JP2010106290A - 成膜装置および成膜方法、磁気記録媒体、磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲッター作用を有する材料からなる薄膜が基板上に成膜されにくく、反応チャンバ内の雰囲気に存在する不純物ガスを効果的に除去して反応チャンバ内の真空度を高めることができる成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】ターゲット１１８が、磁性材料領域１８ａと、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるゲッター材料領域１８ｃとを含むものであり、基板２００とターゲット１１８との間にシールド部材２１が設けられ、シールド部材２１が、磁性材料領域１８ａ側に向かって基板２００全面を露出させるものであって、磁性材料領域１８ａから発生したスパッタ粒子を通過させる開口部２１ａと、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子を遮るものであって、表面にゲッター材料からなるゲッター膜が形成される遮断部２１ｂとを有している成膜装置とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、スパッタ法によって基板上に磁性層を形成するための成膜装置および成膜方法に関し、特に、ハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体を構成する磁性層を形成する際などに好適に用いられる成膜装置および成膜方法に関するものである。

近年、ハードディスク装置、フレキシブルディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。
また、磁気記録媒体の性能を向上させるために、磁気記録媒体を構成する磁気記録層の多層化が進められている。磁気記録層の多層化に伴って、磁気記録層を構成する各層の厚みが数Å〜１００Å程度と薄くなってきている。また、最近、磁気記録媒体の性能を向上させるために、磁気記録層を構成する磁性層の品質をより一層向上させることが要求されている。

磁気記録層は、一般にスパッタ法によって形成されており、スパッタ法によって薄く高品質な磁性層を形成するためには、反応チャンバ内の雰囲気を高度に制御する必要がある。反応チャンバ内の雰囲気を制御するためには、反応チャンバ内の真空度を向上させる必要がある。

この要求に対応する技術として、スパッタチャンバーに真空度を向上させる手段を追加する技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｂａから選ばれた一種または複数種の元素からなるフィラメントと、フィラメントの加熱手段とを有するゲッター手段を反応室の内部に設けた薄膜作成装置が記載されている。
また、ゲッター効果を用いて減圧する技術としては、真空容器内にゲッタ作用を持つ薄膜を配し、到達圧力または残留ガスを現象させる減圧方法（例えば、特許文献２参照）がある。特許文献２には、気体分子を吸着するゲッタ作用の高い金属として、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇが記載されている。

また、特許文献３には、真空容器内に、有機物質を吸着する物質として、清浄化されたアルミニウム、鉄、亜鉛、ニクロム、チタンから選ばれた少なくとも１種を存在させる真空処理方法が記載されている。
特開２００１−１８１８２０号公報 特開平６−３４０９６５号公報 特開平３−２４２４７６号公報

しかしながら、従来の技術では、ゲッター作用を有する材料からなる薄膜が基板上に成膜されてしまう場合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ゲッター作用を有する材料からなる薄膜が基板上に成膜されにくく、反応チャンバ内の雰囲気に存在する不純物ガスを効果的に除去して反応チャンバ内の真空度を高めることができ、スパッタ法により基板上に高品質な磁性層を形成できる成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明の成膜方法により得られた高品質な磁性膜を備えた磁気記録媒体および磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）スパッタ法によって基板上に成膜するための成膜装置であって、反応チャンバと、前記反応チャンバ内に配置されたターゲットと、前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタ粒子発生手段とを備え、前記ターゲットが、成膜材料領域と、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるゲッター材料領域とを含むものであり、前記基板と前記ターゲットとの間にシールド部材が設けられ、前記シールド部材が、前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させるものであって、前記成膜材料領域から発生したスパッタ粒子を通過させる開口部と、前記ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を遮るものであって、表面に前記ゲッター材料からなるゲッター膜が形成される遮断部とを有していることを特徴とする成膜装置。
（２）前記ゲッター材料領域が、円環状で前記成膜材料領域を取り囲むように設けられ、前記シールド部材が、前記ゲッター材料領域の中心と前記基板の中心とを繋ぐ線を軸とし、前記ターゲット側から前記基板側に向かって徐々に直径が大きくなる円筒状のものであり、前記ターゲット側の端部の直径が前記ゲッター材料領域の内径よりも小さいものであることを特徴とする（１）に記載の成膜装置。

（３）前記ゲッター材料が、Ｃｒを含有するものであることを特徴とする（１）または（２）に記載の成膜装置。
（４）前記スパッタ粒子発生手段が、各々独立して電力が供給される第１カソードと第２カソードとを備えたものであり、前記第１カソードが、前記成膜材料領域からスパッタ粒子を発生させるものであり、前記第２カソードが、前記ゲッター材料領域からスパッタ粒子を発生させるものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の成膜装置。
（５）前記成膜材料領域が、磁性材料からなる磁性材料領域であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の成膜装置。

（６）スパッタ法によって基板上に成膜するための成膜方法において、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるターゲットのゲッター材料領域からスパッタ粒子を発生させ、前記ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を前記基板と前記ターゲットとの間でシールド部材の遮断部によって遮りながら、前記遮断部の表面に前記ゲッター材料からなるゲッター膜を形成して反応チャンバ内の真空度を高める真空工程と、前記ターゲットの成膜材料領域からスパッタ粒子を発生させ、前記シールド部材の前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させる開口部を介して、前記成膜材料領域から発生されたスパッタ粒子を前記基板全面上に供給し、前記基板上に成膜する成膜工程とを備えることを特徴とする成膜方法。
（７）前記ゲッター材料が、Ｃｒを含有するものであることを特徴とする（６）に記載の成膜方法。

（８）（６）または（７）に記載の成膜方法により得られた磁性層を備えたことを特徴とする磁気記録媒体。
（９）磁気記録媒体と当該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、前記磁気記録媒体が、（８）に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。

本発明の成膜装置は、ターゲットが、成膜材料領域と、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるゲッター材料領域とを含むものであり、前記基板と前記ターゲットとの間にシールド部材が設けられ、前記シールド部材が、前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させるものであって、前記成膜材料領域から発生したスパッタ粒子を通過させる開口部と、前記ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を遮るものであって、表面に前記ゲッター材料からなるゲッター膜が形成される遮断部とを有しているので、遮断部に形成されたゲッター膜が反応チャンバ内の雰囲気に存在する不純物ガスと結合することによって、反応チャンバ内の不純物ガスを効果的に除去することができる。よって、本発明の成膜装置によれば、反応チャンバ内の真空度を効果的に高めることができる。

しかも、本発明の成膜装置では、前記基板と前記ターゲットとの間にシールド部材が設けられ、前記シールド部材が、ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を遮る遮断部を有しているので、ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子が基板に到達することを防止することができ、ゲッター材料からなる薄膜が基板上に成膜されることを防止できる。
さらに、本発明の成膜装置では、シールド部材が、前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させるものであって、前記成膜材料領域から発生したスパッタ粒子を通過させる開口部を有しているので、成膜材料領域から発生したスパッタ粒子は、シールド部材の影響を受けることなく基板全面上に供給される。

このように、本発明の成膜装置によれば、シールド部材によってゲッター材料からなる薄膜が基板上に成膜されることを防止できるとともに、シールド部材の影響を受けることなく基板上に成膜材料からなる膜を成膜でき、しかも、反応チャンバ内の雰囲気に存在する不純物ガスを効果的に除去して反応チャンバ内の真空度を高めることができるので、スパッタ法により基板上に高品質な膜を形成できる。

また、本発明の成膜方法は、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるターゲットのゲッター材料領域からスパッタ粒子を発生させ、前記ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を前記基板と前記ターゲットとの間でシールド部材の遮断部によって遮りながら、前記遮断部の表面に前記ゲッター材料からなるゲッター膜を形成して反応チャンバ内の真空度を高める真空工程と、前記ターゲットの成膜材料領域からスパッタ粒子を発生させ、前記シールド部材の前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させる開口部を介して、前記成膜材料領域から発生されたスパッタ粒子を前記基板全面上に供給し、前記基板上に成膜する成膜工程とを備える方法であるので、真空工程において、ゲッター材料からなる薄膜が基板上に成膜されることをシールド部材の遮断部によって防止しつつ、遮断部の表面にゲッター膜を形成して反応チャンバ内の雰囲気に存在する不純物ガスを除去し、反応チャンバ内の真空度を高めることができ、成膜工程においてシールド部材の影響を受けることなく基板上に成膜できるので、スパッタ法により基板上に高品質な膜を形成できる。

また、本発明の磁気記録媒体および磁気記録再生装置は、本発明の成膜方法により得られた磁性膜を備えたものであるので、高品質な磁性膜を備えたものとなる。

以下、本発明を、図面を参照して具体的に説明する。
「磁気記録媒体」
図１は、本発明の磁気記録媒体の一例である垂直磁気記録媒体を示した断面図である。図１に示す垂直磁気記録媒体１０は、非磁性基板１の両面に、それぞれ、軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、下地層４、磁気記録層５、保護層６、潤滑層７が順に積層された構造を有している。図１に示す垂直磁気記録媒体１０は、後述する本発明の成膜装置を用いる本発明の成膜方法により得られた磁性層からなる磁気記録層５を備えたものである。

非磁性基板１としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス、アモルファスガラス等のガラス製基板を用いることが好ましい。

軟磁性裏打ち層２は、垂直磁気記録媒体１０に信号を記録する際、磁気ヘッドからの記録磁界を導き、磁気記録層５に対して記録磁界の垂直成分を効率よく印加する働きをするものである。
軟磁性裏打ち層２の材料としては、ＦｅＣｏ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＴａＺｒ系合金などいわゆる軟磁気特性を有する材料を用いることができる。また、軟磁性裏打ち層２は、単層構成であってもよいが、２層の軟磁性層の間に、Ｒｕなどの極薄い非磁性薄膜をはさみ、軟磁性層間に反強磁性結合を持たせた構造であってもよい。
また、軟磁性裏打ち層２の総膜厚は、通常２０（ｎｍ）〜１２０（ｎｍ）程度であるが、記録再生特性と書き込み特性とのバランスにより適宜決定される

配向制御層３は、磁気記録層５の配向性を制御するものである。配向制御層３の材料としては、Ｔａやｆｃｃ（１１１）結晶面配向するＮｉ、Ｎｉ−Ｎｂ、Ｎｉ−Ｔａ、Ｎｉ−Ｖ、Ｎｉ−ＷなどのＮｉ合金を用いることが好ましい。

下地層４の材料としては、磁気記録層５と同様にｈｃｐ構造をとる、ＲｕやＲｅ、またはそれらの合金を用いることが好ましい。
下地層４の総膜厚は、記録再生特性と書き込み特性とのバランスから５（ｎｍ）以上２０（ｎｍ）以下であることが好ましい。

磁気記録層５に用いられる強磁性材料としては、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔを含み、これにグラニュラ構造を形成するための酸化物を添加したものを用いることが好ましい。酸化物としてはＳｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｗ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔａ酸化物およびＲｕ酸化物のいずれか１種以上を含むものが好ましい。これらの酸化物を添加した強磁性材料としては、例えばＣｏＣｒＰｔ−Ｓｉ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔｉ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｗ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｏ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔａ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｒｕ酸化物、ＣｏＲｕＰｔ−Ｓｉ酸化物、ＣｏＣｒＰｔＲｕ−Ｓｉ酸化物などを挙げることができる。磁気記録層５には、これらの酸化物を２種以上添加することも可能である。

保護層６は、磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体１０との接触によるダメージから垂直磁気記録媒体１０を保護するためのものである。保護層６としては、カーボン膜、ＳｉＯ_２膜などが用いられるが、カーボン膜が好ましく用いられる。
保護層６の膜厚は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、好ましくは２ｎｍ〜６ｎｍ程度、さらに好ましくは２ｎｍ〜４ｎｍである。

潤滑層７に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられる。また、潤滑層７は、通常１〜４ｎｍの厚さで形成される。

次に、本発明の成膜装置および成膜方法を、図１に示す垂直磁気記録媒体１０の磁気記録層５を成膜する場合を例に挙げて説明する。
「成膜装置」
図２は、本発明の成膜装置であるスパッタ装置の一例を示す縦断面図、図３は、図２に示す成膜装置を図２中右側から見た側面図である。また、図４は、図２に示す成膜装置の一部のみを拡大して示した拡大図であって、図４（ａ）はターゲットとカソードと被成膜基板とシールド部材とガス供給手段のみを示した断面図であり、図４（ｂ）はターゲットと被成膜基板とシールド部材のみを示した斜視図であり、図４（ｃ）はターゲットを示した平面図であり、図４（ｄ）はカソードの電極面を示した平面図である。また、図５は、図２に示す成膜装置の一部のみを拡大して示した拡大図であって、ガス供給手段のみを示した平面図である。

図２および図３に示すように、本実施形態の成膜装置１００は、スパッタ法によって、２枚の被成膜基板２００の両面に同時に磁性層を形成するものである。本実施形態においては、磁性層として、図１に示す垂直磁気記録媒体１０の磁気記録層５を形成する。このため、被成膜基板２００として、非磁性基板１上に、軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、下地層４の各層が既に形成されているものを用いる。軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、下地層４は、スパッタ法などの公知の方法によって形成できる。

なお、本発明の成膜装置および本発明の成膜方法は、垂直磁気記録媒体１０の特性に最も影響を与える磁気記録層５の形成に用いることが効果的であるが、磁気記録層５だけではなく、軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、下地層４のうちの少なくとも１層の成膜を行う場合にも利用できる。軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、下地層４、磁気記録層５のうち、本発明の成膜装置および本発明の成膜方法を用いて成膜された層は、真空度の高い反応チャンバ内で成膜された高品質なものとなる。

本実施形態の成膜装置１００は、図２に示す反応容器（反応チャンバ）１０１と、図２および図４（ａ）に示すように、反応容器１０１内において被成膜基板２００の両側にそれぞれ配置されたターゲット１１８と、カソード１１５と、ガス供給手段１０２と、シールド部材２１とを備えている。被成膜基板２００、ターゲット１１８、カソード１１５、ガス供給手段１０２は、いずれも円形状の外形を有するものであり、図２に示すように、水平面に対して略直交する縦置き状態の同軸位置関係とされている。

ターゲット１１８は、カソード１１５の電極面側に配置されている。ターゲット１１８は、図４（ｃ）に示すように、円形状の外形を有するものであり、磁性材料領域（成膜材料領域）１８ａと、分離領域１８ｂと、ゲッター材料領域１８ｃとを備えた複合ターゲットである。なお、ターゲット１１８は、図４（ｃ）に示すように、磁性材料領域１８ａと分離領域１８ｂとゲッター材料領域１８ｃの３つの領域を有するものとすることができるが、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃの２つの領域からなるものであってもよい。

磁性材料領域１８ａは、円形であり、図１に示す垂直磁気記録媒体１０の磁気記録層５を形成するための材料からなる。したがって、本実施形態の磁性材料領域１８ａは、上述した磁気記録層５と同じ強磁性材料からなるものとされている。
また、分離領域１８ｂは、磁性材料領域１８ａと同心の円環状であって、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃとの間に配置され、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃとを分離するものである。分離領域１８ｂは、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃとを電気的に絶縁する材料やスパッタ率の低い材料（スパッタされにくい材料）などから構成することが好ましい。

ゲッター材料領域１８ｃは、磁性材料領域１８ａと同心の円環状であって、ターゲット１１８の最外周部に配置され、磁性材料領域１８ａを取り囲むように磁性材料領域１８ａと離間して設けられている。ゲッター材料領域１８ｃは、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるものである。ゲッター材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｒｕなどが挙げられるが、酸素に対するゲッター作用に優れたＣｒを含有するものであることが特に好ましい。

また、カソード１１５は、ターゲット１１８からスパッタ粒子を発生させるスパッタ粒子発生手段を構成するものであり、図４（ｄ）に示すように、円形状の外形を有している。カソード１１５は、図示略の電源によって各々独立して電力が供給される中心カソード１５ａ（第１カソード）と外周カソード１５ｃ（第２カソード）の２つのカソードと、２つのカソード間に配置された絶縁部１５ｂとを備えている。中心カソード１５ａ、絶縁部１５ｂ、外周カソード１５ｃのそれぞれは、図４（ａ）に示すように、ターゲット１１８を構成する磁性材料領域１８ａ、分離領域１８ｂ、ゲッター材料領域１８ｂのそれぞれと略同様の平面形状とされている。そして、中心カソード１５ａが、磁性材料領域１８ａからスパッタ粒子を発生させるものとされ、外周カソード１５ｃが、ゲッター材料領域１８ｂからスパッタ粒子を発生させるものとされている。

なお、カソード１１５は、絶縁部１５ｂを有するものとすることができるが、中心カソード１５ａと外周カソード１５ｃのみからなるものであってもよい。カソード１１５が、中心カソード１５ａと外周カソード１５ｃのみからなるものである場合であっても、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃとから個別にスパッタ粒子を発生させることができる。

また、シールド部材２１は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、被成膜基板２００とターゲット１１８との間に設けられている。シールド部材２１は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ゲッター材料領域１８ｃの中心であるターゲット１１８の中心と被成膜基板２００の中心とを繋ぐ線を軸として、ターゲット１１８側から被成膜基板２００側に向かって徐々に直径が大きくなる円筒状のものであり、図４（ａ）に示すように、ターゲット１１８側の端部の直径Ｄ１がゲッター材料領域１８ｃの内径Ｄ２よりも小さいものである。

また、シールド部材２１は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、開口部２１ａと遮断部２１ｂとを有している。
開口部２１ａは、円筒状のシールド部材２１の空洞部分からなり、磁性材料領域１８ａから発生したスパッタ粒子を通過させるものである。開口部２１ａは、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ターゲット１１８側から被成膜基板２００側に向かって徐々に直径が大きくなっており、ターゲット１１８の磁性材料領域１８ａに対して被成膜基板２００全面を露出させるものである。
また、遮断部２１ｂは、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子を遮るものであり、表面にゲッター材料からなるゲッター膜２１ｃが形成されるものである。本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、遮断部２１ｂのゲッター材料領域１８ｃと対向する側の面に、ゲッター材料領域１８ｃを構成するゲッター材料と同じ材料からなるゲッター膜２１ｃが形成されている。

また、反応容器１０１は、図２に示すように、縦型かつ薄型のものであり、反応空間１０１ａを外部と仕切るものである。なお、以下の説明では、反応容器１０１において、図２中、右側の側壁を「第１の側壁１０６」、左側の側壁を「第２の側壁１０７」、図２の奥行き側の側壁を「第３の側壁１０８（図２および図３参照）」、手前側の側壁を「第４の側壁１０９（図３参照）」と呼称する。図２および図３に示すように、第１の側壁１０６および第２の側壁１０７は長方形状で垂直に配置され、平行に並べられている。そして、幅狭の第３の側壁１０８と第３の側壁１０９とが、第１の側壁１０６と第２の側壁１０７の左右両側にそれぞれ接続されて、側壁１０６〜１０９に囲まれた反応空間１０１ａが形成されている。

反応容器１０１の第１の側壁１０６および第２の側壁１０７の上部側には、図２および図３に示すように、横長のレーストラック形状の窓部１１９が設けられている。図３に示すように、窓部１１９には、左右に並んで２基のカソード１１５およびターゲット１１８が取り付けられている。
また、図２に示すように、第１の側壁１０６には、窓部１１９の下方に、キャリア搬送装置１３６を取り付けるための小型の窓部１１６が設けられている。

また、ガス供給手段１０２は、反応容器１０１内にスパッタガスを供給するものである。図５に示すように、ガス供給手段１０２は、一方向に延在された直管部１２５と、直管部１２５の一端に連結され、被成膜基板２００と同軸位置関係とされた円環状の環状部１２６とを有している。環状部１２６の内周壁には、複数のガス放出口１２６ａが円周に沿って略等間隔に設けられている。ガス放出口１２６ａの孔径は、ガスの流入される直管部１２５の位置に応じて、各孔からの放出ガス量が一定となるように、その位置に応じて変えることが好ましい。即ち、環状部１２６を流れるガスの上流側においては孔径を小さくし、下流においては孔径を大きくすることが好ましい。
図４（ａ）に示すように、ガス供給手段１０２の環状部１２６は、ターゲット１１８とシールド部材２１との間に配置され、環状部１２６がターゲット１１８と被成膜基板２００との間のプラズマ生成空間の外周を囲むように配置されている。

また、図２に示すように、反応容器１０１の第１の排気口１１１および第２の排気口１１２には、それぞれ第１の排気手段１０３および第２の排気手段１０４が接続されている。第１の排気手段１０３および第２の排気手段１０４は、真空ポンプの動作により、反応容器１０１内を減圧状態にしたり、反応性スパッタリングによって成膜を行う際に、反応容器１０１内のガスを所定に流量で排気したりする。第１の排気手段１０３および第２の排気手段１０４は、それぞれ、真空ポンプ１２７、１２８、１２９と、各真空ポンプ１２７、１２８、１２９に接続され、図示しない制御手段によって開閉が制御されるゲートバルブ１３０、１３１、１３２と、ゲートバルブ１３０、１３１と第１の排気口１１１とを接続する第１の排気管１３４と、ゲートバルブ１３２と第２の排気口１１２とを接続する第２の排気管１３５とを有する。

第１の排気手段１０３および第２の排気手段１０４に用いる真空ポンプ１２７、１２８、１２９としては、特に限定されないが、クライオポンプやターボ分子ポンプであるのが望ましい。中でもターボ分子ポンプは、油を使用しないため、清浄度が高く、また、高い真空度が得られるため好ましい。

また、成膜装置１００は、外部から搬入された２枚の被成膜基板２００を、それぞれ、互いに対向配置された２枚のターゲット１１８間の空間に搬送する基板搬送装置１０５を有している。基板搬送装置１０５は、図２に示すように、キャリア搬送装置１３６、１３７と、キャリア搬送装置１３６、１３７に保持された２つのキャリア１３８（１つは図示略）とを有する。

キャリア搬送装置１３６は、その一端が、反応容器１０１の窓部１１６の周囲に固定され、その内部が、反応容器１０１内の空間と連通している。また、図３に示すように、キャリア搬送装置１３６は、キャリア１３８を図３の紙面の左右方向に搬送する構造を有している。

キャリア搬送装置１３６、１３７には、キャリア１３８を保持するキャリア保持部１４０と、キャリア保持部１４０を移動操作する移動操作機構１４１とが配置されている。キャリア１３８は、被成膜基板２００の外周縁の一部を着脱可能に保持するものであり、移動操作機構１４１の動作によって、被成膜基板２００を対向配置された２枚のターゲット１１８間に縦置き状態で配置させる。

「成膜方法」
次に、本実施形態の成膜装置１００を用いて、スパッタ法により図１に示す垂直磁気記録媒体１０の磁気記録層５を成膜する方法を説明する。
まず、キャリア１３８にそれぞれ被成膜基板２００を装着する。キャリア１３８に被成膜基板２００が装着されると、基板搬送装置１０５の移動操作機構１４１の動作によって、キャリア１３８がそれぞれの反応空間１０１ａに移動され、被成膜基板２００が、それぞれ、互いに対向配置された２枚のターゲット１１８間に配置される。このとき、被成膜基板２００は、その両主面が、それぞれカソード１１５、ターゲット１１８、シールド部材２１、ガス供給手段１０２の環状部１２６と略等しい距離で対向配置される。

（真空工程）
次に、第１の排気手段１０３および第２の排気手段１０４により、反応容器１０１内を減圧状態とする。ここで、移動操作機構１４１とその周囲の空間の直近位置に第２の排気手段１０４が設けられているので、移動操作機構１４１とそのまわりの空間を効率良く減圧できる。第１の排気口１１１および第２の排気口１１２から排出されるガスの流量は、ゲートバルブ１３０、１３１、１３２を制御して、所定の流量に調整される。

次に、各カソード１１５の外周カソード１５ｃにそれぞれ電力を供給する。これにより、反応空間１０１ａの各カソード１１５の外周カソード１５ｃに対応する領域において、スパッタガスがプラズマ化し、このプラズマ中に生成されたスパッタガスのイオンが、各ターゲット１１８のゲッター材料領域１８ｃに選択的に衝突し、ゲッター材料領域１８ｃからターゲット物質（スパッタ粒子）が弾き出される。そして、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子を被成膜基板２００とターゲット１１８との間でシールド部材２１の遮断部２１ｂによって遮りながら、遮断部２１ｂの表面にゲッター材料からなるゲッター膜２１ｃを形成して反応容器１０１内の真空度を高める（ベースプレッシャーを下げる）。

より詳細には、真空工程においてゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子は、各シールド部材２１の遮断部２１ｂのゲッター材料領域１８ｃと対向する側の面に被着してゲッター膜２１ｃを形成する。そして、反応容器１０１内に存在する酸素などの不純物ガスが、ゲッター膜２１ｃに吸着されることにより除去され、反応容器１０１内の真空度が高められる。
また、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子は、シールド部材２１の遮断部２１ｂによって被成膜基板２００とターゲット１１８との間で遮られるので、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子が、被成膜基板２００に到達することが防止され、ゲッター材料からなる薄膜が被成膜基板２００上に成膜されることが防止される。

（成膜工程）
次に、ガス供給手段１０２の環状部１２６にスパッタガスを導入して、各ガス放出口２１６ａから各ターゲット１１８の外周部付近にスパッタガスを放出させる。
続いて、各カソード１１５の中心カソード１５ａにそれぞれ電力を供給する。これにより、反応空間１０１ａの各カソード１１５の中心カソード１５ａに対応する領域において、スパッタガスがプラズマ化し、このプラズマ中に生成されたスパッタガスのイオンが、各ターゲット１１８の磁性材料領域１８ａに選択的に衝突し、各磁性材料領域１８ａからターゲット物質（スパッタ粒子）が弾き出される。そして、磁性材料領域１８ａに対して被成膜基板２００全面を露出させるシールド部材２１の開口部２１ａを介して、磁性材料領域１８ａから発生されたスパッタ粒子を各被成膜基板２００の全面上に供給し、各被成膜基板２００の各表面上に磁性層（磁気記録層５）を形成する。
これにより、２枚の被成膜基板２００の両面に、同時に磁性層が成膜される。そして、各被成膜基板２００の両面において、磁性層（磁気記録層５）が所定の厚さとなったところで成膜を終了する。
なお、成膜工程におけるスパッタガスに酸素ガスのようにゲッターされるガスを用いない場合は、ゲッター膜の形成工程と成膜工程とを同時に進行させてもよい。

その後、磁気記録層５までの各層の成膜された被成膜基板２００の上に、ＣＶＤ法などにより保護層６を形成し、保護層６上に潤滑剤を塗布する方法などにより潤滑層７を形成して垂直磁気記録媒体１０とされる。

本実施形態の成膜装置１００では、ターゲット１１８が、磁性材料領域１８ａと、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるゲッター材料領域１８ｃとを含むものであり、被成膜基板２００とターゲット１１８との間にシールド部材２１が設けられ、シールド部材２１が、磁性材料領域１８ａに対して被成膜基板２００全面を露出させるものであって、磁性材料領域１８ａから発生したスパッタ粒子を通過させる開口部２１ａと、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子を遮るものであって、表面にゲッター材料からなるゲッター膜２１ｃが形成される遮断部２１ｂとを有しているので、遮断部２１ｂに形成されたゲッター膜２１ｃが反応容器１０１内の雰囲気に存在する不純物ガスと結合して吸着されることによって、反応容器１０１内の不純物ガスが効果的に除去される。よって、本実施形態の成膜装置１００によれば、反応容器１０１内の真空度を効果的に高めることができる。

しかも、本実施形態の成膜装置１００では、シールド部材２１が、ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を遮る遮断部２１ｂを有しているので、ゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子が被成膜基板２００に到達することを防止することができ、ゲッター材料からなる薄膜が被成膜基板２００上に成膜されることを防止できる。
さらに、本実施形態の成膜装置１００では、シールド部材２１が、磁性材料領域１８ａに対して被成膜基板２００全面を露出させるものであって、磁性材料領域１８ａから発生したスパッタ粒子を通過させる開口部２１ａを有しているので、磁性材料領域１８ａから発生したスパッタ粒子は、シールド部材２１の影響を受けることなく被成膜基板２００の全面上に供給される。

このように、本実施形態の成膜装置１００によれば、シールド部材２１によってゲッター材料からなる薄膜が被成膜基板２００上に成膜されることを防止できるとともに、シールド部材２１の影響を受けることなく被成膜基板２００上に磁性層を形成でき、しかも、反応容器１０１内の雰囲気に存在する不純物ガスを効果的に除去して反応容器１０１内の真空度を高めることができるので、スパッタ法により被成膜基板２００上に高品質な磁性層を形成できる。

また、本実施形態の成膜装置１００では、ゲッター材料領域１８ｃが、円環状で磁性材料領域１８ａを取り囲むように設けられ、シールド部材２１が、ゲッター材料領域１８ｃの中心と被成膜基板２００の中心とを繋ぐ線を軸とし、ターゲット１１８側から被成膜基板２００側に向かって徐々に直径が大きくなる円筒状のものであり、ターゲット１１８側の端部の直径Ｄ１がゲッター材料領域１８ｃの内径Ｄ２よりも小さいものであるので、シールド部材２１によってゲッター材料からなる薄膜が被成膜基板２００上に成膜されることをより効果的に防止できるとともに、シールド部材２１の影響を受けることなく被成膜基板２００上に効率よく磁性層を形成できる。

また、本実施形態の成膜装置１００では、スパッタ粒子発生手段を構成するカソード１１５が、各々独立して電力が供給される中心カソード１５ａと外周カソード１５ｃとを備えたものであり、中心カソード１５ａが、磁性材料領域１８ａからスパッタ粒子を発生させるものであり、外周カソード１５ｃが、ゲッター材料領域１８ｃからスパッタ粒子を発生させるものであるので、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃとから個別にスパッタ粒子を発生させることができるものとなる。
したがって、例えば、ゲッター材料領域１８ｃからスパッタ粒子を発生させて反応チャンバ内の真空度を高める真空工程と、磁性材料領域１８ａからスパッタ粒子を発生させて基板上に磁性層を形成する成膜工程とを別々に行うこともできるし、磁性材料領域１８ａとゲッター材料領域１８ｃとから同時にスパッタ粒子を発生させて真空工程と成膜工程とを同時に行うこともできる。

また、本実施形態の成膜方法は、ターゲット１１８のゲッター材料領域１８ｃからスパッタ粒子を発生させ、シールド部材２１の遮断部２１ｂによって、被成膜基板２００とターゲット１１８との間でゲッター材料領域１８ｃから発生したスパッタ粒子を遮りながら、遮断部２１ｂの表面にゲッター材料からなるゲッター膜２１ｃを形成して反応容器１０１内の真空度を高める真空工程と、ターゲット１１８の磁性材料領域１８ａからスパッタ粒子を発生させ、シールド部材２１の磁性材料領域１８ａに対して被成膜基板２００全面を露出させる開口部２１ａを介して、磁性材料領域１８ａから発生されたスパッタ粒子を被成膜基板２００全面上に供給し、被成膜基板２００上に磁性層を形成する成膜工程とを備える方法であるので、真空工程において、ゲッター材料からなる薄膜が基板上に成膜されることをシールド部材の遮断部２１ｂによって防止しつつ、遮断部２１ｂの表面にゲッター膜２１ｃを形成して反応容器１０１内の雰囲気に存在する不純物ガスを除去し、反応容器１０１内の真空度を高めることができ、成膜工程においてシールド部材２１の影響を受けることなく被成膜基板２００上に磁性層を形成できる。したがって、本実施形態の成膜方法によれば、被成膜基板２００上に高品質な磁性層を形成できる。

また、本実施形態の垂直磁気記録媒体１０は、本実施形態の成膜装置１００を用いる本実施形態の成膜方法により得られた高品質な磁性膜からなる磁気記録層５を備えた高品質なものとなる。

「磁気記録再生装置」
図６は、本発明の磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置の一例を示した斜視図である。図６に示す磁気記録再生装置３００は、図１に示す垂直磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体１０を回転駆動させる媒体駆動部３０１と、磁気記録媒体１０に情報を記録再生する磁気ヘッド３０２と、この磁気ヘッド３０２を磁気記録媒体１０に対して相対運動させるヘッド駆動部３０３と、記録再生信号処理系３０４とを備えて構成されている。

記録再生信号処理系３０４は、外部から入力されたデ−タを処理して記録信号を磁気ヘッド３０２に送り、磁気ヘッド３０２からの再生信号を処理してデ−タを外部に送ることができるようになっている。
磁気ヘッド３０２には、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子、トンネル効果を利用したＴｕＭＲ素子などを有する磁気ヘッドを用いることができる。

図６に示す磁気記録再生装置３００は、図１に示す垂直磁気記録媒体１０を備えたものであるので、高品質な磁気記録層５を備えた垂直磁気記録媒体１０を有するものとなる。

（実施例１）
第１〜第７の成膜装置までの７台の成膜装置を環状に接続してなるインライン式の製造装置を用い、複数の非磁性基板を第１〜第７の成膜装置まで順番に連続的に供給して、以下に示すように、非磁性基板上にスパッタリング法により下から順に、軟磁性層、非磁性層、軟磁性下地層、ＮｉＷ配向制御層、Ｒｕ配向制御層、磁性層、炭素保護膜が形成された磁気記録媒体を製造した。
なお、各成膜装置では、Ａｒガスを用いたスパッタ法で成膜を行い、スパッタ圧は３Ｐａ、基板一枚当たりの処理時間は１５秒とし、第１の成膜装置では軟磁性層、第２の成膜装置では非磁性層、第３の成膜装置では軟磁性下地層、第４の成膜装置ではＮｉＷ配向制御層、第５の成膜装置ではＲｕ配向制御層、第６の成膜装置では磁性層、第７の成膜装置では炭素保護膜を形成した。

また、第１〜第５、第７の成膜装置として、シールド部材が設けられておらず、スパッタ粒子発生手段として１つのカソードを有するものを用いた。また、第１〜第５、第７の成膜装置においては、ターゲットとして、各成膜装置で用いられる成膜材料のみからなるものを用いた。

非磁性基板としては、ＫＭＧ社製の結晶化ガラスからなる外径４８ｍｍ、内径１２ｍｍ、板厚０．５０８ｍｍのものを使用した。この非磁性基板を洗浄した後、第１の成膜装置の反応容器内に収容し、Ｃｏ_４Ｚｒ_７Ｎｂ［Ｚｒ含有量４ａｔ％、Ｎｂ含有量７ａｔ％、残部Ｃｏ］からなるターゲットを用いて１００℃以下の基板温度で非磁性基板上に３０ｎｍの軟磁性層を形成した。

その後、非磁性基板を第２の成膜装置の反応容器内に移動させ、軟磁性層上にＲｕからなる非磁性層を０．５ｎｍ成膜し、その後、同様に第３の成膜装置を用いてＣｏ_４Ｚｒ_７Ｎｂからなる軟磁性下地層を３０ｎｍ成膜した。続いて、第４の成膜装置でＮｉ_６Ｗ［Ｗ含有量６ａｔ％、残部Ｎｉ］からなるターゲットを用いて、軟磁性下地層の上に１０ｎｍのＮｉＷ配向制御層を成膜した。その後、第５の成膜装置でＲｕからなるターゲットを用いて、２０ｎｍのＲｕ配向制御層を成膜した。
なお、軟磁性層、非磁性層、軟磁性下地層、ＮｉＷ配向制御層、Ｒｕ配向制御層の各層を形成する際における第１〜第５の成膜装置の到達真空度は１×１０^−５Ｐａであった。スパッタリングにはＡｒガスを使用し、スパッタ圧は、Ｒｕが０．８〜１０Ｐａ、その他は０．８Ｐａとした。

また、第６の成膜装置としては、図２〜図４に示した本発明の成膜装置を用いた。第６の成膜装置においては、ターゲットとして、直径１５０ｍｍのＣｏ_１６Ｃｒ_１６Ｐｔ_８Ｂからなるターゲット領域と、その周囲に配置された内径２００ｍｍ、外径３００ｍｍのＣｒからなるターゲット領域とを有するものを用いた。また、ターゲットと非磁性基板との間の距離を４０ｍｍとし、ターゲットと非磁性基板との間にシールド部材として、アルミニウム合金からなり、ターゲットの中心と基板の中心とを繋ぐ線を軸とし、ターゲット側の直径が１６０ｍｍ、基板側の直径が２００ｍｍの図２に示す円筒状のものを設けた。また、スパッタ粒子発生手段として、Ｃｏ_１６Ｃｒ_１６Ｐｔ_８Ｂからなるターゲット領域とＣｒからなるターゲット領域とに、各々独立して電力が供給される第１カソードと第２カソードとを備えるものを用いた。

このような第６の成膜装置を用い、本発明の成膜方法を用いて、Ｒｕ配向制御層の上にＣｏＣｒ系磁性層を形成した。磁性層の成膜に際しては、まず、Ａｒガス３Ｐａの圧力下で、第２カソードを１０００Ｗで１０秒間ＤＣ放電させて、Ｃｒターゲット領域からスパッタ粒子を発生させた。放電後、Ａｒガスの供給を停止して２秒間排気したところ、成膜装置の反応容器内の真空度は５×１０⁻⁶Ｐａとなった。
その後、Ａｒガス３Ｐａの圧力下で、第１カソードを８００Ｗで５秒間ＤＣ放電させて、Ｃｏ_１６Ｃｒ_１６Ｐｔ_８Ｂターゲット領域からスパッタ粒子を発生させ、５０ｎｍのＣｏ_１６Ｃｒ_１６Ｐｔ_８Ｂ［Ｃｒ含有量１６ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、Ｂ含有量８ａｔ％、残部Ｃｏ］からなる磁性膜を成膜した。
その後、第７の成膜装置を用い、５ｎｍの炭素保護膜を形成した。

（実施例２〜６）
第６の成膜装置のターゲットを構成するＣｒを、Ｃｏ（実施例２）、Ａｌ（実施例３）、Ｔｉ（実施例４）、Ｔａ（実施例５）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして磁気記録媒体を製造した。

（比較例）
第６の成膜装置のＣｒターゲット領域からスパッタ粒子を発生させなかったこと以外は、実施例１と同様にして磁気記録媒体を製造した。

次に、実施例１〜５、比較例で製造した磁気記録媒体の磁性層に含まれる不純物である酸素原子量をＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光分析装置）によって調べた。
その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜５では、比較例と比較して酸素原子量が非常に少なくなり、本発明の成膜方法を用いることで、磁性層に含まれる酸素原子量を低減できることが明らかになった。このことから、本発明の成膜方法を用いた場合、反応容器内の真空度を成膜直前において瞬間的に高めることができ、膜中の不純物濃度を低減できることが分かる。
また、表１に示すように、実施例１の磁性層に含まれる酸素原子量が、特に少なくなっている。このことから、Ｃｒターゲットを用いた場合、反応容器内の酸素をより効果的に除去することができ、磁性層に含まれる酸素原子量を低減する効果が顕著となることが分かる。

図１は、本発明の磁気記録媒体の一例である垂直磁気記録媒体を示した断面図である。 図２は、本発明の成膜装置であるスパッタ装置の一例を示す縦断面図である。 図３は、図２に示す成膜装置を図２中右側から見た側面図である。 図４は、図２に示す成膜装置の一部のみを拡大して示した拡大図であって、図４（ａ）はターゲットとカソードと被成膜基板とシールド部材とガス供給手段のみを示した断面図であり、図４（ｂ）はターゲットと被成膜基板とシールド部材のみを示した斜視図であり、図４（ｃ）はターゲットを示した平面図であり、図４（ｄ）はカソードの電極面を示した平面図である。 図５は、図２に示す成膜装置の一部のみを拡大して示した拡大図であって、ガス供給手段のみを示した平面図である。 図６は、本発明の磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置の一例を示した斜視図である。

符号の説明

１…非磁性基板、２…軟磁性裏打ち層、３…配向制御層、４…下地層、５…磁気記録層（磁性層）、６…保護層、７…潤滑層、１０…垂直磁気記録媒体、１５ａ…中心カソード（第１カソード）、１５ｂ…絶縁部、１５ｃ…外周カソード（第２カソード）、１８ａ…磁性材料領域、１８ｂ…分離領域、１８ｃ…ゲッター材料領域、２１…シールド部材、２１ａ…開口部、２１ｂ…遮断部、２１ｃ…ゲッター膜、１００…成膜装置、１０１…反応容器（反応チャンバ）、１０１ａ…反応空間、１０２…ガス供給手段、１０３…第１の排気手段、１０４…第２の排気手段、１０５…基板搬送装置、１０６〜１０９…側壁、１１１…第１の排気口、１１２…第２の排気口、１１５…カソード、１１８…ターゲット、１１６、１１９…窓部、１２５…直管部、１２６…環状部、１２６ａ…ガス放出口、１２７、１２８、１２９…真空ポンプ、１３４…第１の排気管、１３５…第２の排気管、１３６…キャリア搬送装置、１３７…キャリア搬送装置、１３８…キャリア、１４０…キャリア保持部、１４１…移動操作機構、２００…被成膜基板（基板）、３００…磁気記録再生装置、３０２…磁気ヘッド。

Claims (9)

1. スパッタ法によって基板上に成膜するための成膜装置であって、
   反応チャンバと、
   前記反応チャンバ内に配置されたターゲットと、
   前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタ粒子発生手段とを備え、
   前記ターゲットが、成膜材料領域と、ゲッター作用を有するゲッター材料からなるゲッター材料領域とを含むものであり、
   前記基板と前記ターゲットとの間にシールド部材が設けられ、前記シールド部材が、前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させるものであって、前記成膜材料領域から発生したスパッタ粒子を通過させる開口部と、前記ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を遮るものであって、表面に前記ゲッター材料からなるゲッター膜が形成される遮断部とを有していることを特徴とする成膜装置。
2. 前記ゲッター材料領域が、円環状で前記成膜材料領域を取り囲むように設けられ、
   前記シールド部材が、前記ゲッター材料領域の中心と前記基板の中心とを繋ぐ線を軸とし、前記ターゲット側から前記基板側に向かって徐々に直径が大きくなる円筒状のものであり、前記ターゲット側の端部の直径が前記ゲッター材料領域の内径よりも小さいものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記ゲッター材料が、Ｃｒを含有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記スパッタ粒子発生手段が、各々独立して電力が供給される第１カソードと第２カソードとを備えたものであり、
   前記第１カソードが、前記成膜材料領域からスパッタ粒子を発生させるものであり、
   前記第２カソードが、前記ゲッター材料領域からスパッタ粒子を発生させるものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の成膜装置。
5. 前記成膜材料領域が、磁性材料からなる磁性材料領域であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の成膜装置。
6. スパッタ法によって基板上に成膜するための成膜方法において、
   ゲッター作用を有するゲッター材料からなるターゲットのゲッター材料領域からスパッタ粒子を発生させ、前記ゲッター材料領域から発生したスパッタ粒子を前記基板と前記ターゲットとの間でシールド部材の遮断部によって遮りながら、前記遮断部の表面に前記ゲッター材料からなるゲッター膜を形成して反応チャンバ内の真空度を高める真空工程と、
   前記ターゲットの成膜材料領域からスパッタ粒子を発生させ、前記シールド部材の前記成膜材料領域に対して前記基板全面を露出させる開口部を介して、前記成膜材料領域から発生されたスパッタ粒子を前記基板全面上に供給し、前記基板上に成膜する成膜工程とを備えることを特徴とする成膜方法。
7. 前記ゲッター材料が、Ｃｒを含有するものであることを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の成膜方法により得られた磁性層を備えたことを特徴とする磁気記録媒体。
9. 磁気記録媒体と当該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置であって、
   前記磁気記録媒体が、請求項８に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。

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