JPH052737B2

JPH052737B2 -

Info

Publication number: JPH052737B2
Application number: JP62034773A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Minami; Hiroyuki Watanabe
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1993-01-13
Also published as: JPS63199867A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、処理材表面に薄膜を作成するマグネ
トロン・スパツタリング方法およびその装置に関
するものである。

（従来技術とその問題点）従来、磁気デイスク、光デイスクは基板の表面
に薄膜をスパツタリング法によつて作成してい
る。

ところで、近年、低温・高速スパツタ法である
マグネトロン・スパツタリング法が採用され、た
とえば、特開昭60−204882号公報に開示されてい
る。

前記公開公報に開示する方法は、複数の処理材
（基板）を設置したパレツトを移動させながら、
前記処理材をパレツト上で自転又は／及び公転さ
せて処理するものである。この方法は、パレツト
の移動中（膜堆積処理中）、処理材が自転又は／
及び公転することにより、パレツト上の処理材を
固定的に設置してプレーナー・マグネトロン・カ
ソード（ターゲツト）前を通過させる方式（スル
ー方式）、あるいは、プレーナー・マグネトロ
ン・カソードに対面して、処理材を配置して回転
させる方式（対面回転方式）に比べて、配向性お
よび半径方向での磁気特性、すなわち、処理の均
一性を幾分改善できるものであるが、処理材に自
転・公転を与える場合、パレツト上の処理材はサ
イクロイド軌跡を描くことになること、ターゲツ
ト材寸法は、その高さをほぼパレツト高さと等し
くする必要があること、およびスパツタリング
中、処理材は、ほぼ常に加熱されること等によ
り、処理材の公転は装置上制約されて、半径方向
での磁気特性の均一化が不十分であり、また、タ
ーゲツト材の利用率が悪いばかりか、消費電力お
よび処理材自体の温度上昇が大きく、さらには、
混合膜を形成する場合、同一ターゲツト材前を１
回しか通過せず、均一な混合膜の形成が不可能で
あるという問題を有する。

本発明は、簡単な手段で、処理材が順次マグネ
ツトの異なる磁界に位置するようにして、前記問
題点を解決するマグネトロン・スパツタリング方
法およびその装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決すべき手段）本発明は前記目的を達成するために、垂直状態
のパレツトに複数の処理材を保持し、該処理材に
薄膜を形成するマグネトロン・スパツタリング方
法を、前記パレツトに複数の処理材を同心円上に
回転自在に装着して、該処理材を自転・公転させ
る一方、複数のターゲツト材を、該ターゲツト材
の中心が処理材の中心軌跡とずれるように前記パ
レツトに対面して放射状に配設して処理するよう
にし、また、その装置を、装入室、処理室および
抽出室からなり、前記処理室に、処理材を同心円
上に形成した環状凹溝に遊嵌装着したパレツトを
回転する回転機構と、処理室の両側壁部に中心を
前記処理材の中心軌跡とずらして放射状に配設し
たターゲツト材とを設け、処理室と抽出室に昇降
するパレツト支持台を有するパレツト移送装置を
設けた構成としたものである。

（実施例）つぎに、本発明を一実施例を示す図面にしたが
つて説明する。

本発明にかかるマグネトロン・スパツタリング
装置は、第１図に示すように、装入室１、第１〜
第３処理室２ａ，２ｂ，２ｃおよび抽出室３とか
らなり、装入室１と第１処理室２ａ、第１処理室
２ａと第２処理室２ｂ、第２処理室２ｂと第３処
理室２ｃおよび第３処理室２ｃと抽出室３との間
にはそれぞれ仕切バルブ４が設けてある。

そして、前記装入室１には、第２図に示すよう
に、複数対の独立したアーム６を備えたマガジン
５が炉幅方向で移動自在に設けてあり、このマガ
ジン５の各アーム６の先端部には、凹溝からなる
軸支部７を形成し、この軸支部７で複数の円板状
処理材Ｗを同心円上に設けた環状凹溝８に回転自
在に遊嵌保持した円板状パレツト９の軸部１０を
支持するようになつている。

また、装入室１の前記処理室２と同一線上をな
す位置にシリンダ装置１１が設けてあり、このシ
リンダ装置１１の動作で、所定アーム６を軸６ａ
を中心に上・下方向に旋回させて、当該パレツト
９を後述するパレツト移送装置１４に引き渡すよ
うになつている。

前記抽出室３は、装入室１とほぼ同様な構成か
らなり、アーム６の旋回によつて抽出室３に位置
するパレツト移送装置１４上のパレツト９をマガ
ジン５内に引き取り、パレツト９を抽出室３から
抽出するようになつている。

前記装入室１、各処理室２ａ，２ｂ，２ｃおよ
び抽出室３の下部には、上・下一対のガイドロー
ラ１２ａ，１２ｂを有するガイド部材１３が所定
間隔で設けられている。

また、各処理室２ａ，２ｂ，２ｃと抽出室３に
は、隣接する空間を移動するパレツト移送装置１
４が設けてある。このパレツト移送装置１４は、
第４図から明らかなように、図示しないピニオン
と噛合するラツク１５ａを有し、かつ、中央部に
貫通孔１７を設けたキヤリヤ本体１５と、このキ
ヤリヤ本体１５上に設けた昇降するパレツト支持
台１９とからなる。このパレツト支持体１９は上
端に凹溝からなる軸支部２１を有するとともに、
下端に前記キヤリヤ本体１５の貫通孔１８内に位
置するガイドピン１９ａ，１９ｂを備えている。

さらに、前記処理室２ａ，２ｂ，２ｃの底部中
央には、前記キヤリヤ本体１５の中央貫通孔１７
内を進退するピストンロツド２０ａを有する押上
シリンダ２０が設けてある。

一方、前記押上シリンダ２０の上方に位置する
側壁Ｂには、第５図に示すように、パレツト９の
軸部１０両端を挾持する押圧シリンダ２３ａ，２
３ｂと、一方の押圧シリンダ２３ｂを回転させる
モータ２４とからなるパレツト回転装置２２が設
けてある。

前記パレツト回転装置２２の押圧シリンダ２３
の周囲には、第１図、第３図、第６図に示すよう
に、公知のプレーナーマグネトロン方式のスパツ
タリング電極Ｃが複数放射状に配設してある。

このスパツタリング電極Ｃ（ターゲツト材２５）
は、第６図に示すように、その中心O′がパレツ
ト９に装着した処理材Ｗの中心Ｏと半径方向でず
れた位置（Ｈ＝15〜25mm）になるように配設して
ある。

つぎに、前記構成からなるマグネトロン・スパ
ツタリング装置の操作を説明する。

まず、装入室１のマガジン５に、予め複数の処
理材Ｗを環状凹部８に装着したパレツト９を各ア
ーム６の軸支部７に載置する（第２ａ図、第２ｂ
図）。そして、装入室１、各処理室２および抽出
室３を図示しない真空装置で真空にするととも
に、所定のガス、たとえば、アルゴンガスを供給
して所定のスパツタ圧とし、各仕切バルブ４を開
き、図示しないピニオンを駆動することにより、
各パレツト移送装置１４を左方（装入室１方向）
に移動させ、第１処理室２ａのパレツト移送装置
１４を装入室１に位置させる。ここで、前記シリ
ンダ装置１１を駆動して、所定アーム６を軸６ａ
を中心に軸支部７を旋回降下させ、該所定アーム
６に支持されていたパレツト９ａを前記パレツト
支持台１９の軸支部２１上に移載する（第２ｃ
図）。

ついで、前記所定アーム６は旋回上昇して元の
状態になるとともに各パレツト移送装置１４は、
図示しないピニオンの駆動により各々右方（抽出
室３側）の処理室２と抽出室３へ移動して停止し
たのち、各仕切バルブ４を閉とする。その後、各
押上シリンダ２０が作動して、ピストンロツド２
０ａが貫通孔１７内に挿入され、第４ｂ図に示す
ようにパレツト支持台１９を上昇させる。このよ
うに、パレツト支持台１９が上昇すると、これを
検知し、第５図に示すように、押圧シリンダ２３
が作動してパレツト９の軸部１０両端を挾持し
て、パレツト回転装置２２に支持すると同時に、
押上シリンダ２０の作動によつてパレツト支持台
１９が降下する。この状態で、パレツト９はパレ
ツト回転装置２２のモータ２４の駆動により所定
速度で回転するとともに、スパツタリングが開始
される。

このスパツタリング処理中、パレツト９の各環
状凹溝８に遊嵌状態で保持された処理材Ｗは、パ
レツト９の回転（自転）により、処理材Ｗの自転
中心Ｏの軌跡がターゲツト材２５の中心O′とず
れた状態で自転・公転することになる。

なお、パレツト９ａが前述したように、元の状
態になると、装入室１のマガジン５が１ピツチ前
進移動し、次パレツト９ｂが受け渡し位置に来
る。

したがつて、スパツタリング処理中におけるパ
レツト９の各処理材Ｗは、加熱→冷却→加熱を受
けるとともに、スパツタリング電極Ｃから一定方
向のみの磁界分布を受けず、つまり、処理材Ｗの
温度上昇が抑えられる一方、処理材Ｗに対するス
パツタ方向がランダムとなり、処理材Ｗの表裏は
ほぼ均一に薄膜が形成されることになる。

このようにして、一定時間スパツタ処理が行な
われると、各仕切バルブ４を開き、各パレツト移
送装置１４は、前述したように、左方（装入室１
側）に移動し、装入室１で１枚のパレツト９ｂを
受け取る一方、処理室２のパレツト支持台１９が
上昇停止すると、押圧シリンダ２３が後退して、
第１処理室２ａのパレツト９ａを支持すると同時
に、パレツト支持体１９が下降する（第２ｆ図）。
その後、パレツト移送装置１４は、右方（抽出室
３側）に移動し、装入室１のパレツト９ｂは第１
処理室２ａに、第１処理室２ａのパレツト９ａは
第２処理室内２ｂに装入される（第２ｇ図、第２
ｈ図）。ここで、前記同様パレツト９ｂの処理材
Ｗは１回目の、また、パレツト９ａの処理材Ｗは
２回目のスパツタ工程を経て、以下同様にして各
処理材Ｗは各処理室２でそれぞれスパツタ処理さ
れて完成品となる。

このように、抽出室３にパレツト９を支持した
パレツト移送装置１４が装入されると、装入室１
での動作とは逆に、下方に待機するアーム６の軸
支部７が旋回上昇して当該パレツト９を受け取
り、マガジン５の移動により、抽出室３の図示し
ない抽出口へと順次搬送される。

なお、パレツト９の装入室１内のマガジン５
（アーム６）への装着あるいは抽出室３から装置
外への抽出時には、装入室１と抽出室３は外気と
連通するため、装入室１内のマガジン５にパレツ
ト９を保持したのち、前述した操作に先立つて仕
切バルブ４を閉鎖して、装入室１内と抽出室３内
をパージし、所定雰囲気、圧力に調整することは
勿論である。

また、前記実施例では、スルー型で処理室２を
３室で構成したが、たとえばイン、アウト型でも
よくこれに限られることはない。

（実験例）約150℃に昇温したAl基板（φ130mm×1.9mmｔ）
を円板状パレツト（φ640mm）の同心円上に設け
た各環状溝（φ132mm×10ケ）部に装着し、この
パレツトを順次、第１処理室（ターゲツト材：
Cr×４ケ）、第２処理室（ターゲツト材：Co−
Ni×４ケ）、第３処理室（ターゲツト材：Ｃ×４
ケ）に移行させ、下記条件下でマグネトロン・ス
パツタリング法でCr：3000Å、Co−Ni：700Å、
Ｃ：400Åからなる膜をAl基板に形成した。

処理条件：各処理室：10^-2Torr、Arガス（15
c.c.／分）円板状パレツトの回転：25r.p.m ターゲツト材とAl基板との中心ずれ：20mm ターゲツト材寸法：125Wmm×200tmm×４〜９
mmｔ処理時間：第１処理室〜１分、第２処理室〜１分、第３処理室〜２分前記により得られたメタル磁気デイスクは、保
持力Hc：800Oe±1.5％、残留磁気Br：9600GS±
2.5％、角形比Ｓ：0.78±0.01からなる磁気特性を
有し、膜厚はデイスク全面でほぼ均一であり、ま
た、円周方向での磁気特性および電磁変換特性が
均一で、さらには、モジユレーシヨンは±４％以
内であつた。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明にかか
るマグネトロン・スパツタリング方法によれば、
処理材はパレツトの同心円上に装着されて、自
転・公転するとともに、処理材の中心軌跡が放射
状に対面配設したターゲツトの中心とずれた状態
でスパツタ処理されるようにしたため、処理材に
対するマグネツトからの磁場の影響はランダム、
すなわち、処理材は一定方向のみの磁界分布を受
けず、処理材に対するスパツタ方向がランダムと
なつて、処理材に均一な磁気性能を有する薄膜を
作成することができる。

また、処理材は、加熱と冷却とを繰り返すの
で、処理材の温度上昇が抑えられ、樹脂系処理材
にも適応でき、しかも、ターゲツト材は小型化で
き、それだけターゲツト材の利用効率が向上する
とともに、消費電力が軽減できる。さらに、混合
膜を形成する場合には、処理材は、公転数に対応
して同一ターゲツト材前を通過させることができ
るため、良質な膜ができる。

一方、本発明にかかるマグネトロン・スパツタ
リング装置によれば、処理材の公転をパレツトの
自転により行うので、所望の公転数および公転速
度を任意に制御できるとともに、処理室は小型化
できる。また、処理室は独立しているので、各処
理室毎の独立したスパツタ条件が容易に達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるマグネトロン・スパツ
タリング装置の概略平面図、第２ａ図〜第２ｈ図
は第１図においてパレツトとキヤリア本体との動
作を示す平面図と側面図、第３図は処理室の一部
破断斜視図、第４ａ図と第４ｂ図は押上シリンダ
とパレツト支持台との関係を示す正面図、第５ａ
図と第５ｂ図はパレツト回転装置の動作を示す説
明用断面図で、第６図は処理材中心とターゲツト
材中心との関係を示す説明図である。１〜装入室、２（２ａ，２ｂ，２ｃ）〜処理
室、３〜抽出室、５〜マガジン、９（９ａ，９
ｂ）〜パレツト、１４〜パレツト移送装置、１５
〜キヤリア本体、１９〜パレツト支持体、２０〜
昇降（押上）シリンダ、２２〜パレツト回転装
置、２３〜押圧シリンダ、２４〜モータ、２５〜
ターゲツト材、Ｏ〜処理材中心、O′〜ターゲツ
ト材（スパツタリング電極）中心。

Claims

【特許請求の範囲】１垂直状態のパレツトに複数の処理材を保持
し、該処理材に薄膜を形成するマグネトロン・ス
パツタリング方法において、前記パレツトに複数
の処理材を同心円上に回転自在に装着して、該処
理材を自転・公転させる一方、複数のターゲツト
材を、該ターゲツト材の中心が処理材の中心軌跡
とずれるように前記パレツトに対面して放射状に
配設することを特徴とするマグネトロン・スパツ
タリング方法。２装入室、処理室および抽出室からなり、前記
処理室に、処理材を同心円上に形成した環状凹溝
に遊嵌装着したパレツトを回転する回転機構と、
処理室の両側壁部に中心を前記処理材の中心軌跡
とずらして放射状に配設したターゲツト材を設け
るとともに、処理室と抽出室に、昇降するパレツ
ト支持台を有するパレツト移送装置を設けたこと
を特徴とするマグネトロン・スパツタリング装
置。