JPH05156443A

JPH05156443A - スパッタ方法

Info

Publication number: JPH05156443A
Application number: JP34250491A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 研一佐藤; Kazunobu Chiba; 一信千葉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-11-30
Filing date: 1991-11-30
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【構成】基体をキャンに沿わせて走行させながらスパ
ッタするスパッタ方法において、ターゲットをキャン形
状に沿った形状とすること、または基体の走行方向に沿
って複数の磁界印加領域をターゲット近傍に配するこ
と、あるいはキャン形状に沿った形状を有するターゲッ
トを用いるとともに、該ターゲットの近傍に基体の走行
方向に沿って複数の磁界印加領域を配することを特徴と
するものである。【効果】製膜レートの向上、スパッタリング率の向
上、ターゲット材料のロスの減少によって、生産性が向
上し、スパッタ原子の被着角度及び被着速度が一定とな
ることから、品質の良好な膜を得ることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体の保護膜
等の成膜等に用いられるスパッタ方法に関するものであ
り、特に基体をキャンに沿わせて走行させながらスパッ
タリングを行うスパッタ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高密度記録化が可能な記録媒
体として金属磁性材料を非磁性支持体上に直接被着せし
めた、いわゆる金属薄膜型の磁気記録媒体が提案されて
いる。金属薄膜型の磁気記録媒体は、抗磁力や角形比等
に優れ、短波長での電磁変換特性に優れるばかりでな
く、磁性層の厚みを極めて薄くすることが可能なため、
記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さいこと、磁性
層中に非磁性材であるバインダーを混入する必要がない
ため、磁性材料の充填密度を高めることができる等、数
々の利点を有している。

【０００３】ところで、このような多くの利点を有する
金属薄膜型の磁気記録媒体においては、蒸着やスパッタ
リング等により形成された記録層を保護することが必要
であり、カーボン，ＳｉＯ₂，ＺｎＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄等
よりなる保護膜を記録層上に形成した構造をとっている
のが一般的である。特にデジタル・ビデオ・テープ・レ
コーダー等の高速でヘッドが回転するシステムにおいて
は、使用する磁気記録媒体に非常に高い耐久性が要求さ
れており、品質の良好な保護膜の形成に非常に高い関心
が寄せられている。

【０００４】上述の保護膜を記録層上に形成する手法と
しては、緻密な膜形成が可能であることから、スパッタ
法が採用されている。このスパッタ法は、真空室内にて
基体を送り出しロールから供給し、これをキャンに沿わ
せて走行させながら、保護膜材料よりなる平板状のター
ゲットからスパッタリング現象によってたたきだされた
スパッタ原子を上記基体上に被着し、これを巻取りロー
ルに巻き取って製造を行うものである。この時、基体は
非磁性支持体上に記録層を形成したものであり、上記の
スパッタ方法によって、記録層表面に保護膜が形成され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スパッ
タリングによる成膜は、蒸着による成膜と比較して成膜
レートが遅いため生産性に問題がある。スパッタリング
の成膜レートを向上させるためには、ターゲットのサイ
ズを大きくして、スパッタリングによる成膜領域を大き
くすることが考えられるが、ターゲットの形状が平板で
あると、ターゲットと上記キャン上に沿った状態の基体
との距離が大きく変動し、様々な不都合が生じる。例え
ば、スパッタ原子の被着角度及び被着速度が一定ではな
く、品質の安定した膜を得ることはできない。

【０００６】スパッタリングの効率を向上させる方法と
しては、この他、マグネトロンスパッタリングという方
法も提案されている。この方法は、ターゲットの中心部
及び外周部にマグネットを配し、該マグネットによりド
ーナツ型の磁場をターゲット上に形成するというもので
ある。これにより、スパッタリング現象を起こす放電プ
ラズマがこの中に拘束され、ターゲット付近で作られた
イオンがターゲットに効率良く衝突し、スパッタリング
効率が向上する。

【０００７】しかしながら、この方法を用いると、特に
ターゲット中の磁場が発生する部分にスパッタリングに
よるエロージョン（いわゆる、へこみ）が発生しやす
く、他の部分はまだ使用が可能であるにもかかわらずタ
ーゲットの交換が必要となり、ターゲット材料のロスが
多く、生産性に問題がある。

【０００８】そこで、本発明はかかる実情に鑑みて提案
されたものであって、成膜レートを向上させることで生
産性を向上し、品質の安定した膜を得ることができ、ま
た、ターゲット材料のロスを低減することで生産性を向
上させたスパッタ方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、基体をキャンに沿わせて走行させなが
らスパッタするに際し、ターゲットをキャン形状に沿っ
た形状とすることを特徴とするものであり、さらには基
体の走行方向に沿って複数の磁界印加領域をターゲット
近傍に配することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、ターゲットをキャン形状に
沿った形状としているので、ターゲットと基体間の距離
が一定に保たれ、膜質の均一な保護膜が形成される。ま
た、ターゲットを大きくしても前記距離は一定に保た
れ、成膜レートが向上する。

【００１１】一方、本発明の第２の発明においては、基
体の走行方向に沿って複数の磁界印加領域をターゲット
近傍に配しているので、エロージョンが分散され、ター
ゲットの使用効率が改善されると同時に、成膜レートの
向上も図られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を適用したスパッタ方法の実施
例を図面を参照しながら具体的に説明する。

【００１３】実施例１先ず、本発明を適用した装置の一例について、説明す
る。本実施例のスパッタ装置は、図１に示すように、内
部が減圧状態となされた真空室１内の上部左右に送り出
しロール３，巻取りロール４を配設するとともに、真空
室１内中央部にはキャン２を配してなるものであり、こ
れらロール３，４やキャン２が長尺状の基体５の走行系
をなしている。

【００１４】上記キャン２は、基体５が送り出しロール
３から巻取りロール４にわたって走行する中途部に該基
体５を図中下方に引き出すように設けられており、上記
各ロール３，４の径よりも大径となされている。なお、
送り出しロール３，巻取りロール４及びキャン２は、そ
れぞれ基体５と略同じ幅を有する円筒状であり、またキ
ャン２内部には、必要に応じて、冷却装置または加熱装
置が設けられている。

【００１５】また、キャン２の下方には導電性金属等よ
りなるバッキングプレート８上に載置されたターゲット
７が配置されており、このバッキングプレート８に負電
圧を印加することによってカソード６として機能するよ
う構成されている。

【００１６】本実施例においては、上記ターゲット７
は、成膜材料よりなり、キャン２の周面と対向するよう
にキャン２形状に沿った形状に湾曲形成されており、バ
ッキングプレート８も、やはりターゲット７に沿って湾
曲形状とされている。

【００１７】このように、ターゲット７をキャン２の周
面と対向するようにキャン２形状に沿った形状に湾曲形
成することにより、該ターゲット７と該キャン２周面上
の基体５との距離を常に一定とすることができる。従っ
て、ターゲット７を大きくしてもスパッタリング時のス
パッタ原子の被着角度及び被着速度が一定に保たれる。
また、ターゲット７全体が膜質の均一な膜を形成し得る
蒸発源となるため、成膜領域が拡大される。

【００１８】なお、ここで用いられるターゲット７に
は、通常の磁気記録媒体で用いられる従来公知の保護膜
材がいずれも適用でき、カーボン，ＳｉＯ₂，Ｚｎ
Ｏ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄等が挙げられる。

【００１９】以上のように構成されるスパッタ装置にお
いて、前記長尺状の基体５は、送り出しロール３からキ
ャン２に供給され、このキャン２の周面に沿って矢印Ｘ
方向に走行した後、巻取りロール４に巻き取られるよう
になされている。

【００２０】そして、非磁性支持体上に記録層の形成さ
れた基体５には、上記キャン２の周面を通過する際に、
スパッタリングによって保護膜が成膜される。

【００２１】すなわち、キャン２の下方に配設されたカ
ソード６の陰極つまりターゲット７からスパッタリング
現象によって叩き出されたスパッタ原子が、上記キャン
２の周面を定速走行する基体５上に保護膜として被着形
成される。この際、ターゲット７が上述のようにキャン
２の周面と対向するようにキャン２形状に沿った形状に
湾曲形成されているため、スパッタ原子の被着角度及び
被着速度が一定であり、また、成膜領域は拡大される。
よって、成膜レートは向上し、得られる膜は均一な膜厚
及び膜質を有した品質の安定したものとなる。

【００２２】実施例２次に、本発明を適用した他の例について説明する。本実
施例は、スパッタリング効率を向上させるために、マグ
ネトロンスパッタスパッタリング法を用いた例である。

【００２３】本実施例においても、スパッタ装置の概略
は実施例１とほぼ同様で、図２に示すような、内部が真
空状態となされた真空室１内の上部左右に送り出しロー
ル３，巻取りロール４を配設するとともに、真空室１内
中央部にはキャン２を配して、長尺状の基体５の走行系
をなしており、これらの形状及び役割は実施例１と同様
である。

【００２４】また、キャン２下方にはターゲット７とバ
ッキングプレート８により構成されるカソード６が配設
されている。これについても、形状及び役割は実施例１
と同様である。さらにバッキングプレート８の下には、
上記ターゲット７上に高密度の放電プラズマを拘束する
ための複数（本例では３個）のマグネット９，１０，１
１が配設されている。

【００２５】ここで、上記マグネット９，１０，１１
は、スパッタリング現象を効率良く起こすために配設さ
れたものである。これらは、基体５の進行方向に沿って
複数の磁界印加領域を形成するもので、枠状の磁極９
ａ，１０ａ，１１ａの中央部に磁性の異なる角柱状の磁
極９ｂ，１０ｂ，１１ｂを配した構成となっている。こ
の時、これらのマグネットの個数に特に限定は無く、複
数の磁界印加領域を形成するように、ターゲット７の大
きさ及びマグネットの大きさを考慮して設置個数を決め
れば良い。また、マグネットの形状は、上記のようなも
のに限られたものではなく、棒状のマグネットを基体５
の進行方向に沿って、磁極が交互になるように並べても
良い。

【００２６】上記マグネット９，１０，１１による磁力
線は図１中破線Ｍで示すように閉じており、ターゲット
７上にトロイダル型（ドーナツ型）の磁場のトンネルを
作り、放電プラズマはほぼこのトンネル周辺に拘束さ
れ、スパッタリング現象が効率良く起き、スパッタリン
グによる成膜が効率良く進む。

【００２７】実験結果そこで、以上のような構成を有するスパッタリング装置
を用いて以下のように磁気記録媒体の試作を行った。

【００２８】先ず、基体５の作成を行った。非磁性支持
体として厚さ１０μｍのポリエチレンテレフタレートに
アクリル酸エステルの高分子ラテックスを１０００万個
／ｍｍ²塗布し、これにＣｏ₈₀−Ｎｉ₂₀（数字は重量パ
ーセントを示す。）を蒸着し、記録層を形成した。蒸着
は酸素中で行い、流量を２００ｃｃ／ｍｉｎ、テープ走
行速度を２０ｍ／ｍｉｎとし、入射角４５°の斜め蒸着
で膜厚２０００Åとなるように行った。また、蒸着後、
カーボン及びウレタンからなるバックコートを膜厚０．
８μｍにて塗布した。

【００２９】以上のように作成した基体５の記録層表面
にスパッタリングを施し、保護膜を形成した。スパッタ
リング条件は以下の通りである。ＤＣマグネトロン法に
よりスパッタリングを行い、ターゲット７材料をカーボ
ンとし、キャン２周面上の基体５とターゲット７間の距
離を７０ｍｍとし、放電用のガスをアルゴンガスとし
て、その圧を１０ｍＴｏｒｒとした。また、各マグネッ
ト９，１０，１１はフェライトマグネットを使用した。
この時、ターゲット形状，設置マグネットの数を変え
て、膜厚が２００Åとなるように比較サンプル１，２及
びサンプル１〜３を作成し、これらの成膜レート，耐食
性，透湿バリア性を測定した。なお、各サンプルの作成
に用いたターゲット７の幅は基体５と略同一で２５０ｍ
ｍとし、厚みも均一で５ｍｍとし、長さを各サンプルに
よって変えた。

【００３０】なお、上記成膜レートは試作時の平均成膜
レートを指す。また、耐食性は、ＳＯ₂ガス濃度０．５
ｐｐｍ中に、３０℃，８０％ＲＨの条件下で２４時間各
サンプルを放置し、それらの磁気特性のうちの飽和磁化
の劣化を測定した。（劣化の度合いをΔＭｓとし、パー
セントで表示する。）さらに、透湿バリア性は、高湿層
（１００％ＲＨ）と低湿層（１０％ＲＨ）の間に各サン
プルを置き、雰囲気温度４０℃中で、単位面積における
一日あたりの各サンプルを透過する水分量を測定した。
これはリッシー社製の透湿テスターＬ８０−４０００に
よって測定を行った。各サンプルの作成条件と測定結果
を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１をみてわかるように、ターゲットの形
状を湾曲形としたサンプル１，２，３の方がターゲット
の形状が平板形である比較サンプル１，２よりも成膜レ
ートが向上し、耐食性及び透湿バリア性も優れている。
また、マグネット設置数を増やし、複数の磁界印加領域
を形成することによって、ターゲットの形状が平板形，
湾曲形の何れであっても、成膜レートを向上させ、耐食
性及び透湿バリア性も向上させることができることがわ
かった。なお、ターゲットの形状が湾曲形である方が効
果が高いこともわかった。

【００３３】上述のように、ターゲットをキャンの周面
と対向するようなキャン形状に沿った形状に湾曲形成す
ることによって、キャン周面上の基体とターゲット間の
距離が一定となるためにスパッタ原子の被着角度及び被
着速度が一定となり、ターゲット全体が膜質の均一な膜
を形成し得る蒸発源となることで成膜領域が拡大され
た。また、複数のマグネットを配設することによって、
複数の磁界印加領域が形成され、スパッタリング効率が
向上した。これらによって、成膜レートが向上し、耐食
性及び透湿バリア性も向上し、生産性が高く、品質が安
定し、なおかつ良好な膜を得ることができた。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の第１の発明においては、ターゲットの形状をキャン
の周面と対向するようなキャン形状に沿った形状として
いるので、ターゲットを大きくしてもキャン周面上の基
体とターゲット間の距離やスパッタ原子の被着角度及び
被着速度を一定とすることができ、成膜レートを向上
し、しかも均質な保護膜を形成することができる。

【００３５】また、本発明の第２の発明においては、複
数のマグネットを配設することによって複数の磁界印加
領域を形成しているので、スパッタリング効率を向上す
ることができ、ターゲットの使用効率を向上することが
できる。従って、これらを組み合わせることで、さらに
成膜レートや膜質に優れ、ターゲットの使用効率に優れ
たスパッタ方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スパッタ装置の一構成例を示す模式図である。

【図２】スパッタ装置の他の構成例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・・真空室２・・・・・・・・キャン５・・・・・・・・基体６・・・・・・・・カソード７・・・・・・・・ターゲット９，１０，１１・・マグネット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体をキャンに沿わせて走行させながら
スパッタするに際し、キャン形状に沿った形状を有する
ターゲットを用いることを特徴とするスパッタ方法。
【請求項２】基体をキャンに沿わせて走行させながら
スパッタするに際し、基体の走行方向に沿って複数の磁
界印加領域をターゲット近傍に配することを特徴とする
スパッタ方法。
【請求項３】基体をキャンに沿わせて走行させながら
スパッタするに際し、キャン形状に沿った形状を有する
ターゲットを用いるとともに、該ターゲットの近傍に基
体の走行方向に沿って複数の磁界印加領域を配すること
を特徴とするスパッタ方法。