JPS61279673A - 対向タ−ゲツト式スパツタ装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は一組のターゲットを所定間隔隔てて対面させ、
その側方に配した基板上に薄膜を形成するようにした対
向ターゲット式スパッタ装置に関　　　　　゛し、更に
詳しぐは形成される薄膜のＩｌｌ厚分布の調　　　　　
□整が容易で艮時間均−膜厚の薄膜が広１１基板上に　
　　　　を形成できる対向ターゲット式スパッタ装置に
関す　　　　　：′る。

［従来技術］ 上述の対向ターゲット式スパッタ装置は、「応用物理］
第４８巻（１９７９）第６号Ｐ５５８〜ｐ　５５９゜特
開昭５７−１５８３８０号公報等で公知の通り、陰極と
なる一対のターゲットをそのスパッタ面が空間を□ 隔てて平行に対面するように設けると共に、該ス　　　
　　゛バッタ面に垂直な方向の磁界を発生する磁界発生
手段を設け、前記ターゲット間の空間の側方に配した基
板上に膜形成するようになしたスパッタ装　　　　置で
、高速・低温の膜形成ができる上、磁性材料　　　　”
□にも適用できる非常に優れたものである。

また、その実用化を目的に、特開昭５８−１８９３７０
号公報、特開昭５８−１８９３７１号公報等でその改善
が提案されている。

［問題点］ 本発明者らは、対向ターゲット式スパッタＨａの前述の
特長に注目し、磁気記録媒体の製造への適用を検討して
きた。この方法は、特開昭５９−５３６８０号公報に開
示の巾の広い長方形のターゲットと移送ローラとを組合
せた対向ターゲット式スパッタ装置に数１００ｍという
ような長尺のボ１ノエステルフィルム等の可撓性の基板
をロール状にして装填し、長時間連続して該基板を移送
しつつその上に所定の磁性薄膜を形成して磁気記録媒体
を連続生産するものである。

長方形のターゲットを用いる場合、ターゲットの基板に
面した辺の長さａが他の辺の長さｂよりも大きくなるよ
う設計されているのが普通である。

この場合、基板上における巾方向の膜厚分布は必ずしも
充分なものではなかった。

第５図にターゲットの形状すなわちターゲットの基板に
面した辺Ａの長さａと他の辺Ｂの長さｂとの比α−ａ／
ｂと、前述の長尺のフィルム上での巾方向の膜厚分布と
の関係を示す。

本実験は、辺Ｂの長さｂを一定とし、辺Ａの長さａをシ
ールドカバーによって調節し、連続して移送された基板
上の膜厚を測定、プロットしたちので、横軸は長尺の基
板の巾方向の中心Ｏからの距離をターゲットの辺の長さ
ａで規格化した数値、縦軸は基板上に堆積された薄膜の
膜厚を基板の中心Ｏの膜厚で規格化した数値である。

第５図から明らかなように、基板上の膜厚分布はターゲ
ットの比α（ａ／ｂ　）が大きくなるにつれて悪くなる
。従って、生産性向上の要請から巾の広い基板を用いる
場合には、ターゲットの基板に面する辺Ａを広げると同
時に辺Ｂ側も大きくする必要があり、装置が大型化する
という問題があ　　　　：る。　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１さらに以下の別の問題も
ある。すなわち、上述　　　　［□ の通りフィルムの広巾化に対応してターゲットの巾を広
げる必要があるが、そのスケールアップに’）　ｔ＋％
　Ｔ幾０ｈ゛の問題点がある・広巾化に対応した　　　
　：□ ターゲットの構造は小さなターゲットを用いて予　　　
　１備実験を行いその形状と併せて推定することが酋ｉ
通行われているが、装置全体のシステムを考える場合必
ずしも容易ではない。例えば特開昭５９−５３１３８０
号公報に開示の如くフィルムを移送しつつ連続的にスパ
ッタリングするような場合、対向ターゲット式スパッタ
装置においてはその効率を最高に発揮させるためには２
つのロールの間にターゲットを設置し、その両側から飛
来するスパッタ粒子をフィルム上に堆積させる必要があ
る。かかる装置においては一旦設計が完了すれば２つの
ロール間の距離は固定してしまう。したがってターゲッ
トの幾何学的形状は一義的に決めておく必要がある。し
かしスパッタリングにおける放電特性（電圧−電流）、
ターゲット効率（エロージョン分布）、ＷＡ膜厚分布ど
はターゲットの形状、構造などに依存し小さなターゲッ
トからの推測が困難であり、スケールアップに際しては
、設備設首後試行錯誤でターゲット構造の手直し、作り
かえを余儀なくされることがしばしば生じていた。

本発明は前述のターゲットの形状と膜厚分布に関する知
見を背景にしてなされたものであり、その目的とすると
ころは、前述の長尺かつ広１わの基板上に形成した膜の
巾方向膜厚分布の改善を可能とする装置を提供すること
にある・更１・本発明　　　　ｉの他の目的はスケール
アップの容易な広巾に対応　　　　１ト したターゲット構造を提供することにある。

１゜ ［発明の構成］　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（上述の目的は、以下の本発明により達成される。

　　　　ｔすなわち、本発明は、陰極となるターゲット
をそのスパッタ面が空間を隔てて平行に対面するよう　
　　　Ｉ・こ に設けると共に、該スパッタ面に垂直な方向の１１１：
・ 界を発生する磁界発生手段を設け、前記ターゲラ　　　
　［。

１、）□（７）　ｍｌ力、□１□。よう、１　　　；し
た基板上に膜形成覆るようになした対向ターゲ　　　　
１ｙＦ′に’；１．ｔ＜ｙ’）Ｖ″ｉ！′″５°’Ｔｚ
　’＃ｉｋｇ　１ｙ“″１前面を基板に面する辺側にお
いて２つ以上の区画　　　　［１ｉ： に分割するシールド部材が前記ターゲットの前方　　　
　）［１ に配置されかつターゲット背面の該シールド部材　　　
　ｉ：の対応する位置にも磁界発生手段を設けたことを
　　　　：、。

！１′ 特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置である。　　
　　１第１図は、本発明に係わる対向ターゲット構造　
　　　１′の説明図、第２図は長尺のフィルムの両面に
効率良く連続的に膜形成するに適した対向ターゲラ１一
式スバッタ装置の構成図、第３図は本発明に係るターゲ
ット部の拡大図である。

第１図から明らかな通り、本装置は前述の特開［５７−
１５８３８０号公報等で公知の対向ターゲット式スパッ
タ装置と基本的に同じ構成となっている。

すなわち、図において１０は真空槽、２０は真空槽１０
を排気する真空ポンプ等からなる排気系、３０・は真空
槽１０内に所定のガスを導入して真空槽１０内の圧力を
１０−１〜１０’Ｔｏｒｒ程度の所定のガス圧力に設定
するガス導入系である。

そして、真空槽１０内には、図示の如く真空槽１０の側
板１１．１２に絶縁部材１３．１４を介して固着された
ターゲットホルダー１５．１６により１対の基板４０に
面する辺が長い長方形のターゲットＴ１．Ｔ２が、その
スパッタされる面ＴＩＳ、Ｔ２Ｓを空間を隔てて平行に
対面するように配設しである。そしてターゲットＴ＋　
、Ｔ２とそれに対応するターゲットホルダー１５．１６
は、冷却バイブ１５１．　１６１を介して冷却水により
ターゲットＴ＋　、Ｔ２　、磁界発生手段の永久磁石１
５２，１６２が冷却される。磁石１５２、１６２の詳細
は後述するが、その基本構成は従来と同様ターゲットＴ
＋　、Ｔ２を介してＮ極、Ｓ極が対抗するように設けた
ものであり、従って磁界φは図示のようにターゲットＴ
＋　、Ｔ２に垂直な方向に、かつターゲット間のみに形
成される。

なお、１７．１８は絶縁部材１３．１４及びターゲット
ホルダー１５．１６をスパッタリング時のプラズマ粒子
から保護するためとターゲット表面以外の部分の異常放
電を防止するためのステンレス鋼等の導電材からなるシ
ールドカバー、１７ａ、　１８ａはターゲットＴ＋　、
Ｔ２の前方に配置された同じく導電材からなる本発明の
シールド部材で従来の第４図の如きターゲットＴ＋　、
Ｔ２の周囲に沿った単なる矩形枠に替えて第３図に示す
構成となっている。

すなわちターゲットＴＩ（Ｔ２）の夫々の前方にターゲ
ットＴＩ（Ｔ２）を基板４０に面する側の長辺Ａにおい
て三区画１９ａ、　１９ｂ、　１９ｃに分割する梯子　
　　　　□状枠体のシールド板１７ａ（１８ａ＞とし、
その各区　　　　　□画１９ａ、　１９ｂ、　１９ｃの
辺Ｃと辺ｄの寸法比Ｃ／ｄを小さくし、基板の膜厚分布
を改善している。なお、図はシールド部材１７ａ（１８
ａ）をシールドカバー１７（１８）に一体内に取着した
ものを示したが別体であっても良い。

さらに第３図に示すシールド部材１７ａ（１８ａ）の内
ターゲットＴＩ（Ｔ２）に直面する区画辺部はスパッタ
リング時に飛来する粒子によって加熱されるため図示の
板状体に替えて水冷可能な金腐管を用いることが望まし
い。

そしてターゲットＴＩ（Ｔ２）の裏面には前述の磁石１
５２　（１６２）が以下のように配置されている。すな
わち、磁石１５２（１Ｇ２）は第３図（ｂ＋に示すよう
に梯子状枠体構造のシールド板１７ａ（１８ａ　）の枠
全体に厘って、各枠辺に磁極Ｎ（Ｓ）が対向するように
配置される。具体的には、シールド板１７ａ　（１８ａ
　）の外枠辺及び三区画１９ａ、１９ｂ、１９ｃに区画
する仕切辺の仝辺に沿って、磁石１５２　（ＩＯ２）（
７）Ｎ　（Ｓ）極がシールド板１７ａ（１８ａ＞に面す
るように磁石１５２（１６２）は配置される。

また、磁性薄膜が形成される長尺の基板４０を保持する
基板保持手段４１は、真空槽１０内のターゲラ　　　　
　゛トＴ１．Ｔ２の側方に設けである。基板保持手段４
１は、図示省略した支持ブラケットにより夫々回　　　
　　□転自在かつ互いに軸平行に支持された、ロール状
の基板４０を保持する繰り出しロール４１ａと、支持ロ
ール４１ｂと、巻取Ｏ−ル４１ｃとの３個のロール　　
　　　□からなり、基板４０をターゲットＴ＋　、第２
図の空間に対面するようにスパッタ面ＴＩＳ、Ｔ２Ｓに
対し工略直角方向に保持するように配しである。従って
基板４０は巻取ロール４１ｃによりスパッタ面Ｔｌ５Ｉ
Ｔ２Ｓに対して直角方向に移動可能である。なお、支持
ロール４１ｂはその表面温度が調節可能となっている。

一方、スパッタ電力を供給する直流電源からなる電力供
給手段５０はプラス側をアースに、マイナス側をターゲ
ットＴ＋　、Ｔ２に夫々接続する。従って電力供給手段
５０からのスパッタ電力は、アースをアノードとし、タ
ーゲットＴ＋　、Ｔ２をカソードとして、アノード、カ
ソード間に供給される＠なお、プレスパッタ時基板４０
を保護するため、基板４０とターゲットＴ１．Ｔ２との
間に出入するシャッター（図示省略）が設けである。

以上の通り、前述の特開昭５７−１５８３８０号公報の
ものと基本的には同じ構成であり、公知の通り高速低温
スパッタが可能となる。すなわち、ターゲットＴ＋　、
Ｔ２間の空間に、磁界の作用によりスパッタガスイオン
、スパックにより放出されたγ電子等が束縛され高密度
プラズマが形成される。

従って、ターゲットＴ＋　、Ｔ２のスパッタが促進され
て前記空間より析出量が増大し、基板４０上への堆積速
度が増し高速スパッタが出来る上、基板４０がターゲッ
トＴ＋　、Ｔ２の側方にあるので低温スパッタも出来る
。

ところで、前述の通りターゲットＴ１．Ｔ２はシールド
部材１７ａ、１８ａとその背後の磁石によって区画１９
ａ、１９ｂ、１９ｃに分割されテイルノテ区画１９ａ。

１９ｂ、１９ｃが独立したターゲットと同様に作用し、
各区画１９ａ、１９ｂ、１９ｃは第５図の夫々の辺の比
に対応する膜厚分布を持つことになり、全体としてこれ
らが重ね合さったものとなり、基板４０の巾方向に広範
囲に亙って均一膜厚が得られる。

さらに本ターゲット構造は基本的には区画１９ａ。

１９ｂ、１９ｃの独立したターゲットを連接したもので
あるため、放電特性、ターゲット効率、エロージョン分
布なども、第６図（Ｊに示すように各区画１９ａ、　１
９ｂ、　１９ｃに対応した独立のターゲットを連接した
ものと等価となり、スケールアップに対して区画１９ａ
、　１９ｂ、　１９ｃに対応した小さいターゲットのデ
ータを加算することにより全体特性が正確に予測できる
ので、広巾への対応が容易となる。

なお、上述の例において、ターゲットＴ＋　。

Ｔ２も区画１９ａ、１９ｂ、１９ｃ　ｋ一応シテ分割ス
ルト、各区画１９ａ、　１９ｂ、　１９ｃの独立性が高
くなる一方、小面積のターゲットの組合せで広巾のター
ゲットが構成でき、ターゲット製作が容易で、コスト的
に非常に有利となる。

又、第２図は、具体例に用いた長尺フィルムの基板４０
の両面に効率良く連続製膜するに好適な、対向ターゲッ
ト式スパッタ装置の例である。シールドカバー、ｗｉ界
光発生手段前述の第３図の構成と同じのターゲットＴ＋
　、Ｔ２の両側に支持ロール４１ｂを配した構成になっ
ている。図において４２は基板移送のフリーロール、４
３は基板４０の張力を制御するための張力制御ロールで
周知の両側のフリーロールとの間隔を調整できるダンサ
−ロール方式とし、積極駆動される繰り出しロール４１
ａ。

２個の支持ロール４１ｂ１巻取ロール４１ｃの間に配置
し、これらロール間の張力バランスを調整し、安定した
基板走行を確保するようになっている。

なお図の６０は高分子樹脂フィルムを基板とした場合等
に設けられるヒータ、グロー放電手段等の前処理、後処
理用装置、７０はスパッタ粒子の飛散を防止するカバー
である。以上の構成から、安定した基板走行が確保され
ると共に、非常にターゲットの使用効率の良い連続両面
製膜が可能である。

以下、具体例により上述の点を説明する。

第６図は、第２図の対向ターゲット式スパッタ装置によ
りポリエステルフィルムを基板とし、ターゲットにＣＯ
・Ｃｒを用い、ｃｏ−Ｃｒの磁性薄膜を形成した場合の
結果で、基板の巾方向の膜　　　　　゛厚分布を示す。

図の（ωが第３図に示す３等分割の　　　　：実施例、
比較例として第４図に示す従来のシール　　　　　１ド
カバーおよび磁石配置を用いた場合の結果を第　　　　
）ｉ′ ６図＋ｔｏに破線で示す。横軸は基板の巾方向の中心　
　　　　）Ｏからの距離を、縦軸は中心０における膜厚
で規　　　　　。

枯化した膜厚値を示す。

。□よ１．−ケラｔｌ［ａ、　ｂ　ｆｆｉ　ａ＝　９６
０．、　　　ｆｂ−１３０＃ｌＩで、三区分のシールド
部材の各区分の　　　　　）ト 開口部寸法はｃ＝　３００履、　　ｄ＝　１３０＃１１
１で得られた　　　　１′ ものである。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ｉ′袈 この図から明らかなように膜厚分布は実施例で　　　　
１は各区分の膜厚分布Ｐ＋　、Ｐ２　、Ｐ３を加算した
　　　　　ｉものとなり、大巾に改善され、基板中９ｏ
ｏＩｍにお　　　　　［いて、膜厚分布が１１０％の範
囲にはいる巾は、従　　　　［＊（７）６６０”′″′
８００″吋む°６・　　　　　　１以上の通り、本発明
は基板の巾方向に長い長方　　　　　：゛形ターゲット
に特に効果を有するものであるが、その他の形状のター
ゲットの場合にも適用できる　　　　　；１．１・ ことは本発明の趣旨から明らかである。　　　　　　　
　　（また本発明の実施例によればスパッタリング時の
放電特性は開口部が３００ａ＊Ｘ　　１３０ｍの従来型
のターゲットを用いた場合とほぼ同じであり、本発明の
ターゲット構造を用いれば広巾化等のスケールアップへ
の対応は容易である。また巾が広くなるほど効果が大ぎ
い。

このように本発明によれば、対向ターゲット式スパッタ
装置において、連続する長尺フィルム上の巾方向に均一
な膜厚を有する薄膜を形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発肌に係わる対向ターゲット式スパッタ装置
の説明図、第２図は基板の両面に連続製膜するのに適し
た対向ターゲット式スパッタ装置の説明図、第３図は第
１図の装置のターゲット部の拡大図、第４図は従来のシ
ールドカバーの説明図、第５図はターゲットの形状と基
板巾方向の膜厚分布の関係を示すグラフ、第６図は実施
例および比較例の実施結果を示すグラフである。・１０
：真空槽、　Ｔ＋　、Ｔ２　　：ターゲット、１７ａ、
　１８ａ：シールド部材、　４０：基板、５０：電源 特許出願人　帝　人　株　式　会　礼 式　　理　　人　　弁理士　　前　　１）　純　　博第
　１１図 名　＋１０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 陰極となるターゲットをそのスパッタ面が空間を隔てて
   平行に対面するように設けるとともに、該スパッタ面に
   垂直な方向の磁界を発生する磁界発生手段を設け、前記
   ターゲット間の空間の側方に該空間に対面するように配
   置した基板上に膜形成するようになした対向ターゲット
   式スパッタ装置において、前記ターゲットの前面を基板
   に面する辺側において、２つ以上の区画に分割するシー
   ルド部材が前記ターゲットの前方に配置されるとともに
   、ターゲット裏面の磁界発生手段が前記シールド部材に
   対応する位置に配置されたことを特徴とする対向ターゲ
   ット式スパッタ装置。