(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面中央に突起部を有する円板状の基板を用い、真空容器中において前記基板表面に膜形成を行うスパッタ装置であって、
前記基板裏面と密着する平坦面からなる基板受け部と、
前記基板受け部中央に設けられた、前記突起部が収容される凹部と、を有して前記真空容器中にて前記基板を保持する真空側搬送アームであって、
前記凹部には、前記突起部を固定支持するボールプランジャーからなる固定手段が配置される真空側搬送アームと、
前記基板の表面中央部を保持して前記基板を前記真空側搬送アームに受け渡す大気側搬送アームと、を有し、
前記基板裏面中央の突起部は、基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる様な円錐の一部を構成する略円柱状の形状を有し、
前記固定手段は前記突起部と協働して前記突起部を前記凹部に対して押し込む作用を呈し、
前記大気側搬送アームは、前記真空側搬送アームに前記基板を受け渡す際に、前記真空側搬送アームと所定間隔離れて停止した状態にて、前記固定手段と前記突起部との協働による作用を利用して前記基板受け面に前記基板を移送することを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記ボールプランジャーは前記突起部の軸心を中心として等配に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記固定手段は、前記凹部に連通する排気ポートを更に有し、前記基板を前記大気側搬送アームから前記真空側搬送アームに受け渡す際に真空吸着による作用を加味することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記平坦面外周において、前記基板表面の外周を覆うマスクを支持するマスク受け部をさらに有し、前記マスク受け部は磁力により前記マスクを支持することを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の装置。
【請求項５】
裏面中央に略円柱状の突起部を有する円板状の基板を用い、真空容器中において基板表面に膜形成を行うスパッタ装置における前記基板のチャッキング方法であって、
前記基板裏面中央の突起部は、基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる様な円錐の一部を構成する略円柱状の形状を有し、
前記突起部を円筒状の内面を有する凹部に挿入し、
前記基板の表面中央部を保持する大気側搬送アームは前記真空容器中にて前記基板を前記基板の裏面側より保持する真空側搬送アームに対して所定間隔保持して正対させ、
前記正対した状態において、前記凹部に配置されたボールプランジャーからなる固定手段によって、前記突起部の軸心を前記凹部の軸心と一致させるように固定すると共に、前記固定手段と前記突起部とが協働することによって前記突起部を前記凹部に対する挿入方向に向けて付勢し、
前記基板裏面を前記凹部周囲に形成された平坦面に密着させることを特徴とするチャッキング方法。
【請求項６】
前記ボールプランジャーは前記突起部の軸心を中心として等配に配置されていることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記固定手段は、前記凹部に連通する排気ポートを更に有し、前記基板を前記大気側搬送アームから前記真空側搬送アームに受け渡す際に真空吸着による作用を加味することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記基板裏面を前記平坦面に密着させた後、磁力により前記平坦面外周に前記基板表面の外周を覆うマスクを固定することを特徴とする請求項５乃至７何れかに記載の方法。
【請求項９】
ディスク状記録媒体の製造方法であって、
裏面中央部に略円柱状であって前記基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる様な円錐の一部を構成する略円柱状の突起部を有するディスク状の基板を用い、
前記突起部を、前記基板を保持する基板受け部に設けられた円筒状の内面を有する凹部に挿入し、
前記基板の表面中央部を保持する大気側搬送アームは前記真空容器中にて前記基板を前記基板の裏面側より保持する真空側搬送アームに対して所定間隔保持して正対させ、
前記正対した状態において、前記凹部に配置されたボールプランジャーからなる固定手段によって、前記突起部の軸心を前記凹部の軸心と一致させるように固定すると共に、前記固定手段と前記突起部とが協働することによって前記突起部を前記凹部に対する挿入方向に向けて付勢し、
前記基板裏面を前記凹部周囲に形成された前記基板受け部である平坦面に密着させ、
前記基板およびマスクをターゲットと正対させ、
前記基板表面と前記ターゲットとの間にプラズマを発生させて前記ターゲットをスパッタすることにより前記基板表面に前記ターゲットの構成元素を主成分とする薄膜を形成することを特徴とするディスク状記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記ボールプランジャーは前記突起部の軸心を中心として等配に配置されていることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記固定手段は、前記凹部に連通する排気ポートを更に有し、前記基板を前記大気側搬送アームから前記真空側搬送アームに受け渡す際に真空吸着による作用を加味することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記基板裏面を前記平坦面に密着させた後、磁力により前記平坦面外周に前記基板表面の外周を覆うマスクを固定することを特徴とする請求項９乃至１１何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、円板状の基板に対して薄膜を形成するスパッタ装置に関し、より詳細には、当該装置を用いて薄膜形成を行う際に、当該装置において用いられる円板状基板をチャッキングする機構すなわちチャッキング方法に関する。また、本発明は、当該スパッタ装置を用いていわゆる光ディスク等のディスク状の記録媒体を製造する、ディスク状記録媒体の製造方法にも関する。
【０００２】
【従来技術】
円板状の基板に対して各種薄膜を形成して製造される記録媒体、特にディスク状の形状を有するものとして、例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系ディスク、あるいはＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、等のＤＶＤ系ディスク等の光ディスク、あるいはＭＯ、ＭＤ等の光磁気ディスク等、種々のディスクが存在する。これらディスクは、例えばポリカーボネート等の素材からなる基板に対して、スパッタ法、スピンコート法等の種々の方法を用いて薄膜を積層することによって製造されている。
【０００３】
一般に、これらディスクの素材となる基板は、その供給時において、すでに中央部に貫通穴が形成されている。以降の薄膜形成工程では、通常この中央穴を用いて、成膜装置等への搬入および搬出、および成膜装置等における基板の位置決め等、のハンドリングが行われる。しかしながら、この中央穴の存在は、成膜時において、例えば基板上における薄膜の膜厚あるいは膜質の分布を低下させる恐れがある。このために、一般的には、中央穴に対してキャップ等をかぶせ、その存在が成膜工程に与える影響を極力小さくした状態での成膜が行われる。
【０００４】
例えば、ＤＶＤ系のディスク製造時においては、スピンコート法を用いて紫外線硬化樹脂からなる薄膜が、その構成膜の一つとして形成される。具体的には、まず、回転可能なテーブル上に、その中心とテーブルの回転中心とを一致させるように基板が搭載される。このため、中央穴を貫通するような回転軸を用いる、あるいはテーブルの回転中心に対して同心状に固定されるキャップをディスクの中心穴に配置する等の操作によって、基板のテーブルに対する位置決めと固定が為される。
【０００５】
次に、回転中のディスクに対して、中心穴近傍あるいはキャップ端部からディスク外周に向けて、連続的に樹脂の滴下が為される。滴下された樹脂は、ディスクの回転に伴う遠心力により拡散され、その結果基板表面上に樹脂薄膜の形成が行われる。
【０００６】
この場合、回転中心より外れた位置に樹脂の滴下を行わざるを得ないため、このことに起因した膜厚の分布が生じていた。しかし、現在、一般的に記録の読み取り等に用いられている赤色レーザー光は、比較的波長が長いためにこの分布は許容し得る範囲のものであった。なお、今後、光ディスクの記録密度をより高めるために、波長の短い例えば青色レーザー光を用いた場合には、より均一性の高い薄膜を得ることが必要となる。
【０００７】
また、反射膜等に用いられる金属薄膜等は、スパッタ法を用いて形成される。当該方法においては、円形状基板は、中央穴部分とその外周部分が治具によって覆われた形で、真空容器中でターゲット正面に固定、保持される。一般的には、このターゲットに対してある電圧が与えられ、これによってターゲットと基板との間に放電が発生し、プラズマが生じる。当該プラズマ中のイオンによってターゲット表面のターゲット構成元素がスパッタされ、このスパッタ粒子が基板表面に付着することによって膜形成が行われる。
【０００８】
その際、基板表面に対して基板固定用の治具が接触した場合、膜形成時に薄膜と治具との間で異常放電を発生する場合がある。これは、放電によって薄膜中あるいは治具表面に蓄えられた電荷が、軸と膜面との接触点から放出されることによる。また、治具が放電空間に張り出すと、その存在によって電界をゆがめ、その結果膜厚分布に対しても影響を与える場合が生じる。このため、基板表面と治具とは常に一定の微少間隔を空けて保持されることが好ましく、可能であれば治具自体を用いないことが好ましい。
【０００９】
本出願人は、以上の課題を解決する手段として、すなわち当該スピンコート法を用いる工程において膜厚分布をより改善する方法として、中央部に穴を設けない基板を用いた製造工程を提案している。当該基板を用いた場合、スパッタ時に基板固定に用いる治具が減少することから、基板表面と治具との間隔の一定保持が容易となり、異常放電の低減も容易となると考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
スパッタ法においては、放電をターゲットと基板との間で安定且つ均一に維持するために、接地電位となる対向電極がターゲット表面に平行に配置されることが好ましい。従って、接地電位となる基板ホルダは、ターゲット表面に対向して配置されており、さらに、放電空間における電場を乱さないように、基板裏面が基板ホルダ表面に密着していることが好ましい。
【００１１】
また、通常スパッタ時にイオン等の入射あるいはプラズマからの放射熱によって、基板温度は上昇する。基板の素材として用いられるポリカーボネートは熱に弱いため、スパッタ時に基板の上昇を抑える必要がある。一般的には、水冷等された基板ホルダに基板裏面を密着させることで、この温度上昇を抑えることとしている。
【００１２】
しかしながら、基板に中央穴が存在しない場合、単純に基板外周のみを固定するだけでは、基板ホルダに対して基板を密着させておくことは困難と思われる。本発明は、このような場合に対処するために案出されてものであり、中央穴が存在しない円板状基板をホルダに対して安定して密着させ得るチャッキング方法を提供するものである。また、当該チャッキング方法を具現化したスパッタ装置、および当該スパッタ装置を用いたディスク状記録媒体の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るスパッタ装置は、裏面中央に突起部を有する円板状の基板を用い、真空容器中において基板表面に膜形成を行うスパッタ装置であって、基板裏面と密着する平坦面からなる基板受け部と、基板受け部中央に設けられた、突起部が収容される凹部とを有し、凹部には、突起部を固定支持する固定手段が配置されることを特徴としている。
【００１４】
なお、当該スパッタ装置においては、基板裏面中央の突起部は、基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる様な円錐の一部を構成する略円柱状の形状を有し、固定手段は、ボールプランジャーからなることが好ましい。さらに、当該スパッタ装置は、平坦面外周において、基板表面の外周を覆うマスクを支持するマスク受け部をさらに有し、マスク受け部は磁力により前記マスクを支持することが好ましい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るチャッキング方法は、裏面中央に略円柱状の突起部を有する円板状の基板を用い、真空容器中において基板表面に膜形成を行うスパッタ装置における基板のチャッキング方法であって、
突起部を円筒状の内面を有する凹部に挿入し、凹部に配置された固定手段によって、突起部の軸心を凹部の軸心と一致させるように固定すると共に、突起部を凹部に対する挿入方向に向けて付勢し、基板裏面を凹部周囲に形成された平坦面に密着させることを特徴としている。
【００１６】
なお、当該チャッキング方法においては、基板裏面中央の突起部は、基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる様な円錐の一部を構成する略円柱状の形状を有し、固定手段は、ボールプランジャーからなることが好ましい。さらに、当該チャッキング方法においては、基板裏面を平坦面に密着させた後、磁力により平坦面外周に基板表面の外周を覆うマスクを固定することが好ましい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るディスク状記録媒体の製造方法は、裏面中央部に略円柱状の突起部を有するディスク状の基板を用い、突起部を、基板を保持する基板受け部に設けられた円筒状の内面を有する凹部に挿入し、凹部に配置された固定手段によって、突起部の軸心を凹部の軸心と一致させるように固定すると共に、突起部を凹部に対する挿入方向に向けて付勢し、基板裏面を凹部周囲に形成された基板受け部である平坦面に密着させ、基板およびマスクをターゲットと正対させ、基板表面とターゲットとの間にプラズマを発生させてターゲットをスパッタすることにより基板表面にターゲットの構成元素を主成分とする薄膜を形成することを特徴としている。
【００１８】
なお、当該製造方法においては、基板裏面中央の突起部は、基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる様な円錐の一部を構成する略円柱状の形状を有し、固定手段は、ボールプランジャーからなることが好ましい。さらに、当該製造方法においては、基板裏面を平坦面に密着させた後、磁力により平坦面外周に基板表面の外周を覆うマスクを固定することが好ましい。
【００１９】
【実施例】
本発明に係る基板のチャッキング方法について以下に詳述する。当該チャッキング方法を行い得るスパッタ装置に関し、基板ホルダを有する真空側搬送アームの略断面図と、当該真空側搬送アームに略正対して、当該基板ホルダとの間で基板の受け渡しを行う大気側搬送アームの略断面図とを図１に示す。また、これら構成によって基板の受け渡しが行われた状態の略断面図を図２に、図２におけるＡ部の拡大図を図３に、Ｂ部の拡大図を図４に、図５における断面５−５を基板方向から見た図を図５にそれぞれ示す。
【００２０】
本発明において用いられる基板１０は、成膜面の裏面中央部に突起部１１が形成されている。当該突起部は基板中心とその軸心が一致し、且つその径が基板から離れるに従って拡大する円錐の一部を構成する形状を有している。真空側搬送アーム２０における基板ホルダ２１は、基板裏面に対応する基板受け部２２と、その外周に配置されたマスク受け部２６とから構成される。基板受け部２２は、略円形の平坦面とその中央に設けられた内面が円筒形状となる凹部２３とを有している。
【００２１】
図４および図５に示すように、凹部２３には、その円筒の軸心とは垂直となる方向に駆動する様に設けられたボールプランジャ２４が、該軸心を中心として３方向等配に配置されている。基板ホルダ２１が基板１０を保持する際には、基板裏面の突起部１１はこの凹部２３に挿入され、固定手段であるボールプランジャ２４によって固定、支持される。その際、ボールプランジャ２４は、スプリング２５による付勢力の作用により、基板突起部１１の軸心と凹部２３の軸心とが一致するように支持される。
【００２２】
ボールプランジャ２４と接触する突起部１１は基板裏面に近づくに従って径が細くなる形状を有するため、ボールプランジャ２４より受ける押しつけ力によって、該突起部１１は凹部２３の奥方向（突起部の挿入方向）に向かって押し込まれることとなる。この挿入方向に基板１０を押し込む作用によって、基板裏面は、基板受け部２２として形成された略円形の平坦面に密着し、保持される。また、基板受け部２２は水冷等によって温度制御が為されており、基板裏面がこれに密着することによって同時に基板１０の温度制御も為されることとなる。
【００２３】
マスク１５は、リング状の形状を有しており、その内周部には基板の外周端部を覆うためにマスク鍔部１６が張り出している。当該マスク鍔部１６は、これを支持するマスク本体１７と基板１１とが、スパッタリングによる成膜時に異常放電を起こさないような充分な間隔をあけられる幅であることを要する。また、成膜時に電界に及ぼす影響を極力小さくするためにその内周端部にはテーパー部が設けられている。
【００２４】
また、マスク鍔部１６の内周端部は、基板１０の表面との間で、スパッタリングによる成膜時における異常放電の発生を防止するために所定値以下の微少間隔を空け、且つこれらの接触を避ける必要がある。このため、マスク受け部２６においてマスク１５を支持する際に、これら要件を満たすように、マスク本体１７の厚さおよびマスク鍔部１６の厚さ、あるいはマスク１５の支持方法等を放電条件に応じて定めることを要する。
【００２５】
本実施例においては、マスク受け部２６に位置された不図示のマグネットによって、マスク受け部２６に密着してマスク１５は固定、支持される。このため、マスク本体１７およびマスク鍔部１６の厚さの調節によって、前述の要件を満たす構成としている。
【００２６】
大気側搬送アーム３０は、基板をその表面の中央部において吸着、保持する吸着軸３１と、マスクをその表面において位置決めし且つこれを保持するマスク保持部３３とを有している。吸着軸３１およびマスク保持部３３は大気側搬送アーム３０に固定されているが、マスク１５に対して磁力を及ぼしこれをマスク保持部に吸着させるマグネット３５は、大気側搬送アーム３０に対して駆動可能となっている。
【００２７】
大気側搬送アーム３０に保持された基板１０を、真空側搬送アーム２０に受け渡す際の動作について以下に述べる。まず、基板１０およびマスク１５を保持しない真空側搬送アーム２０と、吸着軸３１およびマスク保持部３３によって基板１０およびマスク１５を所定位置に保持した大気側搬送アーム３０とが正対する。この状態で、大気側搬送アーム３０が真空側搬送アーム２０に近づき、所定間隔となった状態で停止する。その際、基板突起部１１は、真空側搬送アーム２０における基板受け部２２の凹部２３に挿入され、その先端がボールプランジャ２４よりも凹部の奥に位置した状態となる。
【００２８】
ここで、吸着軸３１による基板１０の保持を解除すると、ボールプランジャ２４による付勢力によって、基板突起部１１はその挿入方向に押し込まれ、基板裏面が基板受け部２２の平坦面に密着した状態で固定、保持される。次に、大気側搬送アーム３０のマグネット３５が退避し、マスク１５がマスク保持部３３から脱離可能となる。この状態で、すでに、マスク１５に対してマスク受け部２６における不図示のマグネットからの磁力が働いているために、マスク１５はその姿勢を変えることなくマスク受け部２６に吸着、保持される。
【００２９】
その後、大気側搬送アーム３０は退避し、新たに不図示のターゲット保持ユニットが真空側搬送アーム２０に対して所定位置に正対し、真空側搬送アーム２０と組み合わせられてスパッタ成膜室を構成し、成膜プロセスが実行される。成膜プロセス終了後、ターゲット保持ユニットの退避、大気側搬送アーム３０の真空側搬送アーム２０に対する正対が順次行われ、上述の基板１０の受け渡しとは逆の手順によって、真空側搬送アーム２０から大気側搬送アーム３０への基板１０の受け渡しが行われる。
【００３０】
以上の構成の採用により、中央穴を有さない基板を用いても、接地電位となる基板ホルダ２１をターゲット表面に対向して配置し、且つ基板裏面を基板ホルダ表面すなわち基板受け部２６表面に密着させることが可能となる。また、水冷等された基板受け部２６表面に基板裏面を密着させることで、スパッタ時における基板の温度上昇を抑えることが可能なる。さらに、マスク内周端部と基板表面との間隔を所定値とすることが容易となり異常放電等を減少させることが可能となる。
【００３１】
なお、本実施例においては、ボールプランジャ２４の作用方向は凹部２３の軸心と垂直の方向としているが、本発明はこれに限定されず、軸心の方向と異なる方向に作用することとすればよい。また、一つの凹部２３に対して三個のボールプランジャ２４を配置しているが、突起部１１を凹部中心に固定、支持することが可能であれば、その個数は三個に限られない。また、突起部１１の固定、保持にボールプランジャを用いているが、同様の作用を有するものであれば、当該構成はボールプランジャに限定されない。
【００３２】
また、単にボールプランジャの作用によってのみ基板を挿入方向に押し込むのではなく、凹部に連通する排気ポートを設け、大気中で大気側搬送アームから真空側搬送アームに基板を受け渡す際に、基板を一時的に真空吸着する構成としても良い。また、基板裏面に設けられた突起部は、基板裏面から離れるに従ってその径が大きくなる、軸方向の断面が台形となる形状を有しているが、前述の真空吸着等によって基板裏面を基板受け部の平坦面に密着可能であれば、当該形状に限定されない。例えば、円筒状の突起、あるいは略円筒状の突起であってボールプランジャの先端が僅かにはまる凹部が設けられたもの等、ボールプランジャによって固定可能となるであろう種々の形状を突起部に対して用いることが可能である。
【００３３】
また、本発明は、単に光ディスク等の製造方法として用いられるだけでなく、中央部の除去工程が後に施される製品、例えばハードディスク等、円板状の部材全ての製造工程に対しても適応可能である。
【００３４】
【本発明の効果】
本発明の実施により、中央穴が存在しない円板状基板をホルダに対して安定して密着させて、保持することが可能となる。これにより、スピンコート法による成膜工程だけでなく、スパッタ法による成膜工程において中央穴が存在しない円板状基板に対して薄膜形成を行うことが可能となり、膜厚、膜質の均一性がより高い薄膜を得ることが可能となる。また、スパッタ法おける基板の保持部品を減らすことにより、成膜工程における異常放電の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  真空側搬送アームと大気側搬送アームとが略正対した状態における両者の断面における概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した真空側搬送アームと大気側搬送アームとにおいて基板を受け渡す際の状態を示す図である。
【図３】図２におけるＡ部を拡大して示す図である。
【図４】図２におけるＢ部を拡大して示す図である。
【図５】図４における線５−５における断面を基板側から見た状態を示す図である。
【符号の説明】
１０：  基板、
１１：  突起部、
１５：  マスク、
１６：  マスク鍔部、
１７：  マスク本体、
２０：  真空側搬送アーム、
２１：  基板ホルダ、
２２：  基板受け部、
２３：  凹部、
２４：  ボールプランジャ、
２５：  スプリング、
２６：  マスク受け部、
３０：  大気側搬送アーム、
３１：  吸着軸、
３３：  マスク保持部、
３５：  マグネット、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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