JPS6247476A - 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社起こる膜
欠陥を生し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！ｌ！ｆ〕

本発明は各種磁気記録媒体や、半導体築積回路素子の創
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
、特に反応性マグ名トロンスパック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ｔｓ−ｈに再付着して膜欠陥
が生し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
ｃ＞　０３１１９を反応性マグネ１−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−［’ｅ２０３１ｍ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ｋｉｎ積物が付着するのを防止し、この堆積物の
飛散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５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
体基板３が設置され、この基板３と対向する位置にシャ
ック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６図に示す。第５
図および第６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１０が設けられている。

ここで第５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１３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７図に示すようにプ
ラズマ中の電子ｅがターゲット９上で矢印へ方向に発生
する磁力線の方向に沿ってサイクロイド運動をしながら
移動する。

そのため、電子ｅが移動したクーデ・ノド９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
しないターゲット９の中央領域９＾と周辺領域９Ｂは殆
ど浸食されない。

スパッタされたターゲット９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９の浸食されていない
部分９Ａ、９Ｂに再び付着して稚苗する。

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。

第８図に示すように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粗大粒子１７となっ
て磁気記録媒体形成用のスパンタ膜１８内に形成され、
この粗大粒子１７は大きくなり、かつ基板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、本発明の装置のターゲ７）支持体
の要部の斜視図を第２図より第４回込を用いて示す。

第１図乃至第４図に示すように、本発明のスパック装置
は、ターゲット支持体５内で、支持体５の内周に沿う枠
状ヨーク２１八　とこの枠状ヨーク２１Ａの中央部同志
に架橋するような帯状ヨーク２１Ｂで一体的に形成され
たヨーク２１を配設する。この帯状ヨーク２１Ｂと枠状
ヨーク２１八により一対のＭ通孔２４が形成される。更
に枠状ヨーク２１八および帯状ヨーク２１Ｂ上に第１お
よび第２の永久磁石２２．２３を配設し、この貫通孔２
４を介して枠状ヨーク２１Ａ、帯状ヨーク２１Ｂ、およ
び第１、第２の永久磁石２２゜２３間に高透磁率部材２
５を着膜可能に移動させ、かつ高透磁率部材２５を支持
する支持具２６を設ける。

そしてこの高透磁率部材２５を着脱することで、ターゲ
ット９の表面に付与される磁界の強度を変化させるよう
にする。

〔作用〕

本発明のスパッタ装置は、ターゲット支持体５の内部の
中心部に配置された第２の永久磁石２３とクーゲット５
の周辺部に配置された第１の永久磁石２２とを高透磁率
部材２５を用いて磁気的に短絡できる構造とする。そし
て基板３上にターゲット９の成分を被着させないプレス
バンクの段階では、第１、第２の永久磁石２２．２３の
間に高透磁率部材２５を挿入して、永久磁石２２と２３
を磁気的に短絡して、ターゲット９の表面に付与される
磁界を弱めてターゲット９の表面全体をクリーニングす
るためのスパッタを行い、ターゲット９表面に被着して
いる前記堆積物を除去する。

また基板３上にターゲット９の成分を被着するスパッタ
の段階では、前記永久磁石２２と２３との間から高透磁
率部材２５を取り除いて前記した短絡状態を除去し、タ
ーゲット９の表面に通常の磁界が付与されるようにして
スパッタを行う。

〔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図乃至第３図は本発明の装置に於けるターゲット
支持体の要部説明図で、第４図は高透磁率部材２５を貫
通孔２４を挿入した状態を示す斜視図である。

第１図乃至第３図に示すように、本発明のスパック装置
は、ターゲット支持体５の内部の周辺に沿って設けられ
た枠状のヨーク２ＬＡとこのヨーク２１八を架橋するよ
うな帯状のヨーク２１Ｂを設け、ヨーク２１Ａ、２１Ｂ
を一体的に形成したヨーク２１を設ける。そしてヨーク
２１Ａとヨーク２１Ｂによって一対の貫通孔２４を設け
る。

更に枠状のヨーク２１Ａ上の点線で示す領域に第１の枠
状の永久磁石２２を設け、帯状のヨーク２１Ｂ上に第１
の磁石２２と磁極の異なる直方体形状の第２の永久磁石
２３を設ける。また■通孔２４を介して永久磁石２２と
２３の間に脱着できる直方体形状の高透磁率部材２５を
保持するＴ字型状の支持具２６を設ける。

この支持具２６は前記した高透磁率部材２５と一体にな
るように形成しても良いし、また前記した高透磁率部材
２５とは別個に設けても良い。

この支持具２６の先端部２６八にはネジ等を設け、更に
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矢印Ｂに示
すように上下に移動できる構造とする。

こ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１０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ガスが容積比で（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２６を
上方に押上げ、永久磁石２２と２３の間に貰通孔２４を
介して高透磁率部材２５を挿入して永久磁石２２と２３
とを磁気的に短絡させて、ターゲット９の表面に付与さ
れる磁界の強さを弱める。この高透磁率部材２５を挿入
した状態を第４図に示す。

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上をシャッタ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の表面に付与される磁界強度が弱いので、
ターゲソｌ−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、ターゲット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２６を下部に移動させて
高透磁率部材２５を永久磁石２２と２３の間より除去す
る。このようにすれば永久磁石２２と２３とは磁気的に
短絡されていないので、永久磁石２２と２３と間の磁極
間に生じる磁力線が高透磁率部材２５を通過して移動し
難くなり、ターゲット９の表面に付与される磁界の強さ
が増大する。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。

〔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、成膜に先立ち簡単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から
のターゲットの酸化物等の堆積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ターゲット支持体のヨークを示
す斜視図、 第３図は本発明の装置のターゲット支持体のヨークおよ
び永久磁石の構造を示す斜視図、第４図は本発明の装置
で高透磁率部材を挿入した時の状態を示す斜視図、 第５図は従来のマグネトロンスパッタ装置の説明図、 第６図は従来の装置のターゲット支持体の平面図、 第７図は従来のターゲットの表面状態を示す斜視図であ
る。 第８図は従来の装置で形成したスパッタ膜の不都合な状
態を示す説明図である。 図において、 １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、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、
２１Ａ、２１Ｂはヨーク、２２．２３は永久磁石、２４
は言通孔、２５は高透磁率部材、２６．２６Ａは支持具
、Ｂは支持具の移動方向を示す矢印である。 第１図 オ光明の−１−ハネす幻視図 第２図 年賀５θ居６−フＹ＝￥成βすＴ軒六Ｌｍ第３図 ｑ（２５レレぞＴｔｉ’Ｊ　＋　＝　ｊ５上３しるエン
率ｉ【戸９；（を４１−人口１ヒｆ’Ｈシ４υｑ第４図 彼り表め又バ＝　７Ｆ、ｆ閃 ｔｓ　５　図 ｔ＆Ｊｑ７−デツト、ｔａＵ、千ｉｍ 第６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）
   内にヨーク（２１）と、該ヨーク（２１）上にそれぞれ
   磁極の異なる第１、第２の永久磁石（２２、２３）と、
   該第１、第２の永久磁石（２２、２３）上にターゲット
   （９）を順次配設し、基板（３）とターゲット支持体（
   ５）間に電圧を印加するとともに前記ターゲット（９）
   の表面に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）は、枠状のヨーク（２１Ａ）と該枠
   状ヨーク（２１Ａ）の中央部を連結する帯状のヨーク（
   ２１Ｂ）とから構成され、前記第１の永久磁石（２２）
   は枠状を有して前記枠状ヨーク（２１Ａ）上に設けられ
   、第２の永久磁石（２３）は帯状を有して前記帯状ヨー
   ク（２１Ｂ）上に設けられ、 前記枠状ヨーク（２１Ａ）と帯状ヨーク（２１Ｂ）で構
   成される一対の貫通孔（２４）を介して前記第１、第２
   の永久磁石（２２、２３）間に高透磁率部材（２５）を
   着脱可能に配設する手段（２６）を設け、該高透磁率部
   材（２５）を前記第１、第２の永久磁石（２３、２４）
   間に介在させることにより、前記ターゲット（９）の表
   面に付与される磁界の強度を弱め、そのターゲット表面
   をクリーニングでき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。