JPS6350466A - スパツタリング装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はスパッタ法による磁気記録媒体のスパッタリン
グ装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

近年、高密度磁気記録媒体として、磁気記録層を磁性金
属薄膜で構成した磁気ディスクなどが用いられ始めた。

磁気記録媒体に磁性金属薄膜を用いる利点は、飽和磁束
密度が大きいので媒体の薄膜化が可能であり、また、高
保持力が得られるため高密度記録に適することである。

このような磁性金属薄膜の製造法は電気めっき。

無電解めっきなどの湿式プロセスと、スパッタ。

蒸着などの乾式プロセスとに大別される。湿式プロセス
においては、メッキ浴の管理が難しい、さらに開放系で
あるため外部環境からの影響や汚染を受は易いなどの欠
点がある。一方、乾式プロセスは閉鎖系であり外部環境
からの汚染などを受けに＜＜、特にスパッタ法において
は、得られる薄膜の膜厚の均一性２合金組成比の制御性
、基板への密着性などが、通常の真空蒸着に比較して優
れており、磁気ディスクなどの磁気記録媒体の製造に好
適な方法として注目されている。

スパッタ法により製造する磁気記録媒体は、−般に第２
図に示した模式的断面図のような層構成が採られる。第
２図の磁気記録媒体は、非磁性基板２１の上に、非磁性
金属下地層２２．金属磁性層２３が順次積層され、さら
にその上に保護潤滑層２４が設けられたものである。そ
のうち、非磁性金属下地層２２と金Ｒ磁性層２３とがス
パッタ法により形成される膜である。また、最表面に設
ける保護イ渭滑層２４はスパッタ法で形成してもよいし
、別の手段で形成してもよい。

非磁性基板２１としては一般にアルミニウム合金が用い
られ、その表面はアルマイト処理を施されるか、または
Ｎ１−Ｐ合金の無電解めっきが施され、機械的研磨で鏡
面仕上げされている。その上に形成される非磁性金属下
地層２２は通常クロム（Ｃｒ）からなりその上に設けら
れる金属磁性層２３の磁気特性の改良、特に保磁力の増
大を計るために形成されるものである。金属磁性層２３
はコバル）　（Ｃｏ）を主体とし、磁気特性および耐食
性を向上させるためにニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ
）　　など各種の元素が添加されたコバルト合金からな
る。保護潤滑層２４はカーボン（Ｃ）あるいは二酸化シ
リコン（Ｓ１０゜）などからなり、磁気記録媒体の磁気
ヘッドによる磨耗を防ぎ、さらに耐食性を向上させるた
めに設ける。

この第２図に示す磁気記録媒体の非磁性金属下地層と金
属磁性層とを成膜積層するために、従来二つのスパッタ
装置が検討し使用されている。

第３図に要部を模式的断面図で示す装置は、一つの真空
チャンバー（図示されてはいない）内で非磁性金属と磁
性金属とのスパッタを連続して行う方式のものであって
、同一真空チャンバー内に非磁性金属ターゲット３３と
磁性金属ターゲット３４をマスク３５で仕切って並べて
置き、その上方で基板３１を矢印の様に搬送させながら
、非磁性金属。

磁性金属を順次スパッタリングして成膜し積層する装置
である。３２はそれぞれターゲットホルダである。

次に、第４図に示す装置は、非磁性金属と磁性金属のス
パッタを別個の真空チャンバーで行うものであって、第
４図（ａ）は要部の模式的断面図、第４図ら〕は上方か
ら見た基板の搬送の仕方を示す模式図である。第４図ら
）に示すようにＮα１真空チヤンバー４１とＮα３真空
チヤンバー４３とはそれぞれ仕切弁４９．５０を介して
Ｎα２真空チヤンバー４２に気密に連結されており、基
板４４は点線で示すようにチマンハー！！１から４２を
径由してチャンバー４３へ真空中で搬送されるようにな
っている。第４図（ａ）に示すように、Ｎα１真空チヤ
ンバー４１内には非磁性金属ターゲット４５が、また、
Ｎα３真空チヤンバー４３内には磁性金属ターゲット４
６がそれぞれターゲットホルダ４７に装着されている。

４８はマスクを示す。

このような装置において、まず、：・Ｊα１真空チャン
バー内で基板４４の表面に非磁性金属がスパックリング
され、所定の成膜が終了後、基板４４はＮｏ、　２真空
チマンバーを通ってＮα３真空チヤンバーに搬送され、
そこで磁性金属がスパッタリングされ、非磁性金属層上
に金属磁性層が成膜される。

ところが、これらの従来例においては、原理上進けられ
ない問題点がある。

一つは、非磁性金属下地層形成後金、１磁性層形成まで
にある時間間隔が存在することである。この間に、実際
の装置ではたとえ真空中といっても、形成された非磁性
金属下地層の最表面は酸化される。この酸化はわずかで
あっても、金属磁性層の保持力を増大させるという非磁
性金属下地層の効果は低減することになる。時間間隔が
大きい程、当然酸化め度合が大きくなるのでこの効果の
減少も大きくなる。

他は、金属磁性層の組成は、ターゲットの組成でほぼ一
義的に決まってしまうことである。従って、金属磁性層
の組成を膜厚方向に対して変化させることはできない。

このことは、非磁性添加元素の量を変化させて、金属磁
性層の保磁力をその膜厚方向に連続的に変化させたい場
合、あるいは金属磁性層表面近傍のみを非磁性化して磁
性−の耐久性を改良したい場合、その要望に対応できな
いことになる。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の問題点を解消して、より性能の優れた
信頼性の高い磁気記録媒体のスパッタリング装置を提供
することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の目的は、減圧可能な反応室内に所定の間隔をお
いて並設された少なくとも２個のターゲットホルダと、
これらターゲットホルダと所定の間隔をおいて対向設置
された回転可能な基板ホルダとを備え、各ターゲットホ
ルダと基板ホルダとの間には各ターゲットホルダに対置
してシャッタが配置されており、各ターゲットホルダに
装着されたターゲットを、対応する各シャックを適宜開
閉して、順次あるいは同時にスパッタして、基板ホルダ
に装着された基板上に時間間隔をほとんどおくことなく
連続して順次成膜積層する、あるいは、厚み方向に所定
の混合比プロファイルをもつような混合膜を形成するこ
とが可能な構成のスパッタリング装置によって達成され
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示す図であって、第１図（
ａ）は装置の要部の模式的断面図であり、第１図ら）は
回転板すなわち基板ホルダを上部より見た模式図である
。第１図（ａ）において、一つの真空チャンバー（図示
はされてない）内に所定の間隔をおいて２個のターゲッ
トホルダ１３を設置する。

１つには、非磁性金属ターゲット１４が、他方には磁性
金属ターゲット１５がそれぞれ装着され、スパッタリン
グされる。非磁性金属クーゲット１４の材料としては一
般的にはＣｒが用いられるが、Ｃｒ’）外にもＢｌ、＾
ｆ　、　Ｐｔなどの使用も可能である。また、磁性金属
ターゲット１５の材料としては、ＣＯあるいはＣＤ−Ｎ
ｉ合金が一般的に使用される。各ターゲットホルダ１３
の前面にはンヤッタ１６と基板１２内の膜厚を均一化す
るためのマスク１７が設置されており、これらを介在さ
せてターゲットホルダ１３に対向して所定の間隔をおい
て基板ホルダ（回転板）１１が設置されている。基板ホ
ルダには第１図（ｂ）に示すように複数個（図では８個
を例示しである）のディスク状基板（被スパック基板）
１２が装着される。

基板ホルダ１１は、２個のターゲットホルダの前面が形
成する面に垂直で、かつ、両り−ゲントホルダ間の中心
に位置する回転軸１８に連結されて回転するようになっ
ており、基板ホルダ１１の回転につれて、基板１２は次
々にターゲットホルダの真上を通過するように構成され
ている。

このような構成の装置とすることにより、非磁性金属下
地層と金属磁性層とを実質的に時間をおくことなく連続
して成膜積層することが可能となる。まず、基板ホルダ
１１を回転させながら、非磁性金属ターゲット１４のシ
ャッタ１６を開き非磁性金属をスパッタリングして、基
板１２上に非磁性金属下地層を成膜し、所定の膜厚に形
成し終わると、非磁性金属ターゲット１４のシャッタを
閉じ、磁性金属ターゲット１５のシャッタを開けて磁性
金属のスパッタリングを開始する。二つのシャッタの開
閉を適切に制御することにより、非磁性金属下地層と金
属磁性層とを実質的に時間的に連続して成膜積層でき、
酸化されず清浄な状態の非磁性金属膜上に金属磁性膜を
形成できるので、その保磁力の向上に大きく寄与するこ
とになる。

また、非磁性金属下地層の形成後、そのシャッタを開放
したままで非磁性金属のスパッタリングを継続しながら
同時に磁性金属のスパッタリングを行うと、形成される
金属磁性層内に非磁性金属グのパワーを調整することに
より、その混合比を任意に選ぶことができ、さらに、非
磁性金属の金属磁性層内の膜厚方向の混合比を変化させ
て適当なプロファイルとすることも可能である。従って
、例えば、一般的に用いられる材料として、非磁性金属
材料としてクロム（Ｃｒ）、磁性金属としてコバルト−
ニッケル（Ｃｏ−Ｎｉ）合金を用いる場合、磁性層の磁
気特性、耐食性を良くするためにＣｏ　　Ｎ＋金合金Ｃ
ｒを添加して磁性層を形成することが行われるれるが、
Ｃｒ添加量が多くなりすぎると磁性層の磁気特性は低下
する傾向がでてくる。いま、上述のようにして、Ｃｒと
Ｃｏ　　Ｎ＋とを同時にスパッタしながら磁性層を形成
し、かつ、そのときＣｒを磁性層の内部では少なく表面
では多くなるように分布させると、磁性層の磁気特性を
低下させることなく、その耐食性を向上させることがで
き、実施例の装置は非常に有効である。

次に具体的な実施例について述べる。

実施例１゜ ディスク状アルミニウム合金板上に無電解めっきで膜厚
１５μｍの穎−２合金膜を形成し、この膜を、膜厚１０
μｍまで鏡面研冴仕上げした板を基板とし、これを第１
図に示した製造装置の基板ホルダに装着した。非磁性金
属ターゲットとしてＣｒを１磁性金属ターゲツトとして
Ｃｏ−２０ａｔ％Ｎｉ合金を用い、基板ホルダを３０ｒ
ｐｍ　で回転させながら、まず、Ｃｒ−ターゲットのシ
ャッタを開はスパッタリングして基板上に膜厚２０００
人のＣｒからなる非磁性金属下地層を形成し、Ｃｒ−タ
ーゲットのシャツタ閉じると同時にＣｏ−Ｎｉ合金−タ
ーゲットのシャッタを開放してスパッタリングを行い、
非磁性金属下地層の上に膜厚５００人のＣｏ−２０ａｔ
％Ｎｉ合金からなる磁性層を形成した。スパッタは圧力
Ｉ　Ｘ　１０−’ＴｏｒｒのＡｒ雲気囲中で高周波パワ
ー４．８１’ｌ／ｃｆｆｌで行った。

このようにして形成した磁性層上にカーボン（Ｃ）をス
パッタして膜厚５００人の保護潤滑層を設けて磁気記録
媒体とした。

このようにして得られた磁気記録媒体の保磁力は７００
０ｅであった。

比較例 比較のために、実施例１に準じて非磁性金属下地層まで
形成し、その後、約６０秒の時間間隔をおいて、実施例
１に準じて下地層上に磁性層を成膜積層した。

このようにして作製された磁気記録媒体の保磁力は約６
５００ｅであった。

比較例と実施例１とから判るように、非磁性金属下地層
形成後から磁性層形成開始まで約６０秒の時間をおくだ
けで、しかもＡｒ雪囲気中にもかかわらず、得られる保
磁力にかなりの差が生じる。このよに、この時間間隔を
短縮することは保磁力の向上に有効であり、実施例の装
置によるスパッタでは上記６０秒の時間と比較すればそ
れらの層と層の形成のための時間間隔を実質的にゼロと
みなすことができるので大変効果的である。

実施例２゜ 実施例１に準じて非磁性金属下地層の形成までを行い、
その下地層上に、ＣｒおよびＣｏ−Ｎｉ合金両ターゲッ
トのシャッタを開放し、両者を同時にノーＸ１合金は終
始高周波パワー４．８Ｗ／ｃｄ一定でスパッタを行い、
Ｃｒについては高周波パワー０．２５Ｗ／ｃｒｌから０
．５Ｗ／ａｍ　まで直線的にパワーを上げながらスパッ
タ、して成膜を行い、膜厚方向のＣｒの含有量が非磁性
金属下地層側から磁性層表面側に向かって増大している
膜厚５００人の（：ｏ　−Ｎｉ　−Ｃｒ　３元合金磁性
膜を形成した。磁性膜中のＣｒの含有量は約７．５ａｔ
％であった。

このようにして、最喀的にカーボンの保護潤滑層を設け
て作製された磁気記録媒体の保磁力は約８５００ｅで、
実施例１よりも優れていた。これは磁性層内部に微量の
Ｃｒが含をされたためである。しかも磁性層表面はＣｒ
の含有が多いので磁性層の耐食性も向上する。実施例の
装置を用いることにより、磁性層へのＣｒの添加を膜厚
方向に好ましい含有量プロファイルで行うことができ、
非常に有効である。

本実施例の装Ｕにおいて、さらに１セツトまたはそれ以
上のターゲットホルダおよびンヤツタを設置すると、そ
のセット数に対応して、種々の異なった元素を磁性層ま
たは非磁性金属下地層に添加したり、・あるいは新規に
中間層を介在積層させることも可能となり、その有効性
はさらに拡大される。

〔発明の効果〕

本発明による製造装置は、同一の減圧可能な反応室内に
、シャッタを有する少なくとも２個のターゲットホルダ
と、それに対向して設置された回転可能な基板ホルダを
備えている。このような装置を用いることにより、基板
上に非磁性金属下地層と金属磁性層とを実質的に時間間
隔をおくことなく連続して成膜積層することが可能とな
り、酸化のない清浄な下地層上に磁性層が形成されるの
で、磁気特性の優れた磁気記録媒体を得ることができ、
しかも特性の均一なものを安定して量産することができ
る。

また、この装置によれば、磁性層の成膜に際して、磁気
特性を改良する。あるいは耐食性を向上させるなど磁性
層の高性能化に有効な元素を、好ましい混合比プロファ
イルで磁性層に含有させることも可能であり、高性能で
信頼性の高い磁気記録媒体が得られ極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すもので、第１図（ａ
）は装置の要部の模式的断面図、第１図（ｂ）は基板ホ
ルダ（回転板〉を上から見た模式図である。 第２図はスパッタ法による一般的な磁気記録媒体の層構
成を示す模式的断面図である。第３図は従来例の要部の
模式的断面図である。第４図は異なる従来例を示すもの
で、第４図（ａ）は要部の模式的断面図、第４図ら）は
上面から見た基板の搬送の仕方の模式図である。 １１　　基板ホルダ（回転Ｉｆｆ）、１２　　基板（被
スパッタ基板）、１３　　ターゲットホルダ、１４　　
非磁性金属ターゲット、Ｉ５　　磁性金属クーゲラｌ−
１１６シヤツタ、１７　　マスク、１８　　回転軸。 （α） （ｂ） 第　１　図 第２図 第　３　図 （ｂ） ￥　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）減圧容器内に異なる金属材料のターゲットを少なく
   とも一個づつ含む二個以上のスパッタ用ターゲットと回
   転板とが、この回転板の回転軸の周囲に設けられている
   被スパッタ基板の取り付け位置のところで、前記各ター
   ゲット上に置かれるシャッタを介して所定の間隔をおい
   て互いに対向するように設置されていることを特徴とす
   るスパッタリング装置。