JPS63111173A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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JPS63111173A
JPS63111173A JP25940886A JP25940886A JPS63111173A JP S63111173 A JPS63111173 A JP S63111173A JP 25940886 A JP25940886 A JP 25940886A JP 25940886 A JP25940886 A JP 25940886A JP S63111173 A JPS63111173 A JP S63111173A
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JP
Japan
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target
film
substrate
discharge
gaseous
Prior art date
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Pending
Application number
JP25940886A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiro Sakurai
桜井 武広
Kazuo Nakamura
一雄 中村
Hiroshi Yoshimura
吉村 洋
Yuichiro Doi
祐一郎 土居
Mikio Yoshida
吉田 美喜男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Anelva Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the migration of a charge on the surface of a target and to inhibit sudden temp. rise of a base plate by doping at least one of P, B, Sb, As and Ga into an Si-target and lowering the resistance of Si. CONSTITUTION:At least one of P, B, Sb, As and Ga is doped into the Si target 3 to lower the resistance thereof and the migration of a charge on the surface is facilitated. Both the Si target 3 and a base plate 4 opposed parallel thereto are provided. Then DC fed from a DC power source 7 is impressed in the mixed atmosphere of gaseous Ar and gaseous O2 or gaseous N2. A film of SiO2, SiO or Si3N4 is formed by a DC magnetron active sputtering method. Thereby an optical transparent film or a protective film in a photomagnetic recording medium is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、スパッタリンク法により光磁気記録媒体を
作成する際に、基板の急激な温度上昇を抑えることによ
って生産性の高いスパッタ膜を作成することができるス
パッタリング装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) This invention creates a sputtered film with high productivity by suppressing the rapid temperature rise of the substrate when creating a magneto-optical recording medium by the sputter link method. The present invention relates to a sputtering device capable of sputtering.

(従来の技術) 第4図(a)(b)は、光磁気記録媒体の代表的な断面
構造を示したものである。光磁気記録媒体は、記録膜1
と光学的透明膜2とから成り、光学的透明膜2は同時に
保護膜としての機能を要求されている。この光学的透明
膜2は、適当な光学特性を保ちつつ化学的安定性に擾れ
、耐透水性の点で緻密であることが必要である。上記の
ような両方の機能を兼ね備えた膜材料として従来からS
iO,5i02、AIN、Al5iN、Al5iO1S
iN等が検討されており、それぞれ特徴を持っている。
(Prior Art) FIGS. 4(a) and 4(b) show typical cross-sectional structures of magneto-optical recording media. The magneto-optical recording medium has a recording film 1
and an optically transparent film 2, and the optically transparent film 2 is also required to function as a protective film. This optically transparent film 2 needs to have chemical stability while maintaining appropriate optical properties, and be dense in terms of water permeation resistance. Traditionally, S has been used as a membrane material that has both of the above functions.
iO,5i02,AIN,Al5iN,Al5iO1S
iN, etc. are being considered, and each has its own characteristics.

現在、5102、SiO又はSi3N4の膜付けに用い
られているスパッタリング装置においては、SiO3又
はSi3N4ターゲットを用いたRFマグネトロンスパ
ッタリング法、若しくは高純度Siターゲットを用いて
、Arガスと02ガス若しくはN2ガスの混合雰囲気中
でのRFマグネトロシリアクティブスパッタリング法に
より膜付けを行フている。
Currently, sputtering equipment used to deposit 5102, SiO, or Si3N4 films uses RF magnetron sputtering using a SiO3 or Si3N4 target, or a high-purity Si target. The film is deposited by RF magnetrosiliactive sputtering in a mixed atmosphere.

この場合、ターゲト3と基板4とは互いに対向する位置
間係にあり1、第5図に示すようにターゲットに対し基
板を静止させた状態で膜付けを行うか、第6図に示すよ
うに基板4を回転させて行うようにしている。
In this case, the target 3 and the substrate 4 are positioned opposite each other, and the film is deposited either with the substrate stationary relative to the target as shown in FIG. 5, or as shown in FIG. This is done by rotating the substrate 4.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、RFマグネトロンスパッタリング法によ
ると、膜付は中の基板の温度上昇が速いことから、この
上昇速度を抑えるために投入電力を小さくしなければな
らない。それに伴い膜付けを長時間行わなければならず
、生産性が悪かった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, according to the RF magnetron sputtering method, since the temperature of the substrate inside the film increases rapidly, the input power must be reduced in order to suppress this rate of increase. Accordingly, film application had to be carried out for a long time, resulting in poor productivity.

また、光学的透明膜の必要条件として、膜厚分布が良い
ことが挙げられるが、量産装置においてRFマグネトロ
ンスパッタリング法で大量生産した場合、膜厚分布の均
一性を確保することがDCマグネトロンスパッタリング
法に比べて難しい。
In addition, a necessary condition for an optically transparent film is that it has a good film thickness distribution, but when mass-produced using RF magnetron sputtering in mass production equipment, it is necessary to ensure uniformity of film thickness distribution using DC magnetron sputtering. difficult compared to.

それは、RF放電では、例えば、基板が回転しながら膜
付けされるような装置構造になっている場合、プラズマ
空間が変化肱 これが放電特性゛に大きな影響を与える
からである。
This is because in RF discharge, for example, if the device structure is such that a film is applied while rotating the substrate, the plasma space changes, which has a large effect on the discharge characteristics.

また、RFを使った放電装置には、マツチング(整合器
)が必要であり、電源が高価である。
Further, a discharge device using RF requires a matching device, and the power source is expensive.

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、S i 02、SiO又はS
i3N4の膜付けをDCマグネトロンリアクティブスパ
ッタリング法で行い、基板の温度上昇を抑え、生産性を
上げることができ、膜厚分布の均一性を確保できるスパ
ッタリング装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to
It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus that can deposit an i3N4 film by a DC magnetron reactive sputtering method, suppress a rise in temperature of a substrate, increase productivity, and ensure uniformity of film thickness distribution.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、SiをターゲットとしてRFマグ
ネトロンスパッタリング法によって光磁気記録媒体にお
ける光学的透明膜乃至保護膜としTSi02、SiO若
しくはSi3N、(7)各膜を作成するスパッタリング
装置において、P、B、Sb、As、Gaのうち少なく
とも1つをドーピングしたSiターゲットと、DC電源
とを備え、Arガスと0□ガス又はN2ガスの混合雰囲
気中でDCマグネトロンリアクティブスパッタリング法
により上記所用の膜を作成することを特徴とするスパッ
タリング装置である。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, in a sputtering apparatus that uses Si as a target to create films such as TSi02, SiO, or Si3N as optically transparent films or protective films in magneto-optical recording media by RF magnetron sputtering, (7) P, B, Sb, As, It is characterized in that it is equipped with a Si target doped with at least one of Ga and a DC power source, and the above-mentioned desired film is created by a DC magnetron reactive sputtering method in a mixed atmosphere of Ar gas and 0□ gas or N2 gas. This is a sputtering device.

(作用) 上記構成からなる本発明において、P、B、Sb、As
S Gaのうち少なくとも1つをSiターゲットにドー
ピングすると、Siが低抵抗になる。
(Function) In the present invention having the above configuration, P, B, Sb, As
Doping a Si target with at least one of S Ga makes Si low resistance.

即ち、表面チャージ移動がしやすくなり、DCでも放電
が可能となる。
That is, the surface charge can be easily moved, and discharge can be performed even with DC.

(実施例) 第1図は、本発明の実施例を示したものである。(Example) FIG. 1 shows an embodiment of the invention.

即ち、マグネット(図示していない)を内蔵し・たカソ
ード5に固着したS1ターゲツト3と平行に対向した基
板ホルダー6に保持された基板4を肯えている。そして
、Arガスと02ガス又はN2カスとの混合ガス雰囲気
中において膜付けするようにしている。
That is, a substrate 4 held by a substrate holder 6 is held parallel to and opposed to an S1 target 3 fixed to a cathode 5 having a built-in magnet (not shown). Then, the film is formed in a mixed gas atmosphere of Ar gas and O2 gas or N2 scum.

上記Siターゲット3には、P、 B、  Sb、 A
s、Gaのうち少なくとも1つをドーピングし、比抵抗
値1Ω口以下の低抵抗としたものを用いろ。
The Si target 3 has P, B, Sb, A
Use a material doped with at least one of S and Ga to have a low resistance of 1Ω or less.

このような抵抗値を得るためには0.5ppm以上のド
ーピングを行う必要がある。
In order to obtain such a resistance value, it is necessary to perform doping of 0.5 ppm or more.

そして、上記のようにSiターゲット3にドーピングを
施してターゲットの比抵抗値を低抵抗にすると、ターゲ
ット表面のチャージ移動がし易くなり、DCでも放電が
可能となる。そこで、電源としてはDC電源7を用いて
いる。
Then, when the Si target 3 is doped as described above to lower the specific resistance value of the target, charge movement on the target surface becomes easier, and discharge becomes possible even with DC. Therefore, a DC power supply 7 is used as the power supply.

しかし上記のように低抵抗とはいえ、チャージ移動が一
般の金属などと比べると悪いことから、ターゲット表面
上でチャージの蓄積が起こり易く、それが原因となって
異常放電(アーク放電)が起こり易くなる。このような
異常放電を防ぐためには、LC消弧回路(サージ電流防
止回路)を用いることが効果的である。一般に異常放電
継続時間がミリ秒以上になると急激に膜への汚れ(スプ
ラツツ)が多くなるため、該放電を10μs程度で消弧
させることによって、スブラッツを殆ど発生させないよ
うにすることができる。
However, as mentioned above, even though the resistance is low, the charge movement is poor compared to ordinary metals, so the charge tends to accumulate on the target surface, which causes abnormal discharge (arc discharge). It becomes easier. In order to prevent such abnormal discharge, it is effective to use an LC arc extinguishing circuit (surge current prevention circuit). Generally, when the duration of abnormal discharge exceeds milliseconds, the amount of dirt (splats) on the membrane increases rapidly, so by extinguishing the discharge in about 10 μs, it is possible to almost prevent the occurrence of sprats.

上記消弧回路は、DC電源7と放電チャンバーとの間に
、コイル(以下りという)及びコンデンサ(以下Cとい
う)とによって形成されるLC回路を設け、異常放電が
起こった時に、チアンバー内電極とLC回路とに生ずる
過渡現象としての自由撮動により、−旦チ、ンバー内電
極間の電圧を0にすることによって、その時点でのアー
ク放電の消弧を図ったものである。このように−度消弧
すれば通常のグロー放電へと戻る。
The arc extinguishing circuit is provided with an LC circuit formed by a coil (hereinafter referred to as "C") and a capacitor (hereinafter referred to as "C") between the DC power source 7 and the discharge chamber, and when an abnormal discharge occurs, the By free imaging as a transient phenomenon occurring in the LC circuit and the LC circuit, the voltage between the electrodes in the chamber is reduced to 0, thereby extinguishing the arc discharge at that point. If the arc is extinguished by -degree in this way, the discharge returns to normal glow discharge.

第1図は、LC消弧回路がカソード5側に設けられてい
る場合を示したものであり、第2図はLC消弧回路をD
C電源7側に設けた場合を示している。これらはいずれ
もサージ電流防止回路として有効である。
Fig. 1 shows the case where the LC arc extinguishing circuit is provided on the cathode 5 side, and Fig. 2 shows the case where the LC arc extinguishing circuit is provided on the D side.
The case where it is provided on the C power supply 7 side is shown. All of these are effective as surge current prevention circuits.

第3図は、1000AのSi3N4膜を作成する場合を
例にとり、Siターゲットを用いてRF放電を行った場
合と、AsをドーピングしたSiターゲット(比抵抗0
.100m以下)または、PをドーピングしたSiター
ゲット(比抵抗0.08Ω口以下)とを用いてDC放電
をおこなった場合の投入電力と基板温度との関係につい
て示したものである。このときの基板はφ120mm、
  1 、2mm厚のPC(ポリカーボネート)ディス
クである。これによると、DCの場合はRFの場合に比
べて1000w0時で基板温度が半分の値になフている
Figure 3 takes the case of creating a 1000A Si3N4 film as an example, and shows the case where RF discharge was performed using a Si target and the case where an Si target doped with As (specific resistance 0).
.. 100 m or less) or a P-doped Si target (specific resistance of 0.08 Ω or less) for DC discharge. The board at this time was φ120mm,
1. It is a 2mm thick PC (polycarbonate) disk. According to this, in the case of DC, the substrate temperature drops to half the value at 1000w0 compared to the case of RF.

膜質については、屈折率nは、RF、DCどちらでも2
.0前後で組成差は殆どなかった。またBHFエッチレ
ートによる膜の緻密性評価においてRFOものと特に差
は出なっかった。
Regarding film quality, the refractive index n is 2 for both RF and DC.
.. There was almost no difference in composition around 0. In addition, there was no particular difference between the BHF etch rate and the RFO film density evaluation.

膜へのスブラッツは、LC消弧回路を設けなかった場合
、スブラッツ数が1cTn2当り100〜1000個観
察出来たが、上記回路を設けることによりスブラッツは
殆ど見られなくなった。
When the LC arc-extinguishing circuit was not provided, 100 to 1000 sburats were observed on the film per 1 cTn2, but by providing the above circuit, almost no sburats were observed.

なお、上記実施例では基板側を静止させた状態で膜付け
を行ったが、これに限定されるものではなく、膜付けの
際、第6図に示すように基板側を回転させるようにして
も良い。
In the above example, the film was applied with the substrate stationary; however, the present invention is not limited to this, and during film application, the substrate was rotated as shown in Fig. 6. Also good.

(発明の効果) 本発明のスパッタリング装置によれば、基板の急激な温
度上昇を抑えることができるとともに、生産性を高める
ことができ、また異常放電を消弧させることによって基
板へのダメージ及び膜に付着するスブラッツの発生を防
止することができる。
(Effects of the Invention) According to the sputtering apparatus of the present invention, rapid temperature rise of the substrate can be suppressed, productivity can be increased, and abnormal discharge can be extinguished to prevent damage to the substrate and film formation. It is possible to prevent the occurrence of splats that adhere to the surface.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明の実施例を示したDCスパッ
タリング装置の概略図、第3図は基板温度と投入電力と
の関係を示したグラフ、第4図(aXb)は光磁気記録
媒体の代表的構造を示した断面図、第5図及び第6図は
従来のRFスパッタリング装置の概略図である。 2・・・光学的透明膜、3・・・Siターゲット、4・
・・基板、5・・・カソード、6・・・基板ホルダー、
7・・・DC電源。
Figures 1 and 2 are schematic diagrams of a DC sputtering apparatus showing an embodiment of the present invention, Figure 3 is a graph showing the relationship between substrate temperature and input power, and Figure 4 (aXb) is a graph showing magneto-optical recording. 5 and 6, which are cross-sectional views showing typical structures of the medium, are schematic diagrams of a conventional RF sputtering apparatus. 2... Optical transparent film, 3... Si target, 4...
... Substrate, 5... Cathode, 6... Substrate holder,
7...DC power supply.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)SiをターゲットとしてRFマグネトロンスパッ
タリング法によって光磁気記録媒体における光学的透明
膜乃至保護膜としてSiO_2、SiO若しくはSi_
3N_4の各膜を作成するスパッタリング装置において
、P、B、Sb、As、Gaのうち少なくとも1つをド
ーピングしたSiターゲットと、DC電源とを備え、A
rガスとO_2ガス又はN_2ガスの混合雰囲気中でD
Cマグネトロンリアクティブスパッタリング法により上
記所用の膜を作成することを特徴とするスパッタリング
装置。
(1) SiO_2, SiO or Si_
A sputtering apparatus for forming each film of 3N_4 includes a Si target doped with at least one of P, B, Sb, As, and Ga, and a DC power source.
D in a mixed atmosphere of r gas and O_2 gas or N_2 gas
A sputtering apparatus characterized in that the above-mentioned required film is formed by a C magnetron reactive sputtering method.
(2)前記装置においてサージ電流防止回路を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のスパッ
タリング装置。
(2) The sputtering apparatus according to claim (1), characterized in that the apparatus is provided with a surge current prevention circuit.
JP25940886A 1986-10-30 1986-10-30 Sputtering device Pending JPS63111173A (en)

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