CN103080369B - 在靶的背面具有沟的磁性材料溅射靶 - Google Patents
在靶的背面具有沟的磁性材料溅射靶 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103080369B CN103080369B CN201180024211.3A CN201180024211A CN103080369B CN 103080369 B CN103080369 B CN 103080369B CN 201180024211 A CN201180024211 A CN 201180024211A CN 103080369 B CN103080369 B CN 103080369B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- target
- ditch
- magneticsubstance
- sputtering
- sputtering target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3423—Shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3426—Material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
一种磁性材料溅射靶,其为厚度1~10mm的圆板状磁性材料溅射靶,其特征在于,在该靶的背面具有至少一个宽度5~20mm、深度0.1~3.0mm、以该圆板状靶的中心为中心的圆沟,各沟的间隔为10mm以上,并且在所述沟中填入有热导率为20W/m·K以上的非磁性材料。本发明的课题在于,为了消除靶为磁性材料时的缺点,进行使漏磁通密度增大的设计,增大等离子体的扩展,并且提高沉积速度,从而增加溅射效率,并且抑制局部的侵蚀,将靶表面的侵蚀均匀化,提高磁性材料靶的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及用于磁控溅射装置的磁性体靶,特别是可以提高漏磁通密度,可以稳定地放电的磁性体靶。
背景技术
一般而言,作为磁性体薄膜的形成方法,广泛使用溅射法。溅射装置有各种方式,在磁性体膜的成膜中,广泛使用生产率高的具有DC电源的磁控溅射装置。溅射法使用如下原理:将作为正电极的衬底与作为负电极的靶对置,在惰性气体气氛下在该衬底与靶间施加高电压而产生电场。
此时,惰性气体电离,形成由电子和阳离子构成的等离子体,该等离子体中的阳离子撞击靶(负电极)的表面时将构成靶的原子敲出,该飞出的原子附着到对置的衬底表面而形成膜。通过这样的一连串动作,构成靶的材料在衬底上形成膜。
所述磁控溅射法,是在靶的背侧设置磁铁使得在靶的表面沿与电场垂直的方向产生磁场而进行溅射的方法,在这样的正交电磁空间内可以实现等离子体的稳定化和高速化,具有可以增大溅射速度的特征。
但是,靶为磁性材料时,漏磁通密度小(导磁率大),因此等离子体的扩展变小,沉积速度下降,从而溅射效率降低,并且进行局部的侵蚀,因此具有靶表面的侵蚀不均匀的缺点。另外,局部侵蚀的部分决定着靶的寿命,因此存在使用效率比非磁性材料靶显著差的问题。
使用所述磁控溅射法时使用非磁性材料靶和强磁性材料靶时的导磁率(漏磁通密度)的示意图如图1所示。如图1所示,导磁率小时(漏磁通密度大时),靶表面的磁通密度增大。结果,等离子体扩散到广泛的范围,沉积速度的提高或低压力下的溅射等溅射效率提高。
另一方面,导磁率大时(漏磁通密度小时),靶表面的磁通密度减小。结果,随着溅射的进行,磁力线局部地集中于靶表面,因此侵蚀区域小,仅该部分被溅射。即,靶表面的侵蚀不均匀。
鉴于这样的问题,在现有技术中进行了下述的改良。例如,在下述专利文献1中,公开了磁性体靶允许磁力线充分地通过并且可以长时间使用的磁控式溅射装置。具体而言,为在靶载置台的下方具有磁场产生单元,产生与在衬底与磁性体靶之间形成的电场交叉的磁场,从而进行溅射的磁控式溅射装置,为具有在载置于所述靶载置台的状态下在所述磁场产生单元产生的磁力线通过的部位具有凹部的由磁性体材料构成的靶主体和填入所述靶主体的凹部的非磁性构件的磁控式溅射装置。填入凹部的非磁性构件使用Al、SiO2。
可以认为该专利文献1的技术基本上是有效的,但是,如图所示,凹部的位置限定在靶的中央和边缘,并且在填入材料为SiO2的情况下,热导率低,因此并不能说整体上具有提高磁性材料靶的使用效率的结构,可以说需要进一步改善。
另外,填入材料为Al的情况下,虽然具有热导率高的优点,但是为了进一步提高漏磁通密度、提高靶的使用效率,需要对凹部(沟)的形状进行设计。但是,不能说所述专利文献1中具有特别的改善。
在下述专利文献2中,记载了由钴等磁性体材料构成的以寿命长为目的的溅射靶。具体而言,具有第一部分和比第一部分厚的第二部分(第一部分的厚度为约1mm,第二部分的厚度为5mm以上),因此透过的磁场的强度的每一定时间内的累积值是第一部分比第二部分大,因此在第一部分透过磁场,在第二部分促进平行磁场的生成。
减小靶厚度的部分(第一部分)通过增厚背衬板的厚度来应对。由于仅调节靶的薄厚度,因此与前述专利文献1同样地不能说整体上具有提高磁性材料靶的使用效率的结构,可以说需要进一步改善。
在下述专利文献3中,公开了改善使用效率、实现长寿命化的强磁性体溅射靶,通过在最容易侵蚀的区域的两侧预先设置平行的沟,抑制局部的消耗,提高靶的使用效率。靶使用强磁性体(具体而言,Fe、Co、Ni的单独金属或者其合金、稀土金属Gd、Tb、Dy、Ho、Et、Tm等、Cu2MnAl(赫斯勒合金)、MnAl、MnBi等)或铁氧磁性体(磁铁矿等铁氧体、石榴石类等)。
沟的宽度为3~30mm、沟的深度为1~20mm、沟与沟的间隔为10~100mm。此为靶表面(溅射面)的加工,具有特殊的形态,因此与前述专利文献1同样地不能说整体上具有提高磁性材料靶的使用效率的结构,可以说需要进一步改善。
在下述专利文献4中,记载了一种磁控管阴极结构,在由中心磁铁和围绕该中心磁铁的外围磁铁构成的磁控管上载置背衬板,并将靶安装并支撑在该背衬板上,其特征在于,在该背衬板和/或靶内埋设用于引导来自该磁控管的磁场的软磁性磁轭,在该中心磁铁上配置的磁轭其上表面外径小于该中心磁铁的外径,和/或在该外围磁铁上配置的磁轭扩大了该中心磁铁与该外围磁铁的极间距离。
此时,在外围磁铁上配置的磁轭为特征,因此不能说整体上具有提高磁性材料靶的使用效率的结构,可以说需要进一步改善。
另外,在下述专利文献5中,提出了在靶为厚的磁体或强磁体时,在靶的溅射面上形成环状沟,并且在非溅射面上形成多个环状凸部和环状沟的磁控溅射装置。
此时,目标在于增大漏磁通,由于具有在靶的表面和背面分别形成凸部和凹部的结构,靶的结构复杂,具有制作复杂的缺点。
另外,由于在溅射面设置的环状沟,形成至少两个环状的边缘部,因此存在产生由于边缘部而引起的成膜不均匀的问题的可能性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3063169号公报
专利文献2:日本特开2003-138372号公报
专利文献3:日本特开平11-193457号公报
专利文献4:日本特开平2-205673号公报
专利文献5:日本特开2010-222698号公报
发明内容
本发明的课题在于提供一种磁性材料溅射靶,其适合磁控溅射,其中,通过在靶的背侧设置磁铁,使得在靶表面沿与电场垂直的方向产生磁场并进行溅射,可以在正交电磁空间内实现等离子体的稳定化和高速化,可以增大溅射速度,为了消除靶为磁性材料时的缺点,进行使漏磁通密度增大的设计,增大等离子体的扩展,并且提高沉积速度,从而增加溅射效率,并且抑制局部的侵蚀,将靶表面的侵蚀均匀化,提高磁性材料靶的使用效率。
为了解决上述课题,本发明人进行了广泛深入的研究,结果发现,通过在靶的背面设置沟,并且对该沟的形状和配置以及在沟中的填充物进行设计,可以增大漏磁通密度,增大等离子体的扩展,并且提高沉积速度,从而溅射效率增加,并且抑制局部的侵蚀,将靶表面的侵蚀均匀化,提高磁性材料靶的使用效率。
基于这样的发现,本发明提供如下发明。
1)一种磁性材料溅射靶,其为厚度1~10mm的圆板状磁性材料溅射靶,其特征在于,
在该靶的背面具有至少一个宽度5~20mm、深度0.1~3.0mm、以该圆板状靶的中心为中心的圆沟,各沟的间隔为10mm以上,并且在所述沟中填入有热导率为20W/m·K以上的非磁性材料。
所述圆沟是以圆板(圆盘)状靶的中心为中心划定的圆形沟,可以为一个,也可以为多个。所述圆沟如果为两个以上,则各自相互为“同心圆的沟”。根据需要,使用该“同心圆的沟”的术语,或者简称为“沟”进行说明。该圆沟形成在圆板(圆盘)状靶的中心与圆形的外围边缘之间。
2)如上述1)所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
所述沟的截面形状为U型、V型或凹型。
3)如上述1)或2)所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
所述沟中填入的非磁性材料为Ti、Cu、In、Al、Ag、Zn的单独金属或者以它们为主成分的合金。
4)如上述1)至3)中任一项所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
靶的饱和磁化密度大于2000G(高斯),并且最大导磁率μmax大于10。
5)如上述1)至4)中任一项所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
磁性材料靶包含选自Co、Fe、Ni或Gd的一种以上元素或者以它们为主成分的合金的强磁性材料。
6)一种磁性材料溅射靶,其特征在于,
其为在上述5)所述的强磁性材料中分散有选自氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物和碳的一种以上非磁性材料的烧结体靶。
7)如上述5)或6)所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
含有0.5原子%以上且50原子%以下的选自Cr、B、Pt、Ru、Ti、V、Mn、Zr、Nb、Mo、Ta、W和Si的一种以上元素。
发明效果
本申请发明的溅射靶具有如下优良效果:可以提供适合磁控溅射的磁性材料溅射靶,可以增大漏磁通密度,由此可以增大等离子体的扩展,并且提高沉积速度,从而使溅射效率增加,并且可以抑制局部的侵蚀,使靶表面的侵蚀均匀化,可以提高磁性材料靶的使用效率。
附图说明
图1是使用磁控溅射法时、使用非磁性材料靶与强磁性材料靶时的导磁率(漏磁通密度)的示意图。
图2是表示比较例1所示的离靶中心的距离与侵蚀深度的关系的图。
图3是表示实施例1所示的离靶中心的距离与侵蚀深度的关系的图。
图4是表示在磁性材料溅射靶上形成沟,在沟中填入有非磁性材料的一例的图。
具体实施方式
本发明的磁性材料溅射靶为圆板状(圆盘状)的靶,在靶的背面形成沟。该沟的位置希望形成在难以被侵蚀的部分,但是,该位置依赖于磁控溅射装置,因此不建议将其位置固定。
当然,需要使用对磁控溅射装置没有影响的、可以应用于广泛范围的磁性材料靶。如果预先将磁控溅射装置固定(规定),并知晓难以被侵蚀的部分,则在该位置进行沟加工即可,这是不言而喻的。
本发明的磁性材料溅射靶的圆板状靶的厚度可以应用于1~10mm。但是,该厚度意味着适合的靶厚度,因此可以容易地理解:具有该厚度以上的厚度的磁性材料溅射靶也是有效的。
在本发明的磁性材料溅射靶的背面形成的沟,具有至少一个宽度为5~20mm,深度为0.1~3.0mm的圆沟(圆形沟)。该圆沟是以圆板状靶的中心为中心划定的沟,两个以上圆沟的情况下,分别由同心圆状沟构成。
两个同心圆状沟的情况下,各同心圆状沟的间隔为10mm以上。在圆板状板的中心部不需要沟。
所述圆沟或同心圆状沟,不需要形成于靶的中心部或边缘部。如上所述,靶的厚度为1~10mm的范围,因此深度需要对应厚度进行调节。沟的宽度取决于各个圆沟的个数,可以在5~20mm内调节。
增加各个圆沟时,各沟的宽度可以减少。这些可以根据磁性材料靶的种类任意调节。
将沟的深度设定为3mm以下的理由是因为:超过3mm时,虽然取决于靶的材质或厚度,但是沟部分的靶强度弱,在溅射中由于靶的热膨胀,产生靶破裂的问题的可能性高。
另外,沟的深度小于0.1mm时,几乎观察不到提高漏磁通密度的效果,因此需要设定为0.1mm以上。
另外,沟的宽度也取决于侵蚀的形状,但是多数情况下希望调节到5~20mm。这是因为,小于5mm时几乎观察不到提高漏磁通密度的效果,超过20mm时在靶上加工沟时产生靶翘曲等问题。
沟之间的间隔取决于靶的大小,从确保靶的强度的观点考虑,优选设定为10mm以上,如果是本申请示例的靶的大小(直径165.1mm),则最大为100mm以下。
另外,本申请发明的一个要件是,在所述各沟中填入有热导率为20W/m·K以上的非磁性材料。该“填入”的含义可以是固体的非磁性材料的嵌入,也可以是将熔融的非磁性材料注入沟中后的凝固物。另外,可以将固体的非磁性材料紧贴在沟上,在熔点以下的温度条件下以尽量不产生塑性变形的程度进行加压,利用在接合面间产生的原子扩散进行接合。所述“填入”包括所有这些情况。
溅射时等离子体导致热的产生,因此背衬板起到除去该热的作用,该热导率为20W/m·K以上时具有有效的除热效果。
磁性材料溅射靶的所述沟的截面形状可以为U型、V型或凹型。这些沟多数情况下是在制作靶后利用车床等切削而形成,因此U型、V型或凹型可以说是容易制作的。但是,可以容易理解:不限于这些形状。即,本申请发明包括这些形状以及它们的等价物。
在磁性材料溅射靶上形成沟的一例如图4所示。该图4是磁性材料溅射靶的截面图,此时的靶上形成的沟具有凹型的截面形状,显示了在该沟中填入有非磁性材料的形态。
作为填入沟中的非磁性材料,期望为Ti、Cu、In、Al、Ag、Zn的单独金属或者以它们为主成分的合金。这是因为,这些不仅是非磁性材料,而且热传导性也优良。
从该意义上来说,不建议使用属于非磁性材料的例如氧化物等。因为热传导性差。
另外,作为填入的非磁性材料,只要是与磁性材料靶的材料相比热导率高的材料即可,可以使用Co-Cr合金等。
通过磁控溅射法成膜时,靶的饱和磁化密度超过2000G(高斯)并且最大导磁率μmax大于10时特别有效。另外,磁性材料靶可以适用于选自Co、Fe、Ni或Gd的一种以上元素或者以它们为主成分的合金的强磁性材料,是有效的。
对于在上述强磁性材料中分散有包含氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、碳的非磁性材料的烧结体靶也是有效的,这是容易理解的。另外,对于所述磁性材料溅射靶中添加有0.5原子%以上且50原子%以下的选自Cr、B、Pt、Ru、Ti、V、Mn、Zr、Nb、Mo、Ta、W和Si的一种以上元素的靶也是有效的。
实施例
以下,基于实施例和比较例进行说明。另外,本实施例仅是一例,无论如何不限于该例。即,本发明仅由权利要求的范围来限制,本发明还包括本发明所包含的实施例以外的各种变形。
(实施例1~4和比较例1~2的共同事项)
制作靶组成为69Co-6Cr-15Pt-10SiO2(摩尔%),尺寸为直径165.1mm、厚度6.35mm的圆板状靶。使用该靶的边角料用B-H磁滞回线仪(B-H tracer)测定的最大导磁率为18,饱和磁化密度为7300G(高斯)。
然后,根据ASTM F2086-01(Standard Test Method for Pass ThroughFlux of Circular Magnetic Sputtering Targets(圆形磁性溅射靶磁通量的标准测试方法),方法2)进行漏磁通密度的测定。测定程序的详情省略,将靶的中心固定,将旋转0度、30度、60度、90度、120度测定的漏磁通密度除以ASTM定义的参考场(reference field)的值,并乘以100以百分数表示。
而且,对这五点取平均而得到的结果作为平均漏磁通密度(%)记载于表中。然后,将该靶用磁控溅射装置进行溅射,以50kWhr放电后,测定侵蚀的形状。
图2是在背面未形成圆沟的靶,表示从包含该靶中心的厚度方向截面观察时的侵蚀线的代表图,图3是在背面形成有圆沟的靶,表示从包含该靶中心的厚度方向截面观察时的侵蚀线的代表图。这些以下进行详细说明。
(比较例1)
然后,准备多个前述成分组成的靶。此时,圆沟或同心圆的沟均未形成。结果,平均漏磁通密度为39.1%,溅射的效率低。结果如表1所示。
从比较例1的靶的中心(0.00mm)向靶的外围附近(距离中心80.0mm)受到侵蚀的形态(侵蚀线)如图2所示。从该图2明显可以看出,靶的中心部和外缘部的侵蚀少,并且中心部与外周部间侵蚀线剧烈起伏,偏差大。
可见,圆板状的靶得到了漏磁通密度低,整体的靶的使用效率差的结果。
(比较例2)
然后,准备多个前述成分组成的靶,在图2中在难以侵蚀的区域(侵蚀浅的区域≈非侵蚀区域)设置两个同心圆状沟。沟的位置和沟的形状如表1所示。另外,此时,为在沟中未进行填入的例子。
两个沟为相同形状。此时的平均漏磁通密度如表1所示。与没有沟的情况(比较例1)相比,确认平均漏磁通密度提高。但是,使用溅射装置将该靶进行10kWhr放电后,在以靶背面的沟部分为中心观察到烧焦的痕迹(氧化形态)。可以认为,在溅射装置中,通常具有在靶背面侧接触冷却板,除去溅射时的热的机构,但是沟的部分中靶与冷却板的接触不充分,因此靶加热,从而产生上述问题。
表1
(实施例1)
在实施例1中,使用靶组成为69Co-6Cr-15Pt-10SiO2(摩尔%),尺寸为直径165.1mm、厚度6.35mm的圆板状靶,在离中心20mm、45mm的位置处形成宽5mm、深1.0mm的凹状圆沟,在该沟中注入熔融的In(热导率81W/m·K)将沟填埋。
使用这样制作的靶实施溅射。这些沟的条件和平均漏磁通密度如表1所示。另外,该实施例1的靶的从中心(0.00mm)向靶的外围附近(距离中心80.0mm)受到侵蚀的形态(侵蚀线)如图3所示。
如该图3所示,在离靶的中心10.0mm~70.0mm间,几乎没有侵蚀线的起伏,表示其间的靶的侵蚀均匀地进行。结果,未使用的靶的部分少,使用效率增大。这种不同与上述图2所示的比较例1相比,可以看出该侵蚀的差异明显。
在实施例1中,确认平均漏磁通密度提高到42.1%。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例2这样的问题。
(实施例2)
在实施例2中,与实施例1同样地使用靶组成为69Co-6Cr-15Pt-10SiO2(摩尔%),尺寸为直径165.1mm、厚度6.35mm的圆板状靶,在离中心20mm、45mm的位置处形成宽10mm、深1.5mm的凹状圆沟,另外,制作与该沟形状相同的无氧铜(热导率391W/m·K)构成的环并填入沟中。使用这样制作的靶实施溅射。
这些沟的条件和平均漏磁通密度如表1所示。在该实施例2中,确认平均漏磁通密度为45.9%,与实施例1相比进一步提高。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例2这样的问题。
(实施例3)
在实施例3中,与实施例1同样地使用靶组成为69Co-6Cr-15Pt-10SiO2(摩尔%),尺寸为直径165.1mm、厚度6.35mm的圆板状靶,在离中心20mm、45mm的位置处形成宽10mm、深2.0mm的凹状圆沟,另外,制作与该沟形状相同的Al(热导率237W/m·K)构成的环并填入沟中。使用这样制作的靶实施溅射。
这些沟的条件和平均漏磁通密度如表1所示。在该实施例3中,确认平均漏磁通密度为50.2%,与实施例2相比进一步提高。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例2这样的问题。
(实施例4)
在实施4中,与实施例1同样地使用靶组成为69Co-6Cr-15Pt-10SiO2(摩尔%),尺寸为直径165.1mm、厚度6.35mm的圆板状靶,在离中心20mm、45mm的位置处形成宽10mm、深2.5mm的凹状圆沟,另外,制作与该沟形状相同的Co-30原子%Cr合金(热导率96W/m·K)构成的环并填入沟中。使用这样制作的靶实施溅射。
这些沟的条件和平均漏磁通密度如表1所示。在实施例4中,确认平均漏磁通密度为54.0%,与实施例3相比进一步提高。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例2这样的问题。
(实施例5~7与比较例3~4的共同事项)
准备组成为85Co-15Cr(摩尔%)的靶原材料。用B-H磁滞回线仪测定该材料时的最大导磁率为25,饱和磁化密度为约7000G(高斯)。
(比较例3)
然后,由该原材料制作尺寸为直径165.1mm、厚度6.35mm的圆板状靶。测定该靶的平均漏磁通密度为52.1%。与比较例1相比,平均漏磁通密度提高,但是认为这是磁性材料本身的差异而引起的。
(比较例4)
然后,准备多个前述成分组成的靶,在预计难以侵蚀的区域设置三个截面为V型的同心圆状沟。沟的位置和沟的形状如表2所示,在离中心25mm、45mm、75mm位置处形成宽5mm、深1.0mm的V型沟。
使用该靶进行溅射时的平均漏磁通密度如表2所示。与无沟的情况(比较例3)相比,平均漏磁通密度提高到56.0%。
但是,使用溅射装置对该靶进行1kWhr放电后,靶翘曲,放电停止。可以认为这是因为在沟的部分靶与冷却板的接触不充分,因此靶局部异常加热。
表2
(实施例5)
在实施例5中,使用组成为85Co-15Cr(摩尔%)的靶材料,然后准备多个该成分组成的靶,在预计难以侵蚀的区域设置三个截面为V型的同心圆状沟。沟的位置和沟的形状如表2所示,在离中心25mm、45mm、75mm位置处形成宽5mm、深1.0mm的V型沟。
另外,制作与这些沟形状相同的Ti(热导率21.9W/m·K)构成的环,并使用In作为焊料填入沟中。使用这样制作的靶实施溅射。此时的平均漏磁通密度如表2所示。
在实施例5中,确认平均漏磁通密度提高到56.0%。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例4这样的问题。
(实施例6)
在实施例6中,与实施例5同样地使用组成为85Co-15Cr(摩尔%)的靶材料,然后准备多个该成分组成的靶,在预计难以侵蚀的区域设置三个截面为V型的同心圆状沟。沟的位置和沟的形状如表2所示,在离中心25mm、45mm、75mm位置处形成宽10mm、深1.5mm的V型沟。
另外,制作与这些沟形状相同的Ag(热导率429W/m·K)构成的环,并使用In作为焊料填入沟中。使用这样制作的靶实施溅射。此时的平均漏磁通密度如表2所示。
在实施例6中,确认平均漏磁通密度为59.7%,比实施例5提高。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例4这样的问题。
(实施例7)
在实施例7中,与实施例5同样地使用组成为85Co-15Cr(摩尔%)的靶材料,然后准备多个该成分组成的靶,在预计难以侵蚀的区域设置三个截面为V型的同心圆状沟。沟的位置和沟的形状如表2所示,在离中心25mm、45mm、75mm位置处形成宽10mm、深2.0mm的V型沟。
另外,制作与这些沟形状相同的Zn(热导率116W/m·K)构成的环,并使用In作为焊料填入沟中。使用这样制作的靶实施溅射。此时的平均漏磁通密度如表2所示。
在实施例7中,确认平均漏磁通密度为65.4%,比实施例6提高。另外,实际上将这些靶进行溅射的结果是,未产生比较例4这样的问题。
如上所示,可以增大漏磁通密度,由此可以增大等离子体的扩展,并且提高沉积速度,从而可以增加溅射效率,并且可以抑制局部的侵蚀,可以将靶表面的侵蚀均匀化,提高磁性材料靶的使用效率。
上述的实施例和比较例中,列举了沟的截面为凹沟的例子和V型沟的例子,但是即使是U型沟也可以得到同样的效果。即,观察到与实施例1同样的侵蚀线。
关于本申请发明的靶中形成的沟的尺寸、间隔、形状、填入材料,只要在本申请发明的范围内,则可以得到同等的效果。
实施例中列举了Co、Cr、Pt、SiO2系的磁性材料例子,但是,完全可以应用于选自Co、Fe、Ni或Gd的一种以上元素或者以它们为主成分的合金的强磁性材料的溅射靶,可以得到同等的效果。
产业实用性
本申请发明的磁性材料靶具有如下优良效果:可以增大漏磁通密度,由此可以增大等离子体的扩展,并且提高沉积速度,从而可以增加溅射效率,并且可以抑制局部的侵蚀,可以将靶表面的侵蚀均匀化,提高磁性材料靶的使用效率,因此可以提供适合磁控溅射的磁性材料溅射靶。
Claims (6)
1.一种磁性材料溅射靶,其为用于磁控溅射装置且厚度1~10mm的圆板状磁性材料溅射靶,其特征在于,
在该靶的背面具有至少两个宽度5~20mm、深度0.1~3.0mm、以该圆板状靶的中心为中心的圆沟,各沟的间隔为10mm以上,该圆板状靶的中心不具有沟,所述沟的截面形状为U型、V型或凹型,并且在所述沟中填入有热导率为20W/m·K以上的Ti、Cu、In、Al、Ag、Zn的单独金属或者以它们为主成分的合金的非磁性材料。
2.如权利要求1所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
靶的饱和磁化密度大于2000G(高斯),并且最大导磁率μmax大于10。
3.如权利要求1或2所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
磁性材料靶包含选自Co、Fe、Ni或Gd的一种以上元素或者以它们为主成分的合金的强磁性材料。
4.一种磁性材料溅射靶,其特征在于,
其为在权利要求3所述的强磁性材料中分散有选自氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物和碳的一种以上非磁性材料的烧结体靶。
5.如权利要求3所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
含有0.5原子%以上且50原子%以下的选自Cr、B、Pt、Ru、Ti、V、Mn、Zr、Nb、Mo、Ta、W和Si的一种以上元素。
6.如权利要求4所述的磁性材料溅射靶,其特征在于,
含有0.5原子%以上且50原子%以下的选自Cr、B、Pt、Ru、Ti、V、Mn、Zr、Nb、Mo、Ta、W和Si的一种以上元素。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010-166086 | 2010-07-23 | ||
JP2010166086 | 2010-07-23 | ||
PCT/JP2011/063216 WO2012011329A1 (ja) | 2010-07-23 | 2011-06-09 | ターゲットの裏面に溝を備えた磁性材スパッタリングターゲット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103080369A CN103080369A (zh) | 2013-05-01 |
CN103080369B true CN103080369B (zh) | 2015-01-21 |
Family
ID=45496758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201180024211.3A Active CN103080369B (zh) | 2010-07-23 | 2011-06-09 | 在靶的背面具有沟的磁性材料溅射靶 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130087454A1 (zh) |
JP (1) | JP5596118B2 (zh) |
CN (1) | CN103080369B (zh) |
MY (1) | MY160316A (zh) |
SG (1) | SG185023A1 (zh) |
TW (1) | TWI515322B (zh) |
WO (1) | WO2012011329A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204777U1 (ru) * | 2021-01-29 | 2021-06-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Распыляемый блок магнетрона для осаждения композиционных пленок TixMoyCr1-x-yN |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7086514B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2022-06-20 | Jx金属株式会社 | コバルト製又はコバルト基合金製スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
US11532470B2 (en) * | 2018-11-27 | 2022-12-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Analyzing method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101067199A (zh) * | 2006-05-02 | 2007-11-07 | 山阳特殊制钢株式会社 | Fe-Co系靶材及其制造方法 |
CN101680082A (zh) * | 2007-06-18 | 2010-03-24 | 应用材料股份有限公司 | 具有提高的寿命和溅射均匀度的溅射靶材 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60202543A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気記録媒体の製造方法 |
JPS60221570A (ja) * | 1984-04-18 | 1985-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | スパツタリング用タ−ゲツト電極 |
JP3063169B2 (ja) * | 1990-12-26 | 2000-07-12 | 株式会社島津製作所 | マグネトロン式スパッタリング装置 |
JP2000160333A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Hitachi Ltd | スパッタリング用ターゲットおよびそれを用いたスパッタリング装置ならびに半導体装置の製造方法 |
JP2002155357A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Sanyo Shinku Kogyo Kk | マグネトロンスパッタ方法とその装置 |
JP2004339586A (ja) * | 2003-05-19 | 2004-12-02 | Mitsubishi Materials Corp | 磁気記録膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法 |
JP4845836B2 (ja) * | 2007-09-03 | 2011-12-28 | 株式会社アルバック | マグネトロンスパッタカソード |
JP2009132975A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Mitsubishi Materials Corp | 比透磁率の低い垂直磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲット |
JP4382867B1 (ja) * | 2009-01-22 | 2009-12-16 | 順 上野 | ターゲット構造及びターゲット構造の製造方法 |
JP5502442B2 (ja) * | 2009-02-26 | 2014-05-28 | キヤノンアネルバ株式会社 | マグネトロンスパッタカソード、マグネトロンスパッタ装置及び磁性デバイスの製造方法 |
JP2009221608A (ja) * | 2009-07-07 | 2009-10-01 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | スパッタリングターゲット |
-
2011
- 2011-06-09 JP JP2012501069A patent/JP5596118B2/ja active Active
- 2011-06-09 SG SG2012078960A patent/SG185023A1/en unknown
- 2011-06-09 US US13/703,958 patent/US20130087454A1/en not_active Abandoned
- 2011-06-09 WO PCT/JP2011/063216 patent/WO2012011329A1/ja active Application Filing
- 2011-06-09 MY MYPI2012004722A patent/MY160316A/en unknown
- 2011-06-09 CN CN201180024211.3A patent/CN103080369B/zh active Active
- 2011-06-17 TW TW100121188A patent/TWI515322B/zh active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101067199A (zh) * | 2006-05-02 | 2007-11-07 | 山阳特殊制钢株式会社 | Fe-Co系靶材及其制造方法 |
CN101680082A (zh) * | 2007-06-18 | 2010-03-24 | 应用材料股份有限公司 | 具有提高的寿命和溅射均匀度的溅射靶材 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
JP昭60-202543A 1985.10.14 * |
JP昭60-221570A 1985.11.06 * |
JP特开2004-339586A 2004.12.02 * |
JP特开2009-132975A 2009.06.18 * |
JP特开2009-221608A 2009.10.01 * |
JP特开平4-224676A 1992.08.13 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204777U1 (ru) * | 2021-01-29 | 2021-06-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Распыляемый блок магнетрона для осаждения композиционных пленок TixMoyCr1-x-yN |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012011329A1 (ja) | 2012-01-26 |
TWI515322B (zh) | 2016-01-01 |
MY160316A (en) | 2017-02-28 |
JPWO2012011329A1 (ja) | 2013-09-09 |
JP5596118B2 (ja) | 2014-09-24 |
US20130087454A1 (en) | 2013-04-11 |
TW201209211A (en) | 2012-03-01 |
CN103080369A (zh) | 2013-05-01 |
SG185023A1 (en) | 2012-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW500818B (en) | A method of making a high magnetic flux, planar, ferromagnetic sputter target for use in magnetron cathode sputtering, and a planar ferromagnetic sputter target for use in magnetron cathode sputtering | |
US20070034299A1 (en) | Rare earth - iron - bron based magnet and method for production thereof | |
US20110220494A1 (en) | Methods and apparatus for magnetron metallization for semiconductor fabrication | |
CN103080369B (zh) | 在靶的背面具有沟的磁性材料溅射靶 | |
JP2009149973A (ja) | スパッタリング装置およびスパッタリング方法 | |
WO2011092027A1 (en) | Sputtering target | |
JP5910150B2 (ja) | プラズマ処理用マグネトロン電極 | |
WO2008152135A1 (en) | Multitarget sputter source and method for the deposition of multi-layers | |
JP2006179963A (ja) | Nd−Fe−B系磁石 | |
TW201335411A (zh) | 磁控濺鍍用磁場產生裝置 | |
US20070007130A1 (en) | Enhanced magnetron sputtering target | |
JP3766762B2 (ja) | マグネトロンスパッタリング方法および装置 | |
US8052852B2 (en) | Magnetron sputtering cathode mechanism | |
TW201812065A (zh) | 靶材裝置、濺鍍裝置 | |
JPH1136065A (ja) | ニッケルを主成分とする導体層の形成方法 | |
EP4012746A9 (en) | Cozrta(x) sputtering target with improved magnetic properties | |
CN204727942U (zh) | 一种高功率磁控溅射靶 | |
CN221320071U (zh) | 一种磁控溅射装置及系统 | |
JP4353323B2 (ja) | 強磁性体タ−ゲット用バッキングプレ−トおよび強磁性体タ−ゲット/バッキングプレ−ト組立体 | |
JPH0241585B2 (zh) | ||
JPS5813622B2 (ja) | マグネトロン型スパッタ装置 | |
JPH1180943A (ja) | マグネトロンスパッタカソード | |
JPH02205673A (ja) | マグネトロンカソード構造 | |
JPH02200775A (ja) | スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 | |
CN111996505A (zh) | 磁控溅射铁磁性靶材的装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Tokyo, Japan Patentee after: JX NIPPON MINING & METALS CORPORATION Address before: Tokyo, Japan Patentee before: JX Nippon Mining & Metals Corporation |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |