JPH0826453B2

JPH0826453B2 - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH0826453B2
Application number: JP32873988A
Authority: JP
Inventors: 純司中田; 英明竹内
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH02173260A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、大容量データファイル等に使用される光磁
気記録媒体等の製造に使用されるスパッタリング装置に
関し、詳しくは同時にスパッタリング法を用いて合金薄
膜層を形成するスパッタリング装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

近年、光磁気記録媒体は、レーザー光による書き込
み、読み出し可能な光磁気ディスクとして大容量データ
ファイル等に利用されている。この光磁気ディスクはガ
ラス，プラスティック等の透明基板上にスパッタリング
法により誘電体層，記録層，保護層等の層構造を有して
いる。光磁気効果を示す前記記録層は、希土類金属（以
下「RE金属」と称する）と遷移金属（以下「TM金属」と
称する）の混合或いは積層状の薄膜より成る。

次に薄膜を形成するためにスパッタ法について簡単に
説明する。スパッタリング技術は低圧雰囲気中において
Arガス等の不活性ガスによるグロー放電を発生ぜしめ、
プラズマ中のイオンを陰極ターゲットに衝突させて、タ
ーゲット材料から原子をたたき出し前記ターゲットに対
向するように配置された基板に薄膜を付着形成する技術
であり、広く工業的に利用されている。特に、ターゲッ
ト上にターゲットと概ね平行な磁場成分を形成し、電界
と磁界を直交させることを特徴とするマグネトロンスパ
ッタリング法は、成膜速度が高く、また被スパッタリン
グ基板の温度上昇を抑えるなどの効果があり、非常に有
益な方法として磁気記録媒体や半導体の製造工程の中で
広く利用されている。

従来の光磁気記録媒体の磁気記録層を形成するスパッ
タリング装置については、例えば、特開昭63−11664
号、同63−171878号、同63−22779号公報等に種々開示
されているが、その基本的構造について第10図及び第11
図に基づいて説明する。第10図は回転成膜装置と呼ばれ
ているスパッタリング装置である。図中の真空チャンバ
ー103の下方側に設けられたマグネトロンスパッタカソ
ード100は、例えば裏側に永久磁石102を有し、それぞれ
RE金属とTM金属から成る円形のターゲット101a,101bが
スパッタ電源104a,104bに接続されて所定の間隔をあけ
て配置されている。前記ターゲット101a,101bに対向し
た位置にある公転基板ホルダー106に基板105が固定さ
れ、前記ターゲット101a,101bのほぼ中央に対応した回
転軸108を中心として前記公転基板ホルダー106が公転す
ることにより、前記基板上にRE金属とTM金属を交互に付
着させ混合薄膜を形成する。本装置では、前記記録層の
構造変化は、前記公転基板ホルダー106の回転数とそれ
ぞれのターゲット101a,101bに印加するパワー比でコン
トロールできるために比較制御性が良く、記録層の磁化
量，保磁力，光磁気効果（カー効果）の優れた特性を得
るのに、RE金属層とTM金属層の積層構造を自由に変える
ことができるために、高品質な媒体の形成が可能であ
る。

これまでの研究結果から高品質の光磁気ディスクを得
るには、膜厚分布は±５％以内を確保する必要があり、
望ましくは±３％以内である。しかし、一般に、膜厚分
布修正板107等を有しない単に公転するだけの成膜装置
では、円形基板上の記録層の膜厚分布、すなわち、以上と大きくなってしまうため、光磁気ディスクとして
の動特性を評価した場合、ディスク円周方向のC/Nやエ
ンベローブ特性、すなわち、ディスク円周方向における
キャリア信号の変動が大きくなり良くないという欠点が
生じ易い。そのため従来は第10図に示すように基板公転
構造に加えて膜厚分布修正板107なるものを設置して膜
厚補正を行なっている。一方、他の方法として、第11図
に示す装置のように基板公転ホルダー106に加え、自転
軸114、固定ギア112、遊星ギア113等を有した構造によ
れば、前記基板105を自公転できるようになっている。

しかし、第10図に示す前者の方法は、前記膜厚分布修
正板107に付着堆積した膜の脱落等により発生するダス
トの影響により、成膜面にピンホールが生じるという問
題があった。また、第11図に示す後者の方法は、前記膜
厚分布修正板107を用いなくてすむが、自公転機構が複
雑になるという欠点を有している。さらに、回転成膜方
式全搬にいえることとして、誘電体層，保護層、記録層
の各層の成膜が、それぞれ独立した成膜チャンバーで行
なわれるため、基板ホルダーのチャンバー間の移送と、
基板ホルダーの回転軸を回転手段に取りつけるチャッキ
ング等の工程が必要になる。これらの成膜の直接関与し
ない基板搬送や、成膜準備のセッティング時間の割合が
大きく生産性が上がらないという宿命的な問題があり、
コスト的に最も重要な問題点であった。

前述のパレット回転方式のスパッタリング装置の問題
点を解決するために、生産性の向上を目的として第12図
示に示す様な基板通過型のスパッタリング装置が提案さ
れている。この装置は、RE金属とTM金属との金属間化合
物（以下IMCと称す）から成る合金ターゲット123（ある
いはRE金属,TM金属,IMCの３要素から成る合金ターゲッ
ト）がスパッタ電源130に接続され、裏側に永久磁石124
を有する矩型スパッタリングカソード122を設え、ター
ゲット表面に対向して、前記ターゲット123の長手方向
に対し直角の方向（矢印Ａ方向）に基板125が、一定速
度で移送しつつ、前記ターゲット材料からなる記録層を
形成する装置である。本装置では通常、前記基板125が
基板ホルダー121にその移動方向に対し横方向に２〜３
枚並列で、しかも連続移動成膜されるために生産性が大
幅に向上する。この基板通過型のスパッタリング装置の
欠点は、主に前記合金ターゲット123の特性に起因して
いる。すなわち、前記合金ターゲット123を用いて合金
薄膜を作る場合、前記合金ターゲット123による、基板
方向へのターゲット元素（スパッタ粒子）の放出角度分
布は各々の元素によって異なる。これは、例えば、前記
合金ターゲット123に対向して静止させた状態で設置し
た複数の基板に付着したサンプルについて、サンプルご
との薄膜の構成元素の組成比について調べてみると、前
記ターゲット123の中心部分に対向する位置のサンプル
については、RE金属の割合が多く、前記ターゲット123
の外側部分に対向する位置のサンプルについては、中心
から外側に行くに従ってRE金属の割合が減少する傾向に
ある。

従って、前記合金ターゲット123を使った前記基板通
過型のスパッタリング装置では、前記基板125は、前記
合金ターゲット123の長手方向に対し直角の方向に移動
しつつ薄膜が形成されるため、成膜開始時（図中スパッ
タ室の左寄りの位置において）は、RE金属の付着割合が
少なく、その後、前記合金ターゲット123の中心部分に
対向する位置ではRE金属の割合が多くなり、その後スパ
ッタ室の右寄りの位置ではRE金属の割合が少なくなると
いう具合に、前記基板125が通過するラインに沿った、
成膜工程が完了するまでに微妙に組成の変化を伴うこと
になる。この組成変化の割合が大きい場合、C/N劣化と
いう特性上の問題が生じる。さらに、前記合金ターゲッ
ト123におけるもう一つの大きな欠点は、ターゲットの
長時間の使用によって徐々に組成比が変化してくるとい
う問題である。従って、前記合金ターゲット123の寿命
が短くなり、交換が必要となるために製品のコストを上
昇させるという問題を抱えていた。

このように前記基板通過型スパッタリング装置の欠点
である合金ターゲットのスパッタリング粒子の放出角度
分布の問題、並びに長時間使用における組成ズレの問題
を解決する成膜方法として、本出願人が先に出願した特
願昭62−248876号（特開平１−91342号公報参照）が提
案されている。これは、ターゲットとしてRE金属及びTM
金属の別々の単体を使用し、１つのTM金属のターゲット
の両側にRE金属のターゲットを位置させ、さらに膜厚分
布を均一にするために、RE金属のターゲットを互いに向
き合うように傾斜させる方法である。

本発明者は前記特願昭62−248876号の方法を基にして
更に高品質な光磁気記録媒体を提供すべく鋭意研究を重
ねた結果、合金でない前記各ターゲットの幾何学的配
置，移動する前記基板と前記各ターゲットとの位置関係
及び移動方向の寸法関係、傾斜させるターゲットの傾斜
角度などがある種の法則的関係をもって膜厚分布、組成
分布に好ましい影響を及ぼすことが明らかになって来て
いる。

〔発明の目的〕本発明の目的は、形成された少なくとも記録層が均一
な膜厚分布および均一な組成比を持ち、且つ高い成膜レ
ートで形成することができ、磁気記録媒体の高品質化が
実現できるとともに製造コストの低廉性を実現できるス
パッタリング装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明のかかる目的は、被成膜体である基板に複数の
スパッタリングターゲットを対向させ、該基板上に少な
くとも第１および第２の金属の合金薄膜から成る合金薄
膜層を形成する基板通過型のスパッタリング装置におい
て、前記第１の金属から成る第１の矩型スパッタリング
ターゲットをはさむ位置に前記第２の金属からなる第２
の矩型スパッタリングターゲットが基板走行方向に沿っ
て並設され、かつ、２つの前記第２の矩型スパッタリン
グターゲットが向い合うように傾斜して位置されてお
り、前記第１の矩型スパッタリングターゲットのスパッ
タ平面と前記第２の矩型スパッタリングターゲットのス
パッタ平面との間のなす角度をαとし、前記第１の矩型
スパッタリングターゲットの基板走行方向に沿った短辺
の長さをａとし、前記第２の矩型スパッタリングターゲ
ットの基板走行方向に沿った短辺の長さをｂとし、前記
第１の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平面と
前記基板の距離をLtsとしたとき、下記式（１）0.6≦a/b≦2.0 （２）40°≦α≦90° （３）1.0≦Lts/a≦2.0 の関係を満足するように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することができる。

以下、図面に例示した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、本発明の一実施態様であるスパッタリング
装置の概略図を示す。

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がゲートバルブ18によ
り連通可能に仕切られており、そのうち連続したスパッ
タ室19,20,21において、所望の薄膜を形成できるように
なっている。そして、搬送経路を構成した搬送ロール14
に案内されて複数の基板ホルダー13が前記スパッタ室1
9,20,21内を一定速度にて移動される。前記基板ホルダ
ー13の底部には、例えば円形の被成膜体である基板11が
基板マスク12により固定されている。なお、前記基板ホ
ルダー13が前記基板11を保持する数は複数であってもよ
い。又、前記基板11の保持位置の変更は前記基板ホルダ
ー13の底面を移動出来る構成としたり、その他基板ホル
ダー自体を付け替えることにより容易におこなうことが
できる。

前記スパッタ室20の底部側には、中央部カソード３と
該中央部カソード３の両側の両端部カソード4a,4bが設
置されており、例えば、RE金属から成る第１の矩型スパ
ッタリングターゲット１をはさむ位置に、TM金属からな
る第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2bが基板走
行方向（矢印Ａ方向）に沿って並設されている。前記第
１の矩型スパッタリングターゲット１並びに２つの前記
第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2bの裏面側に
は、各ターゲット表面に漏れ磁界を発生させる永久磁石
5,6a,6bが設置され、また、アースシールド15,16も両タ
ーゲット間で異常放電が発生しないように適所に設置さ
れている。

さらに、前記両端部カソード4a,4bは、互いに向い合
うように傾斜して位置されており、前記第１の矩型スパ
ッタリングターゲット１のスパッタ平面と前記第２の矩
型スパッタリングターゲット2a,2bのそれぞれのスパッ
タ平面との間のなす角度αが、少なくとも40度〜90度の
範囲において任意の角度に固定保持できるように構成さ
れている。尚、前記両端部カソード4a,4bの保持構造
は、例えばボルト締め等の周知の構造であるので第１図
において省略する。

前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の基板走
行方向に沿った短辺の長さａと、前記第２の矩型スパッ
タリングターゲット2a,2bの基板走行方向に沿った短辺
の長さｂとの関係は、少なくとも0.6≦a/b≦2.0に出来
るように構成されている。

更に、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の
表面と前記基板11との距離Ltsと、前記第１の矩型スパ
ッタリングターゲット１の基板走行方向に沿った短辺の
長さａとの関係が、少なくとも1.0≦Lts/a≦2.0の範囲
に設定できるように構成されている。

なお、前記永久磁石5,6a,6bの内方には、ターゲット
温度調節を行う冷却水路7,8a,8bが形成されており、ま
た前記各矩型スパッタリングターゲット1,2a,2bにはそ
れぞれスパッタ電源9,10a,10bが接続されている。

更に、本実施態様の前記スパッタリング装置の設定の
仕方について詳細に述べる。

先ず、第１図に示すスパッタリング装置を用いて、前
記第１の矩型スパッタリングターゲット１にのみ前記ス
パッタ電源９により電流を流し、RE金属のスパッタリン
グを行なって複数の前記基板11であるサンプルディスク
（１）を作成した。また、前記第２の矩型スパッタリン
グターゲット2a,2bにのみ前記スパッタ電源10a,10bによ
り電流を流し、TM金属のスパッタリングを行なって複数
のサンプルディスク（２）を作成した。

なお、この時の条件は、前記第２の矩型スパッタリン
グターゲット2a、2bは傾斜角度α＝20°を持って設置
し、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１は基板
走行方向に沿った短辺の長さが89mm、基板走行方向に対
して横方向の長辺の長さが305mm、厚みが5mm、前記第２
の矩型スパッタリングターゲット2a,2bは基板走行方向
に沿った短辺の長さが76mm、基板走行方向に対して横方
向の長辺の長さが305mm、厚みが4mm、そして前記スパッ
タ電源９による投入パワーを600W、前記スパッタ電源10
a,10bによる投入パワーを1KWとした。各サンプルディス
クの径はφ130mm、厚み1.2mmのガラスを素材とし、前記
基板ホルダー13に装着し、前記カソードと対向して前記
第１の矩型スパッタリングターゲット１の表面から距離
Lts離れた平行面上を、毎秒4mmの一定速度で移動しつつ
薄膜を形成する。

第２図は、前記基板11のサンプルディスク（１）及び
サンプルディスク（２）においてターゲット−基板間距
離（Lts）を変化させたときのの変化を調べたグラフである。

第２図から解るようにサンプルディスク（１）と、サ
ンプルディスク（２）共にターゲット−基板間距離（Lt
s）が大きくなる程、膜厚分布が悪くなることが判る。
これまでの研究結果から光磁気ディスクの特性から判断
してRE金属、TM金属それぞれの単体材料の膜厚分布の許
容範囲は±5.0％以内が必要である。従って、前記各条
件下では膜厚分布±5.0％以内を満足することが一つの
基準とすることができ、この基準を基に考察すると、前
記第１の矩型スパッタリングターゲット１と前記基板11
との距離（Lts）は、上述の条件下においては少なくと
も80mm以下という条件が必然的に設定される。

次に、第２図にて示した結果をもとに、前記第１の矩
型スパッタリングターゲット１と前記基板11との距離
（Lts）を80mmに設定し、前記基板11が移動するすべて
の基板移動ライン上に一様にガラスからなる基板を複数
置いてRE金属のみあるいはTM金属のみのそれぞれ独立し
たスパッタリングを２回行ない、成膜した各基板サンプ
ルから膜厚を調べた結果を第３図に示した。尚、前記第
１の矩型スパッタリングターゲット１及び前記第２の矩
型スパッタリングターゲット2a,2bの寸法は第２図の場
合と同じで、前記スパッタ電源９による投入電力を400
W、前記スパッタ電源10a,10bによる投入電力を1.6KWと
した。

第３図中の（１）はRE金属のある特定の膜厚の膜厚比
を1.0としたときを示し、中央部での付着レートが高い
ことが解る。一方（２）はTM金属の膜厚比もRE金属と同
様に示し、前記スパッタ室20の両端の付着レートが高
く、中央が低いことが解る。この結果から、実際の成膜
過程は、ディスクが第１図において左端から右端へ移動
しつつ成膜が行なわれるとすると、まず最初にTM金属の
割合が多い領域を通過し、次にRE金属の割合が多くTM金
属の割合が少ない領域を通過し、そして再びTM金属の割
合が多い領域を通過して成膜工程が完了していることが
わかる。従って、成膜工程において、前記スパッタ室20
の中央及び両端の大きく分けて３つの領域でのRE金属と
TM金属の組成比の変化が生じ、この実験から前記傾斜角
αが20度程度において、膜厚分布はRE金属とTM金属それ
ぞれの単体材料におけるトータルの膜厚分布としてはさ
ぼど大きな変動が生じなくても、組成ズレとしては±1
9.0％と大きな値となってしまうことが判る。

これまでの研究結果による光磁気ディスクの特性から
判断して、膜中の組成ズレは±5.0％以内が必要であ
り、望ましくは±3.5％以内であることが解っている。
前記の理由から膜厚分布特性を満足する成膜条件であっ
ても必ずしも組成分布を満足する条件が設定されないこ
と判る。

このような理由を踏まえ、前記の膜厚分布及び組成の
条件のうち、光磁気記録層の特性として第１に押えなく
てはならない特性は、前記基板11に形成される薄膜のRE
金属とTM金属の組成の均一性である。これは前述したよ
うに、組成ズレが大きいと光磁気ディスクのC/N及び感
度特性が大幅に劣化してしまい極めて大きな問題となる
ので、前記範囲内の値であることが必要である。

本実施態様のスパッタリング装置の細部の設定を行
う。

まず、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１で
あるRE金属と前記第２の矩型スパッタリングターゲット
2a,2bであるTM金属の有効な幾何学的形状について考察
を加える。前記第１の矩型スパッタリングターゲット
（中央部ターゲット）１の基板走行方向に沿った短辺の
長さ（ａ）と前記第２の矩型スパッタリングターゲット
（両端部ターゲット）2a,2bの基板走行方向に沿った短
辺の長さ（ｂ）の長さの比（a/b）を0.4〜2.0まで変え
たターゲット（ターゲット裏面のマグネトロン磁石はそ
れに伴って大きさを変える）を用意し（第１の矩型スパ
ッタリングターゲットの短辺の長さ（ａ）は固定）、前
記第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2bの傾斜角
度を０〜90°の範囲で変化させ、また、前記第１の矩型
スパッタリングターゲット１と前記基板11との距離（Lt
s）と、該ターゲット１の短辺の長さ（ａ）との比（Lts
/a）を0.4〜2.2の範囲で変化させて、前記第１図に示す
装置によってRE金属とTM金属の混合薄膜を形成したとき
の膜の組成ズレの取り得ることのできる最小値（±％）
を調べた。なお、第１の矩型スパッタリングターゲット
であるRE金属は基板走行方向に沿った短辺の長さ（ａ）
が89mm、基板走行方向に対して横方向の長辺の長さが30
5mm、厚みが5mmであり、第２の矩型スパッタリングター
ゲットであるTM金属は短辺の長さ（ａ）が可変、厚みが
4mmとし、基板はφ130mm厚み1.2mmのプラスチック樹脂
であり、各ターゲットの基板走行方向に対して横方向の
長辺の長さはその長さが組成ズレに影響しない程度に前
記の如く305mmと十分に長いものである。又、投入電力
はRE金属が500W、TM金属が800Wであり、基板ホルダーの
移動速度は3mm/secである。

第４図は、その結果を示すものであり、前記組成ズレ
の許容範囲は±5.0％以内であるから、組成比だけにつ
いても少なくとも図中において縦軸に沿った点線内（斜
線）の領域内に入っている必要がある。前記結果から、
前記第１の矩型スパッタリングターゲット１の基板走行
方向に沿った短辺の長さ（ａ）と前記第２の矩型スパッ
タリングターゲット2a,2bの短辺の長さ（ｂ）の関係
は、その長さの比を（a/b）とすると0.6≦a/b≦2.0の条
件を少なくとも満足する必要があることが判る。

次に、前記第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2
bの傾斜角（α）の設定を行うべく、該傾斜角αと組成
ズレ及び膜厚分布についての考察をする。

第５図は、前記基板11に形成された混合薄膜の組成ズ
レ（％）と傾斜角αとの関係を示す実験結果のグラフで
ある。前記第１の矩型スパッタリングターゲット１と前
記基板11との距離（Lts）を10mm一定、その他の条件
は、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１は基板
走行方向に沿った短辺の長さが89mm、基板走行方向に対
して横方向の長辺の長さが305mm、厚みが5mm、前記第２
の矩型スパッタリングターゲット2a,2bは基板走行方向
に沿った短辺の長さが76mm、基板走行方向に対して横方
向の長辺の長さが305mm、厚みが4mm、そして前記スパッ
タ電源９による投入パワーが350W、前記スパッタ電源10
a,10bによる投入パワーが1.4KWとした。各サンプルディ
スクの径はφ130mm、厚みが1.2mmのプラスチック樹脂を
素材とし、毎秒4mmの一定速度で移動させた。この結果
から、傾斜角40°以上の設定において組成ズレ±5.0％
以下の有効範囲を見出すことができる。

一方、第６図は、傾斜角（ａ）と膜厚分布の関係を調
べたものである。これは、少なくとも膜組成ズレの限界
を基準に設定することにより良好な結果を得ることがで
きる。すなわち、前記第２の矩型スパッタリングターゲ
ット2a,2bの傾斜角αを40°以上の設定において膜厚分
布±5.0％以下の有効範囲を見出すことができる。

以上のことから前記第２の矩型スパッタリングターゲ
ット2a,2bの傾斜角の最小値は少なくとも40度以上傾け
る必要があることが明らかとなる。

さて、傾斜角は40度以上徐々に大きくしていくと、膜
組成ズレ及び膜厚分布が良化していくが、前記傾斜角α
が90度を超えると別の問題が生じる。つまり、スパッタ
粒子は通常ターゲット表面からの放出分布が余弦則に近
い関係を持って飛出すため、前記傾斜角αが90度を超え
ると、前記第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2b
が、前記基板11の方向を向かなくなるだけでなく、第１
の矩型スパッタリングターゲット１からスパッタ粒子の
飛び出しを塞ぐ形ちとなり成膜レートが急激に減じてし
まうために好ましくない。以上、前記理由により前記第
２の矩型スパッタリングターゲット2a,2bの傾斜角
（α）は40°≦α≦90°の範囲が望ましいことが判る。

次に、前記第１の矩型スパッタリングターゲットの基
板走行方向に沿った短辺の長辺の長さ（ａ）と、該第１
の矩型スパッタリングターゲット１の前記基板11との距
離（Lts）との関係における設定について考察する。

第７図は、第１の矩型スパッタリングターゲット（中
央部ターゲット）１と前記基板11との距離（Lts）と、
該ターゲット１の短辺の長さ（ａ）との比（Lts/a）を
横軸に、組成ズレを縦軸にしたグラフで実験結果を示す
ものである。前記第２の矩型スパッタリングターゲット
（両端部ターゲット）2a,2bの傾斜角（α）を40度で一
定として、その他の条件は、前記第１の矩型スパッタリ
ングターゲット１は基板走行方向に沿った短辺の長さが
89mm、基板走行方向に対して横方向の長辺の長さが305m
m、厚みが5mm、前記第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト2a,2bは基板走行方向に沿った短辺の長さが76mm、基
板走行方向に対して横方向の長さが303mm、厚みが4mm、
そして前記スパッタ電源９による投入パワーが350W、前
記スパッタ電源10a,10bによる投入パワーが1.4KWとし
た。各サンプルディスクの径はφ130mm、厚みが1.2mmの
プラスチック樹脂を素材とし、毎秒4mmの一定速度で移
動させた。前記第１の矩型スパッタリングターゲット１
と前記基板11との距離（Lts）と、該第１の矩型スパッ
タリングターゲット１の短辺の長さ（ａ）との比（Lts/
a）を0.8〜1.8の範囲で変化させたときのRE金属とTM金
属の混合薄膜のサンプルディスク内での組成ズレは、比
（Lts/a）が1.0以上の範囲において組成ズレの許容値±
5.0％以内に入り良好であることが判る。

一方、第８図は、第７図の場合と同じ条件にて、同じ
く前記第２の矩型スパッタリングターゲット（両端部タ
ーゲット）2a,2bの傾斜角（α）を40度で一定として、
前記第１の矩型スパッタリングターゲット（中央部ター
ゲット）１と前記基板11との距離（Lts）と、前記第１
の矩型スパッタリングターゲット１の短辺の長さ（ａ）
との比（Lts/a）を0.6〜1.8の範囲で変化させたときのR
E金属,TM金属のそれぞれの成膜レートの変化を示したも
のである。

この第８図から分る様に、（Lts/a）の値が大きくな
る程成膜レートが減少してしまい、生産速度という関点
からは成膜レートが、下がりすぎるということは望まし
くないといえる。そこで、成膜速度が最高成膜レートの
50％以下の領域では、前記通過型スパッタ装置のメリッ
トとして揚げた生産性が高いという特徴がなくなってし
まう。従って（Lts/a）の値は2.0程度が上限と考えられ
る。以上の結果からターゲット−基板間距離（Lts）と
第１の矩型スパッタリングターゲット１の短辺の長さ
（ａ）の関係は、その長さの比を（Lts/a）とすると1.0
≦Lts/a≦2.0の範囲が最も有効であることが判る。

前述のように構成されたスパッタリング装置を用いた
RE金属とTM金属との混合薄膜の形成工程について要約す
ると、先ず、スパッタリングの望ましい状態に保たれて
いる前記スパッタ室20内に、前記基板ホルダー13が所定
の速度で搬送されてくる。そして、前記基板ホルダー13
が前記スパッタ室20に入った初期の状態（図中左側の位
置）においては、左方向を向くように適宜調整されて傾
斜している前記第２の矩型スパッタリングターゲット2b
から飛散されるTM金属のスパッタ粒子と、前記第１の矩
型スパッタリングターゲット１から飛散されるRE金属の
スパッタ粒子とにより、前記基板11に両金属の混合膜が
付着し始める。その後、前記基板ホルダー13の移動とと
もに、前記第２の矩型スパッタリングターゲット2bから
飛び出すTM金属のスパッタ粒子が徐々に少なくなるが、
これと入れ代わるように、反対側に配置された図中左側
の前記第２の矩型スパッタリングターゲット2aからのTM
金属のスパッタ粒子が徐々に増大し、このスパッタリン
グ工程中（基板がスパッタ室を通過する範囲）における
TM金属の飛散レベルを全体として平均且つ安定に保つこ
とができる。一方、前記第１の矩型スパッタリングター
ゲット１から飛散されるRE金属のスパッタ粒子は、該タ
ーゲットの中心位置の上方にて最も多くなるものの、こ
のRE金属のスパッタ粒子の飛散特性は、前記TM金属の飛
散特性に比べて指向性が低く、比較的平均化され、前記
スパッタ電源9,10a,10bの制御により実用上の問題はな
い。

従って、前記した本発明のスパッタリング装置のよう
に構成されていることにより、前記基板11に形成される
合金薄膜は、その膜厚ならびに組成比が、基板全体にお
いて均一化され高品質な光磁気記録媒体を提供すること
ができる。

本発明は前記実施態様に限られるものではなく、例え
ば、前記基板ホルダー13の搬送構造は種々変更できるこ
とは勿論、前記永久磁石5,6a,6bは電磁石に変更するこ
とにより磁界強度を自在に制御することができる。

さらに、前記第１の矩型スパッタリングターゲット１
はTM金属とし、前記第２の矩型スパッタリングターゲッ
ト2a,2bはRE金属から構成されてもよい。

〔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、
第１の金属から成る第１の矩型スパッタリングターゲッ
トをはさむ位置に第２の金属からなる第２の矩型スパッ
タリングターゲットが基板走行方向に沿って並設され、
かつ、２つの前記第２の矩型スパッタリングターゲット
が向い合うように傾斜して位置されており、前記第１の
矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平面と前記第
２の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平面との
間のなす角度（α）と、前記第１の矩型スパッタリング
ターゲットの基板走行方向に沿った短辺の長さ（ａ）
と、前記第２の矩型スパッタリングターゲットの基板走
行方向に沿った短辺の長さ（ｂ）と、前記第１の矩型ス
パッタリングターゲットのスパッタ平面と前記基板との
距離（Lts）をと前記した一定の範囲をもった関係式に
保つようにコントロールできるように構成されている。

従って、スパッタリング工程中（基板がスパッタ室を
通過する範囲）における複数のスパッタ金属の飛散レベ
ルを全体として平均且つ安定に常に保つことができるよ
うになり、均一な膜厚分布及び均一な組成比を持ち、ま
たターゲットが単一素材よりなっているのでターゲット
寿命も長く特性の優れた光磁気記録媒の記録層を高い成
膜レートで長時間形成することができると共に、生産性
が高く製造コストの底兼価を実現する光磁気記録媒体の
製造が可能なスパッタリング装置を提供することができ
る。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の効果をさらに明確にする
ことができる。

実施例1. 第１図のスパッタリング装置において、第１の矩型ス
パッタリングターゲット１にRE金属ターゲットとしてTb
（短辺の長さ89mm×長辺の長さ305mm×厚み5mm）を装着
し、第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2bにTM金
属ターゲットとしてFe₂₀Co₈₀（短辺の長さ76mm×長辺の
長さ305mm×厚み4mm）を装着した。前記第２の矩型スパ
ッタリングターゲット2a,2bの傾斜角度（α）は40°に
設定した。前記各ターゲットはそれぞれDC電源であるタ
ーゲット電源9,10a,10bにより電力が供給されるが、前
記第２の矩型スパッタリングターゲット2a,2bに供給さ
れる電力は下記の如く同一になる様に調整した。ターゲ
ット−基板間距離（Lts）は110mmに設定し、基板11が移
動するすべての位置での基板移動ライン上に一様にガラ
ス素材の前記基板11を置いいた状態で計２回のスパッタ
リングを行なった。

１回目のスパッタリングは、前記第１の矩型スパッタ
リングターゲット１にスパッタ用のDC電源９にて300Wの
電力を供給し、90秒間の成膜を行なった。その時の前記
基板11に付着した薄膜の膜厚と前記基板11の位置は、第
９図の（１）にて示すようになった。

２回目のスパッタリングは、前記第２の矩型スパッタ
リングターゲット2a,2bにスパッタ用DC電源10a,10bにて
それぞれ1450Wの電力を供給し、同じく90秒間の成膜を
行なった。その時の前記基板11に付着した薄膜の膜厚と
該基板11の位置は第９図の（２）に示すようになった。

前記両スパッタリングターゲット1,2a,2bによる同時
スパッタを行った場合、組成比ズレは±4.0％となり、
組成ズレの許容範囲±5.0％以内を確保することができ
た。さらに、第１図の装置において前記幾何学的条件は
同一にしたままφ130mm×厚み1.2mmのガラス基板11を前
記基板ホルダー13に取付け、前記基板ホルダー13を第１
図の左端に準備した後、前記スパッタ電源９を300W、前
記スパッタ電源10a及び10bをそれぞれ1450Wに設定し、
前記基板11を装着した前記基板ホルダー13を第１図の左
端の成膜開始位置から図中右側方向へ6mm/秒の移動スピ
ードで移動しつつ、前記Tbターゲット１と前記Fe₂₀Co₈₀
ターゲット2a,2bの両材料のスパッタ粒子から成る混合
薄膜を前記基板11上に形成した。そしてこの成膜終了
後、前記基板11の膜厚分布を調べたところ±4.8％であ
り、膜厚分布の許容範囲±5.0％以内を確保することが
できた。

実施例２第１図のスパッタリング装置において、中央部カソー
ド３に取りつけた第１の矩型スパッタリングターゲット
１のRE金属ターゲットとしてTb（短辺の長さ89mm×長辺
の長さ305mm×厚み5mm）を装着し、両端部カソード4a,4
bに取りつけた第２の矩型スパッタリングターゲット2a,
2bとしてTM金属ターゲットのFe₂₀Co₈₀（短辺の長さ76mm
×長辺の長さ305mm×厚み4mm）を装着した。前記第２の
矩型スパッタリングターゲット2a,2bの傾斜角度（α）
は45°に設定した。前記各ターゲット1,2a,2bは、それ
ぞれスパッタ電源9,10a,10bにより、前記両端部ターゲ
ット2a,2bに供給される電力は同一になる様に調整し
た。φ130mm×厚み1.2mmのプラスチック上に予め光学膜
Si₃N₄が850Å成膜された基板11を前記基板ホルダー13に
基板用マスク12を介して装着して、前記基板ホルダー13
を第１図の左端の成膜開始位置に準備させた。

前記基板13の移動ラインと前記第１の矩型スパッタリ
ングターゲット１との距離（Lts）は110mmに設定した。
前記カソード全体を内含した真空槽（スパッタ室20）は
排気系17により真空排気し5.0×10^-7Torrまで排気した
後、真空槽内にArガスを導入し2.0×10^-3Torrに設定し
た。前記第１の矩型スパッタリングターゲット１にスパ
ッタ電源９により500Wの電力を投入し、また前記第２の
矩型スパッタリングターゲット2a,2bにスパッタ電源10a
及び10bにより、それぞれ1600Wの電力を投入しプレスパ
ッタを５分間行なった。その後、スパッタ電源９を400
W、スパッタ電源10a及び10bをそれぞれ1400Wに設定し、
前記基板11を装着した前記基板ホルダー13を第１図の左
端の成膜開始位置から図中右側方向へ4mm/秒の移動スピ
ードで移動しつつ、前記第１の矩型スパッタリングター
ゲット１と前記第２の矩型スパッタリングターゲット2
a,2bの両方材料のスパッタ粒子から成る混合薄膜を前記
基板11上に形成した。前記成膜工程によって、トータル
で900Åの膜厚を持ち、組成比がFeCo:Tb＝1:0.8のTbFeC
o光磁気記録層を形成した。このサンプルを取出して、
動特性を測定した結果。ディスク中心からの測定位置Ｒ
＝30mm、回転数1800rpm、周波数3.71MHzの条件において
C/N（0.9μビット長）48.1dB、エンベロープ1.2dB、感
度6.6mWであった。上記スパッタ装置において連続放電
を行ないトータルで15KWのスパッタリングを行なった後
に前記と同様の方法によって作成した光磁気ディスクの
サンプルの動特性を測定した結果、C/N48.0dB,エンベロ
ープ1.0dB、感度6.7mWとターゲットの連続使用にかかわ
らず同一の良好な特性を示した。

比較例従来方法の実施例として、通過成膜方法及び装置の説
明を行なう。第12図においてスパッタ室127内にTbFeCo
の金属間化合物（約30at,％）とTb,Fe,Coの単体金属を
混合して熱間静水圧処理して焼結させた矩型合金ターゲ
ット123（Tb₂₂Fe₇₀Co₈，短辺の長さ127mm×長辺の長さ3
05mm×厚み5mm）を強磁性体用マグネトロンカソード122
に組込む。前記ターゲット面に対向して、前記ターゲッ
ト面と平行な平面上を前記ターゲットの長手方向に直角
の方向（矢印Ａ方向）に移動する基板ホルダー121には
φ130mm、厚み1.2mmのプラスティクディスクの基板125
を１枚装着する。前記ターゲットと前記基板ホルダーの
移動する平面との垂直距離（Lts）は80mmに設定した。
前記基板ホルダー125は、予め光学膜Si₃N₄を800Å成膜
された基板１枚を装着し、前記スパッタ室127内のポジ
ションＢの位置に静止させた。真空ポンプで真空排気を
行ない圧力を５×10^-7Torrまで排気した後Arガス42sccm
を真空チャンバー内に導入しガス圧を2.2mTorrとした。
次にシャッター129を閉じたまま、前記合金ターゲット1
23をDC;1.0KWの放電パワーでスパッタを維持する。この
スパッタ放電が安定したところで、前記基板125を含ん
だ前記基板ホルダー121が160mm/分の搬送スピードで移
動を開始する。移動速度が一定になった後、直ちに前記
シャッター129を開け150秒間移動成膜を行ない。シャッ
ター129を閉じ平均膜厚900Åの磁性層の成膜を行なっ
た。このサンプルを取出して動特性を測定した結果は次
の様になった。

その結果、ディスク中心からの測定位置Ｒ＝30mm、回
転数1800rpm、書き込み周波数3.71MHz、条件において、
C/N（0.9μビット長）46.7dB、エンベロープ3.0dB、感
度7.8mWであった。

上記スパッタ装置において連続放電を行ない15KWのス
パッタリングを行なった後に前記と同様の方法によって
作成した光磁気ディスクのサンプルの動特性を測定した
結果、C/N44.3dB、エンベロープ3.3dB、書き込み感度7.
6mWとなった。

この比較例の結果と前記各実施例とを比べてみると、
明らかに本発明による実施例の方が各特性において優れ
た光磁気ディスクを提供できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスパッタリング装置における一実施
態様の概略側面図、第２図はターゲット−基板間距離
（Lts）と膜厚分布との関係を示すグラフ、第３図はス
パッタ室内における基板走行方向に沿った基板位置にお
ける膜厚変化を示すグラフ、第４図は中央部ターゲット
の短辺の長さ（ａ）と両端部ターゲットの短辺の長さ
（ｂ）との比（a/b）、傾斜角αならびにターゲット−
基板間距離（Lts）の複合条件と、成膜組成ズレとの関
係を示すグラフ、第５図は傾斜角αと成膜組成ズレとの
関係を示すグラフ、第６図は傾斜角αと膜厚分布との関
係を示すグラフ、第７図は傾斜角αを一定にしたときに
おけるターゲット−基板間距離（Lts）と中央部ターゲ
ットの短辺の長さ（ａ）との比（Lts/a）と、成膜組成
ズレとの関係を示すグラフ、第８図は傾斜角αを40度と
一定にしたときにおけるターゲット基板間距離（Lts）
と中央部ターゲットの短辺の長さ（ａ）との比（Lts/
a）と、成膜レートとの関係を示すグラフ、第９図は傾
斜角αを40度と一定にしたときにおけるスパッタ室内に
おける基板走行方向に沿った基板位置における膜厚変化
を示すグラフ、第10図は従来の基板公転型のスパッタリ
ング装置の概略図、第11図は従来の基板自公転型のスパ
ッタリング装置の概略図、第12図は従来の基板通過型の
スパッタリング装置の概略図である。（図中符号）１…第１の矩型スパッタリングターゲット、2a,2b…第
２の矩型スパッタリングターゲット、３…中央部カソー
ド、4a,4b…両端部カソード、5,6a,6b…永久磁石、7,8
a,8b…冷却水路、9,10a,10b…スパッタ電源、11…基
板、12…基板用マスク、13…基板ホルダー、14…搬送ロ
ール、15,16…アースシールド、17…排気系、18…ゲー
トバルブ、19,20,21…スパッタ室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被成膜体である基板に複数のスパッタリン
グターゲットを対向させ、該基板上に少なくとも第１お
よび第２の金属の合金薄膜から成る合金薄膜層を形成す
る基板通過型のスパッタリング装置において、前記第１の金属から成る第１矩型スパッタリングターゲ
ットをはさむ位置に前記第２の金属からなる第２の矩型
スパッタリングターゲットが基板走行方向に沿って並設
され、かつ、２つの前記第２の矩型スパッタリングター
ゲットが向い合うように傾斜して位置されており、前記
第１の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平面と
前記第２の矩型スパッタリングターゲットのスパッタ平
面との間のなす角度をαとし、前記第１の矩型スパッタ
リングターゲットの基板走行方向に沿った短辺の長さを
ａとし、前記第２の矩型スパッタリングターゲットの基
板走行方向に沿った短辺の長さをｂとし、前記第１の矩
型スパッタリングターゲットのスパッタ平面と前記基板
の距離をLtsとしたとき、下記式（１）0.6≦a/b≦2.0 （２）40°≦α≦90° （３）1.0≦Lts/a≦2.0 の関係を満足するように構成されたことを特徴とするス
パッタリング装置。