JPH03100171A

JPH03100171A - スパッタ装置

Info

Publication number: JPH03100171A
Application number: JP23732189A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kusuki; 直毅楠木; Hideaki Takeuchi; 英明竹内
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1991-04-25

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、スパッタ装置に関し、特にスパッタリング法
により自公転運動させた基板上にＦｌ　ｔｌｉを形成す
るスパッタ装置に関する。

［従来技術］近年、光記録媒体或いは光磁気記録媒体は、レーザ光に
よる書き込み・読みだし可能な光ディスク又は光磁気デ
ィスクとして大容量データ・ファイル等に広く利用され
ている。

このような光ディスク又は光磁気ディスクは、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或い
は蒸着法により各種目的に応じた薄膜を一層又は多層に
成膜されている０例えば、前記光磁気ディスクは、ポリ
カーボネート樹脂製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する。光磁気効果を示す
前記記録層には希土類金属（以下ＲＥと称する）からな
る層と遷移金属（以下ＴＭと称する）とからなる層を夫
々数人〜１０数人の厚さで交互に少なくとも２層以上積
層した層構造とする事により、磁化量、保磁力、光磁気
効果（カー効果）の優れた特性を得る事が出来、また製
造上の制ｊｎ性においても良好である。

その製造方法としては、スパッタ装置に前記ＲＥターゲ
ット及び７Ｍターゲットを配設し、前記両ターゲットの
上方に対向配置した基板もしくは基板ホルダを自公転さ
せながらスパッタリングする方法（例えば、特開昭６１
−７７１５５号及び同６２−７１０４１号等）が開示さ
れており、この方法によって、積層膜構造を均一な分布
で生産することが出来た。

特に、該製造方法は自公転方式であることにより、スパ
ッタ粒子のスパッタ角度分布による薄膜の膜厚分布を修
正するためスパッタ源と基板との間に配置されるシャッ
タ部材を省略することが出来る。

このため、前記薄膜を形成するため前記基板上に付着す
るスパッタ粒子の付着効率が高められる。

更に、前記シャッタ部材に付着するスパッタ粒子に起因
したダストの発生が無いので、該ダストが基板上に付着
して生じる前記薄膜のピンホールの発生を減らし、良好
な薄膜を生産することができる。

ところで、上記製造方法では、−層又は多層の薄膜を形
成するために前記スパッタ室内に配設される一つ又は複
数のターゲットは、通常、それぞれ円形に形成されてい
る。そして、前記基板中心の公転半径Ｒｓと、各円形タ
ーゲット中心とターゲット平面内で前記基板の公転中心
と対向した点との距離Ｒｔをパラメータとした場合、前
記基板及び円形ターゲットの配置関係が０．７＞Ｒｓ／
Ｒｔ又はＲｓ／Ｒｔ＞１．３の領域でスパッタリングを
行うと前記基板上に形成される薄膜の膜厚分布が、前記
基板及び円形ターゲットの配置関係がＲ５！＝ｉＲｔの
領域でスパッタリングを行った場合に比べて顕著に良好
となることが知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記基板及び円形ターゲットの配置関係
が０．７＞Ｒｓ／Ｒｔの領域でスパッタリングを行うた
め前記基板の公転半径Ｒｓを小さくすると、公転ホルダ
上に装着される基板の取付は枚数が制約され量産性を損
なってしまい、距離ＲＬを大きくすると、スパッタ室が
大きくなり装置が大型化するという問題を生じた。また
、前記基板及び円形ターゲットの配置関係がＲｓ／Ｒｔ
＞１．３の領域でスパッタリングを行うため前記基板の
公転半径Ｒｓを太き（すると、スパッタ室が大きくなり
装置が大型化するという問題を生じ、距ｌＲｔを小さく
することは前記円形ターゲット及びカソードの構造上不
可能であワた。更に、前記公転半径Ｒｓ及び距離Ｒｔを
大きくしたり、前記円形ターゲット自体を大型化したり
することは、ターゲットからスパッタされたスパッタ粒
子の前記基板への付着効率を悪化させ、生産性を損なう
といった問題を生じる。

そこで、多少膜厚分布は劣るが生産性が高く、装置価格
が安価である前記基板及び円形ターゲットの配置関係が
Ｒｓ　！＝ｉ　Ｒｔの領域で通常はスパッタリングが行
われている。

即ち、本発明の目的は上記問題点を解消することにあり
、生産性が高（、装置価格が安価であると共に、膜厚分
布が良好な薄膜を形成できるスパッタ装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］本発明の上記目的は、基板上に薄膜を形成するため、ス
パッタ室内に配設されたターゲットに対向するようにし
た前記基板を自公転させながら前記ターゲットによるス
パッタリングを行うスパッタ装置において、前記ターゲ
ットは短辺長さ（Ｓ）と長辺長さ（Ｌ）との比（Ｓ／Ｌ
’）が０．５≦（Ｓ／Ｌ）＜ｌ、Ｑの長方形ターゲット
とから成ると共に、その長辺方向が前記基板の公転半径
方向に沿うように配設されていることを特徴とするスパ
ッタ装置により達成される。

［実施態様］以下、本発明に基づくスパッタ装置の一実施態様を図面
により詳細に説明する。

第１図は本発明に基づくスパッタ装置の要部概略図を示
し、第２図はターゲットの形状及び配設位置関係を示す
ための概略平面図である。

第１図に示すように、スパッタ室１５内には、底部に配
置したカソード電極１６上に、合金ターゲットｌが設け
られている。また、前記合金ターゲット１は、その裏面
側に対応して前記スパッタ室１５の外部に設けた永久磁
石１７により、ターゲット表面に磁界が形成されている
。

なお、前記カソード電極１６は、それぞれターゲット電
源１８が繋げられており、該合金ターゲット１に適した
スパッタパワーを与え、所望の薄膜が形成出来るように
なされている。

前記合金ターゲラ）１の上方には、プラスチック基板２
がアノード電極を兼ねた自転ホルダ３に保持されて前記
合金ターゲットｌと対向する位置に配置されている。前
記自転ホルダ３は、その中心に回転軸７を有しており、
該回転軸７は公転駆動モータ６により回転する公転ホル
ダ４を貫通して上方に延びている。前記回転軸７の上方
端寄には遊星ギア５ａが固着されている。そして、該遊
星ギア５ａは前記公転駆動モータ６の回転軸８の周りに
固定された固定ギア５ｂと噛み合うことにより、前記固
定ギア５ｂの周囲を公転しながら自転する。

この際、本実施態様では、前記公転ホルダ４の回転速度
と前記自転ホルダ３の回転速度との比が約４以上と成る
ように設定され、即ち、前記自転ホルダ３の公転数（Ｗ
　１　）と自転数（Ｗ２）との比（Ｗ２／Ｗｌ）も、約
４以上となるように構成される。また、前記プラスチッ
ク基板２の公転半径Ｒｓと、前記合金ターゲット１の中
心とターゲット平面内で前記プラスチック基板２の公転
中心線Ｏと対向した点との距離Ｒｔはほぼ同距離となる
ように構成されている。

なお、前記自転ホルダ３は前記公転ホルダ４に対して複
数個（第１図では２個）装着されるように構成されてい
る。

前記合金ターゲット１は、第２図に示すように例えば、
成膜材料であるＲＥ金金属ＴＭ金金属合金から成る矩形
の板状部材であり、その短辺長さ（Ｓ）と長辺長さ（Ｌ
）との比（Ｓ／Ｌ）が０．５≦（Ｓ／Ｌ）＜１．Ｑとな
る長方形に形成されている。また、前記合金ターゲット
ｌは、その長手方向が前記プラスチック基板２の公転半
径方向に沿うように配設されている（第２図参照）。

そこで、上記のように構成された前記スパッタリング装
置のスパッタ室１５にアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性
ガスを導入し、且つ前記合金ターゲット１に適宜スパッ
タパワーを付加させた状態にしておき、前記自転ホルダ
３に予め誘電体層を形成したプラスチック基板２を装着
する。

そして、前記公転駆動モータ６を駆動して、前記公転ホ
ルダ４及び自転ホルダ３を回転させながら前記プラスチ
ック基板２の表面上に薄膜を形成する。

本発明によれば、長手方向が前記プラスチック基板２の
公転半径方向に沿うように配設された長方形ターゲット
によってスパッタリングが行われる。そこで、基板全面
が前記ターゲットの有効成膜領域（プラズマ密度の高い
領域）を自公転しながら通過して成膜が行われるため、
薄膜の膜厚分布を均一にすることができる。

さらに詳しく説明すると、本発明者らは、前記自公転方
式のスパッタリング装置において、長方形ターゲットの
長辺長さと短辺長さの比と膜厚分布との関係は、第３図
に示したグラフの様になることを、シミュレーション解
析及び実験により明らかにすることができた。

但し、上記実験においては、合金ターゲットをスパッタ
室内に配設する基板の公転中心線０から中心距離１２５
鴎で配設し、これに対向して直径１３０鵬のプラスチッ
ク基板を公転半径１２５　ｗａで、且つターゲラトル基
板間距離が１５０　ｍとなるように配置させた。そして
、真空排気して圧力を５Ｘ１０−’Ｔ　ｏｒｒまで脱ガ
ス化した後、Ａｒガスをスパッタ室に３５ＳＣＣＭ導入
しガス圧を２．０ｍ　Ｔｏｒｒとした。

次に前記合金ターゲットに１ｋＷの放電パワーを印加し
てスパッタを維持し、前記プラスチック基板の公転速度
を１５ｒｐｍ、自転速度を１２９ｒｐｍにて回転させ、
膜厚が約５００人の薄膜を形成した。

そして、長辺長さと短辺長さの比が異なる各種ターゲッ
ト毎に膜厚分布を測定した。

そこで、矩形ターゲットの短辺長さ（Ｓ）と長辺長さ（
Ｌ）との比（Ｓ／Ｌ）が１未満になるとプラスチック基
板に形成される膜厚の膜厚分布が３％以下になり、０．
５以下では膜厚分布が１％でほぼ横這いになることが確
認された。また、前記比（Ｓ／Ｌ）が０．５以下では、
これに対応する永久磁石の作製が困難となってしまう。

従って、矩形ターゲットの短辺長さ（Ｓ）と長辺長さ（
Ｌ）との比（Ｓ／Ｌ）を０．５≦（Ｓ／Ｌ）＜１．０の
範囲内に構成すれば、基板上に形成される膜厚の膜厚分
布が３％以下という極めて良好な薄膜を形成することが
できる。

尚、上記実施態様においてはＲＥ金金属７Ｍ金属とから
成る合金ターゲットを用いたが、本発明はこれに限るも
のではなく、他のターゲット材料を用いても良い、また
、スパッタ室内に複数のターゲットを配設することも可
能で、同種類のターゲット材料を複数配設して成膜時間
を短縮したり、二種類のターゲット材料を配設して積層
構造の薄膜を形成したりすることができる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明のスパッタ装置は、基板上に
薄膜を形成するため、スパッタ室内に配設されたターゲ
ットに対向するようにした前記基板を自公転させながら
前記ターゲットによるスパッタリングを行うスパッタ装
置の前記ターゲットは短辺長さ（Ｓ）と長辺長さ（Ｌ）
との比（Ｓ／Ｌ）が０．５≦（ｓ／Ｌ）＜ｔ、ｏの長方
形ターゲットとから成ると共に、その長辺方向が前記基
板の公転半径方向に沿うように配設されている。

そこで、スパッタ室が大きくなって装置が大型化したり
、ターゲットを大きくしてスパッタ粒子の前記基板への
付着効率を悪化させたりすること無く、前記基板上に膜
厚分布の良好な薄膜を形成することができる。

従って、生産性が高く、装置価格が安価であると共に、
膜厚分布が良好な薄膜を形成できるスパッタ装置を提供
することができる。

［実施例］以下、実施例により本発明の効果を更に明確にする。

実ｍ第１図に示した本発明のスパッタ装置を用いて光磁気記
録媒体の記録層を成膜した。

幅＝８５鵬、長さ＝　１５６　ｗａ、厚さ：５■の大き
さのＴｂ、、Ｆｅ、。Ｃ０．材料からなる矩形状合金タ
ーゲットｌをスパッタ室内に配設する基板２の公転中心
線０から中心距離１２５−で配設し、これに対向して直
径１３０　ｍのプラスチック基板を公転半径１２５■で
、且つターゲラトル基板間距離が１５０　ｍとなるよう
に配置させた。そして、真空排気して圧力を５Ｘ１０−
７Ｔｏｒｒまで脱ガス化した後、Ａｒガスをスパッタ室
に３５ＳＣＣＭ導入しガス圧を２．０ｍ　Ｔｏｒｒとし
た。

次に前記合金ターゲット１に１ｋＷの放電パワーを印加
してスパッタを維持し、前記プラスチック基板２の公転
速度を１５ｒｐｍ、自転速度を１２９ｒｐｍにて回転さ
せ、膜厚が約５００人の薄膜を形成した。このようにし
て製作されたサンプルを５枚取り出し、各基板毎に直径
方向に中心から１０ｉｎ間隔で膜厚を測定して膜厚分布
を求めたところ平均１．５％という非常に良好な膜厚分
布を得ることができた。

止較■土次に、比較例として、前記矩形状ターゲットを直径；１
３０ｍｍ、厚さ５ｍの円形ターゲットに変え、その他の
条件は、全て前記実施例１と同一条件として成膜を行っ
た。このサンプルを同様に５枚取り出し、各基板毎に直
径方向に中心から１０ｍ間隔で膜厚を測定して膜厚分布
を求めたところ、膜厚分布は平均３．８％となった。

を較［１次に、比較例として、前記矩形状ターゲットを幅：１１
５閣、長さ：　１１５　ｍ、厚さ＝５Ｗのの正方形ター
ゲットに変え、その他の条件は、全て前記実施例１と同
一条件として成膜を行った。このサンプルを同様に５枚
取り出し、各基板毎に直径方向に中心から１０−間隔で
膜厚を測定して膜厚分布を求めたところ、膜厚分布は平
均３．７％となった。

以上の結果から、前記基板中心の公転半径Ｒｓと、各タ
ーゲット中心とターゲット平面内で前記基板の公転中心
と対向した点との距離Ｒｔをパラメータとした場合、前
記基板及びターゲットの配置関係がＲｓζＲｔの領域で
は、前記ターゲットをその長辺方向が前記基板の公転半
径方向に沿うように配設した長方形ターゲットにするこ
とにより、円形や正方形のターゲットに比べて膜厚分布
の良好な記録層を有する光磁気記録媒体を得られること
が確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくスパッタ装置の要部概略図、第
２図はターゲットの形状及び配設位置関係を示すための
概略平面図、第３図はスパッタリング装置における長方
形ターゲットの長辺長さと短辺長さの比と基板上に形成
される薄膜の膜厚分布との関係を示す図である。（図中符号）１・・・合金ターゲット３・・・自転ホルダ５ａ・・・遊星ギア６・・・公転駆動モータ１５・・・スパッタ室１７・・・永久磁石２・・・プラスチック基板４・・・公転ホルダ５ｂ・・・固定ギア７．８・・・回転軸１６・・・カソード電極１８・・・電源。（ほか３名）

Claims

【特許請求の範囲】

基板上に薄膜を形成するため、スパッタ室内に配設され
たターゲットに対向するようにした前記基板を自公転さ
せながら前記ターゲットによるスパッタリングを行うス
パッタ装置において、前記ターゲットは短辺長さ（Ｓ）
と長辺長さ（Ｌ）との比（Ｓ／Ｌ）が０．５≦（Ｓ／Ｌ
）＜１．０の長方形ターゲットとから成ると共に、その
長辺方向が前記基板の公転半径方向に沿うように配設さ
れていることを特徴とするスパッタ装置。