成した薄膜の膜厚相対値であり、曲線ＬＢで示される膜厚相対値は、後述する遮蔽部材５０Ｂを用いてスパッタターゲット２５からの粒子の一部を遮蔽した状態で、ディスク基板１１へ形成した薄膜の膜厚相対値である。また、膜厚相対値とは、ディスク基板１１の中心から４０ｍｍの位置（半径が４０ｍｍの円周上の位置）における膜厚を１としたときの各位置で膜厚の相対値をいう。
【００４２】
遮蔽部材５０Ａを用いることなく、ディスク基板１１の記録領域１０ａに薄膜を形成した場合には、曲線ＬＮに示されるように、記録領域１０ａの外周部、具体的には、ディスク基板１１の中心から４５ｍｍの位置近傍から５９．５ｍｍの位置近傍までの領域（以下、最外周部という）で膜厚相対値の低下が見られた。そして、その最小相対値は０．９８程度であった。一方、遮蔽部材５０Ａを用いて、ディスク基板１１の記録領域１０ａに薄膜を形成した場合には、記録領域１０ａの最外周部で、膜厚相対値の低下が見られず、最外周部での膜厚相対値を最大１．０６まで増加させることができた。
【００４３】
このような結果となるのは、スパッタターゲット２５からの粒子が、図６に示される記録領域１０ａの外縁と遮蔽部材５０Ａとによって規定されるギャップＧＰを通過して、ディスク基板１１の中心へ向かって回りこみ、その粒子がディスク基板１１表面の、半径Ｒ２の円の少し内側から半径Ｒ１の円の近傍の領域にかけて堆積するためである。
【００４４】
また、遮蔽部材５０Ａに代えて、スパッタリング装置１００に、図８に示される遮蔽部材５０Ｂを装着して、ディスク基板１１に薄膜を形成したところ、その膜厚相対値は図７の曲線ＬＢで示されるようになった。なお、遮蔽部材５０Ｂは、図８を参酌するとわかるように、その扇状部の外縁の角度θ２が３１．４度となっている点で遮蔽部材５０Ａと相違している。
【００４５】
遮蔽部材５０Ｂを用いて形成された薄膜では、記録領域１０ａの最外周部では、膜厚の相対値の低下が見られず、最外周部での膜厚相対値が最大１．０１まで増加した。図７に示されるように、この薄膜の膜厚相対値は、曲線ＬＡ及び曲線ＬＮでそれぞれ示される膜厚相対値のほぼ中間の値となった。
【００４６】
このような結果となるのは、遮蔽部材５０Ｂは遮蔽部材５０Ａに比べて、半径Ｒ２の円で規定される領域を遮蔽する面積が小さいため、記録領域１０ａの、外縁部の膜厚に対して、外縁部以外の領域の膜厚が相対的に大きくなるためである。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態にかかるスパッタリング装置１００では、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂを用いることで、記録領域１０ａの外縁部で膜厚が減少することを回避することができる。また、遮蔽部材５０Ａの扇状部の形状（角度）を変更することで、記録領域１０ａの外縁部の膜厚を増減させることも可能である。すなわち、ディスク基板１１上に形成される薄膜に要求される膜厚分布に応じて、遮蔽部材の扇状部の形状（角度）を変えることで、所望の膜厚分布の薄膜をディスク基板１１上に形成することが可能となる。
【００４８】
一般に、スパッタリング装置によってディスク基板上に形成される薄膜の形状は、上に凸の弓形をしており、その膜厚の均一性は、平均膜厚に対して約±３％以下程度である。特に、ディスク基板の外周縁付近では、外周マスク３３の影響を受け、急激に膜厚が低下する傾向にある。膜厚分布や膜厚の均一性は、主にディスク基板に対するスパッタターゲットの材料のサイズや距離、プラズマの密度と分布を制御しているマグネトロンの磁界によって決まる。基本的に、スパッタターゲットの材料やマグネトロンのサイズが大きくなれば、膜厚の均一性は改善されるが、必然的にスパッタリグ装置のサイズも大きくなってしまい、装置の高コスト化、装置の設置面積の拡大など、光ディスクの生産コストに影響を及ぼしてしまう。本実施形態にかかるスパッタリング装置１００では、スパッタリング装置自体の大幅な改造を必要とすることなく、所望の膜厚分布の薄膜をディスク基板１１上に形成することが可能となる。
【００４９】
また、記録領域１０ａ上にディスク基板１１の中心を中心とする半径ｒの円Ｃを規定したときに、円Ｃの円周の長さをＡ（ｒ）、円Ｃの円周のうち遮蔽部材によって遮蔽される円周の長さをＢ（ｒ）、スパッタターゲット２５からの回り込み係数をｋとすると、ｋ・（Ｂ（ｒ）／Ａ（ｒ））によって定義される遮蔽率によって、遮蔽部材の形状を規定することができる。
【００５０】
ｒの値が図６におけるＲ４からＲ１までの範囲で変化するときに、遮蔽率が一定である場合には、例えば遮蔽部材５０Ａ,５０ＢのギャップＧＡのような遮蔽部材に粒子が回りこむ回り込み部が形成されないが、遮蔽率が変化する場合には、遮蔽部材に粒子が回りこむ回り込み部が形成される。したがって、ｋ・（Ｂ（ｒ）／Ａ（ｒ））で表される遮蔽率（Ｒ４≦ｒ≦Ｒ１）を、ディスク基板１１上に形成される薄膜に要求される膜厚分布に応じて、決めることで、所望の膜厚を形成するための遮蔽部材の形状を定義することができる。
【００５１】
特に、上記遮蔽率を記録領域１０ａの外縁部で最も小さくして、粒子が回りこむ部分を形成することで、記録領域１０ａの外縁での膜厚の減少を回避することができる。
【００５２】
なお、上述した遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂのように、ディスク基板１１上に形成される薄膜の外縁部の膜厚の減少を回避するだけではなくて、遮蔽部材の形状を調整することで、記録領域１０ａの所望の位置における膜厚を増加あるいは減少させることができる。例えば図９に示される形状の遮蔽部材５０Ｃを用いて、ディスク基板１１の記録領域１０ａに薄膜を形成することで、薄膜の膜厚相対値は、例えば、図１０の曲線ＬＣで示されるようになる。この曲線ＬＣは、曲線ＬＮを上下反転させた形状であり、薄膜の内周側と外周側の膜厚が増加していることを示している。なお、遮蔽部材５０Ｃは、図９に示されるように、遮蔽部材５０Ａと異なり、扇状部が、ディスク基板１１の中心を中心とする半径Ｒ４の円の周上の位置に対応する位置から半径Ｒ２の円の周上の位置に対応する位置にかけて形成されている。
【００５３】
このように、遮蔽部材の形状を調整することで、ディスク基板１１の記録領域１０ａに、任意の膜厚分布の薄膜を形成することができる。なお、遮蔽部材には、必ずしも扇状部が形成されている必要はなく、例えば扇状部に代えて、上述の遮蔽率が連続的に変化する曲線状の輪郭を有する部分を設けてもよい。
【００５４】
なお、遮蔽部材によって遮蔽される記録領域１０ａの面積は、記録領域１０ａ全体の面積の５０％未満とすることが好ましい。記録領域１０ａを遮蔽すると、記録領域１０ａに形成される薄膜の成膜速度が低下してしまい、結果的に光ディスク１０の生産性が低下してしまうからである。
【００５５】
また、本実施形態にかかる遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂは、ディスク基板１１の回転軸に対して対称な形状となっている。記録領域１０ａの一部を遮蔽することにより、薄膜の膜厚分布を変化させる場合には、成膜時間に対して、ディスク基板１１の回転速度が速くなければ円周方向の膜厚分布が悪化してしまうことが考えられるが、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂの形状を点対称とすることで、円周方向の膜厚分布の悪化を回避することが可能となる。
【００５６】
また、ディスク基板１１の周期をＴ、薄膜の成膜時間をＳとすると、周期Ｔと成膜時間Ｓは次式（１）に示される関係であることが望ましい。なお、ｎは自然数であり、Ｃは周期Ｔより小さい定数である。
【００５７】
Ｓ＝Ｔ×ｎ＋Ｃ …（１）
【００５８】
これにより、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂを用いて薄膜の膜厚分布の調整を行う際に、円周方向の膜厚分布が悪化することを回避することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂの表裏面は、例えばアルミニウムによる溶射処理が施されている。溶射処理を施すことにより、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂの表面粗さの値が大きくなり、スパッタターゲットからの粒子が付着する表面積を大きくすることができる。また、溶射被膜の表面の凹凸により、付着した粒子を機械的に食い付かせて保持するアンカー効果も期待できる。さらに、溶射被膜は、微粒子が重なり合った構造をしており、遮蔽部材の母材の表面より機械的柔軟性に富み、粒子の堆積により形成される膜により生じる応力を緩和する効果も期待できる。つまり、遮蔽部材表面に形成された膜が剥がれてパーティクルとなり、ディスク基板に形成される薄膜の欠陥となることを抑制することができる。
【００６０】
また、溶射処理はアルミニウム以外の材料である、例えば銅などを用いてもよいが、膜の保持力、表面粗さ、マスク母材との密着性、材料コスト、安定性などの観点からアルミニウムを用いるのが最適である。また、溶射被膜は５０μｍ以上とすることが望ましい。
【００６１】
また、本実施形態では光ディスク１０を、ＨＤ ＤＶＤ−Ｒとした説明を行ったが、これに限らず、光ディスク１０は、ＢＤなど薄膜が積層された記録領域を有する光記録媒体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明のスパッタリング装置は、ディスク基板上に薄膜を製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク１０の平面図である。
【図２】光ディスク１０の断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置１００の概略構成を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、基板ホルダ３１を、ディスク基板１１とともに示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、基板ホルダ３１及びディスク基板１１を−Ｙ側から見た図である。
【図５】図５（Ａ）は、環状部材３５とその近傍を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、環状部材３５とその近傍を示す側面図である。
【図６】遮蔽部材５０Ａと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。
【図７】記録領域１０ａに形成された薄膜の膜厚相対値を示す図（その１）である。
【図８】遮蔽部材５０Ｂと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。
【図９】遮蔽部材５０Ｃと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。
【図１０】記録領域１０ａに形成された薄膜の膜厚相対値を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…光ディスク、１０ａ…記録領域、１１…ディスク基板、１１ａ…円形開口、１２…第１誘電体層、１３…記録層、１４…第２誘電体層、１５…反射層、１６…オーバーコート層、１７…接着層、１８…ダミー基板、２０Ａ…真空チャンバ、２０Ｂ…ケーシング、２１…スパッタリングカソード、２３…バッキングプレート、２５…スパッタターゲット、３０…回転ユニット、３１…基板ホルダ、３２…回転機構、３３…外周マスク、３４…内周マスク、３５…環状部材、４０…マグネット、１００…スパッタリング装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に係り、更に詳しくは、スパッタターゲットから射出された粒子を基板の表面に付着させることにより薄膜を形成するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）に代表される従来型の光ディスクを越えた記録容量をもつ次世代型光ディスクの規格が提案され、波長４００ｎｍ程度のレーザ光（以下、ブルーレーザ光という）によって情報の記録再生が行われる、例えば、ＨＤ ＤＶＤ（High Definition DVD）、ＢＤ−Ｒ（Blu-ray Disc Recordable）などの次世代型光ディスクが商品化されるに至っている。
【０００３】
一般に、光ディスクでは、情報が記録される記録領域は複数の薄膜が積層形成された多層構造となっており、各層での膜厚分布が光ディスクの記録再生特性を決める１つの要素となっている。このため、ディスク基板上に薄膜を形成する際には、その膜厚分布を精度よく制御する必要があり、この課題を解決するために種々の技術が開示されている（例えば特許文献１、及び特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、回転するディスク基板とスパッタターゲットとの間に、ディスク基板上の成膜領域の一部を遮蔽する遮蔽板を配置して、成膜領域に間欠的に成膜を行うことで、特性が均質な薄膜を形成することを目的とする方法である。また、特許文献２に記載の技術は、成膜途中でディスク基板の外周部を被覆する外周マスクを取外し、ディスク基板上に成膜される薄膜外縁部の膜厚を確保することを目的とする方法である。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００３／０３６６３３号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３２４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された遮蔽板は、薄膜の成膜を間欠的に行うためのチョッパーの役割を担うものであるため、この方法では、ディスク基板上に所望の膜厚分布の薄膜を積極的に形成することができない。また、特許文献２に記載の方法は、薄膜外縁部の膜厚を確保することは可能であるが、ディスク基板上に所望の膜厚分布の薄膜を積極的に形成することはできない。更に、ディスク基板の外縁部にも薄膜が形成されてしまうため、その後のプロセスで付加される紫外線硬化樹脂コーティングよる保護層や、保護フィルムとの良好な接着性が得られないという不都合もある。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、ディスク基板上に所望の膜厚分布の薄膜を形成することが可能なスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転するディスク基板にスパッタターゲットから射出された粒子を付着させて、前記ディスク基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、前記ディスク基板を回転させる回転装置と；前記ディスク基板に形成する薄膜の分布に基づいて、前記ディスク基板表面の前記薄膜が形成される成膜領域の一部を、前記スパッタターゲットから射出された粒子から遮蔽する遮蔽部材と；を備えるスパッタリング装置である。
【０００９】
これによれば、回転するディスク基板上の成膜領域は、遮蔽部材によってその一部がディスク基板に形成する薄膜の所望の膜厚分布に基づいて、スパッタターゲットから射出された粒子から遮蔽される。これにより、ディスク基板上の成膜領域に、所望の膜厚分布の薄膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかる光ディスク１０を示す平面図である。この光ディスク１０は、一例として、波長が４００ｎｍ程度のレーザ光によって情報の記録及び再生が可能なＨＤ ＤＶＤ−Ｒであり、図１に示されるように、中央に円形開口１１ａが形成された円形板状のディスク基板１１を有している。ディスク基板１１は、例えば直径１２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度の円形板状の基板であり、ディスク基板１１の中心ｏを中心とする半径Ｒ１の円と、半径Ｒ３の円によって規定される領域が、ブルーレーザ光に対応した記録領域１０ａとなっている。
【００１１】
図２は、光ディスク１０断面を示す図である。図２に示されるように、記録領域１０ａでは、ディスク基板１１の表面に、第１誘電体層１２、記録層１３、第２誘電体層１４、反射層１５、オーバーコート層１６が積層形成され、オーバーコート層１６が形成されたディスク基板１１の表面には接着層１７を介してダミー基板１８が接着されている。
【００１２】
前記ディスク基板１１は、ガラス、セラミック、ポリカーボネイト、アクリル、又はポリオレフィンなどの樹脂を射出成形することにより製造され、その上面には螺旋状のグルーブ溝が形成されている。
【００１３】
前記記録層１３は、色素材料を含んで構成されている。この記録層１３は、第１誘電体層１２が形成されたディスク基板１１の表面に、色素材料をスパッタリングすることによって形成することができる。
【００１４】
なお、前記色素材料としては、シアニン系色素、ピリリウム系・チオピリリウム系色素、アズレニウム系色素、スクワリリウム系色素、Ni、Crなどの金属錯塩系色素、ナフトキノン系・アントラキノン系色素、インドフェノール系色素、インドアニリン系色素、トリフェニルメタン系色素、トリアリルメタン系色素、アミニウム系・ジインモニウム系色素、ニトロソ化合物、アゾ系色素、フタロシアニン系色素等を用いることができる。
【００１５】
前記第１誘電体層１２、及び前記第２誘電体層１４それぞれは、記録層１３を保護する保護膜としての機能を有し、記録層１３の上下にそれぞれ形成されている。これらの誘電体層１２,１４は、金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物等の透明性が高い高融点材料を、ディスク基板１１の表面、又は記録層１３が形成されたディスク基板１１の表面にスパッタリングすることで形成することができる。各誘電体層１２,１４の材料としては、SiOx、ZnO、SnO2、Al2O3、TiO2、In2O3、MgO、ZrO2、Ta2O5等の金属酸化物、Si3N4、AlN、TiN、BN、ZrN等の窒化物、ZnS、TaS4等の硫化物、SiC、TaC、B4C、WC、TiC、ZrC等の炭化物を用いることができる。
【００１６】
前記反射層１５は、レーザ光に対する反射率が高い金属材料を含んで構成されている。この反射層１５は、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｎｄなどの金属及び半金属を、第２誘電体層１４が形成されたディスク基板１１の表面にスパッタリングすることによって形成することができる。
【００１７】
前記オーバーコート層１６は、紫外線に対して硬化性を有する紫外線硬化性材料を、上記各層１２〜１５が積層形成されたディスク基板１１の表面にスピンコートし、この材料を紫外線を照射して硬化させることによって形成されている。
【００１８】
前記ダミー基板１８は、ディスク基板１１と同等の素材からなり、接着剤によってオーバーコート層１６が形成されたディスク基板１１の表面に貼り付けられている。また、前記接着層１７は、ダミー基板１８とディスク基板１１とを接着する接着剤が硬化することにより形成される層である。
【００１９】
接着剤としては、例えば、紫外線硬化接着剤やカチオン系紫外線硬化接着剤などの紫外線が照射されることで接着能を発揮する接着剤（紫外線硬化接着剤）などを用いることができる。
【００２０】
次に、上述のように構成された光ディスク１０のディスク基板１１に、第１誘電体層１２、記録層１３、第２誘電体層１４、反射層１５を形成するスパッタリング装置１００について説明する。
【００２１】
図３は、スパッタリング装置１００の概略構成を示す図である。スパッタリング装置１００は、図３に示されるように、バッキングプレート２３を介してスパッタターゲット２５が装着されたスパッタリングカソード２１と、スパッタリングカソード２１と対向するように、上述した光ディスク１０のディスク基板１１を回転可能に保持する回転ユニット３０、回転ユニット３０とスパッタリングカソード２１との間で遮蔽部材５０Ａを支持する環状部材３５、上記各部を収容する真空チャンバ２０Ａ、真空チャンバ２０Ａの＋Ｘ側に固定されたケーシング２０Ｂ、ケーシング２０Ｂの内部に収容されたマグネット４０、及び上記各部を制御する制御装置（不図示）などを含んで構成されている。
【００２２】
前記真空チャンバ２０Ａは、一例として、内部が所定の真空状態に維持された、Ｘ軸方向を母線方向とする円筒状のチャンバである。
【００２３】
前記スパッタリングカソード２１は、ＺＸ断面がＴ字状の部材であり、回転ユニット３０に保持されたディスク基板１１に対向する円形板状の電極部と、電極部から＋Ｘ方向へ延設され、真空チャンバ２０Ａの内部からケーシング２０Ｂの内部に引き込まれた延設部の２部分を有している。
【００２４】
前記電極部の−Ｘ側の面にはバッキングプレート２３を介してスパッタターゲット２５が装着されている。バッキングプレート２３は、一例として、内部に冷却水が循環され、スパッタターゲット２５及びスパッタリングカソード２１と、冷却水との間で熱交換を行うことで、スパッタターゲット２５及びスパッタリングカソード２１の温度上昇を抑制する。また、前記スパッタターゲット２５は、ディスク基板１１上に形成される各層１２〜１５に対応して選択され、スパッタリングカソード２１に装着される。
【００２５】
前記回転ユニット３０は、ディスク基板１１を吸着保持する円形板状の基板ホルダ３１と、この基板ホルダ３１を、Ｘ軸に平行な軸回りに所定の回転数で回転させる回転機構３２を備えている。
【００２６】
図４（Ａ）は、基板ホルダ３１を、ディスク基板１１とともに示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における基板ホルダ３１及びディスク基板１１を−Ｙ側から見た図である。
【００２７】
ディスク基板１１は、その中心が基板ホルダ３１の回転中心に位置決めされた状態で基板ホルダ３１に保持されている。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を総合して見るとわかるように、ディスク基板１１の表面（＋Ｘ側の面）の、円形開口１１ａを囲む領域が内周マスク３４によって遮蔽され、ディスク基板１１の表面の外縁部が外周マスク３３によって遮蔽されることで、図１に示されるディスク基板１１の記録領域１０ａのみが、スパッタターゲット２５に対して露出した状態となっている。
【００２８】
また、ディスク基板１１を遮蔽する外周マスク３３は、ディスク基板１１の表面を被覆する部分が、ディスク基板１１の内周部に向かって薄くなるテーパー形状となっている。そして、内周マスク３４は、ディスク基板１１の表面を被覆する部分が、ディスク基板１１の外周部に向かって薄くなるテーパー形状となっている。
【００２９】
図５（Ａ）は、環状部材３５とその近傍を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、環状部材３５とその近傍を示す側面図である。前記環状部材３５は、例えばアルミニウムを素材とし、内径がディスク基板１１の外径よりも大きい環状の部材である。この環状部材３５は、外周面が真空チャンバ２０Ａの内壁面に固定されることで、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、基板ホルダ３１の＋Ｘ側近傍に配置されている。
【００３０】
前記遮蔽部材５０Ａは、長手方向をＺ軸方向とする板状の部材である。この遮蔽部材５０Ａは、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、その中心が基板ホルダ３１の回転軸上に位置決めされた状態で、両端部が環状部材３５の上面に例えばネジ等によって固定されている。
【００３１】
図６は、遮蔽部材５０Ａと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。上述した遮蔽部材５０Ａは、その中心が基板ホルダ３１に保持されたディスク基板１１の中心と一致し、図６に示されるように、その形状は、ディスク基板１１の中心部に対応する位置から、ディスク基板１１の半径方向に向かって一定の割合で広がり、ディスク基板１１上の、半径がＲ２の円の周上の位置に対応する位置から、半径がＲ１の円の周上の位置に対応する位置にかけて一定の割合で収束する形状となっている。
【００３２】
つまり、遮蔽部材５０Ａが、ディスク基板１１上の記録領域１０ａとの関係で、記録領域１０ａの内周縁から半径Ｒ２の円の周上の位置に対応する位置までは角度がθ１の扇状となり、記録領域１０ａの半径Ｒ２の円の周上の位置に対応する位置から、半径Ｒ１の円の周上の位置に対応する位置までは所定の割合で収束する形状に成形されることで、遮蔽部材５０Ａと記録領域１０ａの外縁部とで規定されるギャップＧＰが形成されている。
【００３３】
ここで、記録領域１０ａの内周縁から扇状に広がる部分を、説明の便宜上、単に扇状部と略述する。また、本実施形態では遮蔽部材５０Ａの扇状部外縁の角度θ１は、４２．６度であり、半径Ｒ１の値は５９．５ｍｍ、半径Ｒ２の値は５５ｍｍ、半径Ｒ３の値は２５ｍｍとなっている。
【００３４】
また、本実施形態では、遮蔽部材５０Ａの表裏面は、例えばアルミニウムによる溶射処理が施されている。なお、溶射処理とは、溶融、又は軟化したコーティング材料（金属、セラミック、プラスチックなど）を、対象物に吹き付けることにより、被膜を形成する表面処理技術の一つである。遮蔽部材５０Ａに溶射処理を施すことにより、その表面に、微粒子が重なり合った構造の、表面が粗い多孔質の膜を形成することができる。一般的な溶射処理の方法としては、アーク溶射、フレイム溶射、プラズマ溶射などが挙げられ、コーティング材料の種類や対象物の種類によって使い分けられている。
【００３５】
図１に戻り、前記マグネット４０は、前記スパッタリングカソード２１の延設部が挿入された環状の電磁石であり、真空チャンバ２０Ａに固定されたケーシング２０Ｂの内部に収容されている。このマグネット４０は、真空チャンバ２０Ａの内部の磁界を制御することで、真空チャンバ２０Ａの内部のプラズマ密度を調整する。
【００３６】
前記制御装置（不図示）は、一例としてＣＰＵや、上記各部を制御するプログラムやパラメータが格納されたメモリなどを含んで構成された制御用コンピュータである。この制御装置は、上位装置又はユーザからの指令に基づいて、上記各部を制御する。
【００３７】
次に、上述したスパッタリング装置１００を用いてディスク基板１１に薄膜を形成する方法について説明する。前提として、ディスク基板１１には、第１誘電体層１２を形成することとし、スパッタターゲット２５としては、第１誘電体層１２を構成する材料を含むものが選択されているものとする。また、真空チャンバ２０Ａの内部のプラズマ密度は、グネット４０によって、スパッタリングに最適な状態に調整されているものとする。
【００３８】
スパッタリング装置１００では、制御装置が、上位装置又はユーザからの運転開始指令を受け取ると、回転機構３２によって基板ホルダ３１が所定の回転数で回転される。これによって、記録領域１０ａのみが露出するディスク基板１１が所定の回転数で回転される。
【００３９】
そして、スパッタリングカソード２１が通電されることで、スパッタターゲット２５からは、ディスク基板１１に形成される薄膜（第１誘電体層１２）の原料となる粒子が射出される。射出された粒子のうち、一部は遮蔽部材５０Ａによって遮蔽され、残りが回転するディスク基板１１表面の記録領域１０ａに到達し付着することで、ディスク基板１１の表面に第１誘電体層１２が形成される。
【００４０】
なお、光ディスク１０に形成される他の記録層１３、第２誘電体層１４、反射層１５も同様に形成される。
【００４１】
図７は、スパッタリング装置１００によって、ディスク基板１１の記録領域１０ａに形成された薄膜（例えば第１誘電体層１２）の、半径位置に対する膜厚の相対値（以下、膜厚相対値という）を示す図である。なお、図中の曲線ＬＮで示される膜厚相対値は、遮蔽部材５０Ａを取外した状態で、ディスク基板１１へ形成した薄膜の膜厚相対値であり、曲線ＬＡで示される膜厚相対値は、上述のように遮蔽部材５０Ａを用いてスパッタターゲット２５からの粒子の一部を遮蔽した状態で、ディスク基板１１へ形成した薄膜の膜厚相対値であり、曲線ＬＢで示される膜厚相対値は、後述する遮蔽部材５０Ｂを用いてスパッタターゲット２５からの粒子の一部を遮蔽した状態で、ディスク基板１１へ形成した薄膜の膜厚相対値である。また、膜厚相対値とは、ディスク基板１１の中心から４０ｍｍの位置（半径が４０ｍｍの円周上の位置）における膜厚を１としたときの各位置で膜厚の相対値をいう。
【００４２】
遮蔽部材５０Ａを用いることなく、ディスク基板１１の記録領域１０ａに薄膜を形成した場合には、曲線ＬＮに示されるように、記録領域１０ａの外周部、具体的には、ディスク基板１１の中心から４５ｍｍの位置近傍から５９．５ｍｍの位置近傍までの領域（以下、最外周部という）で膜厚相対値の低下が見られた。そして、その最小相対値は０．９８程度であった。一方、遮蔽部材５０Ａを用いて、ディスク基板１１の記録領域１０ａに薄膜を形成した場合には、記録領域１０ａの最外周部で、膜厚相対値の低下が見られず、最外周部での膜厚相対値を最大１．０６まで増加させることができた。
【００４３】
このような結果となるのは、スパッタターゲット２５からの粒子が、図６に示される記録領域１０ａの外縁と遮蔽部材５０Ａとによって規定されるギャップＧＰを通過して、ディスク基板１１の中心へ向かって回りこみ、その粒子がディスク基板１１表面の、半径Ｒ２の円の少し内側から半径Ｒ１の円の近傍の領域にかけて堆積するためである。
【００４４】
また、遮蔽部材５０Ａに代えて、スパッタリング装置１００に、図８に示される遮蔽部材５０Ｂを装着して、ディスク基板１１に薄膜を形成したところ、その膜厚相対値は図７の曲線ＬＢで示されるようになった。なお、遮蔽部材５０Ｂは、図８を参酌するとわかるように、その扇状部の外縁の角度θ２が３１．４度となっている点で遮蔽部材５０Ａと相違している。
【００４５】
遮蔽部材５０Ｂを用いて形成された薄膜では、記録領域１０ａの最外周部では、膜厚の相対値の低下が見られず、最外周部での膜厚相対値が最大１．０１まで増加した。図７に示されるように、この薄膜の膜厚相対値は、曲線ＬＡ及び曲線ＬＮでそれぞれ示される膜厚相対値のほぼ中間の値となった。
【００４６】
このような結果となるのは、遮蔽部材５０Ｂは遮蔽部材５０Ａに比べて、半径Ｒ２の円で規定される領域を遮蔽する面積が小さいため、記録領域１０ａの、外縁部の膜厚に対して、外縁部以外の領域の膜厚が相対的に大きくなるためである。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態にかかるスパッタリング装置１００では、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂを用いることで、記録領域１０ａの外縁部で膜厚が減少することを回避することができる。また、遮蔽部材５０Ａの扇状部の形状（角度）を変更することで、記録領域１０ａの外縁部の膜厚を増減させることも可能である。すなわち、ディスク基板１１上に形成される薄膜に要求される膜厚分布に応じて、遮蔽部材の扇状部の形状（角度）を変えることで、所望の膜厚分布の薄膜をディスク基板１１上に形成することが可能となる。
【００４８】
一般に、スパッタリング装置によってディスク基板上に形成される薄膜の形状は、上に凸の弓形をしており、その膜厚の均一性は、平均膜厚に対して約±３％以下程度である。特に、ディスク基板の外周縁付近では、外周マスク３３の影響を受け、急激に膜厚が低下する傾向にある。膜厚分布や膜厚の均一性は、主にディスク基板に対するスパッタターゲットの材料のサイズや距離、プラズマの密度と分布を制御しているマグネトロンの磁界によって決まる。基本的に、スパッタターゲットの材料やマグネトロンのサイズが大きくなれば、膜厚の均一性は改善されるが、必然的にスパッタリグ装置のサイズも大きくなってしまい、装置の高コスト化、装置の設置面積の拡大など、光ディスクの生産コストに影響を及ぼしてしまう。本実施形態にかかるスパッタリング装置１００では、スパッタリング装置自体の大幅な改造を必要とすることなく、所望の膜厚分布の薄膜をディスク基板１１上に形成することが可能となる。
【００４９】
また、記録領域１０ａ上にディスク基板１１の中心を中心とする半径ｒの円Ｃを規定したときに、円Ｃの円周の長さをＡ（ｒ）、円Ｃの円周のうち遮蔽部材によって遮蔽される円周の長さをＢ（ｒ）、スパッタターゲット２５からの回り込み係数をｋとすると、ｋ・（Ｂ（ｒ）／Ａ（ｒ））によって定義される遮蔽率によって、遮蔽部材の形状を規定することができる。
【００５０】
ｒの値が図６におけるＲ４からＲ１までの範囲で変化するときに、遮蔽率が一定である場合には、例えば遮蔽部材５０Ａ,５０ＢのギャップＧＡのような遮蔽部材に粒子が回りこむ回り込み部が形成されないが、遮蔽率が変化する場合には、遮蔽部材に粒子が回りこむ回り込み部が形成される。したがって、ｋ・（Ｂ（ｒ）／Ａ（ｒ））で表される遮蔽率（Ｒ４≦ｒ≦Ｒ１）を、ディスク基板１１上に形成される薄膜に要求される膜厚分布に応じて、決めることで、所望の膜厚を形成するための遮蔽部材の形状を定義することができる。
【００５１】
特に、上記遮蔽率を記録領域１０ａの外縁部で最も小さくして、粒子が回りこむ部分を形成することで、記録領域１０ａの外縁での膜厚の減少を回避することができる。
【００５２】
なお、上述した遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂのように、ディスク基板１１上に形成される薄膜の外縁部の膜厚の減少を回避するだけではなくて、遮蔽部材の形状を調整することで、記録領域１０ａの所望の位置における膜厚を増加あるいは減少させることができる。例えば図９に示される形状の遮蔽部材５０Ｃを用いて、ディスク基板１１の記録領域１０ａに薄膜を形成することで、薄膜の膜厚相対値は、例えば、図１０の曲線ＬＣで示されるようになる。この曲線ＬＣは、曲線ＬＮを上下反転させた形状であり、薄膜の内周側と外周側の膜厚が増加していることを示している。なお、遮蔽部材５０Ｃは、図９に示されるように、遮蔽部材５０Ａと異なり、扇状部が、ディスク基板１１の中心を中心とする半径Ｒ４の円の周上の位置に対応する位置から半径Ｒ２の円の周上の位置に対応する位置にかけて形成されている。
【００５３】
このように、遮蔽部材の形状を調整することで、ディスク基板１１の記録領域１０ａに、任意の膜厚分布の薄膜を形成することができる。なお、遮蔽部材には、必ずしも扇状部が形成されている必要はなく、例えば扇状部に代えて、上述の遮蔽率が連続的に変化する曲線状の輪郭を有する部分を設けてもよい。
【００５４】
なお、遮蔽部材によって遮蔽される記録領域１０ａの面積は、記録領域１０ａ全体の面積の５０％未満とすることが好ましい。記録領域１０ａを遮蔽すると、記録領域１０ａに形成される薄膜の成膜速度が低下してしまい、結果的に光ディスク１０の生産性が低下してしまうからである。
【００５５】
また、本実施形態にかかる遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂは、ディスク基板１１の回転軸に対して対称な形状となっている。記録領域１０ａの一部を遮蔽することにより、薄膜の膜厚分布を変化させる場合には、成膜時間に対して、ディスク基板１１の回転速度が速くなければ円周方向の膜厚分布が悪化してしまうことが考えられるが、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂの形状を点対称とすることで、円周方向の膜厚分布の悪化を回避することが可能となる。
【００５６】
また、ディスク基板１１の周期をＴ、薄膜の成膜時間をＳとすると、周期Ｔと成膜時間Ｓは次式（１）に示される関係であることが望ましい。なお、ｎは自然数であり、Ｃは周期Ｔより小さい定数である。
【００５７】
Ｓ＝Ｔ×ｎ＋Ｃ …（１）
【００５８】
これにより、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂを用いて薄膜の膜厚分布の調整を行う際に、円周方向の膜厚分布が悪化することを回避することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂの表裏面は、例えばアルミニウムによる溶射処理が施されている。溶射処理を施すことにより、遮蔽部材５０Ａ,５０Ｂの表面粗さの値が大きくなり、スパッタターゲットからの粒子が付着する表面積を大きくすることができる。また、溶射被膜の表面の凹凸により、付着した粒子を機械的に食い付かせて保持するアンカー効果も期待できる。さらに、溶射被膜は、微粒子が重なり合った構造をしており、遮蔽部材の母材の表面より機械的柔軟性に富み、粒子の堆積により形成される膜により生じる応力を緩和する効果も期待できる。つまり、遮蔽部材表面に形成された膜が剥がれてパーティクルとなり、ディスク基板に形成される薄膜の欠陥となることを抑制することができる。
【００６０】
また、溶射処理はアルミニウム以外の材料である、例えば銅などを用いてもよいが、膜の保持力、表面粗さ、マスク母材との密着性、材料コスト、安定性などの観点からアルミニウムを用いるのが最適である。また、溶射被膜は５０μｍ以上とすることが望ましい。
【００６１】
また、本実施形態では光ディスク１０を、ＨＤ ＤＶＤ−Ｒとした説明を行ったが、これに限らず、光ディスク１０は、ＢＤなど薄膜が積層された記録領域を有する光記録媒体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明のスパッタリング装置は、ディスク基板上に薄膜を製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク１０の平面図である。
【図２】光ディスク１０の断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置１００の概略構成を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、基板ホルダ３１を、ディスク基板１１とともに示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、基板ホルダ３１及びディスク基板１１を−Ｙ側から見た図である。
【図５】図５（Ａ）は、環状部材３５とその近傍を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、環状部材３５とその近傍を示す側面図である。
【図６】遮蔽部材５０Ａと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。
【図７】記録領域１０ａに形成された薄膜の膜厚相対値を示す図（その１）である。
【図８】遮蔽部材５０Ｂと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。
【図９】遮蔽部材５０Ｃと、ディスク基板１１に形成される記録領域１０ａを模式的に示す図である。
【図１０】記録領域１０ａに形成された薄膜の膜厚相対値を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…光ディスク、１０ａ…記録領域、１１…ディスク基板、１１ａ…円形開口、１２…第１誘電体層、１３…記録層、１４…第２誘電体層、１５…反射層、１６…オーバーコート層、１７…接着層、１８…ダミー基板、２０Ａ…真空チャンバ、２０Ｂ…ケーシング、２１…スパッタリングカソード、２３…バッキングプレート、２５…スパッタターゲット、３０…回転ユニット、３１…基板ホルダ、３２…回転機構、３３…外周マスク、３４…内周マスク、３５…環状部材、４０…マグネット、１００…スパッタリング装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するディスク基板にスパッタターゲットから射出された粒子を付着させて、前記ディスク基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、
前記ディスク基板を回転させる回転装置と；
前記ディスク基板に形成する薄膜の分布に基づいて、前記ディスク基板表面の前記薄膜が形成される成膜領域の一部を、前記スパッタターゲットから射出された粒子から遮蔽する遮蔽部材と；を備えるスパッタリング装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記ディスク基板の回転軸からの距離が異なる少なくとも２つの位置で、前記成膜領域に対する遮蔽率が異なっていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材は、前記成膜領域上の前記ディスク基板の回転軸から最も離れた位置に対応する位置での前記遮蔽率が最も小さいことを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材には、前記成膜領域上の前記ディスク基板の回転軸から最も離れた位置に対応する位置に、前記ディスク基板に到達する前記粒子が回り込む回り込み部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材によって遮蔽される成膜領域の面積は、成膜領域全体の面積の５０％未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は、前記ディスク基板の回転軸に関して対称形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記ディスク基板に薄膜を形成する時間は、前記ディスク基板が回転される回転周期の正数倍に、前記回転周期より小さい時間を加えた時間であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記遮蔽部材は、少なくとも前記成膜領域に対向する面とは反対側の面に溶射処理がなされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
前記遮蔽部材は、アルミニウムによる溶射処理が施されていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】
前記溶射処理によって、前記遮蔽部材の表面に形成される被膜の厚さは５０μｍ以上であることを特徴とする請求項８又は９に記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
回転するディスク基板にスパッタターゲットから射出された粒子を付着させて、前記ディスク基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置であって、
前記ディスク基板を回転させる回転装置と；
前記ディスク基板に形成する薄膜の分布に基づいて、前記ディスク基板表面の前記薄膜が形成される成膜領域の一部を、前記スパッタターゲットから射出された粒子から遮蔽する遮蔽部材と；を備えるスパッタリング装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記ディスク基板の回転軸からの距離が異なる少なくとも２つの位置で、前記成膜領域に対する遮蔽率が異なっていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材は、前記成膜領域上の前記ディスク基板の回転軸から最も離れた位置に対応する位置での前記遮蔽率が最も小さいことを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材には、前記成膜領域上の前記ディスク基板の回転軸から最も離れた位置に対応する位置に、前記ディスク基板に到達する前記粒子が回り込む回り込み部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材によって遮蔽される成膜領域の面積は、成膜領域全体の面積の５０％未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は、前記ディスク基板の回転軸に関して対称形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記ディスク基板に薄膜を形成する時間は、前記ディスク基板が回転される回転周期の正数倍に、前記回転周期より小さい時間を加えた時間であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記遮蔽部材は、少なくとも前記成膜領域に対向する面とは反対側の面に溶射処理がなされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
前記遮蔽部材は、アルミニウムによる溶射処理が施されていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】
前記溶射処理によって、前記遮蔽部材の表面に形成される被膜の厚さは５０μｍ以上であることを特徴とする請求項８又は９に記載のスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−５４２４７（Ｐ２００９−５４２４７Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１５８６（Ｐ２００７−２２１５８６）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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