JP2003073825A

JP2003073825A - 薄膜作成装置

Info

Publication number: JP2003073825A
Application number: JP2001262108A
Authority: JP
Inventors: Shinji Furukawa; 真司古川; Miho Sakai; 美保坂井
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-12
Also published as: US6872285B2; US20030062260A1

Abstract

(57)【要約】【課題】テクスチャを設けることなしに磁性膜に磁気
異方性を付与することができる新規な構成を提供する。【解決手段】磁気記録層用の磁性膜の下に予め作成さ
れる下地膜を作成する下地膜作成チャンバー１内には、
ターゲット３０からスパッタリングにより放出されるス
パッタ粒子を選択的に通過させることにより磁性膜に磁
気異方性を与える方向規制具３９１がターゲット３０と
基板９との間に設けられている。方向規制具３９１は、
基板９と同軸の中心軸Ａから放射状に延びる複数の羽根
板３９２から成り、基板９の径方向に長く一カ所で開い
た断面形状のスパッタ粒子通過口を形成する。複数の羽
根板３９２は、４５度以下の等しい角度ごとに設けられ
ている。静止した基板９に対して、方向規制具３９１は
中心軸Ａの周りに回転する。ターゲット３０は、中心が
基板９と同軸の円周上に等間隔に位置するよう複数設け
られており、静止した基板９に対して、中心軸Ａと同軸
の回転軸の周りに回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、磁気記録ディ
スク等の製造において行われている磁性膜の作成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクやフロッピー（登録商
標）ディスクのような磁気記録ディスクは、コンピュー
タの外部記憶装置として広く用いられている。このよう
な磁気記録ディスクは、基本的には、ディスク状の基板
と、基板に対して設けた記録層用の磁性膜とからかる構
造である。磁気記録ディスクの製造について、ハードデ
ィスクの場合を例にして説明する。ハードディスクを製
造する場合、アルミニウム等で形成された基板の表面
に、メッキ法によりニッケル燐（ＮｉＰ）膜を作成す
る。そして、その上に下地膜としてＣｏＣｒ膜等を作成
し、その上に記録層用の磁性膜としてＣｏＣｒＴａ膜等
を作成する。さらにその磁性膜の上に保護膜としてダイ
ヤモンドに近い構造を持つカーボン膜（Diamond-like-c
arbon膜，ＤＬＣ膜）を作成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したハードディス
ク等の磁気記録ディスクに製造においては、記録密度を
向上させる観点から、限界が指摘されている。この点に
ついて、以下に説明する。近年のハードディスクの面記
録密度は、驚異的な勢いで伸びている。現在の面記録密
度は３５ギガビット／平方インチ程度になっており、将
来的には１００ギガビット／平方インチに達すると言わ
れている。面記録密度の向上には、現在一般的な長手方
向記録の場合、一つの磁区（ビット）の長さを短くした
りトラック幅を狭くしたりすることが必要である。ビッ
ト長を短くしたりトラック幅を狭くしたりするには、情
報の記録や読み出しを行う磁気ヘッドと記録層との間の
間隔（以下、スペーシングと呼ぶ）を小さくすることが
必要である。スペーシングが大きいと、ビット長が短く
なったりトラック幅が狭くなったりした場合、磁区から
の磁束を充分捉えきれなくなり、記録や読み出しのエラ
ーにつながる恐れがある。

【０００４】また、面記録密度の向上には、磁化遷移領
域の問題も重要である。長手方向記録では、各磁区は長
手方向に互いに逆向きに磁化されるが、各磁区の境界部
分は、明確な直線状にはならない。これは、磁性膜が小
さな結晶粒の集まりで形成されているため、結晶粒の形
状に沿って各磁区の境界が形成されるからである。つま
り、結晶粒のため境界部分はジグザグ状となる。各磁区
の境界部分は、磁化の方向が変わる部分であるため磁化
遷移領域と呼ばれるが、境界部分がジグザグ状となるた
め、ビットの幅方向で平均化すると、磁化の向きは急峻
には変化せず、緩やかに変化する状態となる。つまり、
磁化遷移領域が大きくなる。磁化遷移領域が大きいと、
限られた長さの中に形成できる磁区の数がその分だけ減
ってしまう。従って、磁化遷移領域の存在は、記録密度
向上のネックの一つとなっている。

【０００５】磁化遷移密度を小さくするには、なるべく
小さな結晶粒で磁性膜を作成することが必要になってく
る。結晶粒を小さくするには、磁性膜の厚さを薄くする
ことが一つの方法である。しかしながら、結晶粒を小さ
くすると、磁化の熱ゆらぎの問題が深刻になってくる。
以下、この点について説明する。

【０００６】磁化された磁区は、通常は、逆方向の磁界
の印加によらない限り磁化が維持される。しかしなが
ら、実際は、熱ゆらぎによって磁化が経時的に僅かずつ
解消してしまう。従って、磁区が絶対零度に冷却されい
ない限り、永久的な磁化状態の保持というのは不可能で
ある。磁気記録ディスクにおいて、この熱ゆらぎの問題
が極端に現れると、記憶した情報が数年後に部分的に消
滅するという事態になり得る。磁気記録ディスクが半永
久的なデータ保存用として用いられている場合、この事
態は深刻である。

【０００７】熱ゆらぎは、磁化された粒子が熱振動によ
って逆向きに反転して磁化されてしまう熱磁気緩和現象
である。特に、磁化遷移領域に近い場所の磁化粒子は、
隣接する磁区からの反転磁界の影響を受け、逆向きに反
転磁化される熱磁気緩和が生じやすい。このような熱ゆ
らぎは、磁気記録用の磁性膜では、結晶粒が小さくなる
と、各結晶粒が熱的に不安定になり易いため生じ易い。
従って、熱ゆらぎの問題を解決しなければ、結晶粒を小
さくすることによる磁化遷移の急峻化も困難となってし
まう。

【０００８】熱ゆらぎの問題を解決する方法として、磁
性膜に磁気異方性を与えることが有効であることが最近
になって判ってきた。磁気異方性とは、磁化する際の磁
界の方向によって、同じ磁界強度でも磁化の強さが異な
ってくることである。もしくは、保磁力の強さが磁化の
方向によって異なると表現することも可能である。磁気
異方性を与える手段としては、磁性膜を構成する各結晶
の配列に方向性を与えることが現在考えられている。つ
まり、各結晶粒における結晶の配列がばらばらな方向な
のではなく、ある程度同じ方向にそろえるようにする。
このようにすると、そのようにそろえた結晶の配列方向
に一致した方向で磁化すると、それとは異なる方向で磁
化された場合に比べ、保磁力が強くなる。即ち、磁気異
方性が達成される。

【０００９】結晶の配列に方向性を持たせる方法として
は、薄膜を作成する際の下地に、機械的に微細な溝を形
成する方法がある。微細な溝が形成された表面に薄膜を
堆積させると、各結晶の配列が溝の方向に向き易く、溝
の方向に磁気異方性を得ることができる。尚、このよう
な磁気異方性を与えるための機械的な形状を、本明細書
では「テクスチャ」と呼ぶ。

【００１０】例えば、前述したハードディスクの製造プ
ロセスでは、ニッケル燐膜の表面に微細な溝を多数形成
してテクスチャとする。ハードディスクドライブでは、
磁気ヘッドに対して、ディスクをその中心軸の周りに回
転させながら情報の記録及び読み出しを行うので、磁化
の方向も周方向（正確にはディスクの中心軸を中心とす
る円の接線方向）となることが多い。従って、磁気異方
性も周方向とされる。このため、テクスチャは、基板の
中心軸と同軸の円周状の微細な溝とされる。基板の径方
向の断面で見ると、この微細な溝は、鋸波状である。こ
のようなテクスチャが形成されたニッケル燐膜の上に作
成される下地膜は、結晶の配列が前述した通り周方向に
向き易く、これに伴い、その上に作成される磁性膜の結
晶の配列も周方向に向き易い。この結果、磁性膜には、
周方向の保磁力が強くなる磁気異方性が与えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たテクスチャによる磁気異方性の付与は、スペーシング
の低減という課題から問題が指摘されている。以下、こ
の点について図１０を使用して説明する。図１０は、従
来の技術の課題について説明する図である。

【００１２】上述した通り、面記録密度の向上のために
は、スペーシングの低減が必要である。しかしながら、
テクスチャの存在は、スペーシングの低減を阻害する要
因となる。つまり、テクスチャがあると、図１０に示す
ように、記録層用の磁性膜の表面９０１も、テクスチャ
の形状を反映した凹凸になる。この場合、凸の部分で
は、磁気ヘッド９０２との距離（スペーシングＳ）をあ
る程度小さくできても、凹の部分では、テクスチャの高
さ（又は深さ）の分があるため、スペーシングＳが大き
くなってしまう。従って、この部分では、記録や読み出
しが不安定になる恐れがある。

【００１３】凹の部分でもスペーシングＳが小さくなる
よう磁気ヘッド９０２を磁性膜の表面９０１にさらに近
づけると、磁性膜の上側の保護膜等（不図示）接触する
ことになってしまう。この結果、磁気ヘッド９０２が磁
気記録ディスク表面に吸着されてしまうエラーや、磁気
記録ディスクの表面を傷つけたりする問題が生じる恐れ
がある。このような問題は、磁気記録ディスクの表面に
潤滑膜を設けることである程度解消することができる
が、いずれにしても、テクスチャがある限り、テクスチ
ャの高さ（又は深さ）よりもスペーシングを小さくする
ことは不可能である。従って、テクスチャを設けること
なく磁気異方性を確保することができる新しい技術の開
発が強く望まれている。

【００１４】本願の発明は、かかる課題を解決するため
になされたものであり、テクスチャを設けることなしに
磁性膜に磁気異方性を付与することができる新規な構成
を提供する技術的意義がある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、磁気記録層用の磁性
膜又はその磁性膜の下に予め作成される下地膜を作成す
る薄膜作成装置であって、作成する磁性膜又は下地膜の
材料より成るターゲットからスパッタリングにより放出
されるスパッタ粒子を選択的に通過させることにより磁
性膜に磁気異方性を与える方向規制具がターゲットと基
板との間に設けられており、方向規制具は、ターゲット
と基板とを結ぶ方向に貫通させたスパッタ粒子通過口を
有するものであって、このスパッタ粒子通過口の断面形
状は、特定の方向に長いものであって閉じておらず一カ
所で開いているという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の
構成において、前記方向規制具は前記基板と同軸上に設
けられており、前記スパッタ粒子通過口は複数設けられ
ていて軸対称の形状及び配置であるという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発
明は、前記請求項２の構成において、前記方向規制具
は、中心軸から放射状に延びる複数の羽根板から成るも
のであるという構成を有する。また、上記課題を解決す
るため、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成に
おいて、前記複数の羽根板は、幅方向が基板に垂直であ
り、４５度以下の角度ごとに設けられているという構成
を有する。また、上記課題を解決するため、請求項５記
載の発明は、前記請求項３の構成において、前記複数の
羽根板は、基板に垂直な方向に対して互いに等しい斜め
の角度の姿勢で設けられているという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、
前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記方向
規制具を前記基板に対して相対的に前記軸の周りに回転
させる回転機構が設けられているこという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発
明は、前記請求項１の構成において、前記ターゲット
は、前記基板から偏心した位置に設けられており、前記
ターゲットを前記基板と同軸の回転軸の周りに回転させ
る回転機構が設けられているという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、
前記請求項１の構成において、前記ターゲットは複数設
けられており、各ターゲットは、その中心が基板と同軸
の円周上に等間隔に位置するよう設けられているととも
に、各ターゲットを基板に対して相対的に基板と同軸の
回転軸の周りに回転させる回転機構が設けられていると
いう構成を有する。また、上記課題を解決するため、請
求項９記載の発明は、前記請求項７又は８の構成におい
て、前記ターゲットの中心軸と前記基板の中心軸とは平
行であり、前記ターゲットの中心と前記基板の中心とを
結ぶ線が基板の法線に対して成す角は、１５度から７５
度の範囲であるという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項９
の構成において、前記請求項７の構成において、前記方
向規制具を前記基板に対して相対的に前記軸の周りに回
転させる回転機構が設けられており、この回転機構は、
前記各ターゲットを回転させる回転機構に兼用されてい
るという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項１１記載の発明は、前記請求項１乃至６いず
れかの構成において、前記ターゲットは前記基板と同軸
に設けられており、前記基板と同軸の開口を中央に有す
る環状であるという構成を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態（以
下、実施形態）について説明する。以下の説明では、従
来の技術の説明と同様、磁気記録ディスクの製造用の薄
膜作成装置について採り上げる。図１は、本願発明の実
施形態に係る薄膜作成装置の概略構成を示す平面図であ
る。本実施形態の装置は、インライン式の装置になって
いる。インライン式とは、複数のチャンバーが一列に縦
設され、それらのチャンバーを経由して基板の搬送路が
設定されている装置の総称である。本実施形態の装置で
は、複数のチャンバー１，８１，８２，８３，８４，８
５，８６，８７が方形の輪郭に沿って縦設されており、
これに沿って方形の搬送路が設定されている。

【００１７】各チャンバー１，８１，８２，８３，８
４，８５，８６，８７は、専用又は兼用の排気系によっ
て排気される真空容器である。各チャンバー１，８１，
８２，８３，８４，８５，８６，８７の境界部分には、
ゲートバルブ１０が設けられている。基板９は、キャリ
ア２に搭載されて図１中不図示の搬送機構によって搬送
路に沿って搬送されるようになっている。複数のチャン
バー１，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７の
うち、方形の一辺に隣接して配置された二つのチャンバ
ー８１，８２が、キャリア２への基板９の搭載を行うロ
ードロックチャンバー８１及びキャリア２からの基板９
の回収を行うアンロードロックチャンバー８２になって
いる。

【００１８】また、方形の他の三辺に配置されたチャン
バー１，８３，８４，８５，８６は、各種処理を行う処
理チャンバーになっている。具体的には、薄膜の作成の
前に基板９を予め加熱するプリヒートチャンバー８３
と、プリヒートされた基板９に下地膜を作成する下地膜
作成チャンバー１と、下地膜の作成された基板９に磁性
膜を作成する磁性膜作成チャンバー８４と、磁性膜の上
に保護膜を作成する保護膜作成チャンバー８５とが設け
られている。また、方形の角の部分のチャンバー８７
は、基板９の搬送方向を９０度転換する方向転換機構を
備えた方向転換チャンバーになっている。

【００１９】キャリア２は、基板の周縁を数カ所で接触
保持して基板９を保持するものである。搬送機構は、磁
気結合方式により動力を真空側に導入してキャリア２を
移動させる。キャリア２は、搬送ラインに沿って並べら
れた多数の従動ローラに支持されながら移動する。この
ようなキャリア２及び搬送機構の構成としては、特開平
８−２７４１４２号公報に開示された構成を採用するこ
とができる。

【００２０】次に、本実施形態の装置の大きな特徴点を
成す下地膜作成チャンバー１の構成について図２を使用
して説明する。図２は、下地膜作成チャンバー１の構成
を説明する側面断面概略図である。下地膜作成チャンバ
ー１は、内部を排気する排気系１１と、内部にプロセス
ガスを導入するガス導入系１２と、内部の空間に被スパ
ッタ面を露出させて設けたターゲット３０を有するカソ
ードユニット３と、ターゲット３０にスパッタ放電用の
電圧を印加するスパッタ電源（図２中不図示）と、ター
ゲット３０の背後に設けられた磁石機構５とを備えてい
る。排気系１１は、クライオポンプ等の真空ポンプを備
えており、下地膜作成チャンバー１内を１０^−６Ｐａ程
度まで排気可能に構成されている。ガス導入系１２は、
プロセスガス（処理に用いるガス）としてアルゴン等の
ガスを所定の流量で導入できるよう構成されている。

【００２１】本実施形態では、基板９の両面に同時に成
膜するため、キャリア２に保持された基板９の両側にカ
ソードユニット３が配置されている。カソードユニット
３は、ターゲット３０や磁石機構５を含んでいる。尚、
本実施形態では、後述するように三つのターゲット３０
が使用されている。三つのターゲット３０は、Ｃｒ又は
Ｃｒ合金のような全て同じ材料で形成される場合もある
が、異種の材料の複数のターゲット３０を同時にスパッ
タして目的とする組成の薄膜を作成する場合ののよう
に、異種材料より成るターゲット３０を使用する場合も
ある。また、ターゲット３０の数は三つ以上とされる場
合もある。いずれにしても、複数のターゲット３０を使
用すると、生産性を向上させたり、所望の組成の下地膜
を作成したりすることが容易に行える。

【００２２】本実施形態の大きな特徴点は、上記下地膜
の作成の際、ターゲット３０から放出されるスパッタ粒
子を選択的に通過させることにより、下地膜の上に作成
される磁性膜に磁気異方性を与える方向規制具３９１が
ターゲット３０と基板９との間に設けられている点であ
る。方向規制具３９１の構成について、図２及び図３を
使用して具体的に説明する。図３は、図１の実施形態に
おける方向規制具３９１の斜視概略図である。

【００２３】図３に示すように、本実施形態における方
向規制具３９１は、中心軸から放射状に延びる羽根板３
９２から成っている。本実施形態では、方向規制具３９
１は九つの羽根板３９２から成っており、それらの間隔
は等角度即ち４０度間隔である。この方向規制具３９１
と基板９とは同軸上である。正確には、方向規制具３９
１と同軸になる位置で基板９が停止するようになってい
る。各羽根板３９２は、図３に示すように、放射方向
（中心軸から延びる半径方向）に長く、軸方向が幅方向
となっている。各羽根板３９２は、中心軸に近いところ
では幅が狭く、遠いところで幅が広くなっている。

【００２４】本実施形態の装置の別の特徴点は、このよ
うな方向規制具３９１を基板９と同軸の中心軸の周りに
回転させる回転機構が設けられている点である。本実施
形態の装置では、ターゲット３０も基板９と同軸の回転
軸の周りに回転するようになっており、このための回転
機構が方向規制具３９１の回転機構に兼用されている。
図４は、図２に示す下地膜作成チャンバー１において、
各ターゲット３０及び方向規制具３９１を回転させる回
転機構の詳細について示した側断面概略図である。

【００２５】図１に示す左右のカソードユニット３は同
様の構造（基板９を挟んで対称の構造）であり、図４に
はそのうち左側のカソードユニット３の詳細が示されて
いる。尚、図４は、図示の都合上、完全な鉛直面での断
面図ではなく、図５におけるＸ−Ｘ面での矢視方向から
見た断面となっている。

【００２６】まず、方向規制具３９１は、カソードユニ
ット３の前面に固定されている。図３では、方向規制具
３９１とカソードユニット３は離れて図示されている
が、実際には図４に示すようにそれらは接近して配置さ
れている。下地膜作成チャンバー１の側壁部には、カソ
ードユニット３の断面積よりも少し大きな開口が設けら
れている。カソードユニット３は、この開口に挿通され
ている。下地膜作成チャンバー１の側壁部の外面には、
ユニット取付枠６が固定されている。ユニット取付枠６
は、図４に示すような段差のある断面形状の円筒であ
る。ユニット取付枠６の端面は、Ｏリングのような封止
部材６０を介して下地膜作成チャンバー１の側壁部の外
面に固定されている。

【００２７】ユニット取付枠６の内側には、主ホルダー
３１が設けられている。主ホルダー３１もほぼ円筒であ
り、ユニット取付枠６と同軸上に設けられている。以
下、この主ホルダー３１の中心軸を「基準軸」と呼び、
図４にＡで示す。前述したキャリア２は、基板９の中心
軸がこの基準軸Ａに一致した状態で停止するようになっ
ている。主ホルダー３１の右側の端部には、右ホルダー
フランジ３１１が設けられている。右ホルダーフランジ
３１１には、カソード取付枠３２が固定されている。カ
ソード取付枠３２は、図４に示すような断面形状のほぼ
円筒状であり、基準軸Ａと同軸上に設けられている。

【００２８】カソード取付枠３２の右側の端面は下地膜
作成チャンバー１内に位置し、この端面に空洞形成板３
３が固定されている。空洞形成板３３には、バッキング
プレート３４が固定されている。バッキングプレート３
４には、ターゲット３０押さえ３１０によりターゲット
３０が着脱可能に取り付けられている。即ち、左から順
に、空洞形成板３３、バッキングプレート３４、ターゲ
ット３０が重ね合わされ、カソード取付枠３２の右端面
に固定されている。尚、空洞形成板３３及びバッキング
プレート３４は、ターゲット３０より少し大きいほぼ円
盤状である。

【００２９】図５は、ターゲット３０の形状や配置位置
等を説明する側面概略図である。図５に示すように、本
実施形態では、一つのカソードユニット３に三つのター
ゲット３０が設けられている。各ターゲット３０は同じ
大きさの円盤状である。各ターゲット３０は、基準軸Ａ
上の点を中心とする円周上に均等間隔で（即ち、１２０
度毎に）設けられている。空洞形成板３３は、バッキン
グプレート３４とともに、空洞３３０を形成する形状と
なっている。この空洞３３０内には、後述するように、
冷媒が供給される。

【００３０】そして、回転機構は、各ターゲット３０及
び方向規制具３９１を基板９の中心と同軸の回転軸の周
り（即ち、基準軸Ａの周り）に回転させるものとなって
いる。回転機構は、上述した主ホルダー３１と、主ホル
ダー３１を回転させるモータのような回転駆動源３５１
等によって構成されている。具体的に説明すると、主ホ
ルダー３１の左側の端部には、左ホルダーフランジ３１
２が設けられている。左ホルダーフランジ３１２の周面
は、ギヤ歯（以下、フランジ側ギヤ歯）になっている。
そして、回転駆動源３５１の出力軸には、フランジ側ギ
ヤ歯に噛み合うギヤ歯を持つ駆動ギヤ３５２が連結され
ている。回転駆動源３５１が駆動されると、駆動ギヤ３
５２を介して主ホルダー３１が基準軸Ａの周りに回転す
る。この結果、各ターゲット３０及び方向規制具３９１
も、一体に基準軸Ａの周りに回転する。尚、主ホルダー
３１は、ユニット取付枠６によって保持されている。ユ
ニット取付枠６と主ホルダー３１の間には、ベアリング
７が設けられており、上記主ホルダー３１の回転を許容
するようになっている。

【００３１】また、図２及び図４に示すように、カソー
ド取付枠３２内には、磁石機構５が設けられている。磁
石機構５は、各ターゲット３０の背後にそれぞれ設けら
れている。磁石機構５は、中央磁石５１と、中央磁石５
１を取り囲む円筒状の周辺磁石５２と、中央磁石５１と
周辺磁石５２とをつなぐヨーク５３とから主に構成され
ている。中央磁石５１と周辺磁石５２による磁力線５０
は、図４に示すように、ターゲット３０を貫き、ターゲ
ット３０の前方の放電空間に弧状に形成される。ターゲ
ット３０と磁力線５０とによって形成される閉空間内に
電子がマグネトロン運動しながら閉じこめられ、高効率
のマグネトロン放電が達成される。

【００３２】ヨーク５３は、ターゲット３０より少し小
さい円盤状であり、垂直に立てて設けられている。中央
磁石５１は例えば円柱状で、周辺磁石５２は例えば円環
状である。ターゲット３０の中心軸とヨーク５３の中心
軸は同軸であるが、中央磁石５１や周辺磁石５２の配置
や形状は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称の形
状になっている。即ち、磁石機構５によって形成される
磁界は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称となっ
ている。これは、後述するように磁石機構５が回転した
際、ターゲット３０の表面における時間平均した磁界強
度が均一になるようにするためである。

【００３３】また、各磁石機構５をターゲット３０の中
心軸と同軸の回転軸の周りに回転させる補助回転機構が
設けられている。補助回転機構は、前述した回転機構の
回転動力により各磁石機構５を回転させるものとなって
いる。具体的に説明すると、補助回転機構は、各磁石機
構５に設けられた従動ギヤ３６１と、回転機構の回転動
力を各磁石機構５の回転動力に変換する静止ギヤ３６２
とから主に構成されている。従動ギヤ３６１は、ヨーク
５３の下面に固定されている。従動ギヤ３６１は、ター
ゲット３０の中心軸と同軸である。従動ギヤ３６１の中
心から水平に延びるようにして軸棒３６３が固定されて
いる。この軸棒３６３は、ベアリング７を介してカソー
ド取付枠３２に保持されている。

【００３４】一方、前述した回転機構の回転駆動源３５
１は、ベース板３００に取り付けられている。ベース板
３００は、垂直な姿勢で設けられている。ベース板３０
０には、スピンドルが挿通されているスピンドル用開口
が設けられている。そして、スピンドル用開口の縁から
水平に延びるようにして、ギヤホルダー３６０が設けら
れている。ギヤホルダー３６０は、基準軸Ａと同軸のほ
ぼ円筒状である。静止ギヤ３６２は、ギヤホルダー３６
０の先端に固定されている。静止ギヤ３６２のギア歯
は、基準軸Ａと同軸であり、基準軸Ａに対して外側の向
いている。そして、図５に示すように、静止ギヤ３６２
は各従動ギヤ３６１に噛み合っている。静止ギヤ３６２
と各従動ギヤ３６１の位置関係及び噛み合いが、図５に
併せて示されている。

【００３５】図４から解るように、各磁石機構５は、軸
棒３６３を介してカソード取付枠３２に連結されている
ので、回転駆動源３５１によって主ホルダー３１が回転
し、各ターゲット３０が基準軸Ａの周りに回転する際、
各磁石機構５や各従動ギヤ３６１も一体に基準軸Ａの周
りに回転する（以下、この基準軸Ａ周りの回転を公転と
呼ぶ）。従動ギヤ３６１は基準軸Ａよりの箇所で静止ギ
ヤ３６２に噛み合っているので、上記公転の際、従動ギ
ヤ３６１は、ターゲット３０と同軸の中心軸の周りに回
転する（以下、この回転を自転と呼ぶ）。従動ギヤ３６
１の自転に伴い、磁石機構５も一体に自転する。結局、
磁石機構５は、基準軸Ａの周りの公転と、ターゲット３
０の中心軸の周りの自転とを同時に行うことになる。
尚、ギヤホルダー３６０とユニット取付枠６の間には、
ベアリング７が設けられている。

【００３６】一方、主ホルダー３１の中央を貫くように
してスピンドル３７が設けられている。スピンドル３７
は、先端部分で空洞形成板３３やバッキングプレート３
４等を保持している。スピンドル３７は、右側の部分が
円柱状であり、左側の部分がほぼ同径の円筒状となって
いる。スピンドル３７の右側の円柱状の部分（以下、円
柱部）には、空洞３３０内に冷媒を導入する冷媒導入路
３７１が設けられている。冷媒導入路３７１は、途中か
ら三つに分岐しており、この分岐した先が、各ターゲッ
ト３０の背後の空洞３３０につながっている。また、円
柱部には、各空洞３３０から冷媒を排出する冷媒排出路
３７２が設けられている。冷媒排出路３７２は、図４か
らは明らかでないが、各空洞３３０のそれぞれに三つ設
けられている。

【００３７】スピンドル３７の左側の円筒状の部分（以
下、円筒部）内には、冷媒導入路３７１につながる冷媒
導入管３７３と、冷媒排出路３７２につながる冷媒排出
管３７４が設けられている。図４では一つしか描かれて
いないが、冷媒排出管３７４は、各冷媒排出路３７２の
それぞれに設けられている。また、スピンドル３７の円
柱部及び円筒部を貫くようにして給電ロッド３８１が設
けられている。給電ロッド３８１は、各ターゲット３０
にスパッタ放電用の電力を供給するものである。図４で
は一つの給電ロッド３８１しか描かれていないが、実際
には三つの給電ロッド３８１が設けられている。

【００３８】図４に示すように、給電ロッド３８１の先
端は、空洞形成板３３に接触している。空洞形成板３３
やバッキングプレート３４は、ステンレスや銅のような
金属であり、空洞形成板３３及びバッキングプレート３
４を介してターゲット３０に給電されるようになってい
る。尚、給電ロッド３８１とスピンドル３７との間、及
び、空洞形成板３３やバッキングプレート３４とスピン
ドル３７との間には、不図示の絶縁材が設けられてい
る。このため、給電ロッド３８１が供給する電力がスピ
ンドル３７側に漏れないようになっている。

【００３９】前述した公転に伴い、スピンドル３７も基
準軸Ａの周りに公転する。スピンドル３７の公転に拘わ
らず、電力供給や冷媒の流通ができるよう、スリップリ
ング３８２及びロータリージョイント３７５が設けられ
ている。図４に示すように、スリップリング３８２は、
スピンドル３７の左側の端部を取り囲むよう設けられて
いる。スリップリング３８２には、ケーブルによって各
給電ロッド３８１が結線されている。そして、スリップ
リング３８２には、各ターゲット３０に対応してそれぞ
れ設けられた三つのスパッタ電源４が接続されている。
スリップリング３８２は、回転する円筒体の外側面に板
バネ状の部材を接触させて導通を確保するものである。
ここに使用するスリップリング３８２としては、例えば
グローブテック社製の「φ１５０−６０３ｃｈＳ
Ｒ」等が挙げられる。

【００４０】また、ロータリージョイント３７５は、ス
ピンドル３７の左側の端部に接続されている。ロータリ
ージョイント３７５には、冷媒導入管３７３につながる
冷媒導入口３７６と、冷媒排出管３７４にそれぞれつな
がる三つの冷媒排出口３７７が設けられている。ロータ
リジョイントは、スピンドル３７の回転に拘わらず、冷
媒導入管３７３と冷媒導入口３７６との連通、及び、各
冷媒排出管３７４と各冷媒排出口３７７との連通を確保
するようになっている。このようなロータリージョイン
ト３７５としては、例えば光洋油圧社製のロータリージ
ョイント３７５ＫＴ−４−０２−１Ｗが使用できる。

【００４１】上記ロータリージョイント３７５の冷媒導
入口３７６と各冷媒排出口３７７は、図４に示すよう
に、配管３７８及びサーキュレータ３７９を介してつな
がっている。サーキュレータ３７９により所定の温度に
維持された冷媒は、冷媒導入口３７６、冷媒導入管３７
３及び各冷媒導入路３７１を経由して各空洞３３０に導
入される。そして、冷媒は、各空洞３３０から、各冷媒
排出路３７２、各冷媒排出管３７４及び各冷媒排出口３
７７を経てサーキュレータ３７９に戻る。尚、上述した
三つの給電ロッド３８１、スリップリング３８２及び三
つのスパッタ電源４は、ターゲット３０にスパッタ放電
用の電力を供給する電力供給系を構成している。そし
て、各スパッタ電源４は、独立して出力電圧を調整でき
るようになっており、ターゲット３０に供給される電力
が独立して制御されるようになっている。

【００４２】上記カソードユニット３の構造において、
下地膜作成チャンバー１内で維持される真空のリークが
ないよう、Ｏリングのような封止部材が必要な箇所に設
けられている。特に、本実施形態では、ユニット取付枠
６と主ホルダー３１との間に、磁性流体シール６１を用
いている。磁性流体シール６１は、磁性流体を使用した
封止部材であり、主ホルダー３１の回転を許容しつつ、
主ホルダー３１とユニット取付枠６との間の空間からの
リークを防止している。

【００４３】上記構成に係る下地膜作成チャンバー１内
の構成の動作について、以下に説明する。基板９を保持
したキャリア２が、下地膜作成チャンバー１内に移動
し、所定位置で停止する。所定位置とは、搬送ライン上
前側の基板９の中心が基準軸Ａ上に位置する位置であ
る。下地膜作成チャンバー１内は、排気系１１によって
予めガス導入系１２によって所定の真空圧力に排気され
ている。そして、回転機構及び補助回転機構が動作し、
カソードユニット３と方向規制具３９１が一体に基準軸
Ａの周りに回転するとともに、各ターゲット３０の背後
の磁石機構５がそれぞれのターゲット３０の中心軸の周
りに回転する。

【００４４】この状態で、プロセスガス導入系１２によ
ってプロセスガスを導入しながら排気系１１によって下
地膜作成チャンバー１内を所定の圧力に保ち、スパッタ
電源４を動作させる。この結果、スパッタ放電が生じて
各ターゲット３０がスパッタされ、スパッタされた各タ
ーゲット３０の材料が基板９に達して基板９の表面に所
定の下地膜が作成される。この際、各ターゲット３０は
同一の材料から成り、各ターゲット３０から同一材料の
スパッタ粒子が基板９に到達して下地膜が作成される場
合の他、各ターゲット３０が異なる材料から成る場合も
ある。つまり、各ターゲット３０が異種材料から成るも
のであり、スパッタ粒子が基板９上で合金化して所望の
組成の下地膜が作成される場合もある。いずれにして
も、回転機構によって各ターゲット３０が基板９と同軸
の基準軸Ａの周りを公転しているため、各ターゲット３
０からのスパッタ粒子が基板９上で均一に混ざり合い、
均一な下地膜が作成される。

【００４５】このような下地膜の作成において、方向規
制具３９１及びそれを回転させる回転機構は、磁気異方
性を高める技術的意義を有している。以下、この点につ
いて図６を使用して説明する。図６は、方向規制具３９
１の技術的意義について説明する斜視概略図である。

【００４６】前述したように、ハードディスクのような
磁気記録ディスクにおいて、熱ゆらぎの問題を抑制する
には、磁気記録の際の磁化の方向に保磁力が強くなる磁
気異方性を磁性膜に与えることが有効である。本願の発
明者の研究によると、このような磁気異方性は、下地膜
を作成する際に基板９の表面に入射するスパッタ粒子の
方向をある程度そろえることでも得られることが判って
きた。即ち、発明者の研究によると、下地膜の作成の際
に基板９の表面に入射するスパッタ粒子のうち、基板９
の表面に対して垂直でなく斜めに多く入射させると、磁
性膜の磁気異方性が増すことが判明した。その際、その
斜め入射の方向のうち、基板９の表面に沿った方向成分
が特定の方向にそろっていると、ある方向に磁化された
際に保磁力が高くなる磁気異方性が得られることが判っ
た。

【００４７】どの方向での保磁力が高くなる磁気異方性
にすべきかについては、磁気ヘッドの構成等により異な
る。通常の長手方向記録では、基板の中心と同軸の円周
方向又はその接線方向（以下、単に周方向）に磁化して
記録が行われる。従って、周方向で磁化された際に保持
力が高くなる磁気異方性を付与すべきとされる。

【００４８】ここで、例えばガラス製の基板９上にＣｒ
膜を下地膜として作成し、さらにその上にＣｏＣｒＴａ
膜のような磁性膜を作成する場合、Ｃｒ膜の作成におい
て、基板９の中心から周縁に向かって延びる方向（以
下、径方向）に大きな方向成分を持つスパッタ粒子を多
く入射させながら成膜を行うと、その上に作成される磁
性膜が周方向の磁気異方性を持つようになる。

【００４９】より具体的に説明すると、ターゲット３０
の被スパッタ面における一点から放出されるスパッタ粒
子３００，３０１は、ｃｏｓｉｎｅ則等に従うある分布
を持っているが、基本的には色々な方向に飛行する。し
かしながら、方向規制具３９１があるために、基準軸Ａ
に対して周の接線方向に大きな方向成分を持つスパッタ
粒子３００はその飛行が規制される。即ち、被スパッタ
面のある一点から放出されるスパッタ粒子３００，３０
１のうち、基準軸Ａに対して周の接線方向の方向成分が
無いかあっても小さいスパッタ粒子３０１は、基板９に
到達する。しかしながら、周方向の方向成分を大きく持
つスパッタ粒子３００は、方向規制具３９１に達してし
まう。方向規制具３９１に達したスパッタ粒子３００
は、方向規制具３９１に付着して留まってしまうものが
多く、基板９には到達しない。この結果、基板９に到達
するスパッタ粒子は、基準軸Ａに対して周方向の方向成
分が小さくものが多くなる。つまり、図６に示すよう
に、基板９の径方向の外方の方向成分が大きいスパッタ
粒子が多く入射する。

【００５０】このように基板９の径方向に大きな方向成
分を持つスパッタ粒子が多く入射してＣｒ膜が作成され
ると、そのＣｒ膜を構成する各結晶の多くは、（１，
１，０）面が周方向に向いた状態となる。このため、そ
のＣｒ膜の上にＣｏＣｒＴａ膜を磁性膜として作成する
と、磁化容易軸であるＣｏのｃ軸も周方向に多く向くよ
うになる。この結果、その磁性膜は、周方向で磁化され
た際に保磁力が高くなる磁気異方性を持つようになる。

【００５１】またもし、基板９の上にＮｉＰ膜を作成
し、その上にＣｒ膜とＣｏＣｒＴａ膜を作成した場合、
上記とは異なる方向規制により周方向の磁気異方性を得
るようにする。即ち、下地膜としてのＣｒ膜の作成の
際、周方向に大きな方向成分を持つスパッタ粒子を多く
基板９に入射させる。この結果、その上に作成されるＣ
ｏＣｒＴａ膜は、周方向の磁気異方性を持つようにな
る。いずれにしても、上記のようなスパッタ粒子の方向
規制を行いながら成膜を行うと、テクスチャを形成する
こと無しに高い磁気異方性を得ることができる。

【００５２】尚、方向規制具３９１が放射状に延びる複
数の羽根板３９２から成り、各羽根板３９２が等角度毎
に設けられている構成は、スパッタ粒子の方向規制の作
用を均一に発生させることで成膜を均一にする技術的意
義を有する。この際、各羽根板３９２の成す角度が４５
度より大きいと、基板９の周の接線方向に大きな方向成
分を持つスパッタ粒子３００まで基板９に多く到達する
ようになり、磁気異方性が充分に得られない恐れがあ
る。各羽根板３９２の成す角度が４５度以下であれば、
基板９の径方向に磁化した際に保磁力が高くなる磁気異
方性が充分に得られる。

【００５３】また、方向規制具３９１の構成としては、
本実施形態のような羽根板３９２よりなる構成の他、板
状の部材に断面円形や断面楕円形のスパッタ粒子通過口
を設ける構成も考えられる。スパッタ粒子通過口は、基
板９の径方向に沿って斜めに長いものとされる。しかし
ながら、このような断面円形や断面楕円形のようなスパ
ッタ粒子通過口は、その周面が閉じているため、スパッ
タ粒子通過口の目詰まりが生じやすいという欠点があ
る。即ち、前述したように方向規制具３９１により規制
されるスパッタ粒子３００は、方向規制具３９１の表面
に留まり易い。このため、成膜処理が繰り返される過程
でスパッタ粒子通過口の周面に薄膜が厚く堆積する。こ
の結果、スパッタ粒子通過口の断面積が小さくなり、ス
パッタ粒子通過口を通り抜けて基板９に到達するスパッ
タ粒子がかなり少なくなってしまう。これは、成膜速度
の低下を意味する。このため、断面方向で閉じたスパッ
タ粒子通過口の場合には、成膜処理をある程度の回数繰
り返した後、方向規制具３９１を交換する必要が生じ
る。

【００５４】一方、本実施形態の羽根板３９２よりなる
構成のようにスパッタ粒子通過口がその断面形状におい
て閉じていない場合、堆積膜による断面積の減少の影響
は少なく、成膜処理を多くの回数繰り返しても方向規制
具３９１の交換の必要性は生じない。このため、メンテ
ナンス周期が長く、生産性の向上に貢献できる。尚、ス
パッタ粒子通過口の断面形状は、二カ所以上で開いてい
ても良い。

【００５５】また、方向規制具３９１を回転させる構成
は、より均一な成膜を実現する技術的意義を有する。方
向規制具３９１が回転しない場合、スパッタ粒子３００
が羽根板３９２によって遮蔽される結果、羽根板３９２
がシャドウになってしまうことになる。つまり、基板９
の表面のうち、羽根板３９２を臨む箇所ではスパッタ粒
子３００の入射が少なく膜厚がかなり薄くなってしま
う。一方、本実施形態のように、静止した基板に対して
方向規制具３９１が回転すると、上述したような成膜の
不均一性は生じない。尚、方向規制具３９１がカソード
ユニット３と一体に回転することは必須ではなく、カソ
ードユニット３とは別に方向規制具３９１が回転しても
良い。

【００５６】方向規制具３９１の回転速度は、６〜１２
００ｒｐｍ程度で良い。この程度の回転速度であると、
スパッタ粒子３００の飛行速度は極めて速いので、スパ
ッタ粒子３００にとっては方向規制部３９１は静止して
いるのと等価である。従って、前述した基板９の径方向
に大きな方向成分を有するスパッタ粒子３００が、回転
する羽根板３９２によって遮蔽されてしまう問題はな
い。

【００５７】また、放射状に延びる複数の羽根板３９２
から成る方向規制具３９１の構成は、複数のターゲット
３０の相互汚損を防止する技術的意義も有する。即ち、
あるターゲット３０から放出されたスパッタ粒子が他の
ターゲット３０に付着することがある。付着した他のタ
ーゲット３０からのスパッタ粒子は、再スパッタされて
放出されるものの、各ターゲット３０が異種の材料で形
成されている場合、ターゲット３０からそのターゲット
３０の本来の材料ではないものが放出されることにな
る。このようなことがあると、作成される薄膜の成分の
分布を充分に制御することが難しくなり、不均一な成分
分布の薄膜が出来やすい。

【００５８】本実施形態では、各羽根板３９２により、
あるターゲット３０から放出されたスパッタ粒子が他の
ターゲット３０に付着することが抑制されている。従っ
て、上述したような相互汚染が防止される。尚、各ター
ゲット３０の相互汚損を防止する目的で、各ターゲット
３０が設けられた空間を相互に仕切る仕切板が設けられ
ることもある。

【００５９】本実施形態では、各ターゲット３０と基板
９とが同軸ではなく、偏心した位置に設けられている。
この点も、磁気異方性を高めることと密接に関連してい
る。以下、図７を使用して、この点について説明する。
図７は、ターゲット３０と基板９との偏心配置がもたら
す技術的意義について説明するための図である。

【００６０】前述した方向規制による磁気異方性の獲得
は、基板９に対して垂直ではなく斜めに飛行するスパッ
タを多く入射させながら成膜を行う方がより効果が大き
い。図７（１）に示すように、基板９とターゲット３０
とが同軸上に対向している場合、基板９に入射するスパ
ッタ粒子は、基板９に対して垂直に近い方向に飛行する
ものが比較的多い。一方、図７（２）に示すように、タ
ーゲット３０を基板９に対して偏心して対向させた場
合、基板９に垂直に入射するスパッタ粒子は殆どなく、
多くのスパッタ粒子が基板９に対して斜めに入射する。

【００６１】図７（１）から解るように、基板９とター
ゲット３０とを同軸対向させた場合、各スパッタ粒子は
基板９と平行な面内の方向成分が元々少ないため、前述
した方向規制具３９１により方向規制を行っても、磁気
異方性を高くする効果はあまり得られない。これに対
し、図７（２）に示すように、ターゲット３０を基板９
に偏心させた場合、各スパッタ粒子は、基板９と平行な
面内の方向成分を大きく持つため、その面内での方向規
制が大きく効いてくる。このため、磁気異方性を高くす
る効果が著しい。

【００６２】偏心のさせ方については、基板９やターゲ
ット３０の大きさ、両者の距離、さらにはターゲット３
０からのスパッタ粒子の放出方向分布特性等によって変
わるが、基板９の中心とターゲット３０とを結ぶ線が基
板９の法線に対して成す角（図７（２）にθで示す）
が、１５度から７５度の範囲になっていれば、磁気異方
性獲得の効果が充分に得られる。尚、図７（２）に示す
ように、偏心させたターゲット３０が一つのみである場
合、ターゲット３０又は基板９を、基板９の中心軸の周
りに相対的に回転させる構成は必須である。複数ある場
合は、均等に配置することで回転を不要する場合もある
が、やはり回転させる方が成膜の均一性の向上の点で好
ましい。

【００６３】次に、上記下地膜作成チャンバー１以外の
装置の構成について説明する。図１に示す磁性膜作成チ
ャンバー８４は、上述した下地膜作成チャンバー１と同
様に、スパッタリングにより成膜を行うチャンバーであ
る。磁性膜にはＣｒＣｒＴａ合金等が用いられるので、
ターゲット３０はこのような材料からなる。磁性膜作成
チャンバー８４内の構成としては、基板９とターゲット
３０が静止して向き合う通常の静止対向型の構成でも良
いし、前述したように、ターゲット３０が回転する構成
でも良い。また、同様の方向規制具３９１を使用して磁
性膜の作成を行う場合もある。下地膜作成の場合と同様
の方向規制を行いながら磁性膜を作成すると、さらに磁
気異方性が高く得られると予想される。

【００６４】プリヒートチャンバー８３は、成膜に先だ
って基板９を所定温度まで加熱するチャンバーである。
成膜の際の維持すべき基板９の温度は室温以上であるこ
とが多く、下地膜作成チャンバー１等に到達した際に基
板９が所定の高温になっているよう、プリヒートチャン
バー８３で基板９が加熱される。また、加熱の別の目的
は、脱ガス即ち吸蔵ガスの放出である。

【００６５】保護膜作成チャンバー８５は、前述したＤ
ＬＣ膜を保護膜として作成するものである。保護膜作成
チャンバー８５は、プラズマＣＶＤ又はスパッタリング
によりＤＬＣ膜を作成するよう構成される。プラズマＣ
ＶＤによる場合、ＣＨ_４等の有機系のガスを導入し、
高周波放電によりプラズマを形成するよう構成される。
プラズマ中でガスの分解が生じて炭素が生成され、基板
９の表面にカーボン膜が堆積する。この際、基板９の温
度をある程度の高温にすると、膜がＤＬＣ膜として成長
する。また、スパッタリングによりＤＬＣ膜を作成する
場合、カーボン製のターゲット３０を使用する。その
他、処理チャンバー８６は、必要に応じて、保護膜の上
に潤滑層を形成する潤滑層形成チャンバー等として構成
される。

【００６６】次に、方法の発明の説明を兼ねて本実施形
態の装置の動作について説明する。まず、ロードロック
チャンバー１内で未処理の基板９が最初のキャリア２に
搭載される。このキャリア２はプリヒートチャンバー８
３に移動して、基板９がプリヒートされる。この際、次
のキャリア２への未処理の基板９の搭載動作が行われ
る。１タクトタイムが経過すると、キャリア２は下地膜
作成チャンバー１に移動し、基板９に下地膜が作成され
る。この際、次のキャリア２はプリヒートチャンバー８
３に移動し、基板９がプリヒートされ、ロードロックチ
ャンバー１内でさらに次のキャリア２への基板９の搭載
動作が行われる。

【００６７】このようにして、１タクトタイム毎にキャ
リア２が移動し、プリヒート、下地膜の作成、磁性膜の
作成、保護膜の作成の順で処理が行われる。そして、保
護膜の作成の後、キャリア２はアンロードロックチャン
バー２に達し、このキャリア２から処理済みの基板９の
回収動作が行われる。尚、本実施形態では、下地膜作成
チャンバー１は二つ設けられている。従って、最初の下
地膜作成チャンバー１で半分の厚さの成膜を行い、次に
下地膜作成チャンバー１で残りの半分の厚さの成膜を行
う。この点は、磁性膜作成チャンバー８４や保護膜作成
チャンバー８５でも同じである。

【００６８】上記構成及び動作に係る本実施形態の装置
によれば、方向規制具３９１が設けられているので、前
述したように、テクスチャを形成することなく高い磁気
異方性を磁性膜に付与することができる。加えて、方向
規制具３９１は、断面形状が閉じておらず一カ所で開い
ているので、スパッタ粒子通過口の目詰まりの問題も少
ない。また、方向規制具３９１が基準軸Ａの周りに回転
するので、成膜がより均一になる。

【００６９】また、方向規制具３９１は基板９と同軸上
に設けられており、複数の羽根板３９２が軸対称に設け
られているいるとともに、各ターゲット３０もこの軸に
対して対称に設けられているので、この点でも基板９へ
の成膜がより均一になる。また、ターゲット３０が複数
設けられているため、前述したように、生産性を向上さ
せたり、所望の組成の磁性膜を作成したりすることが容
易に行える。この際、各ターゲット３０が等間隔に配置
され、それらが基板９に対して相対的に回転するので、
成膜がより均一になる。尚、方向規制具３９１を回転さ
せる機構と各ターゲット３０を回転させる機構が、一つ
の回転機構で兼用されているので、機構的に簡略にな
り、装置のコストも安価になる。

【００７０】上記実施形態では、放射状に延びる羽根板
３９２からなる方向規制具３９１が採用されたが、これ
以外にも多くの異なる構成が考えられる。図８は、他の
方向規制具３９１の構成の一例及びその技術的意義につ
いて示した斜視概略図である。図８に示す例では、方向
規制具３９１は、羽根板３９２が基準軸Ａに対して斜め
になっており、送風用のファンに類似した構成となって
いる。図８では二枚の羽根板３９２のみが描かれている
が、同様に斜めの姿勢で等角度毎に８枚から１２枚程度
設けられている。

【００７１】この図８の構成によると、前述した実施形
態とは逆に、基板９の径方向に大きな方向成分を持つス
パッタ粒子３０１が方向規制され、相対的に、基板９の
周の接線方向に大きな方向成分を持つスパッタ粒子３０
０が方向規制具３９１を通り抜け易くなる。このため、
この図８の構成によると、周方向に磁化された際に保持
力が高くなる磁気異方性が得られる。

【００７２】次に、ターゲット３０の構成の他の例につ
いて説明する。図９は、ターゲット３０が他の構成であ
る薄膜作成装置の主要部を示した斜視概略図である。図
９に示す例では、ターゲット３０は一つのみとなってい
る。このターゲット３０は、図９に示すように、円盤状
の部材の中央に同心の円形の開口を設けた環状であり、
全体として基板９と同軸上に配置されている。

【００７３】この例のターゲット３０は、前述した実施
形態における三つのターゲット３０を周状につなげたの
と等価な構成となっている。このような構成の場合、タ
ーゲット３０は一つで足り、またターゲット３０を回転
させることも不要である。そして、図７（２）に示すよ
うに、基板９に対して斜めに飛行するスパッタ粒子が多
く入射するので、磁気異方性を付与する効果が高く得ら
れる。

【００７４】尚、上記各実施形態では、静止した基板９
に対して方向規制具３９１を回転させたが、方向規制具
３９１を静止させ、基板９を回転させても同様の効果が
得られる。また、各ターゲット３０が回転する構成は必
須ではなく、各ターゲット３０が静止しながら成膜が行
われる場合もある。この場合、いずれかのターゲット３
０の正面に基板９を配置し、基板９又はターゲット３０
を回転させて順次別のターゲット３０を基板９の正面に
配置して成膜が行われる場合もある。この構成は、各タ
ーゲット３０によって多層膜を作成する場合に好適な構
成である。

【００７５】また、上記実施形態では、磁気記録ディス
クとして専らハードディスクを採り上げたが、フレキシ
ブルディスクやＺＩＰディスクのような他の磁気記録デ
ィスクでもよい。また、光磁気ディスク（ＭＯディス
ク）のような磁気の作用とともに磁気以外の作用を利用
する記録ディスクについても、本願発明を利用すること
ができる。さらに、磁気記録ディスクの用途の他、ＭＲ
ＡＭ（Magnetic RandomAccess Memory)のような磁気の
作用を使用した半導体メモリ等の製造用とすることがで
きる。尚、前述したように、本願発明の方法によれば、
テクスチャを形成することなしに高い磁気異方性が得ら
れるが、本願発明は、テクスチャの形成を排除するもの
ではない。テクスチャが形成されている状態で本願発明
のようにスパッタ粒子の方向規制を行いながら成膜を行
うと、さらに磁気異方性が高く得られる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１記載
の発明によれば、テクスチャを形成無しの場合でも高い
磁気異方性が得られる。このため、熱ゆらぎの問題を解
決しつつスペーシングの低減による高記録密度化が可能
となる。また、堆積する薄膜により方向規制具が目詰ま
りする問題が少なく、成膜速度の減少やメンテナンス周
期が短くなることによる生産性の低下等も問題も少な
い。また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加
え、方向規制具及びターゲットが基板に対して軸対称な
構成であるので、この点でも基板への成膜がより均一に
なる。また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に
加え、基板の径方向に大きな方向成分を持つスパッタ粒
子を多く入射させることで磁気異方性が得られ、その際
の成膜が均一にできる。また、請求項５記載の発明によ
れば、上記効果に加え、基板の周方向に大きな方向成分
を持つスパッタ粒子を多く入射させることで磁気異方性
が得られ、その際の成膜が均一にできる。また、請求項
６記載の発明によれば、上記効果に加え、方向規制具が
基板に対して相対的に回転するので、方向規制具により
形成されるシャドウのために成膜が不均一になることが
ない。また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に
加え、ターゲットは複数設けられており、各ターゲット
は、その中心が基板と同軸の円周上に等間隔に位置する
よう設けられているので、生産性を向上させたり、所望
の組成の磁性膜を作成したりすることが容易に行える。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、
方向規制具の回転と各ターゲットの回転とが一つの機構
で行われるので、機構的に簡略になり、装置のコストも
安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係る薄膜作成装置の概略
構成を示す平面図である。

【図２】下地膜作成チャンバー１の構成を説明する側面
断面概略図である。

【図３】図１の実施形態における方向規制具３９１の斜
視概略図である。

【図４】図２に示す磁性膜作成チャンバーにおいて、各
ターゲット３０及び方向規制具３９１を回転させる回転
機構の詳細について示した側断面概略図である

【図５】ターゲット３０の形状や配置位置等を説明する
側面概略図である。

【図６】方向規制具３９１の技術的意義について説明す
る斜視概略図である。

【図７】ターゲット３０と基板９との偏心配置がもたら
す技術的意義について説明するための図である。

【図８】他の方向規制具３９１の構成の一例及びその技
術的意義について示した斜視概略図である。

【図９】ターゲット３０が他の構成である薄膜作成装置
の主要部を示した斜視概略図である。

【図１０】従来の技術の課題について説明する図であ
る。

【符号の説明】

１磁性膜作成チャンバー１１排気系１２ガス導入系２キャリア３カソードユニット３０ターゲット３５１回転駆動源３９１方向規制具３９２羽根板４スパッタ電源５磁石機構９基板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年９月１２日（２００２．９．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、磁気記録層用の磁性
膜又はその磁性膜の下に予め作成される下地膜を基板に
作成する薄膜作成装置であって、作成する磁性膜又は下
地膜の材料より成るターゲットからスパッタリングによ
り放出されるスパッタ粒子を選択的に通過させることに
より磁性膜に磁気異方性を与える方向規制具がターゲッ
トと基板との間に設けられており、方向規制具は、ター
ゲットと基板とを結ぶ方向に貫通させたスパッタ粒子通
過口を有するものであって、このスパッタ粒子通過口の
断面形状は、特定の方向に長いものであって閉じておら
ず一カ所で開いているという構成を有する。また、上記
課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求
項１の構成において、前記方向規制具は前記基板と同軸
上に設けられており、前記スパッタ粒子通過口は複数設
けられていて軸対称の形状及び配置であるという構成を
有する。また、上記課題を解決するため、請求項３記載
の発明は、前記請求項２の構成において、前記方向規制
具は、中心軸から放射状に延びる複数の羽根板から成る
ものであるという構成を有する。また、上記課題を解決
するため、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成
において、前記複数の羽根板は、幅方向が基板に垂直で
あり、４５度以下の角度ごとに設けられているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項５
記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記複数
の羽根板は、基板に垂直な方向に対して互いに等しい斜
めの角度の姿勢で設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明
は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記
方向規制具を前記基板に対して相対的に回転させる回転
機構が設けられているこという構成を有する。また、上
記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請
求項１の構成において、前記ターゲットは、前記基板か
ら偏心した位置に設けられており、前記ターゲットを前
記基板と同軸の回転軸の周りに回転させる回転機構が設
けられているという構成を有する。また、上記課題を解
決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１の構
成において、前記ターゲットは複数設けられており、各
ターゲットは、その中心が基板と同軸の円周上に等間隔
に位置するよう設けられているとともに、各ターゲット
を基板に対して相対的に基板と同軸の回転軸の周りに回
転させる回転機構が設けられているという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発
明は、前記請求項７又は８の構成において、前記ターゲ
ットの中心軸と前記基板の中心軸とは平行であり、前記
ターゲットの中心と前記基板の中心とを結ぶ線が基板の
法線に対して成す角は、１５度から７５度の範囲である
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項１０記載の発明は、前記請求項９の構成におい
て、前記請求項７の構成において、前記方向規制具を前
記基板に対して相対的に前記軸の周りに回転させる回転
機構が設けられており、この回転機構は、前記各ターゲ
ットを回転させる回転機構に兼用されているという構成
を有する。また、上記課題を解決するため、請求項１１
記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成にお
いて、前記ターゲットは前記基板と同軸に設けられてお
り、前記基板と同軸の開口を中央に有する環状である
という構成を有する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】本実施形態では、基板９の両面に同時に成
膜するため、キャリア２に保持された基板９の両側にカ
ソードユニット３が配置されている。カソードユニット
３は、ターゲット３０や磁石機構５を含んでいる。尚、
本実施形態では、後述するように三つのターゲット３０
が使用されている。三つのターゲット３０は、Ｃｒ又は
Ｃｒ合金のような全て同じ材料で形成される場合もある
が、異種の材料の複数のターゲット３０を同時にスパッ
タして目的とする組成の薄膜を作成する場合のように、
異種材料より成るターゲット３０を使用する場合もあ
る。また、ターゲット３０の数は三つ以上とされる場合
もある。いずれにしても、複数のターゲット３０を使用
すると、生産性を向上させたり、所望の組成の下地膜を
作成したりすることが容易に行える。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】図３に示すように、本実施形態における方
向規制具３９１は、中心軸から放射状に延びる羽根板３
９２から成っている。本実施形態では、方向規制具３９
１は九つの羽根板３９２から成っており、それらの間隔
は等角度即ち４０度間隔である。この方向規制具３９１
と基板９とは同軸上である。正確には、方向規制具３９
１と同軸になる位置で基板９が停止するようになってい
る。各羽根板３９２は、図３に示すように、放射方向
（中心軸から延びる半径方向）に長く、軸方向が幅方向
となっている。各羽根板３９２は、中心軸に近いところ
では幅が広く、遠いところで幅が狭くなっている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】図２に示す左右のカソードユニット３は同
様の構造（基板９を挟んで対称の構造）であり、図４に
はそのうち左側のカソードユニット３の詳細が示されて
いる。尚、図４は、図示の都合上、完全な鉛直面での断
面図ではなく、図５におけるＸ−Ｘ面での矢視方向から
見た断面となっている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】より具体的に説明すると、ターゲット３０
の被スパッタ面における一点から放出されるスパッタ粒
子３００，３０１は、ｃｏｓｉｎｅ則等に従うある分布
を持っているが、基本的には色々な方向に飛行する。し
かしながら、方向規制具３９１があるために、基準軸Ａ
に対して周の接線方向に大きな方向成分を持つスパッタ
粒子３００はその飛行が規制される。即ち、被スパッタ
面のある一点から放出されるスパッタ粒子３００，３０
１のうち、基準軸Ａに対して周の接線方向の方向成分が
無いかあっても小さいスパッタ粒子３０１は、基板９に
到達する。しかしながら、接線方向の方向成分を大きく
持つスパッタ粒子３００は、方向規制具３９１に達して
しまう。方向規制具３９１に達したスパッタ粒子３００
は、方向規制具３９１に付着して留まってしまうものが
多く、基板９には到達しない。この結果、基板９に到達
するスパッタ粒子は、基準軸Ａに対して接線方向の方向
成分が小さくものが多くなる。つまり、図６に示すよう
に、基板９の径方向の内方の方向成分が大きいスパッタ
粒子が多く入射する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】一方、本実施形態の羽根板３９２よりなる
構成のようにスパッタ粒子通過口がその断面形状におい
て閉じていない構成の方向規制具の場合、堆積膜による
断面積の減少の影響は少なく、成膜処理を多くの回数繰
り返しても交換の必要性は生じない。このため、メンテ
ナンス周期が長く、生産性の向上に貢献できる。尚、ス
パッタ粒子通過口の断面形状は、二カ所以上で開いてい
ても良い。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】前述した方向規制による磁気異方性の獲得
は、基板９に対して垂直ではなく斜めに飛行するスパッ
タを多く入射させながら成膜を行う方がより効果が大き
い。図７（１）に示すように、基板９とターゲット３０
とが同軸上に対向している場合、基板９に入射するスパ
ッタ粒子は、基板９に対して垂直に近い方向に入射する
ものが比較的多い。一方、図７（２）に示すように、タ
ーゲット３０を基板９に対して偏心して対向させた場
合、基板９に垂直に入射するスパッタ粒子は殆どなく、
多くのスパッタ粒子が基板９に対して斜めに入射する。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】偏心のさせ方については、基板９やターゲ
ット３０の大きさ、両者の距離、さらにはターゲット３
０からのスパッタ粒子の放出方向分布特性等によって変
わるが、基板９の中心とターゲット３０の中心とを結ぶ
線が基板９の法線に対して成す角（図７（２）にθで示
す）が、１５度から７５度の範囲になっていれば、磁気
異方性獲得の効果が充分に得られる。尚、図７（２）に
示すように、偏心させたターゲット３０が一つのみであ
る場合、ターゲット３０又は基板９を、基板９の中心軸
の周りに相対的に回転させる構成は必須である。複数あ
る場合は、均等に配置することで回転を不要する場合も
あるが、やはり回転させる方が成膜の均一性の向上の点
で好ましい。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６３】次に、上記下地膜作成チャンバー１以外の
装置の構成について説明する。図１に示す磁性膜作成チ
ャンバー８４は、上述した下地膜作成チャンバー１と同
様に、スパッタリングにより成膜を行うチャンバーであ
る。磁性膜にはＣｒＣｒＴａ合金等が用いられるので、
ターゲットはこのような材料からなる。磁性膜作成チャ
ンバー８４内の構成としては、基板９とターゲットが静
止して向き合う通常の静止対向型の構成でも良いし、前
述したように、ターゲットが回転する構成でも良い。ま
た、同様の方向規制具を使用して磁性膜の作成を行う場
合もある。下地膜作成の場合と同様の方向規制を行いな
がら磁性膜を作成すると、さらに磁気異方性が高く得ら
れると予想される。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】次に、方法の発明の説明を兼ねて本実施形
態の装置の動作について説明する。まず、ロードロック
チャンバー８１内で未処理の基板９が最初のキャリア２
に搭載される。このキャリア２はプリヒートチャンバー
８３に移動して、基板９がプリヒートされる。この際、
次のキャリア２への未処理の基板９の搭載動作が行われ
る。１タクトタイムが経過すると、キャリア２は下地膜
作成チャンバー１に移動し、基板９に下地膜が作成され
る。この際、次のキャリア２はプリヒートチャンバー８
３に移動し、基板９がプリヒートされ、ロードロックチ
ャンバー８１内でさらに次のキャリア２への基板９の搭
載動作が行われる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】このようにして、１タクトタイム毎にキャ
リア２が移動し、プリヒート、下地膜の作成、磁性膜の
作成、保護膜の作成の順で処理が行われる。そして、保
護膜の作成の後、キャリア２はアンロードロックチャン
バー８２に達し、このキャリア２から処理済みの基板９
の回収動作が行われる。尚、本実施形態では、下地膜作
成チャンバー１は二つ設けられている。従って、最初の
下地膜作成チャンバー１で半分の厚さの成膜を行い、次
に下地膜作成チャンバー１で残りの半分の厚さの成膜を
行う。この点は、磁性膜作成チャンバー８４や保護膜作
成チャンバー８５でも同じである。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】この図８の構成によると、前述した実施形
態とは逆に、基板９の径方向に大きな方向成分を持つス
パッタ粒子３０１が方向規制され、相対的に、基板９の
周の接線方向に大きな方向成分を持つスパッタ粒子３０
０が方向規制具３９１を通り抜け易くなる。このため、
この図８の構成によると、例えば地下膜としてＣｒ膜を
作成した場合、径方向に磁化された際に保持力が高くな
る磁気異方性が得られる。また、基板９上にＮｉＰ膜を
作成し、その上にＣｒ膜とＣｏＣｒＴａ膜を作成した場
合、周方向の磁気異方性が得られる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】図２に示す下地膜作成チャンバーにおいて、各
ターゲット３０及び方向規制具３９１を回転させる回転
機構の詳細について示した側断面概略図である

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 BC06 BD11 CA05 EA07 5D112 AA03 AA05 BB06 BD02 FA04 FB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録層用の磁性膜又はその磁性膜の
下に予め作成される下地膜を作成する薄膜作成装置であ
って、作成する磁性膜又は下地膜の材料より成るターゲットか
らスパッタリングにより放出されるスパッタ粒子を選択
的に通過させることにより磁性膜に磁気異方性を与える
方向規制具がターゲットと基板との間に設けられてお
り、方向規制具は、ターゲットと基板とを結ぶ方向に貫通さ
せたスパッタ粒子通過口を有するものであって、このス
パッタ粒子通過口の断面形状は、特定の方向に長いもの
であって閉じておらず一カ所で開いていることを特徴と
する薄膜作成装置。
【請求項２】前記方向規制具は前記基板と同軸上に設
けられており、前記スパッタ粒子通過口は複数設けられ
ていて軸対称の形状及び配置であることを特徴とする請
求項１記載の薄膜作成装置。
【請求項３】前記方向規制具は、中心軸から放射状に
延びる複数の羽根板から成るものであることを特徴とす
る請求項２記載の薄膜作成装置。
【請求項４】前記複数の羽根板は、幅方向が基板に垂
直であり、４５度以下の角度ごとに設けられていること
を特徴とする請求項３の薄膜作成装置。
【請求項５】前記複数の羽根板は、基板に垂直な方向
に対して互いに等しい斜めの角度の姿勢で設けられてい
ることを特徴とする請求項３記載の薄膜作成装置。
【請求項６】前記方向規制具を前記基板に対して相対
的に前記軸の周りに回転させる回転機構が設けられてい
ることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の薄
膜作成装置。
【請求項７】前記ターゲットは、前記基板から偏心し
た位置に設けられており、前記ターゲットを前記基板と
同軸の回転軸の周りに回転させる回転機構が設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の薄膜作成装置。
【請求項８】前記ターゲットは複数設けられており、
各ターゲットは、その中心が基板と同軸の円周上に等間
隔に位置するよう設けられているとともに、各ターゲッ
トを基板に対して相対的に基板と同軸の回転軸の周りに
回転させる回転機構が設けられていることを特徴とする
請求項１記載のに記載の薄膜作成装置。
【請求項９】前記ターゲットの中心軸と前記基板の中
心軸とは平行であり、前記ターゲットの中心と前記基板
の中心とを結ぶ線が基板の法線に対して成す角は、１５
度から７５度の範囲であることを特徴とする請求項７又
は８記載の薄膜作成装置。
【請求項１０】前記方向規制具を前記基板に対して相
対的に前記軸の周りに回転させる回転機構が設けられて
おり、この回転機構は、前記各ターゲットを回転させる
回転機構に兼用されていることを特徴とする請求項９記
載の薄膜作成装置。
【請求項１１】前記ターゲットは前記基板と同軸に設
けられており、前記基板と同軸の開口を中央に有する環
状であることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記
載の薄膜作成装置。