JPS63270461A - 対向ターゲット式スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［利用分野］ 本発明は、ターゲットを対向させた対向ターゲット式ス
パッタ装置に関し、更に詳しくはターゲット使用効率が
高く膜厚分布の制御が容易な磁気記録媒体、透明導電性
部材等の記録・電子部材の製造に好適な巾の広い長尺の
基板を移送しつつ連続的に所望の薄膜を形成するのに好
適な対向ターゲット式スパッタ装置に関する。

［従来技術］ 前述の対向ターゲット式スパッタ装置は、特開昭５７−
１５８３８０号公報等で公知の通り、真空槽内で対向さ
せたターゲットの対向方向に磁界を発生させ、ターゲッ
トの側方に配した基板上に膜形成するスパッタ装置で、
各種材料中でも磁性材の低温。

高速の膜形成ができる特徴を有し、磁性薄膜、薄膜型磁
気記録媒体等の製造に利用されている。

ところが、従来の対向ターゲット式スパッタ装置を用い
て膜形成例えば垂直磁気記録媒体のＣｏ　−Ｃ「合金膜
を連続形成した場合、ターゲットはその中心部に侵食が
集中し、ターゲットの利用効率が低いことがわかった（
ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ　ｏｎ　ＨａｇｎｅｔｉｃｓＨ八
Ｇ１７．　Ｄ３１へ５（１９８１））　、又基板の巾方
向においても膜厚分布が生じ、生産性面で問題があるこ
とがわかった。

これに対して、本発明者らは特開昭５８−１６４７８１
号公報及び特開昭５９−１１６３７６号公報において、
第１７図の構成すなわち、ターゲットの周囲に磁界発生
Ｒ構のコアを配置し、磁界をターゲットの周囲に発生さ
せるようにした構成を提案しな。すなわち、同図は、対
向ターゲッＩ一式スパッタ装置のターゲット部のみ示し
たもので、対向ターゲットＴ。

Ｔ′の周囲にシールドを兼ねて、端部３０１ａ、　３０
２ａをターゲラ？−Ｔ、Ｔ’の表面に望むように折曲さ
せたコア３０１，３０２の脚部３０１ｂ、　３０２ｂに
磁界を発生させるコイル又は永久磁石からなる磁界発生
源３０１°、　３０２’を磁気的に結合させて設け、図
示のごとく磁界ＨなターゲットＴ、Ｔ′の周囲に集中的
に発生させるようにしたものである。図において３１０
は真空槽壁、　３１１．３１２はターゲットホルダー。

３１１ａ、　３１２ａはターゲット冷却のための冷却配
管である。こあ構成により磁界はターゲットを経由しな
いで直接コア間に形成されるので、磁化の分布がターゲ
ツト材の透磁率、飽和磁化、ターゲットの厚みに影響さ
れず安定し且つ、プラズマ捕捉用磁界がターゲット周囲
に形成されるのでその侵食領域が中心部から周辺部へ拡
大し、ターゲットの利用率が向上しな、しかしながら、
スパッタの際放電電圧が高くなり、高いスパッタガス圧
でないと、高い生産性を得ることができない、又高いス
パッタガス圧のなめに望むところの結晶組織を得るとい
った対向ターゲツト法の特長を発現しにくい、又基板中
が広くなりターゲットの巾が広くなると、前述の基板中
方向でその中心部と端部の薄膜厚差が大きくなると共に
、中心部の侵食が速く全体としてのターゲットの利用率
が低下するという問題があることがわかった。

［発明の目的］ 本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、ｒｉｘの広
いターゲットにおいても上述の問題のない生産性のよい
改良された対向ターゲット式スパッタ装置を目的とする
ものである。

［発明の構成及び作用コ すなわち、本発明は、前述の特開昭５８−１６４７８１
号公報、特開昭５９−１１６３７６号公報開示の対向タ
ーゲット式スパッタ装置の改良で、所定距離を隔てて対
向したターゲットの夫々の周囲に沿って磁界発生手段を
設け、ターゲット対向方向のプラズマ捕捉用の垂直磁界
を発生させて、対向したターゲット間の対向空間の側方
に配置した基板上に膜形成するようにした対向ターゲッ
ト式スパッタ装置において、夫々のターゲットの周辺部
又は／及び磁界発生手段の前面近傍に電子を反溌する反
射電極を設けたことを特徴とする対向ターゲット式スパ
ッタ装置である。

上述の本発明のなかでも、ターゲットの周辺部の前面近
傍に電子を捕捉するターゲツト面と平行な成分を有する
補助磁界を形成したものでは、ターゲットの侵食領域の
拡大面で特に大きな効果がある。

ところで、上述の本発明は、以下のようにしてなされた
ものである。すなわち特開昭５８−１６４７８１号公報
、特開昭５９−１１６３７６号公報をはじめ、従来のス
パッタ装置の前記問題は、これらスパッタ装置に配設さ
れているシールド（陽極部）と、γ電子を拘束させる垂
直磁界の相互作用に着目し、種々検討した結果、該シー
ルドがプラズマ中の電子（γ電子、熱電子）を吸収する
作用を奏しているのではないかと考えられた。そこでタ
ーゲット外周部に沿って設けた磁界発生手段によってｉ
、ＩＪ御される電子の軌道域に従来のシールドに替えて
シールドと全く反対の作用を奏する反射電極を設けて、
電子を反攬させるようにしたところ、放電特性が大巾に
改良され、低ガス圧、低電圧で良好な特性の膜形成がで
きることが見出された。そして、更にターゲット外周部
に沿って、その前面近傍に電子を捕捉するターゲツト面
に平行な成分を有する補助磁界を形成すると、前記放電
特性が更に改良されると共に侵食領域が大巾に拡大し、
場合により従来不可能と思われていたターゲット全面の
均一な侵食もできることが見出された。本発明はこれら
知見に基いてなされたものである。

従って本発明によれば、（１）ターゲットの侵食領域と
その分布が調節でき、基板巾方向のＨＮ、分布の均一性
が大巾に拡大できること、（２）スパッタ電圧が低くで
き、スパッタ膜質を向上させることのできる高真空スパ
ッタが容易に実現できること、更に（３基板への熱衝撃
の調節が基板中方向でさらに均一化されること等従来の
問題が解決された理想に近い対向ターゲット式スパッタ
装置が実現される。

又、本発明によれば、上述の通り前述した課題が解決さ
れる上、磁界発生手段をターゲットの周囲に配置する構
成によりターゲットの全面冷却が可能となり、従来のタ
ーゲット背後に磁界発生手段の磁石を収納したものに比
較してターゲットの冷却効果を１０倍以上高めることが
可能になり、従来のスパッタ堆積速度を大巾に改善でき
る。

さらに本発明を用いてポリエステルフィルム等のプラス
チックフィルム上に１−Ｆｅ合金（パーマロイ）等の金
属薄膜を形成する場合にカールのない膜を形成できるこ
とがわかった。そして垂直磁気記録媒体として注目され
るＣｏ−Ｃｒ合金垂直磁化膜の形成において、本発明を
用いると他の蒸着法やスパッタ法と対比して低温で高い
垂直抗磁力を有する記録特性に優れた膜を形成できるこ
ともわかった。このように本発明は形成する薄膜の膜質
向上、適用できる基板材料の範囲の拡大等薄膜製造にお
いても大きな寄与をなすものである。

以下本発明の詳細を実施例に基いて説明する。

第１図は実施例の全体構成を示す概略図、第２図はその
一方のターゲットの平面図、第３図は基板と直交する第
２図のＡＢ線での側断面図である。

第１図から明らかな通り、本装置は前述の特開昭５７−
１５８３８０号公報等で公知の対向ターゲット式スパッ
タ装置と基本的に同じ構成となっている。

すなわち、図において１０は真空槽、２０は真空槽１０
を排気する真空ポンプ等からなる排気系、　３０は真空
槽１０内に所定のガスを導入して真空′Ｗ！１０内の圧
力を１０−！〜１０’　Ｔｏｒｒ程度の所定のガス圧力
に設定するガス導入系である。

そして、真空槽１０内には、図示のごとくターゲット部
１００　、１００’により基板Ｓに面する辺が長い長方
形の１対のターゲットＴ、Ｔ′が、空間を隔てて平行に
対面するように配設しである。

ターゲット部１００　、１００°は全く同じ構成であり
、以下その一方のターゲット１００に基いて説明する。

ターゲット部１００は従来と異なり、第２図、第３図か
ら明らかなように、グラスフ捕捉用垂直磁界と補助磁界
を形成するように磁界発生手段１２０がターゲット１背
後でなく、その周囲に配置され、且つその前面にγ電子
等の電子を反溌する負電位の反射型［ｉ　１１０を設け
た構成となっている。すなわち、第２図、第３図におい
て１０１は、その上にターゲット′ｒが取着されるター
ゲットホルダーで、ターゲットＴと同じ外形の所定肉厚
の筒状体からなり、その上には、テフロン（デュポン社
商品名）等の絶縁材からなる絶縁ブロック１０２を介し
て、図で上面にターゲットＴを冷却するための第２図に
点線で示すようなジグザグの連続した冷却溝１０３ａを
全面に亘って穿設したステンレス等の熱電導性の良い材
からなる冷却板１０３がボルトにより固定されている。

そして、冷却板１０３上には、ターゲットＴがその周囲
に所定間隔で穿設したボルト穴１０４を介してボルト１
０４ａで固定される。冷却板１０３のこの冷却溝１０３
ａには、接続口１０３ｂに図示省略した冷却配管が接続
され、冷却媒体の循環により直接ターゲットＴ全面を冷
却するようになっている。なお、ターゲットホルダ１０
１の上面、絶縁ブロック１０２．冷却板１０３．ターゲ
ットＴの各接触面は、当然の事ながらパツキン（図示省
略）によりシールされている８以上の構成によりターゲ
ット′ｒの交換が簡単になると共にターゲットＴは隅々
迄均−冷却が用油となり、従来の磁石内蔵型に比牧する
とターゲットの冷却効率は７０１９以上となり、堆積速
度が大「ｉに向上し、生産性、安定運転面で効果大であ
る。

電子を反射する反射電極１１０は、本例では断面り字型
の銅、鉄等により図示の通りターゲット］゛の周囲に沿
った枠構成として、冷却板１０３の側面に直接ボルトで
取着し、冷却板１０３を介して冷却できるようにすると
共にその電位はターゲット′Ｆと同電位になるようにな
っている。

なお、本例では反射電極１１０は、その対向辺部１１０
ａがターゲットＴの前面より対向空間ＩＰ！Ｉ（図で上
方）に数鴎程度突き出すように配置しである。

これは磁性体ターゲットの場合に対向辺部１１０ａを後
述の磁界発生手段１２０の磁極として用いるためである
。

ターゲットホルダー１０１の外側にはステンレス等の非
磁性導電材からなるチャンネル型の磁石ホルダー１０５
がボルト（図示省略）により固定されている。磁石ホル
ダー１０５は、その内部に磁界発生手段１２０のコア１
２１．永久磁石１２２が収納できるようにその先端部外
側にチャンネル型ホルダ一部１０５ａが形成されており
、又ターゲットＴ及び冷却板１０３と所定の間隙１０６
を有するように配置されている。

磁界発生手段１２０のコア１２１と永久磁石１２２とは
、図示め通り、鉄、バマロイ等の軟磁性材の板状体から
なる発生磁界を全周に亘って均一化するためのコア１２
１が図で上部の前面側に位置し、その背後に永久磁石１
２２がターゲットＴのスパッタ面に垂直方向の磁界を発
生する磁極配置で、非磁性体ターゲットの場合に有効な
補助磁界が形成できるようにコア１２１の前面か略ター
ゲットＴの前面に略一致す゛るように磁石ホルダー１０
５にボルト等により固定される。なお、永久磁石１２２
は、所定長の角棒状磁石をその合成磁界が前記プラズマ
捕捉用磁界を形成するように並設したものである。

従って磁界は反射電極１１０の材質によりコア１２１又
は反射電極１１０の対向辺部１１０ａの前面を磁極とし
て発生するので、ターゲットＴの周辺に均一な前述の垂
直磁界及び補助磁界ならなるプラズマ捕捉用磁界を生ず
る。なお磁界発生手段１２０はターゲットホルダー１０
１を介して接地されている。

接地されたリング状のアノード電′Ｉｆ１１３０が、反
射電ｊｆ１１１０前方（図で上部）の近傍空間にターゲ
ット間空間を囲むように設けられている。このアノード
電極１３０の配置によって、スパツタ時のγ電子の捕集
を調節でき、その位置によりターゲット１゛の侵食及び
基板巾方向の膜厚分布の調節が出来る。

磁石ホルダ７０５のボルダ部１０５ａの外面には、ステ
ンレス等からなる金網１０７が布設されている。

金網１０７により、これら部位に堆積するスパッタ付着
物のスパッタ中での剥離すなわち異常放電が防止され、
又清掃が簡単になり、生産性、安全運転面で大きな効果
が得られる。反射電極１１０は冷却板１０３に直接数り
付け、アノード電極１３０は冷却媒体を通す冷却路１３
１を設けてあり、水冷することによりこれらの加熱が防
止されるため、スパｙり速度をあげても、基板への輻射
熱が少ないので基板の熱変形が少なく、高速生産性が実
現される。

アノード電極１３０の材質は導電材であれば良く、前述
のコア１２１と同様の軟磁性材でも良く、その他銅、ス
テンレス等でも良い０反射電極１１０は目的に応じ導電
材、絶縁材共に適用される０例えば電位を電源から積極
的にかける場合は導電材が、直流スパッタリングで自己
バイアスを利用する場合は絶縁材が適用される。図の配
置及び後述するその作用から明らかな通り、反射電極１
１０はスパッタされるので、反射電極１１０の材質はタ
ーゲツト材そのもの、又はこれらの構成材の一つあるい
はその組み合わせを用いることが、形成される薄膜に余
分の成分が混入する恐れがない点で好ましい、なお、本
例では、反射電極１１０の電位をターゲット１゛と同一
にしているがγ電子等を反射するに必要負電極になるよ
うにターゲット電位と異なる電源を用いて又は、ターゲ
ット電位とアース電位とを分割して形成することが出来
る。そして反射電極１１０は実質的にスパッタされない
電位にすることが好ましい。

第５図、第６図にこれらの点を考慮した生産設備に適し
た反射電極１１０．磁界発生手段１２０．アノード電極
１３０の取付は構造を示す、第５図は、反射電極１１０
の対向辺部１１０ａを交換可能とした例で、図示の通り
、対向辺部１１０ａに反射板１１１をビス等により取り
付けたもので、反射板１１１のみターゲットと同一組成
とする等必要に応じ交換すれば良い。なお反射板１１１
を図示の通りターゲット側突き出すことにより、タープ
・ｙトＴ周辺部のエロージョンが調整でき、ターゲット
Ｔの取り付はボルト等のスパッタリングの防止が可能と
なる。

アノード電極１３０は、磁界発生手段１２０を囲むシー
ルド板と兼用し、その先端部に冷却管１３２を配設する
ことによりその加熱を防止するようにしである。この構
造によりターゲツト材辺の冷却が強化されると共に基板
等への輻射熱が減少し、スパッタ速度の向上が可能とな
る。第６図は、第５図に対し反射電極１１０の冷却強化
によりスパッタ速度の更なる向上を計ったものである。

すなわち、冷却板１０３の側部に直接磁石ホルダ１０５
を取着し、磁界発生手段１２０を収納して、磁界発生手
段２０を冷却するようにすると共に、そのコア１２１を
冷却通路１２１ａを形成した管状のコアとして、その上
に直接ビス止め等により板状の反射電極１１０を取着し
、コア１２１の冷却通路１２１ａに冷却水等を流すこと
により、反射電極１１０及び磁界発生手段１２０を冷却
するようになっている。従って、反射電極１１０及び磁
界発生手段１２０の冷却が強化され、スパッタ速度の更
なる向上が可能となる。なお、反射電極１１０を独立し
た電位にする場合は、コア１２１と磁石１２２の間に絶
縁材を介在させて電気絶縁すれば冷却面及び磁界発生面
で殆ど影響はない。

第１図に戻って、以上の構成のターゲット部１００　、
１００°に取着された対向ターゲットＴ、Ｔ’の側方に
は、磁性薄膜などが形成される長尺の基板Ｓを保持する
基板保持手段４０が設けられている。

基板保持手段４０は、図示省略した支持ブラケットによ
り夫々回転自在かつ互いに軸平行に支持された、ロール
状の基板Ｓを保持する繰り出しロール４１と支持ロール
４２と、巻取ロール４３との３個のロールからなり、基
板ＳをターゲットＴ、Ｔ′間の空間に対面するようにス
パッタ面に対して略直角方向に保持するように配しであ
る。支持ロール４２はその表面温度が調節可能となって
いる。

なお、ターゲット部１００　、１００’の他の（図で左
側の）側方に、もう１つの長尺の基板Ｓを保持する基板
保持手段（図示せず）を設けることが出来る。

一方、スパッタ電力を供給する直流電源からなる電力供
給手段５０はプラス側をアースに、マイナス側をターゲ
ットＴ、Ｔ’に夫々接続する。従って、電力供給手段５
０からのスパッタ電力は、アースをアノードとし、ター
ゲットＴ、Ｔ′をカンードとして、アノード、カソード
間に供給される。

なお、本例では導電材ターゲットに適した直流電源を示
したが、絶縁物ターゲットの場合には必要に応じ公知の
高周波電源に変更すれば良い。

以上の通り、上述の構成は前述の特開昭５７−１５８３
８０号公報のものと基本的には同じ構成であり、公知の
通り高速低温スパッタが可能となる。すなわち、ターゲ
ット１’、Ｔ’間の空間に、プラズマ捕捉用垂直磁界の
作用によりスパッタガスイオン。

スパッタにより放出されたγ電子等か束縛された高密度
プラズマが形成される。従って、ターゲットＴ、Ｔ’の
スパッタが促進されて前記空間より析出量が増大し、基
板Ｓ上への堆積速度が増し、高速スパッタが出来る上、
基板ＳがターゲットＴ。

Ｔ′の側方にあるので低温スバ・ｙりが出来る。

ところで、ターゲット’Ｔ’、Ｔ’の表面からスパッタ
される高いエネルギーを持っγ電子は前述のターゲット
Ｔ、Ｔ”の空間に放射されるが、ターゲットの中央及び
外周部近傍までは磁界の影響を受けないなめ、はぼ一様
なγ電子密度になりスパッタに使われる八「＋イオンの
形成がターゲットＴ。

Ｔ′の全面でほぼ一様になされる。一方、ターゲット外
周縁部に形成されている強い磁界領域には、第４図に示
すようにターゲットＴ、Ｔ’に亘るターゲツト面に垂直
方向の垂直磁力線Ｍのほか、ターゲット間を介しての帰
還磁気回路によりターゲツト面に平行な成分を有する補
助磁力線Ｍ′が形成されている０図で点線は非磁性ター
ゲットで非磁性の反射電極１１０を用いた場合すなわち
磁極がコア１２１の前面となる場合、一点鎖線は磁性タ
ーゲットで磁性の反射電極１１０を用いた場合すなわち
磁極が反射電極１１０の前面となる場合である。

このためターゲ・ヅト’Ｉ’、Ｔ′の中央部の表面から
放射された陰極電位降下部〈ターゲット表面数量の間隔
）で加速されるγ電子は、垂直磁力線Ｍに沿ってつる巻
き状に拘束され、ターゲットＴ、Ｔ′の間を往復運動す
るが、ターゲット外縁部で生ずるγ電子の一部は、補助
磁力線Ｍ′に拘束されて磁界発生手段１２０のコア１２
１面に向かって運動する。ところが、第１７図に示す特
開昭５９−１８６３７６号公報等の従来技術で使用して
いるアノードとして作用する接地されたシールドを磁界
発生手段１２０上に設ける場合又はそのコアと兼ねて用
いる場合にはターゲラ１〜外縁部に捕捉されたγ電子の
一部はシールドに吸収されると考えられ、従って、ター
ゲット周辺部ではプラズマ密度が中央部より小さくなり
、ターゲットのエロージョン、形成される膜の厚さが中
心部に片寄る傾向があった。これを解決するためにはタ
ーゲットＴ、Ｔ’で発生するγ電子をターゲット間で吸
収されることなく往復させる必要があり、スパッタ電圧
を高くする、あるいはスパッタガス圧を高める等の対策
が考えられるが、前述の通りその効果には限界があり、
又それに伴う改質等別の問題があった。

これに対して本発明では、磁界発生手段１２０のコア１
２１部の前面にγ電子を反射する負電位の反射電極１１
０を設けているので、第４図から自明のごとく、磁力線
Ｍ、Ｍ’に沿って運動する捕捉されたγ電子は、反射電
極１１０表面で反射し、吸収されることなくターゲット
Ｔ、Ｔ’間に戻される。

従って、周縁部の強い磁界で捕捉されたγ電子等は吸収
されることなくターゲット間空間に蓄積されるので、後
述の膜形成例に示す通り放電特性が大巾に改良され、従
来実現が困難であった低電圧。

低ガス圧のスパッタが可能となり内部歪やアルゴンガス
等の混入の少ない高品質薄膜の形成が可能となったと考
えられる。

又、大巾にターゲットのエロージョン領域が改良される
が、これは次のように考えられる。すなわち、補助磁力
線Ｍ′によりターゲット周縁部にはターゲツト面と平行
な磁界によりマグネトロンスパッタと同様な捕捉磁界が
形成され、反射電極１１０で反射されたγ電子等が効果
的に周縁部表面に捕捉され周縁部のプラズマ密度が高く
でき、よって周縁部まで略均−なスパッタすなわちエロ
ージョンが達成できると考えられる。また、アノード電
極１３（ｌの配置によっては、γ電子の吸収を調節する
ことができる。

このなめ、本発明によれば、ターゲット］゛。

Ｔ′の全面を一様にスパッタできることはもちろん、γ
電子の拘束を厳密に行なうことができるので、基板の巾
方向の膜厚分布を広い範囲に亘って任意に調節すること
ができるほか、前述の種々の作用が得られるのである。

以上から明らかな通り、本発明の反射電極は、磁力線Ｍ
、Ｍ′に拘束された電子を反射するものであれば良く、
従ってターゲットと同極性の電位具体的に負電位である
ことが必要であるが、電位の大きさは形成する膜等によ
り異なり実験的に決めるべきである。ターゲットと同電
位にすると電源が簡略できる点で有利である。なお直流
スパッタリングの場合には単に絶縁体を配するのみでも
良い。

又反射電極の設置箇所は、前述の電子を最も効果的に反
射できる磁束発生手段のコア前面が好ましいが、この近
傍又は／及びターゲット周辺部の近傍であっても良いこ
とはその作用から明らかである。

その形状も、ターゲット周囲を連続して囲むリング状が
好ましく、更には板状体でターゲットと磁界発生手段と
の間の隙間をカバーするものが好ましいが、場合によっ
ては必要箇所に部分的に設けるのみで゛も良く、その形
状も棒状体、網状体等でも良いことはその作用から明ら
かである。

又、前述の作用から本発明において補助磁界は必須では
ないが、ターゲットエロージョン領域の拡大という点で
補助磁界を少なくともターゲット周辺部の前面近傍に形
成することが好ましい、この補助磁界は、実施例の如く
垂直磁界発生用の磁界発生手段と共用すると構成が簡単
となり、好ましいが、別体としても良いことは云うまで
もない。

また、磁界発生手段も構成簡単な永久磁石を用いる例を
示したが、前述の第１７図に示す構成等公知の他の構成
も適用できることは云うまでもない。

又、アノード電極も、電子の吸収が適切にできる位置に
設ければ良く、各反射電極、ターゲットの近傍又は周囲
に設けて良く、又ターデフ１〜間の中間位置に１個設け
ても良い、その形状ら実施例の棒状リングの他、網状体
等でも良く、ターゲット全周に亘ってシールドと兼ねて
設けても、必要な箇所のみに設けても良い、ターゲット
のエロージョンの均−北面からはその全周に亘ってその
ターゲット間空間を囲むように設けることが好ましい。

アノード電極の配置は形成される膜の膜厚分布に大きな
相関を有するので、目的に応じて実験的に定めることが
好ましい。

又、本発明が適用されるターゲットの形状も矩形２円形
等特に限定されないことは本発明の趣旨から明らかであ
るが、膜厚分布の制御、エロージョンの不均一化等で問
題の多い中広の長方形ターゲットにおいて本発明の効果
はより大きく発現する。なお、本発明は先に本発明者ら
が特願昭６１−１４２９６２号で提案した分割されたタ
ーゲットにも適用できる。

以下、本発明の効果を実施例の装置による膜形成例に基
づいて具体的に説明する。

膜形成例１ 第３図のターゲット構造を用い、ターゲットＴ。

Ｔ′は１２４間×５７５ＩＩＩ１１の巾広め長方形で厚
さが２０鰭の鉄からなるターゲット、ターゲットＴ、Ｔ
’の間隔！は１２０市で、ターゲットＴ、Ｔ′の夫々の
前面から２市突き出して鉄製の反射電極１１０を配置し
、その電位をターゲットと同電位とした。

磁界発生手段１２０にアルニコ７磁石を用い、反射電極
１１０表面の磁場強度を、ターゲット表面と垂直方向に
３３０ガウスとした。ターゲットＴ、Ｔ’の夫々に対し
て棒状のアノードリング１３Ｇを電極１１０面より１０
間はなした空間に配した。第７図にスパッタ電圧の１例
を示す、　Ａｒガス圧２Ｐａ〜０．２Ｐａの範囲で４５
０〜７００ｖとすぐれた電圧−電流特性を示した。一点
鎖線は、比較のため、反射電極１１０をターゲットと絶
縁して接地し、γ電子の反射に用いるのでなく、従来の
接地されたシールド板（アノードとして作用）として用
いた従来例の場合である。八「ガス圧２Ｐａの場合でも
、スパッタ電圧が高くなる様子がわかる。

第８図には、反射′８極１１０を設けた本発明による場
合のターゲットＴ、Ｔ′のエロージョンの状態を斜線で
示しな、ターゲットＴ、Ｔ′をホルダ−と固定するなめ
に使用しているボルト穴部まで一様なスパッタがなされ
、全面はぼ一様な深さに侵食され、その侵蝕比はターゲ
ットＴ、Ｔ′全面積の９０％以上であった。

第９図には、同じく反射’Ｓ［！１１０を設けた本発明
による場合のターゲットＴ、Ｔ’の端部から３０ｍ１の
位置に設けた基板の中方向の膜厚分布特性を示しな。ア
ノード電［！１３０の位置を反射電極１１０に対して調
節することにより、Ａ、Ｂの膜厚分布を得た。Ａは反射
電極１１０の外縁上に沿って設けた場合、Ｂはターゲッ
トＴ、Ｔ’の１２５市巾の部分のアノード電極１３０の
位置のみＡの場合より５柑内側に配置し、他の辺はＡと
同じとした場合である。

膜形成例２ ターゲツト材質を膜形成例１と同様に鉄として、ターゲ
ットサイズ１２５間×１２５市Ｘ２０＋＋ｖｎその他の
条件は膜形成例１と同じにしてスパッタ特性を調べた結
果を第１０図に示す、投入電力密度Ｐｉ（ｗ／、Ｊ）を
７０ｗ／Ｊまで増加した場合、対向ターゲット空間の中
央部（ターゲットより６０市の位置）でターゲット端部
から３Ｇ＋＋ｍ離れた場所の堆積速度Ｒｄ（μ１１／ｌ
１ｎ）の様子を調べなところ５投入電力密度Ｐｉに堆積
速度Ｒｄが比例し、投入電力密度Ｐｉが７０ｖｔ／ａＡ
で１゜９μｍ／ｎ　ｉ　ｎの堆積速度１１ｄを得な、な
おＡｒガス圧が０，５〜２．　ＯＰａでも堆積速度Ｒｄ
と投入電力密度Ｐ１の関係は一様であった。すなわち、
本発明によれば、ターゲットの冷却効率が向上し、且つ
スパッタ電圧（５００〜９００Ｖ　）を低くすることか
出来なので、極めて生産性に優れかつガス圧変動に左右
されない安定した対向ターゲット式スバ・Ｖり装置が実
現したことが理解される。

膜形成例３ 反射電極１１０の電子反溌作用及びターゲット周辺部の
ターゲット面に平行な磁界成分を有する補助磁界による
プラズマ捕捉作用の効果を確認するため膜形成例１に用
いた第３図のターゲラｌ−ｍ＊を基本とし、以下の通り
反射ｆ：’ｆ１１１０　、磁界発生手段１２０の位置を
変更して膜形成を行なった。なお、ターゲットＴ、Ｔ′
は垂直磁気記録媒体の垂直磁気記録層として公知のＣｏ
−Ｃｒ（Ｃｒ含有量：１７ｗｔ％）合金ターゲットとし
、Ｃｏ−Ｃｒ合金膜を形成した。

第１１図に検討したターゲット構造を示す、膜形成例１
すなわち、第４図のターゲット構造（タイプＥ１という
）に対し、第１１図（Ａ）に示すタイプＥ２は補助磁界
のない例で磁極となるＣｏ製の反射電極１１０の対向辺
１１０ａをターゲラＩ−Ｔ表面と略同−面の位置とし、
補助磁界が形成されないようにしたものである。第１１
図（Ｂ）に示すタイプＥ３は、Ｃｕ製の反射電極１１０
を磁界発生手段１２０の前面でターゲットＴの周囲でそ
の表面より後方に位置せしめた例で、第１１図（Ｃ）に
示すタイプＥ４タイプＥ３において反射電極を除去した
ものすなわち従来例に近いタイプで、補助磁界らない例
である。

以上の各タイプによる膜形成において、八「ガス圧Ｐを
０．１〜１．ＯＰａの範囲で変えた時のスＳ・ンタ電流
Ｉが１＝１０Ａに一定の条件下でのスパッタ電圧■との
関係を第１２図に示す０図の横軸は肘ガス圧Ｐ（Ｐａ）
、Ｗ軸はスパッタ電圧Ｖ（ボルト）である、又、この膜
形成で形成されたＣｏ−Ｃｒ垂直膜のターゲラ１−Ｔの
長辺方向（５７５１ｔｌｌ巾）の膜厚分布を第１３図に
示す。図の横軸は、基板上の巾方向位置で、縦軸は膜厚
で相対値である０図のＣはターゲットＴの中心に対応す
る基板の中心位置である。

なお、この場合のターゲットのエロージョン分布はタイ
プＥ１では第６図に示す通り全面均一となるが、タイプ
Ｅ２〜Ｅ、は共に中心部が深く周辺部が浅い従来と同様
若しくは若干改善された分布である。

従来例に近いタイプＥ、と本発明のＥ２〜Ｅ４との比較
より本発明の反射電極によりスパッタ特性が大巾に改善
され、従来困難であった低ガス圧。

低電圧でのスパッタが可能となり、後述の通りアルゴン
ガス等の混入の少ない、内部歪等も小さい高品質薄膜の
形成が可能となることがわかる。そして補助磁界を組み
合わせることによりターゲツトのエロージョン領域が大
巾に改良され、略全面均−という理想に近いエロージョ
ンが可能となると共に、横巾の長いターゲットにおいて
も形成される薄膜の膜厚が均一化できるという薄膜製造
面で待望の性能が得られることも確認された。

膜形成例４ 第５図に示すターゲット構造とし、その機械的寸法は膜
形成例１と同様とし、そのうちターゲットＴ、Ｔ′をＮ
　ｌ　ａｏＦ　ｅ　１５Ｍ　Ｏｓ　　（添数字：ｗｔ％
）をのパーマロイを用いて公知の二層構造の垂直磁気記
録媒体の軟磁性層を長尺のポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルム基板上に連続的に形成した。又反射
電ｆｌ！１１０の反射板１１１にはＮｉ板を用いた。

ターゲットＴ、Ｔ’の間隔！を１３０．１６０．２００
正と変えた場合について、＾「ガス圧Ｐを０．１から１
、ＯＰａの範囲で１０Ａの一定スパッタ電流Ｉに対する
スパッタ電圧■を求めた結果を第１４図に示す。

第１５図には、ロール４２の表面温度が６０〜７０℃の
東件下で５０μｍ厚みのＰＥＴフィルムを走行させなが
らＰＥＴフィルムの片面に０．３μｍの厚みのバー７０
イ層（Ｎ　ｉ　Ｂ５Ｆ　ｅ　１５Ｍ　Ｏ５）を形成した
場合のカールにｐの値を示す、なおり−ルＫｐは第１６
図に示す如く、直径りが３０市の円板のサンプルにおい
てカールによる両端の変位ｈｌ　、ｈ２の合計が最大の
直径の変位り、、ｈ２を用い、にｐ＝１　（ｈｘ　＋ｈ
ｚ　）　／　２Ｄ　）　ｘｌｏｏ（％）と定義した。

本発明によればガス圧Ｐを調節することによりＰＥＴフ
ィルムの片面にパーマロイ層を形成しても驚くべきこと
ににｐを略零にすることすなわちカールのない薄膜形成
が出来ることがわかった。また磁気特性を調べたところ
、ガス圧Ｐか０．１〜０．５　Ｐａの範囲で抗磁力をｔ
ｌｃは２ｏｅ以下でありすぐれた軟磁気特性を示した。

すなわち初透磁率μ１（ＣＧＳ単位）を調べたところ、
例えばターゲット間隔１　＝２００　ｉｎで成膜した場
合にＫｌ）〜Ｏ％の部分では初透磁率μｍは３００〜４
５０で磁気異方性が少なかった。Ｃｏ−Ｃｒ垂直膜とパ
ーマロイ膜を設けた二ｒｆ１膜媒体ではこれまで、パー
マロイのＨｃ≦３０ｅでは磁気異方性が増大するためフ
レキシブルディスクには周方向の信号レベル変動すなわ
ちモジュレーションが生じる問題があった。なお反射電
極１１０を設けない従来装置を用いた場合では、スパッ
タガス圧Ｐを０．５Ｐａより低くするとスパッタ電圧■
は８００ｖ以上となりカールにｐを零にすることが出来
なかった。

これに対して、二層膜の垂直磁気記録媒体において、主
磁極ｗＪ磁梨型ヘッド用いるとμｉが２００以上では信
号レベルはほぼ一様になることが知られており上述しな
ところがら本発明装置を用いることにより垂直磁気記録
フレキシブルディスクの場合の上記課題である信号レベ
ル変動を解消でききる見通しが得られた。

又、上記膜形成においてターゲットＴ、Ｔ’の間扇！が
１２０叩の場合に比較して２００　ｃｍの場合には、同
一投入電力に対ルて基板へ堆積する生産速度は３０％増
加する結果を得た。

膜形成例５ 膜形成例４のうちターゲットＴ、Ｔ”をＣｏ　ａ。

Ｃｔ”　２０　（添数字：ｗｔ％）の合金ターゲット、
反射板１１１にＣｏ板を用い、６．５μｌ、１２μｌ厚
のポリエチレン−２，６−ナフタレートフィルムをロー
ル４２の表面温度を１３０℃にして走行させながら、Ｃ
ｏ−Ｃｒ薄膜を膜厚０．１μｌで形成し、磁気テープ用
の垂直磁気記録媒体を作成した。Ｃｏ−Ｃｒ層の結晶構
造は最密六方晶（ｈｃｐ）でＣ軸配向しており、ロッキ
ング曲線から求めたＣ軸分散△θ５ｏは５°であった。

垂直抗磁力Ｈｃ、は８００　ｏｅ、面内抗磁力ＨＣ２は
１５０ｏａと、垂直磁気記録に適した磁気特性であった
。なお、反射電極１１０を設けない従来装置の場合、ロ
ール４２の温度１３０℃ではＨｃは５５０　ｏｅと低い
値となった。従って、本発明によれば高密度記録により
適したＣｏ−Ｃｒ系垂直磁化膜を形成できることがわか
った。ハイビジョンＶＴＲ等に必要な高密度記録用テー
プとカールのないかつ垂直磁気異方性にすぐれた垂直磁
気記録媒体媒体の形成が出来る。

［発明の効果］ 以上の通り本発明によればターゲットＴ、Ｔ’のエロー
ジョンはターゲット全面でほぼ均一におこなわれること
、ターゲットの冷却効率が向上し、スパッタ電圧を低く
できたので極めて生産性に優れ、広いスパッタガス圧で
膜形成が出来るので例えば、Ｃｏ−Ｃｒ、　Ｎ１−Ｆｅ
−Ｈａ等の結晶組織の制御を必要とする薄膜形成にはす
ぐれた特性を発現する。

上述の例では直流電源を用いた場合を説明したが、例え
ば非磁性材料例えば錫酸化物ターゲラＩ−を用いて透明
導電性薄膜等のＪＲ能性薄膜を作成する場合には交流電
源を用いることにより、より優れた結晶構造体の形成適
用できる。このように本発明は広範囲に適用できるもの
で薄膜の工業生産１品質向上に寄与するところ大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の全構成の説明図、第２図は
そのターゲット部の平面図、第３図は第２図のＡ−Ｂ線
での断面図、第４図は本発明の詳細な説明するため磁力
線の分布の説明図、第５図、第６図はターゲット全面の
他の実施例の部分側断面図、第７図は膜作成例１でのス
パッタ特性を示す電圧Ｖと電流Ｉの関係のグラフ、第８
図は同例でのターゲットのエロージョンの説明図、第９
図は同じく同例で得られた薄膜の基板巾方向の膜厚分布
図、第１０図は膜形成例２で得られた投入電力密度Ｐｉ
と膜の堆積速度Ｒｄとの関係を示すグラフ、第１１図は
膜形成例３における反射電極、磁界発生手段の位置を示
す説明図、第１２図は膜形成例３での各タイプによる放
電特性のグラフ、第１３図は同じく各タイプによる基板
方向の膜圧分布のグラフ、第１４図は膜形成例４での放
電特性のグラフ、第１５図は同例でのガス圧とカールの
関係を示すグラフ、第１６図はカールの定義の説明図、
第１７図は従来例のターゲット部の構成の説明図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定距離隔てて対向したターゲットの夫々の周囲に
   沿って磁界発生手段を設け、ターゲット対向方向の垂直
   磁界を発生させて、ターゲット間の対向空間の側方に配
   置した基板上に膜形成するようにした対向ターゲット式
   スパッタ装置において、夫々のターゲットの周辺部又は
   ／及び磁界発生手段の前面近傍に電子を反撥する反射電
   極を設けたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ
   装置。 ２、前記夫々のターゲットの少なくとも周辺部の前面近
   傍に電子を捕捉するターゲットの面に平行な成分を有す
   る補助磁界が形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の対向ターゲット式スパッタ装置。 ３、前記磁界発生手段の磁極は前記垂直磁界及び補助磁
   界を形成するように配置されている特許請求の範囲第２
   項記載の対向ターゲット式スパッタ装置。 ４、前記磁界発生手段の磁極がターゲットの夫々の前面
   より対向空間側に位置する特許請求の範囲第３項記載の
   対向ターゲット式スパッタ装置。 ５、前記磁界発生手段の磁極が反射電極である特許請求
   の範囲第４項記載の対向ターゲット式スパッタ装置。 ６、前記磁界発生手段は棒状の永久磁石の集合体とその
   前面に配置した磁性材からなるコアとからなる特許請求
   の範囲第１項〜第５項記載のいずれかの対向ターゲット
   式スパッタ装置。 ７、コアが反射電極である特許請求の範囲第６項記載の
   対向ターゲット式スパッタ装置。８、反射電極は連続し
   たリング状である特許請求の範囲第１項〜第７項記載の
   いずれかの対向ターゲット式スパッタ装置。 ９、反射電極は所定巾の板上体でターゲットホルダーと
   磁界発生手段との間隙をカバーするように設けられてい
   る特許請求の範囲第８項記載の対向ターゲット式スパッ
   タ装置。 １０、反射電極はターゲットと同じ材料である特許請求
   の範囲第８項又は第９項記載の対向ターゲット式スパッ
   タ装置。 １１、アノード電極が磁界発生手段の側面を囲むように
   配置されているシールドである特許請求の範囲第１項〜
   第１０項記載のいずれかの対向ターゲット式スパッタ装
   置。 １２、前記ターゲットは、冷却流体が流通する冷却溝を
   穿設した支持体上に直接取着されている特許請求の範囲
   第１項〜第１１項記載のいずれかの対向ターゲット式ス
   パッタ装置。