JPS6249974B2 - - Google Patents

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JPS6249974B2
JPS6249974B2 JP7372480A JP7372480A JPS6249974B2 JP S6249974 B2 JPS6249974 B2 JP S6249974B2 JP 7372480 A JP7372480 A JP 7372480A JP 7372480 A JP7372480 A JP 7372480A JP S6249974 B2 JPS6249974 B2 JP S6249974B2
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JP
Japan
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target
thin film
magnetic thin
sputtering
magnetic
Prior art date
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Expired
Application number
JP7372480A
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English (en)
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JPS571215A (en
Inventor
Sadao Kadokura
Takashi Tomie
Kazuhiko Pponjo
Shigenobu Sobajima
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.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
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Priority to JP7372480A priority Critical patent/JPS571215A/ja
Publication of JPS571215A publication Critical patent/JPS571215A/ja
Publication of JPS6249974B2 publication Critical patent/JPS6249974B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
    • H01F41/183Sputtering targets therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁性薄膜作製用スパツタ装置、更に
詳しくは、高密度磁気記録媒体の製造に好適な磁
性薄膜作製用スパツタ装置に関する。
近年、磁気記録媒体に対する高密化の要求か
ら、スパツタ法による磁性薄膜が注目されてい
る。従来、この磁性薄膜の作成には2極スパツタ
装置が使われているが、この2極スパツタ装置は
薄膜形成速度が小さく、量産化装置としては不向
きであり、量産化に対応できる薄膜形成速度の大
きいスパツタ装置が望まれている。
かかる膜形成速度の大きいスパツタ装置とし
て、近年提案されたマグネトロン形スパツタ装置
がある。マグネトロン形スパツタ装置は、第1図
に示す如く、ターゲツトTのスパツタ面Tsの反
対側すなわち裏側に永久磁石、電磁石等の磁界発
生手段Mを設け、スパツタ面Ts近傍にスパツタ
Tの電界に直交する磁力線Fすなわち磁界を発生
するようにしたマグネトロン型ターゲツト電極を
ターゲツト電極としたもので、この磁界によりタ
ーゲツトTからの2次電子に旋回運動をさせて分
子との衝突確率を上げ、もつてイオン密度を上げ
て高速薄膜形成を可能としたものである。
よつて、ターゲツトTに非磁性材料を用いる通
常の場合は、第1図の如くターゲツトTのスパツ
タ面Tsの近傍には磁力線Fにより磁界が形成さ
れるので前述のように高速薄膜形成ができる。し
かし、磁性薄膜作成の場合はターゲツトTに磁性
材料特に強磁性材料を用いるので、前述の磁気発
生手段Mによる磁力線Fは、第2図に示す如く、
その殆んどが磁気抵抗の小さいターゲツトT内を
通り、スパツタ面Tsから洩れ出る磁力線Fは殆
んどなくなる。従つてこの場合は磁界発生手段M
を具備しない通常型ターゲツト電極のスパツタ装
置と同様となり、よつて高速の薄膜形成はできな
い。すなわち、従来のマグネトロン形スパツタ装
置では、磁性薄膜の高速形成はできないという状
況であつた。
本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、よ
つて本発明の目的は、高速で磁性薄膜を形成でき
るスパツタ装置を提供することにある。他の目的
は、作成される磁性薄膜の組成を一様に制御でき
るようにすることにある。更に他の目的は、プラ
スチツクフイルム等耐熱性の低い基板に高速で磁
性薄膜を形成できるようにすることにある。
以上の目的を達する本発明は、ターゲツト電極
として1組のターゲツトが対向した対向ターゲツ
ト型電極を設けると共に、その対向ターゲツト型
電極の一方をマグネトロン型電極として、その作
用によりターゲツト間空隙のプラズマ密度を上昇
させて高速薄膜形成を可能とする一方、マグネト
ロン型電極のターゲツトは作成する磁性薄膜の構
成元素からなり、マグネトロン型電極の作用を維
持する材料からなるものとし、他方の通常型電極
のターゲツトは作成する磁性薄膜の組成に対応し
た組成の材料からなるものとして、所望の組成の
磁性薄膜を得るようにしたことを特徴とするもの
である。すなわち本発明は、マグネトロン型電極
で高速膜形成を可能とし、通常型電極で作成する
磁性薄膜の組成を制御するようにして、従来不可
能であつた磁性薄膜の高速作成を可能としたもの
である。
以下、本発明の詳細を図面より説明する。
第3図は本発明に係わる磁性薄膜用スパツタ装
置の説明図である。
図において、10は真空容器、20は真空容器
10を排気する真空ポンプ等からなる排気系、3
0は真空容器10内に所定のガスを導入して真空
容器10内の圧力を10-1〜10-4Torr程度の所定の
圧力に設定するガス導入系であり、以上は公知の
スパツタ装置と同様である。
ところで、ターゲツト電極は、図示の如く真空
容器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ツトホルダー15,1
6により2枚のターゲツトT1,T2のスパツタさ
れる面T1s,T2sを空隙を隔てて対面させた対向
ターゲツト型電極としてある。そして対向ターゲ
ツト型電極の一方、図ではターゲツトT1側は、
その裏側に前述の第1図の如く、磁気発生手段M
を設けたマグネトロン型ターゲツト電極としてあ
る。そして、ターゲツトT1は後述する少なくと
も目的の磁性薄膜の構成元素の一つからなり、マ
グネトロン型電極の作用を喪失せしめない、具体
的には磁気発生手段Mによるスパツタ面T1s近傍
の磁界を消失せしめない磁気特性の材料としてあ
る。一方、対向ターゲツト型電極の他方、図では
ターゲツトT2側は、磁気発生手段Mを有しない
通常型ターゲツト電極とし、前記磁性薄膜と同じ
構成元素からなり、その組成に対応した組成の材
料となしてある。ここでターゲツトT1,T2の形
状は後述する基板の巾に対応した長辺を有する矩
形としてある。なお、17,18は絶縁部材1
3,14及びターゲツトホルダー15,16をプ
ラズマ粒子から保護するためのシールドである。
一方、磁性薄膜が形成される基板40を保持す
る基板保持手段41は、真空容器10内のターゲ
ツトT1,T2の側方に設けてある。基板保持手段
41は、図示省略した支持ブラケツトにより夫々
回転自在かつ互いに軸平行に支持された繰り出し
ロール41a、冷却ロール41b、巻取ロール4
1cの3ケのロールからなり、基板40をターゲ
ツトT1,T2のスパツタ面T1s,T2sに対して略直
角方向に保持するように配置してある。従つて基
板40は巻取りロール41cによりスパツタ面
T1s,T2sに対して直角方向に移動可能である。
又、ターゲツトT1,T2の周辺に対応するリン
グ状のパイプ電極からなる陽極50が側板12に
支持部材51を介して、ターゲツトT1,T2の中
間位置に位置するようにしてある。陽極50は、
側板12に接続し、側板11と共にアースに接続
してある。一方、スパツタ電力を供給する電力供
給手段52,53はプラス側をアースに、マイナ
ス側をターゲツトT1,T2に夫々接続してある。
従つて電力供給手段52,53からのスパツタ電
力は、アースを介して陽極50とターゲツト
T1,T2の夫々の間に供給される。
以上のように構成されているので、基板40を
基板保持手段41にセツトし、排気系20とガス
導入系30により真空容器10内を所定の条件に
なし、電力供給手段52,53からスパツタ電力
を供給すると以下のようにして所望の磁性薄膜が
基板40に形成される。
すなわち、ターゲツトT1側は前記のように電
界と磁界が直交するマグネトロン形ターゲツト電
極となすと共にターゲツトT1はこの電極の作用
を維持する特性のものとしてあるので、前述の従
来のマグネトロン形スパツタ装置と同様に、ター
ゲツトT1からの射出2次電子は旋回運動を行な
い、電界強度との関係から所定の強度の磁界内す
なわちターゲツトT1の近傍、従つてターゲツト
T1とターゲツトT2との間の空隙内に閉じ込めら
れる。すると該空隙内で2次電子と導入されたガ
スの分子の衝突頻度が増大し、分子のイオン化が
促進される為プラズマ密度が増大する。そして、
このプラズマ中のイオンが、電力供給手段52,
53により印加された電界により加速され、ター
ゲツトT1,T2のスパツタ面T1s,T2sに衝突し、
ターゲツトT1,T2の原子にそのエネルギーを与
えて、ターゲツトT1,T2から原子を飛び出させ
る。この原子が基板40に付着して薄膜が形成さ
れのであるが、前述のようにターゲツトT1側電
極のマグネトロン形構成により、ターゲツト
T1間のプラズマ密度が従来装置に比較し大
巾に増大するので、ターゲツトT1,T2からの原
子が大巾に増大し薄膜形成が高速でできるのであ
る。
一方、形成される薄膜の組成は、前記の通りタ
ーゲツトT1,T2からの原子が基板40上の薄膜
となるので、ターゲツトT1,T2の材質で規制さ
れる。ところが、前述のように、適用材料が電極
のマグネトロン作用を確保するものであることが
要求されるマグネトロン型電極のターゲツトT1
は、前記要求が満たせるように組成は規制せず、
その構成を単に目的の薄膜の構成元素若しくはそ
れらの混合からなるものとし、適用材料が自由に
選択できる通常型電極のターゲツトT2を目的の
薄膜の組成に対応した組成となして、形成される
薄膜の組成はターゲツトT2で制御するようにし
てある。よつて何ら前述の高速薄膜形成の機能を
損なうことなく所望の特性の磁性薄膜が形成でき
る。
なお、この磁性薄膜の組成は、電力供給手段5
2,53の設定電圧を変えてターゲツトT1,T2
の夫々の薄膜形成への寄与度を調整することによ
つても制御できる。従つてターゲツトT2の組成
は、目的の薄膜の組成を基準に、ターゲツトT1
の材料、運転条件を配慮して決める必要があり、
従つて単純に薄膜の組成と一致したものではな
く、目的の薄膜の組成に対応したものとする必要
がある。
又、前述のように、基板40はターゲツト
T1,T2からの輻射熱が小さいターゲツトT1,T2
の側方に配置されており、かつ、マグネトロン型
電極の作用により2次電子はターゲツトT1,T2
間の空隙に閉じ込められ基板40へ衝突するもの
は少なくなるので、基板40の温度上昇は小さ
く、低温スパツタができるのである。よつて耐熱
性の低い基板、例えばプラスチツクフイルムへの
適用もできる。次に磁性薄膜として公知のコバル
トとクロムの合金薄膜作成の例を説明する。
既によく知られているように、コバルトとクロ
ムの合金は、第4図の如く、クロム含有量が小さ
い領域では、強磁性を示し磁性薄膜材として使用
できるが、クロム含有量が増大するに従つて飽和
磁化Msが低下し、ついには強磁性を示さなくな
る。従つて従来の2極スパツタでは作成する磁性
薄膜の組成に一致したクロム含有量のコバルト合
金をターゲツトとして使用する。これに対して、
本発明に係わる前述の装置では、マグネトロン型
電極のターゲツトT1は磁界発生手段Mの磁力線
Fをスパツタ面T1s近傍に漏洩させ該電極の作用
を維持する組成すなわち、強磁性を示さなくなる
クロム含有量のコバルト合金とする。図からこの
クロム含有量は25%以上である。一方ターゲツト
T2は、ターゲツトT1の薄膜形成への寄与度を考
慮して、作成する磁性薄膜の組成に対応した組成
のクロムとコバルトの合金とする。この合金は強
磁性領域のクロム含有量のものとなる。このよう
にすれば前述の作用により所望の組成のクロムと
コバルトからなる磁性薄膜が得られる。
以下に以上の装置での実施例を示す。
実施例 1 ターゲツトT1として、クロム含有量30%のコ
バルト・クロム合金を用い、ターゲツトT2とし
てコバルト単体を使用した。ターゲツトは共に
300m/m×125m/mの長方形であり、2つは真
空容器10内に60m/m間隔で配置した。基板4
0はポリエステルフイルムを用い、第3図の如く
走行させ、基板40とターゲツトT1,T2端との
距離を50m/mとした。真空容器10内にArガ
スを導入し、ガス圧5×10-3Torrでターゲツト
T1,T2に−500V、陽極50をアースとしてスパツ
タし膜成長速度1000Å/分でポリエステルフイル
ム基板上にクロム含有量17%のコバルト・クロム
合金磁性薄膜を得た。又本コバルト・クロム合金
薄膜の飽和磁化Msは500emu/ccであつた。又ポ
リエステルフイルムは何ら熱的変形も受けなかつ
た。
実施例 2 実施例1と同じターゲツトT1と基板40を用い
ガス圧5×10-3TorrでターゲツトT1には−
400V、ターゲツトT2には−700V印加してスパツ
タした。ポリエステルフイルム基板上にクロム含
有量12%(飽和磁化Ms900emu/cc)のコバル
ト・クロム合金磁性膜を膜成長速度1500Å/分で
得た。又、ポリエステルフイルムは何ら熱的変形
を受けなかつた。基板の温度上昇が小さいのはタ
ーゲツトT1,T2から射出2次電子がほとんど基
板面に衝突せず、かつ輻射熱も小さいのが理由を
考えられる。ところで、本発明はこれまで述べた
ものに限定されるものでないことは云うまでもな
いことである。
陽極50を、対向したターゲツトT1,T2の空
隙に配置したものを示したが、ターゲツトT1
T2の側方でも良く、ターゲツトT1,T2との間で
所定の電界を形成するようにターゲツトT1,T2
の近傍に配置してあれば良く、既に公知のものが
種々適用できる。又、陽極50の形状も配置に応
じて設計する必要がある。
又、基板40としてポリエステルフイルムを用
いた例を示したが、基板40としては、その他ポ
リイミドフイルム等のプラスチツクフイルム、あ
るいはアルミニウム、ステンレス等の金属、又は
ガラス等も使用できる。更にターゲツトT1,T2
の材料は、作成する磁性薄膜により決まるもの
で、前述のコバルトとクロムの合金の他、コバル
トとケイ素、コバルトとレニウム等が知られてい
る。
以上のように本発明では、スパツタ装置におい
て、ターゲツト電極を対向ターゲツト型電極にな
すと共に、ターゲツト電極の一方は少なくとも作
成する磁性薄膜の構成元素の一つからなるターゲ
ツトを備えたマグネトロン型電極とする一方、そ
の他方は該磁性薄膜の組成に対応した組成のター
ゲツトを備えた通常型電極として、マグネトロン
型電極による高速薄膜作成を可能とすると共に、
作成される磁性薄膜の組成は通常型電極のターゲ
ツトで主に規制するようにしており、よつて従来
装置に比し、高速で所望特性の磁性薄膜が得られ
る。このように本発明はスパツタ法による薄膜の
高速作成装置を提供する有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はマグネトロン型ターゲツト電
極の作用説明図、第3図は本発明に係わるスパツ
タ装置の説明図、第4図はコバルトとクロムの合
金の飽和磁化のグラフである。 T,T1,T2:ターゲツト、M:磁界発生手
段、40:基板、50:陽極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上に磁性薄膜を作成する磁性薄膜用スパ
    ツタ装置において、空隙を隔てて対面配置した1
    組のターゲツトからなる対向ターゲツト型電極を
    設けると共に、該対向ターゲツト型電極の一方は
    そのターゲツトが少なくとも前記磁性薄膜の構成
    元素の一つからなるマグネトロン型電極となし、
    その他方はそのターゲツトが前記磁性薄膜の組成
    に対応する組成の材料からなる通常型電極となし
    たことを特徴とする磁性薄膜用スパツタ装置。 2 前記対向ターゲツト型電極のターゲツトの
    夫々に独立した電源からスパツタ電力を供給する
    ようになした特許請求の範囲第1項記載の磁性薄
    膜用スパツタ装置。
JP7372480A 1980-06-03 1980-06-03 Sputtering device for magnetic thin-film Granted JPS571215A (en)

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