JPH09195042A - マグネトロン型スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲットの使用効率の大幅な向上を図ると
ともに、アーク放電の発生を抑制する。 【解決手段】 ターゲット１３と対向して回転式のマグ
ネット１４が配置されて、ターゲット１３の表面に磁界
を発生させるマグネトロン型スパッタリング装置であ
る。この回転式マグネットは、センターホール１５を中
心とする内径側に複数配される矩形状のマグネット１６
と、この矩形状のマグネット１３を囲むように配され厚
み方向に磁極を発生させる長尺状の積層マグネット２１
とからなる。そして、この長尺状の積層マグネット２１
が閉じられる両端突き合わせ部近傍にマグネット２２が
介在されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光磁気ディスク等
のディスク状光学記録媒体の製造装置の技術分野に属
し、特に、ターゲットと対向して回転式のマグネットが
配置されて、ターゲットの表面に磁界を発生させるマグ
ネトロン型スパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スパッタリング法による薄膜形成
技術により、ディスク状の基板に薄膜を形成することが
できるマグネトロン型スパッタリング装置が開発されて
いる。このマグネトロン型スパッタリング装置によれ
ば、光ディスク、光磁気ディスク等のようなディスク状
光学記録媒体の磁性薄膜が成膜されるが、その主要な構
成は、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、このバッキング
プレート上に接着されるターゲットと、このターゲット
と対向するように配置されるマグネットとからなってい
る。そして、ターゲットの下部のマグネットは、成膜速
度を向上させるために配されるもので、これによってタ
ーゲットの表面に漏洩磁界が発生する。

【０００３】ここで、このマグネットとしては、円形の
マグネットを用いるものと、角型のマグネットを用いる
ものとがあるが、このうちの円形のマグネットとして
は、図５に示すように、円形状の載置板１０２に載置さ
れ、その中央に形成されるセンターホール１０３を中心
にマグネット１０１が配されている。なお、センターホ
ール１０３は、図示しない駆動部に連動して回転するシ
ャフトが嵌合されるものであり、これにより、円形状の
載置板１０２が回転するようになされている。

【０００４】上記マグネット１０１は、このセンターホ
ール１０３を中心とする内径側に複数配される矩形状の
マグネット１０４，１０５，１０６と、厚み方向に磁極
を発生させる長尺状の積層マグネット１０７とからな
る。

【０００５】矩形状のマグネット１０４，１０５，１０
６は、センターホール１０３を中心に対応するターゲッ
トの表面の中央部分に磁界を発生させるためのもので、
センターホール１０３を囲むように配されている。

【０００６】他方、長尺状の積層マグネット１０７は、
両端面１０７ａ，１０７ｂが各々センターホール１０３
に向くように隣接して配されるとともに、長手方向がセ
ンターホール１０３を中心とする内径側から外径側に亘
って屈曲させた状態で配されている。

【０００７】そして、この従来のマグネトロン型スパッ
タリング装置を使用して、ディスク状基板に対してスパ
ッタリングを行う場合には、ターゲットの反対側に配置
されるマグネット１０１によりターゲットの表面に漏洩
磁界が発生する。

【０００８】かかる状態で、一対の電極であるバッキン
グプレートと間に電解を生じさせると、グロー放電が起
こり、イオン化したＡｒガスがターゲットをスパッタリ
ングして、ディスク状基板の表面に化合物薄膜が形成さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
従来のマグネトロン型スパッタリング装置を使用して、
実際に、スパッタリングした場合のターゲットの断面を
示したものが図６である。なお、この図６は、スパッタ
リング前のターゲットとスパッタリング後のターゲット
を比較して示す断面図である。

【００１０】この図６から明らかなように、ターゲット
１０８の外径側のスパッタリングは進んでいるが、上記
センターホール１０３の位置に対応したターゲット１０
８の中央部分１０８ａのスパッタリングが充分に行われ
ていない。

【００１１】これは、このターゲット１０８と対向する
ように配置されるマグネット１０１の位置や形状に原因
があると考えられる。

【００１２】このため、従来装置においては、このター
ゲット１０８の中央部分１０８ａに、本来ディスク状基
板上に成膜されるべき化合物薄膜１０９が堆積する現象
を生じさせていた。このようにターゲット１０８の表面
に化合物薄膜１０９が堆積すると、アーク放電を誘発す
る。

【００１３】このアーク放電時においては、局所的に大
電流が流れるが、このために、ターゲットの表面に堆積
した化合物薄膜１０９やターゲット１０８が溶融破壊さ
れ、大小さまざまな多数の粒子が飛散して、ディスク状
基板の表面に不均一に付着してしまう。これでは、作製
される基板が書き換え可能な光磁気ディスクである場合
は、図７に示すように、バイトエラーレートの増加の原
因となるばかりか、ピンホールの増加の原因となり、さ
らに、作製された光磁気ディスク等のディスク状光学記
録媒体に腐食等が発生し易くなる問題を有していた。

【００１４】加えて、アーク放電時に流れる局所的な大
電流による熱的歪によって、ターゲットに割れが生じる
原因となる。

【００１５】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、ターゲットの使用効率の大
幅な向上が図られるとともに、アーク放電の発生を抑制
することが可能なマグネトロン型スパッタリング装置を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のマグネトロン型
スパッタリング装置は、上記の目的を達成するために、
ターゲットと対向して回転式のマグネットが配置され
て、ターゲットの表面に磁界を発生させるマグネトロン
型スパッタリング装置において、上記回転式マグネット
がセンターホールを中心とする内径側に複数配される矩
形状のマグネットと、この矩形状のマグネットを囲むよ
うに配され厚み方向に磁極を発生させる長尺状の積層マ
グネットとからなり、上記長尺状の積層マグネットが閉
じられる両端突き合わせ部近傍にマグネットが配されて
なることを特徴とする。

【００１７】また、積層マグネットの両端部が閉じられ
る両端突き合わせ部間に配されるマグネットがセンター
ホールを中心とする内径側に複数配される矩形状のマグ
ネットととともにセンターホールを囲むように配され、
これら隣接同士のマグネットの磁極が異なることを特徴
とする。

【００１８】また、ターゲットの形状が円盤状であるこ
とを特徴とする。

【００１９】本発明は、積層マグネットの両端部が閉じ
る両端部間にマグネットが介在されてなることにより、
センターホールの位置に対応したターゲットの中央部分
のスパッタリングも充分に行われるようになる。したが
って、ターゲットの中央部分の表面にディスク状基板上
に成膜されるべき化合物薄膜が堆積するようなこともな
くなり、アーク放電の発生が抑制される。

【００２０】なお、積層マグネットの両端部が閉じる両
端部間にマグネットを介在させることは、従来の回転式
のマグネットには容易に行われるので、従来のマグネト
ロン型スパッタリング装置をそのまま利用して本発明の
マグネトロン型スパッタリング装置を製造することがで
きる。

【００２１】

【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。

【００２２】本実施の形態のマグネトロン型スパッタリ
ング装置は、図１に示すように、一側壁に設けられた排
気口から排気されて内部が真空状態となされる真空室１
を有し、真空制御部５によりスパッタリングに適した真
空状態に制御するようになされている。また、真空制御
部５と対向する真空室１の一側壁にスパッタガス供給部
６が設けられて、真空室１内にＡｒ等のスパッタガス及
びＮ₂等の反応性ガスを所定の圧力となるようになされ
ている。

【００２３】そして、この真空室１内に、一対の電極と
して構成されるアノード２とカソード１１が配されてい
る。

【００２４】上記アノード２には、真空室１内の上方側
に配され、ディスク状基板１０を載置する載置部３が形
成されている。

【００２５】カソード１１は、真空室１内の上方側に配
され、図２に示すように、プラズマ放電用の高圧電源７
と電源ライン８に接続されカソードとしての機能を有す
るバッキングプレート１２と、このバッキングプレート
１２上に接着して載置されるターゲット１３と、ターゲ
ット１３と対向してバッキングプレート１２の裏側に配
されるマグネット１４から構成されている。

【００２６】上記バッキングプレート１２は、その上に
低融点の金属であるターゲット１３を接着してしる。し
たがって、バッキングプレート１２の表面は、このター
ゲット１３よりも広い面積を有している。このバッキン
グプレート１２は、熱伝導性に優れた銅で形成されてい
るが、熱伝導性に優れた材質であれば、これには限定さ
れるものではない。

【００２７】ターゲット１３は、本実施の形態では、円
盤状のものが使用されているが、本発明はこのターゲッ
ト１３の形状に限定されるものではなく、角形のもので
あっても良い。

【００２８】そして、マグネット１４は、図３に示すよ
うに、円形状の載置板２０に載置される回転式のマグネ
ット１４である。このマグネット１４は、中央に図示し
ない駆動部に連動して回転するシャフトが嵌合されるセ
ンターホール１５が形成されており、このセンターホー
ル１５を中心として回転する。

【００２９】この回転式のマグネット１４は、センター
ホール１５を中心とする内径側に配される矩形状のマグ
ネット１６と、この矩形状のマグネット１６を囲むよう
に配される長尺状の積層マグネット２１とから構成され
ている。

【００３０】まず、上記内径側に配される矩形状のマグ
ネット１６は、センターホール１５を囲むように、３つ
マグネット１７，１８，１９で構成され、これら３つマ
グネット１７，１８，１９は、各々の長手方向１７ａ，
１８ａ，１９ａをセンターホール１５に向けて配されて
いる。

【００３１】他方、上記長尺状の積層マグネット２１
は、薄膜のマグネットを複数重ね合わせて構成されてい
る。そして、こん長尺状の積層マグネット２１は、図３
中に符号Ｎ，Ｓで示すような、積層マグネット２１の厚
み方向に磁極を発生させるものである。

【００３２】また、この長尺状の積層マグネット２１
は、その両端面２１ａ，２１ｂが各々センターホール１
５に向くように隣接して配されるとともに、センターホ
ール１５を中心とする内径側から外径側に亘って屈曲さ
せた状態で配されている。

【００３３】そして、積層マグネット２１は、その両端
部が隣接される側に矩形状のマグネット２２が介在され
ている。すなわち、この矩形状マグネット２２は、両端
面２１ａ，２１ｂが隣接する積層マグネット２１の一方
の端部側と他方の端部側との間に介在されてなる。この
積層マグネット２１は、上記内径側に配される矩形状の
マグネット１６とは異なり、その長手方向２２ａはセン
ターホール１５に向いておらず、その一側部２２ｂがセ
ンターホール１５に向けた状態で介在されている。

【００３４】ここで、これらセンターホール１５を囲む
ように配される矩形状のマグネット１７，１８，１９と
２２は、その隣接同士の磁極が異なることが好ましい。
しかし、本発明では、少なくともこれらの矩形状のマグ
ネット１７，１８，１９，２２がセンタホール１５を囲
むように配されていれば、必ずしも、その隣接同士の磁
極が異なることまでは要求されないものとする。

【００３５】このような実施の形態のマグネトロン型ス
パッタリング装置を使用して、ディスク状基板１０に対
してスパッタリングを行う場合には、まず、真空室１内
を真空制御部５によりスパッタリングに適した真空状態
に制御する。例えば、１×１０^-4Ｐａ以下とする。その
後、スパッタガス供給部５により真空室１内にＡｒ等の
スパッタガス及びＮ₂等の反応性ガスを所定の圧力とな
るように供給する。

【００３６】この状態で、上記高圧電源７により、バッ
キングプレート１２に所定の負電位を印加する。する
と、一対の電極であるアノード２とカソード１１間に電
解が生じ、グロー放電が起こってイオン化したＡｒガス
がターゲット１３をスパッタリングする。その結果、上
記ターゲット１３からターゲット材料が原子等の状態と
なって叩き出され、このターゲット材料がディスク状基
板１０の表面に堆積して、さらに反応性ガスと反応する
ことで、ＳｉＮよりなる化合物薄膜が形成される。

【００３７】ここで、マグネッターゲット１３の反対側
に配置される回転式のマグネット１４が配置されてい
る。したがって、この回転式のマグネット１４により、
ターゲット１３の表面に広い範囲に平行磁場を発生させ
る。この場合の平行磁場は、いわゆるトロイダル型の一
種のトンネル状のものである。

【００３８】すなわち、長尺状の積層マグネット２１の
厚み方向に磁極が発生するために（図３中、Ｎ、Ｓは磁
極を示す。）、図４に示すように、ターゲット１３の表
面１３ａから徐々にスパッタリングされる。

【００３９】そして、本実施の形態においては、積層マ
グネット２１の両端部２１ａ，２１ｂ側に矩形状のマグ
ネット２２が介在されてなるから、ターゲット１３の外
径側のみならず、センターホール１５の位置に対応した
ターゲット１３の中央部分１３ａにおいてもスパッタリ
ングが充分に行われる。

【００４０】ところで、従来の装置によれば、図５に示
すように、ターゲットの中央部分に化合物薄膜が堆積を
防止しようとするために、センターホールを中心とする
内径側に複数配される矩形状のマグネット等の形状や位
置について種々の工夫がなされていたが、図６に示すよ
うに、ターゲットの中央部分はスパッタリングが充分に
行われず、このために、円形状のターゲットの中央部分
に化合物薄膜が堆積してしまっていた。

【００４１】これに対して、本実施の形態の装置によれ
ば、上記従来の場合の図６と図４とを比較すれば明らか
なように、実際に、スパッタリングを行った場合にも、
ターゲット１３の中央部分１３ｂにおける化合物薄膜の
堆積が生じるようなことがなかった。したがって、この
化合物薄膜の堆積が原因となって発生するアーク放電の
発生を抑制することができ、その結果、本実施の形態の
装置により化合物薄膜が成膜されて製造される光磁気デ
ィスク等は、バイトエラーや、ピンホールがなく、しか
も、腐食等の問題もない精度の高いものとなる。また、
アーク放電の発生を抑制することができために、ターゲ
ット１３の割れも防止することができる。

【００４２】以上、本実施の形態では、ディスク状基板
に化合物薄膜を成膜して、磁気ディスクを製造する場合
について説明したが、本発明は、光磁気ディスク等の円
盤状のディスク状光学記録媒体の製造においてディスク
状基板に対して化合物薄膜を成膜するような場合のみな
らず、磁気テープ等の長尺な磁気記録媒体の製造におい
てベースフィルムに対して化合物薄膜を成膜するような
場合にも適用できるものである。

【００４３】

【発明の効果】本発明のマグネトロン型スパッタリング
装置によれば、長尺状の積層マグネットが閉じる両端部
近傍にマグネットが介在されてなることにより、センタ
ーホールの位置に対応したターゲットの中央部分のスパ
ッタリングも充分に行われるようになり、そのため、タ
ーゲットの表面の中央部分にディスク状基板上に成膜さ
れるべき化合物薄膜が堆積するような事態を有効に防止
することができる。

【００４４】したがって、ターゲットの使用効率の大幅
な向上が図られるとともに、ターゲットの表面に堆積し
た化合物薄膜によって発生するアーク放電の発生を抑制
することができる。このため、製造される磁気記録媒体
は、バイトエラーや、ピンホールがなく、しかも、腐食
等の問題もない精度の高いものとなる効果を有する。

【００４５】また、アーク放電の発生を抑制することが
できために、ターゲットの割れも防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のマグネトロン型スパッ
タリング装置の構成を模式的に示す図である。

【図２】上記マグネトロン型スパッタリング装置のカソ
ードの構造を示す断面図である。

【図３】上記マグネトロン型スパッタリング装置のマグ
ネットの構成を示す平面図である。

【図４】上記装置によるスパッタリング前のターゲット
とスパッタリング後のターゲットを比較して示す断面図
である。

【図５】従来のマグネトロン型スパッタリング装置のマ
グネットの構成を示す平面図である。

【図６】従来のマグネトロン型スパッタリング装置にお
けるスパッタリング前のターゲットとスパッタリング後
のターゲットを比較して示す断面図である。

【図７】アーク放電数と光磁気ディスクの平均バイトエ
ラーレートとの関係を示す図である。

【符号の説明】

２ アノード １０ ディスク状基板 １１ カソード １３ ターゲット １４ （回転式の）マグネット １５ センターホール １６、１７，１８、１９ 矩形状のマグネット ２１ 長尺状の積層マグネット ２２ 積層マグネットの両端部側に介在される矩形状の
マグネット ２１ａ，２１ｂ 長尺状の積層マグネットの端面 Ｎ，Ｓ 磁極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットと対向して回転式のマグネッ
   トが配置されて、ターゲットの表面に磁界を発生させる
   マグネトロン型スパッタリング装置において、 上記回転式マグネットがセンターホールを中心とする内
   径側に複数配される矩形状のマグネットと、 この矩形状のマグネットを囲むように配され厚み方向に
   磁極を発生させる長尺状の積層マグネットとからなり、 上記長尺状の積層マグネットが閉じられる両端突き合わ
   せ部近傍にマグネットが配置されてなることを特徴とす
   るマグネトロン型スパッタリング装置。
2. 【請求項２】 長尺状の積層マグネットが閉じられる両
   端突き合わせ部近傍に配されるマグネットがセンターホ
   ールを中心とする内径側に複数配される矩形状のマグネ
   ットととともにセンターホールを囲むように配され、こ
   れら隣接同士のマグネットの磁極が異なることを特徴と
   する請求項１記載のマグネトロン型スパッタリング装
   置。
3. 【請求項３】 ターゲットの形状が円盤状であることを
   特徴とする請求項１記載のマグネトロン型スパッタリン
   グ装置。