JPH09209140A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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JPH09209140A
JPH09209140A JP1596096A JP1596096A JPH09209140A JP H09209140 A JPH09209140 A JP H09209140A JP 1596096 A JP1596096 A JP 1596096A JP 1596096 A JP1596096 A JP 1596096A JP H09209140 A JPH09209140 A JP H09209140A
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JP
Japan
Prior art keywords
target
magnet
magnetic
sputtering
pole
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1596096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsuhiro Abe
淳博 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09209140A publication Critical patent/JPH09209140A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a film forming speed and the efficiency of using a target and to suppress the occurrence of arcing by disposing a magnet in the lower part of the target and generating parallel magnetic fields on the target surface at the time of forming the protective film of a magnetic recording medium by sputtering. SOLUTION: A cathode 8 of the device is composed of the target 10, a backing plate 14 and the magnet 11 for generating the magnetic field on the target surface 10a and is installed in a cathode case 15. At this time, a lifting means 21 is penetrated in the lower part of this cathode case 15 to make the target 10 freely liftable. A center pole 12 of a specified length constituting the magnet 11 and a magnet ring 13 of a rectangular annular shape to enclose this pole are formed to the polarities different from each other. As a result, the magnetic poles 12a, 13a of the magnet are so set as to be made higher than the target surface 10a in compliance with the consumption of the target 10 during sputtering by the height adjustment of the target 10, by which the ideal parallel magnetic films are generated and maintained on the target surface 10a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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
ング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field of a manufacturing apparatus of a magnetic recording medium such as a magnetic tape, and particularly,
The present invention relates to a sputtering apparatus suitable for forming a protective film for a magnetic recording medium, which is formed by forming a magnetic thin film to be a magnetic layer on a support by vacuum evaporation.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a magnetic recording medium, a powder magnetic material such as an oxide magnetic powder or an alloy magnetic powder is used as a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, a polyester resin,
2. Description of the Related Art A coating type magnetic recording medium prepared by coating a magnetic coating material dispersed in an organic binder such as urethane resin or polyurethane resin on a non-magnetic support and drying it is widely used.

【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。
On the other hand, in the field of video tape recorders (VTRs) and the like, there is a strong demand for high-density magnetic recording in order to achieve high image quality, and as a magnetic recording medium corresponding thereto, Co-Ni alloy, C
Non-magnetic support of polyester film, polyamide, polyimide film, etc. for metal magnetic materials such as o-Cr alloys and Co-O based on plating or vacuum thin film forming technology (vacuum evaporation method, sputtering method, ion plating method, etc.) A so-called ferromagnetic metal thin film coating type magnetic recording medium, which is directly deposited on the body as a magnetic layer, has been proposed and has attracted attention.

【0004】そして、この強磁性金属薄膜型の磁気記録
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、磁性層であ
る強磁性金属薄膜を形成する場合、磁性材料を斜めに蒸
着する斜め蒸着が提案され実用化されている。
In this ferromagnetic metal thin film type magnetic recording medium, a ferromagnetic metal thin film, which is a magnetic layer, is formed in order to improve electromagnetic conversion characteristics and obtain a larger output. In this case, oblique vapor deposition in which a magnetic material is obliquely vapor-deposited has been proposed and put to practical use.

【0005】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。ただし、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。
It is considered that such a metal thin film medium will become the mainstream of high density magnetic recording media in the future because of its superior magnetic properties. However, magnetic recording media coated with ferromagnetic metal thin films are said to have problems with durability and rust resistance. Conventionally, organic materials such as lubricants and rust preventives by coating have been investigated, and fine particles have been used. A so-called undercoating technique has been studied in which a non-magnetic support is preliminarily coated before forming a magnetic layer.

【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。
[0006] However, these techniques cannot sufficiently cope with the use in a special environment and the harsh use such as the business use, and as a new method, vacuum deposition, sputtering, plasma CVD, etc. A surface protective film has been studied by a vacuum thin film forming means.

【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。
Under these circumstances, a manufacturing apparatus for a magnetic recording medium having excellent durability and rust resistance has been developed by the protective film forming technique by the sputtering method. However, since the film forming speed is slow, there is a problem that productivity is poor.

【0008】そこで、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。
Therefore, in order to avoid such an inconvenience and to improve the film formation rate, a magnetron type sputtering apparatus is used in which a magnet is arranged below the target and the leakage magnetic field formed on the target surface is utilized thereby. Is used.

【0009】このマグネトロン型スパッタリング装置に
は、円形のマグネットを用いてこれを偏心して回転さ
せ、より広範囲に均一にターゲット上に磁界を発生させ
る構成のものと、角型のマグネットを用いるものとがあ
るが、磁気テープ等の長尺物に対しては、このうちの角
型のマグネットを用いるものが採用されている。
In this magnetron type sputtering apparatus, a circular magnet is used to eccentrically rotate the magnet to generate a magnetic field uniformly over a wider area, and a magnet using a square magnet. However, for a long object such as a magnetic tape, the one using the square magnet is adopted.

【0010】図7及び図8に示すものは、上記角型のマ
グネットを用いたマグネトロン型連続スパッタリング装
置のカソード101の一例である。
FIG. 7 and FIG. 8 show an example of the cathode 101 of the magnetron type continuous sputtering apparatus using the above rectangular magnet.

【0011】このカソード101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1
02と、バッキングプレート102上に接着される角形
ターゲット103と、バッキングプレート102や角形
ターゲット103等を水等の冷媒が流される配管104
a,104bによって冷却する冷却機構部104と、バ
ッキングプレート102下に角形ターゲット103と対
向するように配置されるマグネット106と、このマグ
ネット106を収納するカソードケース107とから構
成されている。
The cathode 101 is a backing plate 1 which is connected to a power source and has a function as a cathode electrode.
02, a rectangular target 103 adhered on the backing plate 102, and a pipe 104 through which a refrigerant such as water flows through the backing plate 102, the rectangular target 103 and the like.
The cooling mechanism portion 104 for cooling by a and 104b, a magnet 106 arranged below the backing plate 102 so as to face the rectangular target 103, and a cathode case 107 that houses the magnet 106.

【0012】マグネット106は、断面が略々E字状を
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の先
端、すなわち角形ターゲット103との対向面は、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。
The magnet 106 has a substantially E-shaped cross section and is composed of a center pole and a rectangular ring-shaped magnet ring surrounding the center pole. That is, the surfaces facing the rectangular target 103 have polarities different from each other (for example, the center pole is the S pole and the magnet ring is the N pole).

【0013】したがって、この従来のスパッタリング装
置を使用して、冷却キャン109に搬送されるベースフ
ィルム108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10
3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108に堆積され、目的とする薄膜を形成
することができる。
Therefore, when performing sputtering on the base film 108 conveyed to the cooling can 109 using this conventional sputtering apparatus,
By accelerating the ionized (plasma) argon ions, the kinetic energy of the argon target 10
The atoms of No. 3 can be ejected, and the ejected atoms can be deposited on the base film 108 to form a target thin film.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来装置では、非磁性支持体であるベースフィルム1
08が冷却キャン109により図中時計方向に走行され
るが、このとき角形ターゲット103と対向するように
配置されるマグネット106の形状に対応して、ターゲ
ット103の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、マグネット
106の発生する磁界が角形ターゲット103表面付近
で湾曲してプラズマを閉じこめているため、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。
By the way, in the above conventional apparatus, the base film 1 which is a non-magnetic support is used.
08 is driven in the clockwise direction in the figure by the cooling can 109. At this time, the surface of the target 103 is partially eroded corresponding to the shape of the magnet 106 arranged so as to face the rectangular target 103. The problem of so-called erosion arises. Erosion is a phenomenon in which the magnetic field generated by the magnet 106 is curved near the surface of the rectangular target 103 to confine the plasma, so that only the high plasma density portion is concentrated (sputtered).

【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薄膜形成に
使用されず、角形ターゲット103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、ターゲット103の寿命を短
くする等の問題がある。
As described above, when the sputtering is not uniform, the portion that is difficult to be sputtered is not used for forming the thin film, and the usage efficiency of the rectangular target 103 is reduced. Further, the progress of erosion causes a problem that the sputtering rate is reduced and the life of the target 103 is shortened.

【0016】また、薄膜の成膜時に角形ターゲット10
3の表面に形成される磁場は、湾曲状であるために、こ
のまま搬送されるベースフィルム108上に保護膜を成
膜すると、ターゲット103上での磁束密度が高い(濃
い)部分は、厚い膜が被着され、磁束密度が低い(薄
い)部分は、薄い膜が被着される。
In addition, when forming a thin film, the rectangular target 10 is used.
Since the magnetic field formed on the surface of No. 3 is curved, if a protective film is formed on the base film 108 conveyed as it is, a thick (dark) magnetic flux density portion on the target 103 is a thick film. Is deposited, and a thin film is deposited on the (thin) portion where the magnetic flux density is low.

【0017】さらに、このような角形ターゲットの表面
に湾曲した磁場が発生する従来装置では、プラズマ密度
が低い部分には、逆に、スパッタ膜が付着して、ダスト
の原因となり、さらに、付着した膜が絶縁膜である場合
は、それが帯電してアーキングを生じさせ、ベースフィ
ルムに損傷を与えていた。
Further, in the conventional apparatus in which a curved magnetic field is generated on the surface of such a rectangular target, a sputtered film is conversely adhered to a portion having a low plasma density, which causes dust, and further adheres. When the film was an insulating film, it was charged and caused arcing, damaging the base film.

【0018】このため、従来、マグネット106の形状
や位置等にさまざまな工夫がなされたものが提案されて
はいるが、角形ターゲット103の表面に理想的な平行
磁場を発生させるものは未だ開発されていない。
For this reason, although various proposals have been made in the past regarding the shape and position of the magnet 106, those that generate an ideal parallel magnetic field on the surface of the rectangular target 103 have not yet been developed. Not not.

【0019】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、ターゲットの表面にス
パッタリングに最適な平行磁場を発生させることによ
り、ターゲットの使用効率、成膜レート等を向上させる
とともに、スパッタリング装置に見られるアーキングの
発生を抑制することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and in a so-called magnetron type continuous sputtering apparatus, by generating a parallel magnetic field optimum for sputtering on the surface of the target, It is intended to improve the use efficiency, the film formation rate, and the like, and to suppress the occurrence of arcing found in a sputtering apparatus.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、上記の目的を達成し課題を解決するために、タ
ーゲットと、このターゲット表面に磁界を発生させるマ
グネットとを備え、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、マグネットの磁極がタ
ーゲットの表面近傍に位置するように設けられているこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above objects and solve the problems, a sputtering apparatus of the present invention comprises a target and a magnet for generating a magnetic field on the surface of the target, A sputtering apparatus for performing sputtering is characterized in that a magnetic pole of a magnet is provided near a surface of a target.

【0021】また、ターゲットに高低を変える昇降手段
が設けられていることを特徴とする。
Further, the target is provided with an elevating means for changing the height.

【0022】さらに、マグネットが磁極が異なるセンタ
ーポールとこのセンターポールの周囲を取り囲む環状の
マグネットリングとから構成され、ターゲットにマグネ
ットの磁極に対応して貫通穴が形成されていることを特
徴とする。
Further, the magnet is composed of a center pole having different magnetic poles and an annular magnet ring surrounding the center pole, and a through hole is formed in the target corresponding to the magnetic pole of the magnet. .

【0023】本発明のスパッタリング装置は、マグネッ
トの磁極がターゲットの表面近傍に位置するように設け
られているために、ターゲットの表面にスパッタリング
に最適な平行磁場を発生させるようになる。
In the sputtering apparatus of the present invention, since the magnetic poles of the magnet are provided in the vicinity of the surface of the target, a parallel magnetic field optimum for sputtering is generated on the surface of the target.

【0024】また、ターゲットの高低を変える昇降手段
が設けられることにより、スパッタリング中にターゲッ
トの消耗に合わせてマグネットの高さを変えることがで
き、そのため、ターゲットの表面にスパッタリングに最
適な平行磁場を発生させるようになる。
Further, the height of the magnet can be changed according to the consumption of the target during the sputtering by providing the raising / lowering means for changing the height of the target. Therefore, a parallel magnetic field optimum for the sputtering is formed on the surface of the target. Will be generated.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施の形
態を図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】本実施の形態のスパッタリング装置は、図
1に示すように、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。
As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus according to the present embodiment has a structure in which a vacuum chamber 1 is evacuated from exhaust ports 15 provided in the head and the lower part to make a vacuum inside. A feed roll 3 that rotates at a constant speed in the clockwise direction and a take-up roll 4 that rotates at a constant speed in the clockwise direction in the figure are provided. The base film 2, which is a support, is designed to run sequentially.

【0027】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。
A cooling can 5 having a diameter larger than the diameter of each of the rolls 3 and 4 is provided in the middle of the traveling of the base film 2 from the feed roll 3 to the winding roll 4 side. . On the peripheral surface of this cooling can 5,
The base film 2 is wound, and therefore the cooling can 5 is also configured to rotate at a constant speed in the clockwise direction in the figure in synchronization with the rolls 3 and 4.

【0028】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。
The feed roll 3, the take-up roll 4, and the cooling can 5 are respectively provided in the base film 2.
The cooling can 5 is provided with a cooling device (not shown) inside so as to suppress deformation and the like of the base film 2 due to temperature rise. Has been done.

【0029】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5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。
Therefore, the base film 2 is sequentially fed from the feed roll 3, passes through the peripheral surface of the cooling can 5, and is wound up by the winding roll 4. Incidentally, the feed roll 3 and the cooling can 5 described above.
Guide rolls 6 and 7 are provided between the cooling can 5 and the take-up roll 4, respectively, and travels from the feed roll 3 to the cooling can 5 and from the cooling can 5 to the ticket taking roll 4. A predetermined tension is applied to the base film 2 to be smoothly moved.

【0030】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8が設けられ、このカソード8の
上面にターゲット10として金属磁性材料9が接着され
ている。
A cathode 8 is provided below the cooling can 5 in the vacuum chamber 1, and a metallic magnetic material 9 is adhered to the upper surface of the cathode 8 as a target 10.

【0031】なお、カソード8としては、真空室1内に
カソード8がすべて入る、いわゆるインターナルタイプ
のものと、真空室1内にターゲット10の表面10a部
分のみが入る、いわゆるエクスターナルタイプのものが
あるが、本実施の形態においては、いずれのタイプのも
のにも適用することができる。
As the cathode 8, there are a so-called internal type in which the cathode 8 is entirely contained in the vacuum chamber 1 and a so-called external type in which only the surface 10a of the target 10 is contained in the vacuum chamber 1. However, in the present embodiment, any type can be applied.

【0032】本実施の形態のカソード8は、インターナ
ルタイプのもので、図3乃至図4に示すように、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14と、バッキングプレート14上に接着され
るターゲット10と、このターゲット10の表面10a
に磁界を発生させるマグネット11を主要な構成となし
ている。
The cathode 8 of the present embodiment is an internal type, and as shown in FIGS. 3 to 4, a backing plate 14 connected to a power source and having a function as a cathode electrode, and a backing plate 14 on the backing plate 14. Target 10 to be bonded and surface 10a of this target 10
The magnet 11 for generating a magnetic field has a main structure.

【0033】カソードケース15は、筺体状の内部に、
上記バッキングプレート14、ターゲット10、マグネ
ット11等が配されている。また、カソードケース15
の下部は、後述するターゲット10を昇降させる昇降手
段21等が貫通している。さらに、カソードケース15
の側面側には、絶縁礙子16がネジ部材17を介して固
定されている。
The cathode case 15 has a housing-shaped interior,
The backing plate 14, the target 10, the magnet 11 and the like are arranged. In addition, the cathode case 15
An elevating means 21 for elevating and lowering the target 10, which will be described later, penetrates the lower part of the. Furthermore, the cathode case 15
An insulator 16 is fixed to the side surface of the via a screw member 17.

【0034】マグネット11は、永久磁石であり、図3
に示すように、所定の長さを有するセンターポール12
と、このセンターポール12の周囲を取り囲む矩形環状
のマグネットリング13とから構成されており、これら
センターポール12とマグネットリング13は、互いに
異なる極性(例えば、センターポール12がS極、マグ
ネットリング13がN極)とされている。したがって、
このマグネット11は、縦断面がE字状を呈する。な
お、このマグネット12は、電源に接続された電磁石で
あっても良いことは勿論である。
The magnet 11 is a permanent magnet, as shown in FIG.
As shown in, the center pole 12 having a predetermined length
And a rectangular ring-shaped magnet ring 13 surrounding the center pole 12. The center pole 12 and the magnet ring 13 have polarities different from each other (for example, the center pole 12 is an S pole and the magnet ring 13 is N pole). Therefore,
The magnet 11 has an E-shaped vertical cross section. Of course, the magnet 12 may be an electromagnet connected to a power source.

【0035】また、上記永久磁石であるマグネット11
は、この断面E字状の先端側が磁極12a,13aとさ
れて、これらの磁極12a,13a上には、ネジ部材1
9によりシールド部材18が固定されている。
Further, the magnet 11 which is the above-mentioned permanent magnet.
Has magnetic poles 12a and 13a on the tip side of the E-shaped cross section, and the screw member 1 is provided on these magnetic poles 12a and 13a.
The shield member 18 is fixed by 9.

【0036】そして特に、この断面E字状のマグネット
11は、図3に示すように、センターポール12の磁極
12aとマグネットリング13の磁極13aがターゲッ
ト10の表面10aに対して自由な位置に設定できるよ
うになされている。
Particularly, in the magnet 11 having an E-shaped cross section, as shown in FIG. 3, the magnetic pole 12a of the center pole 12 and the magnetic pole 13a of the magnet ring 13 are set at free positions with respect to the surface 10a of the target 10. It is made possible.

【0037】すなわち、本実施の形態においては、図2
に示すように、ターゲット10の外周側にターゲット1
0とバッキングプレート14を支持するように配される
昇降手段21と、冷却手段31と、電流供給手段41が
配され、いずれも昇降動に対応することができるように
なされている。
That is, in the present embodiment, FIG.
As shown in FIG.
0 and the backing plate 14 are arranged so as to support the elevating means 21, the cooling means 31, and the current supplying means 41, all of which are adapted to ascend and descend.

【0038】まず、昇降手段21は、マグネット11の
磁極12a,13aがターゲット10の表面10aより
も高くなる位置に設定できるもので、図2に示すよう
に、本実施の形態においては4つ設けられている。
First, the elevating means 21 can be set at a position where the magnetic poles 12a and 13a of the magnet 11 are higher than the surface 10a of the target 10. As shown in FIG. 2, in this embodiment, four magnetic poles are provided. Has been.

【0039】この昇降手段21は、図3に示すように、
絶縁継手22を介して支持する支持棒23と、この支持
棒23を受ける軸受け24と、駆動手段25とから構成
されている。この昇降手段21は、支持棒23の外周に
ネジが形成されるとともに、軸受け24の内周にネジが
形成されている。したがって、駆動手段25からの駆動
力を得て支持棒23と軸受け24とを調整することによ
り、ターゲット10とバッキングプレート14の高低を
変えるようになされている。
This elevating means 21 is, as shown in FIG.
The support rod 23 is supported via the insulating joint 22, the bearing 24 receives the support rod 23, and the driving means 25. In this elevating means 21, a screw is formed on the outer circumference of the support rod 23, and a screw is formed on the inner circumference of the bearing 24. Therefore, the height of the target 10 and the backing plate 14 is changed by adjusting the support rod 23 and the bearing 24 by obtaining the driving force from the driving means 25.

【0040】さらに、上記支持棒23には、その外周を
締め付けるクランプ部材26が設けられており、このク
ランプ部材26は、ネジ部材27を介してカソードケー
ス15に固定されている。
Further, the support rod 23 is provided with a clamp member 26 for tightening the outer periphery thereof, and the clamp member 26 is fixed to the cathode case 15 via a screw member 27.

【0041】次に、冷却手段31は、ターゲット10や
バッキングプレート14等をプラズマ熱から保護するた
めに設けられるもので、本実施の形態においては、図2
に示すように、2つの冷却部材32,32とU字状の管
路32Aとから構成されている。そして、バッキングプ
レート14の内部に配されるU字状の管路32Aに沿っ
て、水等の冷媒が図2中矢印方向に流されるようになさ
れている。
Next, the cooling means 31 is provided to protect the target 10, the backing plate 14 and the like from the plasma heat, and in the present embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, it is composed of two cooling members 32, 32 and a U-shaped conduit 32A. Then, the coolant such as water is made to flow in the direction of the arrow in FIG. 2 along the U-shaped conduit 32A arranged inside the backing plate 14.

【0042】冷却部材32は、図3に示すように、水等
の冷媒が流されるように内部が空洞とされている部材で
あり、バッキングプレート14の下面をOリング33と
固定部材34を介して支持する構成とされ、また、クラ
ンプ部材36を介して、マグネット11とカソードケー
ス15を貫通して設けられている。
As shown in FIG. 3, the cooling member 32 is a member whose inside is hollow so that a coolant such as water can flow, and the lower surface of the backing plate 14 is provided with an O-ring 33 and a fixing member 34. The magnet 11 and the cathode case 15 are provided to penetrate through the clamp member 36.

【0043】そして、冷却手段31は、その上部側に、
上記昇降手段21が昇降しても、この昇降に対応し得る
構成の管継手35が設けられている。
The cooling means 31 is provided on the upper side thereof.
Even if the elevating means 21 is moved up and down, a pipe joint 35 having a structure capable of coping with this lifting is provided.

【0044】次に、電流供給手段41は、バッキングプ
レート14において、電源に接続されカソード電極とし
ての機能を有するようにするためのもので、本実施の形
態においては、図2に示すように、上記冷却部材32と
32との間に1つ設けられている。
Next, the current supply means 41 is for making the backing plate 14 connected to the power source and having a function as a cathode electrode. In the present embodiment, as shown in FIG. One is provided between the cooling members 32 and 32.

【0045】この電流供給手段41は、昇降手段21、
冷却手段31と同じように棒状のもので、電極先端がバ
ッキングプレート14に接続され、図4に示すように、
電極42のまわりに電極カバー43が形成され、そし
て、電源に接続されている。なお、具体的に図示しない
が、この供給手段41も、冷却手段31と同じように、
昇降手段21が昇降してもこの昇降に対応し得る構成と
なされている。
The current supply means 41 comprises an elevating means 21,
Like the cooling means 31, it has a rod shape, and the electrode tip is connected to the backing plate 14, and as shown in FIG.
An electrode cover 43 is formed around the electrode 42 and is connected to a power source. Although not specifically shown, this supply means 41, like the cooling means 31,
Even if the raising / lowering means 21 is raised / lowered, it can respond to this raising / lowering.

【0046】そして、ターゲット10とバッキングプレ
ート14は、このような昇降構造に合わせて形成されて
いる。すなわち、ターゲット10とバッキングプレート
14には、その中央にマグネット11の磁極12a,1
3aを貫通させる穴39が形成されている。
Then, the target 10 and the backing plate 14 are formed so as to conform to such a lifting structure. That is, the target 10 and the backing plate 14 have the magnetic poles 12 a, 1 of the magnet 11 at the center thereof.
A hole 39 is formed to pass through 3a.

【0047】このように、ターゲット10は、マグネッ
ト11の磁極12a,13aを貫通させる穴10aが形
成されたほぼドーナツ状を呈してなる(図2参照)。し
たがって、ターゲット10を昇降手段21により昇降さ
せることにより、マグネット11の磁極12a,13a
がターゲット10の表面10a上に位置するようにな
る。
As described above, the target 10 has a substantially donut shape in which the holes 10a for penetrating the magnetic poles 12a and 13a of the magnet 11 are formed (see FIG. 2). Therefore, by raising and lowering the target 10 by the raising and lowering means 21, the magnetic poles 12a and 13a of the magnet 11 are moved.
Are located on the surface 10a of the target 10.

【0048】バッキングプレート14は、電源に接続さ
れるとともに、その上に低融点の金属でターゲット10
を接着してある。このバッキングプレート14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。
The backing plate 14 is connected to a power source, and the target 10 is made of metal having a low melting point.
Is glued. The backing plate 14 is formed of copper having excellent thermal conductivity, but the material is not limited to this as long as the material has excellent thermal conductivity.

【0049】そして、バッキングプレート14は、上記
マグネット11のセンターポール12とマグネットリン
グ13との間に位置するターゲット10の形状に対応し
た形状となされた、ほぼドーナツ状を呈してなる。した
がって、ターゲット10とバッキングプレート14を昇
降手段21により昇降させて、マグネット11の磁極1
2a,13aがターゲット10の表面10a上に位置す
るようになされている。
The backing plate 14 has a substantially donut shape, which has a shape corresponding to the shape of the target 10 located between the center pole 12 of the magnet 11 and the magnet ring 13. Therefore, the target 10 and the backing plate 14 are moved up and down by the elevating means 21, and the magnetic pole 1 of the magnet 11 is moved.
2a and 13a are located on the surface 10a of the target 10.

【0050】このような構成のスパッタリング装置によ
れば、4つの昇降手段21を作動させることにより、タ
ーゲット10の高低を変えることができる。そして、本
実施の形態の昇降構造によれば、マグネット11の各磁
極12a,13aがターゲット10の表面10aよりも
高くしたり等自由な位置に設定できる。
According to the sputtering apparatus having such a structure, the height of the target 10 can be changed by operating the four lifting means 21. Further, according to the elevating structure of the present embodiment, each magnetic pole 12a, 13a of the magnet 11 can be set higher than the surface 10a of the target 10 or can be set at any desired position.

【0051】ここで、昇降手段21としては、また、昇
降手段21としては、本実施の形態のように、ターゲッ
ト10の高低を変えるものではなく、マグネット11に
上記のような昇降手段21等を設けることにより、マグ
ネット11の磁極12a,13aがターゲット10の表
面10aよりも高くなる位置に設定できるようにしても
良い。
Here, the elevation means 21 and the elevation means 21 do not change the height of the target 10 as in the present embodiment, but the magnet 11 is provided with the above-mentioned elevation means 21 and the like. By providing it, the magnetic poles 12a and 13a of the magnet 11 may be set at positions higher than the surface 10a of the target 10.

【0052】さらに、本実施の形態は、図4に示すよう
に、マグネット11の中央のセンターポール12の磁極
12aにも、流路36が形成され、水等の冷媒が流され
る配管37a,37bが設けられている。ここにおける
配管37a,37bは、管継手38,38を介して着脱
自在に設けられている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the flow path 36 is formed also in the magnetic pole 12a of the center pole 12 of the center of the magnet 11, and the pipes 37a, 37b through which the coolant such as water flows. Is provided. The pipes 37a and 37b here are detachably provided via pipe joints 38 and 38.

【0053】したがって、ターゲット10aやバッキン
グプレート14等の温度上昇に対して、上記配管37
a,37bから冷媒を流すことにより(図4中、INか
らOUTへ)、これらターゲット10a等を冷却するこ
とができる。
Therefore, with respect to the temperature rise of the target 10a, the backing plate 14, etc., the pipe 37
By flowing the refrigerant from a and 37b (from IN to OUT in FIG. 4), these targets 10a and the like can be cooled.

【0054】本実施の形態のスパッタリング装置は、上
記構成からなるものであるから、このスパッタリング装
置を使用して、ベースフィルム2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10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2に堆積され、目的とする薄
膜を形成することができる。ここで、ベースフィルム2
が熱に対して弱い場合には冷却キャン5によって冷却さ
れる。
Since the sputtering apparatus of the present embodiment has the above-mentioned structure, when sputtering the base film 2 using this sputtering apparatus, ionized (plasma) argon ions are used. By accelerating, the atoms of the target 10 are ejected by the kinetic energy, and the ejected atoms are deposited on the base film 2 to form a target thin film. Here, the base film 2
Is weak to heat, it is cooled by the cooling can 5.

【0055】そして、上記構成のスパッタリング装置に
おいては、駆動手段25により昇降手段21を昇降させ
ると、これに対応して冷却手段31も電流供給手段41
も昇降して、パッタリング中にターゲット10の高さを
変えるようにする。そして、スパッタリング中にターゲ
ット10の消耗に合わせて、マグネット11の磁極12
a,13aがターゲット10の表面10aよりも高く位
置するように設定することにより、常に、ターゲット1
0の表面10aに理想的な平行磁場を発生させることが
できる。
In the sputtering apparatus having the above structure, when the elevating means 21 is moved up and down by the driving means 25, the cooling means 31 and the current supplying means 41 are correspondingly moved.
Also, the height of the target 10 is changed during the patterning. Then, the magnetic pole 12 of the magnet 11 is adjusted according to the consumption of the target 10 during sputtering.
By setting a and 13a to be higher than the surface 10a of the target 10, the target 1
An ideal parallel magnetic field can be generated on the zero surface 10a.

【0056】ここで、この平行磁場の状態を図5を用い
て説明すると、従来の装置では(図5(A))、マグネ
ット106から発生する磁界がターゲット103の表面
10aでトンネル状に湾曲して発生していた。このため
に、この湾曲した状態でプラズマが閉じこめられ、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され
ていた。この原因の一つとしては、従来装置では、マグ
ネット106がバッキングプレート102下に配されて
いたことが挙げられる。
The state of the parallel magnetic field will be described with reference to FIG. 5. In the conventional apparatus (FIG. 5A), the magnetic field generated by the magnet 106 is bent like a tunnel on the surface 10a of the target 103. Had occurred. For this reason, the plasma was confined in this curved state, and only the portion having a high plasma density was intensively sputtered. One of the causes is that the magnet 106 is arranged under the backing plate 102 in the conventional apparatus.

【0057】これに対して、本実施の形態では(図5
(B))、マグネット11の磁極12a,13aがター
ゲット10の表面10aよりも高くなるような位置に設
けられているために、ターゲット10の表面10aの広
い範囲に理想的な平行磁場を発生させるようになる。
On the other hand, in the present embodiment (see FIG.
(B)) Since the magnetic poles 12a and 13a of the magnet 11 are provided at positions higher than the surface 10a of the target 10, an ideal parallel magnetic field is generated in a wide range of the surface 10a of the target 10. Like

【0058】ここで、本実施の形態と従来装置のターゲ
ット表面10aの磁場ベクトルを測定したものが図6で
ある。すなわち、この図6は、ターゲット10の表面1
0aに発生した磁場が、このターゲット10の表面10
aに対応した平行状態から何度傾いているかの、いわゆ
るベクトル余弦(COSθ)の分布を調べたものであ
る。
Here, FIG. 6 shows measured magnetic field vectors of the target surface 10a of this embodiment and the conventional apparatus. That is, FIG. 6 shows the surface 1 of the target 10.
The magnetic field generated at 0a causes the surface 10 of the target 10 to
The distribution of so-called vector cosine (COSθ), which is the number of tilts from the parallel state corresponding to a, is investigated.

【0059】この図6から明らかなように、本実施の形
態の方が従来の装置よりも、はるかにターゲット10の
表面10aに平行磁場を発生させていることがわかる。
As is apparent from FIG. 6, the parallel magnetic field is generated far more on the surface 10a of the target 10 in the present embodiment than in the conventional device.

【0060】したがって、本実施の形態では、スパッタ
リング中にターゲット10の消耗に合わせて、昇降手段
21によりマグネット11の磁極12a,13aを、タ
ーゲット10の表面10aよりも若干高くなるように操
作させれば、従来装置のようにプラズマが閉じこめられ
るようなことがなくなり、スパッタリングレートを増加
させるとともに、ターゲット使用効率が上げられる。
Therefore, in this embodiment, the magnetic poles 12a and 13a of the magnet 11 are operated by the elevating means 21 so as to be slightly higher than the surface 10a of the target 10 according to the consumption of the target 10 during sputtering. For example, unlike the conventional apparatus, the plasma is not confined, the sputtering rate is increased, and the target use efficiency is increased.

【0061】また、上記構成のスパッタリング装置を使
用して、薄膜の成膜レートを測定したところ、従来装置
に比べ成膜レートが上がっていた。さらに、ターゲット
10の膜厚分布にも良い結果が得られた。
Further, when the film forming rate of the thin film was measured using the sputtering apparatus having the above structure, the film forming rate was higher than that of the conventional apparatus. Further, good results were obtained for the film thickness distribution of the target 10.

【0062】以上、本実施の形態では、いわゆる角型の
マグネットを用いたものにより本発明を説明したが、本
発明は、円形のマグネットを用いてこれを偏心して回転
させ、ターゲット表面に磁界を発生させるものにも適用
できるものであることは勿論である。
As described above, in the present embodiment, the present invention has been described by using the so-called rectangular magnet. However, the present invention uses a circular magnet to eccentrically rotate the magnet so that a magnetic field is applied to the target surface. Of course, it can also be applied to those that are generated.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明のスパッタリング装置は、マグネ
ットの磁極がターゲットの表面近傍に位置するように設
けられているため、ターゲットの表面にスパッタリング
に最適な平行磁場を発生させる。
Since the sputtering apparatus of the present invention is provided so that the magnetic poles of the magnet are located near the surface of the target, a parallel magnetic field optimum for sputtering is generated on the surface of the target.

【0064】したがって、ターゲットの表面全体のプラ
ズマ密度が高くなり、スパッタリングレートを増加させ
るとともに、ターゲット使用効率が上げられる。
Therefore, the plasma density on the entire surface of the target is increased, the sputtering rate is increased, and the target use efficiency is increased.

【0065】また、ターゲットの表面にスパッタリング
に最適な平行磁場を発生させることにより、支持体上に
均一な膜厚分布が得られるとともに、ターゲットに付着
したデポジション膜が絶縁膜の場合のアーキングが減少
される。
By generating a parallel magnetic field optimum for sputtering on the surface of the target, a uniform film thickness distribution can be obtained on the support, and arcing can be achieved when the deposition film attached to the target is an insulating film. Will be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態のスパッタリング装
置の構成を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a sputtering device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ターゲットとカソードケースの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a target and a cathode case.

【図3】上記図2のA−A線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】上記図2のB−B線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;

【図5】マグネットの磁束を比較して示す模式図であ
り、(A)が従来装置の場合で、(B)が上記スパッタ
リング装置の場合である。
5A and 5B are schematic diagrams showing the magnetic fluxes of magnets in comparison with each other, where FIG. 5A shows the case of the conventional apparatus and FIG. 5B shows the case of the sputtering apparatus.

【図6】本実施の形態と従来装置の場合におけるターゲ
ット表面の磁場ベクトル余弦(COSθ)の分布の違い
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a difference in distribution of a magnetic field vector cosine (COSθ) on a target surface between the present embodiment and a conventional device.

【図7】従来のスパッタリング装置の概略構成を示す模
式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional sputtering apparatus.

【図8】従来の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。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a cathode of a conventional sputtering device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 カソード 10 ターゲット 11 マグネット 12 センターポール 12a 磁極 13 マグネットリング 13a 磁極 14 バッキングプレート 21 昇降手段 31 冷却手段 39 貫通穴 Reference Signs List 8 cathode 10 target 11 magnet 12 center pole 12a magnetic pole 13 magnet ring 13a magnetic pole 14 backing plate 21 elevating means 31 cooling means 39 through hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ターゲットと、このターゲット表面に磁
界を発生させるマグネットとを備え、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、 マグネットの磁極がターゲットの表面近傍に位置するよ
うに設けられていることを特徴とするスパッタリング装
置。
1. A sputtering apparatus comprising a target and a magnet for generating a magnetic field on the surface of the target, wherein a magnetic pole of the magnet is provided near the surface of the target in a sputtering apparatus for sputtering a support. A sputtering apparatus characterized by the above.
【請求項2】 ターゲットに高低を変える昇降手段が設
けられてい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。
2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target is provided with an elevating means for changing the height.
【請求項3】 マグネットが磁極が異なるセンターポー
ルとこのセンターポールの周囲を取り囲む環状のマグネ
ットリングとから構成され、 このターゲットにマグネットの磁極に対応して貫通孔が
形成されてい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。
3. The magnet comprises a center pole having different magnetic poles and an annular magnet ring surrounding the center pole, and a through hole is formed in the target in correspondence with the magnetic pole of the magnet. The sputtering device according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022388A (en) * 2004-07-09 2006-01-26 National Institute For Materials Science Magnetron sputtering cathode designed so that magnetic flux arrangement is easily switched into balance type/unbalance type

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JP2006022388A (en) * 2004-07-09 2006-01-26 National Institute For Materials Science Magnetron sputtering cathode designed so that magnetic flux arrangement is easily switched into balance type/unbalance type

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