JP2001200356A - 低透磁率コバルトスパッターターゲットの製造方法 - Google Patents
低透磁率コバルトスパッターターゲットの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、単相ｈ．ｃ．ｐ．構造及び材料の
固有の透磁率よりも小さな透磁率を有する高純度コバル
トスパッターターゲットを提供する。 【解決手段】 実質的に純なコバルトをキャストしかつ
速度１５℃／分以下でゆっくり冷却して単相ｈ．ｃ．
ｐ．結晶構造のキャストされたターゲットを形成する。
このキャストされたターゲットを温度少なくとも約１０
００℃で熱間加工して歪み約６５％又はそれ以上をコバ
ルト材料の中に付与し、続いて速度１５℃／分以下のよ
うに室温にゆっくり、調節して冷却して単相ｈ．ｃ．
ｐ．結晶構造を保つ。次いで、冷却されたターゲットを
実質的に室温で冷間加工して歪み約５〜２０％を付与す
る。この方法によって加工されたスパッターターゲット
は、透磁率約９未満、サイズが約７０〜１６０μｍの範
囲の粒子サイズ及び平均サイズ約１３０μｍを有する。
固有の透磁率よりも小さな透磁率を有する高純度コバル
トスパッターターゲットを提供する。 【解決手段】 実質的に純なコバルトをキャストしかつ
速度１５℃／分以下でゆっくり冷却して単相ｈ．ｃ．
ｐ．結晶構造のキャストされたターゲットを形成する。
このキャストされたターゲットを温度少なくとも約１０
００℃で熱間加工して歪み約６５％又はそれ以上をコバ
ルト材料の中に付与し、続いて速度１５℃／分以下のよ
うに室温にゆっくり、調節して冷却して単相ｈ．ｃ．
ｐ．結晶構造を保つ。次いで、冷却されたターゲットを
実質的に室温で冷間加工して歪み約５〜２０％を付与す
る。この方法によって加工されたスパッターターゲット
は、透磁率約９未満、サイズが約７０〜１６０μｍの範
囲の粒子サイズ及び平均サイズ約１３０μｍを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低い透磁率を有
し、それによりカソードマグネトロンスパッターする間
ターゲットの表面における漏洩磁束を改良した純なコバ
ルトスパッターターゲットに関する。
し、それによりカソードマグネトロンスパッターする間
ターゲットの表面における漏洩磁束を改良した純なコバ
ルトスパッターターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】強磁性材料で造られたスパッターターゲ
ットは、データ記憶やＶＬＳＩ（大規模集積回路）／半
導体のような産業における薄膜蒸着にとって重要であ
る。マグネトロンカソードスパッタリングは、磁性薄膜
をスパッターする一手段である。
ットは、データ記憶やＶＬＳＩ（大規模集積回路）／半
導体のような産業における薄膜蒸着にとって重要であ
る。マグネトロンカソードスパッタリングは、磁性薄膜
をスパッターする一手段である。
【０００３】カソードスパッタリングプロセスは、強磁
性材料で構成されるターゲットをイオン衝撃することを
伴う。ターゲットは、アルゴンのような不活性ガスを収
容する排気された室においてカソードアセンブリーの一
部を形成する。室内のカソードアセンブリーとアノード
との間に電場をかけ、ガスをカソードの表面から噴出さ
れる電子と衝突させることによってイオン化させ、ター
ゲット表面と基材との間にプラズマを形成する。陽ガス
イオンはカソード表面に引き付けられ、イオンがターゲ
ットにぶつかり、次いで囲いを横断し、アノード電位に
又はアノード電位近くに保たれる支持体上に位置される
基材に薄膜として付着する際に、材料の粒子が追い出さ
れる。
性材料で構成されるターゲットをイオン衝撃することを
伴う。ターゲットは、アルゴンのような不活性ガスを収
容する排気された室においてカソードアセンブリーの一
部を形成する。室内のカソードアセンブリーとアノード
との間に電場をかけ、ガスをカソードの表面から噴出さ
れる電子と衝突させることによってイオン化させ、ター
ゲット表面と基材との間にプラズマを形成する。陽ガス
イオンはカソード表面に引き付けられ、イオンがターゲ
ットにぶつかり、次いで囲いを横断し、アノード電位に
又はアノード電位近くに保たれる支持体上に位置される
基材に薄膜として付着する際に、材料の粒子が追い出さ
れる。
【０００４】スパッタリングプロセスは、単に電場にお
いて実施されることができ、付着速度の実質的な増大
は、マグネトロンカソードスパッタリングによって可能
であり、その場合、アーチをかけられた磁場が、スパッ
ターターゲットの表面上に閉ループで形成され、電場上
に重ねられる。アーチをかけられた閉ループ磁場は、電
子をターゲットの表面に隣接した環領域に閉じ込め、そ
れにより電子とガス原子との間の衝突を増加させてその
アルゴン中の対応するイオン数の増大を生成する。磁場
は、１つ以上の磁石をターゲットの後ろに置くことによ
って生じさせるのが典型的である。この手順は、ターゲ
ットの表面上に漏洩磁場を生成し、それでプラズマ密度
を増大させ得る。
いて実施されることができ、付着速度の実質的な増大
は、マグネトロンカソードスパッタリングによって可能
であり、その場合、アーチをかけられた磁場が、スパッ
ターターゲットの表面上に閉ループで形成され、電場上
に重ねられる。アーチをかけられた閉ループ磁場は、電
子をターゲットの表面に隣接した環領域に閉じ込め、そ
れにより電子とガス原子との間の衝突を増加させてその
アルゴン中の対応するイオン数の増大を生成する。磁場
は、１つ以上の磁石をターゲットの後ろに置くことによ
って生じさせるのが典型的である。この手順は、ターゲ
ットの表面上に漏洩磁場を生成し、それでプラズマ密度
を増大させ得る。
【０００５】スパッターターゲット表面からの粒子の浸
食は、閉ループ磁場の形状に相当する比較的に狭い環形
状の領域において起きるのが普通である。この浸食溝に
おける全ターゲット材料の一部、いわゆる「レーストラ
ック」領域だけが消耗された後に、ターゲットを代えな
ければならない。その結果は、ターゲット材料のほんの
１８〜２５％だけが利用されるのが典型的である。これ
より、材料（これは、大概費用がかかる）の相当な量を
消耗させるか又は循環させなければならないかのいずれ
かである。その上に、たびたびターゲットを代える必要
性により、相当な量の付着装置「停止時間」が生じる。
食は、閉ループ磁場の形状に相当する比較的に狭い環形
状の領域において起きるのが普通である。この浸食溝に
おける全ターゲット材料の一部、いわゆる「レーストラ
ック」領域だけが消耗された後に、ターゲットを代えな
ければならない。その結果は、ターゲット材料のほんの
１８〜２５％だけが利用されるのが典型的である。これ
より、材料（これは、大概費用がかかる）の相当な量を
消耗させるか又は循環させなければならないかのいずれ
かである。その上に、たびたびターゲットを代える必要
性により、相当な量の付着装置「停止時間」が生じる。
【０００６】マグネトロンスパッタリングプロセスのこ
れらの不利を解決するために、種々の可能な解決策が提
案されてきた。一つの可能性のある解決策は、ターゲッ
トの厚さを増大するものである。ターゲットが比較的厚
いならば、その場合スパッタリングは、レーストラック
領域が消耗され前に、一層長い期間進行することができ
る。しかし、強磁性材料は、非強磁性材料が遭遇しない
困難を提示する。マグネトロンスパッタリングについ
て、ターゲット表面における漏洩磁束（ＭＬＦ）又は漏
洩磁場は、プラズマを開始しかつ続ける程に高くしなけ
ればならない。最少のＭＬＦ（また、パススルー束（Ｐ
ＴＦ）としても知られる）は、室圧３〜１０ｍトルのよ
うな通常のスパッタリング条件下で、スパッタリング表
面においておよそ１５０ガウスであり、好ましくは高速
スパッタリングについて約２００ガウスである。カソー
ド磁石強さは、一部ＭＬＦを決める。磁石強さが大きい
程、ＭＬＦは大きくなる。しかし、強磁性スパッタータ
ーゲットの場合に、材料の固有の高い透磁率は、ターゲ
ットの後ろの磁石からの磁場を有効に遮断し又はそら
し、故にターゲット表面上のＭＬＦをターゲット厚さに
比例して減少させる。
れらの不利を解決するために、種々の可能な解決策が提
案されてきた。一つの可能性のある解決策は、ターゲッ
トの厚さを増大するものである。ターゲットが比較的厚
いならば、その場合スパッタリングは、レーストラック
領域が消耗され前に、一層長い期間進行することができ
る。しかし、強磁性材料は、非強磁性材料が遭遇しない
困難を提示する。マグネトロンスパッタリングについ
て、ターゲット表面における漏洩磁束（ＭＬＦ）又は漏
洩磁場は、プラズマを開始しかつ続ける程に高くしなけ
ればならない。最少のＭＬＦ（また、パススルー束（Ｐ
ＴＦ）としても知られる）は、室圧３〜１０ｍトルのよ
うな通常のスパッタリング条件下で、スパッタリング表
面においておよそ１５０ガウスであり、好ましくは高速
スパッタリングについて約２００ガウスである。カソー
ド磁石強さは、一部ＭＬＦを決める。磁石強さが大きい
程、ＭＬＦは大きくなる。しかし、強磁性スパッタータ
ーゲットの場合に、材料の固有の高い透磁率は、ターゲ
ットの後ろの磁石からの磁場を有効に遮断し又はそら
し、故にターゲット表面上のＭＬＦをターゲット厚さに
比例して減少させる。
【０００７】空気及び非強磁性材料について、透磁率
は、１．０に極めて近い。本明細書中で呼ぶ通りの強磁
性材料は、固有の透磁率が１．０よりも大きなそれらの
材料である。透磁率は、磁場下での材料の応答（磁化）
を表示する。透磁率は、ＣＧＳ単位で表して、下記とし
て定義される： 透磁率＝１＋４π（Ｍ／Ｈ） ここで、Ｍは磁化であり、Ｈは磁場である。現行で入手
可能なコバルトスパッターターゲットについて、透磁率
はおよそ１２又はそれ以上である。
は、１．０に極めて近い。本明細書中で呼ぶ通りの強磁
性材料は、固有の透磁率が１．０よりも大きなそれらの
材料である。透磁率は、磁場下での材料の応答（磁化）
を表示する。透磁率は、ＣＧＳ単位で表して、下記とし
て定義される： 透磁率＝１＋４π（Ｍ／Ｈ） ここで、Ｍは磁化であり、Ｈは磁場である。現行で入手
可能なコバルトスパッターターゲットについて、透磁率
はおよそ１２又はそれ以上である。
【０００８】強磁性スパッターターゲットは、透磁率が
大きくかつこれよりＭＬＦが小さいことから、かつＭＬ
Ｆは、ターゲット厚さが増大する程減少することから、
マグネトロンスパッタリングについて必要なスパッタリ
ングプラズマを続ける程の磁場をスパッタリング表面に
漏れ出させるのに、非磁性スパッターターゲットに比べ
てずっと薄くするのが普通である。非強磁性ターゲット
は、厚さ０．２５インチ（６．４ｍｍ）又はそれ以上に
するのが典型的であるのに対し、強磁性ターゲットは、
厚さが０．２５インチよりも小さくするのが普通であ
る。これより、これらの強磁性ターゲットは、装置停止
時間を減少させるように単に一層厚くすることができな
いばかりでなく、実際に一層薄くしなければならない。
厚さを増大するのに、ＭＬＦを、幾分増大しなければな
らない。
大きくかつこれよりＭＬＦが小さいことから、かつＭＬ
Ｆは、ターゲット厚さが増大する程減少することから、
マグネトロンスパッタリングについて必要なスパッタリ
ングプラズマを続ける程の磁場をスパッタリング表面に
漏れ出させるのに、非磁性スパッターターゲットに比べ
てずっと薄くするのが普通である。非強磁性ターゲット
は、厚さ０．２５インチ（６．４ｍｍ）又はそれ以上に
するのが典型的であるのに対し、強磁性ターゲットは、
厚さが０．２５インチよりも小さくするのが普通であ
る。これより、これらの強磁性ターゲットは、装置停止
時間を減少させるように単に一層厚くすることができな
いばかりでなく、実際に一層薄くしなければならない。
厚さを増大するのに、ＭＬＦを、幾分増大しなければな
らない。
【０００９】コバルトスパッターターゲットの特別の場
合では、シリコンベースの集積回路の継続するサイズ低
減及び速度の増大は、高純度コバルトターゲットについ
ての要求を生じてきた。高い熱安定性を有する低抵抗率
接触がこれらのシリコンベースの集積回路について要求
され、ＣｏＳｉ2がかかる接触材料の一種である。従
来、これらの接触フィルムは、ケイ化物ターゲットを用
いて付着されたが、これらのターゲットは、粉末冶金学
プロセスによって造られ、低純度、低密度を有し、かつ
不均質であるのがよくあった。代わりに、このＣｏＳｉ
2フィルムは、コバルトをシリコン基材上に真空蒸着し
た後に、約５００℃に加熱することによって成長させそ
れによりＣｏＳｉ2接触材料を形成することができる。
この方法について、高純度のコバルトターゲットが要求
される。その上に、これらの高純度のコバルトターゲッ
トは、プラズマを開始しかつ続けるためにターゲットの
表面に十分なＭＬＦを必要とすることにより、更に低い
透磁率、詳細には材料の固有の透磁率よりも小さな透磁
率を要する。
合では、シリコンベースの集積回路の継続するサイズ低
減及び速度の増大は、高純度コバルトターゲットについ
ての要求を生じてきた。高い熱安定性を有する低抵抗率
接触がこれらのシリコンベースの集積回路について要求
され、ＣｏＳｉ2がかかる接触材料の一種である。従
来、これらの接触フィルムは、ケイ化物ターゲットを用
いて付着されたが、これらのターゲットは、粉末冶金学
プロセスによって造られ、低純度、低密度を有し、かつ
不均質であるのがよくあった。代わりに、このＣｏＳｉ
2フィルムは、コバルトをシリコン基材上に真空蒸着し
た後に、約５００℃に加熱することによって成長させそ
れによりＣｏＳｉ2接触材料を形成することができる。
この方法について、高純度のコバルトターゲットが要求
される。その上に、これらの高純度のコバルトターゲッ
トは、プラズマを開始しかつ続けるためにターゲットの
表面に十分なＭＬＦを必要とすることにより、更に低い
透磁率、詳細には材料の固有の透磁率よりも小さな透磁
率を要する。
【００１０】いくつかの従来の開発は、コバルトベース
のアロイスパッターターゲットの透過性の低下に関する
ものである。米国特許第４，８３２，８１０号では、透
過性は、ｆ．ｃ．ｃ．（面心立方）相対ｈ．ｃ．ｐ．
（六方細密）相の比を低下させることによって低下され
ると言っている。これは、それが言うところでは、ｆ．
ｃ．ｃ．単相を有するコバルトベースのアロイを融解
し、それをキャストし、かつ冷却してｆ．ｃ．ｃ．相の
一部をｈ．ｃ．ｐ．相に変換した後に、冷間加工するこ
とによって達成される。アロイは、随意に熱間加工した
後に、冷却してよい。
のアロイスパッターターゲットの透過性の低下に関する
ものである。米国特許第４，８３２，８１０号では、透
過性は、ｆ．ｃ．ｃ．（面心立方）相対ｈ．ｃ．ｐ．
（六方細密）相の比を低下させることによって低下され
ると言っている。これは、それが言うところでは、ｆ．
ｃ．ｃ．単相を有するコバルトベースのアロイを融解
し、それをキャストし、かつ冷却してｆ．ｃ．ｃ．相の
一部をｈ．ｃ．ｐ．相に変換した後に、冷間加工するこ
とによって達成される。アロイは、随意に熱間加工した
後に、冷却してよい。
【００１１】米国特許第５，２８２，９４６号では、白
金−コバルトアロイの透過性は、アロイをキャストし、
４００°〜７００℃でアニールし、アロイを再結晶温度
を超える（すなわち、約３００℃を超える）温度で熱間
加工して歪み少なくとも３０％にし、再結晶温度よりも
低い温度で冷間（又は温間（ｗａｒｍ））加工すること
によって低下されると言っている。
金−コバルトアロイの透過性は、アロイをキャストし、
４００°〜７００℃でアニールし、アロイを再結晶温度
を超える（すなわち、約３００℃を超える）温度で熱間
加工して歪み少なくとも３０％にし、再結晶温度よりも
低い温度で冷間（又は温間（ｗａｒｍ））加工すること
によって低下されると言っている。
【００１２】米国特許第５，３３４，２６７号では、
ｆ．ｃ．ｃ．構造のＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｖアロイの透過
性は、アロイをキャストし、熱間加工、及び冷間又は温
間加工して歪みをターゲット内に維持させることによっ
て低下されると言っている。
ｆ．ｃ．ｃ．構造のＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｖアロイの透過
性は、アロイをキャストし、熱間加工、及び冷間又は温
間加工して歪みをターゲット内に維持させることによっ
て低下されると言っている。
【００１３】米国特許第５，１１２，４６８号では、
ｈ．ｃ．ｐ．及び立方構造を有するコバルトアロイの透
過性は、ｈ．ｃ．ｐ．相を最大にしかつ六方プリズム軸
をターゲット表面に垂直に合わせることによって低下さ
れると言っている。これは、それが言うところでは、ア
ロイをキャスト及び鍛造し、８００°〜１２００℃で熱
間加工した後に、急冷して４００℃よりも低い温度で冷
間（又は温間）加工することによって低下されると言っ
ている。
ｈ．ｃ．ｐ．及び立方構造を有するコバルトアロイの透
過性は、ｈ．ｃ．ｐ．相を最大にしかつ六方プリズム軸
をターゲット表面に垂直に合わせることによって低下さ
れると言っている。これは、それが言うところでは、ア
ロイをキャスト及び鍛造し、８００°〜１２００℃で熱
間加工した後に、急冷して４００℃よりも低い温度で冷
間（又は温間）加工することによって低下されると言っ
ている。
【００１４】米国特許第５，４６８，３０５号では、コ
バルトアロイの透過性は、全低下率３０％又はそれ以上
を有する複熱間圧延工程に続いて、低下率１０％又はそ
れ以下で冷間圧延することによって低下されると言って
いる。
バルトアロイの透過性は、全低下率３０％又はそれ以上
を有する複熱間圧延工程に続いて、低下率１０％又はそ
れ以下で冷間圧延することによって低下されると言って
いる。
【００１５】これらの文献の各々では、関与される特別
のアロイは、特別のコバルトアロイの透過性をいかにし
て減少させるかを決める際に指向しなければならない異
なるパラメーターを提示した。結晶構造、固有の透過
性、加工性、等は、アロイからアロイに変わる。これら
の文献の内で、実質的に純なコバルトスパッターターゲ
ット材料によって提示される特別のパラメーターを指向
するものはない。例えば、コバルトアロイは、ｆ．ｃ．
ｃ．単相又は複相構造を有していたのに対し、純コバル
トは、室温で単相ｈ．ｃ．ｐ．構造を有する。その上
に、純コバルトは、コバルトアロイに比べて小さい固有
の透過性を有するので、透過性の低減は、達成するのが
一層困難である。
のアロイは、特別のコバルトアロイの透過性をいかにし
て減少させるかを決める際に指向しなければならない異
なるパラメーターを提示した。結晶構造、固有の透過
性、加工性、等は、アロイからアロイに変わる。これら
の文献の内で、実質的に純なコバルトスパッターターゲ
ット材料によって提示される特別のパラメーターを指向
するものはない。例えば、コバルトアロイは、ｆ．ｃ．
ｃ．単相又は複相構造を有していたのに対し、純コバル
トは、室温で単相ｈ．ｃ．ｐ．構造を有する。その上
に、純コバルトは、コバルトアロイに比べて小さい固有
の透過性を有するので、透過性の低減は、達成するのが
一層困難である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このように、純なコバ
ルトスパッターターゲット及びスパッターターゲットの
表面における漏洩磁束を増大させるための十分な低い透
磁率を示す純なコバルトスパッターターゲットを製造す
る方法を開発したい要求が存在する。
ルトスパッターターゲット及びスパッターターゲットの
表面における漏洩磁束を増大させるための十分な低い透
磁率を示す純なコバルトスパッターターゲットを製造す
る方法を開発したい要求が存在する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明は、単相ｈ．ｃ．ｐ．構造及び材料の固有の透磁
率よりも小さな透磁率を有する高純度コバルトスパッタ
ーターゲットを提供する。このために、かつ本発明の原
理に従えば、実質的に純なコバルトをキャストしかつ速
度１５℃／分以下のようにゆっくり冷却して単相ｈ．
ｃ．ｐ．結晶構造を有するキャストされたターゲットを
形成する。このキャストされたターゲットを温度少なく
とも約１０００℃で熱間加工して歪み約６５％又はそれ
以上をコバルト材料の中に付与し、続いて速度１５℃／
分以下のように室温にゆっくり、調節して冷却して平衡
な単相ｈ．ｃ．ｐ．結晶構造を得る。次いで、冷却され
たターゲットを実質的に室温で冷間加工して歪み約５〜
２０％を付与する。この方法によって加工されたスパッ
ターターゲットは、約９よりも小さい透磁率を有する。
本発明の一実施態様では、スパッターターゲットは、更
にサイズが約７０〜１６０μｍの範囲の粒子を含む。本
発明の別の実施態様では、スパッターターゲットは、平
均サイズ約１３０μｍを有する粒子を含む。
率よりも小さな透磁率を有する高純度コバルトスパッタ
ーターゲットを提供する。このために、かつ本発明の原
理に従えば、実質的に純なコバルトをキャストしかつ速
度１５℃／分以下のようにゆっくり冷却して単相ｈ．
ｃ．ｐ．結晶構造を有するキャストされたターゲットを
形成する。このキャストされたターゲットを温度少なく
とも約１０００℃で熱間加工して歪み約６５％又はそれ
以上をコバルト材料の中に付与し、続いて速度１５℃／
分以下のように室温にゆっくり、調節して冷却して平衡
な単相ｈ．ｃ．ｐ．結晶構造を得る。次いで、冷却され
たターゲットを実質的に室温で冷間加工して歪み約５〜
２０％を付与する。この方法によって加工されたスパッ
ターターゲットは、約９よりも小さい透磁率を有する。
本発明の一実施態様では、スパッターターゲットは、更
にサイズが約７０〜１６０μｍの範囲の粒子を含む。本
発明の別の実施態様では、スパッターターゲットは、平
均サイズ約１３０μｍを有する粒子を含む。
【００１８】本発明の上記の及びその他の目的、特徴及
び利点は、添付する図面及び発明の詳細な説明を検討す
る際に一層明らかになるものと思う。
び利点は、添付する図面及び発明の詳細な説明を検討す
る際に一層明らかになるものと思う。
【００１９】本明細書の一部に組み込みかつ本明細書の
一部を構成する添付図は、発明の実施態様を例示し、か
つ上に挙げる発明の全般的な記述及び下に挙げる詳細な
説明と共に、発明の原理を説明する働きをする。
一部を構成する添付図は、発明の実施態様を例示し、か
つ上に挙げる発明の全般的な記述及び下に挙げる詳細な
説明と共に、発明の原理を説明する働きをする。
【００２０】
【発明の実施の形態】好ましい具体例の説明 本発明は、低透磁率コバルトスパッターターゲットを提
供する。低い透磁率は、熱間加工及び冷間加工並びにゆ
っくりした調節した冷却を組み合わせて実質的に純なコ
バルト材料において単相ｈ．ｃ．ｐ．結晶構造を達成し
かつ維持することによって達成する。本発明のスパッタ
ーターゲット用に使用する強磁性の高純度コバルト材料
の低い透磁率は、コバルトターゲットの表面におけるＭ
ＬＦの有意の増大及び安定なプラズマを得るのに要求さ
れるアルゴン圧力の低下を生じる。強磁性の高純度コバ
ルト材料の低い透磁率は、更にターゲット厚さを増大す
ることを可能にし、これは、ターゲット寿命の延長を生
じかつターゲット置換の頻度を低減する。低い透磁率
は、同等の又は一層小さなマグネトロン場の強さにおい
て高速付着を可能にし、これは、フィルム磁性特性の向
上に寄与し、かつフィルム厚さ及びシート抵抗の両方の
均一性が向上される。低透磁率ターゲットは、また、一
層広いパッタリング浸食溝又は域、故に一層高いターゲ
ット利用率にも至り、これは、これらの費用のかかるタ
ーゲットについての廃棄物を減少させるのに極めて重要
である。その上に、本発明のスパッターターゲットは、
コバルトをシリコン基材に真空蒸着することによってＣ
ｏＳｉ2フィルムを成長させるために必要な高い純度、
高い密度及び均質性を備える。
供する。低い透磁率は、熱間加工及び冷間加工並びにゆ
っくりした調節した冷却を組み合わせて実質的に純なコ
バルト材料において単相ｈ．ｃ．ｐ．結晶構造を達成し
かつ維持することによって達成する。本発明のスパッタ
ーターゲット用に使用する強磁性の高純度コバルト材料
の低い透磁率は、コバルトターゲットの表面におけるＭ
ＬＦの有意の増大及び安定なプラズマを得るのに要求さ
れるアルゴン圧力の低下を生じる。強磁性の高純度コバ
ルト材料の低い透磁率は、更にターゲット厚さを増大す
ることを可能にし、これは、ターゲット寿命の延長を生
じかつターゲット置換の頻度を低減する。低い透磁率
は、同等の又は一層小さなマグネトロン場の強さにおい
て高速付着を可能にし、これは、フィルム磁性特性の向
上に寄与し、かつフィルム厚さ及びシート抵抗の両方の
均一性が向上される。低透磁率ターゲットは、また、一
層広いパッタリング浸食溝又は域、故に一層高いターゲ
ット利用率にも至り、これは、これらの費用のかかるタ
ーゲットについての廃棄物を減少させるのに極めて重要
である。その上に、本発明のスパッターターゲットは、
コバルトをシリコン基材に真空蒸着することによってＣ
ｏＳｉ2フィルムを成長させるために必要な高い純度、
高い密度及び均質性を備える。
【００２１】本発明のスパッターターゲットを含むコバ
ルト材料は、純度少なくとも約９９．９９重量％を有す
ることになるのが有利である。ｈ．ｃ．ｐ．単相を有す
るこの高純度コバルト金属を、金属をアルゴンパージさ
れる真空炉中でコバルトの融点を超える（すなわち、約
１４９５℃を超える）温度で融解されるまで加熱し、そ
れを金型中に注ぐことによる等してキャストし、かつ空
気中でゆっくり冷却させて室温にする。冷却速度は、コ
バルト金属の単相ｈ．ｃ．ｐ．構造を維持するように調
節する。これは、速度約１５℃／分以下で冷却すること
によって達成することができる。このキャストされたコ
バルト材料は、透磁率約１５以上及び粒子サイズ１００
０μｍ程度を有することになるのが典型的である。
ルト材料は、純度少なくとも約９９．９９重量％を有す
ることになるのが有利である。ｈ．ｃ．ｐ．単相を有す
るこの高純度コバルト金属を、金属をアルゴンパージさ
れる真空炉中でコバルトの融点を超える（すなわち、約
１４９５℃を超える）温度で融解されるまで加熱し、そ
れを金型中に注ぐことによる等してキャストし、かつ空
気中でゆっくり冷却させて室温にする。冷却速度は、コ
バルト金属の単相ｈ．ｃ．ｐ．構造を維持するように調
節する。これは、速度約１５℃／分以下で冷却すること
によって達成することができる。このキャストされたコ
バルト材料は、透磁率約１５以上及び粒子サイズ１００
０μｍ程度を有することになるのが典型的である。
【００２２】コバルト材料のキャストされた粒子構造を
除き、かつ更にキャストされた金属を造形してスパッタ
ーターゲット用の所望の構造にするには、キャストされ
たスパッターターゲットを、鍛造し、圧延し、型押し
し、プレス成形又は押し出すことによる等して熱間加工
する。この熱機械的な処理は、クラッキングを最少にす
るために高い温度で実施する。熱間加工するための温度
は、少なくとも約１０００℃にするのが有利である。そ
の材料を、歪み少なくとも約６５％が達成されるまで熱
間加工する。本明細書中で定義する通りの歪みは、下記
式によって測定する： 歪み＝Δｔ／ｔ0×１００ ここで、Δｔ及びｔ0は、厚さ減少量及び加工作業する
前の厚さをそれぞれ表わす。その結果生じる熱間加工さ
れたターゲットは、ｈ．ｃ．ｐ．平衡構造を有する。
除き、かつ更にキャストされた金属を造形してスパッタ
ーターゲット用の所望の構造にするには、キャストされ
たスパッターターゲットを、鍛造し、圧延し、型押し
し、プレス成形又は押し出すことによる等して熱間加工
する。この熱機械的な処理は、クラッキングを最少にす
るために高い温度で実施する。熱間加工するための温度
は、少なくとも約１０００℃にするのが有利である。そ
の材料を、歪み少なくとも約６５％が達成されるまで熱
間加工する。本明細書中で定義する通りの歪みは、下記
式によって測定する： 歪み＝Δｔ／ｔ0×１００ ここで、Δｔ及びｔ0は、厚さ減少量及び加工作業する
前の厚さをそれぞれ表わす。その結果生じる熱間加工さ
れたターゲットは、ｈ．ｃ．ｐ．平衡構造を有する。
【００２３】熱間加工されたターゲットを、次いで空気
中でゆっくり冷却して室温にし、冷却速度は、平衡単相
ｈ．ｃ．ｐ．結晶構造を得るように調節する。これは、
速度約１５℃／分以下で冷却することによって達成する
ことができる。
中でゆっくり冷却して室温にし、冷却速度は、平衡単相
ｈ．ｃ．ｐ．結晶構造を得るように調節する。これは、
速度約１５℃／分以下で冷却することによって達成する
ことができる。
【００２４】熱間加工されたターゲットに、次いで室温
で冷間圧延のような冷間加工を施して材料内に変形誘発
される残留応力を導入する。その材料を、歪み約５〜２
０％が達成されるまで冷間加工する。本発明の一実施態
様では、その材料を歪み約１０％に冷間加工する。５％
よりも小さい歪みでは、ＭＬＦの変化は、認められない
か又は更なる加工工程を正当化するのに十分なものでな
いかのいずれかである。２０％を越える歪みでは、ター
ゲット材料が破壊することになる高い危険性が存在す
る。
で冷間圧延のような冷間加工を施して材料内に変形誘発
される残留応力を導入する。その材料を、歪み約５〜２
０％が達成されるまで冷間加工する。本発明の一実施態
様では、その材料を歪み約１０％に冷間加工する。５％
よりも小さい歪みでは、ＭＬＦの変化は、認められない
か又は更なる加工工程を正当化するのに十分なものでな
いかのいずれかである。２０％を越える歪みでは、ター
ゲット材料が破壊することになる高い危険性が存在す
る。
【００２５】熱間加工及び冷間加工を、ゆっくりした調
節した冷却と共に組み合わせて、粒子サイズ約７０μｍ
〜約１６０μｍの範囲、平均粒子サイズ約１３０μｍ及
び約９５％よりも多い（１０２）配向からなる結晶組織
の等軸の均一な粒子構造を生じる。その上に、本発明の
スパッターターゲットは、透磁率が約９よりも小さい高
純度コバルトである。
節した冷却と共に組み合わせて、粒子サイズ約７０μｍ
〜約１６０μｍの範囲、平均粒子サイズ約１３０μｍ及
び約９５％よりも多い（１０２）配向からなる結晶組織
の等軸の均一な粒子構造を生じる。その上に、本発明の
スパッターターゲットは、透磁率が約９よりも小さい高
純度コバルトである。
【００２６】上記した加工シーケンス及びパラメーター
は、実質的に純なコバルトの特性を示す材料態様を定め
るためにデザインした。熱間加工及び冷間加工を、単相
ｈ．ｃ．ｐ．構造を維持することと共に組み合わせるこ
とによって変形誘発される残留応力を導入すると、純な
コバルト材料の固有値からのコバルトスパッターターゲ
ットの透磁率の有意の低下を達成した。
は、実質的に純なコバルトの特性を示す材料態様を定め
るためにデザインした。熱間加工及び冷間加工を、単相
ｈ．ｃ．ｐ．構造を維持することと共に組み合わせるこ
とによって変形誘発される残留応力を導入すると、純な
コバルト材料の固有値からのコバルトスパッターターゲ
ットの透磁率の有意の低下を達成した。
【００２７】
【実施例】２つのサンプルターゲットを製造して６イン
チ（９．３ｃｍ）及び８インチ（１２ｃｍ）の両方のウ
ェファー上に同一のテスティング条件下でスパッターし
た。両方のターゲットをキャストし、およそ１５℃／分
の調節した速度でゆっくり冷却して室温にし、次いで温
度およそ１１５０℃で熱間圧延して歪み７０％にし、お
よそ１５℃／分の調節した速度でゆっくり冷却して室温
にした。ターゲットの内の１つを、次いで更に本発明の
原理に従い室温で冷間圧延して歪み約１０％にすること
によって処理加工した。図１は、２つのターゲットにつ
いての透磁率対磁場のプロットを示す。更に本発明の原
理に従って冷間圧延を施したターゲットは、更に冷間圧
延を施さないターゲットに比べて約２５％小さい最大透
磁率を示した。スパッタリング全体にわたる透磁率の低
下は、またプラズマの点弧を一層容易にしかつスパッタ
ーターゲットの表面におけるプラズマ均一性の増進にも
寄与した。加えて、図２に示す通りに、本発明の原理に
従って冷間加工を施したターゲットは、ターゲット寿命
全体にわたって良好なシート抵抗均一性を示した。冷間
圧延を施さなかったターゲットについてのシート抵抗均
一性（１σ）を、バーンイン（約２ｋＷｈ）した直ぐ後
に測定し、該シート抵抗均一性は、ターゲット寿命の始
まりに非常に高いシート抵抗均一性を示した。冷間圧延
を施さなかったターゲットについてのシート抵抗均一性
を、ターゲット寿命の終わりに測定し、そのようなター
ゲットは、スパッタリングプロセスの終わりに向かって
一層低いシート抵抗均一性を達成し得ることを示した。
チ（９．３ｃｍ）及び８インチ（１２ｃｍ）の両方のウ
ェファー上に同一のテスティング条件下でスパッターし
た。両方のターゲットをキャストし、およそ１５℃／分
の調節した速度でゆっくり冷却して室温にし、次いで温
度およそ１１５０℃で熱間圧延して歪み７０％にし、お
よそ１５℃／分の調節した速度でゆっくり冷却して室温
にした。ターゲットの内の１つを、次いで更に本発明の
原理に従い室温で冷間圧延して歪み約１０％にすること
によって処理加工した。図１は、２つのターゲットにつ
いての透磁率対磁場のプロットを示す。更に本発明の原
理に従って冷間圧延を施したターゲットは、更に冷間圧
延を施さないターゲットに比べて約２５％小さい最大透
磁率を示した。スパッタリング全体にわたる透磁率の低
下は、またプラズマの点弧を一層容易にしかつスパッタ
ーターゲットの表面におけるプラズマ均一性の増進にも
寄与した。加えて、図２に示す通りに、本発明の原理に
従って冷間加工を施したターゲットは、ターゲット寿命
全体にわたって良好なシート抵抗均一性を示した。冷間
圧延を施さなかったターゲットについてのシート抵抗均
一性（１σ）を、バーンイン（約２ｋＷｈ）した直ぐ後
に測定し、該シート抵抗均一性は、ターゲット寿命の始
まりに非常に高いシート抵抗均一性を示した。冷間圧延
を施さなかったターゲットについてのシート抵抗均一性
を、ターゲット寿命の終わりに測定し、そのようなター
ゲットは、スパッタリングプロセスの終わりに向かって
一層低いシート抵抗均一性を達成し得ることを示した。
【００２８】本発明をその実施態様を記述することによ
って例示しかつ実施態様を相当詳細に記述したが、特許
請求の範囲を限定する又はそのような詳細にいささかも
制限することを意図しない。更なる利点及び変更は、当
業者にとり容易に明らかになるものと思う。従って、そ
の一層広い態様での発明は、示しかつ記述した特定の詳
細、代表的な装置及び方法並びに具体例に制限しない。
よって、逸脱を、そのような詳細から、出願人の全般的
な発明の概念の精神及び範囲から逸脱しないでなし得
る。
って例示しかつ実施態様を相当詳細に記述したが、特許
請求の範囲を限定する又はそのような詳細にいささかも
制限することを意図しない。更なる利点及び変更は、当
業者にとり容易に明らかになるものと思う。従って、そ
の一層広い態様での発明は、示しかつ記述した特定の詳
細、代表的な装置及び方法並びに具体例に制限しない。
よって、逸脱を、そのような詳細から、出願人の全般的
な発明の概念の精神及び範囲から逸脱しないでなし得
る。
【図１】磁場対透磁率のプロットである。
【図２】ターゲット寿命対シート抵抗均一性のプロット
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルガー・ケニグズマン アメリカ合衆国ニューヨーク州バリー・コ ティッジ、シエラ・ビスタ・レイン583 (72)発明者 アンドレ・デザート アメリカ合衆国ニューヨーク州スプリン グ・バリー、タニャー・アベニュー21 (72)発明者 トマス・ジェイ・ハント アメリカ合衆国ニューヨーク州ピークスキ ル、ロックウッド・ドライブ891
Claims (3)
- 【請求項１】 下記：固有の透磁率を有する実質的に純
なコバルト金属をキャストしかつ金属を調節した速度で
ゆっくり冷却して単一六方細密相を有する実質的に純な
コバルトスパッターターゲットを形成し；スパッタータ
ーゲットを温度少なくとも１０００℃で熱間加工して歪
み少なくとも６５％にし；熱間加工したスパッターター
ゲットを調節した速度でゆっくり冷却して単一の六方細
密相を保ち；及び熱間加工したスパッターターゲットを
実質的に室温で冷間加工して歪み５〜２０％にするの工
程を含み、冷間加工したスパッターターゲットは、固有
の透磁率よりも小さい透磁率を有する、低透磁率コバル
トスパッターターゲットを製造する方法。 - 【請求項２】 下記：固有の透磁率を有する実質的に純
なコバルト金属をキャストしかつ金属を１５℃／分より
も大きくない調節した速度で冷却して単一の六方細密相
を有する実質的に純なコバルトスパッターターゲットを
形成し；スパッターターゲットを温度少なくとも１００
０℃で熱間加工して歪み少なくとも６５％にし；熱間加
工したスパッターターゲットを１５℃／分よりも大きく
ない調節した速度で冷却して単一の六方細密相を保ち；
及び熱間加工したスパッターターゲットを実質的に室温
で冷間加工して歪み５〜２０％にするの工程を含み、冷
間加工したスパッターターゲットは、固有の透磁率より
も小さい透磁率を有する、低透磁率コバルトスパッター
ターゲットを製造する方法。 - 【請求項３】 冷間加工したスパッターターゲットが、
透磁率９未満及び純度少なくとも９９．９９重量％を有
し、冷間加工したスパッターターゲットが、サイズ７０
〜１６０μｍの範囲の粒子を含み、熱間加工したターゲ
ットを冷間加工して歪み１０％にする請求項２の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/430988 | 1999-11-01 | ||
| US09/430,988 US6176944B1 (en) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | Method of making low magnetic permeability cobalt sputter targets |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001200356A true JP2001200356A (ja) | 2001-07-24 |
| JP4538146B2 JP4538146B2 (ja) | 2010-09-08 |
Family
ID=23709954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000330101A Expired - Fee Related JP4538146B2 (ja) | 1999-11-01 | 2000-10-30 | 低透磁率コバルトスパッターターゲットの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6176944B1 (ja) |
| EP (1) | EP1096027B1 (ja) |
| JP (1) | JP4538146B2 (ja) |
| KR (1) | KR100499173B1 (ja) |
| DE (1) | DE60003994T2 (ja) |
| TW (1) | TW584669B (ja) |
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1999
- 1999-11-01 US US09/430,988 patent/US6176944B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
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