JP2010163639A - Sputtering apparatus and method for manufacturing magnetic recording medium using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インライン型成膜装置等に内蔵されるスパッタリング装置及びそれを用いた磁気記録媒体の製造方法に関する。 The present invention relates to a sputtering apparatus built in an in-line type film forming apparatus or the like and a method for manufacturing a magnetic recording medium using the same.
近年、磁気ディスク装置、可撓性ディスク装置、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。特にHDD(ハードディスクドライブ)では、MRヘッド、及びPRML技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにGMRヘッド、TuMRヘッドなども導入され1年に約100%ものペースで増加を続けている。 In recent years, the application range of magnetic recording devices such as magnetic disk devices, flexible disk devices, and magnetic tape devices has been remarkably increased, and the importance has increased, and the recording density of magnetic recording media used in these devices has increased. Significant improvements are being made. Especially in HDD (Hard Disk Drive), since the introduction of MR head and PRML technology, the increase in surface recording density has become more severe. Continues to increase.
このような磁気記録媒体は、複数の薄膜を有して構成されており、磁気記録媒体を構成する各薄膜を成膜する複数の成膜装置を、ゲートバルブを介して一列に接続したインライン型成膜装置を用いて製造するのが一般的である。 Such a magnetic recording medium is configured to have a plurality of thin films, and an in-line type in which a plurality of film forming apparatuses for forming each thin film constituting the magnetic recording medium are connected in a row through a gate valve. In general, it is manufactured using a film forming apparatus.
ここで、成膜装置としては、スパッタリング装置を挙げることができ、一対の電極を有する反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内のガスを排気する真空ポンプ等を有して構成される。
このインライン型成膜装置では、成膜用基板が、各スパッタリング装置内に順次搬送され、各スパッタリング装置内で所定の薄膜が成膜される。したがって、インライン式成膜装置を一巡させることにより、成膜用基板に、スパッタリング装置の数と同数の薄膜を成膜することができる。
Here, examples of the film forming apparatus include a sputtering apparatus, a reaction container having a pair of electrodes, a gas supply means for supplying gas into the reaction container, a vacuum pump for exhausting the gas in the reaction container, and the like. It is comprised.
In this in-line type film forming apparatus, a film forming substrate is sequentially transferred into each sputtering apparatus, and a predetermined thin film is formed in each sputtering apparatus. Therefore, the same number of thin films as the number of sputtering apparatuses can be formed on the deposition substrate by making a round of the in-line film deposition apparatus.
ところで、このようなスパッタリング装置は、通常2週間程度連続で使用される。
そのため、ターゲットを冷却しないとターゲット温度が徐々に高まり、ターゲットやターゲットを取り付けるバッキングプレートが溶解するという不都合があった。
By the way, such a sputtering apparatus is normally used continuously for about two weeks.
For this reason, if the target is not cooled, the target temperature gradually increases and the target and the backing plate to which the target is attached are dissolved.
このような不都合を解消するため、水冷機構を有するバッキングプレートを用いたスパッタリング装置が従来知られてきた(特許文献1)。 In order to eliminate such inconvenience, a sputtering apparatus using a backing plate having a water cooling mechanism has been conventionally known (Patent Document 1).
しかしながら、従来のスパッタリング装置では、冷却効率を上げるために、ターゲットとバッキングプレートとの密着性を上げる必要があることから、間にインジウム又はカーボンで形成された厚さ1mm程度のシートを挟む必要があった。 However, in the conventional sputtering apparatus, in order to increase the cooling efficiency, it is necessary to improve the adhesion between the target and the backing plate. Therefore, it is necessary to sandwich a sheet having a thickness of about 1 mm formed of indium or carbon. there were.
その結果、シートがカーボンで形成されている場合には、シートが崩れやすいためダストの原因となるという不都合があった。
また、シートがインジウムで形成されている場合には、シートが熱により溶けてしまうため必要とするパワーをかけることができないという不都合があった。
As a result, when the sheet is made of carbon, the sheet is liable to collapse, which causes a problem of dust.
In addition, when the sheet is made of indium, the sheet is melted by heat, so that there is a disadvantage that the required power cannot be applied.
このような背景の下、シートを用いないでターゲットとバッキングプレートとの密着性を向上させるスパッタリング装置が要望されていたが、シートを用いずに密着性を上げることは困難であるとして、有効適切なものが提供されていないのが実情である。 Under such a background, there has been a demand for a sputtering apparatus that improves the adhesion between the target and the backing plate without using a sheet. However, it is effective and appropriate to improve the adhesion without using a sheet. The fact is that nothing is provided.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、シートを用いずにターゲットとバッキングプレートとの密着性を上げ、また、ターゲットの冷却効率を高めることが可能なスパッタリング装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to increase the adhesion between the target and the backing plate without using a sheet, and to increase the cooling efficiency of the target. Is to provide a device.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供している。
(1)反応容器と、該反応容器内に配置され、一面にターゲットが固定されている水冷カソードとを有するスパッタリング装置であって、前記水冷カソードは、2枚の金属板が弾性材料により離間して配置される構成とされており、2枚の前記金属板の間には、冷却水路が形成され、前記水冷カソードを構成する2枚の前記金属板のうち、前記ターゲットを固定する金属板が、スパッタリング中において前記ターゲット側に凸面を形成するように構成されていることを特徴とするスパッタリング装置。
(2)前記冷却水路は、2枚の前記金属板を離間させる前記弾性材料により形成されていることを特徴とする(1)に記載のスパッタリング装置。
(3)前記弾性材料がOリングであることを特徴とする(1)又は(2)に記載のスパッタリング装置。
(4)前記水冷カソードの他面側に、前記ターゲットの表面に磁界を発生させるための磁石が配置されていることを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載のスパッタリング装置。
(5)(1)ないし(4)のいずれかに記載のスパッタリング装置を用いて磁気記録媒体を製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
(1) A sputtering apparatus having a reaction vessel and a water-cooled cathode disposed in the reaction vessel and having a target fixed on one surface, wherein the two metal plates are separated by an elastic material. The cooling water channel is formed between the two metal plates, and the metal plate for fixing the target among the two metal plates constituting the water-cooled cathode is formed by sputtering. A sputtering apparatus characterized in that a convex surface is formed on the target side.
(2) The sputtering apparatus according to (1), wherein the cooling water channel is formed of the elastic material that separates the two metal plates.
(3) The sputtering apparatus according to (1) or (2), wherein the elastic material is an O-ring.
(4) The sputtering apparatus according to any one of (1) to (3), wherein a magnet for generating a magnetic field on the surface of the target is disposed on the other surface side of the water-cooled cathode.
(5) A method for producing a magnetic recording medium, comprising producing a magnetic recording medium using the sputtering apparatus according to any one of (1) to (4).
本発明では、バッキングプレートがスパッタリング中において、ターゲット側に凸面を形成するように構成されているので、シートを用いないにもかかわらず、バッキングプレートとターゲットとの密着性が良好になる。
また、冷却水の冷却水路を弾性材料で仕切ることによって形成したので、冷却水路の変更が容易となり、バッキングプレートひいてはそれに密着しているターゲットを選択的、局所的に冷却することができる。
In the present invention, since the backing plate is configured to form a convex surface on the target side during sputtering, the adhesion between the backing plate and the target is improved despite the fact that no sheet is used.
In addition, since the cooling water channel is formed by partitioning the cooling water with an elastic material, the cooling water channel can be easily changed, and the backing plate and thus the target in close contact with the backing plate can be selectively and locally cooled.
以下、本発明の実施形態であるスパッタリング装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<処理装置の構成>
図1は、バッキングプレートをターゲット固定面の反対側から見た斜視図であり、図2は、図1のバッキングプレートにターゲットを固定した際のA−A’間断面図であり、図3は、図1のA−A’間断面図である。また、図4は、冷却水路形成板をバッキングプレートと密着する面側から見た斜視図であり、図5は、図4の冷却水路形成板の溝にOリングを埋めた際のB−B’間断面図である。図6は、バッキングプレートと冷却水路形成板とを嵌め合わせた図である。図7は、垂直磁気記録媒体を示す縦断面図である。図8は、本実施形態の処理装置を示す縦断面図で、図9は、図8に示す処理装置を図8中右側から見た側面図である。
<Configuration of processing device>
1 is a perspective view of the backing plate as viewed from the opposite side of the target fixing surface, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ when the target is fixed to the backing plate of FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1. 4 is a perspective view of the cooling water channel forming plate as viewed from the side close to the backing plate, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the cooling water channel forming plate shown in FIG. FIG. FIG. 6 is a diagram in which the backing plate and the cooling water channel forming plate are fitted together. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a perpendicular magnetic recording medium. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the processing apparatus of this embodiment, and FIG. 9 is a side view of the processing apparatus shown in FIG. 8 viewed from the right side in FIG.
図8及び図9に示すスパッタリング装置である処理装置100は、縦型かつ薄型の反応容器101と、反応容器101内に、不活性ガスおよび/または反応性ガスを供給する図示略のガス供給手段と、反応容器101内のガスを排気する真空ポンプ130、131、132と、これら真空ポンプ130、131、132が取り付けられる上部真空ポンプ取り付け室134および下部真空ポンプ取り付け室135と、外部から搬入された2枚の被処理基板200を所定の位置に搬送する基板搬送装置105とを有している。
A
反応容器101の一対の側壁106、107には、一対の水冷カソード(プラズマ発生用の電極)113、115が、その一面(電極面)113a、115aを互いに対向させて配設されており、さらに、図7中奥行き側に、一対の水冷カソード114が、一対の水冷カソード113、115と横並びで、且つ、その一面(電極面)を互いに対向させて配設されている。すなわち、この処理装置100は、一対の水冷カソードを2組有しているタイプとされている。
A pair of water-cooled cathodes (electrodes for plasma generation) 113 and 115 are disposed on the pair of
<反応容器>
反応容器101は、外部と反応空間101aとを仕切る容器であり、気密性を有するとともに、内部が高真空状態とされるため耐圧性を有するものとされる。
なお、以下の説明では、この反応容器101において、図8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8の奥行き側の側壁を「第3の側壁108」、手前側の側壁を「第4の側壁109(図9参照)」と呼称する。
<Reaction vessel>
The
In the following description, in this
<側壁>
第1の側壁106および第2の側壁107は、図9に示すように正面視正方形に近い若干縦長の長方形状をしている。また、これら側壁同士の間には、図8に示すような扁平の縦長の空間が構成されるように、相互の間隔を狭めて垂直に配置されている。
そして、第1の側壁106と第2の側壁107の左右両側には、幅狭の第3の側壁108と第4の側壁109とが接続されるとともに、これら各側壁106〜109の上下両側には、天板142と底板143とが接続されている。
これら側壁106〜109と、天板142および底板143とによって囲まれた縦長の扁平の空間が、反応容器101の内部空間を構成する。
<Sidewall>
As shown in FIG. 9, the
A narrow
A vertically long flat space surrounded by the
<窓部>
この反応容器101の第1の側壁106には、後述する第1の水冷カソード113および第2の水冷カソード114が取り付けられる第1の窓部127が設けられている。また、第2の側壁107には、後述する第3の水冷カソード115および第4の水冷カソードが取り付けられる第2の窓部128が第1の窓部127と対向するように設けられている。
第1の窓部127と第2の窓部128は、図9に示すように側面視横長のレーストラック形状とされ、互いの形成位置は互いに対向するように同一高さ位置とされている。
また、第1の側壁106には、第1の窓部127の下方に、後述する基板搬送装置室136を取り付けるための小型の第3の窓部116が設けられている。
<Window part>
The
The
The
一方、天板142には、後述する上部真空ポンプ取り付け室134を取り付けるための第4の窓部144が設けられ、底板143には、後述する下部真空ポンプ取り付け室135を取り付けるための第5の窓部145が設けられている。
On the other hand, the
<水冷カソード>
第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードはいずれも同等の構成とされ、第1の窓部127に左右に並んで2基、第2の窓部128に左右に並んで2基取り付けられている。なお、図8及び図9においては一部を略して示している。
具体的には、図9に示すように、第1の水冷カソード113および第2の水冷カソード114は、横方向に並んだ状態で、第1の側壁106に設けられた横長の第1の窓部127に、フレームを介して気密的に接合される。
また、第3の水冷カソード115および第4の水冷カソードは、横方向に並んだ状態で、第2の側壁107に設けられた第2の窓部128に、フレームを介して気密的に接合される。
<Water-cooled cathode>
The first water-cooled
Specifically, as shown in FIG. 9, the first water-cooled
In addition, the third water-cooled
そして、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードは、それぞれ、その一面(電極面)が水平面に対して略直交するような縦置き状態となっており、第1の水冷カソード113と第3の水冷カソード115とは、その反応空間101a側の一面113a、115a同士が対向し、第2の水冷カソード114と第4の水冷カソードとは、その反応空間101a側の一面同士が対向した位置関係になっている。すなわち、本実施形態では、第1の水冷カソード113と第3の水冷カソード115とが対をなし、第2の水冷カソード114と第4の水冷カソードとが対をなしている。
第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードには、それぞれ、図示略の電源に接続されており、これら電源によって電力が供給される。
The first water-cooled
Each of the first water-cooled
また、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードの各一面113a、115aには、それぞれターゲット117、118が固定されている。各ターゲット117、118は、それぞれ板状をなし、目的とする薄膜の組成に応じた組成とされる。
また、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードの各他面側には、各ターゲット117、118の表面に磁界を発生させるための磁石161が配置されていても構わない。
このように磁石を配置させることによって、各ターゲット117、118からターゲット物質(スパッタ粒子)が弾き出されやすくなる。
In addition, targets 117 and 118 are fixed to the
Further,
By arranging the magnets in this way, the target material (sputtered particles) can be easily ejected from the
また、各ターゲット117、118は、単体であってもよく、複数のターゲット片によって構成されていてもよい。また、各ターゲット117、118の平面形状は、特に限定されない。単体のターゲットの場合には、例えば、円形または円環状であるのが望ましく、各カソードと同軸的位置関係で配置されるのが望ましい。
例えば、処理装置100によってグラニュラ構造を有する磁性層を成膜する場合には、各ターゲット117、118として、それぞれCo、Cr、Ptを含有する半円状のターゲット片と、SiO2を含有する半円状の酸化物ターゲット片などを複合して用いることもできる。
Each
For example, when a magnetic layer having a granular structure is formed by the
また、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードと各ターゲット117、118とは、間にインジウムやカーボン等で形成されたシートを挟むことなく、直接に接するように構成されている。
以下、第1の水冷カソード113の構成について詳述するが、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードは全て同様の構成をしている。
Further, the first water-cooled
Hereinafter, although the configuration of the first water-cooled
第1の水冷カソード113は、図1に示すバッキングプレート(金属板)11及び図4に示す冷却水路形成板(金属板)12とを有する構成となっている。
バッキングプレート(金属板)11の一面(ターゲット固定面)11aには、図2に示すように、直接ターゲット117が配置されている。そして、ターゲット117の周辺近傍には、ターゲット押え治具13が配置されており、これによりターゲット117はバッキングプレート11と密着するように押さえつけられている。
また、バッキングプレートは、ステンレス合金、アルミニウム合金、銅合金等からなり、厚さは、1mm〜30mm程度で構成されている。もっとも、バッキングプレートの材質及び厚さは、上記に限定されるものではなく、後述するようにスパッタリング中においてターゲット117側に凸面を形成するように構成されるのであれば、適宜のものを用いて構わない。
The first water-cooled
As shown in FIG. 2, a
The backing plate is made of stainless alloy, aluminum alloy, copper alloy or the like, and has a thickness of about 1 mm to 30 mm. However, the material and thickness of the backing plate are not limited to those described above, and as long as they are configured to form a convex surface on the
また、バッキングプレート11は、スパッタリング中において、ターゲット117側に凸面を形成するように構成されている。
すなわち、バッキングプレート11は後述するように水冷するものの、熱くなることから熱膨張する。また、バッキングプレート11は厚さが薄くなっており、後述する冷却水の水圧により膨張もする。
このようにバッキングプレート11はスパッタリング中において膨張するが、その際に図3の2点鎖線14で示すように、ターゲット117側に凸面を形成するように構成されている。なお、図3の2点鎖線14は、凸状の変形を強調して示している。実際の変形量は、バッキングプレート11の大きさにもよるが、直径200mm程度のターゲット117では、0.5mm〜2mm程度である。
このように構成することで、バッキングプレート11がスパッタリング中において、ターゲット117側に凸状に膨張するので、シートを用いないにもかかわらず、バッキングプレート11とターゲット117との密着性が良好になる。
これにより、シートが崩れてダストが生じたり、シートが熱に溶けたりしてしまうといった不都合がなくなる。
The
That is, although the
As described above, the
With this configuration, the
This eliminates the inconvenience that the sheet collapses and dust is generated, or that the sheet melts into heat.
また、バッキングプレート11は、例えばSUS304等で形成されており、平面視略円形の板状に構成されており、ターゲット117が固定されていない面には、凹部15が設けられている。凹部15は、平面視した際に、略円状である凹部15aと、その円周上の向かい合う2点で外側へ向かって略三角形状に形成された凹部15bとからなっている。
Further, the
水路形成板(金属板)12は、バンキングプレート11と略同形の平面視略円形の板状に構成されている。また、水路形成板12の一面12aには、凸部21が設けられており、この凸部21がバッキングプレート11の凹部15と嵌合するように構成されている。すなわち、凸部21は、平面視した際に、略円状の凸部21aと、その円周上の向かい合う2点で外側へ向かって略三角形に形成された凸部21bとからなり、これら凸部21a、21bがそれぞれ凹部15a、15bと嵌合するように構成されている。
The water channel forming plate (metal plate) 12 is configured in a substantially circular plate shape in plan view that is substantially the same shape as the
この際、バッキングプレート11と冷却水路形成板12とは、図6で示すように、弾性材料であるOリング62、63、64によって所定の距離離間して嵌め合うようにして配置され、この離間した空間が冷却水路51、52となる。
具体的には、図4及び図5に示すように、冷却水路形成板12の周辺部には、溝22が全周に亘って形成されており、また、冷却水路形成板12の中央部にも冷却水が蛇行するような水路が形成されるように溝23、24が形成されている。
そして、これらの溝22、23、24に弾性材料であるOリング62、63、64が嵌められる。
このような形状をした水路形成板12を、凸部21をバッキングプレート11の凹部15に嵌合するように配置し、バッキングプレート11及び冷却水路形成板12の周辺部に設けられたネジ孔31、32に、図示略のネジを螺着させることでバッキングプレート11と冷却水路形成板12とを固定する。
At this time, as shown in FIG. 6, the
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, a
Then, O-
The water
なお、冷却水路形成板12には、流入口41、42及び排出口43、44が設けられており、図示略の冷却水供給手段によって流入口41、42から流入された冷却水は、Oリング62、63、64によって仕切られた冷却水路51、52を通って排出口43、44から排出される。
すなわち、流入口41から流入された冷却水は、溝22に嵌められたOリング62と溝23に嵌められたOリング63で仕切られた冷却水路51を通ることで、バッキングプレート11の外周を冷却し、排出口43から排出される。
また、流入口42から流入された冷却水は、溝23に嵌められたOリング63と溝24に嵌められたOリング64で仕切られた冷却水路52を通ることで、バッキングプレート11の中央部を冷却し、排出口44から排出される。
この際、バッキングプレート11は、厚さが薄くなっていることから、冷却水の水圧によってターゲット117側に膨張する。これにより、バッキングプレート11とターゲット117の密着性が良好となる。
また、冷却水路52は蛇行するように溝23、24が構成されているので、バッキングプレート11の中央部を局所的に効率よく冷却することができる。
The cooling water
That is, the cooling water flowing in from the
Further, the cooling water flowing in from the
At this time, since the
In addition, since the cooling
このように本実施形態では、冷却水の冷却水路51、52を弾性材料であるOリング62、63、64で仕切ることによって形成したので、冷却水路51、52の変更が容易となり、バッキングプレート11ひいてはそれに密着しているターゲット117を選択的、局所的に冷却することができる。
Thus, in the present embodiment, the cooling
<ガス流入管>
反応容器101の内部には、図示略のガス供給手段から供給されたガスを、各ターゲット117、118の表面に向けて流出する4つのガス流入管126がそれぞれ配設されている。
<Gas inlet pipe>
Inside the
<真空ポンプ取り付け室>
また、上部真空ポンプ取り付け室134は、その下端部が、反応容器101の第4の窓部144の周囲に取り付けられ、その内部が、反応容器101内の空間と連通している。
上部真空ポンプ取り付け室134は、一対の上部真空ポンプ取り付け壁134a、134bと、一対の上部真空ポンプ取り付け壁134a、134b同士の間隙を第4の窓部144側を除いて囲む枠部134cとを有する。
<Vacuum pump installation room>
The upper vacuum
The upper vacuum
上部真空ポンプ取り付け壁134a、134bは、それぞれ第4の窓部144の右端部の外側および左端部の外側(第1の側壁106および第2の側壁107の各上端面)に縦置き状に取り付けられており、その面方向が第1の側壁106および第2の側壁107と略平行となっている。
図9に示すように、各上部真空ポンプ取り付け壁134a、134bは、側面視で、上方において半円状をなし、下端部において第4の窓部144の奥行き方向の長さと略等しい長さの直線状をなしており、下端部が第1の側壁106および第2の側壁107の上端部に取り付けられている。第1の上部真空ポンプ取り付け壁134aには、後述する第1の真空ポンプ130の吸引口と連通する開口が設けられており、第2の上部真空ポンプ取り付け壁134bには、後述する第2の真空ポンプ131の吸引口と連通する開口が設けられている。
The upper vacuum
As shown in FIG. 9, each of the upper vacuum
下部真空ポンプ取り付け室135は、その上端部が、反応容器101の第5の窓部145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。
下部真空ポンプ取り付け室135は、一対の下部真空ポンプ取り付け壁135a、135bと、一対の下部真空ポンプ取り付け壁135a、135b同士の間隙を第5の窓部145側を除いて囲む枠部135cとを有する。
The lower vacuum
The lower vacuum
下部真空ポンプ取り付け壁135a、135bは、第5の窓部145の右端部の外側および左端部の外側に縦置き状に取り付けられており、その面方向が第1の側壁106および第2の側壁107と略平行となっている。
図9に示すように、各下部真空ポンプ取り付け壁135a、135bは、側面視で、各辺の長さが第5の窓部の奥行き方向の長さと略等しい略正方形状をなしている。また、このうち第1の下部真空ポンプ取り付け壁135aには、後述する第3の真空ポンプ132の吸引口と連通する開口が設けられている。
The lower vacuum
As shown in FIG. 9, each lower vacuum
<排気手段>
第1の真空ポンプ(排気手段)130〜第3の真空ポンプ(排気手段)132は、それぞれ、吸引機構と、吸引機構のガス通路と連通する吸引口と、吸引口の周囲に設けられたフランジ130a〜132aと、吸引口の内部に設けられた図示しないゲートバルブとを有している。ゲートバルブは、図示しない制御機構によって開閉が制御されるように構成されている。
<Exhaust means>
The first vacuum pump (exhaust means) 130 to the third vacuum pump (exhaust means) 132 are respectively a suction mechanism, a suction port communicating with a gas passage of the suction mechanism, and a flange provided around the suction port. 130a to 132a and a gate valve (not shown) provided inside the suction port. The gate valve is configured to be opened and closed by a control mechanism (not shown).
このうち第1の真空ポンプ130は、そのフランジ130aが第1の上部真空ポンプ取り付け壁134aに設けられた開口の周囲に取り付けられ、上部真空ポンプ取り付け室134に固定されている。また、第2の真空ポンプ131は、そのフランジ131aが第2の上部真空ポンプ取り付け壁134bに設けられた開口の周囲に取り付けられ、上部真空ポンプ取り付け室132に固定されている。また、第3の真空ポンプ132は、そのフランジ132aが第1の下部真空ポンプ取り付け壁135aに設けられた開口の周囲に取り付けられ、下部真空ポンプ取り付け室135に固定されている。
各真空ポンプ130〜132は、反応容器101内を減圧状態にしたり、被処理基板200に処理を行う際および処理を行った後、反応容器101内のガスを所定の流量で排気する。
Among these, the
Each of the
<基板搬送装置>
基板搬送装置105は、外部から搬入された被処理基板200を、第1のカソード113と第3のカソード115の間、および、第2のカソード114と第4のカソードとの間に、被処理基板200の両面が電極面113a、115aまたは電極面114aと対向するように、かつ、縦置き状態となるように搬送する。
この基板搬送装置105は、基板搬送装置室136と、キャリア搬送装置137と、キャリア搬送装置137に保持された第1のキャリア138および第2のキャリアとを有する。
なお、第2のキャリアおよび第2のキャリア保持部は、第1のキャリア138および後述する第1のキャリア保持部140と同様の構成とされており、図示は省略する。
<Substrate transfer device>
The
The
Note that the second carrier and the second carrier holding unit have the same configuration as the
基板搬送装置は図8及び図9に示すように、前記のようなキャリア138を搬送させる搬送機構として、キャリア138を非接触状態で駆動する駆動機構141を備えている。
この駆動機構141は、キャリア138の下部にキャリア138の移動方向に沿ってN極とS極とが交互に並ぶように配置された複数の磁石202と、その下方にキャリア138の搬送方向(図8の紙面垂直方向、図9の左右方向)に沿って配置された回転磁石203とを備え、この回転磁石203の外周面には、N極とS極とが二重螺旋状に交互に並んで形成されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the substrate transport apparatus includes a
The
また、複数の磁石202と回転磁石203との間には、真空隔壁204が介在されている。この真空隔壁204は、複数の磁石202と回転磁石203とが磁気的に結合されるように透磁率の高い材料で形成されている。また、真空隔壁204は、回転磁石203の周囲を囲むことによって、反応容器101の内側と大気側とを隔離している。
A
また、回転磁石202は、回転モータ205により回転駆動される回転軸206と互いに噛合される複数のギアを介して連結されている。これにより、回転モータ205からの駆動力を回転軸206を介して回転磁石204に伝達しながら、この回転磁石204を軸回りに回転させることが可能となっている。
The
以上のように構成される基板搬送装置は、キャリア138側の磁石202と回転磁石204とを非接触で磁気的に結合させながら、回転磁石203を軸回りに回転させることにより、キャリア138を回転磁石203の軸方向(図8の紙面垂直方向、図9の左右方向)に沿って直線駆動する。
The substrate transport apparatus configured as described above rotates the
また、反応容器101内には、搬送されるキャリア138をガイドするガイド機構として、水平軸回りに回転自在に支持された複数の主ベアリング175がキャリア138の搬送方向(図8の紙面垂直方向、図9の左右方向)に並んで設けられている。一方、キャリア138は、支持台226の下部側に複数の主ベアリング175が係合されるガイドレール176を有しており、このガイドレール176には、溝部が支持台226の長手方向に沿って形成されている。
Further, in the
また、反応容器101内には、垂直軸回りに回転自在に支持された一対の副ベアリング177が、その間にキャリア138を挟み込むようにして設けられている。これら一対の副ベアリング177は、複数の主ベアリング175と同様に、キャリア138の搬送方向に複数並んで設けられている。
In the
なお、主ベアリング175及び副ベアリング177は、機械部品の摩擦を減らし、スムーズな機械の回転運動を確保する軸受であって、具体的には転がり軸受からなり、反応容器101内に設けられたフレーム(取付部材)に固定された図示略の支軸に回転自在に取り付けられている。
キャリア138は、ガイドレール176に複数の主ベアリング175を係合させた状態で、これら複数の主ベアリング175の上を移動すると共に、一対の副ベアリング177の間に挟み込まれることによって、その傾きが防止されていて、被処理基板200を垂直に保持したまま搬送することができるように構成されている。
The
The
<<処理装置の動作>>
次に、この処理装置の動作について、磁気記録媒体の磁気記録層を製造する場合を例にして説明する。
「磁気記録媒体」
図7は、本発明で形成される磁性層を有する垂直磁気記録媒体を示す縦断面図である。
図7に示す形態の垂直磁気記録媒体1は、非磁性基板2の両面に、それぞれ、少なくとも軟磁性裏打ち層3、その直上の膜の配向性を制御する配向制御層4及び下地層5、磁気記録層(磁性層)6、保護層7、潤滑層8が順に積層された構造を有する。磁気記録層6は、少なくともCoとCrを含むグラニュラ構造を有する垂直磁気記録層である。
<< Processor Operation >>
Next, the operation of this processing apparatus will be described by taking as an example the case of manufacturing a magnetic recording layer of a magnetic recording medium.
"Magnetic recording media"
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a perpendicular magnetic recording medium having a magnetic layer formed in the present invention.
The perpendicular
<非磁性基板>
この垂直磁気記録媒体1に使用される非磁性基板2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られることが多い。
ガラス基板の場合、鏡面研磨を施した基板や、表面粗さ(Ra)<1(Å)のような低Ra基板などが好ましい。
また、非磁性基板2には、軽度であれば、スクラッチが入っていても構わない。
<Non-magnetic substrate>
Examples of the
Of these, glass substrates such as Al alloy substrates, crystallized glass, and amorphous glass are often used.
In the case of a glass substrate, a substrate subjected to mirror polishing, a low Ra substrate having a surface roughness (Ra) <1 (Å), or the like is preferable.
Further, the
垂直磁気記録媒体1の製造工程においては、まず非磁性基板2の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層との密着性を確保する見地から、非磁性基板2には、その各層の形成前に洗浄、乾燥が行われていることが望ましい。洗浄については、水洗浄だけでなく、エッチング(逆スパッタ)による洗浄も含まれる。
また、非磁性基板2のサイズは、特に限定されず、用途に応じて適宜決定される。
In the manufacturing process of the perpendicular
Moreover, the size of the
<軟磁性裏打ち層>
軟磁性裏打ち層3は、媒体に信号を記録する際、ヘッドからの記録磁界を導き、磁気記録層6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。
<Soft magnetic backing layer>
The soft magnetic backing layer 3 serves to guide a recording magnetic field from the head and efficiently apply a perpendicular component of the recording magnetic field to the magnetic recording layer 6 when recording a signal on the medium.
軟磁性裏打ち層3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使用することができる。
軟磁性裏打ち層3は、アモルファス構造であることが特に好ましい。これは、アモルファス構造とすることで、表面粗さ(Ra)が大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。
As a material of the soft magnetic backing layer 3, a material having so-called soft magnetic characteristics such as an FeCo alloy, a CoZrNb alloy, or a CoTaZr alloy can be used.
It is particularly preferable that the soft magnetic backing layer 3 has an amorphous structure. This is because the amorphous structure prevents the surface roughness (Ra) from increasing, reduces the flying height of the head, and further increases the recording density.
また、軟磁性裏打ち層3は、このような軟磁性層の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を用いてもよい。
また、軟磁性裏打ち層3の総膜厚は、通常20(nm)〜120(nm)程度が好ましく、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
The soft magnetic underlayer 3 may have a single layer structure of such a soft magnetic layer, but an extremely thin nonmagnetic thin film such as Ru is sandwiched between two soft magnetic layers, and the soft magnetic layer 3 A structure with antiferromagnetic coupling may be used.
Further, the total thickness of the soft magnetic backing layer 3 is generally preferably about 20 (nm) to 120 (nm), and is appropriately determined depending on the balance between the recording / reproducing characteristics and the writing characteristics.
<配向制御層>
本発明では、軟磁性裏打ち層3の上に、磁気記録層6の配向性を制御する配向制御層4を設けることが好ましい。配向制御層4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合金が好ましい。
また、軟磁性裏打ち層3がアモルファス構造をとる場合でも、材料や成膜条件によって表面粗さRaが大きくなることがあるため、このような場合には、軟磁性裏打ち層3と配向制御層4との間に非磁性のアモルファス層を成膜することが好ましい。
これにより、磁気記録層6が形成される面の表面粗さRaが下がり、磁気記録層6の配向性を向上させることができる。
<Orientation control layer>
In the present invention, it is preferable to provide an orientation control layer 4 for controlling the orientation of the magnetic recording layer 6 on the soft magnetic backing layer 3. As the material of the orientation control layer 4, Ni alloys such as Ni, Ni—Nb, Ni—Ta, Ni—V, and Ni—W that are oriented with Ta or fcc (111) crystal plane are preferable.
Even when the soft magnetic backing layer 3 has an amorphous structure, the surface roughness Ra may increase depending on the material and film forming conditions. In such a case, the soft magnetic backing layer 3 and the orientation control layer 4 It is preferable to form a nonmagnetic amorphous layer between them.
Thereby, the surface roughness Ra of the surface on which the magnetic recording layer 6 is formed can be reduced, and the orientation of the magnetic recording layer 6 can be improved.
<下地層>
軟磁性裏打ち層3または配向制御層4の上には、下地層5が設けられる。
下地層5の材料としては、磁気記録層6と同様にhcp構造をとる、RuやRe、またはそれらの合金が好ましい。
なお、前述の中間層(配向制御層4)の働きは、磁気記録層6の配向を制御することにあるので、hcp構造をとらなくても磁気記録層6の配向を制御できる材料であれば用いることができる。
下地層5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。
<Underlayer>
An underlayer 5 is provided on the soft magnetic backing layer 3 or the orientation control layer 4.
As the material of the underlayer 5, Ru, Re, or an alloy thereof having an hcp structure like the magnetic recording layer 6 is preferable.
The function of the intermediate layer (orientation control layer 4) is to control the orientation of the magnetic recording layer 6, so that any material that can control the orientation of the magnetic recording layer 6 without taking the hcp structure can be used. Can be used.
The total thickness of the underlayer 5 is preferably 5 (nm) or more and 20 (nm) or less from the balance between the recording / reproducing characteristics and the writing characteristics.
<垂直磁気記録層>
この形態の垂直磁気記録媒体1は、少なくとも磁性粒子としてCoとCrとを含み、磁性粒子の粒界部に少なくとも酸化クロムを含むグラニュラ構造を有する垂直磁気記録層6を有する。また磁性粒子にはPtを含有させるのが好ましい。
また粒界部を構成する酸化物としては、Cr酸化物のほかに、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Co酸化物、Ta酸化物及び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−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。
これらの組成においては、主に、CoCrPt合金、CoRuPt合金、CoCrPtRu合金が磁性粒子を構成し、Cr酸化物、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Co酸化物、Ta酸化物及びRu酸化物が粒界部を構成する。また、磁性粒子の一部に酸化物が混入してもよく、粒界部の一部に合金が混入してもよい。
なお、磁気記録層6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。
<Perpendicular magnetic recording layer>
The perpendicular
In addition to the Cr oxide, the oxide constituting the grain boundary part includes at least one of Si oxide, Ti oxide, W oxide, Co oxide, Ta oxide, and Ru oxide. Those are preferred. Examples of ferromagnetic materials to which these oxides are added include CoCrPt—Si oxide, CoCrPt—Ti oxide, CoCrPt—W oxide, CoCrPt—Co oxide, CoCrPt—Ta oxide, CoCrPt—Ru oxide, Examples thereof include CoRuPt—Si oxide and CoCrPtRu—Si oxide.
In these compositions, CoCrPt alloy, CoRuPt alloy, and CoCrPtRu alloy mainly constitute magnetic particles, and Cr oxide, Si oxide, Ti oxide, W oxide, Co oxide, Ta oxide and Ru oxidation A thing comprises a grain boundary part. Further, an oxide may be mixed in a part of the magnetic particles, and an alloy may be mixed in a part of the grain boundary part.
Two or more of these oxides can be added to the magnetic recording layer 6.
少なくともCoとCrを含むグラニュラ構造を有する垂直磁気記録層6を形成する磁性粒子の平均粒径は、1nm以上12nm以下であることが好ましい。平均粒界幅は0.3nm以上2.0nm以下であることが好ましい。平均結晶粒径及び平均粒界幅は、平面TEM観察像を用いて算出することができる。
少なくともCoとCrを含むグラニュラ構造を有する垂直磁気記録層6中に存在する酸化物の総量は3〜15モル%であることが好ましい。酸化物の添加量の総量がこの範囲であると、本発明の磁性層の形成方法を用いて、良好なグラニュラ構造を形成することができる。
The average particle diameter of the magnetic particles forming the perpendicular magnetic recording layer 6 having a granular structure containing at least Co and Cr is preferably 1 nm or more and 12 nm or less. The average grain boundary width is preferably 0.3 nm or more and 2.0 nm or less. The average crystal grain size and the average grain boundary width can be calculated using a planar TEM observation image.
The total amount of oxides present in the perpendicular magnetic recording layer 6 having a granular structure containing at least Co and Cr is preferably 3 to 15 mol%. When the total amount of oxide added is within this range, a good granular structure can be formed using the method for forming a magnetic layer of the present invention.
<保護層>
保護層7は、ヘッドと媒体との接触によるダメージから媒体を保護するためのものであり、カーボン膜、SiO2膜などが用いられるが、カーボン膜を用いることが好ましい。
これら膜の形成にはスパッタリング法、プラズマCVD法などが用いられるが、プラズマCVD法を用いることが好ましい。また、マグネトロンプラズマCVD法も用いることが可能である。
保護層7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。
なお、保護層7まで成膜した後は、表面に潤滑層8を塗布するのが好ましい。
<Protective layer>
The
A sputtering method, a plasma CVD method, or the like is used to form these films, but it is preferable to use a plasma CVD method. A magnetron plasma CVD method can also be used.
The thickness of the
After forming the
「反応性スパッタリングによる磁性層の成膜」
次に、本発明の処理装置の動作について、反応性スパッタリングによって垂直磁気記録層6を成膜する場合を例にして説明する。
まず、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードの各一面(電極面)に、それぞれ、第1のターゲット117〜第4のターゲットを取り付ける。具体的には、バッキングプレートの一面に、間にシートを挟むことなく直接ターゲットを固定する。
また、本実施形態では、磁性結晶粒子が酸化物を多く含む粒界領域に取り囲まれた、いわゆるグラニュラ構造を有する磁性層を成膜するため、各ターゲット117、118として、それぞれCo、Cr、Ptを含有する半円状のターゲット片と、SiO2を含有する半円状の酸化物ターゲット片を複合して使用する。
“Deposition of magnetic layers by reactive sputtering”
Next, the operation of the processing apparatus of the present invention will be described by taking as an example the case where the perpendicular magnetic recording layer 6 is formed by reactive sputtering.
First, the
In this embodiment, in order to form a magnetic layer having a so-called granular structure in which magnetic crystal grains are surrounded by a grain boundary region containing a large amount of oxide, Co, Cr, Pt are used as the
また、2枚の基板(被処理基板)200を用意する。被処理基板200としては、非磁性基板2上に、軟磁性裏打ち層3、配向制御層4及び下地層5が既に形成されたものを用いる。
そして、各被処理基板200を、それぞれ、第1のキャリア138および第2のキャリアに装着する。
第1のキャリア138および第2のキャリアに被処理基板200が装着されると、基板搬送装置105は、駆動機構141の動作によって、各キャリア138を第1のターゲット117と第3のターゲット118との間の空間、および、第2のターゲットと第4のターゲットとの間の空間に移動操作する。これにより、第1のキャリア138に装着された被処理基板200が、第1のターゲット117と第3のターゲット118との間に、被処理基板200の両面が各ターゲット117、118の表面と対向するように、かつ、縦置き状態となるように搬送される。また、第2のキャリアに装着された被処理基板200が、第2のターゲットと第4のターゲットとの間に、被処理基板200の両面が各ターゲットの表面と対向するように、かつ、縦置き状態となるように搬送される。
In addition, two substrates (substrates to be processed) 200 are prepared. As the substrate to be processed 200, a substrate in which the soft magnetic backing layer 3, the orientation control layer 4, and the underlayer 5 are already formed on the
Then, each substrate to be processed 200 is mounted on the
When the
次に、各真空ポンプ130〜132のゲートバルブを開き、各真空ポンプ130〜132の動作により、反応容器101内を減圧状態とする(第1の排気工程)。
ここで、この処理装置100では、第1の上部真空ポンプ取り付け壁134a、第2の上部真空ポンプ取り付け壁134bおよび第1の下部真空ポンプ取り付け壁135aにそれぞれ真空ポンプ130〜132が取り付けられている。このため、上側に取り付けられた2台の真空ポンプ130、131が共同して働くとともに、下側に取り付けられた真空ポンプ132によってキャリア搬送装置137の周囲が効率よく排気される。これにより、反応容器101を短時間に所定の減圧状態とすることができる。
Next, the gate valve of each vacuum pump 130-132 is opened, and the inside of the
Here, in this
次に、図示略のガス供給手段を用いて、ガス流入管126を通じて、反応性ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する。その後、各真空ポンプ130〜132のゲートバルブを制御し、上側から排気されるガスの流量および下側から排気されるガスの流量を所定の流量に調整する。
Next, a mixed gas of a reactive gas and an inert gas is supplied through the
次に、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードに電圧を印加する。
これにより、各水冷カソードに対応する空間において、混合ガスがプラズマ化し、このプラズマ中に生成された不活性ガスのイオンが、各ターゲット117、118に衝突し、各ターゲット117、118からターゲット物質(スパッタ粒子)が弾き出される。弾き出されたスパッタ粒子はその一部が活性化された反応性ガスと反応し、他の一部は反応性ガスと未反応の状態で、各被処理基板200の各表面に被着する。
この際、第1の水冷カソード113〜第4の水冷カソードを構成する各バッキングプレート11は、熱及び冷却水の水圧により、各ターゲット117、118側に凸面を形成するように膨張する。これにより、各バッキングプレート11と各ターゲット117、118との密着性が良好となる。
また、各バッキングプレート11と各ターゲット117、118との間にシートが挟まれていないので、シートが崩れてダストが生じたり、シートが熱に溶けたりしてしまうといった不都合がなくなる。
また、冷却水の冷却水路51、52を弾性材料であるOリング62、63、64で仕切ることによって形成したので、各バッキングプレート11ひいては各ターゲット117、118を局所的に効率良く冷却することができる。
Next, a voltage is applied to the first water-cooled
Thereby, in the space corresponding to each water-cooled cathode, the mixed gas is turned into plasma, and ions of the inert gas generated in this plasma collide with each
At this time, each
In addition, since the sheet is not sandwiched between each backing
Further, since the cooling
そして、各被処理基板200の両面において、スパッタ粒子の層(垂直磁気記録層6)が所定の厚さとなったところで成膜終了とする。
以上のようにして2枚の被処理基板200の両面に、並行して垂直磁気記録層6が形成される。
このようにして形成された各垂直磁気記録層6は、スパッタ粒子が均一に析出ことによって成膜されていることにより、面方向において一様な磁気特性を有し、安定な記録再生特性を得ることができる。
Then, the film formation ends when the layers of the sputtered particles (perpendicular magnetic recording layer 6) have a predetermined thickness on both surfaces of each
As described above, the perpendicular magnetic recording layers 6 are formed in parallel on both surfaces of the two substrates to be processed 200.
Each perpendicular magnetic recording layer 6 formed in this way is formed by uniform deposition of sputtered particles, so that it has uniform magnetic characteristics in the plane direction and obtains stable recording / reproducing characteristics. be able to.
次に、第1の真空ポンプ130〜第3の真空ポンプ132のゲートバルブを開き、各真空ポンプ130〜132の動作により、反応容器101内の反応後のガスを排気する(第2の排気工程)。
Next, the gate valves of the
次に、反応容器101内を大気圧状態とした後、駆動機構141の動作によって、第1のキャリア138および第2のキャリアを、反応空間101aの下方から、基板搬送装置室136の開口139付近に移動操作する。そして、扉を開き、第1のキャリア138および第2のキャリアに装着された各被処理基板200を開口139から外部に搬出する。
以上のようにして、両面に垂直磁気記録層6が形成された被処理基板200が得られる。
Next, after the inside of the
As described above, the substrate to be processed 200 having the perpendicular magnetic recording layer 6 formed on both surfaces is obtained.
以上、本発明の処理装置100の動作について、反応性スパッタリングによって垂直磁気記録層6を成膜する場合を例にして説明したが、本発明の処理装置の使用形態はこれに限るものではない。
例えば、本発明の処理装置は、インライン型処理装置を構成する各成膜装置として使用することもできる。
The operation of the
For example, the processing apparatus of the present invention can also be used as each film forming apparatus constituting an inline processing apparatus.
本発明は、磁気記録媒体を製造する製造業において幅広く利用することができる。 The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing magnetic recording media.
11・・・バッキングプレート、11a・・・バッキングプレートの一面、12・・・水路形成板、22,23,24・・・溝、101・・・反応容器、113,114,115・・・水冷カソード、117,118・・・ターゲット
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該反応容器内に配置され、一面にターゲットが固定されている水冷カソードとを有するスパッタリング装置であって、
前記水冷カソードは、2枚の金属板が弾性材料により離間して配置される構成とされており、
前記2枚の金属板の間には、冷却水路が形成され、
前記水冷カソードを構成する2枚の前記金属板のうち、前記ターゲットを固定する金属板が、スパッタリング中において前記ターゲット側に凸面を形成するように構成されていることを特徴とするスパッタリング装置。 A reaction vessel;
A sputtering apparatus having a water-cooled cathode disposed in the reaction vessel and having a target fixed on one surface,
The water-cooled cathode is configured such that two metal plates are arranged apart by an elastic material,
A cooling water channel is formed between the two metal plates,
Of the two metal plates constituting the water-cooled cathode, the metal plate for fixing the target is configured to form a convex surface on the target side during sputtering.
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