JPH0375363A - スパッタリング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スパッタリング装置に関し、特に連続的に
移送される基板上に連続的にスパッタリングを行い薄膜
を形成するスパッタリング装置に関するものである。

〔従来技術〕

近年、光磁気記録媒体はレーザー光による書き込み、読
み出しが可能な光磁気ディスクとして大容量のデータフ
ァイル等に広く利用されている。

前記光磁気ディスクは、ガラスやプラスチック等の透明
基体上に形成された誘電体層、記録層及び保護層等から
成る多層構造で構成されている。例えば、光磁気効果を
示す前記記録層は、希土類金属（以下ＲＥと称す）と遷
移金属（以下ＴＭと称す）の混合膜或いは積層膜とから
戒っており、このような薄膜を形成する薄膜形成法とし
てスパッタ法がある。

前記スパッタ法とは、低圧雰囲気中においてＡｒガス等
の不活性ガスを導入してグロー放電を発生せしめ、プラ
ズマ中のイオンを陰極ターゲットに照射してターゲット
材料表面から構造原子、分子を叩き出すことにより、該
ターゲットに対向するように配置された陽極基体ホルダ
ー上の基体表面に薄膜を付着形成する薄膜形成方法であ
り、広く工業的に利用されている。

前記￥１膜形戒方法のなかでも、前記ターゲット上に該
ターゲットと概ね平行な磁場成分を形成し、電界と磁界
をほぼ直交させるマグネトロンスパッタ法は、成膜速度
が速く、被スパツタリング基体の温度上昇が抑えられる
等の効果があり、非常に有効な薄膜形成方法として半導
体や磁気記録媒体の製造工程等で広く利用されている。

次に、従来の光磁気記録媒体の記録層の製造装置につい
て説明する。

従来の製造装置にはその一つに回転成膜方式と呼ばれて
いるマグネトロン型スパッタリング装置があり、この基
本的構造はスパッタ室内において、室内上方に回転する
ホルダーが設置され、このホルダーに成膜用基板を装着
するように構成され、更に、スパッタ室内の低部に、例
えば２つのマグネトロンスパッタカソードがそれぞれ成
膜材料であるＲＥ金金属７Ｍ金属とから成る円形のター
ゲットを有し、マグネトロン放電を可能にするために各
ターゲット裏面側には永久磁石を備えた構成にて所定の
間隔をあけて配置されている。

前記回転成膜方式の装置には、前記マグネトロンスパッ
タカソードに対向するように設けられた基板を保持する
ホルダーには、単に公転する構造のものと、自公転（遊
星ギア等を有した構成）する構造のものとがある。公転
型の場合は膜圧分布を均一にするために膜厚分布修正板
が配置されており、この膜厚分布修正板には開閉動可能
なものの他に例えば前記基板の公転軌道に対応しかつ前
記マグネトロンスパッタカソードに対向する領域におい
て、公転半径外方に向かって開口幅を大きくする様な略
扇状のスリットが形成されているものもあるが、この場
合はスパッタ粒子を大きく遮蔽するために生産性が上が
らない欠点があった。

一方、自公転型のもは前記膜厚分布修正板が無くとも膜
厚分布の均一化が良好にできる。

このような回転成膜方式の成膜装置によれば、前記ＲＥ
金属層とＴＭ金属層の積層構造を自由に変えることがで
きるので、記録層の磁化量、保磁力、光磁気効果（カー
効果）等の優れた特性を有する高品質な光磁気記録媒体
が得られる。更に、記録層の積層構造変化は前記基板ホ
ルダーの公転成いは自転の回転数と前記両ターゲットに
印加するスパッタパワー比とでコントロールできるため
に、比較的制御性が良い。

しかしながら従来装置によれば、膜厚の均一性を図るた
めに前記膜厚分布修正板や自公転機構等の機械的動作構
造に多く依存しているので、前記スパッタ室内の清浄性
の点から望ましくなく、例えば特に可動型の膜厚分布修
正板として作用するシャッタ一部材に付着したスパッタ
粒子に起因したダストが薄幕を形成する基板上に付着し
て薄膜のピンホールを発生する。また、扇状のスリット
を有する膜厚分布修正板の場合には、スリットの開口面
積が小さくなり成膜速度が低下して生産性に大きな問題
があった。

また、前記自公転式の成膜装置においては、前記基板を
自公転機構に取り付ける作業は複雑で自動化しにくく生
産性が低い。また、駆動機構が複雑で設備コストが高い
だけでなく、メンテナンス性においても問題がある。

更に、上記回転成膜方式の成膜装置においては、前記基
板上への誘電体層、保護層、記録層等の各層の成膜がそ
れぞれ独立したスパッタ室で行われるため、スパッタ室
の開放は一回のスパッタリング毎に必要になることは当
然のことながら、前記基板ホルダーは前記各スパッタ室
間の移送や前記各スパッタ室内の回転軸への取付けの際
にチャッキングが必要になる。このため、前記基板ホル
ダーのセツティング時間が大きくなり、生産性が上がら
ないと言う問題がある。

そこで、前記生産性の向上のために、第５図に示した様
な通過成膜方式の連続スパッタ装置が採用されている。

前記通過成膜方式の連続スパッタ装置は、それぞれ独立
した排気系を持つ複数の真空室を有しており、そのうち
連続して設けられたスパッタ室１２６、１２７．１２８
では連続してスパッタが行われる。前記スパッタ室１２
６．１２７．１２８はゲートバルブ１３１により連通し
て分けられている。そして、搬送経路を形成した搬送ロ
ール１２０に案内された複数の基板ホルダー１２１は、
前記スパッタ室１２６．１２７．１２８内に連続して一
定速度で移送されるように構成されている。また、前記
基板ホルダー１２１は、その移送方向に対して直交方向
に水平に並んだ複数のプラスチック基板１２５を保持し
ている。

そして、例えば前記スパッタ室１２７内には、底部にマ
グネトロンスパッタカソード１２２が成膜材料であるＲ
Ｅ金金属ＴＭ金金属ら戒り基板搬送方向とは直角方向に
水平に延びた長形角型の合金ターゲット１２３を有し、
マグネトロン放電を可能にするためにターゲット裏面側
には、例えば第６図に示す如く上方から見て両極が矩形
環状の間隙２５を空けるようにして前記ターゲット１２
３の全域に対応する永久磁石１２４を備えている。また
、前記プラスチック基板１２５上の成膜層の成膜時間を
調整するために、前記合金ターゲット１２３の上方には
シャッター１２９が配置されている。

前記合金ターゲット１２３は、ターゲット電源１３０が
繋げられており、該合金ターゲラ）１２３に適したスパ
ッタパワーを与え、所望の合金薄膜が形成出来るように
なされている。更に、前記合金ターゲット１２３は、上
記したように水平に配置され前記基板ホルダー１２１の
移送方向に対して直交方向に延びる矩形状に形成されて
おり、該合金ターゲット１２３の長手方向の長さは通常
、前記基板ホルダー１２１に並設された前記プラスチッ
ク基板１２５　　（Ａ、Ｂ、Ｃ）の直径の合計長に対し
て従来においては実用上から約１．６〜２．０倍程度に
設定されていた。

そこで、前記通過成膜方式の連続スパッタ装置では、前
記基板ホルダー１２１に並設された複数の前記プラスチ
ック基板１２５　　（Ａ、　Ｂ、　　Ｃ）が連続移送さ
れながらスパッタが行われ同時成膜されるので、生産性
が大幅に向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記通過成膜方式の連続スパッタ装置で
は、前記基板ホルダー１２１の移送直角方向の中央部分
に設置されたプラスチック基板１２５Ｂ）上に形成され
た薄膜の膜厚と、移送方向両側端部分に設置されたプラ
スチック基板１２５　　（Ａ。

Ｃ）上に形成された薄膜の膜厚との間に差が生じていた
。この問題は、両端の前記プラスチック基板１２５　　
（Ａ、　Ｃ）の膜厚が中央のものに比べて小さくなると
いった所謂取付は位置による膜厚差が生じる問題であっ
た。これは、長形の前記ターゲット１２３を使用した場
合には基板走行ラインにより第６図に示すようにスパッ
タ室両端部分が成膜率が極端に低くなっているので、従
来においては前記基板ホルダー１２１の移送方向に対し
て直交方向に水平に延びる前記合金ターゲット１２３の
長手方向の長さを基板走行ラインの幅に比べて十分に長
くすると云う対策を取っていた。しかし、前記合金ター
ゲラ）　１２３の長平方向の長さを長くすると、当然、
前記磁石１２４も大型になりスパッタ室の大型化になる
だけでなくターゲット材料の基板への付着効率が減少し
、製造コストが増加するという問題を生じた。

即ち、本発明の目的は上記課題を解消することにあり、
生産性が良く、膜厚分布がターゲットを搬送方向に対し
て直角方向に長くしなくとも均一で高品質な薄膜を形成
することができるスパッタリング装置を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、スパッタ室内に連続的に移送され
る基板上に薄膜を形成するため、前記基板に対向して配
設されたターゲットによって連続的にスパッタリングを
行うスパッタリング装置において、前記基板は移送方向
に対して直交方向に複数個並んだ状態で基板ホルダーに
併設されており、前記ターゲットは前記基板の併設方向
に沿って水平方向に延びる長形の矩形平板に構成されて
いると共に、ターゲット上方にはターゲット長手方向に
ほぼ沿って延びるスリットを形成する規制部材が配設さ
れており、前記スリットの開口幅は前記基板の併設方向
の両端寄りの部分が中央部分よりも大きく構成されたこ
とを特徴とするスパッタリング装置により達成される。

以下、本発明の実施態様について詳細に説明する。

〔実施態様〕

第１図は、本発明に基づくスパッタリング装置の要部概
略図を示し、第２図はターゲットと基板の位置関係を示
すための概略平面図である。

第１図及び第２図に示すように、本発明に基づくスパッ
タリング装置は、それぞれ独立した排気系１７を持つ複
数の真空室を有しており、そのうち連続して設けられた
スパッタ室１４．１５．１６では連続してスパッタが行
われる。前記スパッタ室１４．１５゜１６はゲートバル
ブ１８により連通して分けられている。そして、搬送経
路を形成した搬送ロール１１に案内された複数の基板ホ
ルダー７は、前記スパッタ室１４．１５．１６内に連続
して一定速度で移送されるように構成されている。また
、前記基板ホルダー７の本体の下方側に、それぞれ円形
のプラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃを保持した回転自在なタ
ーンテーブル６を備えている。前記ターンテーブル６は
、その中心に回転軸８を有しており、該回転軸８が前記
基板ホルダー７の本体を貫通して上方に延びており、該
回転軸８の上方端寄りにピニオン９が設けられている。

前記ピニオン９は前記スパッタ室１４．１５．１６に固
定されているラック１０に係合し、前記基板ホルダー７
が前記搬送ロール１１に沿って移動することにより、前
記ターンテーブル６をそれぞれ所定方向に回転させるこ
とができる。

そして、例えば前記スパッタ室１５内には、底部にマグ
ネトロンスパッタカソード３が成膜材料であるＲＥ金金
属７Ｍ金属とから成る角型の合金ターゲット１を有し、
マグネトロン放電を可能にするために永久磁石２が備え
られている。

前記合金ターゲット１は、ターゲット電源４が繋げられ
ており、該合金ターゲラ）１に適したスパッタパワーを
与え、所望の薄膜が形成出来るようになされている。更
に、前記合金ターゲット１は、水平に配置され前記基板
ホルダー７の移送方向に対して直交方向に延びる矩形状
に形成されている。

また、前記合金ターゲット１の上方には、該合金ターゲ
ラ）１から蒸発するスパッタ粒子の前記プラスチック基
板Ａ、Ｂ、Ｃへの付着を規制するためのスリット５を構
成する規制部材１２．１３が配設されている。前記規制
部材１２．１３は、それぞれ前記合金ターゲット１の長
手方向に沿って延びる板状に形成されており、該規制部
材１２．１３により形成されるスリット５は中央部分の
スリット幅Ｗ１よりも左右両端部寄りの部分のスリット
幅Ｗ！を大きくするような段付き構造となっている。従
って、前記基板ホルダー７が前記スリット５の上方すな
わち前記合金ターゲット１の略真上領域に達した時にの
み、前記プラスチック基板Ａ、Ｂ。

Ｃの薄膜厚底面に前記スパッタ粒子が付着できるように
なされている。前記プラスチック基板Ａ。

Ｂ、Ｃは成膜されている時間が、基板移動ラインによっ
て異なっており、膜厚の平均化が図れ、又、従来のよう
な前記基板に薄膜を形成する成膜時間を調整するための
シャッタ一部材を設ける必要が無い。

上記のように構成されたスパッタリング装置のスパッタ
室１５にアルゴン（Ａ　ｒ　）ガス等の不活性ガスをガ
ス導入口１９から導入し、且つ前記合金ターゲラ）１に
適宜スパッタパワーを付加させた状態にしておき、前記
基板ホルダー７に予め誘電体層を形成した前記プラスチ
ック基板Ａ、Ｂ、Ｃを連続して次々に装着する。

前記基板ホルダー７は連続して前記スパッタ室１５に移
送されて行き、前記ターンテーブル６がスパッタ室内に
て回転しながら前記プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃ上に薄
膜が形成される。

このように、本発明によれば、複数の前記プラスチック
基板Ａ、Ｂ、Ｃは前記基板ホルダー７に保持されて連続
的に移送されながらスパッタリングされるので、生産性
を向上させることができる。

また、前記プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃは前記スパッタ
リング室１５内においてそれぞれ回転しながら移送され
る。更に、前記プラスチック基板Ａ。

Ｂ、Ｃに付着するスパッタ粒子は、前記合金ターゲット
１の上方に配設された前記規制部材１２．１３によって
形成される前記スリット５により、前記プラスチック基
板Ｂに付着する量と前記プラスチック基板Ａ、Ｃに付着
する量とはほとんど同じにされ、また同時に粒子入射角
度をも規制されている。即ち、前記スリット５の長手方
向（基板移送ラインに対して水平面に沿って直角方向）
の各位置におけるスパッタ粒子の飛散量は従来と全く変
わりはないが、中央移送ラインの前記プラスチック基板
Ｂによりも左右両端部移送ラインの前記プラスチック基
板Ａ、Ｃの方が成膜時間が長く設定できるので、最終的
には膜厚が同じになる。又、スパッタ粒子が基板に付着
するときの入射角度の大きなスパッタ粒子（スパッタ室
における移送方向両端領域におけるスパッタ粒子）は、
前記規制部材１２．１３によって遮られてしまうので、
膜厚分布が均一で動特性の良好な光磁気ディスクを提供
することができる。

尚、上記実施態様においてはＲＥ金金属７Ｍ金属とから
成る合金ターゲットを用いたが、本発明はこれに限るも
のではなく、他のターゲット材料を用いても良い。

また、前記実施態様では、前記基板ホルダー７のそれぞ
れのターンテーブル６に一枚の前記プラスチック基板を
対応させて計３枚装着して自転させながら移送する例を
示したが、本発明はこれに限るものではなく、基板が更
に多い場合でもよく、また、基板ホルダーに複数の基板
を装着して該基板を公転成いは自公転させながら移送し
て成膜を行っても充分な効果が期待できることは言うま
でもない。

更に、前記規制部材１２．１３は凸形状に限らず種々の
形態を採りうることは明らかである。例えば、第３図に
示すように基板走行ライン中央部分に対応したスリット
幅を最小とし左右方向へ徐々にスリット幅が広がるよう
な湾曲した輪郭を有した規制部材１２．１３であっても
よい。尚、前記実施態様において詳細に述べなかったが
、前記永久磁石２は中央に矩形の細長いＳ極（磁極は図
中斜線にて示す）が位置され、該Ｓ極の回りを囲むよう
に方形環状の間隙を空けて方形環状のＮ極が前記ターゲ
ット１の輪郭とほぼ一致するように連続した一つの磁石
として構成されている。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のスパッタリング装置は、連
続的に移送される基板上に薄膜を形成する連続的にスパ
ッタリングを行う構成であるので、基板ホルダーのセツ
ティングに要する時間中も連続してスパッタリングを行
うことができて生産性が向上する。この優れた生産性に
加え、ターゲットより蒸発するスパッタ粒子が基板と前
記ターゲットとの間に配設された規制部材によって形成
されたスリットの開口幅の変化により、基板移送方向に
対して直角方向に並んだ複数の前記基板への付着量が規
制できるので、基板ホルダーに保持された複数の前記基
板に均一な膜厚の薄膜を成膜するために従来のようにタ
ーゲット長手方向にターゲット材料を大きくしなくても
基板の基板ホルダーへの装着位置による膜厚差が回避で
き、スパッタ室の小型化を促進でき、製品の品質のバラ
付きを無くすことができ極めて高い生産性と高品質化を
図ることができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の効果を更に明確にすること
ができる。

裏旌脳土 第１図及び第２図に示す本発明のスパッタリング装置を
用いて試料光磁気ディスクを作製した。

合金ターゲット１はスパッタ室１５内に、幅：１３０ａ
ｍ、長さ：６００ｍｍ、厚さ：５鵬の大きさのＴｂ、、
　Ｆｅ、。Ｃ０７材料のターゲラｌ−１が水平に配置さ
れており、その長手方向が基板の移送方向に対して直交
方向に延びるように組み込まれている。第３図に示すも
のと同じに磁石２は中央がＳ極で外周部分がＮ極とた。

また、厚さ：１．２閣、直径：１３０ｍのプラスチック
基板Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ中心距離１５０ｆｆ１１１
で基板ホルダー７に装着し、前記合金ターゲット１と前
記プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃとの垂直距離は１２０ｍ
ｍとした。

さらに、前記スリット５の中央部分の幅Ｗ、を２５０Ｉ
ＩＩ１１で両端部分の幅Ｗ２を３００１１ＩＩＩ＋に設
定した。　そして、前記スパッタ室１５内の圧力を５×
１０−’Ｔｏｒｒまで真空排気した後、前記ガス導入口
１９からＡｒガスを４０３ＣＣＭ導入しガス圧を２．０
ｍＴｏｒｒとした。次に、前記ターゲットに５ｋＷの放
電パワー（ＤＣ電力）を印加してスパッタ放電を維持し
た後、前記基板ホルダー７は前記プラスチック基板Ａ、
Ｂ、Ｃをそれぞれ２ｒｐｍで回転させながら１５０　ｍ
ｍ／ｗｉｎの搬送速度で移送させ、前記プラスチック基
板Ａ、Ｂ、Ｃ上に磁性膜を形成した。このときの前記ス
パッタ室１５の左右方向（基板搬送方向とは直角でかつ
水平方向）の基板位置における膜厚比を第４図に示す。

また、成膜後、前記各基板に付着したＴｂｚ３Ｆｅ、。

Ｃ０７膜の膜厚を段差計により測定した。その結果を表
１に示す。

（以下余白） 表１ 表１より明らかなように、膜厚のバラ付きは±２．０％
以内と極めて良好な結果が得られた。

且漣劇残 次に、上記実施例１に対する比較として、第５図に示す
ような従来のスパッタリング装置を用いた。

合金ターゲット１２３はスパッタ室１２７内に、幅：１
２７ｍｍ、長さ：６１０ａａ、厚さ：５ＩＩＩＩｆｌの
大きさの一枚のＴｂｚｘ　Ｆｅ７゜Ｃｏ、材料の矩形の
構成で水平に配置されており、その長手方向が基板の移
送方向に対して直交方向に延びるように組み込まれてい
る。また、厚さ：１．２ｍｎ＋、直径：１３０■のプラ
スチック基板Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ中心距離１５０ｍ
で基板ホルダー１２１に装着し、前記合金ターゲット１
２３と前記プラスチック基板ＡＢ、Ｃとの垂直距離は１
００ｍとした。

そして、前記スパッタ室１５内の圧力を５Ｘ１０−’Ｔ
　ｏｒｒまで真空排気した後、前記ガス導入口１９から
Ａｒガスを４０３ＣＣＭ導入しガス圧を２．０ｍＴｏｒ
ｒとした。次に、前記合金ターゲット１２３に８．０ｋ
Ｗの放電パワー（ＤＣ電力）を印加してスパッタ放電を
維持した後、前記基板ホルダー７は前記プラスチック基
板Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ２ｒｐｍで回転させながら１５
０　ｍｍ／ｗｉｎの搬送速度で移送させ、前記プラスチ
ック基板Ａ、Ｂ。

Ｃ上に磁性膜を形成した。このときの前記スパッタ室１
２７の左右方向（基板搬送方向とは直角方向でかる水平
方向）の基板位置における膜厚比を第６図に示す。また
、成膜後、前記各基板に付着したＴｂｚｓ　Ｆｅ７゜Ｃ
ｏ？膜の膜厚を段差計により測定した。その結果を表２
に示す。

表２ 表１と表２並びに第４図と第７図から判るように、従来
の場合に置いては膜厚めバラ付きは±４０％程度となり
、本発明の実施例においてはバラ付きが±２．　０％以
内となりはるかに良好な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づくスパッタリング装置の要部概
略図、第２図はターゲットと基板の位置関係を示すため
の概略平面図、第３図は規制部材の他の形状を示す平面
図、第４図は本発明の実施例におけるスパッタ室左右方
向（基板搬送方向とは直角方向でかつ水平方向）の基板
位置と膜厚比との関係を示す分布図、第５図は従来の通
過成膜方式の連続スパッタリング装置、第６図は従来の
装置におけるスパッタ室左右方向（基板搬送方向とは直
角かつ水平方向）の基板位置と膜厚比との関係を示す分
布図である。 （図中の符号） １・・・合金ターゲット、　２，１２４・・・永久磁石
、３・・・マグネトロンスパッタカソード、４・・・タ
ーゲット電源、　　５・・・スリット、６・・・ターン
テーブル、 ７・・・基板ホルダー　　　８・・・回転軸、９・・・
ビニオン、　　　　１０・・・ラック、１１・・・搬送
ロール、　　１２．１３・・・場制部材、１４．１５．
１６・・・スパッタ室、 １７・・・排気系、 １８．１３１・・・ゲートバルブ、 １９・・・ガス導入口、 １２０・・・搬送ロール、　１２１・・・基板ホルダ、
１２２・・・マグネトロンスパッタカソード、１２３・
・・合金ターゲット、 １２５・・・プラスチック基板（Ａ、Ｂ、Ｃ）、１２６
．１２７．１２８・・・スパッタ室、図 第 ４ 図 導膜イｔ、ｉイｆＴ１ （部側） 手続補正書 平底１年１０月 夕日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　スパッタ室内に連続的に移送される基板上に薄膜を形
   成するため、前記基板に対向して配設されたターゲット
   によって連続的にスパッタリングを行うスパッタリング
   装置において、前記基板は移送方向に対して直交方向に
   複数個並んだ状態で基板ホルダーに併設されており、前
   記ターゲットは前記基板の併設方向に沿って水平方向に
   延びる長形の矩形平板に構成されていると共に、ターゲ
   ット上方にはターゲット長手方向にほぼ沿って延びるス
   リットを形成する規制部材が配設されており、前記スリ
   ットの開口幅は前記基板の併設方向の両端寄りの部分が
   中央部分よりも大きく構成されたことを特徴とするスパ
   ッタリング装置。