JPS61250165A - スパツタ−タ−ゲツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光記録膜用円板状基板に２元素以上の成分を
有する薄膜を形成するような場合に利用出来るスパッタ
ーターゲットに関する。

従来の技術 近年半導体レーザーを用いてディス状記録担体に信号を
記録する、いわゆる光記録用ディスクが開発されている
。この光記録用ディスクが従来のフロッピーディスクや
磁気ディスクに代わって使用されるためには、１ビツト
あたりの価格すなわちディスク担体の価格の低廉化が重
要である。

現在一般に広くおこなわれている光記録用ディスク（Ｔ
ｅ系記録膜、磁性系記録膜の製造、コストを低廉化する
ためには種々の問題点を解決する必要があるが、特にど
のような方法で記録膜を形成するかは非常に重要な点で
ある。

従来の製膜法は蒸着法が主であった。しかしながらこの
方法では蒸着材料の供給法、及び組成の安定性に問題が
ある。

この点から最近はスパッターによる製膜法が検討されて
いる。又、光磁気膜は膜自身が垂直磁気異方性を有しな
ければならないので、現在は大部分がスパッター法によ
り製膜されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしスパッタ一方式製膜法は膜形成スピードが遅いと
いう固有の欠点を持っている。したがって、Ａｌ、Ｃｕ
、Ａｕというような単一金属を製膜する場合、ターゲッ
ト面積を大きく取る。そして、このターゲットを用いて
出来るだけ金属蒸気の収率が高くなるよう円板状基板の
配置が考慮される。

このような注意をはらうことにより、現在では上記単一
金属や、光記録材として用いられる’ｒｅ金属の製膜速
度をほぼ蒸着の場合と同一にすることが可能となってい
る。しかし、記録膜の寿命特性や消去特性の観点からＴ
ｏ系記録膜ではＴｅ　を主成分として、Ｓｎ、Ａｕ、Ｐ
ｔ　、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｂ、Ａｓ　、Ｇｏ　、Ｓｔ　。

Ｎｉ　、Ｂｉ　、Ｓｅのうち一種類又は２〜３種類の元
素が添加物として加えられる。又、光磁気膜はＦｅを主
成分として、Ｃｏ　、Ｎｉ　、Ｇｄ　、Ｇｏ　、Ｙｂ　
、　Ｔｂ　、Ｄｙが添加物として加えられる。

ところが従来試みられている方法を用いスパッター法に
よって、上記のような金属を安定に添加することは困難
であり、そのため、特に複雑な合金薄膜は多蒸発源によ
る共役蒸着が主としておこなわれて来た。しかしこのよ
うな共役蒸着法は前述したように蒸発材料の供給の複雑
さ及び組成の安定性の観点と、特にディスクのように２
０α〜３ｏｃ１１１φに及ぶという大面積に連続して蒸
着法により膜を形成することはきわめて困難で高価なデ
ィスク製造法となってしまう。

一方、スパッター法は一般的に合金膜形成時組成ずれが
少ないと言われるが、これは単一蒸発源を用いて蒸着法
で合金膜を形成する場合に比較すると少ないという程度
であって、一般に発表された例は少ないがＧ＠７．８Ｓ
ｉ３．７　Ｔ０８４．８　ＡＢ２３．７の場合に２．９
μｍ　の膜厚を形成した後の組成はＧ８．９　Ｓｉ１．
９５　Ｔｅ６５　”２４．１　（■、Ｂｏｓｎｅｌｌ　
ａｎｄＣ，Ｂ、　Ｔｈｏｍａｓ　；ＳＱＬ　Ｌｄ−３ｔ
ａｔｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ。

１５（１９７２）１２６１　）であった。

この例からも明らかなように、Ｔｏ系合金薄膜や光磁気
合金薄膜を合金単一ターゲットで製膜することは量産的
な方法としては通常者えられない。

それとは逆に、共役スパッター法で合金膜を製膜した場
合には組成ずれはなくなるが、前述した膜形成速度が遅
いという欠点がある。なぜならば、複数のターゲットを
平面的に配列することになりターゲット面積が大きく出
来ず、又、膜厚分布の点からターゲット位置を選定しな
ければならないからであり、これ等の条件からスパッタ
ー材料の収率も悪くなってしまう。

又、スパッター法において合金膜を形成するときに実験
室的な方法として、主成分ターゲット１上に図５で示さ
れるように扇形状又はパッチ状に添加金属２を配置する
という方法が採られるが、このような方法ではかならず
しも円形基板上の膜に均一に添加物が添加出来ないし、
長時間の場合凹凸によって組成くずれが発生するという
問題もある。

問題点を解決するための手段 本発明では、ターゲットとして、主成分物質からなる平
板円形ターゲットと添加物として添加したい物質からな
る円形リングを用い、この円形ターゲットと円形リング
とを同心的に配置して複合ターゲットを構成し、このタ
ーゲットを用いてスパッターをおこなうようにしている
。

作　　用 かかる構成により均一な添加特性が得られ、スパッター
材料の収率も良くて、組成ずれのないスパッターができ
ることとなった。

実施例 最近のスパッター装置はマグネトロンスパッターであり
かつ、ターゲットの使用効率を高めるために電子トラッ
プ用マグネットを回転させて二ローション領域を移動さ
せることがおこなわれている。このような場合、添加物
をターゲット上のどの位置に設置すれば添加物を均一に
ディスク状記録担体に添加出来るか非常に困難な問題で
あった。

種々の実験を進めるうち、特に第４図に示されるディス
ク配置を取った場合にスパッター物質の収率が高く、か
つ添加物質は同心状配置にリング形状添加物２を設置す
ればきわめて均一にディスク基板５に添加出来ることが
解った。又、このような配置を暇った場合で前述のマグ
ネットを１〜５０ｒｐｍ　程度回転させた場合、ディス
クは１〜１００　ｒｐｍ　　の自転のみで膜厚及び組成
を均一にすることが可能であった。さらに、ターゲット
中心、ディスク中心、リング半径、ディスク・ターゲッ
ト間距離についても、マグネットの回転数が十分速けれ
ばリングソースからの蒸発仮定で十分設計可能であるこ
とを見い出した。本公式はで示される。

ここでＳは放電域半径、ｈ；ディスク・ターゲット間距
離、ｄ；ターゲット中心より距離ｌにおける膜厚、ｄｏ
：ターゲット中心上の膜厚、を示す。

（Ｃｆ、Ｌ、　Ｉ、Ｍａｉｓｇｅｌ　、Ｒ，Ｇｌａｎｇ
　ａｄ″Ｈａｎｄｂｏｏｋｏｆ　　ｔｈｉｎ　　ｆｉｌ
ｍ　Ｔｅｃｈｎｏ−１ｏｇｒｙ″ＭＣ，Ｇｒ　ａｗ−Ｈ
ｉ　１１まず、最適偏心量Ｅは、ディスク配置が稠密に
なるようにするため、基板ディスク半径がＲであればＥ
＝（ｉＲとなる。さ、て、最適偏心量Ｅが決定された後
、ディスク・ターゲット間距離は（１）式を用い、ディ
スク基板上の一定半径で積分をおこない、ディスク上ど
の半径位置でもｄ／ｄｏ＝１　となるよう決定される。

上述のとと（Ｅ、ｈを形定した場合、前述したごとく、
マグネットの回転もしくはディスクの公転速度が十分速
ければ、はとんど平均放電半径ＳはＳ＝φ／４（但し、
φはターゲット直径）と考えて良い。したがって、もし
添加量が原子チで２０チ以下程度であれば、この平均放
電半径Ｓの位置に、必要な面積を有する添加物リングを
設置すればディスク上いたる所で同一の添加量を得るこ
とが可能となる。

本実施例を第１図に示す。添加量が１０％以上になった
場合は、第２図に示すごとく平均放電半径Ｓより、内側
に内周添加物リング２−２．外側に外周添加物リング２
−１を設置するという方法を採用すれば良い。この外周
添加物リング２−１はディスク上で内周部に添加量が増
加する傾向を持ち、内周添加物リング２−２はディスク
上で外周部に添加量が増加する傾向を持つ、したがって
この２本のリングのそれぞれの半径、リング巾を適切に
選択することにより、ディスク基板上での添加物添加量
を均一分布とさせることが出来る。

又、前述したごとくのディスク配置が何等かの理由で取
り得ない場合は、第１図における１本の添加物リング半
径を平均放電半径よりも小さくし、もしくは大きくする
か、又は第２図に示す２本すング方式を採るほうが均一
分布が得られる場合がある。しかし、いずれの場合でも
主ターゲット添加物リングは同心配置でなければならな
い。

さて以上のごとく添加物リングを配置すれば均一添加物
分布を得ることが可能となるが、一般に添加物リングの
厚みを厚くすることは異常放電や添加物の均一度が時間
的に変動することがあり、１１１８〜２ｗＩＬ厚程度が
限度となる。したがって、単に第３図すのごとく主成分
ターゲット上に添加物リングを設置するだけであれば長
時間連続スＩ（ツタ−をおこない量産的に製膜をおこな
うことは困難である。このような問題点は以下に述べる
方法により解決される。

まず、Ｔｏ　ターゲットに溝を構成し、その中にリング
をうめ込むということが考えられる（第６図）。しかし
この場合、添加物２と主成物ターゲット１との間にはか
ならず空間が出来る表し、通常主成分ターゲットのスパ
ッターレートは速く、添加物リング２のレートは遅いか
ら、リングと主成分の間で異常放電が発生し、安定にス
パッターをおこなうことは出来ない。このため、まず主
成分ターゲット溶融時にリングをうめ込むという方法を
開発した。

まず主成分ターゲット材料を真空中で溶融する。

このとき側面が十分荒らされた添加物リングを主成分タ
ーゲット溶融温度まで加熱しておく。一般にＴｏ系記録
材の場合、主成分子ｅの溶融温度が４５０℃と低いので
、大部分の添加金属はこの程度では溶融しない。この溶
融された主成分をカーボン、石英等の形でかためるとき
、前もって加熱されたリングを正確に設置する。ここへ
主成分金属を流し、ゆっ〈シかためる。ただし、冷却方
法に十分な注意をはられなければターゲットにひびわれ
等がは入る。又、必要があれば応力歪を逃すためにリン
グを少し切ることもある。このような方法を採用した場
合、第３図Ｃに示すごとく、主成分ターゲット１と添加
物リング２との間に合金層４が形成される。したがって
、この場合合金層４のスパッターレートは主成分ターゲ
ット１とリング２との中間値を取るから、スパッターは
非常に安定にかつ、長時間連続におこなうことが可能と
なる。

一方、本構造を有するターゲットは、いわゆる均一合金
ターゲットではないから、添加物の量は主成分ターゲッ
トとリングとの表面積比で決定され、長時間スパッター
をおこなっても、組成比がくずれてゆくことはない。本
例図３の場合は１本のリングをうめ込むという例におい
て説明をおこなったが、図２におけるごとく、２本のリ
ングをうめ込むことも当然可能である。

次に１具体的な実施例について説明する。ここでは、主
成分としてＴｅ金属、添加用リングとしてＣｕ　を用い
た。リング径は９６φ、リング中２１１、高さ５ｍのも
のを用い、リングサイドはセンパンを用い、こまかく荒
した。

まず、Ｔｅ金属を真空で溶融させ、このときＣｕのリン
グをＳＯＯ℃に加熱し石英で作られた形に設置した。そ
してこのリングの内側、外側に溶融テルルを流し、厚さ
５１ＢのＣｕ　　うめ込みタイプ６ｉｎｃｈターゲツト
とした。このターゲットを用い入力２００Ｗにてスパッ
ターをおこなったが安定なスパッター放電を得ることが
出来た。父、１ｏ。

時間連続スパッターをおこなったが特に組成変動は見ら
れなかった。

発明の効果 このように、本発明を用いることにより１、ディスク基
板内で均一に添加物を添加出来る。

２、シングルターゲットスパッターが可能であり、ハイ
レートスパッターが可能である。

３、シングルターゲットスパッターが可能であり、蒸気
の収率をきわめて高くすることが可能である。

４、長時間スパッターをおこなっても組成くずれかない
。

５、ターゲット作製の再現性が高い。

等の効果が得られ、光記録膜製膜の量産性を顕るしく高
めることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による添加リングを１本設置した実施例
のスパッターターゲットの平面図、第２図は本発明によ
る添加リングを２本設置した実施例のスパッターターゲ
ットの平面図、第３図ａ。 ｂ、ｃは本発明による添加リングを１本設置した実施例
のスパッターターゲットの上面図、第４図ａ、ｂは本発
明にかかるターゲットを用いた場合のディスク基板最適
配置の上面図、断側面図、第５図ａ、ｂは従来例の添加
物添加法によるスパッターターゲットの平面図、第６図
は単純うめ込みによるスパッターターゲットの断側面図
である。 １・・・・・・主成分ターゲット、２・・・・・・添加
物リング、３・・・・・・ターゲットセンター、４・・
・・・・合金層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２［２１ 第３図 ４−１！ 第５図 第６図 ７−−−う、ＩＩＩ）ＬＮみ溝 ８−−一異常ア―グ枚電

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円板状基板にスパッターにより薄膜を形成するた
   めのターゲットとして平板円形ターゲットとこれとは異
   種の物質からなる円形リングとからなる複合材料ターゲ
   ットを用い、前記平板円形ターゲットと前記円形リング
   とを同心状に配置したことを特徴とするスパッターター
   ゲット。
2. （２）円形リングの周辺部には主成分物質と合金層が形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のスパッターターゲット。