JPS63243270A - スパツタリングによる多層薄膜の形成法 - 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） 本発明はスパッタリングによる多Ｎ薄膜の形成法に係り
、特に所定の基板上に多層薄膜を有利に形成することが
出来ると共に、その多層の成膜に際して用いられるスパ
ッタリング装置の簡素化及び小型化が有効に図られ得る
、多層膜形成基板の製造法に関するものである。

（従来波１ネｉ） 近年、高減圧（真空）下に維持されると共に、そこに放
電ガスが導入せしめられてなるスパッタリング室内に、
所定のターゲットと基板とを相対向して配置し、それら
の間に放電空間を形成して放電を行なわしめることによ
り、かかるターゲットからスパッタリングされた原子を
前記基板上に堆積せしめて、該基板表面に所定の薄膜を
形成せしめるようにしたスパッタリング技術が、有用な
成膜法の一つとして、電子部品、光学部品、磁気部品、
車両部品、装飾品等の各種の技術分野において注目を受
け、その実用化が図られている。

ところで、このように、スパッタリングにて基板上に成
膜される薄膜にあっては、目的とする成膜製品の用途に
応じて種々なる特性が要求されるものであるところから
、そのような特性を得るべく所定の材料からなるターゲ
ットが用いられ、また所定の薄膜を基板上に多層に成膜
して、多層膜とすることが要請される場合がある。例え
ば、磁気ディスクにおけるＣｏ−Ｎｉ系媒体をスパッタ
リング法により成膜する場合において、Ｃｏ−Ｎｉ系媒
体を面内に配向させるために、Ｃｒ下地が用いられてい
るが、その際、このＣｒ下地膜をスパッタリング法によ
り成膜した後、真空を破ることなく、出来るだけ速やか
にＣｏ−Ｎｉ系媒体をその上に成膜することが、要請さ
れているのである。

而して、このように一つの基板上に複数の薄膜を層状に
形成せしめて多層膜とするに際しては、スパッタリング
されるターゲットを、一層の成膜毎に所定の材質のもの
に交換、変更する必要があるが、かかるターゲットの交
換に際して、スパッタリング室内の真空状態を破ること
は、先に形成された膜表面に対して、その酸化や、スパ
ッタリング室内へ侵入したチリ等の付着、汚染が惹起さ
れ、膜特性が劣化することとなる。

尤も、これらの問題を回避するために、例えばスパッタ
リング室内に、各一つのターゲットを備えたターゲット
電極が多数設けられてなる・多電極構造のスパッタリン
グ装置を用いることが考えられており、そのような装置
においては、相対的な移動により基板に対向せしめられ
るそれぞれのターゲット電極を順次択一的に電源に接続
せしめて、基板との間に所定の電圧を加えることにより
、スパッタリングを行ない、各ターゲット電極のターゲ
ットに対応した物質からなる薄膜が、該基板上に順次形
成せしめられるようになっている。

（問題点） しかしながら、上述の如き、スパッタリング室内に多数
のターゲットを配置する手法に従う装置にあっては、基
板上に形成される薄膜の暦数に応じたターゲット電極数
が必要とされるために、装置の構造が複雑となると共に
、大きな容積のスパッタリング室が必要となるところか
ら、装置の大型化が避けられ得なかったので′ある。

また、基板に対する成膜速度をより向上させるためには
、スパッタリングされるターゲットと基板とを正対させ
る必要があり、そのために基板を一層の成膜毎に各ター
ゲットに正対する位置に移動させなければならず、作業
が困難となると共に、装置の構造が複雑となるといった
問題をも存していたのである。

特に、磁気ディスクの製造に際しては、出来る限り少な
い距離で、搬送機会の少ないことが望ましいが、上記の
如き構造の装置にあっては、異種の膜を成膜する間の時
間が長いこと（数十秒〜数分間）及び搬送に伴うチリ、
ゴミ等の発生が、媒体の再生出力信号の低下と欠陥の発
生を惹起することとなる。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上記の如き事情を背景として
為されたものであって、その要旨とするところは、放電
ガスの存在せしめられた減圧下のスパッタリング室内に
、成膜されるべき基板と成膜材料からなるターゲットと
を相対向して配置し、それらの間に放電空間を形成して
放電を行なうことにより、該ターゲットからスパッタリ
ングされた原子を、前記基板上に堆積せしめて、該基板
表面に所定の薄膜を形成するに際して、前記ターゲット
を、前記基板に同心的に配置した円板状乃至は円環状の
内側ターゲット部材と、該内側ターゲット部材の外側に
同心的に且つ独立して配置された、該内側ターゲット部
材とは異なる成膜材料からなる少なくとも一つの円環状
の外側ターゲット部材とから構成して、それら内側及び
外側ターゲット部材に対して、前記放電によるスパッタ
リング操作を順次行なわしめることにより、それら各タ
ーゲット部材に対応する薄膜が前記基板上に順次形成さ
れるようにしたことを特徴とするスパッタリングによる
多層薄膜の形成法にある。

（実施例） 以下、図面に示される本発明の実施例に基づいて、本発
明の構成を更に具体的に詳述することとする。

先ず、第１図は、本発明手法を実施するために用いられ
るマグネトロン・スパッタリング装置の一例に係る要部
を概念的に示すものであって、そこにおいて、２は、ス
パッタリング室（真空層）内に設けられた従来と同様な
構造の陽極であり、そしてこの陽極２上には、例えば磁
気ディスク用基板等の、その表面上に所定の薄膜が多層
に形成されるべき、円形の基板４が載置されている。

そして、かかる陽極４に対して所定距離離れて相対向す
る位置には、第２図に示される如く、陰極としての円環
状の内側ターゲット６が同心的に設けられ、更にこの内
側ターゲット６の外側には、内側に傾斜せしめられた傾
斜面８ａを有する円環状の外側ターゲット８が、該内側
ターゲット６に同心的に且つ独立して配置されており、
前記陽極２と共に、外部電源１０に接続されるようにな
っている。なお、内側ターゲット６と外側ターゲット８
の外部電源１０への接続は、スイッチＩ２によって択一
的に切り換えられるようになっている。

そして、マグネトロン・スパッタリングを行なうために
、円環状の内側ターゲット６の中央部には中心磁石１４
が配置せしめられ、また内側ターゲット６と外側ターゲ
ット８との間には円環状の中間磁石１６が配置され、更
に外側ターゲット８の外側には円環状の外側磁石１８が
配置せしめられて、内側ターゲット６及び外側ターゲッ
ト８上に、それぞれ、中心磁、石１４と中間磁石１６並
びに中間磁石１６と外側磁石１８によって、第１図に破
線にて示される如き、漏れ磁界が形成されるようになっ
ている。

なお、これら図に示される構造を含むスパッタリング室
は、よく知られているように、真空ポンプ等によって、
その内部が１０−”Ｐａ程度以下の高減圧（高真空）下
に保持され得るようになっている一方、適当なガス導入
手段を通じて、アルゴン等の不活性ガス（放電ガス）が
室内に導入され、以てかかる放電ガスの存在する所定の
減圧下、例えば１〜１０Ｐａ程度の減圧下の雰囲気とな
るように、スパッタリング室内が調整せしめられ得るよ
うになっている。

従って、このような構造とされたスパッタリング装置を
用いて、基板４上に、目的とする多層薄膜を形成するに
際しては、内側ターゲット６と外側ターゲット８の何れ
か一方（ここでは例えば内側ターゲット６）を選択して
、外部電源１０に接続せしめ、以て同じく外部電源１０
に接続されている陽極２上に載置された基板４との間に
おいて放電を行なわしめることにより、通常のマグネト
ロン・スパッタリングと同様な原理にて、基板４上に内
側ターゲット６から叩き出された原子を堆積させて、以
て該内側ターゲット６に対応する第一のＩＩが形成され
るのである。

次いで、かかる基板４における第一の薄膜の形成の後、
残りのターゲット　（ここでは外側ターゲット８）に対
応する第二の薄膜を、かかる第一の薄膜の上に形成する
に際しては、スイッチ１２によって、外部電源１０に対
する接続が内側ターゲット６から外側ターゲット８に切
り換えられ、これによって外側ターゲット８と基板４と
の間において放電が行なわれて、マグネトロン・スパッ
タリング操作が行なわれることにより、かかる外側ター
ゲット８から叩き出された原子が先に形成された第一の
薄膜上に堆積せしめられ、以て該外側ターゲット８に対
応する第二の薄膜が形成されるのである。これによって
、基板４上には、目的とする所定の材質にて形成された
層状の薄膜が成膜せしめられることとなるのである。

因みに、かかる静止対向型のスパッタリング法により、
アルミ基板等のディスク基板上に、Ｃ。

Ｎ　１％　Ｃｏ　　Ｎ　ｉＣｒ　−、Ｃｏ　　Ｃｒ　−
、Ｃｏ−ｐｔ等のＣｏ系媒体を成膜してなる磁気ディス
クを製造するに際しては、かかるＣｏ系媒体の下地とし
て、Ｃｒ薄膜の形成が要請されるところから、このよう
なＣｒ下地膜とＣｏ系媒体を連続してスパッタリングす
ることにより、目的とする磁気ディスクを有利に得るこ
とが出来るのである。

すなわち、前記したように、通常のスパッタリング装置
では、スパッタリング室内においてディスク基板が搬送
されることとなるために、Ｃｒ下地の表面が不純物によ
り汚染されて、その後にスパッタリングされるＣｏ系媒
体がエピタキシャルに成長出来ず、成膜媒体の磁気特性
が劣化するのであるが、上述の如き本発明手法に従えば
、Ｃｒ下地のスパッタリングの後、Ｃｏ系媒体をスパッ
タリングするまで、僅かに電源の切換え等に要する数秒
間のみ汚染されるに過ぎないものであるところから、良
好な磁気特性の媒体をディスク基板上に成膜することが
出来るのである。しかも、スパッタリング室内での物の
動きがないために、チリやゴミ等の発生がなく、それ故
に欠陥の少ない膜を有利に得ることが出来るのである。

なお、実際には、上記の如きＣｏ系媒体を有する磁気デ
ィスクを製造するに際しては、（ａ）内側ターゲット６
をＣｒターゲットとし、このＣｒターゲットをスパッタ
し、その後外側のターゲット８であるＣｏ系ターゲット
をスパッタして、連続成膜する方法及び（ｂ）外側ター
ゲット８をＣｒターゲットとし、これをスパッタし、そ
の後内側ターゲット６としてのＣｏ系ターゲットをスパ
ッタして、連続成膜する方法の二つの方法の何れかの方
法が、採用されることとなるのである。

また、例示のターゲラＩ・配設構造の如く、外側ターゲ
ット８のスパッタリング面８ａを内側に傾斜せしめ、該
外側ターゲット８から叩き出されたスパッタリング原子
が基板４に対して所定の角度：α、例えば４５°　（こ
の角度は、基板４の大きさやターゲット８の配設位置等
によって適宜に定められる）にて入射するように配置し
て、スパッタリングを行なうと、スパッタリング原子が
Ｃｒ、Ｃｏ系の何れであっても、ディスク基板４上に形
成される媒体の磁気特性は円周方向に配向して、優れた
磁気特性（高保磁力）を持つ膜を得ることが出来るので
ある。

以上、本発明の一具体例について詳述してきたが、これ
は文字通りの例示であって、本発明は、かかる具体例に
のみ限定して解釈されるものでは決してない。

例えば、上記具体例にあっては、所定の基板４上に二層
の薄膜を形成する場合について説明したが、本発明は、
三層或いはそれ以上の多層薄膜を形成する場合にも、有
効に用いられ得るものであることは勿論であり、その場
合において、円環状の外側ターゲット８は複数個におい
て同心的に配置せしめられることとなるが、それら複数
の外側ターゲット８は、例示の如く、内側に傾斜せしめ
られていることが望ましい。けだし、前述した如（、成
膜される薄膜の基板円周方向への配向が有利に達成され
る他、成膜速度も効果的に高められ得るからである。尤
も、それら複数の外側ターゲット８を内側ターゲット６
と同一平面上或いはそれに平行な平面上に配置すること
も可能である。

なお、これらターゲット（６，８）の数や材質等は、形
成されるべき薄膜に応じて適宜に変更、設定されるべき
ものである。

また、内側ターゲット６は、上記具体例では、円環形状
とされているが、円板形状とされていても同等差支えな
く、そしてまた磁石１４．１６．１８にあっても、ター
ゲット６．８の背後に配置することが可能である。

さらに、上記具体例で採用されている構造の装置にあっ
ては、陽極２と陰極としてのターゲット６．８との間に
直流の外部電源１０が接続されてなる、所謂直流二極ス
パッタリングが実施され得るようになっているが、かか
る外部電源として、公知の如く高周波電源を用いて、高
周波スパッタリングが実施されるように構成することも
可能であり、更に例示の如く永久磁石や電磁石からなる
マグネトロンを用いた、所謂マグネトロン・スパッタリ
ング方式のみに、本発明が適用されるばかりでな（、そ
のようなマグネトロンを用いない通常のスパッタリング
方式にも、適用され得るものであることは、言うまでも
ないところである。

その他、−々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様に
おいて実施され得るものであり、またそのような実施態
様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも
、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理解さ
れるべきである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、スパッタリ
ング室内において、成膜されるべき基板を移動させるこ
となく、複数種類の膜を所定の基板上にスパッタリング
するために、該基板に対して複数のターゲットを同心的
に静止対向せしめ、そしてそれら複数のターゲットを順
次択一的にスパッタリングするようにしたものであって
、これにより、−のスパッタリング操作から次のスパッ
タリング操作に移行するまでの時間が僅が数秒で行なわ
れ得ることとなり、以て優れた特性を有する薄膜を成膜
することが出来ることとなったのであり、またスパッタ
リング室内において基板の移動が為されないために、チ
リやゴミ等の発生がなく、膜欠陥の発生が効果的に少な
く為され得、更にスパッタリング室内に、複数のスパッ
タリング、機構や基板を移動せしめるための機構等も設
ける必要がないところから、装置構造の簡素化、更には
その小型化が有効に達成され得たのであり、そこに、本
発明の大きな工業的意義が存するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明手法を実施するために用いられるスパ
ッタリング装置の一例に係る要部を概念的に示す断面説
明図であり、第２図は、そのような装置におけるターゲ
ット配置部分の平面形態を示す図である。 ２：陽極　　　　　　　４：基板 ６：内側ターゲット　　８：外側ターゲット１０：外部
電源　　　　１１スイッチ １４：中心磁石　　　　１６：中間磁石１８：外側磁石 出願人　　住友軽金属工業株式会社 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電ガスの存在せしめられた減圧下のスパッタリ
   ング室内に、成膜されるべき基板と成膜材料からなるタ
   ーゲットとを相対向して配置し、それらの間に放電空間
   を形成して放電を行なうことにより、該ターゲットから
   スパッタリングされた原子を、前記基板上に堆積せしめ
   て、該基板表面に所定の薄膜を形成するに際して、前記
   ターゲットを、前記基板に同心的に配置した円板状乃至
   は円環状の内側ターゲット部材と、該内側ターゲット部
   材の外側に同心的に且つ独立して配置された、該内側タ
   ーゲット部材とは異なる成膜材料からなる少なくとも一
   つの円環状の外側ターゲット部材とから構成して、それ
   ら内側及び外側ターゲット部材に対して、前記放電によ
   るスパッタリング操作を順次行なわしめることにより、
   それら各ターゲット部材に対応する薄膜が前記基板上に
   順次形成されるようにしたことを特徴とするスパッタリ
   ングによる多層薄膜の形成法。
2. （２）前記外側ターゲット部材のスパッタリング面が内
   側に傾斜せしめられて、該外側ターゲット部材から叩き
   出されるスパッタリング原子が前記基板に対して所定の
   入射角を為すように配置される特許請求の範囲第１項記
   載の多層薄膜の形成法。
3. （３）前記基板が円形のディスク基板であり、且つ前記
   内側及び外側ターゲット部材の何れか一方がＣｒ材料か
   ら形成され、また他方がＣｏ系材料から形成されている
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の多層薄膜の形
   成法。