JPH0356667A - 薄膜形成方法 - 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、スパッタ法による薄膜形成方法、更に詳しく
は対向ターゲット式スバツタ法により膜組成を正確に制
御できる薄膜形成方法に閏し、薄膜型磁気記録媒体等の
磁性簿膜の形成に好適な薄膜形成方法に関する。

［従来技術〕 前述の薄膜型の磁気記録媒体は、現在多用されている合
成樹脂基板上に磁性粒子を含有したバインダー樹脂を塗
布した塗布型の磁気記録媒体に比較して大１］に高密度
記録ができるため、これに替わるものとして注目されて
おり、その研究開発が盛んに進められている。そして８
雌ピデオテーブ等の一部で蒸着デーブが市販されており
既に多くの提案がなされている。

中でも、Ｃｏ−Ｃｒ垂直磁化膜に代表される垂直磁気記
録媒体はその高密度記録特性から注目され、その実用化
が待望されている。

これに対して本発明者の一人も特公昭６２−５６５７！
］号公報においてその高速生産を可能とする製造方法、
具体的には対向配置したターゲットを用いてその側方に
配した基板上に膜形或する対向ターゲット式スパッタ法
を用いた垂直磁気記録媒体の製造方法を提案した。この
方法は期待通りの高速生産性を示すが、その後の検討に
おいて、実用化に際しては薄膜形成全体に共通の膜形成
後に基板を含め全体がカールするカールの問題、更には
製造コストにおいて更に改良が必要なことがわかった．
そして、かかる点特に製造コストの改良に寄与するもの
として、ターゲットのエロージコン領域がそのほぼ全面
となり、ターゲットの使用効率が大巾に向上できる、対
向ターゲットの夫々のターゲットの周辺部に電子を反溌
する反射電極を設けた対向ターゲット式スパッタ法を特
開昭６３２７０４６１号公報において提案した。

ところで、前述のＣＯ−Ｃｒ垂直磁化膜等を記録層とし
た垂直磁気記録媒体においては、記録廟と基板との間に
パーマロイ層などの高透磁率軟磁性層を設けた二層躾構
或とし、この媒体と単１１極ヘッドを組合せることによ
り、光記録と同等の高密度な５００Ｋ　ｒｃｉ　　［キ
ロフラツクツス／インチ１を超える信号が記録・再生で
きることが報告されている［ＩＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓｏ
ｎＭａａ．ＭＡＧ−２３，ｐ２０７０　，　１９８７］
。

このような優れた高密度記録が可能になった理由の１つ
として、媒体を構成する高透磁率軟磁性層がヘッドの一
部として動作する為と考えられる。

ところが、この媒体を構成する高透磁率軟磁性層はヘッ
ドを構成する高透磁率層と同様に、その特性が組成変化
に敏感で、極めて厳密に組或を制御しない場合には、ノ
イズを発生して、Ｃ／Ｎレベルを低下することが懸念さ
れる。実際に、パーマロイ等の高透磁率軟磁性層の抗磁
力口Ｃを数エルステッド（Ｏｅ）以下にすると、透磁率
が改善するがノイズレベルが増加する場合が多く、二層
膜媒体と単磁極ヘッドとの組合せの実用化を阻害する理
由の１つになっている。しかし工業生産に適合する数１
０ｃｍ以上の広巾のターゲットに用いる合金においては
かかる厳密な組成制御は難しく、従来のターゲット合金
を用いて厳密な組成制御が容易なａ膜形成法が必要とな
っている。

［発明の目的］ 本発明は前記問題を解決するためになされたもので、膜
組成の微調整が容易で厳密な膜組成の制御ができ、更に
は前述の媒体等のカールに彰費する膜歪も調整できる、
特に薄膜磁気記録媒体等の磁性薄膜中でもパーマロイ等
の特性が組成変化に敏感な薄膜の製造に好適なＷＩＷＡ
形成方法を目的とするものである。

［発明の構成及び作用］ 上述の目的は、以下の本発明により達成される。

すなわち、本発明は、スパッタリング法により基板上に
薄膜を形成するに際し、対向するターゲットの周辺部に
電子を反撥する反射電極を設けた対向ターゲット式スバ
ツタ法を用い、該反射電極の電位をスパッタリングされ
る電位にすると共に該反射電極の少なくともスパッタリ
ングされるスパッタ部分を前記ターゲットの組成とは異
なる組成で前記薄膜の構成元素の少なくとも１種から成
る材料で構成して前記ターゲットと共にスパッタリング
し、該材料により前記薄膜の組成を調整することを特徴
とする薄膜形成方法である。

上述の本発明は以下のようにしてなされたちのである。

すなわち、前述の特開昭６３−２７０４６１月公報に開
示の反射電極を設けた対向ターゲット式スパッタ５Ａ置
では反射電極も場合によりスパッタざれることに着目し
、該反射電極を積極的にスパッタすることにより形成さ
れる薄膜の組成の微調整の可能性を検討した。すなわち
反１）ＪＴｉ極のスパッタ部具体的にはその前面に形成
する薄膜の構成元素の少なくとも１種からなり、ターゲ
ットを構成している材質を異なる組成の材質からなる調
整板を設けてスバツタしたところ、基板上に形成される
スバツタ薄膜の組成は調整板の組成がターゲットの組成
に加わった組戊となり、薄膜の組成を微妙に調整できる
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、形成される薄膜の組成を微細に
調節でき、例えば組成に敏感なパーマロイ膜の磁歪等の
特性を厳密に管理できると共に、その他、その構成から
明らかな通り、前述の特開昭６３−２７０４６１号公報
の対向ターゲット式スバツタ装置と同じ作用効果、すな
わち（１）ターゲットの侵食領域とその分布が調節でき
、生産性が向上できること、（３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バ
ツタが容易に実現でき、カールが小さく調節できること
、（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、高収率の生産ができること等の効果が得られる
。よって本允明により従来の問題が解決されたｉＪＦＪ
形成方法が実現される。

以上の本発明が適用できる薄膜は、特に制限がないこと
はその趣旨より明らかであり、金属膜，酸化物膜．窒化
物膜等の無機膜、有機膜等に広く適用できるものである
。

そして中でも本発明はそのスパッタ方式の原理より明ら
かなようにマグネトロン式スパッタ法では高速躾形成が
難しい磁性薄膜従ってこれを用いる薄膜型の磁気記録媒
体の製造に特に右利に適用できるものである。

なお、本発明の適用できる磁性薄膜も特に制限されず、
周知のパーマロイに代表される軟磁性膜，記録層として
周知のｃｏ　ｐ，ｃｏ　ｃｒ合金等で代表される強磁性
膜等全て含むことは本発明の趣旨から明らかである。中
でも高品質が要求ざれる重直磁気記録媒体に用いるパー
マロイ膜．アモルファス躾，Ｃｏ　Ｃｒ合金垂直磁化躾
にその膜質向上面から有利に適用できる。すなわち後述
の実施例に示すように本発明においてポリエステルフイ
ルム等のプラスチックフイルム上にＮｉ−Ｆｅ合金（パ
ーマロイ）等の金属薄膜を形成する場合に磁歪定数λＳ
が零に近い膜を形成できることがわかった。又垂直磁気
記録媒体として注目されるＣｏ一Ｃｒ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
優れた高品質の膜を形成できることも前述の特開昭６３
−２７０４６１号公報の開示より明らかである。

又、本発明は磁気記録媒体の製造に好適に適用できるも
のであるが、この磁気記録媒体は、上述したところより
磁性薄膜を用いるものであれば特に限定されないことは
明らかである。中でも本発明は高密度記録面から精密な
ｇ！質制御が要求される垂直磁気記録媒体具体的には基
板上に垂直磁化膜，保護膜を、あるいは軟磁性膜．！Ｉ
！直磁化膜，保護膜を順次積層した垂直磁気記録媒体に
内部歪の小さい膜が得られる点で有利に適用できる。な
おこれら各膜の間に中間膜を含むものにも適用できる。

かかる場合も積層する全膜は本発明方法により形成する
ことが好ましい。これら垂直磁気記録媒体の軟磁性膜．
垂直磁化膜，保護膜には、公知のものが全て適用できる
が、前述したところより、重直磁化膜がＣｏ　Ｃｒ合金
膜（前述の特公昭６２−５６５７５号公報の如く不純物
を含んで良い）よりなるものに、更にはこれに加えて軟
磁性層がパーマロイ膜からなるものに好ましく適用でき
る。そしてこれら構或に保′ｓＦａとしてＣＯ３　０＜
から主としてなるコバルト酸化物、あるいはグラフ７イ
トカーバイトを組み合わせたものは全体としてカールが
少なく、耐久性に優れている点でより好ましい。

このように本発明は上述の形成する薄膜の膜組或を厳密
に制御できることの他、薄膜の内部歪の微調整，ターゲ
ットの使用効率の向上等薄膜形成に要望される種々の作
用を奏するものであり、薄膜形成一般に大きな寄与をな
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図は本発明の実施例に用いた対向ターゲット式スパ
ッタ装置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６３−
２７０４６Ｉ　Ｑ公報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１
０を排気する真空ポンプ等からなる排気系，３０は真空
４１！１０内に所定のガスを導入して真空Ｉ！Ｉ１０内
の圧力を１０−１〜１０″Ｔｏｒｒｌ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
１００，　　１００’　により塁板Ｓに面する辺が長い
艮方形の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てある。

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ット　１００に基いて説明
する。

ターゲット部１００は、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肋磁界を形成づるよ
うに磁界発生手段　１２０がターゲットＴ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
反溌する負電位の反０４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１０１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）′８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１１Ｉ１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満１０３ａを全面
に亘って穿設したステンレス等の熱伝導性の良い材から
なる冷加板１０３がボルトにより固定ざれている。そし
て、冷郎板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１０４
ａで固定される。冷即板１０３のこの冷ＦＡ溝１０３８
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、
当然の事ながらパッキン（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は隅々迄均一冷却が可能となり
、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。

電子を反撥する反射電１ｆｉ　１１０は、本例では断面
Ｌ字型の銅．ＳＵＳ，鉄等により図示の通りターゲット
Ｔ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、冷朗板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。

反射電極１１０は、その対向辺部１１０ａがターゲット
Ｔの前面より対向空間側（図で上方〉に数Ｍ程度突き出
すように配置し、その前面に後述の特定組成からなる形
成する膜組成を調整する調整板１１１を取着した構成と
なっている。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■界允生手段１２０のコア
１２１，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Ｔ及び冷却板１０３と所定の間隔１０
６を有するように配置されている。

轍界発生手段１２０のコア　１２１と永久魁石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が図で上部の前面測に位置し、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
を允生する磁極配置で、非磁性体ターゲットの場合に有
効な補ｌｌｌＪ磁界が形成できるようにコア１２１の前
面がターゲット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
１２２は、所定艮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−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１
０１を介して接地ざれている。

接地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１〜間空
間を囲むように設けられている。このアノード電極１３
０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、これら部位に堆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、
又清棉が簡単になり、生産性．安全運転面で大きな効果
が得られる。反ｔＡＴｉ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１３１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
の輻銅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。

アノード電極１３０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
一バイアスを利用する場合は絶縁材が適用される。いず
れにしても、その電位はγ電子等を反撥し、その調整板
１１１がスパッタされる電位とする。そして、調整板１
１１はターゲットＴ．Ｔ’　と共にスバツタされ、薄膜
を形成するので、調整板１１１の材質は形成するＮ膜の
構成元素の少なくとも１種からなり、ターゲット材との
組み合わせにより、形成される薄膜が所望する組成にな
るように選定される。

なお、本例では、反射電極１１０の電位をターゲットＴ
と同一にして上記の条件を満たすようにしているが、γ
電子等を反射するに必要な負電極になり、且つ調整板１
１１がスパッタされる電位になるように、ターゲット電
位と異なる電源を用いて又はターゲット電位とアース電
位とを分割して形成しても良い。なお、この電位により
調整板１１１のスパッタ量を調節できるので、電位を調
整できるこれら構成が組成制御面からは好ましい。

第１図に戻って、以上の構成のターゲット部１００，　
　１００’　に取看された対向ターゲットＴ，Ｔ′の側
方には、磁気記録媒体等の如く長尺基板上に連続形成す
るのに適したものとして長尺の基板Ｓを保持する基板保
持千段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を保持する繰り出し口ール４１と支持ロール
４２と、巻取ロール４３との３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て
ある。支持ロール４２はその表面編度が調節可能となっ
ている。

なお、ターゲット部１００，　　１００’　の他のく図
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。又デ
ィスク状基板の如き枚菓の基板を用いる場合にはそれに
応じた公知の基板保持手段を用いればよい。

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はプラス測をアースに、マイナス側をターゲッ
トＴ．Ｔ’　に夫々接続する。従って、電力供給千段５
０からのスパッタ電力は、アースをアノードとし、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。

なお、本例では導電材ターゲットに適した直流電源を示
したが、絶縁物ターゲットの場合には必要に応じ公知の
高周波電源に変更すれば良い。

以上の通り、上述の構成は前述の特開昭６３２７０４６
１ｆ’ｉ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。すなわら、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ざれ
たγ電子等が束縛された高密度プラズマが形或される。

従って、ターゲットＴ．Ｔ’　のスパッタが促進されて
前記空間より析出賃が増大し、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っ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、ほぼ一様
なγ電子密度になりスパッタに使われる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’　
に亘るターゲット面に垂直方向の垂直磁力１１Ｍのほか
、ターゲットＴを介しての帰還磁気回路にょりターゲッ
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、一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則電極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躬された陰極電位降下部（ターゲッ
ト表面数請の間隔）で加速されるγ電子は、＠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
１２０のコア　１２１面に向かって運動する。ところが
、特開昭５９−１６６３７６ｑ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
磁界発生千段１２０上に設け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
電子をターゲット間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、その効果には
限界があり、又はそれに伴う膜質等別の問題があった。

これに対して本例の対向ターゲット式スパッタＶｔＭで
は、前述の特開昭６３−２７０４６１　＠公報開示の通
り、以下の作用効果が得られる。すなわち、磁界発生手
段１２０のコア１２１部の前面にγ電子を反射する負電
位の反剥電極１１０を設けているので、第４図から明ら
かなごとく、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禎ざれるので、放電特性が
大巾に改良され、従来実現が困難であった低劃Ｌ低ガス
圧のスパッタが可能となり内部歪従ってカールやアルゴ
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
。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、本例の対向ターゲット式スパッタ装置によれ
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＃Ｌ密に行なうことが
できるので、基板の中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、反射電極は、自身がスパッタさ
れると共に磁力ＩｇＩＭ．Ｍ’　に拘束ざれた電子を反
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の組成を考慮して実験的に決めるべ
きである。ターゲットと同雷位にすると電源が簡略でき
る点で右利である。

又、前述の作用から本発明において補助磁界は必須では
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、前述の如く垂
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、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、電子も吸収が適切にできる位置に
設ければ良く、各反０１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。その形状も前述の棒状リングの他、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
エロージョンの均一化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，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
が特開昭６３−４６８＠公報で提案した分割されたター
ゲットにも適用できる。

以下、本発明をパーマロイ薄膜の形成に適用した実施例
に基づいて具体的に説明する。

実施例 前述の対向ターゲット式スパッタ装置を用い、そのター
ゲットＴ，Ｔ’　を所定組成のパーマロイ板とし、調整
板１１１，　　１１１’　に組成を変えたパーマロイ板
を用いて、パーマ０イ薄膜を以下のようにして形成し、
調整板１１１による膜組成の制御性を検討した。

なお、ターゲット構造の基本寸法は以下の通りである。

ターゲットＴ．Ｔ’は１２４ｍＸ　５７５ｍの巾広の長
方形で厚さが２０．のターゲット、ターゲットＴ．Ｔ’
の間隔又は２００ＪＩｌｌで、ターゲットＴ，Ｔ′の夫
々の前面から２ｍ突き出して反射電極を配置し、その電
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、反射電極
１１０表面のｖＡｓ強度を、ターゲット表面と垂直方向
に３３０ガウスとした。ターゲットＴ．Ｔ’の夫々に対
して棒状のアノードリンク１３０を電極１１０面より１
０ａｍはなした空間に配した。

以上の構成において、ターゲットＴ．Ｔ’及び調整板１
１１，　　１１１’　に表１に示す組み合わせの組成の
パーマロイ板を用い、基板Ｓに３０μ■厚みのポリエチ
レンナフタレート（ＰＥＮ）フイルムを用い、パーマロ
イ［１を次の条件で形或した。

まず、真空槽１０を排気し、２　Ｘ　１０’　Ｔ　ｏｒ
ｒ以下とした。次いでガス圧が２，３ＪｗＴＯｒｒ’に
なるようＡｒガスを導入した。支持ロール４２の表面温
度６０℃．基板ＳのＰＥＮフイルムの張力を幅１　ｃｐ
ｓ当り０．１＊＃に制御しながら基板Ｓを走行させ、所
定のスパッタ電力でスパッタを行い、０．４μＴｒＬ厚
みのパーマロイ膜を形成した。

パーマロイ躾の組成を蛍光Ｘ線装置（理学電機−３３７
０）で測定した結果及び磁歪定数λＳを表２に示す。磁
歪定数λＳの算定はアイ・イー・イー・イー　トランス
アクション　オン　マグネティックスマグ−２３（ＩＥ
ＥＥ　　ＴｒａｎｓｏｎＭａｇ．ＭＡ　Ｇ　−　２３）
　２４６７頁（１９８７）に記載されている方法に沿っ
て行なった。

表２に示したパーマロイｇＳ特性のうち、Ｎｉ組或とλ
Ｓの関係を第５図に示した。

λＳはヘッドと媒体とが旧動ずる際に生じる応力により
磁気特性、特に透磁率が変化する大きさを示す指標であ
る。このパーマロイを軟磁性層とし、その上に垂直磁化
層を記録層として設けた一層膜構成の垂直磁気記録媒体
では、λＳが大きいとパーマロイの磁気特性変化をヘッ
ドはノイズとして検知し、記録再生特性のＳ／Ｎが低下
することが知られている。この為、ヘッドの感度が高く
なればなる程λＳを零に近づける必要がある。また、シ
ステムとしての総合感度を高めるのにλＳを小さくして
、初透磁率を大きくする必要がある。

垂直磁化層としてＣＯ−Ｃｒ合金膜を、軟磁性層として
λＳく２Ｘ１０−７かつ保磁力ＨＣが約１ｏｅのパーマ
ロイ７４ＩＩｌを用いた二層膜構成の垂直磁気記録媒体
と垂直ヘッドの組合せでは、１ビット／μボの記録密度
で広帯［８／Ｎ＞２１ｄＢと光記録の面密度と遜色ない
Ｃ／Ｎ特性を得た。

ところで１λ３１＜：２Ｘ１０−７を得るには、Ｎ１組
成をｏ，４ｗｔ％以内に調整できる技術が必要であるこ
とが第５図からわかる。ところで、ターゲット組成のバ
ラツキは通常±ｌｗｔ％が限度であると云われている。

ケース１〜ケース３のターゲットＴ．Ｔ’及び調整板１
１１，　　１１１’　に用いたパーマロイ板は同一組成
の仕様で作成したサンプルであり、その組成変化は生産
Ｏットのバラツキを示している。このデータからもター
ゲット組成については、少なくとも０．５ｗｔ％程度の
バラツキを許容する必要があることがわかる。

そしてこの程度のバラツキにおいても、ケース１，２の
測定結果より明らかなように、得られたパーマロイａ９
膜の磁歪定数λＳは−６．４×１０−７から＋６．４Ｘ
１０−７へと大きく変化し、品述の垂直磁気記録媒体に
必要な特性を安定して生産することは難しいことがわか
る。

なお、ケース３は、対向ターゲット式スパッタ法の特長
を生かすべく、一方のターゲットＴにケース１に用いた
パーマロイ板を、他方のターゲットＴ′にケース２を用
いたパーマロイ板を用いてその中間組成のパーマロイ薄
膜を形成しようとしたもので、結果はかかる或膜法によ
りＩｌ′ｌ侍通りケース１．２の中間組成で、磁歪定数
もケース１．２の中間値に近い−０．３Ｘ１０−７と非
常に小さいパーマロイ膜が得られることを示している。

ケース４〜６が本発明の実施例で、最良に近い磁歪定数
λＳの膜が得られたケース３をベースにして、調整板１
１１，　　１１１’の組成を変えることにより同じター
ゲットＴ．Ｔ’　において得られるパーマロイ膜の組成
が調整できることを確認したものである。その結果より
パーマロイ膜の場合には主成分のＮｉについて調整板１
１１，　　１１１’の組成を　１００〜４１Ｗ【％と約
６０Ｗ【％変化させることにより、パーマロイ膜の組成
は８０．０８〜７８．２３　ｗｔ％と１．８５　ｗｔ％
調整できることがわかる。

従って、各ターゲットＴ．Ｔ’の組成に対して、いくつ
かに区分分けして対応させた組或の調整板を実験的に定
めて用意しておき、使用するターゲット合金の組成に応
じてそれに対応した組成の調整板１１１，　　１１１’
　をセットし製膜するようにすれば、ターゲットＴ，Ｔ
’　に使用するターゲット合金の組成のバラツキを補正
して、所望の組成の薄膜を形成することができる。なお
、更に組成の微調整が必要な場合は調整板１１１，　　
ｌｉｔ’　のスパッタ量をターゲットＴ．Ｔ’　と独立
に変更すれば良く、これは調整板１１１，　　１１１’
の電位を調整すれば良い。

ところで、前述の磁歪定数λＳの小さいパーマロイ簿膜
が形成できる具体的効果としては、このパーマロイ薄膜
を軟磁性層として前述の２層膜構成の垂直磁気媒体を磁
気テープとして使用する場合に初透磁率の大きな困難軸
をテープ走行方向に調節して、かつλＳ＜２Ｘ１０−７
にするといった要望が容易に満たせる点にある。この点
は表−２のλＳの極性と初透磁率μｉの最大値の困難軸
方向とが対応していることからわかる。なお表−２の初
透磁率μｉの困難軸方向のＭＤは基板Ｓの走行方法すな
わち長手方向．ＴＤは基板Ｓの巾方向である。

又ディスクとして使用する場合にも以下の通り高密度記
録ができる効果が得られる。すなわら、軟磁性層として
前述のケース３の条件で、パーマロイ膜をＰＥＮフイル
ムの両面に０．４５μ１ｒＬ厚みに作成した。続いて、
ターゲットＴ．Ｔ’　をＣｏ７ｚ　Ｃｒ　２１１　Ｔａ
　２　　（添字は組ｒａ＜原子％〉を示す）、調整板１
１１，　　１１１’　にＣ　Ｏ　　（　９９．９％純度
）を用いて支持口ール４２の温度が１５０℃、Ａｒガス
圧が１ｍＴｏｒｒの条件下で、垂直磁化層として躾厚０
．１μ扉のＣｏ　Ｃｒ　Ｔａ合金膜をパーマロイ膜面上
に形成した。さらに、保１膜としてターゲット丁．Ｔ′
、調整板１１１，　　１１１’　をカーボンとし２０Ｍ
ＴｏｒｒのＡｒガス圧で、厚さ２００Ａの保護層を形成
した。

Ｇ　Ｏ−Ｃ　ｒ−ｙＴａ合金膜の垂直抗磁力口Ｃは１０
５００ｅ，パーマロイ躾のＨａはｌｏｅであった。この
媒体を３．５インチ径に打抜いて、記録密度特性を単磁
極ヘッドを用いて調べた。

規格化出力は２　Ｋ　ｆｃｉで１００ｎＶ　ｏ−ｐ　／
　Ｔ　・１１　ｍ・ｍ／ｓと高感度で安定した出力が得
られ、またＤＳＯが９０〜１００Ｋ　ｆｃｉ　と高密度
記録できることが確認された。

表１ ターゲット，調整板の相成 表２ パーマロイ膜特性 ［発明の効果］ 以上の通り、本発明は反射電極を設けた対向ターゲット
式スパッタｉ！胃を用い、該反射１１１４のスパッタ部
をターゲットと異なる組成で形成する薄膜の構或元素の
少なくとも１種からなる材で構成してスパッタリングし
、該反射電極のスパッタ部の組成により薄膜の組成を調
整することを特徴とするものであり、ターゲット合金組
成にバラツキがあっても安定して一定組或のｉＷｇｓが
形成できる効果を奏するものである。その上前記対向タ
ーゲツ１・式スパッタ層の特長であるターゲット使用効
率が高く、内部歪の少ない膜が形成できるという効果も
奏する。

従って、本発明は例えばＮ　ｉ−Ｆｅ−Ｍｏ　，　Ｎ　
ｉＦ　ｅ−Ｎ　ｂ等のパーマロイ系軟磁性躾，ＣＯ系ア
モルファス膜，Ｆｅ系軟磁性膜等の高透磁率軟磁性膜の
磁歪を零に近づける為に組成を制御する必要がある場合
、Ｇｏ−Ｃｒ　．Ｇｏ−Ｃｒ−Ｔａ等の結晶組織の制御
を必要とする薄膜形成には特にすぐれた効果を発現する
。

このように本発明は薄膜、中でも垂直磁気記録媒体等の
磁性薄膜の如く厳密な組成制御が必要な薄膜の安定生産
に大きな効果を奏するもので、工業上大きな寄与をなす
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に用いた対向ターゲット式スパ
ッタ装置の全構成の説明図、第２図はそのターゲット部
の平面図、第３図は第２図のＡＢ線での断面図、第４図
はその作用を説明するための硼力線の分布の説明図、第
５図は実施例で得られたパーマロイ膜のＮｉ組成に対す
る磁歪定数λＳの関係を示すグラフである。 丁，Ｔ′　：ターゲット，１ｏ：真空槽，１１０：反ｒ
ＪＪ電極，　　１１１：調整板．１２０：磁界発生手段
，１３０：７ノード電極．Ｍ：垂直磁力線．Ｍ′　：補
助磁力線 》 ２図 久３図 大４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．スパッタリング法により基板上に薄膜を形成するに
   際し、対向するターゲットの周辺部に電子を反撥する反
   射電極を設けた対向ターゲット式スパッタ法を用い、該
   反射電極の電位をスパッタリングされる電位にすると共
   に該反射電極の少なくともスパッタリングされるスパッ
   タ部分を前記ターゲットの組成とは異なる組成で前記薄
   膜の構成元素の少なくとも１種から成る材料で構成して
   前記ターゲットと共にスパッタリングし、該材料により
   前記薄膜の組成を調整することを特徴とする薄膜形成方
   法。
2. ２．前記反射電極の電位により前記薄膜の組成を調整す
   る請求項第１項記載の薄膜形成方法。
3. ３．前記反射電極の少なくともスパッタ部分に前記材料
   からなる調整板を交換可能に設けた請求項第１項若しく
   は第２項記載の薄膜形成方法。
4. ４．前記基板を移送しつつ、連続的に膜形成する請求項
   第１項，第２項若しくは第３項記載の薄膜形成方法。
5. ５．前記薄膜が磁性薄膜である請求項第１項，第２項，
   第３項若しくは第４項記載の薄膜形成方法。
6. ６．前記磁性薄膜がパーマロイ薄膜である請求項第５項
   記載の薄膜形成方法。