JPH10509267A - カーボンをスパッタリングするための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁気の薄いフィルム記録媒体用の水素と化合されたカーボンフィルムは、アルゴン及び炭化水素ガスを含有する雰囲気内で交流マグネトロンスパッタリングにより製造される。並んで装架されたターゲットは、交流に従って電荷ビルドアップを周期的にスパッタリングするとともに放電する。ターゲット間での遮蔽によって与えられた時間に、陽極に向って電子を指向させる。

Description

【発明の詳細な説明】 カーボンをスパッタリングするための装置及び方法 発明の背景 発明の分野 本発明は、磁気記録ディスクを製造するための装置及び方法に関わり、特に、 水素と化合されたカーボンフィルムの保護膜を有するディスクを製造するための 装置及び方法に関する。関連技術の説明 Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｉＯ₂及びカーボンのごとき誘電フィルムは様々な技 術応用例を有している。これらの応用例には、保護コーティングとしてこれらフ ィルムを用いることが含まれており、磁気ヘッド用として、一体回路用の中間膜 として、また、磁気−光学（マグネト−オプチカル）媒体用被覆体としてこれら フィルムを用いることが含まれている。高い技術応用例におけるこれらフィルム の広範な使用及びかような応用例に対しフィルム特性を正確に制御する必要性に 鑑み、急速な、高歩留まりな、そして制御し易い生産方法を高い歩留まりで実現 化するフィルム製造方法が非常に望まれている。 スパッタリング技術は、これらフィルムを沈着させるのに用いられていた。例 えば、米国特許第４，７３７，４１９号は、有機結合剤における磁気粒子を有す る磁気記録層を覆って用いるのに適したカーボン保護膜を沈着させるための直流 マグネトロンスパッタリング方法に関する。誘電材料の直流（ｄｃ）マグネトロ ンスパッタリングは、一般に、経済的に魅力のある割合でフィルムを沈着させる ことができるけれども、スパッタリングターゲットに、非電気的に導通する誘電 材料を再沈着させると、アーク発生が生じ得る。アーク発生は望ましいものでは ない。何故なら、そのアーク発生により、スパッタリングが乱され得るからであ り、また、粒状汚染物質が発生され、ターゲットが破壊されてしまうからである 。 直流電力を交流（ａｃ）電源に取り替えることは、誘電ターゲットでの比較的 短い寿命の電荷蓄積（ビルドアップ）の故に、アーク発生を低減し、あるいは、 除去するべく知られている。例えば、１９９４年１月付けのレイボルドの電子ニ ューズレター（Leybold's Electronics Newsletter）第５、第１４頁乃至第１７ 頁には、Ｓｉ₃Ｎ₄を静的基体に沈着させるための中間周波数反応スパッタリング 法が記載されている。また、シェラー(Scherer)その他による「誘電層の反応交 流マグネトロンスパッタリング(Reactive Alternating Current Magnetron Sput tering of Dielectric Layers)」Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．テクノル(Technol).Ａ １０（４）、１９９２年７月／８月と題する文献の第１７７２頁乃至第１７７６ 頁には、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄及びＳｉ₄₅Ｏ₂₇Ｎ₂₈の交流反応マグネトロンスパッ タリングが教示されている。これら文献の各々において、マグネトロンは並んで 位置されているとともに４０ｋＨｚで作動する中間周波数１０ｋＷ電源で結合さ れていた。動力はマグネトロン間で分けられ、それにより、各マグネトロンはサ イクルの半分だけ陰極として作用するとともにサイクルの他の半分直流伝導用陽 極として作用して電荷ビルドアップを放電し、もって、一定のスパッタリングを 保ちつつアーク発生の確率を低減している。 交流マグネトロンスパッタリング法は、カーボンフィルムを沈着するのに用い られていた。例えば、米国特許第４，７７８，５８２号は磁気の薄いフィルムの 記録層にわたってスパッタリングされたカーボンフィルムに関している。２００ Åのカーボンフィルムは、ＲＦ動力源からの２５０Ｗが供給された一つの黒鉛タ ーゲットを用いて、アルゴン及び水素の雰囲気内のアースされた基体に形成され た。交流マグネトロンスパッタリングにおいてかような高周波数動力源を用いる ことは、１秒当たりの高いサイクル数、即ち、アーク発生のポテンシャルにより 電荷ビルドアップの寿命を低減させようとするけれども、かような電源は比較的 高価である。また、スパッタリング法が乱されるのを最少にするため、スパッタ リング装置を、電源により発生される高い周波数ノイズから長いこと遮蔽してお くことが必要とされる。 時として、特定の向き、即ち指向を有するスパッタリングフラックスのみを基 体上に沈着させることが望まれる。例えば、磁気の薄いフィルム記録層として作 用するフィルムの沈着において、斜めに入射するスパッタリングフラックスによ り、沈着されたフィルムの形態学にあるいは厚みに、あるいは、それの両方に重 大な非均一性が生じ得る。フィルムのこれら特性のバラツキにより、フィルム特 性にバラツキが生じ得、従って、これらバラツキは望ましからざるものである。 この問題に対する１つの解決策は、マグネトロンとコーティングされるべき基体 の表面との間の空間に介在する表面を有するシールドにスパッタリング室を嵌合 させることである。これらのシールド表面は、斜めに入射するスパッタリングフ ラックスを遮り、それにより、基体に相対する特定の入射角を有するスパッタリ ングフラックスのみをその基体に沈着させる。かくて、フィルム形態学を制御す ることができる。 使用時、これらシールドは各マグネトロンを囲畳するように、即ち、マグネト ロンからスパッタリングターゲットと基体との間の位置に延在するように位置決 めされる。平面マグネトロンの場合、例えば、シールドは、代表的には、パネル であり、該パネルは、各マグネトロンを円周方向に組み立てる矩形構造体を形成 するとともに基体表面に面する開口を有するよう配備されている。様々な形態の フランジを、各シールドから基体表面へ向けて延ばして、遮られるフラックスの 量を増大させることができる。 スパッタリング装置に在来のシールドを用いることに関する欠点は、基体上へ のフィルム沈着の究極の割合を、経済的見通しから容認できないほど低いレベル に減少させ得ることである。スパッタリング法パラメータを調節してその減少を 妨げることは可能であるけれども、これらパラメータの調節により、沈着される フィルムの性質に影響が及ぼされ、たぶん、フィルムを望まれる当初の目的に合 わない範囲まで影響が及ぼされる。 アルゴン及び水素あるいは様々な炭化水素ガスが存在する中での黒鉛ターゲッ トからの炭化水素ガスあるいは反応スパッタリングのプラズマ分解によりカーボ ンフィルムも形成された。このような反応法の場合、所望の特性を備えたフィル ムを、一致して作り出すことは困難である。何故なら、反応種の化学的解離及び 、沈着が所望とされる表面とガス雰囲気との間の反応の位置、場所を制御するの が難しいからである。他の欠点には、付加的なスパッタリングを抑止するターゲ ット上での絶縁フィルムの生産、基体あるいは組成への汚染物質の沈着、あるい は、形態学的非均一性が含まれる。 また、日本公開第６０−１５７７２５号のアブストラストには、ガス状炭化水 素を含む雰囲気内での重合された炭化水素フィルムのスパッタリングが記載され ている。一般に、かような重合されたフィルムは、磁気の薄いフィルム記録媒体 用保護膜の現在の仕様を満足するほど十分には硬くない。 発明の開示 本発明は、従来技術におけるこれら及び他の欠点と取り組んだものである。 かくて、本発明の目的は、カーボンのごとき誘電材料のフィルムのスパッタリ ングを制御するのが簡単で、且つ、能率の良い装置及び方法を提供することであ る。 本発明の他の目的は、交流マグネトロンスパッタリングにより作られる誘電フ ィルムの沈着率を高めることである。 本発明の更に他の目的は、誘電材料をスパッタリングする際のアーク発生の確 率を低減することである。 本発明の付加的目的は、スパッタリングされたフィルムの特性をある基準に合 わせて作るのを容易にすることである。 これら及び他の目的は、互いに隣接したマグネトロンが、交流電源の周波数に 従ってスパッタリング陰極として次々に作用し、次いで、陽極として次々に作用 し、また、プラズマでの電子がマグネトロン間の穴開きバッフルを介して陽極へ の電子の方向によりスパッタリングターゲットに近接した状態に保たれる本発明 による装置及び方法により達成される。 本発明による装置は、ターゲットを有しているとともにスパッタリング室内に 配備された一対のマグネトロンであって、前記ターゲットが互いに隣接して位置 決めされているとともにフィルムの沈着のための共通したスパッタリング区域と して作用するようになっている前記一対のマグネトロンと、該マグネトロンに接 続されていて対をなす各ターゲットが、交流の周波数に従ってスパッタリング陰 極として機能するようになっているとともに、次いで、陽極として交互に機能す るようになっている交流電流電源と、前記マグネトロン間の遮蔽手段とを有して おり、該遮蔽手段は、前記ターゲットがスパッタリング陰極として、また、陽極 として交互する際に電子を陽極に指向させるよう位置決めされた穴を有している 。 本発明による方法は、排泄された環境で並んで位置決めされたカーボン含有タ ーゲットを提供することと、排泄された環境にガスを、スパッタリングを維持す ることができる圧力まで流すことと、前記ターゲットから周期的にスパッタリン グして媒体上にカーボンフィルムを形成することと、前記ターゲット間に穴を提 供して、スパッタリング中、該ターゲット間での電子の移動を高めることとを含 んでいる。 図面の簡単な説明 同様の番号が全体を通して同様の部分、部品を示している図面を参照すること により、本発明はよりよく理解され、その図面において、 第１Ａ図は、本発明によるスパッタリング装置の断面平面図である。 第１Ｂ図は、本発明による装置用の穴開きシールドの側面図である。 第２図は、ガス流量及び圧力を関数として、カーボンフィルムに対するラマン Ｇバンドピーク(Roman G Band Peak)のバラツキのグラフである。 第３図は、ガス流量及び圧力を関数として、カーボンフィルムの厚みのバラツ キのグラフである。 第４図は、磁気記録ディスクの場合のＣＳＳ性能に関する温度の効果を示して いる。 好適実施例の説明 第１Ａ図及び第１Ｂ図に例示されているごとく、誘電フィルムを、本装置に従 ったスパッタリング装置を用いて沈着することができる。 一般に、かような装置１０は、マグネトロンスパッタリングに利用される在来 の素子、即ち、スパッタリング室１２と、ターゲット１６が沈着されるべき材料 で成り、且つ、室の側部に沿って置かれている一対あるいはそれ以上の対のマグ ネトロン１４と、スパッタリングガスを導入するガス分与ライン１８と、好まし いけれども任意に、クラウスシュエグラフ（klaus Schuegraf）により編集され 、ノイエス出版（Noyes Publications）より刊行された薄いフィルムの沈着方法 及び技術(Thin Film Deposition Processes and Techniques)のハンドブック、 １９８８、第２９１頁乃至第３１７頁に記載されているごとく、キャリア２４に おける基体２２上へ沈着する前の低角度スパッタリングフラックスを遮るための シ ールド２０とを含んでいる。第１Ａ図には示されていない追加のマグネトロン、 シールド及びガス分与ラインを、スパッタリング室内に位置決めしてフィルムを 基体の各側部に沈着させることもできる。 本発明による装置においては、マグネトロンは室の側部で互いに隣接しており 、言い換えれば、互いに並んでおり、各対は、交流電源２６に結合されている。 マグネトロン対に供給される電流の周期性質、即ち、周期特徴の故に、周期の半 分に対する対のスパッタリングにおける各ターゲットは、言い換えれば、マグネ トロンは陰極として作用し、一方、サイクルの他の半分に対しては、マグネトロ ンは陽極として作用して、いずれの電荷ビルドアップを排出させる。望ましくは 、交流電源は高い十分な周波数を有し、それにより、電荷ビルドアップが生ずる 期間が非常に短くてアーク発生の確率を低減するが、しかし、無線（ラジオ）及 び他の高周波数電源で必要とされる広いシールドを必要とするほど高くはない。 適宜の電源は、フォートコリンズ株式会社(Fort Collins，Co.)のアドバンスト エネルギーカンパニー(Advanced Energy Company)により製造された１０ｋＷ中 間周波数電源モデルＰＥ１０Ｋである。この電源からスパッタリング室をシール ドすることは必要でない。 低角フラックスを遮るシールドに加えて、本発明のスパッタリング装置は第１ Ｂ図に示されているごとき複数個の開口３０を備えた穴開きシールド２８を有し ている。穴開きシールドは、例えば、スパッタリング室へのドア３４に、ブラケ ット３２により装架されていても良く、また、結合されたターゲット間に位置決 めされているとともにターゲットとして同一平面に指向されている。開口は穴開 きシールドの垂直軸線に対して横方向をなしていて、それにより、マグネトロン 間のチャンネルを介して提供し、サイクル中所与の時間で陽極として作用する対 において電子を適宜のターゲットに指向させている。 シールドの寸法及びそれを通る穴の数は使用されるマグネトロンの寸法及び所 望とされるシールドの範囲に依存している。１２．８ ｃｍ ｘ ５．０ ｃｍ ｘ ８６．５ ｃｍ（長さ掛ける幅掛ける高さ）の寸法を有する穴開きシール ドにおいては、シールドの長手方向に沿って７つの開口１．９ ｃｍ ｘ ９． ６ ｃｍを有するのが有効であり、それにより、横方向経路がターゲット間の電 子走行用に備えられている。穴開きシールドは、ステンレス鋼のごとき材料で構 成されていて良い。 沈着は静的基体上になされても良く、あるいは、マグネトロンを越えて移送さ れる基体上になされても良い。 スパッタリングされるフィルムの特性は、ガス流量及びスパッタリング圧力の ごときプロセスパラメータにより影響される。カーボンフィルムの特性に関する これらプロセスパラメータへの変化の効果は、第１表に要約されている。第１表 におけるカーボンフィルムは、１１００ÅＣｒ及び５２０ÅＣｏＣｒＴａフィル ムが１９０℃で予め沈着された９５ｍｍのニッケルメッキされたアルミディスク 上に沈着された。 摩耗性能はロマンＧバンドピーク位置（Roman G Band Peak position）に相互 に関連があるようである。多結晶性カーボンは約１３５７ｃｍ^-1及び１５８０ｃ ｍ^-1（Ｇバンド）でバンドを有している。データによれば、１３５７ｃｍ^-1およ び１５８０ｃｍ^-1間でＧバンドピーク位置を有しているフィルムが、第１表に示 されているごとく、優れたＣＳＳ性能を有していることが示されている。モデル による検討、研究によれば、Ｇバンドピーク位置は、第２図に示されているごと く、流量及び圧力に影響されることが示されているが、温度の影響よりもより少 ない程度まで影響される。 第３図は、ガス流量及びスパッタリング圧の変化の、カーボンフィルム厚みに ついての効果の定性的な、モデルによる研究をグラフで示している。この図から 理解される通り、増大する厚みのフィルムは、流量を増やすことにより、同じ周 期に沈着され得る。増大する圧力はフィルム沈着の割合を減少しようとする。 硬度もスパッタリング法パラメータとともに変化する。カーボンフィルムにお ける約１５−５０ｖ％の水素含有量は、磁気の薄いフィルム記録媒体用の保護膜 の適切なフィルム硬度に関連していた。（これらの値は、水素含有量に相互関連 のある光学的特性を測定したＮ＆Ｋカーボンフィルム分析器を用いた分析に基づ いている。）このことは、磁気の薄いフィルム記録媒体用のカーボン保護膜に対 する特に興味をそそる特徴であり、それ故、不活性スパッタリングガス、代表的 には、アルゴンに加えて、水素ガスあるいは炭化水素ガスの存在下でスパッタリ ングを実施することが望まれるかも知れない。特に、水素と化合するカーボンフ ィルムは、１５ｖ％エチレンを有するアルゴンの雰囲気での本発明の交流マグネ トロンスパッタリング方法により作られた。 内部のフィルム応力は、スパッタリングされたフィルムの実用において重要な 役割を果たす。例えば、磁気の薄いフィルム記録媒体用のカーボン保護膜として 適宜の性能のための極めて圧縮性の、あるいは極めて引張性の、応力の掛けられ たフィルム状態のいずれかを回避することが望ましい。 上に置かれているカーボンフィルムが沈着される温度は、基体に予め沈着され る層に対する加熱要求事項により、例えば、核形成あるいは磁気の薄いフィルム 記録層に対する加熱要求事項により、かなり影響されるかも知れない。 特に、沈着が生ずる温度は、フィルム特性を決定するのに重要な役割を果たし 得る。例えば、ＣｏＣｒＴａ磁気記録層にカーボンフィルムを沈着することが望 まれるかも知れない。しかしながら、かような磁気フィルムが沈着される温度は 、カーボン層のその後の沈着に悪影響を与えるかも知れない。かくて、磁気沈着 の後、且つ、カーボンフィルムの沈着前に、基体を冷却することが望ましいかも 知れない。 第４図は２つのグループの磁気記録ディスクに対する１５０００サイクルにわ たる相対ＣＳＳ性能を示している。第１のグループにおいて、２００Åのカーボ ンフィルムが１９０℃で基体（ニッケルメッキされたアルミニウム−マグネシウ ム／５５０Å クローム／５００Å ＣｏＣｒＴａ）上に沈着されており、第２ のグループにおいて、カーボンフィルムは１４０℃で基体に沈着されていた。デ ィスクは１８Å、２１Å、２４Å及び２７ÅのＰＦＰＥ層で潤滑された。カーボ ンフィルムが１４０℃で沈着されたディスクは比較的低い全体平均と平均ピーク スティクション（stiction）値を有しており、従って、より興味をそそるＣＳＳ 性能を有していた。 以下の非制限的例は、磁気の薄いフィルム記録媒体上に水素と化合されるカー ボンフィルムを沈着させるための、本発明に従った方法を示している。 例１ 沈着システムは、両出願とも本発明の譲受人に譲渡されており、また、参考と して全体がここにも組み入れられている１９９１年４月４日に出願された米国特 許出願第０７／６８１，８６６号および１９９３年９月１５日に出願された米国 特許出願第０８／１２１，９５９号に記載されている垂直インラインスパッタリ ングシステムであった。カーボンスパッタリング室において、各々が（オハイオ 州グローブ市（Grove City）のトソー特殊金属事業部株式会社(Tosoh Specialty Metal Div.，Inc.)によって供給された９９．９重量％の黒鉛ターゲットを備え ている２つの平面をなすマグネトロン（９０ ｃｍ ｘ１３．７５ ｃｍ ｘ１ ．８１ ｃｍ）を、基体走行ラインに沿って互いに隣接して装架した。各対のタ ーゲットは６．１ｃｍ離した。マグネトロンは周囲の低角度シールドと、各側に 沿って３つのガス分与ポートとを備えていた。１２．８ ｃｍ ｘ ５．０ｃ ｍ ｘ ８６．５ ｃｍの穴開きシールドを、結合されたマグネトロン間に位置 させた。１．９ ｃｍ ｘ ９．６ ｃｍの７つの穴を、穴開きシールドの長手 方向に沿って位置させた。各対のターゲット用の電源は、各ターゲットに１０ｋ Ｗの最大交流を供給することができるアドバンストエネルギーモデルＰＥ１０Ｋ であった。 ターゲット当たり約３６ｓｃｃｍで流れるカリフォルニア州フレメント（Frem ent）のスコット特殊ガス（Scott'ｓ Specialty Gasses）によって準備されたア ルゴンと１５ｖ％エチレンとのガス混合体で埋め戻される排泄されたスパッタリ ング室でスパッタリングを行って約１０ミクロン(１０mTorr)のスパッタリング 圧を提供した。約７ｋＷを、４０ｋＨｚの周波数で各ターゲットに適用した。 １１００ÅＣｒ及び５２０ÅＣｏＣｒＴａフィルムを有する９５ｍｍのニッケ ルメッキされた織って作られたアルミニウム−マグネシウムディスクでなる基体 を、２．５ｃｍ／ｓｅｃの速度で黒鉛ターゲットを通り過ぎて移送した。基体は 、水素と化合されたカーボンフィルムの沈着前に、約１９０℃まで冷却されるの が許された。ＣｏＣｒＴａフィルムの磁化特性を最適化するための基体温度は約 ２２５℃であった。これらの条件の下で、３００Åの水素と化合せられたカーボ ンフィルムを、約３０秒基体の各側に沈着させた。 この例では特定プロセスパラメータを列挙しているけれども、当業者には理解 されるとおり、特定プロセスパラメータは、沈着されようとするフィルムの組成 及び形態学、及び用いられる特定スパッタリング機器を含むいくつかのファクタ ーに依存している。 いずれの作動セオリーに縛られるのは望まないけれども、磁気記録媒体での保 護膜に適切な、本発明による水素と化合されたカーボンフィルムの形成はスパッ タリング（言い換えれば、運動量移動）及びエチレンの解離の両方を含んで、タ ーゲットからスパッタリングされたカーボンに組み込まれる水素を提供すると思 われている。第１表に提示されているごときＧバンドピークデータを含むロマン スペクトル分析(Roman spectral analysis)によれば、水素含有種及びカーボン の反応により、もし存在しても、わずかな水素をフィルムに組み入れて比較的ソ フトな実質的に高分子のカーボンフィルムを形成するようにプロセス条件を選定 することができることが示唆されている。むしろ、データは、より多結晶のカー ボン構造体が形成され、また、この構造体が優れた摩耗特性に責任のあることを 示唆している。 本発明を、それの特定実施例に関連して述べたけれども、理解される通り、更 なる変形を行うことが可能であり、本願は、以下の本発明の原理に続く本発明の いかなる変化、使用、用途、あるいは適応例を概ね網羅するべく意図されており 、また、本発明が関する技術における周知のあるいは経験上のプラクティス内で 本願開示内容からの逸脱を含むよう意図されており、更に、以下に述べる基本的 特徴に適用されるものも、また、本発明の範囲に該当するものも、更に、添付請 求の範囲の制限内に入るものも本願開示内容からの逸脱を含むよう意図されてい る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月２１日 【補正内容】 ている。一般に、かような重合されたフィルムは、磁気の薄いフィルム記録媒体 用保護膜の現在の仕様を満足するほど十分には硬くない。 発明の開示 本発明は、従来技術におけるこれら及び他の欠点と取り組んだものである。 かくて、本発明の目的は、カーボンのごとき誘電材料のフィルムのスパッタリ ングを制御するのが簡単で、且つ、能率の良い装置及び方法を提供することであ る。 本発明の他の目的は、交流マグネトロンスパッタリングにより作られる誘電フ ィルムの沈着率を高めることである。 本発明の更に他の目的は、誘電材料をスパッタリングする際のアーク発生の確 率を低減することである。 本発明の付加的目的は、スパッタリングされたフィルムの特性をある基準に合 わせて作るのを容易にすることである。 これら及び他の目的は、互いに隣接したマグネトロンが、交流電源の周波数に 従ってスパッタリング陰極として次々に作用し、次いで、陽極として次々に作用 し、また、プラズマでの電子がマグネトロン間の穴開きバッフルを介して陽極へ の電子の方向によりスパッタリングターゲットに近接した状態に保たれる本発明 による装置及び方法により達成される。 本発明による装置は、ターゲットを有しているとともにスパッタリング室内に 配備された一対のマグネトロンであって、前記ターゲットが互いに隣接して位置 決めされているとともにフィルムの沈着のための共通したスパッタリング区域と して作用するようになっている前記一対のマグネトロンと、該マグネトロンに接 続されていて対をなす各ターゲットが、交流の周波数に従ってスパッタリング陰 極として機能するようになっているとともに、次いで、陽極として交互に機能す るようになっている交流電流電源と、前記マグネトロン間の遮蔽手段とを有して おり、該遮蔽手段は、前記ターゲットがスパッタリング陰極として、また、陽極 として交互する際に電子を陽極に指向させるよう位置決めされた穴を有している 。 本発明による方法は、排泄された環境で並んで位置決めされたカーボン含有タ ーゲットを提供することと、排泄された環境にガスを、スパッタリングを維持す ることができる圧力まで流すことと、前記ターゲットに交流電源を提供してそれ らターゲットが、スパッタリング陰極として、そして、陽極として次々と作用す るようにして媒体にカーボンフィルムを形成することと、マグネトロン間に穴開 きバッフルを提供して電子をターゲット陽極へ向けて指向させることととを含ん でいる。 図面の簡単な説明 同様の番号が全体を通して同様の部分、部品を示している図面を参照すること により、本発明はよりよく理解され、その図面において、 第１Ａ図は、本発明によるスパッタリング装置の断面平面図である。 第１Ｂ図は、本発明による装置用の穴開きシールドの側面図である。 第２図は、ガス流量及び圧力を関数として、カーボンフィルムに対するラマン Ｇバンドピーク(Roman G Band Peak)のバラツキのグラフである。 第３図は、ガス流量及び圧力を関数として、カーボンフィルムの厚みのバラツ キのグラフである。 第４図は、磁気記録ディスクの場合のＣＳＳ性能に関する温度の効果を示して いる。 好適実施例の説明 第１Ａ図及び第１Ｂ図に例示されているごとく、誘電フィルムを、本装置に従 ったスパッタリング装置を用いて沈着することができる。 一般に、かような装置１０は、マグネトロンスパッタリングに利用される在来 の素子、即ち、スパッタリング室１２と、ターゲット１６が沈着されるべき材料 で成り、且つ、室の側部に沿って置かれている一対あるいはそれ以上の対のマグ ネトロン１４と、スパッタリングガスを導入するガス分与ライン１８と、好まし いけれども任意に、クラウスシュエグラフ(klaus Schuegraf)により編集され、 ノイエス出版（Noyes Publications）より刊行された薄いフィルムの沈着方法及 び技術(Thin Film Deposition Processes and Techniques)のハンドブック、１ ９８８、第２９１頁乃至第３１７頁に記載されているごとく、キャリア２４にお ける基体２２上へ沈着する前の低角度スパッタリングフラックスを遮るためのシ ールド２０とを含んでいる。第１Ａ図には示されていない追加のマグネトロン、 シールド及びガス分与ラインを、スパッタリング室内に位置決めしてフィルムを 請求の範囲 １．磁気の薄いフィルム記録媒体用のカーボンフィルムをスパッタリングする 方法にして、 ａ）排泄された環境で並んで位置決めされたカーボン含有ターゲットを提供す る工程と、 ｂ）排泄された環境内に、ガスを、スパッタリングを維持することができる圧 力まで流す工程と、 ｃ）前記ターゲットに交流電源を提供してそれらターゲットが、スパッタリン グ陰極として、そして、陽極として次々と作用するようにして媒体にカーボンフ ィルムを形成する工程と、 （ｄ）マグネトロン間に穴開きバッフルを提供して電子をターゲット陽極へ向け て指向させる工程と、 を有している方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記工程ｃ）は斜めに入射するフ ラックスを前記ターゲットから遮る遮蔽条件の下で行われる方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ガスは炭化水素を有している 方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、前記カーボンフィルムは前記炭化 水素ガスからの水素を有している方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、前記炭化水素ガスはエチレンを有 している方法。 ６．請求の範囲第２項記載の方法において、水素と化合されたカーボンフィル ムは実質上ダイヤモンドのような構造を有している方法。 ７．請求の範囲第１項記載の方法において、前記媒体は多層を有し、前記工程 ｃ）は、前記カーボンがスパッタリングされ、且つ、下に横たわっている層が沈 着される温度から比較的低減された温度で実施される方法。 ８．磁気の薄いフィルム記録媒体を作る方法にして、 基体上に磁気の薄いフィルム記録層を沈着する工程と、 アルゴンと炭化水素ガスとを有する雰囲気内で、前記磁気の薄いフィルム記録 層を覆って、水素と化合されたカーボン層をスパッタリングし、前記カーボン層 が、前記ターゲットに交流電力を提供することにより、カーボン含有ターゲット からのカーボンと炭化水素ガスからの水素とを有している工程と、 を有している方法。 ９．基体上に誘電フィルムをスパッタリングする方法にして、 ａ）互いに隣接するターゲットに交流電源を提供して該ターゲットを、該交流 の周波数に従ってスパッタリング陰極として、また、陽極として次々と作用させ る工程と、 ｂ）前記ターゲット間に電子を指向させてフィルムのスパッタリングの割合を 高める穴開きバッフルによって提供される遮蔽条件の下で前記ターゲットを通り 越して前記基体を移動させる工程とを有している方法。 10．請求の範囲第９項記載の方法において、前記誘電フィルムがカーボンを有 している方法。 11．請求の範囲第９項記載の方法において、前記基体は、炭化水素ガスを有し ている雰囲気において前記ターゲットを通り越して移動せしめられる方法。 12．スパッタリング装置にして、 ａ）スパッタリング室内に配備された一対のマグネトロンであって、該マグネ トロンがターゲットを有し、該ターゲットが互いに隣接して位置決めされている とともにフィルムの沈着用の共通したスパッタリング域として作用する前記一対 のマグネトロンと、 ｂ）前記マグネトロンに連結されていて対の各ターゲットがスパッタリング陰 極として、次いで、交流の周波数に従って陽極として交互に機能せしめる交流電 源と、 ｃ）前記マグネトロン間の遮蔽手段であって、該遮蔽手段は、前記ターゲット がスパッタリング陰極として、また、陽極として交替する際該陽極に電子を指向 させるよう位置決めされた穴を有している前記遮蔽手段と、 を有しているスパッタリング装置。 13．請求の範囲第１２項記載のスパッタリング装置において、前記ターゲット は誘電材料を有しているスパッタリング装置。 14．請求の範囲第１２項記載のスパッタリング装置において、前記誘電材料は カーボンを有しているスパッタリング装置。 15．請求の範囲第１２項記載のスパッタリング装置にして、前記スパッタリン グ室内に気体状炭化水素を導入するためのソースを更に有しているスパッタリン グ装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１０月３０日 【補正内容】 ている。一般に、かような重合されたフィルムは、磁気の薄いフィルム記録媒体 用保護膜の現在の仕様を満足するほど十分には硬くない。 発明の開示 本発明は、従来技術におけるこれら及び他の欠点と取り組んだものである。 かくて、本発明の目的は、カーボンのごとき誘電材料のフィルムのスパッタリ ングを制御するのが簡単で、且つ、能率の良い装置及び方法を提供することであ る。 本発明の他の目的は、交流マグネトロンスパッタリングにより作られる誘電フ ィルムの沈着率を高めることである。 本発明の更に他の目的は、誘電材料をスパッタリングする際のアーク発生の確 率を低減することである。 本発明の付加的目的は、スパッタリングされたフィルムの特性をある基準に合 わせて作るのを容易にすることである。 これら及び他の目的は、互いに隣接したマグネトロンが、交流電源の周波数に 従ってスパッタリング陰極として次々に作用し、次いで、陽極として次々に作用 し、また、プラズマでの電子がマグネトロン間の穴開きバッフルを介して陽極へ の電子の方向によりスパッタリングターゲットに近接した状態に保たれる本発明 による装置及び方法により達成される。 本発明による装置は、ターゲットを有しているとともにスパッタリング室内に 配備された一対のマグネトロンであって、前記ターゲットが互いに隣接して位置 決めされているとともにフィルムの沈着のための共通したスパッタリング区域と して作用するようになっている前記一対のマグネトロンと、該マグネトロンに接 続されていて対をなす各ターゲットが、交流の周波数に従ってスパッタリング陰 極として機能するようになっているとともに、次いで、陽極として交互に機能す るようになっている交流電流電源と、前記マグネトロン間の遮蔽手段とを有して おり、該遮蔽手段は、前記ターゲットがスパッタリング陰極として、また、陽極 として交互する際に電子を陽極に指向させるよう位置決めされた穴を有している 。 本発明による方法は、排泄された環境で並んで位置決めされたカーボン含有タ ーゲットを提供することと、排泄された環境にガスを、スパッタリングを維持す ることができる圧力まで流すことと、前記ターゲットに交流電源を提供してそれ らターゲットが、スパッタリング陰極として、そして、陽極として次々と作用す るようにして媒体にカーボンフィルムを形成することと、マグネトロン間に穴開 きバッフルを提供して電子をターゲット陽極へ向けて指向させることととを含ん でいる。 本発明による方法は、互いに隣接するターゲットに交流電力を提供して交流電 流の周波数に従ってスパッタリング陰極として、また、陽極として次々と作用さ せることと、前記ターゲット間に電子を指向させてフィルムのスパッタリングの 割合を高める穴開きバッフルにより提供されるシールディング条件の下で前記タ ーゲットを通り越して前記基体を移動させることとを含んでいる。 図面の簡単な説明 同様の番号が全体を通して同様の部分、部品を示している図面を参照すること により、本発明はよりよく理解され、その図面において、 第１Ａ図は、本発明によるスパッタリング装置の断面平面図である。 第１Ｂ図は、本発明による装置用の穴開きシールドの側面図である。 第２図は、ガス流量及び圧力を関数として、カーボンフィルムに対するラマン Ｇバンドピーク（Roman G Band Peak）のバラツキのグラフである。 第３図は、ガス流量及び圧力を関数として、カーボンフィルムの厚みのバラツ キのグラフである。 第４図は、磁気記録ディスクの場合のＣＳＳ性能に関する温度の効果を示して いる。 好適実施例の説明 第１Ａ図及び第１Ｂ図に例示されているごとく、誘電フィルムを、本装置に従 ったスパッタリング装置を用いて沈着することができる。 一般に、かような装置１０は、マグネトロンスパッタリングに利用される在来 の素子、即ち、スパッタリング室１２と、ターゲット１６が沈着されるべき材料 で成り、且つ、室の側部に沿って置かれている一対あるいはそれ以上の対のマグ ネトロン１４と、スパッタリングガスを導入するガス分与ライン１８と、好まし いけれども任意に、クラウスシュエグラフ(klaus Schuegraf)により編集され、 ノイエス出版（Noyes Publications）より刊行された薄いフィルムの沈着方法及 び技術(Thin Film Deposition Processes and Techniques)のハンドブック、１ ９８８、第２９１頁乃至第３１７頁に記載されているごとく、キャリア２４にお ける基体２２上へ沈着する前の低角度スパッタリングフラックスを遮るためのシ ールド２０とを含んでいる。第１Ａ図には示されていない追加のマグネトロン、 シールド及びガス分与ラインを、スパッタリング室内に位置決めしてフィルムを 請求の範囲 １．磁気の薄いフィルム記録媒体用のカーボンフィルムをスパッタリングする 方法にして、 ａ）排泄された環境で並んで位置決めされたカーボン含有ターゲットを提供す る工程と、 ｂ）排泄された環境内に、ガスを、スパッタリングを維持することができる圧 力まで流す工程と、 ｃ）前記ターゲットに交流電源を提供してそれらターゲットが、スパッタリン グ陰極として、そして、陽極として次々と作用するようにして媒体にカーボンフ ィルムを形成する工程と、 （ｄ）マグネトロン間に穴開きバッフルを提供して電子をターゲット陽極へ向け て指向させる工程と、 を有している方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記工程ｃ）は斜めに入射するフ ラックスを前記ターゲットから遮る遮蔽条件の下で行われる方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ガスは炭化水素を有している 方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、前記カーボンフィルムは前記炭化 水素ガスからの水素を有している方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、前記炭化水素ガスはエチレンを有 している方法。 ６．請求の範囲第２項記載の方法において、水素と化合されたカーボンフィル ムは実質上ダイヤモンドのような構造を有している方法。 ７．請求の範囲第１項記載の方法において、前記媒体は多層を有し、前記工程 ｃ）は、前記カーボンがスパッタリングされ、且つ、下に横たわっている層が沈 着される温度から比較的低減された温度で実施される方法。 ８．基体に誘電フィルムをスパッタリングする方法にして、 ａ）互いに隣接するターゲットに交流電力を提供して交流電流の周波数に従っ てスパッタリング陰極として、また、陽極として次々と作用させる工程と、 ｂ）前記ターゲット間に電子を指向させてフィルムのスパッタリングの割合を 高める穴開きバッフルにより提供されるシールディング条件の下で前記ターゲッ トを通り越して前記基体を移動させる工程と、 を有している方法。 ９．請求の範囲第８項記載の方法において、前記誘電フィルムがカーボンを有 している方法。 10．請求の範囲第８項記載の方法において、前記基体は、炭化水素ガスを有し ている雰囲気において前記ターゲットを通り越して移動せしめられる方法。 11．スパッタリング装置にして、 ａ）スパッタリング室内に配備された一対のマグネトロンであって、該マグネ トロンがターゲットを有し、該ターゲットが互いに隣接して位置決めされている とともにフィルムの沈着用の共通したスパッタリング域として作用する前記一対 のマグネトロンと、 ｂ）前記マグネトロンに連結されていて対の各ターゲットがスパッタリング陰 極として、次いで、交流の周波数に従って陽極として交互に機能せしめる交流電 源と、 ｃ）前記マグネトロン間の遮蔽手段であって、該遮蔽手段は、前記ターゲット がスパッタリング陰極として、また、陽極として交替する際該陽極に電子を指向 させるよう位置決めされた穴を有している前記遮蔽手段と、 を有しているスパッタリング装置。 12．請求の範囲第１１項記載のスパッタリング装置において、前記ターゲット は誘電材料を有しているスパッタリング装置。 13．請求の範囲第１１項記載のスパッタリング装置において、前記誘電材料は カーボンを有しているスパッタリング装置。 14．請求の範囲第１１項記載のスパッタリング装置にして、前記スパッタリン グ室内に気体状炭化水素を導入するためのソースを更に有しているスパッタリン グ装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シー，ヤオ − ツング アール. アメリカ合衆国 95014 カリフォルニア 州クパーチノ，ツラ レーン 10393 (72)発明者 ブルーノ，ジョン シー. アメリカ合衆国 94553 カリフォルニア 州マルチネズ，アマダー コート 606 (72)発明者 ザベック，ロバート ビー. アメリカ合衆国 94024 カリフォルニア 州ロス アルトス，ライザ レーン 1102 (72)発明者 ホラーズ，デニス アール. アメリカ合衆国カリフォルニア州ロス ガ トス，スカイビュー テラス 23550

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気の薄いフィルム記録媒体用のカーボンフィルムをスパッタリングする 方法にして、 ａ）排泄された環境で並んで位置決めされたカーボン含有ターゲットを提供す る工程と、 ｂ）排泄された環境内に、ガスを、スパッタリングを維持することができる圧 力まで流す工程と、 ｃ）前記ターゲットから周期的にスパッタリングして前記媒体にカーボンフィ ルムを形成する工程と、 ｄ）前記ターゲット間に穴を提供して、スパッタリング工程中、陽極に向かう 電子の移動を高める工程と、 を有している方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記工程ｃ）は斜めに入射するフ ラックスを前記ターゲットから遮る遮蔽条件の下で行われる方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、前記ガスは炭化水素を有している 方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、前記カーボンフィルムは前記炭化 水素ガスからの水素を有している方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、前記炭化水素ガスはエチレンを有 している方法。 ６．請求の範囲第２項記載の方法において、水素と化合されたカーボンフィル ムは実質上ダイヤモンドのような構造を有している方法。 ７．請求の範囲第１項記載の方法において、前記媒体は多層を有し、前記工程 ｃ）は、前記カーボンがスパッタリングされ、且つ、下に横たわっている層が沈 着される温度から比較的低減された温度で実施される方法。 ８．磁気の薄いフィルム記録媒体を作る方法にして、 基体上に磁気の薄いフィルム記録層を沈着する工程と、 アルゴンと炭化水素ガスとを有する雰囲気内で、前記磁気の薄いフィルム記録 層を覆って、水素と化合されたカーボン層をスパッタリングし、前記カーボン層 がカーボン含有ターゲットからのカーボンと炭化水素ガスからの水素を有してい る工程と、 を有している方法。 ９．基体上に誘電フィルムをスパッタリングする方法にして、 ａ）互いに隣接するターゲットに交流電源を提供して該ターゲットを、該交流 の周波数に従ってスパッタリング陰極として、また、陽極として次々と作用させ る工程と、 ｂ）前記ターゲット間に電子を指向させてフィルムのスパッタリングの割合を 高める穴開きバッフルによって提供される遮蔽条件の下で前記ターゲットを通り 越して前記基体を移動させる工程とを有している方法。 10．請求の範囲第９項記載の方法において、前記誘電フィルムがカーボンを有 している方法。 11．請求の範囲第９項記載の方法において、前記基体は、炭化水素ガスを有し ている雰囲気において前記ターゲットを通り越して移動せしめられる方法。 12．スパッタリング装置にして、 ａ）スパッタリング室内に配備された一対のマグネトロンであって、該マグネ トロンがターゲットを有し、該ターゲットが互いに隣接して位置決めされている とともにフィルムの沈着用の共通したスパッタリング域として作用する前記一対 のマグネトロンと、 ｂ）前記マグネトロンに連結されていて対の各ターゲットがスパッタリング陰 極として、次いで、交流の周波数に従って陽極として交互に機能せしめる交流電 源と、 ｃ）前記マグネトロン間の遮蔽手段であって、該遮蔽手段は、前記ターゲット がスパッタリング陰極として、また、陽極として交替する際該陽極に電子を指向 させるよう位置決めされた穴を有している前記遮蔽手段と、 を有しているスパッタリング装置。 13．請求の範囲第１２項記載のスパッタリング装置において、前記ターゲット は誘電材料を有しているスパッタリング装置。 14．請求の範囲第１２項記載のスパッタリング装置において、前記誘電材料は カーボンを有しているスパッタリング装置。 15．請求の範囲第１２項記載のスパッタリング装置にして、前記スパッタリン グ室内に気体状炭化水素を更に有しているスパッタリング装置。