JP2000067432A - Sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置、特に磁気記録媒体の製造に用いられるスパッタリン
グ装置に関し、特に基板を保持する基板ホルダおよび付
設治具、さらには前記装置の内部部材を改善したスパッ
タリング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a sputtering apparatus used for manufacturing a magnetic recording medium. More particularly, the present invention relates to a sputtering apparatus in which a substrate holder for holding a substrate and an attached jig, and an internal member of the apparatus are improved. Related to the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】薄膜型磁気記録媒体は非磁性の基板上に
スパッタリング法により下地膜、磁性膜、保護膜および
その他所要の膜を成膜して製造される。このとき基板は
基板ホルダによって保持される。この基板ホルダおよび
その他の基板ホルダもしくは基板とスパッタリングター
ゲットとの間、またはその近傍に位置する付設治具（以
下これらをあわせて基板ホルダ・治具とも呼ぶ。）やス
パッタリング装置の内部部材は、一般にアルミニウム
（Ａｌ）合金材料からなるものが使用されていることが
多い。2. Description of the Related Art A thin film type magnetic recording medium is manufactured by forming a base film, a magnetic film, a protective film and other necessary films on a non-magnetic substrate by a sputtering method. At this time, the substrate is held by the substrate holder. Generally, an additional jig (hereinafter collectively referred to as a substrate holder / jig) or an internal member of a sputtering apparatus located between or near the substrate holder and the other substrate holder or the substrate and the sputtering target, or the like, is generally used. An aluminum (Al) alloy material is often used.
【０００３】スパッタリングプロセスにおいては、成膜
すべき対象（基板表面または膜面。以下総称して基板と
呼ぶ。）以外の周辺にスパッタリングターゲット材料が
飛散することを避けられない。この飛散物が周辺の基板
ホルダ・治具や内部部材に付着して膜が形成され、その
膜が積層化される。この付着膜は厚くなるとしばしば剥
離を起し、剥離した破片はしばしば基板の表面に付着す
るため、欠点を形成し成膜後の歩留を低下させる。[0003] In the sputtering process, it is inevitable that the sputtering target material scatters around the area other than the object to be formed (substrate surface or film surface; hereinafter, collectively referred to as substrate). The scattered matter adheres to peripheral substrate holders / jigs and internal members to form a film, and the film is laminated. When the thickness of the adhered film becomes large, it often peels off, and the peeled fragments often adhere to the surface of the substrate, thereby forming defects and lowering the yield after film formation.
【０００４】スパッタリング法により磁気記録媒体を製
造する場合には、下地膜、磁性膜形成前に基板が加熱さ
れ、次いでカーボン保護膜を形成する前に冷却プロセス
を経るのが一般的である。そのため基板ホルダ・治具や
内部部材は加熱と冷却を繰り返し受けることになり、こ
の加熱・冷却のサイクルにより基板ホルダ・治具および
内部部材の付着膜の剥離が促進され歩留悪化の原因とな
る。When a magnetic recording medium is manufactured by a sputtering method, the substrate is generally heated before forming a base film and a magnetic film, and then undergoes a cooling process before forming a carbon protective film. Therefore, the substrate holder / jig and the internal member are repeatedly subjected to heating and cooling, and this cycle of heating / cooling promotes the separation of the adhered film of the substrate holder / jig and the internal member, which causes a deterioration in yield. .
【０００５】上記付着膜の剥離を防止するために、Ａｌ
合金材料からなる基板ホルダ・治具や内部部材の表面を
サンドブラストにより粗面化するのが通常である。しか
し、サンドブラストで粗面化されたＡｌ合金材料からな
る基板ホルダ・治具と内部部材の表面にはポーラスな酸
化層が形成されるため、こうした表面は水分が吸着しや
すく、水分の吸着量が増大する。この表面はスパッタリ
ングプロセスにおいて水分を放出し、スパッタリング室
（またはチャンバという。）内の真空雰囲気（清浄度）
を悪化させる。In order to prevent the adhesion film from peeling,
Generally, the surfaces of the substrate holder / jig and the internal member made of an alloy material are roughened by sandblasting. However, since a porous oxide layer is formed on the surfaces of the substrate holder and jig and the internal member made of the Al alloy material roughened by sandblasting, such surfaces easily absorb moisture, and the amount of absorbed moisture is low. Increase. This surface releases moisture during the sputtering process and creates a vacuum atmosphere (cleanliness) in the sputtering chamber (or chamber).
Worsen.
【０００６】水分を吸着しにくくし放出する水分を少な
くするために、電解研磨などの処理を行うことができる
が、この処理は表面を滑らかにする効果があるために付
着膜が剥離しやすくなり、膜付着量の多い基板ホルダ・
治具には適用できない。[0006] In order to make it difficult to adsorb water and to reduce the amount of water released, a treatment such as electrolytic polishing can be performed. However, since this treatment has the effect of smoothing the surface, the adhered film is easily peeled off. , A substrate holder with a large amount of film adhesion
Not applicable to jigs.
【０００７】また加熱温度が高くなるとＡｌ合金材料は
変形しやすく、基板の搬送中にトラブルを起す原因とな
ることがある。これを防ぐためには基板ホルダ・治具や
内部部材の交換頻度を上げる必要が生じるが、これはコ
ストアップにつながり好ましくない。[0007] When the heating temperature is high, the Al alloy material is easily deformed, which may cause trouble during the transfer of the substrate. In order to prevent this, it is necessary to increase the frequency of replacing the substrate holder / jig and the internal member, but this leads to an increase in cost, which is not preferable.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が有する前述の付着膜の剥離と真空雰囲気（清浄
度）の悪化といった欠点を解消しようとするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art, such as the aforementioned peeling of the adhered film and the deterioration of the vacuum atmosphere (cleanliness).
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、基板上にスパッタリン
グ法により少なくとも磁性膜を成膜するスパッタリング
装置において、基板を保持する基板ホルダの材質がチタ
ンからなることを特徴とするスパッタリング装置を提供
する。また、スパッタリングターゲットと前記基板ホル
ダもしくは基板との間またはその近傍に位置する付設治
具の材質がチタンからなることを特徴とする上記のスパ
ッタリング装置を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In a sputtering apparatus for forming at least a magnetic film on a substrate by a sputtering method, a substrate holder for holding a substrate is provided. Provided is a sputtering apparatus characterized in that the material is made of titanium. Further, the present invention provides the above sputtering apparatus, wherein the material of the attachment jig located between or near the sputtering target and the substrate holder or the substrate is made of titanium.
【００１０】また、前記基板ホルダまたは前記付設治具
が低放出ガス処理を施されていることを特徴とする上記
のスパッタリング装置を提供する。本発明において低放
出ガス処理とは、放出ガスを低減させるための処理をい
う。低放出ガス処理としては、硫酸を主成分とする酸浴
による処理を採用できる。硫酸の濃度は約１０％から約
２５％までの範囲が好ましい。また、前記基板ホルダお
よび前記付設治具の表面は粗面化処理を施されているこ
とが好ましい。また、前記基板ホルダおよび前記付設治
具以外のスパッタリング装置内の内部部材がアルミニウ
ム合金からなり、かつ低放出ガス処理を施されているこ
とを特徴とする上記のスパッタリング装置を提供する。
この低放出ガス処理としては、硫酸とリン酸を主成分と
した処理液による化学研磨処理を採用できる。[0010] The present invention also provides the above sputtering apparatus, wherein the substrate holder or the attachment jig is subjected to low-emission gas processing. In the present invention, the low emission gas treatment refers to a treatment for reducing the emission gas. As the low-emission gas treatment, treatment with an acid bath containing sulfuric acid as a main component can be employed. Preferably, the concentration of sulfuric acid ranges from about 10% to about 25%. Further, it is preferable that the surfaces of the substrate holder and the attachment jig have been subjected to a roughening treatment. In addition, the present invention provides the above-described sputtering apparatus, wherein an internal member in the sputtering apparatus other than the substrate holder and the attachment jig is made of an aluminum alloy and is subjected to a low-emission gas treatment.
As the low-emission gas treatment, a chemical polishing treatment using a treatment liquid containing sulfuric acid and phosphoric acid as main components can be employed.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明における基板ホルダとは、
スパッタリングプロセスにおいて基板を保持しかつ搬送
するものである。本発明における基板ホルダ以外の付設
治具とは、スパッタリングターゲットと基板ホルダもし
くは基板との間またはその近傍に位置し、スパッタリン
グ時、ターゲット材料の飛散堆積の多い部分において用
いられる治具を示し、例えば基板シールド、グランドシ
ールドなどが挙げられる。スパッタリング装置内の内部
部材としては、上記基板ホルダおよび付設治具以外の内
部部材であって、ターゲット材料の飛散堆積の量の少な
い部分に位置する内部部材を示し、例えば基板シールド
やグランドシールドを取付けるためのパーツおよびチャ
ンバ壁シールドなどが挙げられる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The substrate holder in the present invention is
It holds and transports the substrate in the sputtering process. The additional jig other than the substrate holder in the present invention refers to a jig that is located between or near the sputtering target and the substrate holder or the substrate, and is used in a portion where the target material is frequently scattered and deposited during sputtering. Substrate shields, ground shields and the like can be mentioned. The internal member in the sputtering apparatus is an internal member other than the substrate holder and the attached jig, and indicates an internal member located in a portion where the amount of scattered deposition of the target material is small, for example, mounting a substrate shield or a ground shield. Parts and chamber wall shields.
【００１２】これらを図１に示す。図１において１は基
板、２は基板ホルダ、３は基板シールド、４はグランド
シールド、５はチャンバ壁シールドである。６はチャン
バ壁、７はスパッタリングターゲット、８はカソード、
９はスパッタリング室全体である。１０は基板シールド
取付け用パーツ、１１はグランドシールド取付け用パー
ツである。These are shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is a substrate holder, 3 is a substrate shield, 4 is a ground shield, and 5 is a chamber wall shield. 6 is a chamber wall, 7 is a sputtering target, 8 is a cathode,
9 is the whole sputtering chamber. 10 is a part for mounting a board shield, and 11 is a part for mounting a ground shield.
【００１３】基板ホルダ、基板シールド、グランドシー
ルドなどターゲットに近く位置して膜付着量の多い治具
の材質をチタンとし、好ましくは低放出ガス処理、特に
好ましくは硫酸を主成分とした酸浴処理を施す。この処
理の前または後に、表面をサンドブラストなどの方法に
より粗面にしておくことが好ましい。この酸浴処理によ
り上記基板ホルダや付設治具の表面に制御された酸化物
が形成され、かつスパッタリングターゲット材料の飛散
による前記の付着膜が除去される。酸浴処理によって
も、この粗面は保持される。A jig which is located close to a target such as a substrate holder, a substrate shield, and a ground shield and has a large amount of film deposition is made of titanium, preferably a low-emission gas treatment, particularly preferably an acid bath treatment containing sulfuric acid as a main component. Is applied. Before or after this treatment, the surface is preferably roughened by a method such as sandblasting. By this acid bath treatment, a controlled oxide is formed on the surface of the substrate holder and the attachment jig, and the adhered film due to the scattering of the sputtering target material is removed. The roughened surface is maintained by the acid bath treatment.
【００１４】スパッタリングターゲット材料の比較的膜
付着量の少ないチャンバ壁シールドや上記パーツなどの
内部部材を硫酸とリン酸を主成分とした処理液により化
学研磨処理しＡｌ合金とすることで、放出ガスを抑制す
る。さらにこの化学研磨処理の前または後に表面を粗面
にして膜剥離を効果的に防止してもよい。The internal members such as the chamber wall shield and the above-mentioned parts having a relatively small film adhesion amount of the sputtering target material are chemically polished with a treatment liquid containing sulfuric acid and phosphoric acid as a main component to form an Al alloy, thereby releasing gas. Suppress. The surface may be roughened before or after the chemical polishing treatment to effectively prevent film peeling.
【００１５】上記スパッタリングターゲット材料の膜付
着量の多い基板ホルダおよび付設治具は、本発明の目的
を損なわない限りにおいて、少なくとも表面部の材質が
チタンからなるものであってもよい。The substrate holder and the attachment jig having a large amount of the sputtering target material deposited on the film may have at least a surface material made of titanium as long as the object of the present invention is not impaired.
【００１６】本発明により、初期排気特性を改善でき
る。また、スパッタリングターゲット材料の飛散物の付
着量が多い基板ホルダおよび付設治具の材質をチタンと
し、好ましくは硫酸を主成分とした酸浴による表面処理
とその前または後に粗面化処理を施すことにより、膜の
剥離を妨げるための粗さを確保しつつ真空清浄度を向上
させることができる。チタンは熱膨張係数が小さく、ま
た耐熱性に富むので、基板ホルダ・治具の熱変形が小さ
く、基板の搬送中のトラブルなどスパッタリングプロセ
スにおけるトラブル防止に効果があり、また膜の剥離を
防止する効果もある。According to the present invention, the initial exhaust characteristics can be improved. In addition, the material of the substrate holder and the attachment jig having a large amount of scattered matter of the sputtering target material is made of titanium, and is preferably subjected to a surface treatment with an acid bath containing sulfuric acid as a main component and a roughening treatment before or after the treatment. Thereby, the vacuum cleanliness can be improved while ensuring the roughness for preventing the peeling of the film. Titanium has a small coefficient of thermal expansion and high heat resistance, so there is little thermal deformation of substrate holders and jigs, which is effective in preventing troubles in the sputtering process such as troubles during transport of the substrate, and also prevents film peeling. There is also an effect.
【００１７】本発明のスパッタリング装置は、磁気記録
媒体用基板上にスパッタリング法により少なくとも磁性
膜を成膜し、さらには基板上に下地膜、磁性膜、保護
膜、必要に応じて所要の膜を成膜して磁気記録媒体を製
造するのに用いられるスパッタリング装置として有用で
ある。The sputtering apparatus of the present invention forms at least a magnetic film on a substrate for a magnetic recording medium by a sputtering method, and further forms a base film, a magnetic film, a protective film and, if necessary, a required film on the substrate. It is useful as a sputtering device used for manufacturing a magnetic recording medium by forming a film.
【００１８】[0018]
【実施例】図１に示したスパッタリング装置において、
基板の保持には材質がチタンからなる基板ホルダを使用
した。また、ターゲット周辺の飛散物の付着量の多い場
所に使用される基板ホルダ・治具、具体的には基板シー
ルドおよびグランドシールドの材質はチタンとした。基
板ホルダ・治具は表面をサンドブラストした後、使用に
さきだって硫酸液の酸浴により表面処理を施した。比較
的付着量の少ない内部部材、具体的には基板シールド取
付け用パーツおよびグランドシールド取り付け用パーツ
には硫酸４２％、リン酸４９％および安定剤からなる１
００℃の混酸により化学研磨処理されたＡｌ合金材を使
用した。なお、化学研磨処理工程の前工程として水酸化
ナトリウムおよび硫酸により洗浄を施した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the sputtering apparatus shown in FIG.
A substrate holder made of titanium was used for holding the substrate. Further, the material of the substrate holder and the jig used in the place where the amount of scattered matter adhered around the target is large, specifically, the material of the substrate shield and the ground shield was titanium. After the surfaces of the substrate holders and jigs were sandblasted, the surfaces were treated with an acid bath of a sulfuric acid solution before use. An internal member having a relatively small amount of adhesion, specifically, a part for attaching a board shield and a part for attaching a ground shield are made of 42% sulfuric acid, 49% phosphoric acid, and a stabilizer.
An Al alloy material that was chemically polished with a mixed acid at 00 ° C. was used. Note that washing was performed with sodium hydroxide and sulfuric acid as a step before the chemical polishing treatment step.
【００１９】上記スパッタリング装置内のチャンバを５
時間大気暴露した後のスパッタリング装置のチャンバの
初期排気特性に改善がみられた。図２にその結果を示
す。図２はスパッタリング装置を保守のために１２時間
停止（大気暴露）した後に真空排気したときの真空度を
示す。真空引き開始から５０分間はチャンバ内部の加熱
脱ガスを行い、５０分経過後はチャンバ加熱を停止して
真空排気したときのものである。すなわち、本発明によ
りチャンバの真空清浄度が向上した。The chamber in the sputtering apparatus is set to 5
The initial evacuation characteristics of the chamber of the sputtering apparatus after exposure to the atmosphere for an hour were improved. FIG. 2 shows the result. FIG. 2 shows the degree of vacuum when the sputtering apparatus is stopped (exposed to the atmosphere) for 12 hours for maintenance and then evacuated. The chamber is heated and degassed for 50 minutes from the start of evacuation, and after 50 minutes, the chamber is stopped and the chamber is evacuated. That is, the present invention improved the vacuum cleanliness of the chamber.
【００２０】また長期にわたる生産において、従来のＡ
ｌ合金材が使用されていた場合には、期後半での成膜品
の欠点の増大があるが、本発明のスパッタリング装置に
おいてはこの増加を抑制できた。図３にその結果の一例
を示す。In long-term production, the conventional A
When the 1 alloy material was used, there was an increase in the defects of the film formed product in the latter half of the period, but this increase could be suppressed in the sputtering apparatus of the present invention. FIG. 3 shows an example of the result.
【００２１】従来の装置を使用した場合、生産開始後４
日目頃より欠点個数が急増しているのに対し、本発明の
装置によれば、７日目に至っても欠点個数は当初の許容
レベルを維持している。When the conventional apparatus is used, 4
While the number of defects has increased sharply since about the day, according to the apparatus of the present invention, the number of defects maintains the initial allowable level even on the seventh day.
【００２２】[0022]
【発明の効果】薄膜型磁気記録媒体の製造にあたり本発
明のスパタッリング装置を用いることにより、欠点個数
が少なくかつ長期の生産に際しても、当初の許容レベル
を維持できるから、高いレベルの製品歩留と生産の時間
効率が得られる。By using the spattling apparatus of the present invention in the production of a thin-film magnetic recording medium, the number of defects can be reduced and the initial allowable level can be maintained even during long-term production. Time efficiency of production is obtained.
【００２３】また本発明の装置を用いることにより、チ
ャンバの真空清浄度が向上し、真空度達成効率が著しく
向上する。すなわち、１時間の排気により従来技術では
１０-6Ｔｏｒｒ台の真空度が得られたのに対し、本発明
の装置によれば１０-7Ｔｏｒｒ台の真空度が実現され
る。従来の装置において１０-7Ｔｏｒｒ台の真空度を得
るには３時間以上を要するから、本発明は生産の時間効
率を著しく向上させる効果がある。また大排気速度の真
空ポンプを必要としないことによる経済的効果も有す
る。また、本発明における基板ホルダ・治具や内部部材
は、スパッタリング室内の真空清浄度を向上させ、かつ
表面の粗さを確保できる。Further, by using the apparatus of the present invention, the vacuum cleanliness of the chamber is improved, and the efficiency of achieving the degree of vacuum is significantly improved. That is, while the vacuum of about 10 -6 Torr was obtained in the prior art by evacuation for one hour, the apparatus of the present invention achieved a degree of vacuum of about 10 -7 Torr. Since it takes 3 hours or more to obtain a degree of vacuum of the order of 10 −7 Torr in the conventional apparatus, the present invention has the effect of significantly improving the time efficiency of production. Also, there is an economic effect by not requiring a vacuum pump having a large pumping speed. Further, the substrate holder / jig and the internal member according to the present invention can improve the vacuum cleanliness in the sputtering chamber and ensure the surface roughness.
【図１】本発明のスパッタリング室（チャンバ）の基板
ホルダ・治具と内部部材の配置図。FIG. 1 is a layout diagram of a substrate holder / jig and internal members of a sputtering chamber (chamber) of the present invention.
【図２】本発明の実施例と従来技術における到達真空度
のグラフ。FIG. 2 is a graph of ultimate vacuum in an example of the present invention and a conventional technique.
【図３】本発明の実施例と従来技術における欠点個数の
経時変化のグラフ。FIG. 3 is a graph showing the change over time in the number of defects in the example of the present invention and the prior art.
１：基板 ２：基板ホルダ ３：基板シールド ４：グランドシールド ５：チャンバ壁シールド ６：チャンバ壁 ７：スパッタリングターゲット ８：カソード ９：スパッタリング室 １０：基板シールド取付け用パーツ １１：グランドシールド取付け用パーツ 1: substrate 2: substrate holder 3: substrate shield 4: ground shield 5: chamber wall shield 6: chamber wall 7: sputtering target 8: cathode 9: sputtering chamber 10: parts for mounting the substrate shield 11: parts for mounting the ground shield
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 健二 山形県米沢市八幡原４丁目2837番地９ 旭 コマグ株式会社米沢工場内 Ｆターム(参考） 4K029 BC06 DA09 DC00 FA04 5D112 AA24 FA04 FB25 KK01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Murayama 4-2837-9, Yawatabara, Yonezawa-shi, Yamagata Prefecture F-term in the Yonezawa Plant of Asahi Komag Co., Ltd. 4K029 BC06 DA09 DC00 FA04 5D112 AA24 FA04 FB25 KK01
Claims (7)
も磁性膜を成膜するスパッタリング装置において、基板
を保持する基板ホルダの材質がチタンからなることを特
徴とするスパッタリング装置。1. A sputtering apparatus for forming at least a magnetic film on a substrate by a sputtering method, wherein a material of a substrate holder for holding the substrate is made of titanium.
ダもしくは基板との間またはその近傍に位置する付設治
具の材質がチタンからな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。2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the material of the additional jig located between or near the sputtering target and the substrate holder or the substrate is made of titanium.
出ガス処理を施されていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のスパッタリング装置。3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder or the attachment jig is subjected to low-emission gas processing.
浴による表面処理であることを特徴とする請求項３に記
載のスパッタリング装置。4. The sputtering apparatus according to claim 3, wherein the low-emission gas treatment is a surface treatment using an acid bath containing sulfuric acid as a main component.
が粗面化処理を施されていることを特徴とする請求項
１、２、３または４に記載のスパッタリング装置。5. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a surface of the substrate holder or the attachment jig is subjected to a surface roughening treatment.
内部部材がアルミニウム合金からなり、かつ低放出ガス
処理を施されていることを特徴とする請求項１、２、
３、４または５に記載のスパッタリング装置。6. An internal member other than the substrate holder and the attachment jig is made of an aluminum alloy, and is subjected to a low-emission gas treatment.
The sputtering apparatus according to 3, 4, or 5.
とした処理液による化学研磨処理であることを特徴とす
る請求項６に記載のスパッタリング装置。7. The sputtering apparatus according to claim 6, wherein the low-emission gas treatment is a chemical polishing treatment using a treatment liquid containing sulfuric acid and phosphoric acid as main components.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10237682A JP2000067432A (en) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | Sputtering apparatus |
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| JP10237682A JP2000067432A (en) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | Sputtering apparatus |
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|---|---|
| JP2000067432A true JP2000067432A (en) | 2000-03-03 |
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| JP (1) | JP2000067432A (en) |
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