JPH024964A - 対向ターゲット式スパッタ装置 - 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】 ［利用分野］ 本発明は、ターゲットを対向させた対向ターゲット式ス
パッタ装置に関し、更に詳しくはターゲット使用効率が
高く膜厚分、布の制御が容易な磁気記録媒体、光磁気記
録媒体、透明導電性部材等の記録・電子部材の製造に好
適な基板を移送しつつ連続的に所望の薄膜を形成する対
向ターゲット式スパッタ装置に関する。

［従来技術］ 前述の対向ターゲット式スパッタ装置は、特開昭５７−
１５８３８０号公報等で公知の通り、真空槽内で対向さ
せたターゲットの対向方向に磁界を発生させ、ターゲッ
トの側方に配した基板上に膜形成するスパッタ装置で、
各種材料中でも磁性材の低温。

高速の膜形成ができる特徴を有し、磁性薄膜、薄膜型の
磁気記録媒体等の製造に利用されている。

ところが、従来の対向ターゲット式スパッタ装置を用い
て膜形成例えば垂直磁気記録媒体のＣ０Ｃｒ合金膜を連
続形成した場合、ターゲットはその中心部に侵食が集中
し、ターゲットの利用効率が低いことがわかった（　Ｉ
　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｉ　ｒａｎｓ　ｏｎＭａｇｎｅｔｉｃ
ｓ　　ＭＡＧ１７．　ｐ３１７５　　（１９８１）　）
　。又基板の巾方向においても膜厚分布が生じ、生産性
面で問題があることがわかった。

これに対して、本発明者らは特開昭５８−１６４７８１
号公報及び特開昭５９−１１６３７６号公報において、
第９図の構成すなわち、ターゲットの周囲に磁界発生機
構のコアを配置し、磁界をターゲットの周囲に発生させ
るようにした構成を提案した。すなわち、同図は、対向
ターゲット式スパッタ装置のターゲット部のみを示した
もので、対向ターゲットＴ、Ｔ’の周囲にシールドを兼
ねて、端部３０１ａ。

３０２ａをターゲットＴ、Ｔ’　の表面に臨むように折
曲させたコア３０１．　３０２の脚部３０１ｂ、　３０
２ｂに磁界を発生させるコイル又は永久磁石からなる磁
界発生源３０１’　、　　３０２’　を磁気的に結合さ
せて設け、図示のごとく磁界ＨをターゲットＴ、Ｔ’　
の周囲のみに発生させるようにしたものである。図にお
いて３１０は真空槽壁、　　３１１．　３１２はターゲ
ットホルダー、　３１１ａ、　３１２ａはターゲット冷
却のための冷却配管である。この構成により磁界はター
ゲットを経由しないで直接コア間に形成されるので、磁
化の分布がターゲツト材の透磁率、飽和磁化、ターゲッ
トの厚みに影響されずに安定し且つ、プラズマ捕捉用磁
界がターゲット周囲に形成されるのでその侵食領域が中
心部から周辺部へ拡大し、ターゲットの利用率が向上し
た。しかしながら、スパッタの際放電電圧が高くなり、
高いスパッタガス圧でないと高い生産性を得ることがで
きない、又高いスパッタガス圧のために望むところの結
晶組織を得るといった対向ターゲツト法の特長を発現し
にくい、又基板中が広くなりターゲットの巾が広くなる
と、前述の基板巾方向でその中心部と端部の薄膜厚差が
大きくなると共に、中心部の侵食が速く全体としてのタ
ーゲットの利用率が低下するという問題があることがわ
かった。

又、磁性薄膜、薄膜型磁気記録媒体等では、Ｆｅ、Ｎｉ
、ｃｏ等の遷移金属元素合金の結晶、非晶質を安定に形
成する際、結晶組織間の残留応力、あるいは高分子基板
と薄膜との界面に生じる歪のため、カールなどの媒体変
形が生じやすいという問題がある。特に、ハイビジョン
用ディジタルＶ　Ｔ　Ｒ等の高密度記録テープでは記録
層となる金属薄膜を形成する基板に１０μｍ厚み以下の
高分子フィルムを使用したいが、前述の残留応力による
カールの解消ができないという問題がある。

［発明の目的コ 本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、巾の広いタ
ーゲットにおいても上述の問題のない生産性のよい改良
された対向ターゲット式スパッタ装置を第１の目的とす
るものである。

そして、前述の金属磁性薄膜を記録層とした高密度記録
用テープの作成に必要な結晶組織間に生ずる残留応力を
調整することを可能とする対向ターゲット式スパッタ装
置を第２の目的とするものである。

［発明の構成及び作用］ すなわち、本発明は、前述の特開昭５８−１６４７８１
号公報、特開昭５９−１１６３７６号公報開示の対向タ
ーゲット式スパッタ装置の改良として先に出願した特願
昭６２−２９３９８０号明細書で提案した対向ターゲッ
ト式スパッタ装置の改良で、所定距離を隔てて対向した
ターゲットの夫々の周囲に沿って磁界発生手段を設け、
ターゲット対向方向のプラズマ捕捉用の垂直磁界を発生
させて、対向したターゲット間の対向空間の側方に配置
した基板上に膜形成するようにした対向ターゲット式ス
パッタ装置において、夫々のターゲットの周辺部又は／
及び磁界発生手段の前面近傍に電子を反撥する反射電極
を具備すると共に、前記基板にバイアス電圧を付与する
バイアス電圧手段を具備したことを特徴とする対向ター
ゲット式スパッタ装置である。

上述の本発明のなかでも、ターゲットの周辺部の前面近
傍に電子を捕捉するターゲツト面と平行な成分を有する
補助磁界を形成したものでは、り−ゲットの侵食領域の
拡大面で特に大きな特徴がある。

又、基板の保持手段をターゲット及び真空槽と電気的に
絶縁したものでは、後述のように得られる膜の局部的不
良の発生が防止され、又安定生産面でも効果が得られる
。

ところで、上述の本発明は、以下のようにしてなされた
ものである。すなわち特開昭５８−１６４７８１号公報
、特開昭５９−１１６３７６号公報をはじめ、従来のス
パッタ装置の前記問題は、これらスパッタ装置に配設さ
れているシールド（陽極部）と、γ電子を拘束させる垂
直磁界の相互作用に着目し、種々検討した結果、該シー
ルドがプラズマ中の電子（γ電子、熱電子）を吸収する
作用を奏しているのではないかと考えられた。そこでタ
ーゲット外周部に沿って設けた磁界発生手段によって制
御される電子の軌道域に従来のシールドに替えてシルト
と全く反対の作用を奏する反射電極を設けて、電子を反
撥させるようにしたところ、放電特性が大巾に改良され
、低ガス圧、低電圧で良好な特性の膜形成ができること
が見出された。又、上述の構成おいて、基板にバイアス
電圧を与えるとそのバイアス電圧により磁性薄膜の歪や
磁気特性を大巾に調整できることが見出された。そして
、更にターゲット外周部に沿って、その前面近傍に電子
を捕捉するターゲツト面に平行な成分を有する補助磁界
を形成すると、前記放電特性が更に改良されると共に侵
食領域が大巾に拡大し、場合により従来不可能と思われ
ていたターゲット全面の均な侵食もできることが見出さ
れた。本発明はこれら知見に基いてなされたものである
。

従って本発明によれば、（１）ターゲットの侵食領域と
その分布が調節でき、基板巾方向の膜厚分布の均一性が
大巾に拡大できること、（２）スパッタ電圧が低くでき
、スパッタ膜質を向上させることのできる高真空スパッ
タが容易に実現できること、（３）基板への熱衝撃の調
節が基板巾方向でさらに均化されること、更に（４）基
板のバイアス電圧により形成される膜の残留応力、膜質
等を調整できること等従来の問題が解決された理想に近
い対向タ−ゲット式スパッタ装置が実現される。

又、本発明によれば、上述の通り前述した課題が解決さ
れる上、磁界発生手段をターゲットの周囲に配置する構
成によりターゲットの全面冷却が可能となり、従来のタ
ーゲット背後に磁界発生手段の磁石を収納したものに比
較してターゲットの冷却効果を１０倍以上高めることが
可能になり、従来のスパッタ堆積速度を大巾に改善でき
る。

さらに本発明を用いてポリエステルフィルム等のプラス
チックフィルム上にｌｌ−Ｆｅ合金（パマロイ）等の金
属薄膜を形成する場合にカールのない膜を形成できるこ
とがわかった。そして垂直磁気記録媒体として注目され
るＣｏ−０ｒ合金垂直磁化膜の形成において、本発明を
用いると他の蒸着法やスパッタ法と対比して低温で高い
垂直抗磁力を有する記録特性に優れた膜を形成できるこ
ともわかった。このように本発明は形成する薄膜の膜質
向上、適用できる基板材料の範囲の拡大等薄膜製造にお
いても大きな寄与をなすものである。

以下本発明の詳細を実施例に基いて説明する。

第１図は実施例の全体構成を示す概略図、第２図はその
一方のターゲットの平面図、第３図は基板と直交する第
２図のＡＢ線での側断面図である。

第１図から明らかな通り、本装置は前述の特開昭５７〜
１５８３８０号公報等で公知の対向ターゲット式スパッ
タ装置と基本的に同じ構成となっている。

すなわち、図において１０は真空槽、２０は真空槽１０
を排気する真空ポンプ等からなる排気系、３０は真空槽
１０内に所定のガスを導入して真空槽１０内の圧力を１
０−１〜１０→Ｔ　ｏｒｒ程度の所定のガス圧力に設定
するガス導入系である。

そして、真空槽１０内には、図示のごとくターゲット部
ｉｏｏ、　　ｉｏｏ’　により基板Ｓに面する辺が長い
長方形の１対のターゲットＴ、Ｔ’が、空間を隔てて平
行に対面するように配設しである。

ターゲット部１００．　１００’　は全く同じ構成であ
り、以下その一方のターゲラ１〜１ｏＯに基いて説明す
る。

ターゲット部１００は従来と異なり、第２図、第３図か
ら明らかなように、プラズマ捕捉用垂直磁界と補助磁界
を形成するように磁界発生手段１２０がターゲット１背
後でなく、その周囲に配置され、且つその前面にγ電子
等の電子を反撥する負電位の反射電極１１０を設けた構
成となっている。すなわち、第２図、第３図において１
０１は、その上にターゲットＴが取着されるターゲット
ホルダーで、ターゲットＴと同じ外形の所定肉厚の筒状
体からなり、その上には、テフロン（デュポン社商品名
）等の絶縁材からなる絶縁ブロック１０２を介して、図
で上面にターゲットＴを冷却するための第２図に点線で
示すようなジグザグの連続した冷却溝１０３ａを全面に
亘って穿設したステンレス等の熱電導性の良い材からな
る冷却板１０３がボルトにより固定されている。そして
、冷却板１０３上には、ターゲットＴがその周囲に所定
間隔で穿設したボルト穴１０４を介してボルト１０４ａ
で固定される。冷却板１０３のこの冷却溝１０３ａには
、接続口１０３ｂに図示省略した冷却配管が接続され、
冷却媒体の循環により直接ターゲットＴ全面を冷却する
ようになっている。なお、ターゲットホルダー１０１の
上面。

絶縁ブロック１０２．冷却板１０３．ターゲットＴの各
接触面は、当然の事ながらパツキン（図示省略）により
シールされている。以上の構成によりターゲットＴの交
換が簡単になると共にターゲットＴは隅々迄均−冷却が
可能となり、従来の磁石内蔵型に比較するとターゲット
の冷却効率は１０倍以上となり、堆積速度が大巾に向上
し、生産性、安定運転面で効果大である。

電子を反射する反射電極１１０は、本例では断面し字型
の銅、鉄等により図示の通りターゲット下の周囲に沿っ
た枠構成として、冷却板１０３の側面に直接ボルトで取
着し、冷却板１０３を介して冷却できるようにすると共
にその電位はターゲットＴと同電位になるようになって
いる。

なお、本例では反射Ｎ極１１０は、その対向辺部１１０
ａがターゲットＴの前面より対向空間側（図で上方）に
数層程度突き出すように配置しである。

これは磁性体ターゲットの場合に対向辺部１１０ａを後
述の磁界発生手段１２０の磁極として用いるためである
。

ターゲットホルダー１０１の外側にはステンレス等の非
磁性導電材からなるチャンネル型の磁石ホルダー１０５
がボルト（図示省略）により固定されている。磁石ホル
ダー１０５は、その内部に磁界発生手段１２０のコア１
２１．永久磁石１２２が収納できるようにその先端部外
側にチャンネル型ホルダー部１０５ａが形成されており
、又ターゲット下及び冷却板１０３と所定の間隙１０６
を有するように配置されている。

磁界発生手段１２０のコア　１２１と永久磁石１２２と
は、図示の通り、鉄、パーマロイ等の軟磁性材の板状体
からなる発生磁界を全周に亘って均一化するためのコア
１２１が図で上部の前面側に位置し、その背後に永久磁
石１２２がターゲットＴのスパッタ面に垂直方向の磁界
を発生する磁極配置で、非磁性体ターゲットの場合に有
効な補助磁界が形成できるようにコア１２１の前面が略
ターゲットＴの前面に略一致するように磁石ホルダー　
１０５にボルト等により固定される。なお、永久磁石１
２２は所定長の角棒状磁石をその合成磁界が前記プラズ
マ捕捉用磁界を形成するように並設したものである。

従って磁界は反射電極１１０の材質によりコア１２１又
は反射電極１１０の対向辺部１１０ａの前面を磁極とし
て発生するので、ターゲットＴの周辺に均一な前述の垂
直磁界及び補助磁界からなるプラズマ捕捉用磁界を生ず
る。なお磁界発生手段１２０はターゲットホルダー１０
１を介して設置されている。

設置されたリング状のアノード電極１３０が、反射電極
１１０前方（図で上部）の近傍空間にターゲット間空間
を囲むように設けられている。このアノード電極１３０
の配置によって、スパッタ時のγ電子の捕集を調節でき
、その位置によりターゲットＴの侵食及び基板巾方向の
膜厚分布の調節が出来る。

磁石ホルダー１０５のホルダ一部１０５ａの外面には、
ステンレス等からなる金網１０７が布設されている。

金網１０７により、これら部位にｌ積するスパッタ付着
物のスパッタ中での剥離すなわち異常放電が防止され、
又清掃が簡単になり、生産性、安全運乾固で大きな効果
が得られる。反射電極１１０は冷却板１０３に直接取り
付け、アノード電極１３０は冷却媒体を通す冷却路１３
１を設けてあり、水冷することによりこれらの加熱が防
止されるため、スパッタ速度をあげても、基板への輻射
熱が少ないので基板の熱変形が少なく、高速生産性が実
現される。

アノード電Ｖｉ１３０の材質は導電材であれば良く、前
述のコア１２１と同様の軟磁性材でも良く、その他銅、
ステンレス等でも良い。反射電極１１０は目的に応じ導
電材、絶縁材共に適用される。例えば電位を電源から積
極的にかける場合は導電材が、直流スパッタリングで自
己バイアスを利用する場合は絶縁材が適用される。図の
配置及び後述するその作用から明らかな通り、反射電極
１１０はスパッタされるので、反射電極１１０の材質は
ターゲツト材そのもの、又はこれらの構成材の一つある
いはその組み合わせを用いることが、形成される薄膜に
余分の成分が混入する恐れがない点で好ましい。

なお、本例では、反射電極１１０の電位をターゲットＴ
と同一にしているがγ電子等を反射するに必要な負電位
になるようにターゲット電位と異なる電源又は、ターゲ
ット電位とアース電位とを分割して形成することが出来
る。そして反射電極１１０はスパッタされない電位にす
ることが好ましい。

第１図に戻って、以上の構成のターゲット部１００、　
１００’　に取着された対向ターゲットＴ。

Ｔ′の側方には、磁性薄膜などが形成される長尺の基板
Ｓを保持する基板保持手段４０が設けられている。基板
保持手段４０は、図示省略した支持ブラケットにより夫
々回転自在かつ互いに軸平行に支持された、ロール状の
基板Ｓを保持しつつ移送する繰り出しロール４１．支持
ロール４２１巻取ロール４３及びガイドロール４４．４
５の５個のロールからなり、基板ＳをターゲットＴ’　
、Ｔ間の空間に対面するようにスパッタ面に対して略直
角方向に保持するように配しである。支持ロール４２は
その表面温度が調節可能となっている。

＝　１５− なお、ターゲット部１００．　１００’　の他の（図で
左側の）側方に、もう１つの長尺の基板Ｓを保持する基
板保持手段（図示せず）を設けることが出来る。

ここで、基板Ｓを保持する基板保持手段４０、具体的に
繰り出しロール４１．支持ロール４２１巻取りロール４
３及びフリーロール４４．４５は電気的にターゲットＴ
、Ｔ’　及びアースすなわち真空槽１０から絶縁された
構成、具体的に図示省略したこれらの支持ブラケットに
おいて絶縁した構成となっている。そして、フリーロー
ル４４．４５と真空槽１０すなわちアース間にバイアス
用電源５１が接続され、バイアス電圧ｖｂを基板Ｓにそ
の表面に形成された金属薄膜を介して与えるようになっ
ている。なお誘電体膜等の絶縁膜の場合は支持ロール４
２にバイアス用電源５１を接続すれば良い。又基板搬送
手段４０は絶縁されており、そのため基板Ｓには自己バ
イアス電圧が与えられるので、場合によってはバイアス
用電源５１は省略できる。すなわち本発明のバイアス電
圧手段は自己バイアスを与える絶縁槽成を含むものであ
る。

方、スパッタ電力を供給する直流電源からなる電力供給
手段５０はプラス側をアースに、マイナス側をターゲッ
トＴ、Ｔ’　に夫々接続する。従って、電力供給手段５
０からのスパッタ電力は、アスをアノードとし、ターゲ
ットＴ、Ｔ’　をカソードとして、アノード、カソード
間に供給される。

以上の通り、上述の構成は前述の特開昭５７１５８３８
０号公報のものと基本的には同じ構成であり、公知の通
り高速低温スパッタが可能となる。すなわち、ターゲッ
トＴ、Ｔ’　間の空間に、プラズマ捕捉用磁界の作用に
よりスパッタガスイオン、スパッタにより放出されたγ
電子等が束縛された高密度プラズマが形成される。従っ
て、ターゲットＴ、Ｔ’　のスパッタが促進されて前記
空間より析出量が増大し、基板Ｓ上への堆積速度が増し
、高速スパッタが出来る上、基板ＳがターゲットＴ。

Ｔ′の側方にあるので低温スパッタが出来る。

ところで、ターゲットＴ、Ｔ’の表面からスパッタされ
る高いエネルギーを持つγ電子は前述のターゲットＴ、
Ｔ’の空間に放射されるが、ターゲットの中央及び外周
部近傍までは磁界の影響を受けないため、はぼ−様なγ
電子密度になりスパッタに使われるがＡｒ＋イオンの形
成がターゲットＴ、Ｔ’　の全面でほぼ一様になされる
。一方、ターゲット外周縁部に形成されている強い磁界
領域には、第４図に示すようにターゲットＴ、Ｔ’に亘
るターゲツト面に垂直方向の垂直磁力線Ｍのほか、ター
ゲットＴを介しての帰還磁気回路によりターゲツト面に
平行な成分を有する補助磁力線Ｍ′が形成されている。

図で点線は非磁性ターゲットで非磁性の反射電極１１０
を用いた場合すなわち磁極がコア１２１の前面となる場
合、−点鎖線は磁性ターゲットで磁性の反射電極１１０
を用いた場合すなわち磁極が反射電極１１０の前面とな
る場合である。このためターゲットＴ、Ｔ’　の中央部
の表面から放射された陰極電位降下部（ターゲット表面
数量の間隔）で加速されるγ電子は、垂直磁力線Ｍに沿
ってつる巻き状に拘束され、ターゲットＴ、Ｔ’　の間
を往復運動するが、ターゲット外縁部で生ずるγ電子の
一部は、補助磁力線Ｍ′に拘束されて磁界発生手段１２
０のコア１２１面に向かって運動する。ところが、第９
図に示す特開昭５９−１６６３７６号公報等の従来技術
で使用しているアノードとして作用する接地されたシー
ルドを磁界発生手段１２０上に設ける場合又はそのコア
と兼ねて用いる場合にはターゲット外縁部に捕捉された
γ電子の一部はシールドに吸収されると考えられ、従っ
て、ターゲット周辺部ではプラズマ密度が中央部より小
さくなり、ターゲットのエロージョン。

形成される膜の厚さが中心部に片寄る傾向があった。こ
れを解決するためにはターゲットＴ、Ｔ’で発生するγ
電子をターゲツト面で吸収されることなく往復させる必
要があり、スパッタ電圧を高くする、あるいはスパッタ
ガス圧を高める等の対策が考えられるが、前述の通りそ
の効果には限界があり、又それに伴う膜質等別の問題が
あった。

これに対して本発明では、磁界発生手段１２０のコア１
２１部の前面にγ電子を反射する負電位の反射電極１１
０を設けているので、第４図から自明のごとく、磁力線
Ｍ、Ｍ’　に沿って運動する捕捉されたγ電子は、反射
電極１１０表面で反射し、吸収されることなくターゲッ
トＴ、Ｔ’　間に戻される。

従って、周縁部の強い磁界で捕捉されたγ電子等は吸収
されることなくターゲット間空間に蓄積されるので、後
述の膜形成例に示す通り放電特性が大巾に改良され、従
来実現が困難であった低電圧。

低ガス圧のスパッタが可能となり内部歪やアルゴンガス
等の混入の少ない高品質薄膜の形成が可能となったと考
えられる。

又、バイアス電圧手段で与えるバイアス電圧ｖｂの値に
より後述の実施例から明らかなように基板Ｓ上に形成さ
れる膜の残留応力や膜質例えば磁気的性質を精密に制御
することができる。これは、反射電極１１０により電子
が反射されてプラズマ空間に滞溜する電子が多くなり、
アルゴン等のスパッタガスのイオン化される確率が増大
し、基板Ｓ上におけるアルゴンイオンの衝撃効果が増加
し、バイアス電圧ｖｂによるその衝撃力の調節が上述の
優れた作用を奏するようになったものと考えられる。

又、大巾にターゲットのエロージョン領域が改良される
が、これは次のように考えられる。すなわち、補助磁力
線Ｍ′によりターゲット周縁部にはターゲツト面と平行
な磁界によりマグネトロンスパッタと同様な捕捉磁界が
形成され、反射電極１１０で反射された電子等が効果的
に周縁部表面に捕捉され周縁部のプラズマ密度が高くで
き、よって周縁部まで略均−なスパッタすなわちエロー
ジョンが達成できると考えられる。また、アノード電極
１３０の配置によっては、γ電子の吸収を調節すること
ができる。

このため、本発明によれば、ターゲットＴ。

Ｔ′の全面を一様にスパッタできることはもちろん、γ
電子の拘束を厳密に行なうことができるので、基板の巾
方向の膜厚分布を広い範囲に亘って任意に調節すること
ができるほか、前述の種々の作用が得られるのである。

以上から明らかな通り、本発明の反射電極は、磁力線Ｍ
、Ｍ’　に拘束された電子を反射するものであれば良く
、従ってターゲットと同極性の電位具体的に負電位であ
ることが必要であるが、電位の大きさは形成する膜等に
より異なり実験的に決めるべきである。ターゲットと同
電位にすると電源が簡略できる点で有利である。なお直
流スパッタリングの場合には単に絶縁体を配するのみで
も良い。

又反射電極の設置箇所は、前述の電子を最も効果的に反
射できる磁束発生手段のコア前面が好ましいが、この近
傍又は／及びターゲット周辺部の近傍であっても良いこ
とはその作用から明らかである。

その形状も、ターゲット周囲を連続して囲むリング状が
好ましく、更には板状体でターゲットと磁界発生手段と
の間の隙間をカバーするものが好ましいが、場合によっ
ては必要箇所に部分的に設けるのみでも良く、その形状
も棒状体、１５状体等でも良いことはその作用から明ら
かである。

同じく、上述の作用から、本発明のバイアス電圧手段は
、膜形成域の基板に所定のバイアス電圧を与えるもので
あれば良く、前述の通り実施例のガイドロールにバイア
ス電源を接続するもの他、支持ロールに直接バイアス電
源を接続するもの、更には基板を真空槽、ターゲット等
の周囲の物から電気的に絶縁して自己バイアスを利用す
るもの等適用できる。なお、基板の搬送手段を周囲の物
から電気的に絶縁することにより基板上に形成される金
属薄膜から基板搬送手段を介してのプラズマからの漏洩
電流がなくなり金属薄膜と基板搬送手段の不均一接触に
よるジュール熱による局部加熱に基づく膜質異常、溶断
等の問題のない膜形成ができる利点がある。

又、前述の作用から本発明において補助磁界は必須でき
ないが、ターゲットエロージョン領域の拡大という点で
補助磁界を少なくともターゲット周辺部の前面近傍に形
成することが好ましい。この補助磁界は、実施例の如く
垂直磁界発生用の磁界発生手段と共用すると構成が簡単
となり、好ましいが、別体としても良いことは云うまで
もない。

また、磁界発生手段も構成簡単な永久磁石を用いる例を
示したが、前述の第９図に示す構成等公知の他の構成も
適用できることは云うまでもない。

又、アノード電極も、電子の吸収が適切にできる位置に
設ければ良く、各反射電極、ターゲットの近傍又は周囲
に設けて良く、又ターゲット間の中間位置に１個設けて
も良い。その形状も実施例の棒状リングの他、網状体等
でも良く、ターゲット全周に亘ってシールドと兼ねて設
けても、必要な箇所のみに設けても良い。ターゲットの
エロージョンの均−他面からはその全周に亘ってそのタ
ーゲット間空間を囲むように設けることが好ましい。ア
ノード電極の配置は形成される膜の膜厚分布に大きな相
関を有するので、目的に応じて実験的に定めることが好
ましい。

又、本発明が適用されるターゲットの形状も矩形１円形
等特に限定されないことは本発明の趣旨から明らかであ
るが、膜厚分布の制御、エロージョンの不均一化等で問
題の多い巾広の長方形ターゲットにおいて本発明の効果
はより大きく発現する。なお、本発明は先に本発明者ら
が特願昭６１１４２９６２号で提案した分割されたター
ゲットにも適用できる。

以下、本発明の効果を前記実施例の装置による膜形成例
に基づいて具体的に説明する。

膜形成例 ターゲットＴ、Ｔ’　は１２４ｍＸ　５７５Ｍの巾広の
長方形で厚さが２０８の鉄・ニッケル・モリブデンから
なるパーマロイのターゲット、ターゲットＴ。

Ｔ′の間隔文は２００＃で、反射電極１１０の電位をタ
ーゲットと同電位とした。磁界発生手段１２０にアルニ
コ７磁石を用い、ニッケル材からなる反射電極１１０表
面の磁場強度を、表面と垂直方向に３３０ガウスとした
。反射電極１１０の外周部に数量の間隔を設けてアノー
ドリング１３０を空間に配した。第５図にスパッタ特性
の１例を示す。Ａｒガス圧Ｉ　Ｐａ　〜０．ＩＰａの範
囲で４５０〜７００Ｖとすぐれた電圧−電流特性を示し
た。

基板Ｓとして３０μｍ厚みのポリエチレン−２，６−ジ
ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いて、フィルム張
力を０．１Ｋｇ／ｃ＃１幅として基板保持手段４０の２
０　ｃｔｎ直径の支持ロール４２を介して走行させなが
ら、０．４μ肌の鉄・ニッケル・モリブデンのパーマロ
イ層を基板Ｓの片面に形成した。第６図に比較例として
バイアス電圧ｖｂを印加せず、ロール温度６０℃で膜形
成した場合のガス圧と得られた媒体のカールＫｌ）及び
抗磁力Ｈｃの関係を示す。

なお、カールＫｐは、２９厚φの円板状にサンプルを打
抜いて、第７図に示した如く、各直径においてＫｐ−（
（ｈ＋　十ｈｚ　）／２す）ｘｌＯＯ％を求めその最大
値とした。その正負は、磁性薄膜面側に凹状に変形した
場合を負とした。スパッタガス圧０．１ｐａでＫｐ＝−
１９％、　１　ｐａ　ｒＫＩ）　＝−３５％と、高真空
程Ｋｌ）は減少する傾向になったが、いずれの場合も磁
性薄膜には、基板に対して引張応力が残留していた。又
、抗磁力１−１ｃは、いずれも１００ｅ（エルステッド
）以上と軟磁気特性に乏しい状態であった。

第８図には、本発明の実施例の装置によりスパッタガス
圧０．１ｐａとして、バイアス電圧ｖｂをガイドロール
４４．４５を介して印加して形成した磁性薄膜についＫ
ｐ、Ｈｃとｖｂの関係を示す。

驚くべきことに、基板表面のバイアス電位■、ｂを負に
して増大させるにつれてＫｐは負から正に調節できるこ
とがわかった。また、Ｋｐが負から正に変わるにつれて
ＨＣが小さくすなわち優れた軟磁気特性を発現すること
がわかった。ＰＥＮフィルムのガラス転移点は１１０℃
であり、ロール温度６０℃で形成した。

第６図、第８図の結果と対比してロール温度３０℃でス
パッタしてＫｐ　、ＨｃとＶｃの関係を調べた。その結
果、ロール温度６０℃、３０℃とではほとんど同じ結果
になった。このことから、ＰＥＮフィルムにはガラス転
移点を越える熱履歴はなく、カールＫｌｌは鉄・ニッケ
ル・モリブデンの結晶組織間で残留応力による歪が主因
と考えられる。バイアス電圧ｖｂにより、基板Ｓの表面
近傍のＡｒ”、電子は吸引又は反発力を受けてスパッタ
中の表面粒子に影響をする。第６図の結果は次の如く解
釈できる。スパッタされたＦｅ、Ｎｉ。

Ｍｏ原子は高真空程エネルギーを保存して基板表面に到
達し薄膜を形成するが、原子間には引張り応力が残留す
る。低真空程Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏのスパッタ原子はエネル
ギーを消失するため薄膜に残留する引張り応力が大きい
。第６図の比較例では基板面上のセルフバイアス電圧は
０．１ｐａで一３０Ｖ、１Ｐａで一２５Ｖとほとんど同
じ程度であった。

第８図に示すように、Ｖｂ　＝−６０，−７５ＶとＡｒ
＋イオンの基板表面衝撃エネルギーを増すことにより薄
膜に残留する応力は引張り応力が軽減し、やがて応力フ
リー状態を越えて圧縮応力を生じるようにＦｅ、Ｎｉ、
Ｍｏの結晶組織が制御されたと考えられる。

すなわち、本発明によれば連続走行する基板、従って大
面積の基板に薄膜を形成するに際して、結晶組織間に生
じ易い残留応力を調節することが可能になったといえる
。

なお、本膜形成においては基板保持手段４０を周囲と電
気的に絶縁したことにより微小の局部的不良のない良好
な膜が基板の溶断等のトラブルもなく形成された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の全構成の説明図、第２図は
そのターゲット部の平面図、第３図は第２図のＡ−Ｂ線
での断面図、第４図は本発明の詳細な説明するため磁力
線の分布の説明図、第５図は実施例による膜形成例での
スパッタ特性のスパッタガス圧とスパッタ電圧の関係を
示すグラフ、第６図は比較例の膜形成により得られた媒
体のカールＫｐ及び膜質の抗磁力Ｈｃとスパッタガス圧
の関係を示すグラフ、第７図はカールＫｐの測定方法の
説明図、第８図は実施例による膜形成により得られた媒
体のカールＫｌｌ及び膜質の一つである抗磁力１−１ｃ
とスパッタガス圧の関係を示すグラフ、第９図は従来例
のターゲット部の構成の説明図である。 Ｔ、Ｔ’：ターゲット、１０：真空槽。 ５１：バイアス用電源、　　　１１０：反射電極。 １２０：磁界発生手段、　　　１３０ニアノード電極。 Ｍ：垂直磁力線、　Ｍ′　：補助磁力線（ａＱ）ＤＨ Ｌ’１ （％）ｄ川 （澁）β都／＞／・・。＼ｌ／ （ｃｏ）〕Ｄ Ｈ （％）ｃＪ）１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定距離隔てて対向したターゲットの夫々の周囲に
   沿つて磁界発生手段を設け、ターゲット対向方向の垂直
   磁界を発生させて、ターゲット間の対向空間の側方に配
   置した基板上に膜形成するようにした対向ターゲット式
   スパッタ装置において、夫々のターゲットの周辺部又は
   ／及び磁界発生手段の前面近傍に電子を反撥する反射電
   極を具備すると共に、前記基板にバイアス電圧を付与す
   るバイアス電圧手段を具備したことを特徴とする対向タ
   ーゲット式スパッタ装置。 ２、前記基板の保持手段が真空槽及びターゲットと電気
   的に絶縁されている請求項第１項記載の対向ターゲット
   式スパッタ装置。 ３、前記夫々のターゲットの少なくとも周辺部の全面近
   傍に電子を捕捉するターゲットの面に平行な成分を有す
   る補助磁界が形成されている請求項第１項または第２項
   記載の対向ターゲット式スパッタ装置。