JPS63199867A

JPS63199867A - マグネトロン・スパツタリング方法およびその装置

Info

Publication number: JPS63199867A
Application number: JP3477387A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Minami; 南　俊美; Hiroyuki Watanabe; 浩幸渡辺
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-18
Also published as: JPH052737B2

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、処理材表面に薄膜を作成するマグネトロン・
スパッタリング方法およびその装置に関するものである
。

（従来技術とその問題点）従来、磁気ディスク、先ディスクは基板の表面に薄膜を
スパッタリング法によって作成している。

ところで、近年、低温・高速スパッタ法であるマグネト
ロン・スパッタリング法が採用され、たとえば、特開昭
６０−２０４８８２号公報に開示されている。

前記公開公報に開示する方法は、複数の処理オ（基板）
を設置したパレットを移動させながら、前記処理材をパ
レット」二で自転又は／及び公転させて処理ずろムので
ある。この方法は、パレットの移動中（膜堆積処理中）
、処理材か自転又は／々び公転４゛ろことにより、パレ
ット上の処理材を固定的に設置してプレーナー・マグネ
トロン・カソード（ターゲット）前を通過させる方式（
スル一方式）、あるいは、プレーナー・マグネトロン・
カソードに対面して、処理材を配置して回転させる方式
（対面回転方式）に比べて、配向性および半径方向での
磁気特性、ずなイつち、処理の均一性を幾分改善できる
乙のであるが、処理材に自転・公転を与える場合、パレ
ット」二の処理材はサイクロイド軌跡を描くことになる
こと、ターゲット材寸法は、その高さをほぼパレット高
さと等しくする必要があること、およびスパッタリング
中、処理材は、はぼ常に加熱されること等により、処理
材の公転は装置上制約されて、半径方向での磁気特性の
均一化が不十分であり、また、ターゲット材の利用率が
悪いばかりか、消費電力および処理材自体の温度上昇が
大きく、さらには、混合膜を形成する場合、同一ターゲ
ット材前を１回しか通過せず、均一な混合膜の形成が不
可能であるという問題を有する。

本発明は、簡単な手段で、処理材が順次マグネットの異
なる磁界に位置するようにして、前記問題点を解決する
マグネトロン・スパッタリング方法およびその装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決すべき手段）本発明は前記目的を達成するために、垂直状態のパレッ
トに複数の処理材を保持し、該処理材に薄膜を形成する
マグネトロン・スパッタリング方法を、前記パレットに
複数の処理材を同心円上に回転自在に装着して、該処理
材を自転・公転さける一方、複数のターゲット材を、該
ターゲット材の中心が処理材の中心軌跡とずれるように
前記パレットに対面して放射状に配設して処理するよう
にし、また、その装置を、装入室、処理室および抽出室
からなり、前記処理室に、処理材を同心円上に形成した
環状凹溝に遊嵌装着したパレットを回転する回転機構と
、処理室の両側壁部に中心を前記処理材の中心軌跡とず
らして放射状に配設したターゲット材とを設け、処理室
と抽出室に昇降するパレット支持台を有するパレット移
送装置を設けた構成としたしのである。

（実施例）つぎに、本発明を一実施例を示す図面にしたかって説明
セる。

本発明にがかるマグネトロン・スパッタリング装置は、
第１図に示すように、装入室１．第１〜第３処理室２ａ
、２ｂ、２ｃおよび抽出室３とからなり、装入室１と第
１処理室２ａ、第１処理室２ａと第２処理室２ｂ、第２
処理室２ｂと第３処理室２ｃおよび第３処理室２ｃと抽
出室３との間にはそれぞれ仕切バルブ４が設けである。

そして、前記装入室Ｉには、第２図に示すように、複数
対の独＼γしたアーム６を備えたマガジン５が炉幅方向
で移動自在に設けてあり、このマガジン５の各アーム６
の先端部には、凹溝からなる軸支部７を形成し、この軸
支部７で複数の円板状処理材Ｗを同心円上に設けた環状
凹溝８に回転自在に遊嵌保持した円板状パレット９の軸
部１０を支持４゛るようになっている。

また、装入室１の前記処理室２と同一線」二をなす位置
にシリング装置１１が設けてあり、このシリング装置１
１の動作で、所定アーム６を軸６ａを中心に上・下方向
に旋回さけて、当該パレット９を後述するパレット移送
装置１４に引き渡すようになっている。

前記抽出室３は、装入室Ｉとほぼ同様な構成からなり、
アーム６の旋回によって抽出室３に位置するパレット移
送装置Ｉ４上のパレット９をマガジン５内に引き取り、
パレット９を抽出室３から抽出するようになっている。

前記装入室１、各処理室２　ａ、　２　ｂ、　２　ｃお
よび抽出室３の下部には、上・下一対のガイドローラ１
２ａ、１２ｂを有するガイド部材１３が所定間隔で設け
られている。

また、各処理室２　ａ、　２　ｂ、　２　ｃと抽出室３
には、隣接する空間を移動するパレット移送装置１４が
設けである。このパレット移送装置１４は、第４図から
明らかなように、図示しないビニオンと噛合するラック
１５ａを有し、かつ、中央部に貫通孔１７を設けたキャ
リヤ本体１５と、このキャリヤ本体１５上に設（上だ昇
降するパレット支持台１９とからなる。このパレット支
持台Ｉ９は上端に凹溝からなる軸支部２１を有するとと
乙に、下端に前記キャリヤ本体１５のｒ１通孔１８内に
位置するガイドビン１９ａ、１９ｂを備えている。

さらに、前記各処理室２ａ、２ｂ、２ｃの底部中央には
、前記キャリヤ本体１５の中央貫通孔１７内を進退する
ピストンロッド２０ａを有する押上シリンダ２０か設け
である。

一方、前記押」二ノリング２０の上方に位置する側壁Ｂ
には、第５図に示すように、パレット９の軸部１０両端
を挟持する抑圧シリンダ２３ａ、２３ｂと、一方の押圧
シリンダ２３ｂを回転させるモータ２４とからなるパレ
ット回転装置２２か設けである。

前記パレット回転装置２２の抑圧シリンダ２３の周囲に
は、第１図、第３図、第６図に示すように、公知のプレ
ーナーマグネトロン方式のスパッタリング電極Ｃが複数
放射状に配設しである。

このスパッタリング電極Ｃ（ターゲット材２５）は、第
６図に示すように、その中心Ｏ°がパレット９に装着し
た処理Ｈｗの中心Ｏと半径方向でずれた位置（Ｉ（−１
５〜２５ｍｍ）になるように配設しである。

つぎに、前記＋１ｖｔ成からなるマグネトロン・スパッ
タリング装置の操作を説明する。

まず、装入室ｌのマガジン５に、予め複数の処理材Ｗを
環状凹部８に装着したパレット９を各アーム６の軸支部
７に載置する（第２ａ図、第２１）図）。

そして、装入室ｌ、各処理室２および抽出室３を図示し
ない真空装置で真空にするとと乙に、所定のガス、たと
えば、アルゴンガスを供給して所定のスパッタ圧とし、
各仕切バルブ４を開き、図示しないピニオンを駆動する
ことにより、各パレット移送装置１４を左方（装入室１
方向）に移動させ、第１処理室２ａのパレット移送装置
１４を装入室ｌに位置さける。ここで、前記シリンダ装
置１１を駆動して、所定アーム６を軸６ａを中心に軸支
部７を旋回降下させ、該所定アーム６に支持されていた
パレット９ａを前記パレット支持台Ｉ９の軸支部２１上
に移載する（第２ｃ図）。

ついで、前記所定アーム６は旋回上昇して元の状態にな
るとともに各パレット移送装置Ｉ４は、図示しないピニ
オンの駆動により各々右方（抽出室３側）の処理室２と
抽出室３へ移動して停止したのち、各仕切バルブ４を閉
とする。その後、外押上ソリング２０が作動して、ピス
トンロッド２０ａが貫通孔Ｉ７内に挿入され、第４１）
図に示すようにパレット支持台１９を上昇させる。この
ように、パレット支持台１９か上界すると、これを検知
し、第５図に示すように、押圧シリンダ２３が作動して
パレット９の軸部１０両端を挾持して、パレット回転装
置２２に支持すると同時に、押上シリンダ２０の作動に
よってパレット支持台Ｉ９が降下する。この状態で、パ
レット９はパレット回転装置２２のモータ２４の駆動に
より所定速度で回転するとと乙に、スパッタリングが開
始される。

このスパッタリング処理中、パレット９の各環状囲１？
り８に遊嵌状態で保持された処理材Ｗは、パレット９の
回転（自転）により、処理＋４Ｗの自転中心Ｏの軌跡が
ターゲット材２５の中心Ｏ°とずれた状態で自転・公転
することになる。

なお、パレット９ａが前述したように、元の状態になる
と、装入室ｌのマガジン５が１ピツチ前進移動し、次パ
レット９ｂか受は渡し位置に来る。

したがって、スパッタリング処理中におけるパレット９
の６処理材Ｗは、加熱−冷却→加熱を受けろとともに、
スパッタリング電極Ｃから一定方向のみの磁界分布を受
け４゛、つまり、処理材Ｗの温度上昇か抑えられろ一方
、処理材Ｗに対ずろスパッタ方向がランダムとなり、処
理材Ｗの表裏はほぼ均一に薄膜が形成されるこ七になる
。

このようにして、一定時間スパッタ処理が行なイつれる
と、各仕切バルブ４を開き、各パレット移送装置１４は
、前述したように、左方（装入室１側）に移動し、装入
室ｌで１枚のパレット９ｂを受は取る一方、処理室２の
パレット支持台１９が上昇停止ずろと、抑圧シリンダ２
３か後退して、第１処理室２ｉ１のパレソ）９ａを支持
すると同時に、パレット支持台１９か下降する（第２ｒ
図）。その後、パレット移送装置１４は、右方（抽出室
３側）に移動し、装入室！のパレット９ｂは第１処理室
２ａに、第１処理室２ａのパレット９ａは第２処理室内
２ｂに装入されろ（第２ｇ図、第２ｈ図）。ここで、前
記同様パレット９ｂの処理材Ｗは１回目の、また、パレ
ット９ａの処理材Ｗは２回目のスバツタ工程を経て、以
下同様にして各処理材Ｗは各処理室２でそれぞれスパッ
タ処理されて完成品となる。

このように、ｎ１１出室３にパレット９を支持したパレ
ット移送装置Ｉ４が装入されると、装入室１での動作と
は逆に、下方に待機するアーム６の軸支部７が旋回上界
して当該パレット９を受は取り、マガジン５の移動によ
り、抽出室３の図示しない抽出口へと順次搬送される。

なお、パレット９の装入室Ｉ内のマガジン５（アーム６
）への装着あるいは抽出室３から装置外への抽出時には
、装入室ｌと抽出室３は外気と連通するため、装入室！
内のマガジン５にパレット９を保持したのら、面述した
操作に先立って仕切バルブ４を閉鎖して、装入室１内と
抽出室３内をパージし、所定雰囲気、圧力に調整するこ
とは勿論である。

また、前記実施例では、スルー型で処理室２を３室で構
成したが、たとえばイン、アウト型でらよくこれに限ら
れることはない。

（実験例）約１５０℃に昇温したＡρ基板（φ１３０ｍｍＸ１　、
９　＋ｎｍｔ）を円板状パレット（φ６４０ｍｍ）の同
心円上に設けた各環状溝（φ１３２ｍｍＸ１０ケ）部に
装着し、このパレットを順次、第１処理室（ターゲット
材：ＣｒＸ４ケ）、第２処理室（ターゲット材：Ｃｏ−
Ｎ１ＸＡケ）、第３処理室（ターゲット材：Ｃ×４ヶ）
に移行させ、下記条件下でマグネトロン・スパッタリン
グ法でＣｒ：３０００人、Ｇｏ−Ｎｉ、７００人、Ｃ：
４００人からなる膜をＡＣ基板に形成した。

処理条件：各処理室：　Ｉ　Ｏ−”Ｔｏｒｒ。

Ａｒガス（１５ｃｃ／分）円板状パレットの回転：　２５　ｒ、ｐ、ｍターゲット
材とＡ＆紙基板の中心ずれ；２０ｍｍターゲット材寸法：　Ｉ　２５　ＷｍｍＸ２００ｔｍｍ
Ｘ４〜９ｍｍｔ処理時間：第１処理室〜１分、第２処理室〜１分、第３処理室〜２分前記により得られたメタル磁気ディスクは、保持力１１
ｃ：８　Ｑ　ＯＯｅ±１．５％、残留磁気Ｉ３ｒ：９６
００ＧＳ±２．５％、角形比Ｓ：０．７８±０、Ｏｌか
らなる磁気特性をＹ丁し、膜厚はディスク全面でほぼ均
一であり、また、円周方向での磁気特性および電磁変換
特性が均一で、さらには、モノユレーンヨンは１４３以
内であった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明にがかるマグネ
トロン・スパッタリング方法によれば、処理材はパレッ
トの同心円上に装着されて、自転・公転するとと乙に、
処理材の中心軌跡が放射状スパッタ処理されるようにし
たため、処理材に対するマグネットからの磁場の影響は
ランダム、すなわち、処理材は一定方向のみの磁界分布
を受けず、処理材に対するスパッタ方向がランダムとな
って、処理材に均一な磁気性能を存する薄膜を作成する
ことができる。

また、処理材は、加熱と冷却とを繰り返すので、処理材
の温度上昇が抑えられ、樹脂系処理材にし適応でき、し
かし、ターゲット材は小型化でき、それだけターゲット
材の利用効率が向上するとともに、消費電力が軽減でき
る。さらに、混合膜を形成する場合には、処理材は、公
転数に対応して同一ターゲット材前を通過さ仕ることが
できるため、良質な膜ができる。

一方、本発明にがかるマグネトロン・スパッタリング装
置によれば、処理材の公転をパレットの自転により行う
ので、所望の公転数および公転速度を任色に制御できろ
とともに、処理室は小型化できる。また、処理室は独立
しているので、各処ｒｒｎ’ｓイｉ　θ）Ｓ山ｅｒｌｆ
−７パ１１．々ｇｔｑ−ツバ’ｎｎｒ：　１ａｍ−ｖ：
！：

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかるマグネトロン・スパッタリング
装置の概略平面図、第２ａ図〜第２ｈ図は第１図におい
てパレットとキャリア本体との動作を示す平面図と側面
図、第３図は処理室の一部破断斜視図、第４ａ図と第４
ｂ図は押上シリンダとパレット支持台との関係を示す正
面図、第５ａ図と第５ｂ図はパレット回転装置の動作を
示す説明用断面図で、第６図は処理材中心とターゲット
材中心との関係を示す説明図である。１〜装入室、２（２ａ、２ｂ、２ｃ）〜処理室、３〜抽
出室、５〜マガジン、９（９ａ、９ｂ）パレット、１４
〜パレツト［多送装置、１５〜キャリア本体、１９〜パ
レット支持台、２０〜昇降（押上）シリンダ、２２〜パ
レツト回転装置、２３〜押圧シリンダ、２４〜モータ、
２５〜ターゲット材、０〜処理（４中心、Ｏ”〜ターゲ
ット材（スパッタリング電極）中心。第２Ｃ図第２ｄ図第２ｅ図第４０図　　　　　　　　１ｆＪｂ図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）垂直状態のパレットに複数の処理材を保持し、該
処理材に薄膜を形成するマグネトロン・スパッタリング
方法において、前記パレットに複数の処理材を同心円上
に回転自在に装着して、該処理材を自転・公転させる一
方、複数のターゲット材を、該ターゲット材の中心が処
理材の中心軌跡とずれるように前記パレットに対面して
放射状に配設することを特徴とするマグネトロン・スパ
ッタリング方法。
（２）装入室、処理室および抽出室からなり、前記処理
室に、処理材を同心円上に形成した環状凹溝に遊嵌装着
したパレットを回転する回転機構と、処理室の両側壁部
に中心を前記処理材の中心軌跡とずらして放射状に配設
したターゲット材を設けるとともに、処理室と抽出室に
、昇降するパレット支持台を有するパレット移送装置を
設けたことを特徴とするマグネトロン・スパッタリング
装置。