JPH1088338A - アークカウント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応性スパッタリング装置への取り付けが容
易で、比較的簡単な構成で実現できるアークカウント装
置の提供を課題とする。 【解決手段】 ターゲット板２９に供給されるカソード
電流が異常に増大したときこのカソード電流を一時的に
停止し、所定時間後に回復させるアークカット装置３１
と、ターゲット板２９に印加される印加直流電圧と設定
可能な閾値電圧とを比較し印加直流電圧が閾値電圧を上
回ったことを検出する電圧比較手段を設け、電圧比較手
段が印加直流電圧が閾値電圧以上になったことを検出し
た時アークの発生と判断して計数する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アークカウント装
置に関し、ことに、光ディスク表面上に所定のターゲッ
ト材料をスパッタ成膜する際に発生するアークをカウン
トするアークカウント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、ガラスまたはポリカーボ
ネート樹脂等のプラスチック基板の表面に、記録用の薄
膜を成膜して構成している。光磁気ディスクではこの記
録用の薄膜構成は、誘電体膜／磁性体膜／誘電体膜／反
射膜の４層構造になっている。このような構造の光磁気
ディスクにおいては、この内の第１層の誘電体膜を高速
かつ安定に成膜することが製造上の鍵になっている。そ
のための手法として、いわゆる反応性スパッタリングを
用いる方法が採用される。スパッタリング法は、固体表
面に加速されたイオンを照射すると固体表面近くの試料
原子が入射イオンの持つエネルギーの一部を得て真空中
に放出されるスパッタリング現象を用いている。ことに
反応性スパッタリングというのは、スパッタリングに併
せて一種の化学反応を行わせて化合物薄膜を成膜させる
スパッタリング法である。

【０００３】反応性スパッタリングを行う反応性スパッ
タリング装置は、グロー放電によりカソード上に設置さ
れたターゲット板をイオン化されたＡｒガスがスパッタ
リングし、ターゲット板から飛び出した原子をスパッタ
ガス中のガス原子と反応させ、アノードに設置された基
板上に化合物薄膜を形成する装置である。この反応性ス
パッタリング装置はグロー放電を発生させる電圧の種類
によって直流（ＤＣ）方式と高周波（ＲＦ）方式の２種
類の方式が特に知られている。ＤＣ方式では電極間に数
百Ｖ程度の直流電圧を印加してグロー放電を発生させ
る。一方ＲＦ方式は電極間に１３．５７ＭＨｚの高周波
電圧を印加してグロー放電を発生させる。ところでＤＣ
方式はＲＦ方式に比べて成膜速度が高く、成膜の内部応
力や基板の温度上昇が少ないなどの利点がある。

【０００４】しかしながら、ＤＣ方式ではターゲット板
の表面に絶縁層が形成され、この絶縁層が絶縁破壊を起
こしていわゆるアーク放電（異常放電）を発生するとい
う問題がある。このアーク放電の原因は、ターゲット上
の侵蝕（エロージョン）部分から非侵蝕部分にスパッタ
された原子が入射され、これが導入されたガスと反応し
て絶縁物を形成するためで、この絶縁物上にはプラスイ
オンの照射によりプラスの電荷が蓄積されていく。そう
して蓄積されたプラスの電荷が多量になると絶縁破壊に
至る。

【０００５】このような絶縁破壊が発生すると、ターゲ
ットからの放出される粒子の粗大化を招き、光磁気ディ
スク上に数μｍ径のいわゆるスパッツ（粗大粒）を発生
する。このスパッツがいわゆるマイクロドロップアウト
となり、光磁気ディスクの信号欠陥特性（バイトエラー
特性）に大きな影響を与え、ディスクの品質を悪化させ
ることは良く知られたところである。

【０００６】図７にスパッタリング時の単位時間当たり
のアーク放電の発生回数と光磁気ディスクの信号欠陥量
（バイトエラーレート）との関係を示す。図からバイト
エラーレートは単位時間当たりのアーク放電の発生回数
に対して指数関数的な関係にあることが分かる。このよ
うなアークによるディスクの品質低下を防止するために
例えば、特願平６−１１１２６０では、カソード電流に
アーク放電の異常電流を監視し、異常電流の発生が認め
られた場合、カソード電流を一時的に遮断するようにし
てアーク電流のピーク値を低減し、スパッツの発生を防
止する方法が採られている。

【０００７】また、図６に示すように、負電圧であるカ
ソード電圧に２ｋＨｚ程度の正パルス電圧を重畳するセ
ルフトリガモード法と呼ばれるアーク防止方法がある。
このようにカソード電圧に正パルスを重畳するとプラズ
マ中のエレクトロンがカソード上のターゲットに引き込
まれ、ターゲットの非侵蝕部分の絶縁層に蓄積したプラ
ス電荷と中和することでアークを防止することができ
る。

【０００８】しかし、このような装置でも防止しきれな
いアークも存在する。したがって、安定した品質のディ
スクを製造する上で、アーク放電の発生を防止できるよ
うな成膜装置のターゲットの交換を含むメンテナンスを
効率良く行うことが不可欠である。このターゲットの交
換時期等のメンテナンスの適切な時期を知る上の重要な
情報として、また、ディスクの品質管理のための情報と
して、アークの発生回数を正確に知ることが重要にな
る。ところが、従来は比較的簡単な構成で、反応性スパ
ッタリング装置に容易に取り付けができるアークカウン
ト装置は未だ存在しない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、アーク
放電の発生を防止するメンテナンス時期を知る上で、さ
らに光ディスクのの品質管理のためにもアークの発生回
数を正確に知ることが重要であるが、簡単な構成のアー
クカウント装置で、取り付けが容易なものは生まれてい
ない。本発明はこの点を解決して、比較的簡単な構成
で、反応性スパッタリング装置に容易に取り付けができ
るアークカウント装置の実現を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、光ディスク表面上に所定のターゲット材
料を直流反応性スパッタ法で成膜する直流反応性スパッ
タリング装置に用いられるアークカウント装置におい
て、ターゲット板に供給されるカソード電流が異常に増
大したとき該カソード電流を一時的に停止し、所定時間
後に回復させる電流制御手段と、前記ターゲット板に印
加される印加直流電圧と設定可能な閾値電圧とを比較し
該印加直流電圧が該閾値電圧を上回ったことを検出する
電圧比較手段を具備し、前記電圧比較手段が前記印加直
流電圧が前記閾値電圧を上回ったことを検出した時アー
クの発生と判断して計数することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるアークカウ
ント装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１
は、本発明が用いられる光磁気ディスクの成膜システム
の構成を示す配置図である。図１に沿って光磁気ディス
クの成膜システムの動作と本発明の構成とを説明する。
熱処理室７より成膜前の基板ディスク８がドライクリー
ンルーム１０に運ばれ、ディスク着脱ロボット３によっ
てインナーマスクおよびアウターマスクともパレット４
に取り付けられる。

【００１２】成膜前の基板ディスク８が取り付けられた
パレット４はベルト上を移動して仕込室１１の真空槽に
運び込まれてパレット４とも基板ディスク８が真空にさ
れ、さらに脱ガス室１２で基板ディスク８に対する真空
脱ガスが行われる。そうして脱ガスされたパレット４上
の基板ディスク８は成膜工程にはいる。

【００１３】成膜工程では、スパッター室１３内の４室
の独立した真空槽１３−１〜１３−４内でスパッタリン
グによって、基板ディスク８上に誘電体膜、磁性体膜、
誘電体膜、反射膜の成膜がこの順序で行われる。この成
膜工程を経て成膜が終了した成膜ディスク９は、取り出
し室１４で大気中に出され、再びドライクリーンルーム
１０に運ばれ、ディスク着脱ロボット３によってパレッ
ト４から外されて次の工程へと向かうようになる。な
お、図で１５で示したのが本発明のアークカウント装置
である。これについては後で詳細に説明する。

【００１４】次に、成膜工程で行われるスパッタリング
について具体的に説明する。一般にスパッタリング装置
は図２に示すような構成で、真空チャンバ２１と、この
真空チャンバ２１内の真空状態を制御する真空制御部２
２と、プラズマ放電用の高圧電源２３と、この高圧電源
２３と電源ライン２４によって接続されるカソード２５
と、このカソード２５に所定の距離を保って対向配置さ
れているアノード２６と、スパッタガスであるＡｒガス
等を真空チャンバ２１内に供給するためのスパッタガス
供給部２７から構成されている。さらに、カソード２５
には負電極として機能するＳｉ等のターゲット板２９
と、このターゲット板２９を固定するバッキングプレー
ト３０が設けられている。

【００１５】このスパッタリング装置を使用するには、
まず真空チャンバ２１内を真空制御部２２で、充分良い
真空状態、例えば１×１０−４Ｐａ程度にする。次にス
パッタガス供給部２７より真空チャンバ２１内にスパッ
タガス、例えばＡｒ＋Ｎ2 を所定の圧力になるまで導入
する。この状態で、高圧電源２３よりターゲット板２９
に所定の負電位を印加する。すると１対の電極を構成す
るターゲット板２９とアノード２６間に電界が生じ、グ
ロー放電が起こり、これによってイオン化したＡｒガス
がターゲット板２９に衝突する。この結果、ターゲット
板２９からターゲット材料Ｓｉが原子の状態となって叩
き出され、このターゲット材料がターゲット板２９に対
向して配置されているアノード上に設けられた光磁気デ
ィスクの透明基板２８にＮ2 と反応されながら滞積し、
ＳｉＮから構成された誘電体の薄膜が透明基板２８上に
形成される。

【００１６】ところで、図３のように、スパッタ中には
ターゲット板２９のエッジ部等にもＳｉＮからなる絶縁
層が形成され、この絶縁層が絶縁破壊を起こしていわゆ
るアーク（異常放電）が発生することがある。先にもの
べたように、このアークの発生回数を観測すると、光磁
気ディスクの品質が管理でき、またターゲット板２９の
取換えを含む装置のメンテナンスの必要性が判断でき
る。

【００１７】本発明のアークカウント装置は、このよう
なアークの発生回数を計数するものである。まず、アー
クカウント装置の動作原理について説明する。本発明で
は図２に示したように高圧電源２３とカソード２５を結
ぶ電源ライン２４にアークカット装置３１を設ける。図
４は、スパッタ中のカソード２５の電位を表したもので
ある。スパッタが良好に行われてアークが発生していな
い場合には、約７Ａ程度の一定のカソード電流が流れ、
カソード電圧はＳｉターゲットの場合で約−５５０Ｖ程
度に保たれている。しかしアーク放電が発生すると、ピ
ーク値で１００Ａ程度までカソード電流増大する。アー
クカット装置３１は、この電流の異常を検出し、電流の
増大を検知するとカソード電流を一旦遮断し、一定時間
後に復帰させ、アークの継続を停止させるように動作す
る。この時は、カソード電圧はアークカット装置３１が
働いてカソード２５に対する負電圧の印加を停止するこ
とになるため、カソード電位は０Ｖ近くまで急激に上昇
する。本発明のアークカウント装置はこのカソード電位
を監視して、カソード電位がある設定電圧以上に上昇し
た場合にアーク放電の発生と判断し、この時間を計数す
る。

【００１８】図５は、本発明のアークカウント装置の構
成を示すブロック図である。図５で、１０１はスパッタ
リング装置のカソード電極、１０２はコネクタ、１０３
は増幅器、１０４はアーク検出回路、１０５はアーク検
出レベル調整ボリューム、１０６はセルフトリガーマス
ク回路、１０７はセルフトリガーマスク切替えスイッ
チ、１０８はトリガー調整ボリューム、１０９は低域ろ
波フィルタ、１１０は高域ろ波フィルタ、１１１はアー
ク幅調整ボリューム、１１２はフィルタ選択回路、１１
３はアーク切替えスイッチ、１１４は累積カウンタ、１
１５はレートカウンタ、１１６はカウンタ選択回路、１
１７は表示切替えスイッチ、１１８は表示器、１１９は
カウンタリセットスイッチである。

【００１９】カソード電極１０１の電位信号はコネクタ
１０２を経由して増幅器１０３で増幅され、アーク検出
回路１０４に入力される。アーク検出回路１０４は比較
回路を有しており、カソード電位とある閾値電圧との比
較を随時行って、カソード電位が閾値電圧を超えている
時間中はパルス信号を発生させる。このときに用いる閾
値電圧はアーク検出レベル調整ボリューム１０５で任意
に調整可能である。アーク検出回路１０４が発生するパ
ルス信号はセルフトリガーマスク回路１０６に入力され
る。ここでこのセルフトリガーマスク回路１０６の働き
について説明する。

【００２０】本発明が実施されるスパッタリング装置で
は、セルフトリガーモードとして図６に示したようなカ
ソード電圧に２ｋＨｚ程度の正パルス電圧を重畳するア
ーク防止方法を採用している。これはカソード電圧に正
パルスを重畳することによってプラズマ中のエレクトロ
ンがカソード上のターゲットに引き込まれるようにし、
このエレクトロンがターゲットの非侵蝕部分の絶縁層に
蓄積したプラス電荷と中和することでアークを防止する
ようにしたものである。

【００２１】ところがこのセルフトリガーモードでスパ
ッタリング動作を行っている時にはカソード電圧が図６
に示したような変化をするわけであるから、正パルスの
部分をアークとして検出してカウントしてしまう虞があ
る。セルフトリガーマスク回路１０６はこの正パルスの
部分をマスクしてアークとしてカウントするのを防止す
る機能がある。セルフトリガー機能切替えスイッチ１０
７はセルフトリガーモードの選択とセルフトリガーマス
ク回路１０６の動作とを同時に制御する。また、トリガ
ー調整ボリューム１０８はトリガー幅に合わせてマスク
領域を調整する機能を持っている。

【００２２】セルフトリガーマスク回路１０６の出力信
号は、直接または低域ろ波フィルタ１０９あるいは高域
ろ波フィルタ１１０を経由した後、フィルタ選択回路１
１２に入力され、アーク切替えスイッチ１１３の切替え
によって選択される。このフィルタ１０９、１１０、フ
ィルタ選択回路１１２およびアーク切替えスイッチ１１
３の機能は、カウントすべきアークを選択することであ
る。

【００２３】つまり、アーク幅調整ボリューム１１１が
設定した時間幅に該当するパルスがきたときにカウント
するのか、パルスの時間幅にかかわらず全数カウントす
るのかを、アーク切替えスイッチ１１３で選択する。こ
の機能を選択することで、大きなアーク（ハードアー
ク）、小さなアーク（マイクロアーク）等を選択してカ
ウントすることができる。パルスの時間幅を選択する方
法は、アーク幅調整ボリューム１１１によって低域ろ波
フィルタ１０９または高域ろ波フィルタ１１０の時定数
を変更することで行われる。

【００２４】このようにハードアークとマイクロアーク
を区別することで、成膜された光磁気ディスクの品質を
より正確に知ることができる。成膜中にハードアークが
１回でも発生するとディスクの品質は悪いと判断される
が、マイクロアークであれば複数回発生してもさほど品
質に影響しないといった具合である。したがって、ディ
スク品質に対する工程のフィードバックがより迅速にな
り、例えばハードアークが頻発するようであれば製造を
停止して対応する等の方法がとられ、また、マイクロア
ークが時間と共に徐々に増えているような場合には成膜
状態が悪化していると判断してそれに対する対応がとら
れる。対応の内容はターゲット板の交換、成膜条件の変
更等が考えられる。

【００２５】この選択回路１１２の出力信号は、累積カ
ウンタ１１４およびレートカウンタ１１５へ入力され
る。累積カウンタ１１４はアークの数（または時間幅）
を累積でカウントし、レートカウンタ１１５はある単位
時間毎のアークの数（または時間幅）をカウントする。
累積カウンタ１１４の出力を選択して表示するかレート
カウンタ１１５の出力を選択して表示するかは表示切替
えスイッチ１１７の指定によってカウンタ選択回路１１
６で行われ、選択された側のカウンタ出力が表示器１１
８に表示される。また、カウンタリセットスイッチ１１
９をオンすることによって随時アークカウント数を０に
することができる。

【００２６】以上に述べたアークカウント装置によっ
て、光磁気ディスク作成中のスパッタリング工程で発生
するアーク放電を正確に計数することができる。本発明
のアークカウント装置はアークの発生が見られる誘電体
膜のスパッタリングが行われる真空槽１３−１および１
３−３に図１で１５−１および１５−２として示したよ
うにそれぞれ取り付けられることが望ましい。これはそ
れぞれの真空槽でのアーク発生状況を別々に把握するた
めである。また、信号の減衰やノイズの影響を避けるた
めにそれぞれの真空槽１３−１および１３−３にできる
だけ近く、カソード電極と本発明のアークカウント装置
を結ぶケーブルの長さが１ｍ以内に収まるように設置さ
れることが望ましい。磁性体膜成膜用真空槽１３−２お
よび反射膜成膜用真空槽１３−４ではターゲット板に絶
縁層が形成されず、したがってアークの発生もないので
アークカウント装置を設ける必要はない。

【００２７】以上のように本発明では、アークカット装
置３１がカソード電流の異常を検出するとカソード電流
を一旦遮断し、これによるカソード電圧の上昇を本発明
のアークカウント装置が計数するようになっている。し
たがって、既設の装置にも容易に接続でき、また電圧の
比較検出だけで回路を構成できるため、装置構成が比較
的簡単であり、アークの発生回数を正確に検知可能なア
ークカウント装置を実現することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、光ディスク表面上に所定のターゲット材料を直
流反応性スパッタ法で成膜する直流反応性スパッタリン
グ装置に用いられるアークカウント装置において、ター
ゲット板に供給されるカソード電流が異常に増大したと
き該カソード電流を一時的に停止し、所定時間後に回復
させる電流制御手段と、ターゲット板に印加される印加
直流電圧と設定可能な閾値電圧とを比較し該印加直流電
圧が該閾値電圧を上回ったことを検出する電圧比較手段
を具備し、電圧比較手段が印加直流電圧が閾値電圧を上
回ったことを検出した時アークの発生と判断して計数す
ることを特徴とする。これにより、既設の反応性スパッ
タリング装置に容易に接続でき、装置構成が比較的簡単
で、アークの発生回数を正確に検知可能なアークカウン
ト装置を廉価に実現することができる。

【００２９】本発明の請求項２の発明は、電圧比較手段
が印加直流電圧が閾値電圧を上回ったことを検出した検
出時間幅をアーク時間幅として計測するアーク時間幅計
測手段を具備し、アーク時間幅計測手段が計測するアー
ク時間幅によってアークを分類することを特徴とする。
これにより、アークの持続時間幅をもとにアークを分類
し、分類したアーク種別毎にアークを計数することがで
きる。これをもとに、アークの発生傾向と原因とを知る
ことができ、ディスクの品質の判断やターゲット板の取
換え等のメンテナンス作業に生かすことができる。

【００３０】本発明の請求項３の発明は、電圧比較手段
出力から印加直流電圧に重畳される低周波パルスの影響
を除去するマスク回路手段を具備することを特徴とす
る。これにより、セルフトリガモードによって自動的に
パルスを発生させ、アーク発生を防止している場合で
も、そのパルスがアークと誤認されて計数されることが
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が用いられる光磁気ディスクの成膜シス
テムの構成を示す配置図である。

【図２】本発明が用いられるスパッタリング装置の構成
図である。

【図３】ターゲット板のエッジ部に発生する絶縁層の堆
積状態を示す説明図である。

【図４】スパッタリング中のカソードの電位を示す説明
図である。

【図５】本発明のアークカウント装置の一実施形態の構
成を示すブロック図である。

【図６】セルフトリガーモードでのカソード電圧とカソ
ード電流を示す説明図である。

【図７】スパッタリング時の単位時間当たりのアーク放
電の発生回数と光磁気ディスクの信号欠陥量との関係を
示す説明図である。

【符号の説明】

３……ディスク着脱ロボット、４……パレット、７……
熱処理室、８……基板ディスク、１０……ドライクリー
ンルーム、１１……仕込室、１２……脱ガス室、１３…
…スパッター室、１３−１〜１３−４……真空槽、１４
……取り出し室、１５−１、１５−２……アークカウン
ト装置、２１……真空チャンバ、２２……真空制御部、
２３……高圧電源、２４……電源ライン、２５……カソ
ード、２６……アノード、２７……スパッタガス供給
部、２８……透明基板、２９……ターゲット板、３０…
…バッキングプレート、３１……アークカット装置、１
０１……カソード電極、１０２……コネクタ、１０３…
…増幅器、１０４……アーク検出回路、１０５……アー
ク検出レベル調整ボリューム、１０６……セルフトリガ
ーマスク回路、１０７……セルフトリガーマスク切替え
スイッチ、１０８……トリガー調整ボリューム、１０９
……低域ろ波フィルタ、１１０……高域ろ波フィルタ、
１１１……アーク幅調整ボリューム、１１２……フィル
タ選択回路、１１３……アーク切替えスイッチ、１１４
……累積カウンタ、１１５……レートカウンタ、１１６
……カウンタ選択回路、１１７……表示切替えスイッ
チ、１１８……表示器、１１９……カウンタリセットス
イッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク表面上に所定のターゲット材
   料を直流反応性スパッタ法で成膜する直流反応性スパッ
   タリング装置に用いられるアークカウント装置におい
   て、 ターゲット板に供給されるカソード電流が異常に増大し
   たとき該カソード電流を一時的に停止し、所定時間後に
   回復させる電流制御手段と、 前記ターゲット板に印加される印加直流電圧と設定可能
   な閾値電圧とを比較し該印加直流電圧が該閾値電圧を上
   回ったことを検出する電圧比較手段を具備し、 前記電圧比較手段が前記印加直流電圧が前記閾値電圧を
   上回ったことを検出した時アークの発生と判断して計数
   することを特徴とするアークカウント装置。
2. 【請求項２】 前記電圧比較手段が前記印加直流電圧が
   前記閾値電圧を上回ったことを検出した検出時間幅をア
   ーク時間幅として計測するアーク時間幅計測手段を具備
   し、前記アーク時間幅計測手段が計測する前記アーク時
   間幅によってアークを分類することを特徴とする請求項
   １記載のアークカウント装置。
3. 【請求項３】 前記電圧比較手段出力から前記印加直流
   電圧に重畳される低周波パルスの影響を除去するマスク
   回路手段を具備することを特徴とする請求項１または請
   求項２記載のアークカウント装置。