JPH09195041A

JPH09195041A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH09195041A
Application number: JP415796A
Authority: JP
Inventors: Takashi Chiba; 隆嗣千葉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構造でターゲットの残量を正確に測定
する。【解決手段】ターゲット２１の裏面であるマグネット
との対向面２１ｂ側に消耗度を判別する孔２０が複数形
成されてなる。

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】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７及び図８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とが設けられて
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
接着されるターゲット１０７と、バッキングプレート１
０６下にターゲット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に示すように、
センターポール１０８ａと、このセンターポール１０８
ａの周囲を取り囲む矩形環状のマグネットリング１０８
ｂとから構成されており、これらセンターポール１０８
ａとマグネットリング１０８ｂ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】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。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のスパ
ッタリング装置においては、ターゲット１０７のプラズ
マ密度が高い部分のみが集中的にスパッタリング（消
費）されるエロージョンという現象が生じる。そして、
この現象が進むと、ターゲット１０７がその表面１０７
ａから裏面１０７ｂまで部分的に貫通してしまう事態が
生じて、バッキングプレート１０６上のターゲット１０
７の載置面をスパッタリングしてしまうという問題があ
る。しかも、ターゲット１０７が部分的に貫通してしま
った状態で、ベースフィルム１０２上の磁性層の上に薄
膜の保護膜を被着させても、均一な薄膜を成膜すること
ができなくなる問題がある。

【００１４】これを防止するためには、ターゲット１０
７の残量を測定する装置を別途設けることが考えられる
が、これでは装置が複雑かつ高価なものとなる問題があ
る。

【００１５】他方、ターゲット１０７の残量を測定する
手段が設けられていないと、上記の問題とは逆に、図９
に示すように、ターゲット１０７に残量部分１０７ｃが
ありながらターゲット１０７を交換しなければならない
事態が生じ得る。すなわち、実際には、ある程度まで使
用したターゲット１０７について、まだ、残量部分１０
７ｃがあっても、ターゲット１０７の使用を控えるか、
或いは、ボンディング処理を施して、再使用しているの
が実情である。このような事態は、ターゲット１０７の
使用効率の低下を招くこととなる。

【００１６】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、簡易な構造でターゲッ
トの残量を正確に測定することが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。

【００１７】

【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、真空室内に、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
ングプレート上に載置されるターゲットと、バッキング
プレート下にターゲットと対向するように配置されるマ
グネットとを配して、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、ターゲットのマグネ
ットとの対向面側に消耗度を判別する孔が複数形成され
てなることを特徴とする。

【００１８】また、消耗度を判別する孔が複数形成され
てなることを特徴とする。

【００１９】本発明は、ターゲットのマグネットとの対
向面側に消耗度を判別する孔が形成されてなることか
ら、ターゲットの消耗（侵食）が進んで、この消耗度を
判別する孔が現れた場合にスパッタリングを中止するよ
うにする。

【００２０】このようにして、ターゲットの消耗度を判
別する孔が現れた場合にスパッタリングを中止すること
により、ターゲットがその表面から裏面まで部分的に貫
通してしまう事態を有効に防止することができる。

【００２１】また、ターゲットの残量を測定すれば、タ
ーゲットに残量部分ありながらターゲットを交換するよ
うな事態を有効に防止することができる。

【００２２】

【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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】ここでカソードターゲット８は、図２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。

【００２９】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。

【００３０】マグネット２２は、図２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。

【００３１】そして特に、角形ターゲット２１には、図
３及び図４に示すように、その裏面であるマグネット２
２との対向面２１ｂ側に消耗度を判別する孔２０が形成
されている。なお、この角形ターゲット２１は、カーボ
ン材の保護膜を成膜するためのターゲットである。

【００３２】この消耗度を判別する孔２０は、直径Ｒが
５ｍｍ程度のもので、角形ターゲット２１の裏面２１ｂ
からの深さＤが数ｍｍ程度に設定されている。これは、
角形ターゲット２１の残量部分２１ｃを極力少なくする
ようにするためである（図６参照）。

【００３３】ここで、消耗度を判別する孔２０の深さＤ
は、スパッタリングのパワーを考慮して対応をとること
が好ましい。スパッタリングのパワーが強い場合、消耗
度を判別する孔２０の深さＤが浅いと、スパッタリング
を中止しても、余熱により角形ターゲット２１が表面２
１ａから裏面２１Ｂまで部分的に貫通してしまう恐れが
あるために、消耗度を判別する孔２０の深さＤは深く設
定しておく方が良い。

【００３４】なお、本実施の形態においては、消耗度を
判別する孔２０は、角形ターゲット２１の裏面２１ｂか
ら深さＤの数ｍｍ程度に設定されているが、本発明は、
角形ターゲット２１のマグネット２２との対向面２１ｂ
側に形成されてなるものであれば、必ずしも、本実施の
形態の消耗度を判別する孔２０に限定されるものではな
いことは勿論である。

【００３５】そして、上記消耗度を判別する孔２０は、
マグネット２２の漏洩磁界が高く、角形ターゲット２１
の侵食が大きな部分に設けることが好ましい。

【００３６】そこで、角形ターゲット２１の侵食が大き
な部分について、以下、検討する。

【００３７】まず、角形ターゲット２１と対向するよう
に配置されるマグネット２２の形状に対応して、角形タ
ーゲット２１の表面が部分的に侵食される、いわゆるエ
ロージョンという現象は、角形ターゲット２１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。

【００３８】この現象は、上記角形ターゲット２１を例
にした模式図である図５及び図６を用いて説明すると、
角形ターゲット２１の中央部分Ｈ３と一方両端部Ｈ４，
Ｈ４を除く部分Ｈ２に強く現れている。これはマグネッ
ト２１の形状やスパッタリング装置の構成と密接に関係
している。

【００３９】すなわち、上記マグネット２２において
は、図２に示すように、センターポール２２ａとマグネ
ットリング２２ｂの間Ｈ１に、トロイダル型の一種のト
ンネル状の表面磁界が生じるものである。したがって、
スパッタリング装置によって、グロー放電が起こりイオ
ン化したアルゴンガス（放電プラズマ）は、ほぼこのト
ンネル周辺に拘束された角形ターゲット２１の表面をス
パッタリングする。

【００４０】したがって、このような角形ターゲット２
１においては、センターポール２２ａとマグネットリン
グ２２ｂの間Ｈ１に対応する、図５及び図６に示すよう
な角形ターゲット２１の中央部分Ｈ３と一方両端部Ｈ
４，Ｈ４を除く部分Ｈ２が、漏洩磁界が強い部分である
と考えられる。

【００４１】このような事実から、上記角形ターゲット
２１の中央部分Ｈ３と一方両端部Ｈ４，Ｈ４を除く部分
Ｈ２に、消耗度を判別する孔２０を設けることが良く、
本実施の形態においては、かかる部分Ｈ２に１０個の消
耗度を判別する孔２０を設けた。

【００４２】したがって、本実施の形態においては、角
形ターゲット２１の消耗が進んで、消耗度を判別する孔
２０が現れた場合、この消耗度を判別する孔２０の確認
を目安として、スパッタリングを中止する。すなわち、
スパッタリング中にカーボン材の保護膜を成膜するため
の角形ターゲット２１の寿命が近づいた場合、一定時間
毎にエロージョンを観察して、１０個の消耗度を判別す
る孔２０のうちの１個でも確認した時点で、スパッタリ
ングを中止すると良い。このような確認手段により、消
耗の激しい角形ターゲット２１の寿命を正確に把握する
ことができるようになる。

【００４３】このような消耗度を判別する孔２０は、角
形ターゲット２１を製造する際に、例えば、機械加工に
より形成されたり、型材を用いて形成される。

【００４４】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角形ターゲット２１の使用
効率と角形ターゲット２１の使用可能時間をそれぞれ測
定した。ここでは、従来の消耗度を判別する孔２０がな
いものを比較例とした。

【００４５】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（重量％）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。なお、ベースフィル
ム２の厚さは、１０μｍである。

【００４６】この後、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＯ₃Ｎ₄，Ｓ
ｉＮ_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。

【００４７】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。また、角形ターゲット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。

【００４８】これら実施の形態と比較例のスパッタリン
グ装置による角形ターゲット２１の使用効率と角形ター
ゲット２１の使用可能時間それぞれ測定した。その結果
を表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１から分かるように、角形ターゲット２
１の裏面２１ｂ側に消耗度を判別する孔２０が複数形成
された実施の形態の方は、このような消耗度を判別する
孔２０が形成されていない従来の比較例と比較して、角
形ターゲットの使用効率と角形ターゲットの使用可能時
間が大幅に向上していることがわかる。具体的には、本
実施の形態においては、比較例よりも、角形ターゲット
の使用効率が倍になり、角形ターゲットの使用可能時間
が１５時間も長く使用することができるようになった。

【００５１】そして、角形ターゲット２１の裏面２１ｂ
側に消耗度を判別する孔２０を複数形成することは、こ
れを目安として、スパッタリングを中止することによ
り、角形ターゲット２１の交換時期を正確に把握するこ
とができ、角形ターゲット２１がその表面２１ａから裏
面２１ｂまで部分的に貫通する前に交換することができ
る。

【００５２】したがって、残量があっても、従来のよう
に、角形ターゲット２１の使用を控えるか、或いは、ボ
ンディング処理を施して、再使用するような必要もなく
なる。また、バッキングプレート２３上の角形ターゲッ
ト２１の載置面をスパッタリングしてしまったり、ベー
スフィルム２の磁性層の上の均一な保護膜形成に影響を
与えることもない。

【００５３】以上、本実施の形態においては、角形ター
ゲットの場合につい説明したが、本発明は、円形ターゲ
ットの場合にも適用できるものであることは言うまでも
ない

【００５４】。

【発明の効果】本発明のスパッタリング装置によれば、
ターゲットのマグネットとの対向面側に消耗度を判別す
る孔が複数形成されてなることから、ターゲットの消耗
が進んで、消耗度を判別する孔が現れた場合に、この消
耗度を判別する孔の確認を目安にスパッタリングを中止
するができるようになり、簡易な構造でターゲットの残
量を正確に測定することができる。

【００５５】そして、このようにしてターゲットの残量
を測定することにより、ターゲットに残量がありながら
ターゲットを交換するような事態を有効に防止すること
ができるために、ターゲットの使用効率とターゲットの
使用可能時間を大幅に向上させることができる。

【００５６】また、ターゲットの消耗度を判別する孔が
現れた場合にスパッタリングを中止することにより、タ
ーゲットがその表面から裏面まで部分的に貫通してしま
う事態を有効に防止することができ、支持体の磁性層の
上の均一な保護膜形成に影響を与えるようなこともなく
なる。

【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】スパッタリング装置の角形ターゲットの背面図
である。

【図４】角形ターゲットの側面図である。

【図５】角形ターゲットの背面図であり、エロージョン
の強弱を模式的に示す図である。

【図６】角形ターゲットの側面図であり、エロージョン
の強弱を模式的に示す図である。

【図７】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８】従来のスパッタリング装置のマグネットの平面
図である。

【図９】従来のスパッタリング装置のターゲットの断面
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２０消耗度を判別する孔２１（角形）ターゲット２１ｂターゲットのマグネットとの対向面（ターゲッ
トの裏面）２２ａセンターポール２２ｂマグネットリング２５カソードケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室内に、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
ングプレート上に載置されるターゲットと、バッキング
プレート下にターゲットと対向するように配置されるマ
グネットとを配して、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、ターゲットのマグネットとの対向面側に消耗度を判別す
る孔が形成されてなることを特徴とするスパッタリング
装置。
【請求項２】消耗度を判別する孔が複数形成されてな
ることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装
置。