JP4502160B2 - Magnetic film forming method, magnetic film forming apparatus, and magnetic recording disk manufacturing method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、磁気記録ディスク等の製造において行われている磁性膜の作成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクやフロッピーディスクのような磁気記録ディスクは、コンピュータの外部記憶装置として広く用いられている。このような磁気記録ディスクは、基本的には、ディスク状の基板と、基板に対して設けた記録層用の磁性膜とからかる構造である。
磁気記録ディスクの製造について、ハードディスクの場合を例にして説明する。ハードディスクを製造する場合、アルミニウム等で形成された基板の表面に、メッキ法によりニッケル燐（ＮｉＰ）膜を作成する。そして、その上に下地膜としてＣｏＣｒ膜等を作成し、その上に記録層用の磁性膜としてＣｏＣｒＴａ膜等を作成する。さらにその磁性膜の上に保護膜としてダイヤモンドに近い構造を持つカーボン膜（Diamond-like-carbon膜，ＤＬＣ膜）を作成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したハードディスク等の磁気記録ディスクの製造においては、記録密度を向上させる観点から、限界が指摘されている。この点について、以下に説明する。
【０００４】
近年のハードディスクの面記録密度は、驚異的な勢いで伸びている。現在の面記録密度は３５ギガビット／平方インチ程度になっており、将来的には１００ギガビット／平方インチに達すると言われている。面記録密度の向上には、現在一般的な長手方向記録の場合、一つの磁区（ビット）の長さを小さくしたりトラック幅を狭くしたりすることが必要である。ビット長を小さくしたりトラック幅を狭くしたりするには、情報の記録や読み出しを行う磁気ヘッドと記録層との間の間隔（以下、スペーシングと呼ぶ）を小さくすることが必要である。スペーシングが大きいと、ビット長が小さくなったりトラック幅が狭くなったりした場合、磁区からの磁束を充分捉えきれなくなり、記録や読み出しのエラーにつながる恐れがある。
【０００５】
また、面記録密度の向上には、磁化遷移領域の問題も重要である。長手方向記録では、各磁区は長手方向に互いに逆向きに磁化されるが、各磁区の境界部分は、明確な直線状にはならない。これは、磁性膜が小さな結晶粒の集まりで形成されているため、結晶粒の形状に沿って各磁区の境界が形成されるからである。つまり、結晶粒のため境界部分はジグザグ状となる。各磁区の境界部分は、磁化の方向が変わる部分であるため磁化遷移領域と呼ばれるが、境界部分がジグザグ状となるため、ビットの幅方向で平均化すると、磁化の向きは急峻には変化せず、緩やかに変化する状態となる。つまり、磁化遷移領域が大きくなる。磁化遷移領域が大きいと、限られた長さの中に形成できる磁区の数がその分だけ減ってしまう。従って、磁化遷移領域の存在は、記録密度向上のネックの一つとなっている。
【０００６】
磁化遷移密度を小さくするには、なるべく小さな結晶粒で磁性膜を作成することが必要になってくる。結晶粒を小さくするには、磁性膜の厚さを薄くすることが一つの方法である。しかしながら、結晶粒を小さくすると、磁化の熱ゆらぎの問題が深刻になってくる。以下、この点について説明する。
【０００７】
磁化された磁区は、通常は、逆方向の磁界の印加によらない限り磁化が維持される。しかしながら、実際は、熱ゆらぎによって磁化が経時的に僅かずつ解消してしまう。従って、磁区が絶対零度に冷却されいない限り、永久的な磁化状態の保持というのは不可能である。磁気記録ディスクにおいて、この熱ゆらぎの問題が極端に現れると、記憶した情報が数年後に部分的に消滅するという事態になり得る。磁気記録ディスクが半永久的なデータ保存用として用いられている場合、この事態は深刻である。
【０００８】
熱ゆらぎは、磁化された粒子が熱振動によって逆向きに反転して磁化されてしまう熱磁気緩和現象である。特に、磁化遷移領域に近い場所の磁化粒子は、隣接する磁区からの反転磁界の影響を受け、逆向きに反転磁化される熱磁気緩和が生じやすい。
このような熱ゆらぎは、磁気記録用の磁性膜では、結晶粒が小さくなると、各結晶粒が熱的に不安定になり易いため生じ易い。従って、熱ゆらぎの問題を解決しなければ、結晶粒を小さくすることによる磁化遷移の急峻化も困難となってしまう。
【０００９】
熱ゆらぎの問題を解決する方法として、磁性膜に磁気異方性を与えることが有効であることが最近になって判ってきた。磁気異方性とは、磁化する際の磁界の方向によって、同じ磁界強度でも磁化の強さが異なってくることである。もしくは、保磁力の強さが磁化の方向によって異なると表現することも可能である。
磁気異方性を与える手段としては、磁性膜を構成する各結晶の配列に方向性を与えることが現在考えられている。つまり、各結晶粒における結晶の配列がばらばらな方向なのではなく、ある程度同じ方向にそろえるようにする。このようにすると、そのようにそろえた結晶の配列方向に一致した方向で磁化すると、それとは異なる方向で磁化された場合に比べ、保磁力が強くなる。即ち、磁気異方性が達成される。
【００１０】
結晶の配列に方向性を持たせる方法としては、薄膜を作成する際の下地に、機械的に微細な溝を形成する方法がある。微細な溝が形成された表面に薄膜を堆積させると、各結晶の配列が溝の方向に向き易く、溝の方向に磁気異方性を得ることができる。尚、このような磁気異方性を与えるための機械的な形状を、本明細書では「テクスチャ」と呼ぶ。
【００１１】
例えば、前述したハードディスクの製造プロセスでは、ニッケル燐膜の表面に微細な溝を多数形成してテクスチャとする。ハードディスクドライブでは、磁気ヘッドに対して、ディスクをその中心軸の周りに回転させながら情報の記録及び読み出しを行うので、磁化の方向も周方向（正確にはディスクの中心軸を中心とする円の接線方向）となることが多い。従って、磁気異方性も周方向とされる。このため、テクスチャは、基板の中心軸と同軸の円周状の微細な溝とされる。基板の径方向の断面で見ると、この微細な溝は、鋸波状である。
このようなテクスチャが形成されたニッケル燐膜の上に作成される下地膜は、結晶の配列が前述した通り周方向に向き易く、これに伴い、その上に作成される磁性膜の結晶の配列も周方向に向き易い。この結果、磁性膜には、周方向の保磁力が強くなる磁気異方性が与えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したテクスチャによる磁気異方性の付与は、スペーシングの低減という課題から問題が指摘されている。以下、この点について図８を使用して説明する。図８は、従来の技術の課題について説明する図である。
【００１３】
上述した通り、面記録密度の向上のためには、スペーシングの低減が必要である。しかしながら、テクスチャの存在は、スペーシングの低減を阻害する要因となる。つまり、テクスチャがあると、図８に示すように、記録層用の磁性膜の表面９０１も、テクスチャの形状を反映した凹凸になる。この場合、凸の部分では、磁気ヘッド９０２との距離（スペーシングＳ）をある程度小さくできても、凹の部分では、テクスチャの高さ（又は深さ）の分があるため、スペーシングＳが大きくなってしまう。従って、この部分では、記録や読み出しが不安定になる恐れがある。
【００１４】
凹の部分でもスペーシングＳが小さくなるよう磁気ヘッド９０２を磁性膜の表面９０１にさらに近づけると、磁性膜の上側の保護膜等（不図示）接触することになってしまう。この結果、磁気ヘッド９０２が磁気記録ディスク表面に吸着されてしまうエラーや、磁気記録ディスクの表面を傷つけたりする問題が生じる恐れがある。
【００１５】
このような問題は、磁気記録ディスクの表面に潤滑膜を設けることである程度解消することができるが、いずれにしても、テクスチャがある限り、テクスチャの高さ（又は深さ）よりもスペーシングを小さくすることは不可能である。従って、テクスチャを設けることなく磁気異方性を確保することができる新しい技術の開発が強く望まれている。
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、テクスチャを設けることなしに磁性膜に磁気異方性を付与することができる新規な構成を提供する技術的意義がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成する磁性膜作成方法であって、基板とカソードユニットを、中心軸が一致するように対向して設け、前記カソードユニットに前記中心軸の点を中心して円周上に均等間隔で複数のターゲットを取り付け、前記カソードユニットの前面に中心から分岐して延びる仕切板により前記複数のターゲットを仕切り、前記仕切り板に方向規制具を固定し、前記方向規制具に、前記カソードユニットのターゲットが取り付けられた面から基板側の面に貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔を通して、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち、保磁力又は磁化の強さを強くする方向である強化方向に沿った基板の表面上の仮想線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて磁性膜を作成するという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、非磁性材料より成るターゲットをスパッタして下地膜を作成した後、前記磁性膜を作成する磁性膜作成方法であって、下地膜の作成の際、同様に、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち前記選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて下地膜を作成するという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の構成において、前記強化方向は、基板と同軸の円周に接する接線方向であり、前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成する磁性膜作成装置であって、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子を選択的に通過させることにより磁性膜に磁気異方性を与える方向規制具がターゲットと基板との間に設けられており、方向規制具は、保磁力又は磁化の強さを強くする方向である強化方向に沿った基板の表面上の仮想線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に通過させるものであり、前記方向規制具は、前記選択方向に延びて貫通した貫通孔を多数有するものであり、前記基板は磁気記録ディスク用の基板であり、前記強化方向は、基板と同軸の円周に接する接線方向であり、前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項４の構成において、非磁性材料より成るターゲットをスパッタして下地膜を作成した後、前記磁性膜を作成する磁性膜作成装置であって、前記方向規制具と同様の方向規制具が前記非磁性材料よる成るターゲットと基板との間に設けられており、この方向規制具は、下地膜の作成の際、同様に、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち前記選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて下地膜を作成するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項４又は５の構成において、前記基板は磁気記録ディスク用の基板であり、固定された基板に対してターゲット及び方向規制具の組を一体に回転させるか、又は、固定されたターゲット及び方向規制具の組に対して基板を回転させる回転機構が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記多数の貫通孔は、基板の表面のうち、中心に近い点に入射するスパッタ粒子を通過させる貫通孔の数より、中心から遠い点に入射するスパッタ粒子を通過させる貫通孔の数の方が多くなるよう分布しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、基板の表面に記録層用の磁性膜を作成する磁性膜作成工程を有する磁気記録ディスクの製造方法であって、前記磁性膜作成工程は、磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成するものであり、基板とカソードユニットを、中心軸が一致するように対向して設け、前記カソードユニットに前記中心軸の点を中心して円周上に均等間隔で複数のターゲットを取り付け、前記カソードユニットの前面に中心から分岐して延びる仕切板により前記複数のターゲットを仕切り、前記仕切り板に方向規制具を固定し、前記方向規制具に、前記カソードユニットのターゲットが取り付けられた面から基板側の面に貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔を通して、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち、基板と同軸の円周に接する接線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に飛行するスパッタ粒子を方向規制具により選択的に多く基板に入射させるとともに、ターゲットと方向規制具の組又は基板のどちらかを回転させながら前記磁性膜を作成するという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記磁性膜作成工程は、非磁性材料より成るターゲットをスパッタして下地膜を作成した後、前記磁性膜を作成するものあり、下地膜の作成の際、同様に、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち前記選択方向に飛行するスパッタ粒子を方向規制具により選択的に多く基板に入射させるとともに、ターゲットと方向規制具の組又は基板のどちらかを回転させながら下地膜を作成するこという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１１記載の発明は、磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成する磁性膜作成装置であって、中心軸が一致するように対向して設けられた基板とカソードユニットと、前記カソードユニットに該中心軸の点を中心して円周上に均等間隔で取り付けられた複数のターゲットと、前記カソードユニットの前面に中心から分岐して延びるように取り付けられた仕切板と、前記仕切り板に固定された方向規制具と、を備え、前記仕切板により、前記複数のターゲットを仕切る共に、方向規制具に、保磁力又は磁化の強さを強くする方向である強化方向に沿った基板の表面上の仮想線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に、前記ターゲットから飛行するスパッタ粒子を選択的に通過させる貫通孔を設けたという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項１１の構成において、前記基板は磁気記録ディスク用の基板であり、前記強化方向は、基板と同軸の円周に接する接線方向であり、前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであるという構成を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。以下の説明では、従来の技術の説明と同様、磁気記録ディスクの製造用の磁性膜作成装置について採り上げる。
【００１８】
図１は、本願発明の実施形態に係る磁性膜作成作成装置の概略構成を示す平面図である。本実施形態の装置は、インライン式の装置になっている。インライン式とは、複数のチャンバーが一列に縦設され、それらのチャンバーを経由して基板の搬送路が設定されている装置の総称である。本実施形態の装置では、複数のチャンバー１，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７が方形の輪郭に沿って縦設されており、これに沿って方形の搬送路が設定されている。
【００１９】
各チャンバー１，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７は、専用又は兼用の排気系によって排気される真空容器である。各チャンバー１，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７の境界部分には、ゲートバルブ１０が設けられている。基板９は、キャリア２に搭載されて図１中不図示の搬送機構によって搬送路に沿って搬送されるようになっている。
複数のチャンバー１，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７のうち、方形の一辺に隣接して配置された二つのチャンバー８１，８２が、キャリア２への基板９の搭載を行うロードロックチャンバー８１及びキャリア２からの基板９の回収を行うアンロードロックチャンバー８２になっている。
【００２０】
また、方形の他の三辺に配置されたチャンバー１，８３，８４，８５，８６は、各種処理を行う処理チャンバーになっている。具体的には、薄膜の作成の前に基板９を予め加熱するプリヒートチャンバー８３と、プリヒートされた基板９に下地膜を作成する下地膜作成チャンバー８４と、下地膜の作成された基板９に磁性膜を作成する磁性膜作成チャンバー１と、磁性膜の上に保護膜を作成する保護膜作成チャンバー８５とが設けられている。また、方形の角の部分のチャンバー８７は、基板９の搬送方向を９０度転換する方向転換機構を備えた方向転換チャンバーになっている。
【００２１】
キャリア２は、基板の周縁を数カ所で接触保持して基板９を保持するものである。搬送機構は、磁気結合方式により動力を真空側に導入してキャリア２を移動させる。キャリア２は、搬送ラインに沿って並べられた多数の従動ローラに支持されながら移動する。このようなキャリア２及び搬送機構の構成としては、特開平８−２７４１４２号公報に開示された構成を採用することができる。
【００２２】
次に、本実施形態の装置の大きな特徴点を成す磁性膜作成チャンバー１の構成について図２を使用して説明する。図２は、磁性膜作成チャンバー１の構成を説明する側面断面概略図である。
【００２３】
磁性膜作成チャンバー１は、内部を排気する排気系１１と、内部にプロセスガスを導入するガス導入系１２と、内部の空間に被スパッタ面を露出させて設けたターゲット３０を有するカソードユニット３と、ターゲット３０にスパッタ放電用の電圧を印加するスパッタ電源（図２中不図示）と、ターゲット３０の背後に設けられた磁石機構５とを備えている。
【００２４】
排気系１１は、クライオポンプ等の真空ポンプを備えており、磁性膜作成チャンバー１内を１０^−６Ｐａ程度まで排気可能に構成されている。ガス導入系１２は、プロセスガス（処理に用いるガス）としてアルゴン等のガスを所定の流量で導入できるよう構成されている。
本実施形態では、基板９の両面に同時に成膜するため、キャリア２に保持された基板９の両側にカソードユニット３が配置されている。カソードユニット３は、ターゲット３０や磁石機構５を含んでいる。
【００２５】
ガス導入系１２によってプロセスガスを導入しながら排気系１１によって磁性膜作成チャンバー１内を所定の圧力に保ち、この状態で図２中不図示のスパッタ電源を動作させる。この結果、スパッタ放電が生じてターゲット３０がスパッタされ、スパッタされたターゲット３０の材料が基板９に達して基板９の表面に所定の磁性膜が作成される。例えば、ターゲット３０はＣｏＣｒＴａで形成され、基板９の表面にＣｏＣｒＴａ膜が作成される。
【００２６】
尚、本実施形態では、後述するように三つのターゲット３０が使用されている。三つのターゲット３０は、ＣｏＣｒＴａのような全て同じ材料で形成される場合もあるが、異種の材料の複数のターゲット３０を同時にスパッタして目的とする組成の薄膜を作成する場合のように、異種材料より成るターゲット３０を使用する場合もある。また、ターゲット３０の数は三つ以上とされる場合もある。
【００２７】
本実施形態の大きな特徴点は、上記スパッタの際、ターゲット３０から放出されるスパッタ粒子を選択的に通過させることにより磁性膜に磁気異方性を与える方向規制具３９１がターゲット３０と基板９との間に設けられているとともに、固定された基板９に対してターゲット３０及び方向規制具３９１の組を一体に回転させる回転機構が設けられている点である。以下、この点について具体的に説明する。
【００２８】
まず、方向規制具３９１について説明する。方向規制具３９１は、全体として板状の部材である。図２に示すように、方向規制具３９１は、カソードユニット３の基板９を臨む面（以下、前面）の前方に設けられている。方向規制具３９１は、カソードユニット３の前面と平行である。
方向規制具３９１は、仕切板３９２を介してカソードユニット３の前面に取り付けられている。図３は、仕切板３９２及び方向規制具３９１の斜視概略図である。図３では、仕切板３９２の構成を説明するため、方向規制具３９１を仕切板３９２から離して図示されているが、実際には、方向規制具３９１は仕切板３９２に固定されている。
【００２９】
図３に示すように、仕切板３９２は、カソードユニット３の前面の中心から三つに分岐して延びる形状である。分岐した各部の間隔は等しい角度（１２０度）である。図３から解るように、本実施形態では、カソードユニット３は、三つのターゲット３０を有している。仕切板３９２は、三つのターゲット３０を丁度仕切るようにカソードユニット３に取り付けられている。
方向規制具３９１は、カソードユニット３の前面とほぼ同じ径の円盤状である。方向規制具３９１は、カソードユニット３と同軸になっている。尚、基板９も、成膜の際には、方向規制具３９１及びカソードユニット３と同軸上に位置する。
【００３０】
方向規制具３９１は、スパッタによってターゲット３０から放出されるスパッタ粒子のうち、特定の方向に飛行するスパッタ粒子のみを選択的に通過させるものである。具体的には、方向規制具３９１は、カソードユニット３側の面から基板９側の面に貫通する貫通孔３９３を多数有している。図３では、方向規制具３９１の表面のうちの１／３の領域についてのみ貫通孔３９３が描かれているが、実際には全面に設けられている。
【００３１】
図４を使用して、方向規制具３９１の構成についてさらに詳しく説明する。図４は、方向規制具３９１が有する貫通孔３９３の構成について説明する斜視模式図である。
【００３２】
前述したように、ハードディスクのような磁気記録ディスクにおいて、熱ゆらぎの問題を抑制するには、磁気記録の際の磁化の方向に保磁力が強くなる磁気異方性を磁性膜に与えることが有効である。本願の発明者の研究によると、このような磁気異方性は、基板９の表面に入射するスパッタ粒子の方向をある程度そろえることでも得られることが判ってきた。
即ち、発明者の研究によると、基板９の表面に入射するスパッタ粒子のうち、基板９の表面に対して垂直でなく斜めに多く入射させると、磁気異方性が増すことが判明した。その際、その斜め入射の方向のうち、基板９の表面に沿った方向成分が特定の方向にそろっていると、その特定の方向で保磁力が高くなる磁気異方性が得られることが判った。
【００３３】
さらに具体的に説明すると、長手方向記録の磁気記録ディスクにおいては、磁化の方向は周方向である。従って、磁気異方性を与えるべく保磁力を強くする方向（以下、強化方向）は、微視的に見ると、基板９と同軸の円周に接する接線の方向（図４にＤｒで示す）である。従って、基板９の表面に入射するスパッタ粒子のうち、基板９の表面に対して垂直でなく斜めに選択的に多く入射させるとともに、その斜め入射の方向が、基板９の表面の方向で見たとき、強化方向Ｄｒに方向成分を持つようにする。別の言い方をすれば、強化方向Ｄｒに沿った基板９の表面上の仮想線と基板９の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板９の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板９の表面に入射させる。この方向を「選択方向」と呼び、図４にＤｓで示す。
【００３４】
このような技術思想から、図４に示すように、方向規制具３９１の貫通孔３９３は、選択方向Ｄｓの方向に延びて貫通している。図５は、方向規制具３９１の作用について説明する側面図である。図５は、説明の都合上、基板９を水平に配置した状態に変換して図示している。
【００３５】
図５に示すように、ターゲット３０から放出されるスパッタ粒子３００は、色々な方向に飛行する。しかしながら、ターゲット３０と基板９との間には、方向規制具３９１があるため、選択方向Ｄｓ又はこれに近い方向に飛行するスパッタ粒子３００のみが貫通孔３９３を通過して基板９に到達し得る。従って、本質的に、選択方向Ｄｓ又はこれに近い方向に飛行して入射したスパッタ粒子３００のみで磁性膜９０３が堆積することになる。この結果、強化方向Ｄｒに保磁力が高くなる磁気異方性が得られる。
【００３６】
何故、このような一定方向斜め入射により磁気異方性が得られるかは、明確ではないが、図５に示すように、一定方向斜め入射によると、その入射方向に磁性膜９０３が成長し易く、斜めに傾いた微細な凹凸が多数形成されることによるものと推察される。この凹凸の傾きが強化方向に向いているため、強化方向に保磁力が高くなる磁気異方性が得られるものと思われる。
いずれにしても、上記のようなスパッタ粒子の方向規制を行いながら成膜を行うと、テクスチャを形成すること無しに高い磁気異方性を得ることができる。表１は、この点を確認した実験の結果について示すものである。
【００３７】
【表１】

表１に結果を示す実験は、以下の条件で行われた。
ターゲット３０（磁性膜の材料）：ＣｏＣｒＴａＰｔ
スパッタ電力：１ｋＷ
基板温度：２１０℃
膜厚：２５ｎｍ
尚、テクスチャは、ＮｉＰメッキしたアルミニウム製の基板９の表面に深さ０．８ｎｍで形成した。テクスチャを形成しない場合の基板９の表面粗さ（凹凸の平均値）は０．３ｎｍ、形成した場合の表面粗さは０．５ｎｍであった。また、表１において、ＯＲは磁気異方性を示し、ＯＲ＝（周方向の保磁力）／（径方向の保磁力）である。
【００３８】
表１に示すように、テクスチャ無しの場合、方向規制具３９１の無い構成ではＯＲ＝１であり、磁気異方性は得られなかったのに対し、方向規制具３９１のある構成では、ＯＲ＝１．２となり、磁気異方性が得られたことが確認された。そして、テクスチャ有りの場合で方向規制具３９１を採用すると、ＯＲ＝１．４となり、さらに高い磁気異方性が得られることが確認された。このように、方向規制具３９１を採用すると、テクスチャ無しの場合でも高い磁気異方性が得られるのに加え、テクスチャ有りの場合に方向規制具３９１を採用すると、さらに磁気異方性が高くなる。
【００３９】
このように、方向規制具３９１の採用により高い磁気異方性が得られるものの、方向規制具３９１による一定方向斜め入射のみでは、基板９の表面に均一に成膜ができないため、ターゲット３０及び方向規制具３９１を一体に回転させる回転機構を設けている。以下、この点について説明する。
【００４０】
図６は、図２に示すカソードユニット３の詳細を示す断面図である。図２に示す左右のカソードユニット３は同様の構造（基板９を挟んで対称の構造）であり、図６にはそのうち左側のカソードユニット３の詳細が示されている。
【００４１】
まず、スパッタチャンバー１の側壁部には、カソードユニット３の断面積よりも少し大きな開口が設けられている。カソードユニット３は、この開口に挿通されている。
スパッタチャンバー１の側壁部の外面には、ユニット取付枠６が固定されている。ユニット取付枠６は、図６に示すような段差のある断面形状の円筒である。ユニット取付枠６の端面は、Ｏリングのような封止部材６０を介してスパッタチャンバー１の側壁部の外面に固定されている。
【００４２】
ユニット取付枠６の内側には、主ホルダー３１が設けられている。主ホルダー３１もほぼ円筒であり、ユニット取付枠６と同軸上に設けられている。以下、この主ホルダー３１の中心軸を「基準軸」と呼び、図６にＡで示す。前述したキャリア２は、基板９の中心軸がこの基準軸Ａに一致した状態で停止するようになっている。
主ホルダー３１の右側の端部には、右ホルダーフランジ３１１が設けられている。右ホルダーフランジ３１１には、カソード取付枠３２が固定されている。カソード取付枠３２は、図６に示すような断面形状のほぼ円筒状であり、基準軸Ａと同軸上に設けられている。
【００４３】
カソード取付枠３２の右側の端面はスパッタチャンバー１内に位置し、この端面に空洞形成板３３が固定されている。空洞形成板３３には、バッキングプレート３４が固定されている。バッキングプレート３４には、ターゲット３０押さえ３１０によりターゲット３０が着脱可能に取り付けられている。即ち、左から順に、空洞形成板３３、バッキングプレート３４、ターゲット３０が重ね合わされ、カソード取付枠３２の右端面に固定されている。尚、空洞形成板３３及びバッキングプレート３４は、ターゲット３０より少し大きいほぼ円盤状である。
【００４４】
図３に示すように、本実施形態では、一つのカソードユニット３に三つのターゲット３０が設けられている。各ターゲット３０は同じ大きさの円盤状である。各ターゲット３０は、基準軸Ａ上の点を中心とする円周上に均等間隔で（即ち、１２０度毎に）設けられている。空洞形成板３３は、バッキングプレート３４とともに、空洞３３０を形成する形状となっている。この空洞３３０内には、後述するように、冷媒が供給される。
【００４５】
そして、回転機構は、各ターゲット３０を基板９の中心と同軸の回転軸の周り（即ち、基準軸Ａの周り）に回転させるものとなっている。回転機構は、上述した主ホルダー３１と、主ホルダー３１を回転させるモータのような回転駆動源３５１等によって構成されている。
具体的に説明すると、主ホルダー３１の左側の端部には、左ホルダーフランジ３１２が設けられている。左ホルダーフランジ３１２の周面は、ギヤ歯（以下、フランジ側ギヤ歯）になっている。そして、回転駆動源３５１の出力軸には、フランジ側ギヤ歯に噛み合うギヤ歯を持つ駆動ギヤ３５２が連結されている。回転駆動源３５１が駆動されると、駆動ギヤ３５２を介して主ホルダー３１が基準軸Ａの周りに回転する。この結果、各ターゲット３０及び方向規制具３９１も、一体に基準軸Ａの周りに回転する。
尚、主ホルダー３１は、ユニット取付枠６によって保持されている。ユニット取付枠６と主ホルダー３１の間には、ベアリング７が設けられており、上記主ホルダー３１の回転を許容するようになっている。
【００４６】
上記のような回転によって、前述した磁気異方性を確保しつつ、均一な厚さで成膜が行える。即ち、ターゲット３０及び方向規制具３９１が回転しない場合、前述した選択方向Ｄｓに沿って飛行するスパッタ粒子の入射箇所は局所的なものであるが、ターゲット３０及び方向規制具３９１が一体に回転する結果、入射箇所が周方向に広がり、周方向に均一な厚さで成膜が行える。
【００４７】
径方向での膜厚の均一性には、確保する磁気異方性との関連から、慎重な検討が必要である。図４において、基板９の径方向における各貫通孔３９３の幅（図４中Ｗ_１で示す）を大きくすると、径方向での膜厚を均一化するのには有効である。しかしながら、Ｗ_１を大きくすると、径方向に方向成分を持つスパッタ粒子が多く基板９の表面に入射することになり、磁気異方性が低下する恐れがある。
【００４８】
磁気異方性を低下させることなく径方向での膜厚を均一化させるには、各貫通孔３９３から基板９の表面までの距離（図４中Ｌ_１で示す）を大きくすることが効果的である。この距離Ｌ_１は、径方向での貫通孔３９３の離間間隔にも関連する。離間間隔が小さい場合、距離Ｌ_１をそれほど大きくしなくても、径方向の膜厚を均一化できる。離間間隔が大きい場合、それに応じて距離Ｌ_１も大きくする必要がある。別な言い方をすれば、方向規制具３９１の限られた径方向のスペースにおいて貫通孔３９３の数を多くすることが径方向の膜厚の均一化には効果的である。ターゲット３０及び方向規制具３９１が回転するので、各貫通孔３９３は、径方向の同一直線上にある必要はない。
【００４９】
また、各貫通孔３９３の長さ（図４にＬ_２で示す）を長くすると、選択方向に飛行するスパッタ粒子が選択される度合いが高くなるので、磁気異方性を高くする意味では効果的である。但し、Ｌ_２があまり長くなると、各貫通孔３９３を通過できるスパッタ粒子の数の減少により、成膜速度があまりにも低下することがあり得る。これらの点を考慮して、Ｌ_２を適宜決定する。
【００５０】
尚、各貫通孔３９３の接線方向の幅（図４にＷ_２で示す）は、Ｗ_１に比べて少し長くなっている。即ち、各貫通孔３９３の断面形状は円ではなく楕円になっている。これは、径方向の方向成分を持つスパッタ粒子よりも接線方向の方向成分をスパッタ粒子をより多く入射させるためである。
【００５１】
また、径方向の膜厚の均一化には、回転中心からの距離の違いも考慮する必要がある。以下、この点について図４及び図７を使用して説明する。図７は、方向規制具３９１の平面概略図である。
【００５２】
図４において、基板９の表面の点のうち、中心に近い点をＰ_１とし、中心から遠い点をＰ_２とする。また、Ｐ_１に入射するスパッタ粒子が通過する貫通孔３９３をＨ_１とし、Ｐ_２に入射するスパッタ粒子が通過する貫通孔３９３をＨ_２とする。ターゲット３０と方向規制具３９１とが一回転する間、Ｐ_１から見たＨ_１の移動速度は、Ｐ_２から見たＨ_２の移動速度に比べて遅い。従って、各貫通孔３９３が径方向に均一に分布していると、径方向の位置の違いによる線速度の違いから、径方向の膜厚分布が不均一になる。つまり、中心に近いほど膜厚が厚くなり、遠いほど薄くなる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、貫通孔３９３の分布は、中心に近いほどまばらであり、中心から遠ざかるについて密集しているような分布になっている。言い換えると、円周方向にたどった際の貫通孔３９３の数は、中心に近い場所では少なく、中心から遠い場所では多くなるようにしている。即ち、図７に示すように、中心からの半径をｒ_１、ｒ_２、ｒ_３とし（ｒ_１＜ｒ_２＜ｒ_３）、半径ｒ_１の円周上における貫通孔３９３の数をｎ_１、半径ｒ_２の円周上における貫通孔３９３の数をｎ_２、半径ｒ_３の円周上における貫通孔３９３の数をｎ_３としたとき、ｎ_１＜ｎ_２＜ｎ_３となるようにする。より一般化して言えば、半径ｒの大きさとその半径ｒの円周上における貫通孔３９３の数ｎとが比例関係になるようにする。このような貫通孔３９３の分布のため、前述した径方向の位置の違いによる線速度の違いを補正して径方向で膜厚を均一にできる。
【００５４】
また、仕切板３９２は、ターゲット３０の相互汚染を防止する技術的意義がある。即ち、仕切板３９２が無いと、ターゲット３０の相互汚染の問題が生ずる。即ち、あるターゲット３０から放出されたスパッタ粒子が他のターゲット３０に付着することがある。付着した他のターゲット３０からのスパッタ粒子は、再スパッタされて放出されるものの、各ターゲット３０が異種の材料で形成されている場合、ターゲット３０からそのターゲット３０の本来の材料ではないものが放出されることになる。このようなことがあると、作成される薄膜の成分の分布を充分に制御することが難しくなり、不均一な成分分布の薄膜が出来やすい。
本実施形態では、仕切板３９２があるため、あるターゲット３０から放出されたスパッタ粒子が他のターゲット３０に付着することが抑制されている。従って、上述したような相互汚染が防止される。
【００５５】
次に、再び図２及び図６を使用して、本実施形態におけるカソードユニット３の他の構成について説明する。図２及び図６に示すように、カソード取付枠３２内には、磁石機構５が設けられている。磁石機構５は、各ターゲット３０の背後にそれぞれ設けられている。磁石機構５は、中央磁石５１と、中央磁石５１を取り囲む円筒状の周辺磁石５２と、中央磁石５１と周辺磁石５２とをつなぐヨーク５３とから主に構成されている。中央磁石５１と周辺磁石５２による磁力線５０は、図６に示すように、ターゲット３０を貫き、ターゲット３０の前方の放電空間に弧状に形成される。ターゲット３０と磁力線５０とによって形成される閉空間内に電子がマグネトロン運動しながら閉じこめられ、高効率のマグネトロン放電が達成される。
【００５６】
ヨーク５３は、ターゲット３０より少し小さい円盤状であり、垂直に立てて設けられている。中央磁石５１は例えば円柱状で、周辺磁石５２は例えば円環状である。ターゲット３０の中心軸とヨーク５３の中心軸は同軸であるが、中央磁石５１や周辺磁石５２の配置や形状は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称の形状になっている。即ち、磁石機構５によって形成される磁界は、ターゲット３０の中心軸に対して非対称となっている。これは、後述するように磁石機構５が回転した際、ターゲット３０の表面における時間平均した磁界強度が均一になるようにするためである。
【００５７】
また、各磁石機構５をターゲット３０の中心軸と同軸の回転軸の周りに回転させる補助回転機構が設けられている。補助回転機構は、前述した回転機構の回転動力により各磁石機構５を回転させるものとなっている。
具体的に説明すると、補助回転機構は、各磁石機構５に設けられた従動ギヤ３６１と、回転機構の回転動力を各磁石機構５の回転動力に変換する静止ギヤ３６２とから主に構成されている。
従動ギヤ３６１は、ヨーク５３の下面に固定されている。従動ギヤ３６１は、ターゲット３０の中心軸と同軸である。従動ギヤ３６１の中心から水平に延びるようにして軸棒３６３が固定されている。この軸棒３６３は、ベアリング７を介してカソード取付枠３２に保持されている。
【００５８】
一方、前述した回転機構の回転駆動源３５１は、ベース板３００に取り付けられている。ベース板３００は、垂直な姿勢で設けられている。ベース板３００には、スピンドルが挿通されているスピンドル用開口が設けられている。そして、スピンドル用開口の縁から水平に延びるようにして、ギヤホルダー３６０が設けられている。ギヤホルダー３６０は、基準軸Ａと同軸のほぼ円筒状である。
静止ギヤ３６２は、ギヤホルダー３６０の先端に固定されている。静止ギヤ３６２のギア歯は、基準軸Ａと同軸であり、基準軸Ａに対して外側に向いている。そして、図６に示すように、静止ギヤ３６２は各従動ギヤ３６１に噛み合っている。静止ギヤ３６２と各従動ギヤ３６１の位置関係及び噛み合いが、図６に併せて示されている。
【００５９】
図６から解るように、各磁石機構５は、軸棒３６３を介してカソード取付枠３２に連結されているので、回転駆動源３５１によって主ホルダー３１が回転し、各ターゲット３０が基準軸Ａの周りに回転する際、各磁石機構５や各従動ギヤ３６１も一体に基準軸Ａの周りに回転する（以下、この基準軸Ａ周りの回転を公転と呼ぶ）。従動ギヤ３６１は基準軸Ａよりの箇所で静止ギヤ３６２に噛み合っているので、上記公転の際、従動ギヤ３６１は、ターゲット３０と同軸の中心軸の周りに回転する（以下、この回転を自転と呼ぶ）。従動ギヤ３６１の自転に伴い、磁石機構５も一体に自転する。結局、磁石機構５は、基準軸Ａの周りの公転と、ターゲット３０の中心軸の周りの自転とを同時に行うことになる。尚、ギヤホルダー３６０とユニット取付枠６の間には、ベアリング７が設けられている。
【００６０】
一方、主ホルダー３１の中央を貫くようにしてスピンドル３７が設けられている。スピンドル３７は、先端部分で空洞形成板３３やバッキングプレート３４等を保持している。スピンドル３７は、右側の部分が円柱状であり、左側の部分がほぼ同径の円筒状となっている。
【００６１】
スピンドル３７の右側の円柱状の部分（以下、円柱部）には、空洞３３０内に冷媒を導入する冷媒導入路３７１が設けられている。冷媒導入路３７１は、途中から三つに分岐しており、この分岐した先が、各ターゲット３０の背後の空洞３３０につながっている。また、円柱部には、各空洞３３０から冷媒を排出する冷媒排出路３７２が設けられている。冷媒排出路３７２は、図６からは明らかでないが、各空洞３３０のそれぞれに三つ設けられている。
【００６２】
スピンドル３７の左側の円筒状の部分（以下、円筒部）内には、冷媒導入路３７１につながる冷媒導入管３７３と、冷媒排出路３７２につながる冷媒排出管３７４が設けられている。図６では一つしか描かれていないが、冷媒排出管３７４は、各冷媒排出路３７２のそれぞれに設けられている。
【００６３】
また、スピンドル３７の円柱部及び円筒部を貫くようにして給電ロッド３８１が設けられている。給電ロッド３８１は、各ターゲット３０にスパッタ放電用の電力を供給するものである。図６では一つの給電ロッド３８１しか描かれていないが、実際には三つの給電ロッド３８１が設けられている。
図６に示すように、給電ロッド３８１の先端は、空洞形成板３３に接触している。空洞形成板３３やバッキングプレート３４は、ステンレスや銅のような金属であり、空洞形成板３３及びバッキングプレート３４を介してターゲット３０に給電されるようになっている。尚、給電ロッド３８１とスピンドル３７との間、及び、空洞形成板３３やバッキングプレート３４とスピンドル３７との間には、不図示の絶縁材が設けられている。このため、給電ロッド３８１が供給する電力がスピンドル３７側に漏れないようになっている。
【００６４】
前述した公転に伴い、スピンドル３７も基準軸Ａの周りに公転する。スピンドル３７の公転に拘わらず、電力供給や冷媒の流通ができるよう、スリップリング３８２及びロータリージョイント３７５が設けられている。図６に示すように、スリップリング３８２は、スピンドル３７の左側の端部を取り囲むよう設けられている。スリップリング３８２には、ケーブルによって各給電ロッド３８１が結線されている。そして、スリップリング３８２には、各ターゲット３０に対応してそれぞれ設けられた三つのスパッタ電源４が接続されている。
スリップリング３８２は、回転する円筒体の外側面に板バネ状の部材を接触させて導通を確保するものである。ここに使用するスリップリング３８２としては、例えばグローブテック社製の「φ１５０−６０ ３ｃｈ ＳＲ」等が挙げられる。
【００６５】
また、ロータリージョイント３７５は、スピンドル３７の左側の端部に接続されている。ロータリージョイント３７５には、冷媒導入管３７３につながる冷媒導入口３７６と、冷媒排出管３７４にそれぞれつながる三つの冷媒排出口３７７が設けられている。ロータリジョイントは、スピンドル３７の回転に拘わらず、冷媒導入管３７３と冷媒導入口３７６との連通、及び、各冷媒排出管３７４と各冷媒排出口３７７との連通を確保するようになっている。このようなロータリージョイント３７５としては、例えば光洋油圧社製のロータリージョイント３７５ＫＴ−４−０２−１Ｗが使用できる。
【００６６】
上記ロータリージョイント３７５の冷媒導入口３７６と各冷媒排出口３７７は、図６に示すように、配管３７８及びサーキュレータ３７９を介してつながっている。サーキュレータ３７９により所定の温度に維持された冷媒は、冷媒導入口３７６、冷媒導入管３７３及び各冷媒導入路３７１を経由して各空洞３３０に導入される。そして、冷媒は、各空洞３３０から、各冷媒排出路３７２、各冷媒排出管３７４及び各冷媒排出口３７７を経てサーキュレータ３７９に戻る。
【００６７】
尚、上述した三つの給電ロッド３８１、スリップリング３８２及び三つのスパッタ電源４は、ターゲット３０にスパッタ放電用の電力を供給する電力供給系を構成している。そして、各スパッタ電源４は、独立して出力電圧を調整できるようになっており、ターゲット３０に供給される電力が独立して制御されるようになっている。
【００６８】
上記カソードユニット３の構造において、スパッタチャンバー１内で維持される真空のリークがないよう、Ｏリングのような封止部材が必要な箇所に設けられている。特に、本実施形態では、ユニット取付枠６と主ホルダー３１との間に、磁性流体シール６１を用いている。磁性流体シール６１は、磁性流体を使用した封止部材であり、主ホルダー３１の回転を許容しつつ、主ホルダー３１とユニット取付枠６との間の空間からのリークを防止している。
【００６９】
次に、上記磁性膜作成チャンバー１以外の装置の構成について説明する。
図１に示す下地膜作成チャンバー８５は、上述した磁性膜作成チャンバー１と同様に、スパッタリングにより成膜を行うチャンバーである。下地膜には、Ｃｒ又はＣｒ合金等が用いられるので、ターゲット３０はこのような材料からなる。下地膜作成チャンバー８５内の構成としては、基板９とターゲット３０が静止して向き合う通常の静止対向型の構成でも良いし、前述したように、ターゲット３０が回転する構成でも良い。また、同様の方向規制具３９１を使用して成膜を行う場合もある。図５に示すような微小な凹凸が表面に形成された下地膜に上に磁性膜が作成されると、それだけでも磁性膜に磁気異方性が与えられる場合があるからである。そして、磁性膜についても同様に方向規制具３９１を使用すると、さらに磁気異方性が高く得られるものと考えられる。
【００７０】
プリヒートチャンバー８３は、成膜に先だって基板９を所定温度まで加熱するチャンバーである。成膜の際の維持すべき基板９の温度は室温以上であることが多く、下地膜作成チャンバー８４等に到達した際に基板９が所定の高温になっているよう、プリヒートチャンバー８３で基板９が加熱される。また、加熱の別の目的は、脱ガス即ち吸蔵ガスの放出である。
【００７１】
保護膜作成チャンバー８６は、前述したＤＬＣ膜を保護膜として作成するものである。保護膜作成チャンバー８６は、プラズマＣＶＤ又はスパッタリングによりＤＬＣ膜を作成するよう構成される。プラズマＣＶＤによる場合、ＣＨ_４ 等の有機系のガスを導入し、高周波放電によりプラズマを形成するよう構成される。プラズマ中でガスの分解が生じて炭素が生成され、基板９の表面にカーボン膜が堆積する。この際、基板９の温度をある程度の高温にすると、膜がＤＬＣ膜として成長する。また、スパッタリングによりＤＬＣ膜を作成する場合、カーボン製のターゲット３０を使用する。
その他、処理チャンバー８６は、必要に応じて、保護膜の上に潤滑層を形成する潤滑層形成チャンバー等として構成される。
【００７２】
次に、方法の発明の説明を兼ねて本実施形態の装置の動作について説明する。まず、ロードロックチャンバー１内で未処理の基板９が最初のキャリア２に搭載される。このキャリア２はプリヒートチャンバー８３に移動して、基板９がプリヒートされる。この際、次のキャリア２への未処理の基板９の搭載動作が行われる。１タクトタイムが経過すると、キャリア２は下地膜作成チャンバー８４に移動し、基板９に下地膜が作成される。この際、次のキャリア２はプリヒートチャンバー８３に移動し、基板９がプリヒートされ、ロードロックチャンバー１内でさらに次のキャリア２への基板９の搭載動作が行われる。
【００７３】
このようにして、１タクトタイム毎にキャリア２が移動し、プリヒート、下地膜の作成、磁性膜の作成、保護膜の作成の順で処理が行われる。そして、保護膜の作成の後、キャリア２はアンロードロックチャンバー２に達し、このキャリア２から処理済みの基板９の回収動作が行われる。尚、本実施形態では、下地膜作成チャンバー８４は二つ設けられている。従って、最初の下地膜作成チャンバー８４で半分の厚さの成膜を行い、次に下地膜作成チャンバー８４で残りの半分の厚さの成膜を行う。この点は、磁性膜作成チャンバー１や保護膜作成チャンバー８６でも同じである。
【００７４】
上記実施形態では、断面楕円形の貫通孔３９３を多数設けた構成の方向規制具３９１を使用したが、スリット状又はスロット状の貫通孔を設けた構成の方向規制具３９１を使用する場合もある。また、方形、多角形、円形、星形その他の断面形状の貫通孔を多数設けた構成の方向規制具３９１を使用する場合もある。さらに、磁気異方性は、周方向の保磁力を高くする場合が一般的であるが、径方向の保持力を高くするようにしても良い。
尚、上記実施形態では、固定された基板９に対してターゲット３０及び方向規制具３９１を一体に回転させたが、固定されたターゲット３０及び方向規制具３９１に対して、基板９が回転する場合でも同様の効果が得られる。
【００７５】
また、上記実施形態では、磁気記録ディスクとして専らハードディスクを採り上げたが、フレキシブルディスクやＺＩＰディスクのような他の磁気記録ディスクでもよい。また、光磁気ディスク（ＭＯディスク）のような磁気の作用とともに磁気以外の作用を利用する記録ディスクについても、本願発明を利用することができる。さらに、磁性膜作成方法や装置の発明については、磁気記録ディスクの用途の他、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory)のような磁気の作用を使用した半導体メモリ等の製造用とすることができる。
【００７６】
尚、前述したように、本願発明の方法によれば、テクスチャを形成することなしに高い磁気異方性が得られるが、本願発明は、テクスチャの形成を排除するものではない。テクスチャが形成されている状態で本願発明のようにスパッタ粒子の方向規制を行いながら成膜を行うと、さらに磁気異方性が高く得られる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１又は３記載の発明によれば、テクスチャ無しの場合でも高い磁気異方性が得られる。このため、熱ゆらぎの問題を解決しつつスペーシングの低減による高記録密度化が可能となる。
また、請求項２又は４記載の発明によれば、選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて作成した下地膜の上に磁性膜が作成されるので、さらに高い磁気異方性が得られる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、周方向の膜厚分布が均一になる効果が得られる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、径方向の膜厚分布が均一になる効果が得られる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、周方向の磁気異方性を高くする効果がさらに高く得られる。
また、請求項１１又は１２記載の発明によれば、上記効果を得ながら、磁気記録ディスクを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態に係る磁性膜作成作成装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、磁性膜作成チャンバー１の構成を説明する側面断面概略図である。
【図３】図３は、仕切板３９２及び方向規制具３９１の斜視概略図である。
【図４】方向規制具３９１が有する貫通孔３９３の構成について説明する斜視模式図である。
【図５】方向規制具３９１の作用について説明する側面図である。
【図６】図２に示すカソードユニット３の詳細を示す断面図である。
【図７】方向規制具３９１の平面概略図である。
【図８】従来の技術の課題について説明する図である。
【符号の説明】
１ 磁性膜作成チャンバー
１１ 排気系
１２ ガス導入系
２ キャリア
３ カソードユニット
３０ ターゲット
３５１ 回転駆動源
３９１ 方向規制具
３９２ 仕切板
３９３ 貫通孔
４ スパッタ電源
５ 磁石機構
９ 基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of the present application relates to the production of a magnetic film which is performed in the manufacture of a magnetic recording disk or the like.
[0002]
[Prior art]
Magnetic recording disks such as hard disks and floppy disks are widely used as external storage devices for computers. Such a magnetic recording disk basically has a structure comprising a disk-shaped substrate and a magnetic film for a recording layer provided on the substrate.
The manufacture of a magnetic recording disk will be described by taking the case of a hard disk as an example. When manufacturing a hard disk, a nickel phosphorous (NiP) film is formed on the surface of a substrate formed of aluminum or the like by plating. A CoCr film or the like is formed thereon as a base film, and a CoCrTa film or the like is formed thereon as a magnetic film for the recording layer. Further, a carbon film (Diamond-like-carbon film, DLC film) having a structure close to diamond is formed as a protective film on the magnetic film.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacture of magnetic recording disks such as the hard disks described above, limitations have been pointed out from the viewpoint of improving the recording density. This point will be described below.
[0004]
In recent years, the surface recording density of hard disks has been growing at a tremendous rate. The current surface recording density is about 35 gigabit / square inch, and it is said that it will reach 100 gigabit / square inch in the future. In order to improve the surface recording density, it is necessary to reduce the length of one magnetic domain (bit) or narrow the track width in the case of recording in the general longitudinal direction at present. In order to reduce the bit length and the track width, it is necessary to reduce the interval (hereinafter referred to as spacing) between the magnetic head for recording and reading information and the recording layer. If the spacing is large, if the bit length is reduced or the track width is reduced, the magnetic flux from the magnetic domain cannot be sufficiently captured, which may lead to recording or reading errors.
[0005]
In addition, the problem of the magnetization transition region is also important for improving the surface recording density. In longitudinal recording, each magnetic domain is magnetized in opposite directions in the longitudinal direction, but the boundary between each magnetic domain is not a clear straight line. This is because the boundary of each magnetic domain is formed along the shape of the crystal grain because the magnetic film is formed of a collection of small crystal grains. That is, because of the crystal grains, the boundary portion has a zigzag shape. The boundary part of each magnetic domain is called a magnetization transition region because the direction of magnetization changes, but the boundary part has a zigzag shape, so the magnetization direction changes steeply when averaged in the bit width direction. Instead, the state changes slowly. That is, the magnetization transition region becomes large. If the magnetization transition region is large, the number of magnetic domains that can be formed in a limited length is reduced accordingly. Therefore, the presence of the magnetization transition region is one of the bottlenecks for improving the recording density.
[0006]
In order to reduce the magnetization transition density, it is necessary to create a magnetic film with as small crystal grains as possible. One method for reducing the crystal grains is to reduce the thickness of the magnetic film. However, when crystal grains are made smaller, the problem of thermal fluctuation of magnetization becomes serious. Hereinafter, this point will be described.
[0007]
Magnetization of a magnetized magnetic domain is normally maintained unless it is caused by application of a magnetic field in the opposite direction. However, in practice, the magnetization gradually disappears with time due to thermal fluctuations. Therefore, unless the magnetic domain is cooled to absolute zero, it is impossible to maintain a permanent magnetization state. In the magnetic recording disk, when this thermal fluctuation problem appears extremely, the stored information may partially disappear after several years. This situation is serious when magnetic recording disks are used for semi-permanent data storage.
[0008]
Thermal fluctuation is a thermomagnetic relaxation phenomenon in which magnetized particles are reversed and magnetized by thermal vibration. In particular, the magnetized particles near the magnetization transition region are easily affected by a reversal magnetic field from an adjacent magnetic domain, and are susceptible to thermomagnetic relaxation that is reversed and magnetized in the opposite direction.
In the magnetic film for magnetic recording, such a thermal fluctuation is likely to occur because each crystal grain is likely to be thermally unstable when the crystal grain becomes small. Therefore, unless the problem of thermal fluctuation is solved, it becomes difficult to sharpen the magnetization transition by reducing the crystal grains.
[0009]
Recently, it has been found that it is effective to give magnetic anisotropy to a magnetic film as a method for solving the problem of thermal fluctuation. Magnetic anisotropy is that the strength of magnetization varies even with the same magnetic field strength, depending on the direction of the magnetic field during magnetization. Alternatively, it can be expressed that the coercivity is different depending on the direction of magnetization.
As a means for giving magnetic anisotropy, it is currently considered to give directionality to the arrangement of crystals constituting the magnetic film. In other words, the crystal arrangement in each crystal grain should be aligned to some extent in the same direction, not in a disjoint direction. In this way, if the magnets are magnetized in a direction that coincides with the arrangement direction of the aligned crystals, the coercive force becomes stronger than when magnetized in a different direction. That is, magnetic anisotropy is achieved.
[0010]
As a method for giving directionality to the crystal arrangement, there is a method in which a fine groove is mechanically formed on a base when a thin film is formed. When a thin film is deposited on the surface on which fine grooves are formed, the alignment of each crystal is easily oriented in the groove direction, and magnetic anisotropy can be obtained in the groove direction. In addition, the mechanical shape for giving such magnetic anisotropy is referred to as “texture” in this specification.
[0011]
For example, in the hard disk manufacturing process described above, many fine grooves are formed on the surface of the nickel phosphorous film to form a texture. In a hard disk drive, information is recorded and read with respect to a magnetic head while rotating the disk around its central axis, so the direction of magnetization is also in the circumferential direction (more precisely, a circle centered on the central axis of the disk). Often tangential direction). Therefore, the magnetic anisotropy is also in the circumferential direction. For this reason, the texture is a fine circumferential groove that is coaxial with the central axis of the substrate. When viewed in a cross section in the radial direction of the substrate, this fine groove has a sawtooth shape.
The base film created on the nickel phosphorous film having such a texture is such that the crystal arrangement is easily oriented in the circumferential direction as described above, and accordingly, the crystal arrangement of the magnetic film produced thereon is arranged. Is also easy to face in the circumferential direction. As a result, the magnetic film is provided with magnetic anisotropy that increases the coercive force in the circumferential direction.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, giving the magnetic anisotropy by the texture described above has been pointed out from the problem of reducing the spacing. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining a problem of the conventional technique.
[0013]
As described above, it is necessary to reduce the spacing in order to improve the surface recording density. However, the presence of texture becomes a factor that hinders the reduction of spacing. That is, if there is a texture, as shown in FIG. 8, the surface 901 of the magnetic film for the recording layer also has irregularities reflecting the shape of the texture. In this case, even if the distance (spacing S) from the magnetic head 902 can be reduced to a certain degree in the convex part, the spacing S has the height (or depth) of the texture in the concave part. It gets bigger. Therefore, there is a possibility that recording and reading may become unstable in this portion.
[0014]
If the magnetic head 902 is further brought closer to the surface 901 of the magnetic film so as to reduce the spacing S even in the concave portion, a protective film (not shown) on the upper side of the magnetic film is brought into contact. As a result, an error that the magnetic head 902 is attracted to the surface of the magnetic recording disk and a problem that the surface of the magnetic recording disk is damaged may occur.
[0015]
Such a problem can be solved to some extent by providing a lubricating film on the surface of the magnetic recording disk, but in any case, as long as there is a texture, the spacing is higher than the height (or depth) of the texture. It is impossible to make it smaller. Therefore, development of a new technique that can ensure magnetic anisotropy without providing a texture is strongly desired.
The invention of the present application has been made in order to solve such a problem, and has technical significance to provide a novel configuration capable of imparting magnetic anisotropy to a magnetic film without providing a texture.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present application is a magnetic film forming method for forming a magnetic film on a surface of a substrate by sputtering a target made of a magnetic material. A partition plate that is provided to face each other so that the axes coincide with each other, and a plurality of targets are attached to the cathode unit at equal intervals around the center axis and extend from the center to the front surface of the cathode unit. The plurality of targets are partitioned by, a direction restricting tool is fixed to the partition plate, and a through hole penetrating from the surface on which the target of the cathode unit is attached to the surface on the substrate side is provided in the direction restricting tool, Of the sputtered particles released from the target by sputtering through the hole, the group along the strengthening direction, which is the direction that increases the coercive force or the strength of magnetization. A direction along a virtual plane formed by a virtual line on the surface of the substrate and a normal line on the surface of the substrate, and a direction that forms a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the normal line on the surface of the substrate A magnetic film is formed by selectively making many sputtered particles flying in a selected direction incident on a substrate.
In order to solve the above problem, the invention according to claim 2 is the magnetic film according to claim 1, wherein the base film is formed by sputtering a target made of a nonmagnetic material, and then the magnetic film is formed. Similarly, when forming a base film, a base film is formed by selectively causing a large amount of sputtered particles flying in the selected direction to be incident on the substrate among sputtered particles emitted from the target by sputtering. It has the structure of.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 3 is the configuration according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing direction is a tangential direction in contact with a circumference coaxial with the substrate, and the through-hole is The substrate has a configuration in which the width in the radial direction of the substrate is smaller than the width in the tangential direction.
In order to solve the above problems, the invention described in claim 4 is a magnetic film forming apparatus for forming a magnetic film on the surface of a substrate by sputtering a target made of a magnetic material, and is released from the target by sputtering. A direction restricting tool that gives magnetic anisotropy to the magnetic film by selectively passing sputtered particles is provided between the target and the substrate, and the direction restricting tool increases the coercive force or the strength of magnetization. Direction along the imaginary plane formed by the imaginary line on the surface of the substrate along the strengthening direction which is the direction and the normal line on the surface of the substrate, and from 0 degrees with respect to the normal line on the surface of the substrate The sputtered particles flying in a selected direction that is a direction forming a large predetermined angle are selectively allowed to pass through, and the direction restricting tool has a large number of through-holes extending in the selected direction, The plate is a substrate for a magnetic recording disk, the strengthening direction is a tangential direction in contact with a circumference coaxial with the substrate, and the through hole has a smaller width in the radial direction of the substrate than the width in the tangential direction It has the structure of being a thing.
In order to solve the above problem, the invention according to claim 5 is the magnetic film according to the structure of claim 4, wherein the magnetic film is formed after the base film is formed by sputtering a target made of a nonmagnetic material. A direction control tool similar to the direction control tool is provided between the target made of the non-magnetic material and the substrate, and this direction control tool is similarly used when the base film is formed. The sputtered particles emitted from the target by sputtering are selectively incident on the substrate so that the sputtered particles flying in the selected direction are incident on the substrate.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 6 is the structure according to claim 4 or 5, wherein the substrate is a substrate for a magnetic recording disk, and the target and the direction are regulated with respect to the fixed substrate. It has a configuration in which a rotation mechanism is provided for rotating the set of tools integrally or rotating the substrate relative to the set of fixed target and direction control tools.
In order to solve the above-mentioned problem, according to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the sixth aspect, the plurality of through holes allow the sputtered particles incident on a point near the center of the surface of the substrate to pass therethrough. It has a configuration in which the number of through-holes through which sputtered particles incident on a point far from the center pass is more distributed than the number of through-holes.
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 8 is a method of manufacturing a magnetic recording disk having a magnetic film forming step of forming a magnetic film for a recording layer on the surface of a substrate, wherein the magnetic film is formed. In the process, a target made of a magnetic material is sputtered to form a magnetic film on the surface of the substrate. The substrate and the cathode unit are provided facing each other so that their central axes coincide with each other, and the central axis is provided on the cathode unit. A plurality of targets are attached at equal intervals on the circumference around the point, and a partition plate extending from the center to the front surface of the cathode unit Said A plurality of targets are partitioned, a direction restricting tool is fixed to the partition plate, and a through hole penetrating from the surface on which the target of the cathode unit is attached to the surface on the substrate side is provided in the direction restricting tool, and through the through hole The sputtered particles emitted from the target by sputtering are directions along the imaginary plane formed by the tangent line in contact with the circumference coaxial with the substrate and the normal of the surface of the substrate, and the method of the surface of the substrate The sputter particles flying in a selected direction, which is a direction that forms a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the line, are selectively incident on the substrate by the direction restricting tool, and either the target and the direction restricting tool set or the substrate The magnetic film is formed while rotating the film.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 9 is the structure according to claim 8, wherein the magnetic film forming step includes forming a base film by sputtering a target made of a nonmagnetic material, Similarly, when a base film is formed, a sputtered particle flying in the selected direction among the sputtered particles emitted from the target is selectively made incident on the substrate by the direction control tool. In addition, the base film is formed while rotating either the target and the direction restricting tool set or the substrate.
In order to solve the above problem, the invention according to claim 10 is the configuration according to claim 8, wherein the through hole has a smaller width in the radial direction of the substrate than the width in the tangential direction. It has a configuration.
In order to solve the above problems, the invention described in claim 11 is a magnetic film forming apparatus for forming a magnetic film on the surface of a substrate by sputtering a target made of a magnetic material so that the central axes coincide with each other. A substrate and a cathode unit that are provided to face each other, a plurality of targets that are attached to the cathode unit at equal intervals around the center axis, and branch from the center to the front surface of the cathode unit. A partition plate attached so as to extend, and a direction restrictor fixed to the partition plate, and the partition plate partitions the plurality of targets, and the direction restrictor has a coercive force or a magnetization strength. Is a direction along a virtual plane formed by a virtual line on the surface of the substrate along the strengthening direction and a normal line on the surface of the substrate along the strengthening direction, with respect to the normal line on the surface of the substrate The selection direction is a direction forming a predetermined angle greater than 0 degrees, has a configuration that is provided with through holes for selectively passing the sputtering particles flying from the target.
In order to solve the above problem, according to a twelfth aspect of the present invention, in the configuration of the eleventh aspect, the substrate is a substrate for a magnetic recording disk, and the reinforcing direction is in contact with a circumference coaxial with the substrate. The through hole has a configuration in which the radial width of the substrate is smaller than the width in the tangential direction.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described. In the following description, a magnetic film forming apparatus for manufacturing a magnetic recording disk will be taken up as in the description of the prior art.
[0018]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a magnetic film creation / creation apparatus according to an embodiment of the present invention. The apparatus of this embodiment is an inline type apparatus. The in-line type is a general term for an apparatus in which a plurality of chambers are vertically arranged in a line, and a substrate transport path is set through the chambers. In the apparatus of the present embodiment, a plurality of chambers 1, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87 are provided vertically along a rectangular outline, and a rectangular conveyance path is set along this. Yes.
[0019]
Each chamber 1, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87 is a vacuum vessel that is evacuated by a dedicated or dual-purpose exhaust system. A gate valve 10 is provided at the boundary between the chambers 1, 81, 82, 83, 84, 85, 86, and 87. The substrate 9 is mounted on the carrier 2 and is transported along the transport path by a transport mechanism (not shown) in FIG.
Among the plurality of chambers 1, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, the two chambers 81, 82 arranged adjacent to one side of the square load the substrate 2 on the carrier 2. It is an unload lock chamber 82 for collecting the substrate 9 from the lock chamber 81 and the carrier 2.
[0020]
The chambers 1, 83, 84, 85, and 86 arranged on the other three sides of the square are processing chambers for performing various processes. Specifically, a preheat chamber 83 that preheats the substrate 9 before the formation of the thin film, a base film creation chamber 84 that creates a base film on the preheated substrate 9, and a magnetic material applied to the substrate 9 on which the base film is formed. A magnetic film forming chamber 1 for forming a film and a protective film forming chamber 85 for forming a protective film on the magnetic film are provided. Further, the chamber 87 at the square corner portion is a direction changing chamber provided with a direction changing mechanism for changing the transport direction of the substrate 9 by 90 degrees.
[0021]
The carrier 2 holds the substrate 9 by contacting and holding the periphery of the substrate at several places. The transport mechanism moves the carrier 2 by introducing power to the vacuum side by a magnetic coupling method. The carrier 2 moves while being supported by a number of driven rollers arranged along the transport line. As the configuration of the carrier 2 and the transport mechanism, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-274142 can be adopted.
[0022]
Next, the configuration of the magnetic film forming chamber 1 that constitutes a major feature of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic side sectional view for explaining the configuration of the magnetic film forming chamber 1.
[0023]
The magnetic film creation chamber 1 includes an exhaust system 11 that exhausts the interior, a gas introduction system 12 that introduces a process gas into the interior, and a cathode unit 3 having a target 30 that is provided with the sputtering surface exposed in the interior space. A sputtering power source (not shown in FIG. 2) for applying a sputtering discharge voltage to the target 30 and a magnet mechanism 5 provided behind the target 30 are provided.
[0024]
The exhaust system 11 includes a vacuum pump such as a cryopump, and the inside of the magnetic film forming chamber 1 is 10. ^-6 It is configured to be able to exhaust to about Pa. The gas introduction system 12 is configured to introduce a gas such as argon at a predetermined flow rate as a process gas (a gas used for processing).
In this embodiment, the cathode units 3 are arranged on both sides of the substrate 9 held by the carrier 2 in order to form films on both sides of the substrate 9 simultaneously. The cathode unit 3 includes a target 30 and a magnet mechanism 5.
[0025]
While the process gas is introduced by the gas introduction system 12, the inside of the magnetic film forming chamber 1 is maintained at a predetermined pressure by the exhaust system 11, and in this state, the sputtering power source (not shown in FIG. 2) is operated. As a result, sputtering discharge occurs, the target 30 is sputtered, the material of the sputtered target 30 reaches the substrate 9, and a predetermined magnetic film is formed on the surface of the substrate 9. For example, the target 30 is made of CoCrTa, and a CoCrTa film is formed on the surface of the substrate 9.
[0026]
In the present embodiment, three targets 30 are used as will be described later. The three targets 30 may be all formed of the same material, such as CoCrTa. However, as in the case of forming a thin film having a desired composition by simultaneously sputtering a plurality of targets 30 of different materials. In some cases, a target 30 made of a material is used. The number of targets 30 may be three or more.
[0027]
The major feature of this embodiment is that the direction restricting tool 391 that gives magnetic anisotropy to the magnetic film by selectively passing the sputtered particles emitted from the target 30 during the sputtering is the target 30 and the substrate 9. And a rotation mechanism for integrally rotating the set of the target 30 and the direction restricting tool 391 with respect to the fixed substrate 9. Hereinafter, this point will be specifically described.
[0028]
First, the direction restricting tool 391 will be described. The direction restricting tool 391 is a plate-like member as a whole. As shown in FIG. 2, the direction restricting tool 391 is provided in front of the surface of the cathode unit 3 facing the substrate 9 (hereinafter referred to as the front surface). The direction restricting tool 391 is parallel to the front surface of the cathode unit 3.
The direction restricting tool 391 is attached to the front surface of the cathode unit 3 via a partition plate 392. FIG. 3 is a schematic perspective view of the partition plate 392 and the direction restricting tool 391. In FIG. 3, the direction restricting tool 391 is illustrated separately from the partition plate 392 in order to explain the configuration of the partition plate 392, but in reality, the direction restricting tool 391 is fixed to the partition plate 392.
[0029]
As shown in FIG. 3, the partition plate 392 has a shape extending in three branches from the center of the front surface of the cathode unit 3. The interval between the branched parts is the same angle (120 degrees). As can be seen from FIG. 3, in the present embodiment, the cathode unit 3 has three targets 30. The partition plate 392 is attached to the cathode unit 3 so as to partition the three targets 30 exactly.
The direction restricting tool 391 has a disk shape having substantially the same diameter as the front surface of the cathode unit 3. The direction restricting tool 391 is coaxial with the cathode unit 3. The substrate 9 is also positioned coaxially with the direction restricting tool 391 and the cathode unit 3 during film formation.
[0030]
The direction restricting tool 391 selectively allows only sputtered particles flying in a specific direction among sputtered particles emitted from the target 30 by sputtering. Specifically, the direction restricting tool 391 has a large number of through holes 393 penetrating from the surface on the cathode unit 3 side to the surface on the substrate 9 side. In FIG. 3, the through hole 393 is drawn only for one third of the surface of the direction restricting tool 391, but it is actually provided on the entire surface.
[0031]
The configuration of the direction restricting tool 391 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the through hole 393 included in the direction restricting tool 391.
[0032]
As described above, in order to suppress the problem of thermal fluctuation in a magnetic recording disk such as a hard disk, it is effective to give the magnetic film magnetic anisotropy that increases the coercive force in the direction of magnetization during magnetic recording. It is. According to the research of the inventors of the present application, it has been found that such magnetic anisotropy can also be obtained by aligning the direction of sputtered particles incident on the surface of the substrate 9 to some extent.
That is, according to the inventor's research, it was found that among the sputtered particles incident on the surface of the substrate 9, the magnetic anisotropy increases when a large amount of the incident particles are incident on the surface of the substrate 9 without being perpendicular to the surface. At that time, if the direction components along the surface of the substrate 9 are aligned in a specific direction among the oblique incident directions, it is understood that magnetic anisotropy in which the coercive force increases in the specific direction is obtained. It was.
[0033]
More specifically, in the longitudinal recording magnetic recording disk, the magnetization direction is the circumferential direction. Therefore, the direction in which the coercive force is increased to give magnetic anisotropy (hereinafter referred to as “strengthening direction”) is, in a microscopic view, the direction of the tangent line that touches the circumference coaxial with the substrate 9 (indicated by Dr in FIG. 4) It is. Accordingly, among the sputtered particles incident on the surface of the substrate 9, a large number of the sputtered particles are selectively incident obliquely, not perpendicularly to the surface of the substrate 9, and the oblique incident direction is seen in the direction of the surface of the substrate 9. At this time, the directional component is included in the reinforcing direction Dr. In other words, a direction along a virtual plane formed by a virtual line on the surface of the substrate 9 along the reinforcing direction Dr and a normal line on the surface of the substrate 9, A large amount of sputtered particles flying in a direction that forms a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the normal is selectively incident on the surface of the substrate 9. This direction is called the “selection direction” and is indicated by Ds in FIG.
[0034]
From such a technical idea, as shown in FIG. 4, the through hole 393 of the direction restricting tool 391 extends through the selection direction Ds. FIG. 5 is a side view for explaining the operation of the direction restricting tool 391. For convenience of explanation, FIG. 5 shows the substrate 9 converted into a horizontally arranged state.
[0035]
As shown in FIG. 5, the sputtered particles 300 emitted from the target 30 fly in various directions. However, since there is a direction restricting tool 391 between the target 30 and the substrate 9, only the sputtered particles 300 flying in the selected direction Ds or a direction close thereto can pass through the through hole 393 and reach the substrate 9. . Therefore, the magnetic film 903 is essentially deposited only by the sputtered particles 300 that have entered the direction Ds or a direction close thereto. As a result, magnetic anisotropy is obtained in which the coercive force increases in the strengthening direction Dr.
[0036]
The reason why the magnetic anisotropy can be obtained by the oblique incidence in such a direction is not clear, but as shown in FIG. 5, the magnetic film 903 easily grows in the incidence direction by the oblique incidence in the certain direction. This is presumed to be due to the formation of a large number of fine irregularities inclined obliquely. It is considered that magnetic anisotropy in which the coercive force increases in the strengthening direction is obtained because the inclination of the unevenness is directed in the strengthening direction.
In any case, when film formation is performed while controlling the direction of the sputtered particles as described above, high magnetic anisotropy can be obtained without forming a texture. Table 1 shows the results of an experiment confirming this point.
[0037]
[Table 1]

The experiments whose results are shown in Table 1 were performed under the following conditions.
Target 30 (magnetic film material): CoCrTaPt
Sputtering power: 1kW
Substrate temperature: 210 ° C
Film thickness: 25nm
The texture was formed at a depth of 0.8 nm on the surface of the NiP-plated aluminum substrate 9. The surface roughness (average of irregularities) of the substrate 9 when the texture was not formed was 0.3 nm, and the surface roughness when the texture was formed was 0.5 nm. In Table 1, OR indicates magnetic anisotropy, and OR = (coercivity in the circumferential direction) / (coercivity in the radial direction).
[0038]
As shown in Table 1, in the case of no texture, OR = 1 in the configuration without the direction restricting tool 391 and magnetic anisotropy was not obtained, whereas in the configuration with the direction restricting tool 391, OR = As a result, it was confirmed that magnetic anisotropy was obtained. When the direction restricting tool 391 is used in the case where there is a texture, it is confirmed that OR = 1.4 and higher magnetic anisotropy can be obtained. As described above, when the direction restricting tool 391 is used, high magnetic anisotropy can be obtained even without the texture, and when the direction restricting tool 391 is used with the texture, the magnetic anisotropy is further increased. .
[0039]
As described above, although high magnetic anisotropy can be obtained by using the direction restricting tool 391, it is impossible to form a film uniformly on the surface of the substrate 9 only by oblique incidence in a certain direction by the direction restricting tool 391. A rotation mechanism that rotates the restricting tool 391 integrally is provided. Hereinafter, this point will be described.
[0040]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing details of the cathode unit 3 shown in FIG. The left and right cathode units 3 shown in FIG. 2 have the same structure (a symmetric structure with the substrate 9 in between), and FIG. 6 shows details of the left cathode unit 3.
[0041]
First, an opening slightly larger than the cross-sectional area of the cathode unit 3 is provided in the side wall portion of the sputtering chamber 1. The cathode unit 3 is inserted through this opening.
A unit mounting frame 6 is fixed to the outer surface of the side wall portion of the sputter chamber 1. The unit mounting frame 6 is a cylinder with a cross-sectional shape having a step as shown in FIG. The end surface of the unit mounting frame 6 is fixed to the outer surface of the side wall portion of the sputtering chamber 1 through a sealing member 60 such as an O-ring.
[0042]
A main holder 31 is provided inside the unit mounting frame 6. The main holder 31 is also substantially cylindrical and is provided coaxially with the unit mounting frame 6. Hereinafter, the central axis of the main holder 31 is referred to as a “reference axis” and is indicated by A in FIG. The carrier 2 described above is stopped in a state where the central axis of the substrate 9 coincides with the reference axis A.
A right holder flange 311 is provided at the right end of the main holder 31. A cathode mounting frame 32 is fixed to the right holder flange 311. The cathode mounting frame 32 is substantially cylindrical with a cross-sectional shape as shown in FIG. 6 and is provided coaxially with the reference axis A.
[0043]
The right end face of the cathode mounting frame 32 is located in the sputter chamber 1, and the cavity forming plate 33 is fixed to this end face. A backing plate 34 is fixed to the cavity forming plate 33. The target 30 is detachably attached to the backing plate 34 by a target 30 presser 310. That is, in order from the left, the cavity forming plate 33, the backing plate 34, and the target 30 are overlapped and fixed to the right end surface of the cathode mounting frame 32. The cavity forming plate 33 and the backing plate 34 have a substantially disk shape that is slightly larger than the target 30.
[0044]
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, three targets 30 are provided in one cathode unit 3. Each target 30 has a disk shape of the same size. The targets 30 are provided at equal intervals (that is, every 120 degrees) on a circumference centered on a point on the reference axis A. The cavity forming plate 33 is shaped to form the cavity 330 together with the backing plate 34. As will be described later, a coolant is supplied into the cavity 330.
[0045]
The rotation mechanism rotates each target 30 around a rotation axis coaxial with the center of the substrate 9 (that is, around the reference axis A). The rotation mechanism includes the main holder 31 described above and a rotation drive source 351 such as a motor that rotates the main holder 31.
More specifically, a left holder flange 312 is provided at the left end of the main holder 31. The peripheral surface of the left holder flange 312 has gear teeth (hereinafter referred to as flange side gear teeth). A drive gear 352 having gear teeth meshing with the flange side gear teeth is connected to the output shaft of the rotational drive source 351. When the rotational drive source 351 is driven, the main holder 31 rotates around the reference axis A via the drive gear 352. As a result, each target 30 and the direction restricting tool 391 also rotate around the reference axis A together.
The main holder 31 is held by the unit mounting frame 6. A bearing 7 is provided between the unit mounting frame 6 and the main holder 31 so as to allow the main holder 31 to rotate.
[0046]
By the rotation as described above, the film can be formed with a uniform thickness while ensuring the magnetic anisotropy described above. That is, when the target 30 and the direction restricting tool 391 do not rotate, the incident location of the sputtered particles flying along the selected direction Ds is local, but the target 30 and the direction restricting tool 391 rotate integrally. As a result, the incident site spreads in the circumferential direction, and film formation can be performed with a uniform thickness in the circumferential direction.
[0047]
Careful consideration is necessary for the uniformity of the film thickness in the radial direction in relation to the magnetic anisotropy to be secured. In FIG. 4, the width of each through hole 393 in the radial direction of the substrate 9 (W in FIG. ₁ Is effective for making the film thickness in the radial direction uniform. However, W ₁ Is increased, a large amount of sputtered particles having a directional component in the radial direction are incident on the surface of the substrate 9, which may reduce the magnetic anisotropy.
[0048]
In order to make the film thickness in the radial direction uniform without reducing the magnetic anisotropy, the distance from each through hole 393 to the surface of the substrate 9 (L in FIG. 4). ₁ It is effective to increase the This distance L ₁ Is also related to the spacing between the through holes 393 in the radial direction. If the separation interval is small, the distance L ₁ The film thickness in the radial direction can be made uniform without increasing the thickness so much. If the separation interval is large, the distance L accordingly ₁ Need to be larger. In other words, increasing the number of the through holes 393 in the limited radial space of the direction restricting tool 391 is effective for making the film thickness in the radial direction uniform. Since the target 30 and the direction restricting tool 391 rotate, the through holes 393 do not need to be on the same straight line in the radial direction.
[0049]
Further, the length of each through hole 393 (L in FIG. ₂ If the length of the sputtered particles flying in the selected direction is increased, it is effective in increasing the magnetic anisotropy. However, L ₂ If the length is too long, the film formation rate may be too low due to a decrease in the number of sputtered particles that can pass through each through-hole 393. Considering these points, L ₂ Is appropriately determined.
[0050]
The width in the tangential direction of each through hole 393 (W in FIG. ₂ W) ₁ It is a little longer than That is, the cross-sectional shape of each through-hole 393 is not a circle but an ellipse. This is because more sputter particles are incident on the tangential direction component than the sputter particles having a radial direction component.
[0051]
Also, in order to make the film thickness in the radial direction uniform, it is necessary to consider the difference in distance from the center of rotation. Hereinafter, this point will be described with reference to FIGS. 4 and 7. FIG. 7 is a schematic plan view of the direction restricting tool 391.
[0052]
In FIG. 4, among the points on the surface of the substrate 9, a point close to the center is denoted by P. ₁ And a point far from the center is P ₂ And P ₁ H through hole 393 through which sputtered particles incident on ₁ And P ₂ H through hole 393 through which sputtered particles incident on ₂ And While the target 30 and the direction restricting tool 391 rotate once, P ₁ H seen from ₁ The movement speed of P is ₂ H seen from ₂ Slow compared to the movement speed of. Therefore, if each through-hole 393 is uniformly distributed in the radial direction, the radial film thickness distribution becomes non-uniform due to a difference in linear velocity due to a difference in radial position. That is, the closer to the center, the thicker the film thickness, and the farther from the center, the thinner.
[0053]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the distribution of the through holes 393 is sparser as it is closer to the center, and is densely distributed away from the center. In other words, the number of through-holes 393 when traced in the circumferential direction is small at a location close to the center and large at a location far from the center. That is, as shown in FIG. ₁ , R ₂ , R ₃ (R ₁ <R ₂ <R ₃ ), Radius r ₁ N is the number of through holes 393 on the circumference of ₁ , Radius r ₂ N is the number of through holes 393 on the circumference of ₂ , Radius r ₃ N is the number of through holes 393 on the circumference of ₃ N ₁ <N ₂ <N ₃ To be. More generally speaking, the size of the radius r and the number n of the through holes 393 on the circumference of the radius r are in a proportional relationship. Due to the distribution of the through holes 393, the difference in linear velocity due to the difference in the radial position described above can be corrected to make the film thickness uniform in the radial direction.
[0054]
Further, the partition plate 392 has technical significance for preventing the target 30 from being contaminated. That is, if there is no partition plate 392, the problem of mutual contamination of the target 30 occurs. That is, sputtered particles emitted from one target 30 may adhere to another target 30. Sputtered particles from other attached targets 30 are re-sputtered and emitted, but when each target 30 is formed of a different material, the target 30 emits what is not the original material of the target 30. Will be. In such a case, it becomes difficult to sufficiently control the distribution of the components of the thin film to be produced, and it is easy to form a thin film having a non-uniform component distribution.
In the present embodiment, since there is the partition plate 392, the sputtered particles emitted from one target 30 are suppressed from adhering to the other target 30. Therefore, cross contamination as described above is prevented.
[0055]
Next, another configuration of the cathode unit 3 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 6 again. As shown in FIGS. 2 and 6, the magnet mechanism 5 is provided in the cathode mounting frame 32. The magnet mechanism 5 is provided behind each target 30. The magnet mechanism 5 mainly includes a central magnet 51, a cylindrical peripheral magnet 52 that surrounds the central magnet 51, and a yoke 53 that connects the central magnet 51 and the peripheral magnet 52. As shown in FIG. 6, the magnetic field lines 50 generated by the central magnet 51 and the peripheral magnet 52 penetrate the target 30 and are formed in an arc shape in the discharge space in front of the target 30. Electrons are confined in a closed space formed by the target 30 and the magnetic force lines 50 while moving in a magnetron, and a highly efficient magnetron discharge is achieved.
[0056]
The yoke 53 has a disk shape slightly smaller than the target 30 and is provided upright. The central magnet 51 is, for example, a cylindrical shape, and the peripheral magnet 52 is, for example, an annular shape. The central axis of the target 30 and the central axis of the yoke 53 are coaxial, but the arrangement and shape of the central magnet 51 and the peripheral magnet 52 are asymmetric with respect to the central axis of the target 30. That is, the magnetic field formed by the magnet mechanism 5 is asymmetric with respect to the central axis of the target 30. This is to make the time-averaged magnetic field strength uniform on the surface of the target 30 when the magnet mechanism 5 rotates as will be described later.
[0057]
In addition, an auxiliary rotation mechanism that rotates each magnet mechanism 5 around a rotation axis coaxial with the center axis of the target 30 is provided. The auxiliary rotation mechanism rotates each magnet mechanism 5 by the rotational power of the rotation mechanism described above.
More specifically, the auxiliary rotation mechanism is mainly composed of a driven gear 361 provided in each magnet mechanism 5 and a stationary gear 362 that converts the rotation power of the rotation mechanism into the rotation power of each magnet mechanism 5. Yes.
The driven gear 361 is fixed to the lower surface of the yoke 53. The driven gear 361 is coaxial with the central axis of the target 30. A shaft bar 363 is fixed so as to extend horizontally from the center of the driven gear 361. The shaft rod 363 is held on the cathode mounting frame 32 via the bearing 7.
[0058]
On the other hand, the rotation drive source 351 of the rotation mechanism described above is attached to the base plate 300. The base plate 300 is provided in a vertical posture. The base plate 300 is provided with a spindle opening through which the spindle is inserted. A gear holder 360 is provided so as to extend horizontally from the edge of the spindle opening. The gear holder 360 is substantially cylindrical and coaxial with the reference axis A.
The stationary gear 362 is fixed to the tip of the gear holder 360. The gear teeth of the stationary gear 362 are coaxial with the reference axis A and face outward with respect to the reference axis A. As shown in FIG. 6, the stationary gear 362 is engaged with each driven gear 361. The positional relationship and meshing between the stationary gear 362 and each driven gear 361 are also shown in FIG.
[0059]
As can be seen from FIG. 6, each magnet mechanism 5 is connected to the cathode mounting frame 32 via the shaft rod 363, so that the main holder 31 is rotated by the rotation drive source 351, and each target 30 is moved to the reference axis A. When rotating around, each magnet mechanism 5 and each driven gear 361 also integrally rotate around the reference axis A (hereinafter, the rotation around the reference axis A is referred to as revolution). Since the driven gear 361 is engaged with the stationary gear 362 at a position from the reference axis A, the driven gear 361 rotates around the central axis coaxial with the target 30 (hereinafter, this rotation is referred to as rotation). Call). As the driven gear 361 rotates, the magnet mechanism 5 also rotates together. Eventually, the magnet mechanism 5 simultaneously performs the revolution around the reference axis A and the rotation around the central axis of the target 30. A bearing 7 is provided between the gear holder 360 and the unit mounting frame 6.
[0060]
On the other hand, a spindle 37 is provided so as to penetrate the center of the main holder 31. The spindle 37 holds the cavity forming plate 33, the backing plate 34, and the like at the tip portion. The spindle 37 has a columnar shape on the right side and a cylindrical shape on the left side with substantially the same diameter.
[0061]
A cylindrical portion on the right side of the spindle 37 (hereinafter referred to as a cylindrical portion) is provided with a refrigerant introduction path 371 for introducing a refrigerant into the cavity 330. The refrigerant introduction path 371 branches into three from the middle, and the branch destination is connected to the cavity 330 behind each target 30. Further, the cylinder portion is provided with a refrigerant discharge path 372 for discharging the refrigerant from each cavity 330. Although it is not clear from FIG. 6, three refrigerant discharge paths 372 are provided in each of the cavities 330.
[0062]
In the cylindrical portion on the left side of the spindle 37 (hereinafter referred to as a cylindrical portion), a refrigerant introduction pipe 373 connected to the refrigerant introduction path 371 and a refrigerant discharge pipe 374 connected to the refrigerant discharge path 372 are provided. Although only one is drawn in FIG. 6, the refrigerant discharge pipe 374 is provided in each of the refrigerant discharge paths 372.
[0063]
In addition, a power supply rod 381 is provided so as to penetrate the column portion and the cylindrical portion of the spindle 37. The power supply rod 381 supplies power for sputtering discharge to each target 30. Although only one power supply rod 381 is illustrated in FIG. 6, three power supply rods 381 are actually provided.
As shown in FIG. 6, the tip of the power supply rod 381 is in contact with the cavity forming plate 33. The cavity forming plate 33 and the backing plate 34 are made of metal such as stainless steel and copper, and are supplied with power to the target 30 via the cavity forming plate 33 and the backing plate 34. An insulating material (not shown) is provided between the power supply rod 381 and the spindle 37 and between the cavity forming plate 33 or the backing plate 34 and the spindle 37. For this reason, the power supplied by the power feeding rod 381 is prevented from leaking to the spindle 37 side.
[0064]
Along with the above-described revolution, the spindle 37 also revolves around the reference axis A. A slip ring 382 and a rotary joint 375 are provided so that power can be supplied and refrigerant can be circulated regardless of the revolution of the spindle 37. As shown in FIG. 6, the slip ring 382 is provided so as to surround the left end portion of the spindle 37. Each feed rod 381 is connected to the slip ring 382 by a cable. The slip ring 382 is connected to three sputter power sources 4 provided corresponding to the respective targets 30.
The slip ring 382 ensures conduction by bringing a leaf spring-shaped member into contact with the outer surface of the rotating cylindrical body. Examples of the slip ring 382 used here include “φ150-60 3ch SR” manufactured by Globe Tech.
[0065]
The rotary joint 375 is connected to the left end of the spindle 37. The rotary joint 375 is provided with a refrigerant inlet 376 connected to the refrigerant inlet pipe 373 and three refrigerant outlets 377 respectively connected to the refrigerant outlet pipe 374. The rotary joint ensures communication between the refrigerant introduction pipe 373 and the refrigerant introduction port 376 and communication between each refrigerant discharge pipe 374 and each refrigerant discharge port 377 regardless of the rotation of the spindle 37. As such a rotary joint 375, for example, a rotary joint 375KT-4-02-1W manufactured by Koyo Hydraulic Co., Ltd. can be used.
[0066]
The refrigerant introduction port 376 and each refrigerant discharge port 377 of the rotary joint 375 are connected via a pipe 378 and a circulator 379 as shown in FIG. The refrigerant maintained at a predetermined temperature by the circulator 379 is introduced into each cavity 330 via the refrigerant introduction port 376, the refrigerant introduction pipe 373, and each refrigerant introduction path 371. The refrigerant returns from each cavity 330 to the circulator 379 via each refrigerant discharge path 372, each refrigerant discharge pipe 374, and each refrigerant discharge port 377.
[0067]
The three power supply rods 381, the slip ring 382, and the three sputtering power sources 4 described above constitute a power supply system that supplies power for sputtering discharge to the target 30. And each sputter power supply 4 can adjust an output voltage independently, and the electric power supplied to the target 30 is controlled independently.
[0068]
In the structure of the cathode unit 3, a sealing member such as an O-ring is provided at a necessary position so that a vacuum leak maintained in the sputtering chamber 1 does not occur. In particular, in this embodiment, a magnetic fluid seal 61 is used between the unit mounting frame 6 and the main holder 31. The magnetic fluid seal 61 is a sealing member using a magnetic fluid, and prevents leakage from the space between the main holder 31 and the unit mounting frame 6 while allowing the main holder 31 to rotate.
[0069]
Next, the configuration of an apparatus other than the magnetic film creation chamber 1 will be described.
The under film forming chamber 85 shown in FIG. 1 is a chamber in which film formation is performed by sputtering, similar to the magnetic film forming chamber 1 described above. Since Cr, Cr alloy, or the like is used for the base film, the target 30 is made of such a material. As a configuration in the base film forming chamber 85, a normal stationary facing configuration in which the substrate 9 and the target 30 face each other may be stationary, or a configuration in which the target 30 rotates as described above. In some cases, film formation is performed using the same direction restricting tool 391. This is because if a magnetic film is formed on a base film having minute irregularities as shown in FIG. 5 on its surface, magnetic anisotropy may be imparted to the magnetic film by itself. Further, it is considered that the magnetic anisotropy can be further increased when the direction restrictor 391 is similarly used for the magnetic film.
[0070]
The preheat chamber 83 is a chamber that heats the substrate 9 to a predetermined temperature prior to film formation. The temperature of the substrate 9 to be maintained at the time of film formation is often room temperature or higher, and the substrate 9 is heated in the preheat chamber 83 so that the substrate 9 is at a predetermined high temperature when reaching the base film forming chamber 84 or the like. Is heated. Another purpose of heating is degassing, that is, release of occluded gas.
[0071]
The protective film creation chamber 86 is for creating the above-described DLC film as a protective film. The protective film creation chamber 86 is configured to create a DLC film by plasma CVD or sputtering. When using plasma CVD, CH ₄ An organic gas such as the above is introduced to form plasma by high frequency discharge. Gas decomposition occurs in the plasma to generate carbon, and a carbon film is deposited on the surface of the substrate 9. At this time, when the temperature of the substrate 9 is raised to a certain level, the film grows as a DLC film. Further, when a DLC film is formed by sputtering, a carbon target 30 is used.
In addition, the processing chamber 86 is configured as a lubrication layer forming chamber for forming a lubrication layer on the protective film, if necessary.
[0072]
Next, the operation of the apparatus according to the present embodiment will be described together with the description of the invention of the method. First, an unprocessed substrate 9 is mounted on the first carrier 2 in the load lock chamber 1. The carrier 2 moves to the preheat chamber 83 and the substrate 9 is preheated. At this time, the operation of mounting the unprocessed substrate 9 on the next carrier 2 is performed. When one tact time elapses, the carrier 2 moves to the base film forming chamber 84 and a base film is formed on the substrate 9. At this time, the next carrier 2 moves to the preheat chamber 83, the substrate 9 is preheated, and the operation of mounting the substrate 9 on the next carrier 2 is further performed in the load lock chamber 1.
[0073]
In this way, the carrier 2 moves every tact time, and processing is performed in the order of preheating, creation of the base film, creation of the magnetic film, and creation of the protective film. Then, after the protective film is formed, the carrier 2 reaches the unload lock chamber 2, and the substrate 9 that has been processed from the carrier 2 is collected. In the present embodiment, two base film creation chambers 84 are provided. Accordingly, the first base film forming chamber 84 is formed with a half thickness, and the base film forming chamber 84 is then formed with the remaining half thickness. This is the same in the magnetic film forming chamber 1 and the protective film forming chamber 86.
[0074]
In the above-described embodiment, the direction restricting tool 391 having a configuration in which a large number of through-holes 393 having an elliptical cross section is used. However, the direction restricting device 391 having a structure having slit-shaped or slot-shaped through holes may be used. . In some cases, the direction restricting tool 391 having a configuration in which a large number of through-holes having a cross-sectional shape such as a square, a polygon, a circle, a star, or the like is provided. Furthermore, the magnetic anisotropy is generally increased in the circumferential coercive force, but the radial coercive force may be increased.
In the above embodiment, the target 30 and the direction restricting tool 391 are integrally rotated with respect to the fixed substrate 9, but the substrate 9 is rotated with respect to the fixed target 30 and the direction restricting tool 391. But the same effect can be obtained.
[0075]
In the above embodiment, the hard disk is exclusively used as the magnetic recording disk, but other magnetic recording disks such as a flexible disk and a ZIP disk may be used. The present invention can also be used for a recording disk that uses an action other than magnetism as well as a magnetic action such as a magneto-optical disk (MO disk). Further, the invention of the method and apparatus for producing a magnetic film can be used for manufacturing a semiconductor memory or the like using a magnetic action such as MRAM (Magnetic Random Access Memory) in addition to the use of a magnetic recording disk.
[0076]
As described above, according to the method of the present invention, high magnetic anisotropy can be obtained without forming a texture, but the present invention does not exclude the formation of texture. When the film is formed while the texture is formed and the direction of the sputtered particles is regulated as in the present invention, a higher magnetic anisotropy can be obtained.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the first or third aspect of the present invention, high magnetic anisotropy can be obtained even without texture. Therefore, it is possible to increase the recording density by reducing the spacing while solving the problem of thermal fluctuation.
In addition, according to the second or fourth aspect of the invention, since the magnetic film is formed on the base film formed by selectively making a large amount of sputtered particles flying in the selected direction incident on the substrate, a higher magnetic difference is obtained. Isotropic.
Further, according to the invention described in claim 6, in addition to the above effect, an effect of uniforming the film thickness distribution in the circumferential direction can be obtained.
Further, according to the seventh aspect of the invention, in addition to the above effect, an effect of uniforming the film thickness distribution in the radial direction can be obtained.
According to the ninth aspect of the invention, in addition to the above effect, the effect of increasing the magnetic anisotropy in the circumferential direction can be further enhanced.
According to the invention of claim 11 or 12, a magnetic recording disk can be manufactured while obtaining the above effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a magnetic film creation / creation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side sectional view for explaining the configuration of a magnetic film forming chamber 1;
FIG. 3 is a schematic perspective view of a partition plate 392 and a direction restricting tool 391. FIG.
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a through hole 393 included in the direction restricting tool 391.
FIG. 5 is a side view for explaining the operation of the direction restricting tool 391;
6 is a cross-sectional view showing details of the cathode unit 3 shown in FIG. 2;
7 is a schematic plan view of a direction restricting tool 391. FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a problem of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic film creation chamber
11 Exhaust system
12 Gas introduction system
2 career
3 Cathode unit
30 targets
351 Rotation drive source
391 Directional Restrictor
392 divider
393 Through hole
4 Sputtering power supply
5 Magnet mechanism
9 Board

Claims (12)

磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成する磁性膜作成方法であって、
基板とカソードユニットを、中心軸が一致するように対向して設け、前記カソードユニットに前記中心軸の点を中心して円周上に均等間隔で複数のターゲットを取り付け、前記カソードユニットの前面に中心から分岐して延びる仕切板により前記複数のターゲットを仕切り、前記仕切り板に方向規制具を固定し、前記方向規制具に、前記カソードユニットのターゲットが取り付けられた面から基板側の面に貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔を通して、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち、保磁力又は磁化の強さを強くする方向である強化方向に沿った基板の表面上の仮想線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて磁性膜を作成することを特徴とする磁性膜作成方法。A method of creating a magnetic film by sputtering a target made of a magnetic material to form a magnetic film on the surface of a substrate,
A substrate and a cathode unit are provided facing each other so that their central axes coincide with each other, a plurality of targets are attached to the cathode unit at equal intervals around the center axis, and a center is provided on the front surface of the cathode unit. The plurality of targets are partitioned by a partition plate that branches off from the substrate, a direction restricting tool is fixed to the partition plate, and the direction restricting tool penetrates from the surface on which the target of the cathode unit is attached to the surface on the substrate side. A through-hole is provided, and among the sputtered particles emitted from the target by sputtering through the through-hole, an imaginary line on the surface of the substrate along the strengthening direction, which is a direction to increase the coercive force or the strength of magnetization, and the substrate A direction along a virtual plane formed by the surface normal and a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the surface normal of the substrate Magnetic film forming method is characterized in that the sputtering particles flying in a selected direction selectively number is incident on the substrate by creating a magnetic film. 非磁性材料より成るターゲットをスパッタして下地膜を作成した後、前記磁性膜を作成する磁性膜作成方法であって、
下地膜の作成の際、同様に、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち前記選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて下地膜を作成することを特徴とする請求項１記載の磁性膜作成方法。A method of creating a magnetic film after sputtering a target made of a non-magnetic material to create a base film,
In forming the base film, similarly, among the sputtered particles emitted from the target by sputtering, the sputtered particles flying in the selected direction are selectively incident on the substrate to form the base film. Item 2. A method for producing a magnetic film according to Item 1. 前記強化方向は、基板と同軸の円周に接する接線方向であり、前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであることを特徴とする請求項１又は２記載の磁性膜作成方法  The reinforced direction is a tangential direction in contact with a circumference coaxial with the substrate, and the through hole has a width in the radial direction of the substrate smaller than a width in the tangential direction. Or the magnetic film preparation method of 2 description 磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成する磁性膜作成装置であって、
スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子を選択的に通過させることにより磁性膜に磁気異方性を与える方向規制具がターゲットと基板との間に設けられており、
方向規制具は、保磁力又は磁化の強さを強くする方向である強化方向に沿った基板の表面上の仮想線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に通過させるものであり、
前記方向規制具は、前記選択方向に延びて貫通した貫通孔を多数有するものであり、
前記基板は磁気記録ディスク用の基板であり、前記強化方向は、基板と同軸の円周に接する接線方向であり、
前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであることを特徴とする磁性膜作成装置。A magnetic film creating apparatus for creating a magnetic film on a surface of a substrate by sputtering a target made of a magnetic material,
A direction control tool that gives magnetic anisotropy to the magnetic film by selectively passing sputtered particles emitted from the target by sputtering is provided between the target and the substrate,
The direction limiter is a direction along a virtual plane formed by an imaginary line on the surface of the substrate and a normal line on the surface of the substrate along the strengthening direction, which is a direction to increase the coercive force or the strength of magnetization. And selectively passing sputtered particles flying in a selected direction, which is a direction forming a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the normal of the surface of the substrate,
The direction restricting tool has a number of through-holes extending in the selection direction and penetrating therethrough,
The substrate is a substrate for a magnetic recording disk, and the reinforcing direction is a tangential direction in contact with a circumference coaxial with the substrate,
The magnetic film forming apparatus, wherein the through hole has a width in the radial direction of the substrate smaller than a width in the tangential direction. 非磁性材料より成るターゲットをスパッタして下地膜を作成した後、前記磁性膜を作成する磁性膜作成装置であって、
前記方向規制具と同様の方向規制具が前記非磁性材料よる成るターゲットと基板との間に設けられており、この方向規制具は、下地膜の作成の際、同様に、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち前記選択方向に飛行するスパッタ粒子を選択的に多く基板に入射させて下地膜を作成するものであることを特徴とする請求項４記載の磁性膜作成装置。A magnetic film creating apparatus for creating a magnetic film after sputtering a target made of a nonmagnetic material to create a base film,
A direction control tool similar to the direction control tool is provided between the target made of the non-magnetic material and the substrate, and this direction control tool is also released from the target by sputtering when forming the base film. 5. The magnetic film forming apparatus according to claim 4, wherein the base film is formed by selectively causing a large number of sputtered particles flying in the selected direction to enter the substrate. 固定された基板に対してターゲット及び方向規制具の組を一体に回転させるか、又は、固定されたターゲット及び方向規制具の組に対して基板を回転させる回転機構が設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の磁性膜作成装置。  A rotation mechanism for rotating the set of the target and the direction restricting tool integrally with respect to the fixed substrate or rotating the substrate with respect to the set of the fixed target and the direction restricting tool is provided. The magnetic film production apparatus according to claim 4 or 5. 前記多数の貫通孔は、基板の表面のうち、中心に近い点に入射するスパッタ粒子を通過させる貫通孔の数より、中心から遠い点に入射するスパッタ粒子を通過させる貫通孔の数の方が多くなるよう分布していることを特徴とする請求項６記載の磁性膜作成装置。  The number of through-holes is larger than the number of through-holes through which the sputter particles incident on a point near the center pass through the surface of the substrate. 7. The magnetic film forming apparatus according to claim 6, wherein the magnetic film forming apparatus is distributed so as to increase. 基板の表面に記録層用の磁性膜を作成する磁性膜作成工程を有する磁気記録ディスクの製造方法であって、
前記磁性膜作成工程は、磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成するものであり、
基板とカソードユニットを、中心軸が一致するように対向して設け、前記カソードユニットに前記中心軸の点を中心して円周上に均等間隔で複数のターゲットを取り付け、前記カソードユニットの前面に中心から分岐して延びる仕切板により前記複数のターゲットを仕切り、前記仕切り板に方向規制具を固定し、前記方向規制具に、前記カソードユニットのターゲットが取り付けられた面から基板側の面に貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔を通して、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち、基板と同軸の円周に接する接線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に飛行するスパッタ粒子を方向規制具により選択的に多く基板に入射させるとともに、ターゲットと方向規制具の組又は基板のどちらかを回転させながら前記磁性膜を作成することを特徴とする磁気記録ディスクの製造方法。A method of manufacturing a magnetic recording disk having a magnetic film creation step of creating a magnetic film for a recording layer on a surface of a substrate,
The magnetic film creating step is to create a magnetic film on the surface of the substrate by sputtering a target made of a magnetic material,
A substrate and a cathode unit are provided facing each other so that their central axes coincide with each other, a plurality of targets are attached to the cathode unit at equal intervals around the center axis, and a center is provided on the front surface of the cathode unit. partitioning the plurality of targets by a partition plate extending branched from the direction restricting mechanism is fixed to the partition plate, the direction restricting mechanism, penetrating from the surface in which the target is mounted in the cathode unit in the surface on the substrate side A direction along a virtual plane formed by a tangent line in contact with a circumference coaxial with the substrate and a normal line of the substrate surface among sputtered particles emitted from the target by sputtering through the through hole. The sputter particles flying in a selected direction, which is a direction that forms a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the normal of the surface of the substrate Together to enter the more selectively many substrate, method of manufacturing a magnetic recording disk, characterized by creating said magnetic layer while rotating either the target and the direction restricting mechanism set or substrate. 前記磁性膜作成工程は、非磁性材料より成るターゲットをスパッタして下地膜を作成した後、前記磁性膜を作成するものあり、
下地膜の作成の際、同様に、スパッタによりターゲットから放出されるスパッタ粒子のうち前記選択方向に飛行するスパッタ粒子を方向規制具により選択的に多く基板に入射させるとともに、ターゲットと方向規制具の組又は基板のどちらかを回転させながら下地膜を作成することを特徴とする請求項８記載の磁気記録ディスクの製造方法。In the magnetic film creating step, a base film is created by sputtering a target made of a nonmagnetic material, and then the magnetic film is created.
Similarly, when the base film is formed, among the sputtered particles emitted from the target by sputtering, the sputtered particles flying in the selected direction are selectively made incident on the substrate by the direction control tool, and the target and the direction control tool 9. The method of manufacturing a magnetic recording disk according to claim 8, wherein the base film is formed while rotating either the set or the substrate. 前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであることを特徴とする請求項８記載の磁気記録ディスクの製造方法。  9. The method of manufacturing a magnetic recording disk according to claim 8, wherein the through hole has a smaller width in the radial direction of the substrate than the width in the tangential direction. 磁性材料より成るターゲットをスパッタして基板の表面に磁性膜を作成する磁性膜作成装置であって、
中心軸が一致するように対向して設けられた基板とカソードユニットと、
前記カソードユニットに該中心軸の点を中心して円周上に均等間隔で取り付けられた複数のターゲットと、
前記カソードユニットの前面に中心から分岐して延びるように取り付けられた仕切板と、
前記仕切り板に固定された方向規制具と、を備え、
前記仕切板により、前記複数のターゲットを仕切る共に、
方向規制具に、保磁力又は磁化の強さを強くする方向である強化方向に沿った基板の表面上の仮想線と基板の表面の法線とによって形成される仮想面上に沿った方向であって、基板の表面の法線に対して０度より大きい所定の角度を成す方向である選択方向に、前記ターゲットから飛行するスパッタ粒子を選択的に通過させる貫通孔を設けたことを特徴とする磁性膜作成装置。A magnetic film creating apparatus for creating a magnetic film on a surface of a substrate by sputtering a target made of a magnetic material,
A substrate and a cathode unit provided facing each other so that the central axes coincide with each other;
A plurality of targets attached to the cathode unit at equal intervals on the circumference around a point of the central axis;
A partition plate attached to the front surface of the cathode unit so as to branch and extend from the center;
A direction regulating tool fixed to the partition plate,
While partitioning the plurality of targets by the partition plate,
In the direction along the imaginary plane formed by the imaginary line on the surface of the substrate along the strengthening direction, which is the direction to increase the coercive force or the strength of magnetization, and the normal to the surface of the substrate. A through hole for selectively passing sputtered particles flying from the target is provided in a selected direction, which is a direction that forms a predetermined angle greater than 0 degrees with respect to the normal line of the surface of the substrate. Magnetic film making device. 前記基板は磁気記録ディスク用の基板であり、前記強化方向は、基板と同軸の円周に接する接線方向であり、
前記貫通孔は、基板の径方向の幅が前記接線方向の幅に比べて小さいものであることを特徴とする請求項１１記載の磁性膜作成装置。The substrate is a substrate for a magnetic recording disk, and the reinforcing direction is a tangential direction in contact with a circumference coaxial with the substrate,
12. The magnetic film forming apparatus according to claim 11, wherein the through-hole has a smaller width in the radial direction of the substrate than the width in the tangential direction.

Images