JPH08325718A

JPH08325718A - 成膜方法

Info

Publication number: JPH08325718A
Application number: JP13442895A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Sasahara; 勝郎笹原; Yukihiro Kojika; 行広小鹿
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【構成】ターゲット５が載置されたバッキングプレー
ト６の背面側にマグネットを配設してスパッタリング法
により膜形成を行うマグネトロンスパッタ方式におい
て、上記バッキングプレート６の背面側にマグネット溝
８を設け、このマグネット溝８にマグネット７を嵌合し
て配設する。【効果】マグネット上部とターゲットの最表部との距
離が短くなり、その分ターゲット上における磁場強度が
大きくなる。この結果、ターゲットの使用効率が向上す
るとともに成膜速度が高速化する。したがって、本発明
によれば、磁気記録媒体の製造等、マグネトロンスパッ
タリング方式を用いる製造工程において製造効率の向上
を図ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
リング方式による成膜方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁気記録媒体としては、非磁
性支持体上に酸化物磁性粉末或いは合金磁性粉末等の磁
性粉末材料と有機バインダーを主体とする磁性層が形成
されてなる、いわゆる塗布型の磁気記録媒体が広く使用
されている。一方、高密度磁気記録への要求の高まりと
ともに、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｏ等
の金属磁性材料を、メッキ法や真空薄膜形成手段（真空
蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法
等）によってポリエステルフィルムやポリアミド、ポリ
イミドフィルム等の非磁性支持体上に直接被着した、い
わゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案され注目を
集めている。

【０００３】この金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は、抗
磁力や角形比等に優れ、磁性層の厚みを極めて薄くでき
る為、記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さく短波
長での電磁変換特性に優れるばかりでなく、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。即ち、この金属磁性薄膜型の磁気記録媒
体は、磁気特性的な優位さ故に高密度磁気記録の主流に
なると考えられる。

【０００４】更に、電磁変換特性に優れ、より大きな出
力が得られるものとして、金属磁性材料を斜め方向から
蒸着することで磁性層が形成された斜方蒸着タイプの磁
気記録媒体も提案され実用化されている。ところで、更
なる高密度化の流れからスペーシング損失を少なくする
為に、上述のような蒸着テープ等の金属磁性薄膜型の磁
気記録媒体においては、媒体表面が平滑化される傾向に
ある。

【０００５】しかし、このように媒体表面の平滑化が進
むと、それに伴ってヘッドと媒体間の摩擦力が増大し、
媒体に生ずる剪断応力は大きくなる。そこで、このよう
な摺動耐久性が厳しくなる状況下にあっては、耐久性を
向上させる目的で、例えば上記非磁性支持体の表面に微
小の突起を形成する方法等が提案されている。これによ
り、ヘッドとの実質的な接触面積が減少し、著しく耐久
性が向上する。

【０００６】また、例えばハイバンド８ミリビデオテー
プ（Ｈｉ８）等に応用されている金属磁性薄膜型の磁気
記録媒体では、磁性層上に潤滑剤を塗布し、低摩擦性を
確保することにより、実用的に問題のない耐久性が得ら
れるようになっている。ところが、デジタルＶＴＲ（ビ
デオテープレコーダ）等においては、高記録密度化とと
もにデータの転送レートも高速となるため、ヘッドと媒
体の相対スピードはアナログ記録の場合の２倍以上とな
る。

【０００７】このように、ヘッドが高速回転するような
ＶＴＲでは、媒体が受けるダメージも大きくなるため、
媒体自身の耐久性を更に向上させなければならない。こ
のような状況に対して、上記磁性層表面にカーボン膜や
石英（ＳｉＯ₂）膜、ジルコニア（ＺｒＯ₂）膜等から
なる保護膜を形成する技術が検討されており、特にスチ
ルモードでの耐久性を向上させるには非常に大きな効果
が得られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記カーボ
ン膜のような保護膜の成膜方法としては、例えばスパッ
タリング法等が使用されている。スパッタリング法で
は、電場や磁場を利用してＡｒガス等の不活性ガスの電
離（プラズマ化）を行い、電離されたＡｒイオン（プラ
ズマ粒子）を加速することによってターゲット原子をは
じき出す。はじき出された原子は上記ターゲットと対向
配設される基板上に堆積し、目的とする膜が形成され
る。

【０００９】しかしながら、このプロセスにより上記保
護膜を形成した場合、一般的に成膜速度が遅く、工業的
見地からは問題がある。このため、マグネトロンスパッ
タリング法の採用も検討されている。このマグネトロン
スパッタリング法は、ターゲットの背面側にバッキング
プレートを介してマグネットを配設し、これによってタ
ーゲット表面に磁界が形成されるようにしたものであ
る。この方式では、ターゲット表面に形成された磁界に
よってターゲット近傍にプラズマ粒子が拘束され、プラ
ズマ粒子がターゲットに効率良く衝突する。したがっ
て、基本的なスパッタリング方式に比べて高速成膜がな
されることになる。

【００１０】しかしながら、ターゲットの背面側に配置
されたマグネットからの磁束は、バッキングプレート、
ターゲットを透過してターゲット表面に磁界を形成する
ため、その間で磁界強度が弱くなり、期待する程には成
膜速度が上げられないのが実情である。

【００１１】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであって、スパッタ膜が高速成膜
できる成膜方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【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、ターゲットが載置されたバッキングプ
レートの背面側にマグネットを配設してスパッタリング
法により膜形成を行う成膜方法において、上記バッキン
グプレートにマグネット溝が設けられていることを特徴
とするものである。

【００１３】本発明では、スッパタリング法、特にマグ
ネトロンスパッタ方式の成膜方法に適用されるものであ
る。このマグネトロンスパッタリング方式は、ターゲッ
トが載置されたバッキングプレートの背面側にマグネッ
トを配設することで、ターゲット表面に磁界が形成され
るようにし、この磁界によってターゲット近傍にプラズ
マ粒子が拘束されるようにしたものである。ターゲット
近傍に拘束されたプラズマ粒子は効率良くターゲットに
衝突することから、高速成膜がなされることになる。

【００１４】本発明では、このようなマグネトロンスパ
ッタリング方式において、ターゲットが載置されるバッ
キングプレートにマグネット溝を設け、このマグネット
溝内に、マグネットを嵌合させて配設するようにする。
マグネット溝内にマグネットを嵌合させて配置すると、
マグネット上部からターゲットの最表部までの距離が溝
深さ分だけ短縮される。その結果、ターゲット上にはよ
り強度の大きな磁場が形成され、ターゲットの使用効率
が向上するとともに、より一層の高速成膜化が実現する
ことになる。

【００１５】なお、上記マグネット溝は、上記バッキン
グプレートの背面側に所定の深さを有する溝として形成
されても良く、上記バッキングプレートを貫通し、更に
は該バッキングプレート上に載置された上記ターゲット
の背面に及んで形成されても良い。

【００１６】いずれにしても、上記マグネットの上部
（即ち、上記マグネット溝の底部）と上記ターゲットの
最表部間の距離が４〜１６ｍｍとなるように、溝深さを
設定することが望ましい。このような成膜方法は、たと
えば磁気記録媒体の保護膜の成膜方法として使用され
る。保護膜は、例えばカーボン膜や石英（ＳｉＯ₂）
膜、ジルコニア（ＺｒＯ₂）膜等である。この成膜方法
を使用すると、これら各種材料膜が高速成膜され、磁気
記録媒体の製造効率が向上することになる。

【００１７】なお、磁気記録媒体において、磁性層は例
えば真空薄膜形成技術によって形成される金属磁性薄膜
である。この金属磁性薄膜を構成する金属磁性材料は従
来よりこの種の磁気記録媒体において使用されているも
のがいずれも使用可能であり、特に限定されるものでは
ない。

【００１８】具体的に例示するならば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ等の強磁性金属、Ｆｅ−Ｃｏ，Ｃｏ−Ｏ，Ｆｅ−Ｃｏ
−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｕ，Ｃｏ−Ｃｕ，Ｃｏ−Ａｕ，Ｃｏ−
Ｐｔ，Ｍｎ−Ｂｉ，Ｍｎ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃ
ｒ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等の強磁性合金等が挙げら
れる。磁性層は、これらの単層膜であっても良いし、多
層膜であっても良い。

【００１９】また、上記非磁性支持体と上記金属磁性薄
膜間、或いは多層膜の場合には、各層間の付着力の向
上、並びに抗磁力の制御等のために、下地層、又は中間
層を設けても良い。更に、例えば磁性層表面近傍が耐食
性の改善等のために酸化物となっていても良い。

【００２０】この金属磁性薄膜を形成する真空薄膜形成
技術としては、真空下で上述の金属磁性材料を加熱蒸発
させ上記非磁性支持体上に被着せしめる真空蒸着法や、
上記金属磁性材料の蒸発を放電中で行うイオンプレーテ
ィング法、アルゴンを主成分とする雰囲気中でグロー放
電を起こし生じたアルゴンイオンでターゲット表面の原
子をたたき出すスパッタリング法等、いわゆるＰＶＤ技
術がいずれも使用可能である。

【００２１】勿論、本発明が適用される磁気記録媒体の
構成としては、これに限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲での変更、例えば必要に応じて
バックコート層を形成したり、上記非磁性支持体上に下
塗り層を形成したり、潤滑剤層等の各種層を形成するこ
とはなんら差し支えない。この場合、上記バックコート
層に含まれる非磁性顔料、樹脂結合剤、或いは上記潤滑
剤層に含まれる材料等としては、従来公知のものがいず
れも使用可能である。

【００２２】

【作用】ターゲットが載置されたバッキングプレートの
背面側にマグネットを配設してスパッタリングを行う成
膜方法において、バッキングプレートの背面側にマグネ
ット溝を設け、このマグネット溝内に、マグネットを嵌
合させて配設するようにすると、マグネット上部からタ
ーゲットの最表部までの距離が短縮される。その結果、
ターゲット上にはより強度の大きな磁場が形成され、タ
ーゲットの使用効率が向上するとともにより一層の高速
成膜化が実現することになる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。なお、本実施例は磁気記録媒体の保
護膜の成膜に本発明を適用した例である。

【００２４】まず、本実施例で保護膜の形成に用いたマ
グネトロンスパッタリング装置について説明する。上記
マグネトロンスパッタリング装置は、図１に示すよう
に、頭部に設けられた排気孔１２より排気されることで
内部が所定の真空度となされた真空槽１３内において、
被処理体であるテープ状の非磁性支持体１が、図１中の
反時計回り方向に定速回転する送りロール３から反時計
回り方向に定速回転する巻き取りロール４に向かって順
次走行するようになされている。

【００２５】これら送りロール３側から巻き取りロール
４側に亘って上記非磁性支持体１が走行する中途部に
は、該非磁性支持体１を図１中下方に引き出すように設
けられるとともに、上記各ロール３，４の径よりも大径
となされた円筒キャン１１が図１中時計回り方向に定速
回転するように設けられている。

【００２６】なお、上記送りロール３、巻き取りロール
４及び円筒キャン１１は、それぞれ上記非磁性支持体１
の幅と略同じ長さからなる円筒状をなすものである。従
って、このマグネトロンスパッタリング装置において
は、上記非磁性支持体１が、上記送りロール３から順次
送り出され、上記円筒キャン１１の外周面に沿って通過
し、更に上記巻き取りロール４に巻き取られていくよう
になされている。

【００２７】一方、上記真空槽１３内には、上記円筒キ
ャン１１の下方に角型のターゲット５（厚さ８ｍｍ）が
設けられている。上記非磁性支持体１には、これら円筒
キャン１１とターゲット５の間を通過する際に上記ター
ゲットからのターゲット原子が被着し、保護膜が形成さ
れる。

【００２８】このターゲット５は、図２に示すように、
背面側にマグネット７が配置されたバッキングプレート
６（厚さ２０ｍｍ）上に載置固定されている。上記マグ
ネット７を模式的に図３及び図４に示す。なお、図３は
マグネットを上から見た平面図であり、図４はマグネッ
トの側面図である。このマグネットは、このように略中
央にアイランド状に配設された直方体型の内マグネット
７ｂ（幅２５ｍｍ、高さ４０ｍｍ）と、該内マグネット
７ｂを囲むように形成されてなる外マグネット７ｃ（外
形寸法：縦１９５ｍｍ×横８５５ｍｍ×高さ４０ｍｍ、
肉厚３０ｍｍ）とからなる。この内マグネット７ｂ及び
外マグネット７ｃは、図２に示すようにマグネット支持
プレート７ｄによって垂直に支持され、箱型の外枠９
（外形寸法：縦２５０ｍｍ×横９００ｍｍ×高さ６５ｍ
ｍ）内に収納されるかたちで配設される。

【００２９】上記内マグネット７ｂと外マグネット７ｃ
は、互いに異なる極性を有する磁石であり、これら内マ
グネット７ｂと外マグネット７ｃ間に発生する磁界が上
記バッキングプレート６を介して配置された上記ターゲ
ット５の上側に現れるようになされている。なお、ここ
では、上記内マグネット７ｂがＮ極、上記外マグネット
７ｃがＳ極とされる。

【００３０】また、上記バッキングプレート６にはマグ
ネット溝８が貫通し、さらにこのバッキングプレート６
上に載置されたターゲット５の裏面に及んで、当該マグ
ネット溝８が形成されている。そして、上記マグネット
７は、これらマグネット溝８内に嵌合配設されている。
したがって、この装置では、このマグネット溝８の深さ
分だけ、上記マグネット７の上部から上記ターゲット５
の表面５ａまでの距離ｄが短くなり、上記ターゲット５
の表面５ａにおける磁場強度が大きくなる。この結果、
該ターゲット５の使用効率が向上し、成膜速度の向上が
図られる。

【００３１】なお、上記マグネット７の上部から上記タ
ーゲット５の表面５ａまでの距離ｄは、４〜１６ｍｍと
されることが望ましい。また、この例では、マグネット
溝８がバッキングプレートを貫通し、さらにターゲット
の裏面にまで及んで形成されているが、ターゲットに溝
加工を施すのが困難であるような場合には、図５に示す
ように、マグネット溝８を、バッキングプレート６の裏
面に所定の深さを有する溝として設けるようにしても良
い。この場合、マグネット溝の深さが浅い分若干効果は
緩和であるが、それでも十分に成膜速度を向上できる。

【００３２】次に、実際に磁気記録媒体の製造工程で上
記マグネトロンスパッタリング装置を採用し、バッキン
グプレートにマグネット溝を設ける効果を検討した。

【００３３】実施例１先ず、厚さ１０μｍのポリエチレンテレフタレートから
なるベースフィルム上に、斜め蒸着法によりＣｏ₈₀Ｎｉ
₂₀（但し、数値は組成比である。）合金からなる膜厚２
００ｎｍの金属磁性薄膜を形成し、磁性層を設けた。

【００３４】続いて、上記マグネトロンスパッタリング
装置を用いて、金属磁性薄膜上に膜厚１０ｎｍの硬質カ
ーボン保護膜を形成し、磁気テープを作製した。但し、
ここで用いたマグネトロンスパッタリング装置は、図５
に示すようにマグネット溝８がバッキングプレート６の
裏面に所定の深さを有する溝として形成されたタイプの
ものである。マグネットの上部からターゲットの表面ま
での距離ｄは１６ｍｍである。また、その他のスパッタ
条件は以下の通りである。

【００３５】ガス圧：０．８Ｐａ基板間距離：８０ｍｍ投入パワー：１０Ｗ／ｃｍ²

【００３６】実施例２保護膜を形成するに際して、図４に示すようにマグネッ
ト溝８がバッキングプレート６を貫通し、さらにターゲ
ット５の裏面にまで及んで形成されたタイプのマグネト
ロンスパッタリング装置を用いたこと以外は実施例１と
同様にして磁気テープを作製した。なお、マグネットの
上部からターゲットの表面までの距離ｄは４ｍｍであ
る。

【００３７】比較例保護膜を形成するに際して、図６に示すようにバッキン
グプレート６，ターゲット５のいずれにもマグネット溝
が形成されておらず、マグネット７の上部がバッキング
プレート６の背面に接したタイプのマグネトロンスパッ
タリング装置を用いたこと以外は実施例１と同様にして
磁気テープを作製した。なお、マグネットの上部からタ
ーゲットの表面までの距離ｄは２８ｍｍである。

【００３８】以上の実施例１及び実施例２、比較例で保
護膜の成膜に用いたマグネトロンスパッタリング装置に
ついて、ターゲット上に形成される磁場の強度及び成膜
速度を表１に示す。但し、磁場強度は、図４，図５及び
図６にそれぞれ示すｘ点での水平磁場強度である。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１に示すように、マグネトロンスパッタ
リング装置のバッキングプレートにマグネット溝を形成
した実施例１では、マグネット上部からターゲット表面
までの距離ｄが１６ｍｍと短いことからターゲット上に
３００Ｏｅと強度の大きな磁場が形成される。このた
め、成膜速度が２００ｎｍ／分と高速化されている。ま
た、マグネット溝をバッキングプレートからターゲット
に及んで形成した実施例２では、ターゲット上の磁場強
度が５００Ｏｅとさらに大きく、成膜速度も２８０ｎｍ
／分と非常に速い。

【００４１】これに対して、バッキングプレート，ター
ゲットのいずれにもマグネット溝８を形成していない比
較例では、マグネット上部からターゲット表面までの距
離ｄが２８ｍｍである。このため、ターゲット上に水平
磁場強度を十分に確保することができずに、成膜速度も
１５０ｎｍ／分と他に比べて遅い。

【００４２】このことから、マグネトロンスパッタリン
グ方式において、バッキングプレート、さらにはターゲ
ットに及んでマグネット溝を形成することは、成膜速度
の向上を図る上で有効であることがわかった。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、ターゲットが載置されたバッキングプレ
ートの背面側にマグネットを配設してスパッタリング法
により膜形成を行うマグネトロンスパッタ方式におい
て、上記バッキングプレートの背面側にマグネット溝を
設け、このマグネット溝にマグネットを嵌合して配設す
るので、マグネット上部とターゲットの最表部との距離
が短くなり、その分ターゲット上における磁場強度が大
きくなる。この結果、ターゲットの使用効率が向上する
とともに成膜速度が高速化する。したがって、本発明に
よれば、磁気記録媒体の製造等、マグネトロンスパッタ
リング方式を用いる各種製造分野において製造効率の向
上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したマグネトロンスパッタリング
装置の一構成例を示す模式図である。

【図２】上記マグネトロンスパッタリング装置におい
て、マグネット溝が形成されたバッキングプレート及び
ターゲットを示す断面図である。

【図３】マグネット溝に嵌合して配置されたマグネット
を示す平面図である。

【図４】上記マグネットの模式図である。

【図５】マグネット溝が形成されたバッキングプレート
を示す模式図である。

【図６】マグネット溝が形成されていないバッキングプ
レートを示す模式図である。

【符号の説明】

１非磁性支持体（被処理体）３送りロール４巻き取りロール５ターゲット６バッキングプレート７マグネット８マグネット溝１１円筒キャン１２排気系１３真空槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲットが載置されたバッキングプレ
ートの背面側にマグネットを配設してスパッタリング法
により膜形成を行う成膜方法において、上記バッキングプレートの背面側にマグネット溝が設け
られていることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】上記マグネット溝が上記バッキングプレ
ートを貫通して設けられていることを特徴とする請求項
１記載の成膜方法。
【請求項３】上記ターゲットの背面側にマグネット溝
が設けられていることを特徴とする請求項２記載の成膜
方法。
【請求項４】上記マグネットの上部から上記ターゲッ
トの最表部までの距離が４〜１６ｍｍであることを特徴
とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項５】上記ターゲットが保護膜材料であり、磁
気記録媒体の保護膜が形成される請求項１記載の成膜方
法。