JPH02173260A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、大容量データファイル等に使用される光磁気
記録媒体の製造装置に関し、詳しくは同時スパッタリン
グ法を用いて光磁気記録層を形成するスパッタリング装
置に関するものである。

（従来の技術） 近年、光磁気記録媒体は、レーザー光による書き込み、
読み出し可能な光磁気ディスクとして大容量データーフ
ァイル等に利用されている。この光磁気ディスクはガラ
ス、プラスティック等の透明基板上にスパッタリング法
により誘電体層、記録層、保護層等の層構造を有してい
る。光磁気効果と示す前記記録層は、希土類金属（以下
ｒＲＥ金属」と称する）と遷移金属（以下ｒＴＭ金属」
と称する）の混合或いは積層状の薄膜より成る。

次に薄膜を形成するためのスパッタ法について簡単に説
明する。スパッタリング技術は低圧雰囲気中においてＡ
ｒガス等の不活性ガスによるグロー放電を発生せしめ、
プラズマ中のイオンを陰極ターゲットに衝突させて、タ
ーゲット材料から原子をたたき出し前記ターゲットに対
向するように配置された基板に薄膜を付着形成する技術
であり、広く工業的に利用されている。特に、ターゲッ
ト上にターゲットと概ね平行な磁場成分を形成し、電界
と磁界を直交させることを特徴とするマグネトロンスパ
ッタリング法は、成膜速度が高く、また被スパツタリン
グ基板の温度上昇を抑えるなどの効果があり、非常に有
益な方法として磁気記録媒や半導体の製造工程の中で広
く利用されている。

従来の光磁気記録媒体の磁気記録層を形成するスパッタ
リング装置については、例えば、特開昭６３−１１６６
４号、同６３−１７１８７８号、同６３−２２７７７９
号公報等に種々開示されているが、その基本的゛構造に
ついて第１０図及び第１１図に基づいて説明する。第１
０図は回転成膜装置と呼ばれているスパッタリング装置
である。

図中の真空チャンバー１０３の下方側に設けられたマグ
ネトロンスパッタカソード１００は、例えば裏側に永久
磁石１０２を有し、それぞれＲＥ金金属７Ｍ金属から成
る円形のターゲット１０１　ａ。

１０１ｂがスパッタ電源１０４ａ、７０４ｂに接続され
て所定の間隔をあけて配置されている。前記ターゲット
ｌ　０１　ａ、　　１０　ｌ　ｂに対向した位置にある
公転基板ホルダー１０６に基板１０５がを固定され、前
記ターゲットＩ　Ｏｌ　ａ、　　＋　Ｏｌ　ｂのほぼ中
央に対応した回転軸１０８を中心として前記公転基板ホ
ルダー１０６が公転することにより、前記基板上にＲＥ
金金属７Ｍ金属を交互に付着させ混合薄膜を形成する。

本装置では、前記記録層の構造変化は、前記公転基板ホ
ルダー１０６の回転数とそれぞれのターゲット１０１ａ
、１０１ｂに印加するパワー比でコントロールできるた
めに比較的制御性が良く、記録層の磁化量、保磁力。

光磁気効果（カー効果）の優れた特性を得るのに、ＲＥ
金属層とＴＭ金属層の積層構造を自由に変えることがで
きるために、高品質な媒体の形成が可能である。

これまでの研究結果から高品質の光磁気ディスクを得る
には、膜厚分布は±５％以内を確保する必要があり、望
ましくは±３％以内である。しかし、一般に、膜厚分布
修正板１０７等を有しない単に公転するだけの成膜装置
では、円形基板上の記録層の膜厚分布、すなわち、 ！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）以
上と大きくなってしまうため、光磁気ディスクとしての
動特性を評価した場合、ディスク円周方向のＣ／ＮやＣ
／Ｎ等のエンベロープ特性、すなわち、ディスク円周方
向におけるキャリア信号の変動が大きくなり良くないと
いう欠点が生じ易い。

そのため従来は第１０図に示すように基板公転構造に加
えて膜厚分布修正板１０７なるものを設置して膜厚補正
を行なっている。一方、他の方法として、第１１図に示
す装置のように基板公転ホルダー１０６に加え、自転軸
１１４、固定ギア１１２、遊星ギア１１３等を有した構
造によれば、前記基板１０５を自公転できるようになっ
ている。

しかし、第１０図に示す前者の方法は、前記膜厚分布修
正板１０７に付着堆積した膜の脱落等により発生するダ
ストの影響により、成膜面にピンホールが生じるという
問題があった。また、第１１図に示す後者の方法は、前
記膜厚分布修正板１０７を用いなくてすむが、自公転機
構が複雑になるという欠点を有している。さらに、回転
成膜方式全撮にいえることとして、誘電体層、保護層。

記録層の各層の成膜が、それぞれ独立した成膜チャンバ
ーで行なわれるため、基板ホルダーのチャンバー間の移
送と、基板ホルダーの回転軸を回転手段に取りつけるチ
ャッキング等の工程が必要になる。これらの成膜に直接
関与しない基板搬送や、成膜準備のセツティング時間の
割合が大きく生産性が上がらないという宿命的な問題が
あり、コスト的に最も重要な問題点であった。

前述のパレット回転方式のスパッタリング装置の問題点
を解決するために、生産性の向上を目的として第１２図
に示す様な基板通過型のスパッタリング装置が提案され
ている。この装】は、ＲＥ金金属７Ｍ金属との金属間化
合物（以下ＩＭＯと称す）から成る合金ターゲット１２
３（あるいはＲＥ金金属７Ｍ金属、ＩＭＣの３要素から
成る合金ターゲット）がスパッタ電源１３０に接続され
、裏側に永久磁石１２４を有する矩型スパッタリングカ
ソード１２２を設え、ターゲット表面に対向して、前記
ターゲット１２３の長平方向に対し直角の方向（矢印Ａ
方向）に基板１２５が、一定速度で移送しつつ、前記タ
ーゲット材料からなる記録層を形成する装置である。本
装置では通常、前記基板１２５が基板ホルダー１２１に
その移動方向に対し横方向に２〜３枚並列で、しかも連
続移動成膜されるために生産性が大幅に向上する。この
基板通過型のスパッタリング装置の欠点は、主に前記合
金ターゲット１２３の特性に起因している。すなわち、
前記合金ターゲット１２３を用いて合金薄膜を作る場合
、前記合金ターゲット１２３による、基板方向へのター
ゲット元素（スパッタ粒子）の放出角度分布は各々の元
素によって異なる。これは、例えば、前記合金ターゲッ
ト１２３に対向して静止させた状態で設置した複数の基
板に付着したサンプルについて、サンプルごとの薄膜の
構成元素の組成比について調べてみると、前記ターゲッ
ト１２３の中心部分に対向する位置のサンプルについて
は、ＲＥ金金属割合が多く、前記ターゲット１２３の外
側部分に対向する位置のサンプルについては、中心から
外側に行くに従ってＲＥ金金属割合が減少する傾向にあ
る。

従って、前記合金ターゲット１２３を使った前記基板通
過型のスパッタリング装置では、前記基板１２５は、前
記合金ターゲット１２３の長平方向に対し直角の方向に
移動しつつ薄膜が形成されるため、成膜開始時（図中ス
パッタ室の左寄りの位置において）は、ＲＥ金金属付着
割合が少なく、その後、前記合金ターゲット１２３の中
央部分に対向する位置ではＲＥ金金属割合が多くなり、
その後スパッタ室の右寄りの位置にてびＲＥ金金属割合
が少なくなるいう具合に、前記基板１２５が通過するラ
インに沿った、成膜工程が完了するまでに微妙に組成の
変化を伴うことになる。この組成変化の割合が大きい場
合、Ｃ／Ｎ劣化という特性上の問題が生じる。さらに、
前記合金ターゲット１２３におけるもう一つの大きな欠
点は、ターゲットの長時間の使用によって徐々に組成比
が変化してくるという問題である。従って、前記合金タ
ーゲット１２３の寿命が短くなり、交換が必要となるた
めに製品のコストを上昇させるという問題を抱えていた
。

このように前記基板通過型スパッタリング装置の欠点で
ある合金ターゲットのスパッタリング粒子の放出角度分
布の問題、並びに長時間使用における組成ズレの問題を
解決する成膜方法として、本出願人が先に出願した特願
昭６２−２４８８７６号が提案されている。これは、タ
ーゲットとしてＲＥ金金属び７Ｍ金属の別々の単体を使
用し、１つの７Ｍ金属のターゲットの両側にＲＥ金金属
ターゲットを位置させ、さらに膜厚分布を均一にするた
めに、ＲＥ金金属ターゲットを互いに向き合うように傾
斜させる方法である。

本発明者は前記特願昭６２−２４８８７６号の方法を基
にして更に高品質な光磁気記録媒体を提供すべく鋭意研
究を重ねた結果、合金でない前記各ターゲットの幾何学
的配置、移動する前記基板と前記各ターゲットとの位置
関係及び移動方向の寸法関係、傾斜させるターゲットの
傾斜角度などがある種の法則的関係をもって膜厚分布、
組成分布に好ましい影響を及ぼすことが明らかになって
来ている。

（発明の目的） 本発明の目的は、形成された少なくとも記録層が均一な
膜厚分布および均一な組成比を持ち、且つ高い成膜レー
トで形成することができ、磁気記録媒体の高品質化が実
現できるとともに製造コストの低廉性を実現できるスパ
ッタリング装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明のかかる目的は、被成膜体である基板に複数のス
パッタリングターゲットを対向させ、該基板上に少なく
とも第１および第２の金属の合金薄膜から成る光磁気記
録層を形成する基板通過型のスパッタリング装置におい
て、前記第１の金属から成る第１の矩型スパッタリング
ターゲットをはさむ位置に前記第２の金属からなる第２
の矩型スパッタリングターゲットが基板走行方向に沿っ
て並設され、かつ、２つの前記第２の矩型スパッタリン
グターゲットが向い合うように傾斜して位置されており
、前記第１の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ
平面と前記第２の矩型スパッタリングターゲットのスパ
ッタ平面との間のなす角度をαとし、前記第１の矩型ス
パ・ンタ、リングターゲットの基板走行方向に沿った短
辺の長さをａとし、前記第２の矩型スパッタリングター
ゲットの基板走行方向に沿った短辺の長さをｂとし、前
記第１の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平面
と前記基板の距離をＬｔｓとしたとき、下記式 ％式％ の関係を満足するように構成されたことを特徴とするス
パッタリング装置により達成することができる。

以下、図面に例示した本発明の実施態様について詳細に
説明する。

〔実施態様〕

第１図は、本発明の一実施態様であるスパッタリング装
置の概略図を示す。

本発明に基づくスパッタリング装置は、それぞれ独立し
た排気系１７を持つ複数の真空室がゲートバルブ１８に
より連通可能に仕切られており、そのうち連続したスパ
ッタ室１９．２０．２１において、所望の薄膜を形成で
きるようになっている。そして、搬送経路を構成した搬
送ロール１４に案内されて複数の基板ホルダー１３が前
記スパッタ室１９．２０．２１内を一定速度にて移動さ
れる。前記基板ホルダー１３の底部には、例えば円形の
被成膜体である基板１１が基板マスク１２こより固定さ
れている。なお、前記基板ホルダー１３が前記基板１１
を保持する数は複数であってもよい。又、前記基板１１
の保持位置の変更は前記基板ホルダー１３の底面を移動
出来る構成としたり、その他基板ホルダー自体を付は替
えることにより容易におこなうことができる。

前記スパッタ室２０の底部側には、中央部カソード３と
該中央部カソード３の両側の両端部カソード４ａ、４ｂ
が設置されており、例えば、ＲＥ金金属ら成る第１の矩
型スパッタリングターゲット１をはさむ位置に、１Ｍ金
属からなる第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、
２１：Ｉが基板走行方向（矢印六方向）に沿って並設さ
れている。

前記第１の矩型スパッタリングターゲット１並びに２つ
の前記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、２ｂ
の裏面側には、各ターゲット表面に漏れ磁界を発生させ
る永久磁石５．６ａ、６ｂが設置され、また、アースシ
ールド１５．１６も両ターゲット間で異常放電が発生し
ないように適所に設置さている。

さらに、前記両端部カソード４ａ、４ｂは、互いに向い
合うように傾斜して位置されており、前記第１の矩型ス
パッタリングターゲット１のスパッタ平面と前記第２の
矩型スパッタリングターゲット２ａｓ２ｂのそれぞれの
スパッタ平面との間のなす角度αが、少なくとも４０度
〜９０度の範囲において任意の角度に固定保持できるよ
うに構成されている。尚、前記両端部カソード４ａ１４
ｂの保持構造は、例えばボルト締め等の周知の構造であ
るので第１図において省略する。

前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の基板走行
方向に沿った短辺の長さａと、前記第２の矩型スパッタ
リングターゲット２ａ、２ｂの基板走行方向に沿った短
辺の長さｂとの関係は、少なくとも０．６≦ａ　／　ｂ
≦２．０に出来るように構成されている。

更に、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の表
面と前記基板１１との距離Ｌｔｓと、前記第２の矩型ス
パッタリングターゲット２ａ、２ｂの基板走行方向に沿
った短辺の長さｂとの関係が、少なくとも１．０≦Ｌ　
ｔ　ｓ　／　ｂ≦２．０の範囲に設定できるように構成
されている。

なお、前記永久磁石５．５ａ、５ｂの内方には、ターゲ
ット温度調節を行う冷却水路？、８ａ、８ｂが形成され
ており、また前記各矩型スパッタリングターゲットｌ、
２ａ、２ｂにはそれぞれスパッタ電源９．１０ａ、１０
ｂが接続されている。

更に、本実施態様の前記スパッタリング装置の設定の仕
方について詳細に述べる。

先ず、第１図に示すスパッタリング装置を用いて、前記
第１の矩型スパッタリングターゲット１にのみ前記スパ
ッタ電源９により電流を流し、ＲＥ金金属スパッタリン
グを行なって複数の前記基板１１であるサンプルディス
ク（１）を作成した。

また、前記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ１
２ｂにのみ前記スパッタ電源１０ａ、１０ｂにより電流
を流し、７Ｍ金属のスパッタリングを行なって複数のサ
ンプルディスク（２）を作成した。

なお、この時の条件は、前記第２の矩型スパッタリング
ターゲット２ａ、２ｂは傾斜角度α＝２０°を持って設
置し、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１は幅
（基板走行方向）が８９ｍｍ、長さ（基板走行方向に対
して横方向）が３０５ｍｍ。

厚みが５Ｍ、前記第２の矩型スパッタリングターゲット
２ａ＋２ｂは幅（基板走行方向）が７６ｍｍ。

長さ（基板走行方向に対して横方向）が３０５　ｍｍ、
厚みが４　ｍｍ　ｓそして前記スパッタ電源９による投
入パワーが６００Ｗ、前記スパッタ電源１０ａ５１０ｂ
による投入パワーがＩＫＷとした。各サンプルディスク
の径はφ１３０ｍｍ、厚み１．２Ｍのガラスを素材とし
、前記基板ホルダー１３に装着し、前記カソードと対向
して前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の表面
から距離Ｌｔｓ離れた平行面上を、毎秒４　ｍｍの一定
速度で移動しつつ薄膜を形成する。

第２図は、前記基板１１のサンプルディスク（１）及び
サンプルディスク（２）においてターゲット−基板間距
離（Ｌｔｓ）を変化させたときの変化を調べたグラフで
ある。

第２図から解るようにサンプルディスク（１）と、サン
プルディスク（２）共にターゲット−基板間距離（Ｌｔ
ｓ）が大きくなる程、膜厚分布が悪くなることが判る。

これまでの研究結果から光磁気ディスクの特性から判断
してＲＥ金金属７Ｍ金属それぞれの草体材料の膜厚分布
の許容範囲は±５．０％以内が必要である。従って、前
記各条件下では膜厚分布±５．０％以内を満足すること
が一つの基準とすることができ、この基準を基に考察す
ると、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１と前
記基板１１との距１（Ｌｔｓ）は、上述の条件下におい
ては少なくとも８０印以下という条件が必然的に設定さ
れる。

次に、第２図にて示した結果をもとに、前記第１の矩型
スパッタリングターゲット１と前記基板１１との距離（
Ｌｔｓ）を８０ｍｍに設定し、前記基板１１が移動する
すべての基板移動ライン上に一様にガラスからなる基板
を複装置いてＲＥ金金属みあるいは７Ｍ金属のみのそれ
ぞれ独立したスパッタリングを２回行ない、成膜した各
基板サンプルから膜厚を調べた結果を第３図に示した。

尚、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１及び前
記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ＋２ｂの寸
法は第２図の場合と同じで、前記スパッタ電源９による
投入電力を４００Ｗ、前記スパッタ電源１０ａ、１０ｂ
による投入電力を１．６ＫＷとした。

第３図中の（１）はＲＥ金金属ある特定の膜厚の膜厚比
を１．０としたときを示し、中央部での付着レートが高
いことが解る。一方（２）は７Ｍ金属の膜厚比もＲＥ金
金属同様に示し、前記スパッタ室２０の両端の付着レー
トが高く、中央が低いことが解る。この結果から、実際
の成膜過程は、ディスクが第１図において左端から右端
へ移動しつつ成膜が行なわれるとすると、まず最初に７
Ｍ金属の割合が多い領域を通過し、次にＲＥ金金属割合
が多く７Ｍ金属の割合が少ない領域を通過し、そして再
び７Ｍ金属の割合が多い領域を通過して成膜工程が完了
していることがわかる。従って、成膜工程において、前
記スパッタ室２０の中央及び両端の大きく分けて３つの
領域でのＲＥ金金属７Ｍ金属の組成比の変化が生じ、こ
の実験から前記傾斜角αが２０度程度において、膜厚分
布はＲＥ金金属７Ｍ金属それぞれの単体材料におけるト
ータルの膜厚分布としてはさほど大きな変動が生じなく
ても、組成ズレとしては±１９．０％と大きな値となっ
てしまうことが判る。

これまでの研究結果から光磁気ディスクの特性から判断
して、膜中の組成ズレは±５□　０％以内が必要であり
、望ましくは±３．５％以内であることが解っている。

前記の理由から膜厚分布特性を満足する成膜条件であっ
ても必ずしも組成分布を満足する条件が設定されないこ
と判る。

このような理由を踏まえ、前記の膜厚分布及び組成の条
件のうち、光磁気記録層の特性として第１に押えなくて
はならない特性は、前記基板１１に形成される薄膜のＲ
ε金属と７Ｍ金属の組成の均一性である。これは前述し
たように、組成ズレが大きいと光磁気ディスクのＣ／Ｎ
及び感度特性が大幅に劣化してしまい極めて大きな問題
となるので、前記範囲内の値であることが必要である。

本実施態様のスパッタリング装置の細部の設定を行う。

まず最初に、前記第１の矩型スパッタリングターゲット
１であるＲＥ金金属前記第２の矩型スパッタリングター
ゲット２ａ、２ｂである７Ｍ金属の有効な幾何学的形状
について考察を加える。前記第１の矩型スパッタリング
ターゲット１の短辺幅（ａ）と前記第２の矩型スパッタ
リングターゲット２ａ、２ｂの短辺幅（ｂ）の長さの比
ｂ　／　ａを０．４〜２．０まで変えたターゲット（タ
ーゲット裏面のマグネトロン磁石はそれに伴って大きさ
を変える）を用意しく第１の矩型スパッタリングターゲ
ットの短辺幅ａは固定）、前記第２の矩型スパッタリン
グターゲット２ａ、２ｂの傾斜角度を０〜９０’の範囲
で変化させ、また、前記第１の矩型スパッタリングター
ゲット１と前記基板１１間距離（Ｌｔｓ）と該ターゲッ
ト１の短辺幅（ａ）との長さの比１　ｔ　ｓ　／　ａを
０．４〜２．２の範囲で変化させて、前記第１図に示す
装置によってＲＥ金金属７Ｍ金属の混合薄膜を形成した
ときの膜の組成ズレの取り得ることのできる最小値（±
％）を調べた。なお、ＲＥ金金属輻８９ｍｍ。

長さ３０５ｍｍ、厚み５１ＴＩＩＴｌであり、７Ｍ金属
は幅可変、長さ３０５ｎｗｎ厚さ４　ｍｍとし、基板は
φ１３０Ｍ厚み１．２ｎｗｎのプラスチックｆｉｔ脂で
あり、各ターゲットの長辺幅はその長さが組成ズレに影
響しない程度に前記の如＜３０５ｎｗｎと十分に長いも
のである。又、投入電力はＲＥ金金属５００Ｗ％ＴＭ金
属が８００Ｗであり、基板ホルダーの移動速度は３ｍｍ
／ｓｅａである。

第４図は、その結果を示すものであり、前記組成ズレの
許容範囲は±５．０％以内であるから、組成比だけにつ
いても少なくとも図中において縦軸に沿った点線内（斜
線）の領域内に入っている必要がある。前記結果から、
前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の短辺幅（
ａ）と前記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、
２ｂの短辺幅（ｂ）の関係は、その長さの比をａ　／　
ｂとすると０．６≦ａ　／　ｂ≦２．０の条件を少なく
とも満足する必要があることが判る。

次に、前記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、
２ｂの傾斜角（α）の設定を行うべく、該傾斜角αと組
成ズレ及び膜厚分布についての考察をする。

第５図は、前記基板１１に形成された混合薄膜の組成ズ
レ（％）と傾斜角αとの関係を示す実験結果のグラフで
ある。前記第１の矩型スパッタリングターゲット１と前
記基板１１との距離（ＬｔＳ）を１００　ｍｍ一定、そ
の他の条件は、前記第１の矩型スパッタリングターゲッ
ト１は幅（基板走行方向）が８９ｍｍ、長さ（基板走行
方向に対して横方向）が３０５ｍｍ、厚みが５　ｍｍ、
前記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、２ｂは
幅（基板走行方向）が７６ｍｍ、長さ（基板走行方向に
対して横方向）が３０５ｍｍ、厚みが４ｍｍ、そして前
記スパッタ電源９による投入パワーが３５０Ｗ。

前記スパッタ電源１０ａ、１０ｂによる投入パワーが１
．４ＫＷとした。各サンプルディスクの径はφ１３０ｍ
ｍ、　　厚み１．２Ｍのプラスチック樹脂を素材とし、
毎秒４　ｍｍの一定速度で移動させた。

この結果から、傾斜角４０°以上の設定において組成ズ
レ上５．０％以下の有効範囲を見出すことができる。

一方、第６図は、傾斜角（α）と膜厚分布の関係を調べ
たものである。これは、少なくとも膜組成ズレの限界を
基準に設定することにより良好な結果を得ることができ
る。すなわち、前記第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト２ａ、２ｂの傾斜角αを４０°以上の設定において膜
厚分布±５゜０％以下の有効範囲を見出すことができる
。

以上のことから前記第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト２ａ、２ｂの傾斜角の最小値は少なくとも４０度以上
傾ける必要があることが明らかとなる。

さて、傾斜角は４０度以上徐々に大きくしていくと、膜
組成ズレ及び膜厚分布が良化していくが、前記傾斜角α
が９０度を超えると別の問題が生じる。つまり、スパッ
タ粒子は通常ターゲット表面からの放出分布が余弦則に
近い関係を持って飛出すため、前記傾斜角αが９０度を
超えると、前記第２の矩型スパッタリングターゲット２
ａｌ　２ｂが、前記基板１１の方向を向かなくなるだけ
でなく、第１の矩型スパッタリングターゲット１からの
スパッタ粒子の飛び出しを塞ぐ形ちとなり成膜レートが
急激に減じてしまうために好ましくない。

以上、前記理由により前記第２の矩型スパッタリングタ
ーゲット２ａ、２ｂの傾斜角（α）は４０゜≦α≦９０
°の範囲が望ましいことが判る。

次に、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の短
辺方向の幅（ａ）と、該第１の矩型スパッタリングター
ゲット１と前記基板１１との距離（Ｌｔｓ）との関係に
おける設定について考察する。

第７図は、第１の矩型スパッタリングターゲット１と前
記基板１１との距離（Ｌｔｓ）の比（Ｌｔ　ｓ　／　ａ
を横軸に、組成ズレを縦軸にしたグラフで実験結果を示
すものである。前記第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト２ａ１２ｂの傾斜角（α）を４０度で一定として、そ
の他の条件は、前記第１の矩型スパッタリングターゲッ
ト１は幅（基板走行方向）が８９ｍｍ、長さ（基板走行
方向に対して横方向）が３０５Ｍ、厚みが５ｍｍ、前記
第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ＋２ｂは幅（
基板走行方向）が７．５ｃｍ、長さ（基板走行方向に対
して横方向）が３０．５ｃｍ、厚みが４ｍ１そして前記
スパッタ電源９による投入パワーが３５０Ｗ、前記スパ
ッタ電源１０ａ、１０ｂによる投入パワーが１．４ＫＷ
とした。各サンプルディスクの径はφ１３０ｍｍ、　　
厚み１．２Ｍのプラスチック樹脂を素材とし、毎秒４ｍ
ｍの一定速度で移動させた。前記第１の矩型スパッタリ
ングターゲット１と前記基板１１との距離（Ｌｔｓ）と
該第１の矩型スパッタリングターゲ・ント１の短辺長さ
ａとの比を０．８〜１．８の範囲で変化させたときのＲ
Ｅ金金属７Ｍ金属の混合薄膜のサンプルディスク内での
組成ズレはＬ　ｔ　ｓ　／　ａが１．０以下の範囲にお
いて組成ズレの許容値±５．０％以内に入り良好である
ことが分る。

一方、第８図は、第７図の場合と同じ条件にて、同じく
前記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、２ｂの
傾斜角（α）を４０度で一定として、前記第１の矩型ス
パッタリングターゲット１と前記基板１１との距離（Ｌ
ｔｓ）と前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の
短辺長さａとの比を０．６〜１．８の範囲で変化させた
ときのＲＥ金金属７Ｍ金属のそれぞれの成膜レートの変
化を示したものである。

この第８図から分る様に、Ｌｔｓ／ａの値が大きくなる
程成膜レートが減少してしまい、生産速度という関点か
らは成膜レートが、下がりすぎるということは望ましく
ないといえる。成膜速度が最高成膜レートの５０％以下
の領域では、前記通過型スパッタ装置のメリットとして
揚げた生産性が高いという特徴がなくなってしまう。従
って、Ｌ　ｔ　ｓ　／　ａの値は２．０程度が上限と考
えられる。

以上の結果からターゲット−基板間距離（Ｌｔｓ）と中
央部ターゲットの短辺幅（ａ）の関係は、その長さの比
をＬ　ｔ　ｓ　／　ａとすると１．０≦Ｌ　ｔ　ｓ　／
　ａ≦２．０の範囲が最も有効であることが判る。

前述のように構成されたスパッタリング装置を用いたＲ
Ｅ金金属７Ｍ金属との混合薄膜の形成工程について要約
すると、先ず、スパッタリングに望ましい状態に保たれ
ている前記スパッタ室２０内に、前記基板ホルダー１３
が所定の速度で搬送されてくる。そして、前記基板ホル
ダー１３が前記スパッタ室２０に入った初期の状態（図
中左側の位置）においては、左方向を向くように適宜調
整されて傾斜している前記第２の矩型スパッタリングタ
ーゲット２ｂから飛散される７Ｍ金属のスパッタ粒子と
、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１から飛散
されるＲＥ金金属スパッタ粒子とにより、前記基板１１
に両金属の混合膜が付着し始める。その後、前記基板ホ
ルダー１３の移動とともに、前記第２の矩型スパッタリ
ングターゲット２ｂから飛び出す７Ｍ金属のスパッタ粒
子が徐々に少なくなるが、これと入れ代わるように、反
対側に配置された図中左側の前記第２の矩型スパッタリ
ングターゲット２ａからの７Ｍ金属のスパッタ粒子が徐
々に増大し、このスパッタリング工程中（基板がスパッ
タ室を通過する範囲）における７Ｍ金属の飛散レベルを
全体として平均且つ安定に保つことができる。一方、前
記第１の矩型スパッタリングターゲット１から飛散され
るＲＥ金金属スパッタ粒子は、該ターゲット１の中心位
置の上方にて最も多くなるものの、このＲＥ金金属スパ
ッタ粒子の飛散特性は、前記７Ｍ金属の飛散特性に比べ
て指向性が低く、比較的平均化され、前記スパッタ電源
９、ｌＯａ、ｌＯｂの制御により実用上の問題はない。

従って、前記した本発明のスパッタリング装置のように
構成されていることにより、前記基板１１に形成される
金属薄膜は、その膜厚ならびに組成比が、基板全体おい
て均一化され高品質な光磁気記録媒体を提供することが
できる。

本発明は前記実施態様に限られるものではなく、例えば
、前記基板ホルダー１３の搬送構造は種々変更できるこ
とは勿論、前記永久磁石５．６ａ、６ｂは電磁石に変更
することにより磁界強度を自在に制御することができる
。

さらに、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１は
７Ｍ金属とし、前記第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト２ａ１２ｂはＲＥ金金属ら構成されてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のスパッタリング装置は、第
１の金属から成る第１の矩型スパッタリングターゲット
をはさむ位置に第２の金属からなる第２の矩型スパッタ
リングターゲットが基板走行方向に沿って並設され、か
つ、２つの前記第２の矩型スパッタリングターゲットが
向い合うように傾斜して位置されており、前記第１の矩
型スパッタリングターゲットのスパッタ平面と前記第２
の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平面との間
のなす角度（α）と、前記第１の矩型スパッタリングタ
ーゲットの基板走行方向に沿った短辺の長さ（ａ）と、
前記第２の矩型スパッタリングターゲットの基板走行方
向に沿った短辺の長さ（ｂ）と、前記第１の矩型スパッ
タリングターゲットのスパッタ平面と前記基板の距離（
Ｌｔｓ）とを前記した一定の範囲をもった関係式に保つ
ようにコントロールできるように構成されている。

従って、スパッタリング工程中（基板がスパッタ室を通
過する範囲）における複数のスパッタ金属の飛散レベル
を全体として平均且つ安定に常に保つことができるよう
になり、均一な膜厚分布及び均一な組成比を持ち、また
ターゲットが単一素材よりなっているのでターゲット寿
命も長く特性の優れた光磁気記録媒の記録層を高い成膜
レートで長時間形成することができると共に、生産性が
高く製造コストの低兼価を実現する光磁気記録媒体の製
造が可能なスパッタリング装置を提供することができる
。

以下、実施例により本発明の効果をさらに明確にするこ
とができる。

実施例１゜ 第１図のスパッタリング装置において、第１の矩型スパ
ッタリングターゲット１にＲＥ金属ターゲットとしてＴ
ｂ（幅８９Ｍ×長さ３Ｑ５ｍｍＸ厚み５ｍｍ）を装着し
、第２の矩型スパッタリングターゲット２３．２ｂ１．
：１Ｍ金属ターゲットとしてＦｅ２Ｏ＋　Ｃ０８０＋　
　（幅７８ｍｍＸ長さ３０５ｒｒｔｍＸ厚み４ｎｖｎ）
を装着した。前記第２の矩型スパッタリングターゲット
２ａ１２ｂの傾斜角度（α）は４０°に設定した。前記
各ターゲットはそれぞれＤＣ電源であるターゲット電源
９．１０ａ、　　１ｏｂにより電力が供給されるが、前
記第２の矩型スパッタリングターゲット２ａ、２ｂに供
給される電力は下記の如く同一になる様に調整した。タ
ーゲット・基板間距離（Ｌ　ｔ　ｓ）は１１０ｍｍに設
定し、基板１１が移動するすべての位置での基板移動ラ
イン上に一様にガラス素材の前記基板１１を置いいた状
態で計２回のスパッタリングを行なった。

１回目のスパッタリングは、前記第１の矩型スパッタリ
ングターゲット１にスパッタ用ＤＣ電源９にて３００Ｗ
の電力を供給し、９０秒間の成膜を行なった。その時の
前記基板１１に付着した薄膜の膜厚と前記基板１１の位
置は、第９図の（１）にて示すようになった。

２回目のスパッタリングは、前記第２の矩型スパッタリ
ングターゲット２ａ、２ｂにスパッタ用ＤＣ電源１０ａ
、１０ｂにてそれぞれ１４５０Ｗの電力を供給し、同じ
く９０秒間の成膜を行なった。その時の前記基板１１に
付着した薄膜の膜厚と該基板１１の位置は第９図の（２
）に示すようになった。

前記両スパッタリングターゲット１．２ａ、２ｂによる
同時スパッタを行った場合、組成比ズレは±４．０％と
なり、組成ズレの許容範囲±５゜０％以内を確保するこ
とができた。さらに、第１図の装置において前記幾何学
的条件は同一にしたままφ１３０ｍｍＸ厚み１．２ｍｍ
のガラス基板１１を前記基板ホルダー１３に取付け、前
記基板ホルダー１３を第１図の左端に準備した後、前記
スパッタ電源９を３００Ｗ、前記スパッタ電源１０ａ及
び１０ｂをそれぞれ１４５０Ｗに設定し、前記基板１１
を装着した前記基板ホルダー１３を第１図の左端の成膜
開始位置から図中右側方向へ５　ｍｍ７秒の移動スピー
ドで移動しつつ、前記Ｔｂターゲット１と前記ＦｅＣロ
タ−ゲット２ａ、２ｂの両材料のスパッタ粒子から成る
混合薄膜を前記基板１１上に形成した。その後この成膜
終了、前記基板１１の膜厚分布を調べたところ±４．８
％であり、膜厚分布の許容範囲±５，０％衰内を確保す
ることができた。

実施例２゜ 第１図のスパッタリング装置において、中央部カソード
３に取りつけた第１の矩型スパッタリングターゲット１
のＲＥ金属ターゲットとしてＴｂ（幅８９ｍｍＸ長さ３
０５ｍｍＸ厚み５ｍｍ）を装着し、両端部カソード４ａ
、４ｂに取りつけた第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト２ａ１２ｂとして１Ｍ金属ターゲットのＦ　ｅ２ｏ＋
　ＣＯａｏ＋　　（幅７６ｍｍ×長さ３０５ｍｍｘ厚み
４ｍｍ）を装着した。前記第２の矩型スパッタリングタ
ーゲット２ａ、２ｂの傾斜角度（α）は４５°に設定し
た。前記各ターゲット１．２ａ、２ｂは、それぞれスパ
ッタ電源９．１０ａ、１０ｂにより、前記両端部ターゲ
ット２ａ＋　　２ｂに供給される電力は同一になる様に
調整した。φ１３ＱｎｖｎＸ厚み１．２ｍｍのプラスチ
ック上に予め光学膜Ｓｉ３Ｎ、が８５ＯＡ成膜された基
板１１を前記基板ホルダー１３に基板用マスク１２を介
して装着して、前記基板ホルダー１３を第１図の左端の
成膜開始位置に準備させた。

前記基板１３の移動ラインと前記第１の矩型スパッタリ
ングターゲット１との距離（Ｌｔｓ）は１１０ｍｍに設
定した。前記カソード全体を内含した真空槽（スパッタ
室２０）は、排気系１７により真空排気し５．０Ｘ１０
−’Ｔｏｒｒまで排気した後、真空槽内にＡｒガスを導
入し２．０Ｘ１０−３Ｔｏｒｒに設定した。前記第１の
矩型スパッタリングターゲット１にスパッタ電源９によ
り５００Ｗの電力を投入し、また前記第２の矩型スパッ
タリングターゲット２ａｌ　２ｂにスパッタ電源１０ａ
及び１０ｂにより、それぞれ１６００Ｗの電力を投入し
プレスパツタを５分間行なった。その後、スパッタ電源
９を４００Ｗ、スパッタｔＪｌＯａ及び１０ｂをそれぞ
れ１４００Ｗに設定し、前記基板１１を装着した前記基
板ホルダー１３を第１図の左端の成膜開始位置から図中
右側方向へ４　ｍｍ７秒の移動スピードで移動しつつ、
前記第１の矩型スパッタリングターゲット１と前記第２
の矩型スパッタリングターゲット２ａ、２ｂの両方材料
のスパッタ粒子から成る混合薄膜を前記基板１１上に形
成した。前記成膜工程によって、トータルで９０ＯＡの
膜厚を持ち、組成比がＦｅＣｏ：Ｔｂ＝１：０８のＴｂ
ＦｅＣｏ光磁気記録層を形成した。このサンプルを取出
して、動特性を測定した結果、ディスク中心からの測定
位置Ｒ”３０ｍｍ。

回転数１８００ｒ”ｐｍ＋周波数３．７ｔＭＨｚの条件
においてＣ／Ｎ　（０，９μビツト長）４日。

１ｄＥ３．エンベロープ１．２ｄＢ、感度６．６ｍＷで
あった。上記スパッタ装置において連続放電を行ないト
ータルで１５ＫＷのスパッタリングを行なった後に前記
と同様の方法によって作成した光磁気ディスクのサンプ
ルの動特性を測定した結果、Ｃ／Ｎ４Ｂ、０ｄＥ３．エ
ンベロープ１．ＯｄＢ、感度５．７ｍＷとターゲットの
連続使用にかかわらず同一の良好な特性を示した。

比較例 従来方法の実施例として、通過成膜方法及び装置の説明
を行なう。第１２図においてスパッタ室１２７内にＴｂ
ＦｓＣｏの金属間化合物（約３０ａｔ、％）とＴｂ、Ｆ
ｅ、Ｃｏの単体金属を混合して熱間静水圧処理して焼結
させた角型合金ターゲットｌ　２３　　（Ｔｂ２２＋　
　Ｆ　ｅ７ｏ＋　　Ｃｏ、、、幅１２７０ｍｍ×長さ３
０５ｍｍＸ厚み５ｍｍ）を強磁性体用マグネトロンカソ
ード１２２に組込む。前記ターゲツト面に対向して、前
記ターゲツト面と平行な平面上を前記ターゲットの長手
方向に直角の方向に移動する基板ホルダー１２１にはφ
１３０ｎｖｎ、厚み１゜２印のプラスティクディスクの
基板１２５が前記ターゲットの長平方向と同方向に１枚
装着する。

前記ターゲットと前記基板ホルダーの移動する平面との
垂直距離（Ｌｔｓ）は８０Ｍに設定した。

前記基板ホルダー１２５は、予め光学膜Ｓｉ、Ｎ４を８
０ＯＡ成膜された基板１枚を装着し、前記スパッタ室１
２７内のポジションＢの位置に静止させた。真空ポンプ
で真空排気を行ない圧力を５×ｌ　Ｑ−’Ｔｏ　ｒ　ｒ
まで排気した後Ａｒガス４２９Ｃｃｍを真空チャンバー
内に導入しガス圧を２．２ｍＴｏ　ｒ　ｒとした。次に
シャッター１２９を閉じたまま、前記合金ターゲット１
２３をＤＣ，１゜ＯＫＷの放電パワーでスパッタを維持
する。このスパッタ放電が安定したところで、前記基板
１２５を含んだ前記基板ホルダー１２１が１６０ｍｍ／
分の微速スピードで移動を開始する。移動速度が一定に
なった後、直ちに前記シャッター１２９を開け１５０秒
間移動成膜を行ない、シャッター１２９を閉じ平均膜厚
９００Ａの磁性層の成膜を行なった。このサンプルを取
出して動特性を測定した結果は次の様になった。

その結果、ディスク中心からの測定位置Ｒ＝３０ｍｍ、
回転数１８００ｍｐｍ、書き込み周波数３゜７１ＭＨｚ
、の条件において、Ｃ／Ｎ　（０，９μビツト長）４６
．７ｄＢ、エンベロープ３．ＯｄＢ、感度７．８ｍＷで
あった。

上記スパッタ装置において連続放電を行ない１５ＫＷの
スパッタリングを行なった後に前記と同様の方法によっ
て作成した光磁気ディスクのサンプルの動特性を測定し
た結果、Ｃ／Ｎ４４．３ｄＢ、エンベロープ３．３ｄＢ
、書き込み感度７゜６ｍＷとなった。

この比較例の結果と前記各実施例とを比べてみると、明
らかに本発明による実施例の方が各特性において優れた
光磁気ディスクを提供できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスパッタリング装置における一実施
態様の概略側面図、第２図はターゲット・基板間距離（
Ｌｔｓ）と膜厚分布との関係を示すグラフ、第３図はス
パッタ室内における基板走行方向に沿った基板位置にお
ける膜厚変化を示すグラフ、第４図は中央部ターゲット
と両端部ターゲットとの短辺長さ比（ａ／ｂ）　、傾斜
角αならびにターゲット・基板間距離（Ｌｔｓ）の複合
条件と、成膜組成ズレとの関係を示すグラフ、第５図は
傾斜角αと成膜組成ズレとの関係を示すグラフ、第６図
は傾斜角αと膜厚分布との関係を示すグラフ、第７図は
傾斜角αを一定にしたときにおけるターゲット・基板間
路’１４（Ｌｔｓ）と中央部ターゲットの短辺長さ（ａ
）との比（Ｌｔｓ／ａ）　　と、成膜組成ズレとの関係
を示すグラフ、第８図は傾斜角αを４０度に一定にした
ときにおけるターゲット・基板間距離（Ｌｔ！Ｉ）と中
央部ターゲットの短辺長さ（ａ）との比（Ｌｔｓ／ａ）
　　と、成膜レートとの関係を示すグラフ、第９図は傾
斜角αを４０度に一定にしたときにおけるスパッタ室内
における基板走行方向に沿った基板位置における膜厚変
化を示すグラフ、第１０図は従来の基板公転型のスパッ
タリング装置の概略図、第１１図は従来の基板自公転型
のスパッタリング装置の概略図、第１２図は従来の基板
通過型のスパッタリング装置の概略図である。 （図中符号） １　第１の矩型スパッタリングターゲット、２ａ、２ｂ
　第２の矩型スパッタリングターゲット、３　中央部カ
ソード、４ａ、４ｂ　両端部カソード、５．５ａ、５ｂ
　　永久磁石、 ７．８ａ、８ｂ　　冷却水路、 ９．１ｏａ、＋ｏｂ　　スパッタ電源、１　基板、　　
１２　基板用マスク、 ３　基板ホルダー、　　１４　　ＩＩ送ロール、５．１
６　アースシールド、 ７　排気系、　　１８　ゲートバルブ、９．２０．２１
　スパッタ室。 第 図 ＩＪＪ！Ｍｒ＊　ｃｌ　＝　２０　（ｄｅｇ）ターゲ・
ソトー基７本間距寓誰 Ｌｔｓ　（ｍｍ） 第 図 中央舎Ｐターγ−、トＹ−内を島ヤターつ−〜ト角Ｉ辺
吟島の玩％ 第 図 Ｌｔ５＝１００（ｍｍ） ４刺＾〆（ｄｅｇ） 第 図 ＃滑＾〆＝４０（ｄｅｇ） Ｌ　ｔ　ｓ／ａ 第 図 タープ°・／トー基イ本間匝１１ Ｌｔｓ＝　ｔｏｏ　（ｍｍ） −一つ−：ＴＭ仝為 府１溌斗　＾　区（ｄｅ９） 第 図 彦１麟＾ 〆＝　４０　（ｄｅ９） 第 図 １．５す 手 続 ネＩｎ 正 ７材 １）　明細出用３頁下から３行目の「媒」の後に１体」
を挿入する。 平成 １年 ２月ユＱ日 １゜ 牛４゛δ午庁ｒミ′自ｆ 殿 事ｆ［の表示 昭和６３年特許願第３２８７３９号 ２）　同書第４頁１３行目の「１０５がを」を「１０５
が」と補正する。 ３）　同町第５頁下から２行目のｒＣ／Ｎ等の」を削除
する。 ２゜ 発明の名称 スパン タ リング装首 ４）　同書第９頁５行目の「位置にてび」を「位置では
」と補正する。 ３゜ 補正をすると 事件との関係：特許出願人 名　称　（５２０）　゛富士写真フィルム株式会社５）
　同書第９頁６行目の「少なくなるいう具合に」を［少
なくなるという具合に］と補正する。 ６）　同席１２５頁１２行目の［７，６ＣＩｌｌＪを１
７６ｍｍＪと補正する。 ４、代理 住所 人 〒１００ 東京都千代ｆｆ１区霞が関３丁目８番１号虎の門三井ビ
ル１４階 栄光特許事務所 電話　（５８１）−９６０１（代表） ７）　同書第２５頁１３行目の［３０，５ｃｍＪを１３
０５ｍｍｌと補正する。 ８）　同書第３５頁１３行目のｒ９００ＡＪを「９００
人」と補正する。 ９）　同書第３５頁１４行目の「１：０８Ｊをｒｌ　：
０．８Ｊと補正する。 ６゜ 補正により増加する請求項の数： １０）　同書第３６頁１３行目のｒ１２７０ｍｍＪをｒ
１２７ｍｍＪと補正する。 ２５を１枚装着する。」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被成膜体である基板に複数のスパッタリングターゲット
   を対向させ、該基板上に少なくとも第１および第２の金
   属の合金薄膜から成る光磁気記録層を形成する基板通過
   型のスパッタリング装置において、前記第１の金属から
   成る第１の矩型スパッタリングターゲットをはさむ位置
   に前記第２の金属からなる第２の矩型スパッタリングタ
   ーゲットが基板走行方向に沿って並設され、かつ、２つ
   の前記第２の矩型スパッタリングターゲットが向い合う
   ように傾斜して位置されており、前記第１の矩型スパッ
   タリングターゲットのスパッタ平面と前記第２の矩型ス
   パッタリングターゲットのスパッタ平面との間のなす角
   度をαとし、前記第１の矩型スパッタリングターゲット
   の基板走行方向に沿った短辺の長さをａとし、前記第２
   の矩型スパッタリングターゲットの基板走行方向に沿っ
   た短辺の長さをｂとし、前記第１の矩型スパッタリング
   ターゲットのスパッタ平面と前記基板の距離をＬｔｓと
   したとき、下記式 （１）０．６≦ａ／ｂ≦２．０ （２）４０゜≦α≦９０゜ （３）１．０≦Ｌｔｓ／ｂ≦２．０ の関係を満足するように構成されたことを特徴とするス
   パッタリング装置。