JPS6233765A - マグネトロンスパツタ装置 - 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】 〔概要〕 反応性マグネトロンスパッタ法を用いて基板上にα−Ｆ
ｅ２０３等の酸化物被膜を形成する装置であって、ター
ゲットのスパッタされない部分に付着したターゲットの
酸化物等よりなる堆積物が、基板上に再付着するのを防
止し、この堆積物が基板上に再付着するために起こる膜
欠陥を生じないようにしたマグネトロンスパッタ装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明は各種磁気記録媒体や、半導体集積回路素子の製
造に用いられるマグネトロンスパッタ装置の改良に係り
、特に反応性マグネトロンスパッタ法を用いて基板上に
薄膜を形成する際、ターゲット表面の非スパツタリング
部分に付着した堆積物が基板上に再付着して膜欠陥が生
じるのを防止したターゲット支持体の構造に関する。

例えば、アルミニウム基板等の非磁性基板上に、α、Ｆ
ｅ２０３膜を反応性マグネトロンスパッタ法等を用いて
形成し、これを酸化、還元性のガス雰囲気内で熱処理し
てγ−Ｆｅ２０３膜の磁性膜に変換し、磁気ディスクを
形成する。

このような磁気記録媒体を反応性マグネトロンスパッタ
法にて製造する場合、基板上にターゲットの酸化物等の
不要な堆積物が付着するのを防止し、この堆積物の付着
によるビットエラーの現象を防止するマグネトロンスパ
ッタ装置が要望されている。

〔従来の技術〕

第４図は従来のマグネトロンスパッタ装置の説明図で、
図示するように気密容器１内の基板設置台２上に非磁性
基板３が設置され、この基板３と対向する位置にシャッ
タ４を介してターゲット支持体５が配設されている。

このターゲット支持体５の平面図を第５図に示す。第４
図および第５図に示すように、ターゲット支持体５の内
部には直方体形状のヨーク６が設置され、その上には支
持体５の内周に沿うような枠状の形状で表面がＳ極でヨ
ーク６側がＮ極の永久磁石７と、その永久磁石７の中央
部には所定の間隔を隔てて直方体形状で、前記した磁石
７と反対の磁極が形成されている永久磁石８が設けられ
ている。この永久磁石７．８の上部には磁気記録媒体形
成用の鉄の板状のターゲット９が設けられている。

更にターゲット支持体５の底部にはターゲット支持体５
内を冷却するための水冷管ＩＯが設けられている。

ここで第４図に示した装置の容器１内を１Ｏ−６ｔ。

ｒｒの真空度になるまで排気バルブ１１を開放にした状
態で、排気ポンプ１２を用いて排気した後、容器１内に
例えばアルゴン（Ａｒ）と酸素（０２）が容積比で（１
：　１）のスパッタ用ガスを導入する。そしてモータ１
３を用いて基板３を回転させながら基板設置台２とター
ゲット支持体５間に電源１４を用いて高電圧を印加し、
バルブ１５を開放にしてガス導入管１６より導入された
スパッタ用ガスをプラズマ状態となし、このプラズマ状
のイオンをターゲット９に衝突させ、衝突されたターゲ
ット９の酸化物を基板３上に付着させている。

ここでターゲット支持体５内に設置された永久磁石７と
８によって、基板設置台２とターゲット５間に印加され
ている電界と直交する磁界を発生させ、この磁界によっ
てプラズマ中の電子がターゲット５上でサイクロイド運
動するようにし、高密度なプラズマを形成すると共に、
基板３とターゲット５間に印加される電圧が低電圧でも
プラズマ状態が容易に実現できるような構造にしている
。

このようなスパッタ装置を通常マグネトロンスパッタ装
置と称し、２極スパツタ装置等に比較して成膜速度が速
く、またプラズマがターゲット５の近傍（表面）に集束
して形成されるため、基板３の温度上昇を防止できる利
点があり、低温で薄膜を形成でき、磁気記録媒体等の製
造方法に最近用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し、このような装置では、前記した基板３ととターゲ
ット９間の電界、並びにターゲット支持体５に内蔵され
た永久磁石７，８の磁界によって、第６図に示すように
プラズマ中の電子ｅがターゲット５」二でサイクロイド
運動をしながら移動する。

そのため、電子ｅが移動しプラズマ密度の高いターゲッ
ト５の領域が、リング状にスパッタされて浸食されるが
、電子ｅが移動しない即ちプラズマ密度の低いターゲッ
ト５の中央領域５Ａと周辺領域５Ｂは殆ど浸食されない
。

スパッタされたターゲット５の成分の大部分は基板３に
付着するが、その一部分はプラズマ中のイオンと衝突し
、この衝突した粒子がターゲット５の浸食されていない
部分５Ａ　、　５Ｂに再び付着して堆積する。

この堆積物は通常ターゲット成分の酸化物であり、高抵
抗体であるため次第に帯電し、更に異常放電等を起こし
て飛散し、その一部は基板に付着する。

このような堆積物の粒子は、一般に正常にスパッタされ
た粒子に比して基板３に対する付着力が弱く、その後の
磁気記録媒体の製造工程で容易に剥がれ、その剥がれた
部分で磁気記録媒体に欠陥を生じる。

このような磁気記録媒体を用いて磁気ディスクを形成す
ると記録、再生時にビットエラーが発生するような不都
合を生じる。

そのため、ターゲット５上のターゲット成分の酸化物等
よりなる堆積物が基板３上に付着しないスパッタ装置が
望まれる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するのを目的とした本発明の詳細な説
明図を第１図に示し、本発明の装置の磁気回路の構成説
明図を第２図に示す。

第１図および第２図に示すように、本発明のスパッタ装
置はヨーク２１の一部２１＾が脱着できるように、ヨー
ク２１．２１Ａと同一材料で形成されたＴ字型状の支持
具２２を設け、この支持具２２の上部表面２２Ａに脱着
すべきヨーク２１八を固着させる。この支持具２２の先
端部２２Ｂにはネジ等が設けられこのネジに噛み合うギ
ア（図示せず）等を設け、このギアを図示しないモータ
にて回転させることでト下に移動できる構造とする。

尚、この支持具２２は脱着されるヨーク２１八　と一体
物として形成しても良い。

〔作用〕

本発明のスパッタ装置は、ターゲット支持体５の中心部
に配置された永久磁石８とターゲット５の周辺部に配置
された永久磁石８とを磁気的に結合しているヨーク２１
の一部２１Ａを脱着できる構造とし、ターゲット９、永
久磁石７，８、ヨーク２１から構成される磁気回路に磁
界変化を付与し、基板３上にスパッタされたターゲット
９の成分を被着しないプレスパツタの段階では、ヨーク
２１八を下部に引き下げてターゲット９の表面の磁界が
弱くなる状態にし、この状態でターゲット９の表面をク
リーニングしてターゲット９の表面に付着し、前記形成
される磁性膜の欠陥となるターゲット９の酸化物等より
な−る堆積物を除去する。

また基板３上にターゲット９の成分をスパッタさせる段
階では、ヨーク２１Ａを上部に押し上げてヨーク２１に
挿入するようにしてターゲット９の表面の磁界を強くし
た状態でスパッタするようにする。

〔実施例〕

以下、図面を用いながら本発明の一実施例につき詳細に
説明する。

第１図は本発明のマグネトロンスパッタ装置の説明図で
、第２図は本発明の装置に於ける磁気回路の説明図であ
る。

第１図および第２図に示すように、本発明のスパッタ装
置はヨーク２１の一部２１Ａが脱着できるようなヨーク
２１と同一材料で形成されたＴ字型状の支持具２２を設
け、この支持具２２の上部表面２２Ａに脱着すべきヨー
ク２１Ａを固着させる。この支持具２２の先端部２２Ｂ
にはネジ等が設けられこのネジに噛み合うギア（図示せ
ず）等を設け、このギアを図示しないモータにて回転さ
せることで上下に移動できる構造とする。

また前記脱着すべきヨーク２１Ａと前記支持具２２とを
一体的に構成しても良い。

ごのような装置を用いて基板３上に磁性膜をスパッタさ
せる場合について説明する。

第１図の気密容器１の基板設置台２上に非磁性のアルミ
ニウム基板３を設置する。一方この基板３に対向するよ
うにシャッタ４を介して鉄で形成されたターゲット９を
有するターゲット支持体５を配設する。

この状態で容器１内を１Ｏ−６ｔｏｒｒ程度の真空度に
なる迄、排気バルブ１１に連なる排気ポンプ１２を用い
て排気する。

次いでバルブ１５を開放にして、ガス導入管１６よりＡ
ｒガスと０２ガスが容禎比で（１：　１）のスパッタ用
ガスを導入する。またこの時点で前記した支持具２２を
下方に引出し、ヨーク２１よりヨーク２１八を下方に引
き出す。このようにすれば、第２図に示すように、ヨー
ク２１を通過してターゲット９の周囲に配置されている
永久磁石７のＮ極より永久磁石８のＳ極に至る磁力線は
ヨーク２１の断面積がヨーク２１Ａを引き出しているた
め小さくなりこの部分で飽和する。この影響によってタ
ーゲット９、永久磁石７，８、ヨーク２１に依って形成
される磁気回路に変化を生じ、ターゲット９の表面に付
与される磁界も弱くなる。この状態で基板３を設置した
基板設置台２をモータ１３によって回転させ、ターゲッ
ト９上をシャフタ４で覆い、基板３とターゲット９間に
電源１４を用いて所定の電圧を印加する。

この時に発生するプラズマ状のスパッタガスイオンは、
ターゲット９の磁界強度が弱いので、ターゲット９上で
集束されずにターゲット９の全面に衝突し、以前の成膜
工程に於いて、ターゲ・ノド９面の非浸食領域に堆積さ
れた膜欠陥の原因となるターゲットの酸化物等の堆積物
が飛散されると共にターゲット９の表面が清浄な状態と
なる。

次いでシャッタ４を移動させて基板３とターゲット９の
間より除去すると共に、支持具２２を上部に移動させて
ヨーク２１＾をヨーク２１に挿入する。

この状態ではヨーク２１＾が挿入されることでヨーク２
１全体の断面積が増加するため、磁石７より磁石８に至
る磁力線が飽和せず、ターゲット９の表面に磁界が付与
される。この状態でスパッタを行えばターゲット９の表
面に磁界が印加された状態で高速に成膜でき、膜欠陥の
ない薄膜が得られる。

またその他の実施例として、第３図に示すように磁気回
路を構成するヨークの形状を３１、及び３２の如く平板
状に形成し、この下側のヨーク３２を上側のヨーク３１
より引き離した状態でターゲット９の表面をクリーニン
グし、下側のヨーク３２を上側のヨーク３１に装着して
基板３上にターゲット９の成分をスパッタするとヨーク
の形状が第１の実施例に比して簡単な構造となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のマグネトロンスパッタ装置に
よれば、成膜に先立ちＭ車な操作でターゲットの表面の
清浄化を図れるため、成膜される薄膜にターゲット示ら
のターゲットの酸化物等の堆ＭＩ物の粗大粒子の飛散が
無くなり、異物突起やピンホール等の欠陥の無い薄膜が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマグネトロンスパッタ装置の説明図、 第２図は本発明の装置の磁気回路の構成を示す説明図、 第３図は本発明の装置の磁気回路の他の実施例を示す説
明図、 第４図は従来のマグネトロンスパッタ装置の説明図、 第５図は従来の装置のターゲットの平面図、第６図は従
来のターゲットの表面状態を示す斜視図である。 図において、 ■は気密容器、２は基板設置台、３は基板、４はシャッ
タ、５はターゲット支持体、７．８は永久磁石、９はタ
ーゲット、１０は水冷管、１１は排気バルブ、１２は排
気ポンプ、１３はモータ、１４は電源、１５はバルブ、
１６はガス導入管、２１．２１Ａ、３１．３２はヨ庫灸
明句装置託９Ｈ図 第　１　図 斗泥明／ｌ硅入掛冬／１丁克明回 ＋珂勾うｅＪ４ｎ＊ｔｐｌＱｔｊｌ”ＪｔＪｔＡ、０Ｒ
−ｑ　Ｅｌ　ｅＥＩＡ＠　３因 屹トＡト跣−図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スパッタ用ガス雰囲気にした真空容器（１）内にターゲ
   ット支持体（５）を設置し、該ターゲット支持体（５）
   にヨーク（２１）、永久磁石（７、８）および基板（３
   ）上に被着すべき成分を持つターゲット（９）を配設し
   、該基板（３）とターゲット（９）間に電圧を印加する
   とともに、前記ターゲット（９）の表面で発生する磁界
   を用いてターゲット（９）の成分を基板（３）上に付着
   させる装置に於いて、 前記ヨーク（２１）の一部（２１Ａ）を脱着できる構造
   として、前記永久磁石（７、８）の磁力線が通過する前
   記ヨーク（２１）の断面積を変化させ、該ヨーク（２１
   ）を介して前記ターゲット（９）の表面に付与される永
   久磁石（７、８）からの磁界の強度を変化させるように
   したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。