JPH09125246A

JPH09125246A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH09125246A
Application number: JP28418495A
Authority: JP
Inventors: Takashi Chiba; 隆嗣千葉; Yukihiro Kojika; 行広小鹿
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ターゲットの使用効率、使用可能時間、成膜
レート、非磁性支持体の幅方向の膜厚分布等を向上させ
て、これによって均一な保護膜の磁気記録媒体を製造す
る。【解決手段】冷却キャンの周面を走行する非磁性支持
体に対してスパッタリングを行うスパッタリング装置に
おいて、非磁性支持体２の幅方向Ｈの両端部となるマグ
ネット２２の両端部２２Ａ，２２Ｂを角形ターゲット２
１から離間するような形状とされてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気テープ等の磁
気記録媒体の製造装置に属する技術分野に属し、特に、
磁性層となる磁性薄膜を真空蒸着により非磁性支持体上
に形成してなる磁気記録媒体の保護膜形成に好適なスパ
ッタリング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁気記録媒体としては、酸化
物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等の粉末磁性材料を塩
化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、ポリエステル樹脂、
ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等の有機結合剤中に分
散せしめた磁性塗料を非磁性支持体上に塗布、乾燥する
ことにより作成される塗布型の磁気記録媒体が広く使用
されている。

【０００３】これに対して、ビデオテープレコーダー
（ＶＴＲ）等の分野においては、高画質化を図るため
に、高密度磁気記録化が一層強く要求されており、これ
に対応する磁気記録媒体として、Ｃｏ−Ｎｉ系合金、Ｃ
ｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｏ系等の金属磁性材料を、メッ
キや真空薄膜形成技術（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
支持体上に磁性層として直接被着した、いわゆる強磁性
金属薄膜塗布型の磁気記録媒体が提案され注目を集めて
いる。

【０００４】そして、この強磁性金属薄膜塗布型の磁気
記録媒体においては、電磁変換特性を向上させ、より大
きな出力を得ることが出来るようにするために、該磁気
記録媒体の磁性層を形成する場合、磁性層を斜めに蒸着
する斜め蒸着が提案され実用化されている。したがっ
て、このような金属薄膜媒体は、磁気特性的な優位さ故
に今後の高密度磁気記録媒体の主流となると考えられ
る。

【０００５】ところで、これら強磁性金属薄膜塗布型の
磁気記録媒体は、耐久性、耐錆性に問題があると言われ
ており、従来、コーティングによる潤滑剤、防錆剤など
の有機材料の検討や、微粒子を磁性層形成前に非磁性支
持体上に予め塗布する、いわゆる下塗り技術の検討がな
されている。

【０００６】しかしながら、これらの技術では、特殊な
環境化における使用や、業務用のような過酷な使用に充
分に対応することができず、新たな手法として、真空蒸
着、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等の真空薄膜形成
手段による表面保護膜の検討が行われている。

【０００７】このような状況の中、スパッタリング法に
よる保護膜形成技術により、耐久性、耐錆性に優れた磁
気記録媒体の製造装置が開発されているが、このスパッ
タリング法による保護膜の形成は、その成膜速度が遅い
ため生産性に劣るという不都合が生じる。

【０００８】このような不都合を回避して、成膜速度を
向上させるために、ターゲットの下部にマグネットを配
置し、これによってターゲット表面に形成されている漏
洩磁界を利用するマグネトロン型スパッタリング装置が
用いられている。

【０００９】このマグネトロン型スパッタリング装置
は、図８及び図９に示すように、非磁性支持体であるベ
ースフィルム１０２を外周表面に走行させながら支持す
る円筒状の冷却キャン１０１と、この冷却キャン１０１
の下方位置にカソードターゲット１０５とが設けられい
る。

【００１０】そして、カソードターゲット１０５は、電
源に接続されカソード電極としての機能を有するバッキ
ングプレート１０６と、バッキングプレート１０６上に
接着される角形ターゲット１０７と、バッキングプレー
ト１０６下に角形ターゲット１０７と対向するように平
行状態に配置されるマグネット１０８とよりなる構成で
ある。

【００１１】マグネット１０８は、図８及び図９に示す
ように、断面がＥ状を呈して、センターポールと、この
センターポールの周囲を取り囲む矩形環状のマグネット
リングとから構成されており、これらセンターポールと
マグネットリングは、互いに異なる極性（例えば、セン
ターポールがＳ極、マグネットリングがＮ極）とされて
いる。

【００１２】そして、マグネット１０８は、図９に示す
ように、その両端部１０８Ａ，１０８Ｂが該マグネット
１０８が収納されるカソードケースに形成されるマスク
１１０に被覆されている。

【００１３】したがって、このスパッタリング装置を使
用して、ベースフィルム１０２に対してスパッタリング
を行う場合には、電離（プラズマ）されたアルゴンイオ
ンを加速することにより、その運動エネルギーにより角
形ターゲット１０７の原子をはじき出して、そのはじき
出された原子がベースフィルム１０２に堆積し、目的と
する薄膜を形成することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来装
置は、非磁性支持体であるベースフィルム１０２が冷却
キャン１０１により図中時計方向に走行されるが（図８
参照）、このとき角形ターゲット１０７と対向するよう
に平行状態に配置されるマグネット１０８の形状に対応
して、図１２に示すように、角形ターゲット１０７表面
が部分的に侵食される、いわゆるエロージョンの問題が
生じる。エロージョンは、角形ターゲット１０７により
発生する磁界の大きさが一様でないため、この表面磁界
によって生じるプラズマ密度にむらが生じ、このプラズ
マ密度の高い部分のみが集中的にスパッタリング（消
費）される現象である。

【００１５】このように、スパッタリングが均一でない
場合には、スパッタリングされにくい部分が使用するこ
とができなくなり、角形ターゲット１０７の使用効率が
低下する。また、エロージョンの進行は、スパッタリン
グレートを減少させるとともに、角形ターゲット１０７
の寿命を短くする等の問題がある。

【００１６】しかも、このプラズマ密度のむらは、ター
ゲット１０７の使用効率を低下させるだけでなく、被着
される保護膜１１１にも影響を与えている。

【００１７】すなわち、磁束密度の模式図である図１０
及び図１３に示すように、角形ターゲット１０７により
発生する表面磁界が部分ごとにかなりのプラズマのむら
があることがわかる。これはマグネット１０７の形状や
スパッタリング装置の構成と密接に関係しており、この
ままスパッタリングした場合、ベースフィルム１０２上
に形成される保護膜１１１は、図１１及び図１２に示す
ように、角形ターゲット１０７上での磁束密度が高い
（濃い）部分１０９Ａは、厚い膜１１１ａ，１１１ｃが
被着され、磁束密度が低い（薄い）部分１０９Ｂは、薄
い膜１１１ｂが被着される。

【００１８】このため、かかる成膜状態を解消するため
に、従来装置では、図９に示すように、カソードケース
にマスク１１０を取り付けることによって、ベースフィ
ルム１０２上の磁性層の上にに均一な薄膜の保護膜を被
着させるようにしている。

【００１９】しかしながら、従来装置のようにマスク１
１０を取り付けると、膜厚の薄い部分のみを採用した結
果として、スパッタレートを減少させるばかりでなく、
ターゲット１０７の使用効率も悪くなる問題を有する。

【００２０】なお、円形のマグネットを用いてこれを変
身して回転させ、より広範囲に均一にターゲット上に磁
界を発生させる構成が提案されている。

【００２１】しかしながら、この場合は、ターゲットと
して円形ターゲットが用いられるため、非磁性支持体と
いう長尺物に対するマグネトロン型連続スパッタリング
装置としては不適当である。

【００２２】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
て提案されたものであって、いわゆるマグネトロン型連
続スパッタリング装置において、ターゲットの使用効
率、使用可能時間、成膜レート等を向上させるととも
に、非磁性支持体の幅方向の両端部における膜厚分布の
均一化させることすることを目的とし、これによって高
精度の保護膜が形成された磁気記録媒体を効率よく製造
できるスパッタリング装置を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、電源に接続されカソード電極としての機
能を有するバッキングプレートと、バッキングプレート
上に接着される角形ターゲットと、バッキングプレート
下に角形ターゲットと対向するように配置されるマグネ
ットとを少なくとも備え、非磁性支持体に対してスパッ
タリングを行うスパッタリング装置において、上記非磁
性支持体の幅方向の両端部となるマグネットの両端部を
角形ターゲットとは反対側に湾曲させてなることを特徴
とする。

【００２４】角形ターゲットが使用されるスパッタリン
グ装置において、非磁性支持体の幅方向の両端部となる
マグネットの両端部は、表面磁界が強く発生する。した
がって、本発明によれば、非磁性支持体の幅方向の両端
部となるマグネットの両端部を角形ターゲットから離間
するような形状とされてなることにより、表面磁界が強
く発生するマグネットの両端部を角形ターゲットから遠
ざけることができる。この結果、角形ターゲットの表面
磁界を見かけ上均一にすることができ、角形ターゲット
の表面の局部的な侵食（エロージョン）を防止すること
ができる。

【００２５】また、マグネットの両端部を角形ターゲッ
トから離間するような形状にさせることにより、薄膜磁
性層をベースフィルム１の幅方向の両端部に対してほぼ
均一に形成することができる。したがって、膜厚のむら
がなくなる。

【００２６】また、従来、この磁束密度が濃い部分のベ
ースフィルムへの薄膜蒸着を抑えていたマスクも必要が
なくなる。このため、従来のマスクに覆われていた範囲
の角形ターゲットも有効に使用できるようになり、より
広範囲に、かつ、均一にターゲットをスパッタリングさ
せることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施の形
態を実験結果に基づいて説明する。

【００２８】図１に示すように、スパッタリング装置
は、頭部と低部にそれぞれ設けられた排気口１５から排
気されて内部が真空状態となされた真空室１内に、図中
の時計回り方向に定速回転する送りロール３と、図中の
時計回り方向に定速回転する巻取りロール４とが設けら
れ、これら送りロール３から巻取りロール４にテープ状
の非磁性支持体であるベースフィルム２が順次走行する
ようになされている。

【００２９】そして、これら送りロール３から巻取りロ
ール４側に上記ベースフィルム２が走行する中途部に
は、各ロール３，４の径よりも大径となされた冷却キャ
ン５が設けられている。この冷却キャン５の周面には、
ベースフィルム２が巻き付けられ、したがって冷却キャ
ン５も前記ロール３，４と同期して図中の時計回り方向
に定速回転する構成とされる。

【００３０】また、上記送りロール３、巻取りロール
４、及び、冷却キャン５は、それぞれベースフィルム２
の幅と略同じ長さからなる円筒状をなすものであり、ま
た、冷却キャン５には、内部に図示しない冷却装置が設
けられ、上記ベースフィルム２の温度上昇による変形等
を抑制し得るようになされている。

【００３１】したがって、ベースフィルム２は、送りロ
ール３から順次送り出され、さらに上記冷却キャン５の
周面を通過し、巻取りロール４に巻取られて行くように
なされている。尚、上記送りロール３と記冷却キャン５
との間及び該冷却キャン５６と上記巻取りロール４との
問にはそれぞれガイドロール６，７が配設され、上記送
りロール３から冷却キャン５及び該冷却キャン５から券
取りロール４にわたって走行するベースフィルム２に所
定のテンションをかけ、該ベースフィルム２が円滑に走
行するようになされている。

【００３２】また、上記真空室１内には、上記冷却キャ
ン５の下方にカソードターゲット８が設けられ、このカ
ソードターゲット８の表面にターゲットとして金属磁性
材料９が接着されている。

【００３３】ここでカソードターゲット８は、図２乃至
図４に示すように、電源（図示せず）に接続されカソー
ド電極としての機能を有するバッキングプレート２３
と、バッキングプレート２３上に接着される角形ターゲ
ット２１と、前記バッキングプレート２３の裏側に配置
されるマグネット２２と、これらを収納するカソードケ
ース２５よりなる。

【００３４】カソードケース２５は、筺体状を呈してい
るが、従来装置のものとは異なり、マスクは形成されて
いない。

【００３５】バッキングプレート２３表面は、平面が四
角形状の角形ターゲット２１を載置するため該ターゲッ
ト２１よりも大きな面積を有する。

【００３６】マグネット２２は、図３及び図４に示すよ
うに、所定の長さを有するセンターポール２２ａと、こ
のセンターポール２２ａの周囲を取り囲む矩形環状のマ
グネットリング２２ｂとから構成されており、これらセ
ンターポール２２ａとマグネットリング２２ｂは、互い
に異なる極性（例えば、センターポール２２ａがＳ極、
マグネットリング２２ｂがＮ極）とされている。

【００３７】そして特に、上記マグネット２２の両端部
２２Ａ，２２Ｂが角形ターゲット２とは角形ターゲット
２１から離間するような形状とされてなる。すなわち、
本実施の形態においては、図３及び図６に示すように、
マグネット２２の両端部２２Ａ，２２Ｂは、非磁性支持
体であるベースフィルム２の幅方向Ｈが図中斜め下方
（角形ターゲット２１の反対方向）に湾曲させてなり、
中央部分は角形ターゲット２１と平行状態に形成されて
いる。

【００３８】ここで、上記マグネット２２の両端部２２
Ａ，２２Ｂが角形ターゲット２１から離間するような形
状とは、上記のような湾曲形状の他に、折曲されたもの
でも良く、その形状は特に限定されるものではない。そ
して、この湾曲等の形状は、角形ターゲット２１の表面
磁界を見かけ上均一になるように調整することとする。
なお、図６は、ベースフィルム２の長手方向から見た上
記マグネット２２の断面図である。

【００３９】ところで、従来装置では、このマグネット
１０８は、角形ターゲット１０７に対してどの部分も同
一の距離をもった平行状態に設置されていた（図１３参
照）。しかし、このマグネット１０８の表面磁界はベー
スフィルム１０２の幅方向となる両端部１０８Ａ，１０
８Ｂが表面磁界が強く働く。このために、図９に示すよ
うに、マスク１１０が設けられていた。

【００４０】これに対して、本実施の形態では、図３及
び図６に示すように、マグネット２２の両端部２２Ａ，
２２Ｂを湾曲させることにより、この両端部２２Ａ，２
２Ｂを角形ターゲット２１から遠ざけるように形成され
ている。

【００４１】そこで次に、上記構成のスパッタリング装
置を使用して磁気記録媒体を製造した。そして、本実施
の形態のスパッタリング装置によるターゲット２１の使
用効率と使用可能時間、成膜レート及びテープ幅方向の
膜厚の分布をそれぞれ測定した。ここでは、従来のマグ
ネットが平行状態のものを比較例とした。

【００４２】まず、本実施の形態、比較例ともに、非磁
性支持体であるベースフィルム２上に、厚さ２００ｎｍ
のＣｏ₉₀Ｎｉ₁₀よりなる磁性層を、酸素中で角度５０°
をもって斜方蒸着した。この後、例えばＳｉＯ₂、Ｓｉ
Ｏ₃Ｎ₄，ＳｉＮ_X，ＢＮ，カーボン、ＺｎＯ₂ 等の例え
ばカーボンよりなる薄膜の保護膜２９を上述のいわゆる
マグネトロン型連続スパッタリング装置により被着形成
した。

【００４３】この場合、ＤＣマグネトロンの構成とし
て、Ａｒガス雰囲気中において、このＡｒガスを０．５
Ｐａ、パワー密度を６．８Ｗ／ｃｍ² として連続スパッ
タリングを行った。

【００４４】この場合、ターゲット２１の材料は、カー
ボンを用い、マグネット２２はフェライトにより構成し
た。

【００４５】これら実施の形態と比較例のスパッタリン
グ装置によるターゲット２１の使用効率と、使用可能時
間と、幅１２０ｍの範囲における膜厚の分布と、更に、
ターゲット使用初期と、７０Ｈ後における成膜レート
（成膜速度）をそれぞれ測定した。その結果を表１に示
す。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１から分かるように、角形ターゲット２
１の下部に、両端部２２Ａ、２２Ｂを変形加工したマグ
ネット２２を設置することで、ベースフィルム２上に被
着される膜厚分布の均一性、及び、ターゲット２１の使
用効率が向上して、さらに成膜レートをも向上させるこ
とがわかる。特に、ターゲット２１の使用効率が大幅に
向上していることがわかる。

【００４８】そして、ターゲット２１の使用効率の向上
は、ターゲット材使用時間の長期化を図ることができ
る。さらに、エロージョンの改善は、成膜レートのター
ゲット２１の使用時間による劣化を大幅に防ぐことがで
きる。

【００４９】すなわち、比較例である従来装置によれ
ば、マグネット１０８が角形ターゲット１０７に対して
平行状態に設置されていたために、このままスパッタリ
ングした場合、比較例に示すように、局部的に侵食する
結果となる（図１２参照）。

【００５０】しかし、本実施の形態によれば、マグネッ
ト２２の両端部２２Ａ，２２Ｂを湾曲させることによ
り、この両端部２２Ａ，２２Ｂを角形ターゲット２１か
ら遠ざけることができる。その結果、角形ターゲット２
１の表面磁界を見かけ上均一にすることができ、図５と
図１２との比較すれば明らかなように、ターゲット２１
の局部的な侵食を軽減することができる。なお、図５及
び図１２は、角形ターゲット表面のエロージョンの発生
状態を示す模式図である。

【００５１】また、マグネットの両端部２２Ａ，２２Ｂ
を湾曲化させることにより、ベースフィルム２上に形成
される薄膜も、図７に示すように、ベースフィルム１の
幅方向に対してほぼ均一に形成することができる。すな
わち、図７と図１１とを比較すると明らかなように、本
実施の形態のスパッタリング装置により製造された磁気
テープは、ベースフィルム２上の磁性層の上に形成され
る保護膜２９がベースフィルム２の幅方向の端部２９
ａ，２９ｃでも中央２９ｂでもほぼ均一である。

【００５２】したがって、保護膜の膜厚にむらがなくな
り、この磁束密度が高い（濃い）部分２９ａ，２９ｃへ
の薄膜蒸着を抑えていた従来装置のマスクも必要がなく
なる。このため、このマスクに覆われていた範囲の角形
ターゲット２１も有効に使用できるようになり、従来形
状のマグネットを使用していた比較例に比べ、大幅に角
形ターゲット２１の使用効率が向上する。さらに、従来
装置のように、カソードケースにマスクを設ける必要が
ないので、装置の部品点数の削減が図られる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、非磁性支持体の幅方向
の両端部となるマグネットの両端部を角形ターゲットか
ら離間するような形状とされてなるために、表面磁界が
強く発生するマグネットの両端部を角形ターゲットから
遠ざけることができ、角形ターゲットの表面の局部的な
侵食であるエロージョンの発生を防止することができ
る。

【００５４】また、マグネットの両端部を湾曲させるこ
とにより、薄膜磁性層をベースフィルムの幅方向に対し
てほぼ均一に形成することができる。

【００５５】したがって、ターゲットの使用効率、ター
ゲットの使用可能時間、さらに、成膜レート等を大幅に
向上させることができるとともに、高精度の保護膜が形
成された磁気記録媒体を効率よく製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング装置の構成を模式的に
示す図である。

【図２】上記スパッタリング装置のカソードターゲット
の構造を示す概略断面図である。

【図３】上記スパッタリング装置のマグネットの斜視図
である。

【図４】上記スパッタリング装置のマグネットの平面図
である。

【図５】上記スパッタリング装置のターゲット表面のエ
ロージョンの発生状態を示す模式的な平面図である。

【図６】上記スパッタリング装置のマグネットの模式的
な側面図である。

【図７】上記スパッタリング装置により薄膜保護層を形
成した状態を示す模式図である。

【図８】従来のスパッタリング装置の構成を示す断面図
である。

【図９】従来のスパッタリング装置のカソードターゲッ
トの構造を示す図である。

【図１０】上記カソードターゲットの磁束密度を示す模
式図である。

【図１１】従来のスパッタリング装置により非磁性支持
体上に薄膜を形成した状態を示す模式図である。

【図１２】上記従来のスパッタリング装置のターゲット
表面のエロージョンの発生状態を示す模式的な平面図で
ある。

【図１３】上記カソードターゲットの磁束密度を示す模
式的な側面図である。

【符号の説明】

２非磁性支持体（ベースフィルム）８カソードターゲット２１ターゲット２２マグネット２２ａセンターポール２２ｂマグネットリング２２Ａ，２２Ｂマグネットの両端部２５カソードケース２９保護膜Ｈ非磁性支持体の幅方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源に接続されカソード電極としての機
能を有するバッキングプレートと、バッキングプレート
上に接着される角形ターゲットと、バッキングプレート
下に角形ターゲットと対向するように配置されるマグネ
ットとを少なくとも備え、冷却キャンの周面を走行する
非磁性支持体に対してスパッタリングを行うスパッタリ
ング装置において、非磁性支持体の幅方向の両端部に位置するマグネットの
両端部が角形ターゲットから離間するような形状とされ
てなることを特徴とするスパッタリング装置。