JPH03243761A - 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、スパッタリング装置に関し、特に薄膜磁気ヘ
ッドや光磁気記録媒体などの磁性薄膜を形成するのに好
適なマグネトロン型の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、例えば光磁気記録媒体は、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。光磁気効果を
示す前記記録層は、希土類金属（以下「ＲＥ金金属と称
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。

このスパッタリング技術は低圧雰囲気中においてＡｒ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（電界に対して略直角）な磁場
成分を形成し、この磁場中の荷電粒子にローレンツ力を
発生させて該荷電粒子を磁場に閉じ込め放電効率あげる
ことを特徴とするマグネトロン型の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
磁気記録媒体や半導体の製造工程の中で広く利用されて
いる。

このマグネトロン型の装置には、複数のターゲットを併
設した構成の装置がある。この装置の構成は、例えば、
特公昭６３−６５７５４号公報に開示されているように
、長方形のターゲットが夫々独立した磁界を形成する磁
石を備えて複数設置された構成である。そして、隣合う
ターゲット上にて形成されるエロージョン領域にて形成
される電子のドリフト運動が互いに同方向になるように
して、基板及び形ｔＥｆｉ膜の温度上昇を抑えるように
したものである。

（発明が解決しようとする課題） この種の装置の磁石配列は、例えばターゲット１．２ａ
、２ｂの短辺方向から見た概略図を第３図に示すように
、複数のターゲットを接近させて設けた構成にすると、
本来はカソード３と４と５とが独立した磁界３１．３２
．３４．３５，３７．３８だけを形成すべきところであ
るが、前記カソード３と前記カソード４及び前記カソー
ド４とカソード５との間においける隣合う磁極が反対の
極性であると、これらの磁極間において磁力線３３．３
６が形成される。この問題は、ターゲット同志の間隔を
狭くするだけでも発生し易くなるが、この磁石接近に加
えて、スパッタレートを上げるべく磁石の磁力を強くす
るとさらに顕著にあられれる。

このために従来においては通常はターゲットの周囲、特
にターゲット間にシールド部材１５０．１６０を配置し
た構造が取られる。

しかしながら、前記シールド部材１５０．１６０の上方
を通過する前記磁力線３３．３６によって、この磁場中
の荷電粒子にローレンツ力が発生して、該荷電粒子が磁
場に閉じ込められる作用が当然発生する。このために前
記シールド部材１５０．１６０やターゲット外周壁等の
材料がスパッタされ易い状態が維持され、ターゲット材
料以外の物質が不純物として形成薄膜に混入すると言う
問題があった。

本発明の目的は、ターゲット周囲に配置されたターゲッ
ト材料以外の物質がスパッタされないようにして、形成
薄膜内への不純物混入を回避できるように構成されたス
パッタリング装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のかかる目的は、被成膜体である基板に対向させ
るように板状のスパッタリングターゲットを備えた複数
のカソードを併設し、前記各ターゲットの表面近傍に電
界と略直交する磁界によってエロージョン領域を形成し
、前記基板上に薄膜を形成するマグネトロン型のスパッ
タリング装置においで、前記各ターゲットの裏面に設け
られた磁石により前記各カソード毎にそれぞれ独立した
閉磁場を形成するように構成されており、前記各カソー
ドの少なくとも隣合うもの同士間に設けた磁気シールド
部材が、冷媒を導入して臨界温度以下に保たれた前記超
電導部材にて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１！様であるスパッタリング
装置の要部垂直断面図を示す。

本実施態様のスパッタリング装置は、薄膜を形成する複
数の基板１００を保持したホルダー３７を搬送ロール１
４にて一方向に移動させながらスパッタリングを行う装
置であり、排気系１７をもつスパッタ室２０内の上方を
前記ホルダー３７が一定速度にて連続的に搬送され、ス
パッタ室２０の下方には複数のカソード１１，１２．１
３が設置されている。また、前記スパッタ室２０には基
板搬送方向の前後方向にホルダー出入り口であるゲート
バルブ１８が設けられている。

前記カソードは、中央部カソード１２と該中央部カソー
ド１２の両側の両端部カソード１１．１３が設置されて
おり、例えば、ＲＥ金金属ら成る矩型の第１ターゲツト
１をはさむ位置に、７Ｍ金属からなる同じく矩型の第２
ターゲソ）２ａ、２ｂが基板１００に対向するように並
設されている。前記第１ターゲツト１並びに２つの前記
第２ターゲツト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４１．４２．４３
．４４．４５．４６．４７゜４８．４９（！ｉ極の平面
の配設位置は第２図参照）が各ヨーク？１，７２．７３
に保持され設置されている。前記永久磁石４１，４２．
４３．４４，４５，４６．４７．４８．４９によって前
記各ターゲッロ、　２ａ　、　２ｂの表面側に、基板と
ターゲット間の上下方向の電界と直交する磁界が形成さ
れてる。このようにターゲット上に前記各ターゲラ）１
．２ａ、２ｂと概ね平行（を界に対して略直角）な磁場
成分が形成されるので、既に述べたようにこの磁場中の
荷電粒子にローレンツ力を発生させて該荷電粒子を磁場
に閉じ込め放電効率が上がり、成膜速度が高くなり、ま
た前記基板１００の温度上昇を抑えることができる。

本実施態様では、前記カソードｔｉと１２および１２と
１３の間に、磁束遮蔽ブロック１０１　、、１０２を備
えた磁気シールド部材１５．１６が設けられている。前
記磁気シールド部材１５．１６は隣合うカソードの長平
方向に沿って設けられている。前記遮蔽ブロック１０１
．１０２はその芯部分にプレート状の超電導部材１１１
および１１２が設けられており、該超電導部材１１１．
１１２を適宜囲むような空間１１１ａ、１１２ａが形成
されており、該空間１１１ａ、１１２ａには導入管１３
１．１３２．１３３．１３４が接続されていて、液体窒
素等の冷媒が導入される。従って、前記１電導部材１１
１並びに１１２は前記空間１１１ａ、１１２ａに導入さ
れた冷媒により臨界温度に保たれている。なお、前記超
電導部材１１１．１１２の材質としては、例えばＹ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−０などを用いることができる。

前記各ターゲラ）１．２ａ、２ｂの外周部分には、絶縁
スペーサ５１．５２，５３，５４，５５．５６が設けら
れており、この各絶縁スペーサの上端から横方向（水平
方向）に張り出したシールドプレー）６１，６２，６３
，６４．６５．６６が設けられている。又、前記各ター
ゲット１．２ａ、２ｂは熱伝導率の良い銅製のバッキン
グプレート８Ｌ　８２．８３に支持されており、基板搬
送方向に対して横方向に細長い長方形に構成されている
。

なお、前記各永久磁石の間には冷却水導入管１２１．１
２２，１２３，１２４，１２５．１２６がターゲット温
度調節を行う冷却水路に繋げられており、また前記各タ
ーゲット１．２ａ、２ｂにはそれぞれスパッタ電源９．
１０ａ、１０ｂが接続されている。また、ターゲット上
方には、前記各ターゲラ）１．２ａ、２ｂから蒸発する
スパッタ粒子の前記基板１００への粒子付着領域を規制
するためのスリットを構成する規制部材３２．３３が配
設されている。

上記のように構成されたスパッタリング装置の前記スパ
ッタ室２０にアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを導
入し、且つ前記各ターゲット１．２ａ、２ｂに適宜スパ
ッタパワーを付加させた状態にしておき、前記基板ホル
ダー３７に前記基板１００を装着する。そして、前記基
板１００が装着された複数の前記基板ホルダー３７は、
連続して前記スパッタ室２０に移送されて行き前記基板
１００上に薄膜が形成される。

上記の薄膜形成時においては、前記磁気シールド部材１
５．１６の作用により隣合うターゲットの磁極間に磁力
線が通ることを効果的に防止することができる。すなわ
ち、前記磁気遮蔽ブロック１０１．１０２内の超電導部
材１１１　、１１２が超電導状態に維持されることによ
り該部材内から磁力線を締め出す所謂マイスナー効果に
より、該磁気遮蔽ブロック１０１．１０２の両側に形成
された磁力線を前記各ターゲット内方に排斥できるので
、前記磁石４３と４４および前記磁石４６と４７の夫々
の間に磁力線が形成されない。従って、従来のように前
記磁気シールド部材１５．１６の上方を通過する磁力線
による荷電粒子の閉じ込め現象が発生しないので、前記
磁気シールド部材１５．１６を構成した例えばアルミニ
ウムやステンレスのスパッタ粒子の飛散を効果的に防止
することができ、前記基板１００に形成される薄膜内に
ターゲット材料以外の物質が不純物として混入すること
を効果的に回避できる。

本発明の装置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３７の搬送構造は種々変更で
きることは勿論、前記各永久磁石は電磁石に変更するも
できる。又、前記第１スパツタリングターゲツト１はＴ
Ｍ金金属し、前記第２スパツタリングターゲツト２ａ、
２ｂをＲＥ金金属ら構成してもよいことは勿論である。

また、本発明の装置は、前記実施態様のように基板通過
型に限るものではなく、バッチ式のスパッタリング装置
にも適用できるものである。

尚、上記実施態様では、前記基板ホルダー３７に前基板
を３枚固定するように装着したが、ターンテーブルを備
えた基板回転構造であってもよいことは言うまでもない
。

本発明における超電導部材を備えた磁気シールド部材は
、前記実施態様の如くカソード間に設ける構成に加えて
、カソード全体の外周側にも設置することにより、該外
周部分の例えばカソード保持フレーム等の素材のスパッ
タを防止することができる。

また、何らかの理由で異常放電が発生するような場合を
考慮すると、前記磁気シールド部材１５．１６の少なく
とも前記基板１００に対向する側の表面を、前記ターゲ
ラ）１或は２ａ、２ｂと同じ材料もしくは両ターゲット
の素材を予め混合させたほぼ同等の材質のもので覆うよ
うにすることにより、不純物の混入がさらに良好に回避
され前記基板１００に形成される薄膜の純度を高めるこ
とができる。

さらに、本発明は、光磁気記録媒体に限るものではなく
、その他例えば光ディスク、超格子薄膜等の積層構造の
薄膜の成膜にも応用できるものである。

〔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、被
成膜体である基板に対向させるように板状のスパッタリ
ングターゲットを備えた複数のカソードを併設し、前記
各ターゲットにエロージョン領域を形成し、前記基板上
に光磁気記録層の薄膜を形成するマグネトロン型のスパ
ッタリング装置で、前記各カソードの少なくとも隣合う
もの同士間に設けた磁気シールド部材が、冷媒を導入し
て臨界温度以下に保たれた前記超電導部材にて構成され
たので、従来のように前記シールド部材１の上方を通過
する磁力線による荷電粒子の閉し込め現象が発生しなく
なり、前記シールド部材やその他前記ターゲットの周囲
の部材を構成した材料のスパッタ粒子の飛散を効果的に
防止することができ、前記基板に形成される薄膜内にタ
ーゲット材料以外の物質が混入することを効果的に回避
できる。更に、本発明の装置によれば、前記磁気シール
ド部材の少なくとも前記基板に対向する側の表面を、前
記ターゲットと同し材料もしくはほぼ同等の材質のもの
で覆うようにすることにより、不純物の混入がさらに良
好に回避され前記基板に形成される薄膜の純度を高める
ことができる。

【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図は第１図におけるスパッタリ
ング装置における各カソードのターゲット及び磁石の配
置例を示した要部の概略平面図、第３図は従来のスパッ
タリング装置におけるカソードの磁石の磁界の状態を示
すための概略図である。 （図中符号） １−第１スパツタリングターゲツト、 ２ａ、２ｂ・・・第２スパツタリングターゲツト、１２
−中央部カソード、１１．１３・・−両端部カソード、
９．１０ａ、１０ｂ　−−スパッタ電源、１４−搬送ロ
ール、 １５、１６−シールド部材、 １７・・−排気系、　　１８−ゲートバルブ、２０−　
スパッタ室、 ３７−基板ホルダー・・ ３２．３３−・−規制部材、 ４１．４２．４３．４４．４５．４６，４７．４８．４
９−・・磁石、５１．５２，５３．５４．５５．５６−
一絶縁スペーサ、６１．６２．６３．６４，６５．６６
−一・シールドプレート、７１，７２．７３・−ヨーク
、 ８１．８２．８３−　バッキングプレート、１０１　、
１０２・−磁気遮蔽ブロック、Ｉｌｌ、１１２・−超電
導部材、 １２１、１２２．１２３．１２４．１２５．１２６−−
冷却水導入管、１３１．１３２，１３３，１３４−ｍ−
冷媒導入管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被成膜体である基板に対向させるように板状のスパ
   ッタリングターゲットを備えた複数のカソードを併設し
   、前記各ターゲットの表面近傍に電界と略直交する磁界
   によってエロージョン領域を形成し、前記基板上に薄膜
   を形成するマグネトロン型のスパッタリング装置におい
   て、前記各ターゲットの裏面に設けられた磁石により前
   記各カソード毎にそれぞれ独立した閉磁場を形成するよ
   うに構成されており、前記各カソードの少なくとも隣合
   うもの同士間に設けた磁気シールド部材が、冷媒を導入
   して臨界温度以下に保たれた前記超電導部材にて構成さ
   れたことを特徴とするスパッタリング装置。 ２）前記シールド部材の少なくとも前記基板に対向する
   側の表面が、前記スパッタリングターゲットと同じ材料
   もしくはほぼ同等の材料にて構成された請求項１に記載
   のスパッタリング装置。