JP2017197812A - スパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
Description
スパッタリング装置のカソード電極側を向いて配置されるように構成されたカソード電極側配置表面を有し、多孔質の酸化マグネシウム焼結体を含んだ断熱部と、
前記断熱部の前記カソード電極側配置表面の反対方向を向いた開放表面を有し、前記開放表面から酸化マグネシウムを昇華させて放出するように構成され、かつ前記断熱部と直接または間接に接続されたスパッタ部と
を有し、
前記断熱部の嵩密度が、3.00 g/cm3以下であり、
前記断熱部の熱膨張係数が300 Kにおいて、12.0×10-6 K-1から13.5×10-6 K-1の範囲であり、
前記スパッタ部の熱膨張係数が300 Kにおいて、12.0×10-6 K-1から14.5×10-6 K-1の範囲である
ことを特徴とする。
本発明の実施形態に係るターゲットは、断熱部とスパッタ部とを有するように構成される。当該ターゲットは、スパッタリング装置(スパッタリングチャンバー)内のカソード電極上に設置されるように構成される。
図1は、本発明の実施形態に係るターゲットの第一の態様を説明するための概要図であって、ターゲット 100 を積層方向に対して垂直な向きから見たものである。この第一の態様においては、ターゲット 100 はスパッタ部 110 および断熱部 120 を有する。なお図1ではスパッタ部 110 と断熱部 120 とが同じ大きさであるかのように描いてあるが、これはあくまで例示であって、スパッタ部 110 と断熱部 120 の寸法はそれぞれ異なっていてもよい。また図1および後述の図2では、ターゲット 100, 200 がソケットやバネなどの係止手段(不図示)により縦置きされる態様を一例として描いている。このように縦置きすることで、例えばマルチチャンバー型スパッタリング工程に好ましく用いることが可能となる。別の態様では、ターゲット 100, 200 が平置きなどの別の向きで配置されてもよい。
図2は、本発明の実施形態に係るターゲットの第二の態様を説明するための概要図である。第二の態様は第一の態様と大概類似しているが、断熱部 220 とスパッタ部 210 との間に接合層 230 が設けられる点が異なる。この接合層 230 はカソード電極 91 から断熱部 220 を介して伝わる(緩和された)電力と熱衝撃をスパッタ部 210 へと伝えるという役割を持つ。ターゲット 200 においても、ターゲット 100 と同様に、スパッタ部 210 と断熱部 220 の熱膨張係数が近く、また断熱部 220 が所定の嵩密度を有する多孔質焼結体であるため、スパッタリング工程において高温になってもターゲット 200 が破損しないという効果が奏される。
上述したターゲットを用いるスパッタリング方法としては例えば、上述したRFマグネトロンスパッタリングを用いることができる。RF出力(投入電力)は例えば約500 W以上、約750 W以上、約1000 W以上、約1250 W以上、もしくは約1500 W以上とすることができる。本発明の実施形態においては、ターゲットが耐えるかぎりにおいて高いRF出力にすることで(例えば約750 W以上にすることで)、顕著な速度でMgO薄膜を成膜することができ、例えば約0.5 nm/sec以上、約1.0 nm/sec以上、もしくは一般の金属薄膜の成膜速度と同程度である約2 nm/sec以上の成膜速度を達成することも可能となる。
前述した第一の態様に基づいて、以下の要領でターゲットを製造した。
基板側から
Ni_60Ta40 (2nm) / Cr40Ti60 (20nm) / Cr80Mn20(30 nm) / MgO
(組成はatom%で示す)
放電条件: 投入電力 500 W
Arガス圧: 0.6 Pa
基板温度: RT(室温)
放電条件: 投入電力 100〜1000 W
Arガス圧: 7 Pa
基板温度: RT, 500℃
成膜時間: 100 sec.
酸化マグネシウム粒子85.0 gに造孔剤としてMX-3000(綜研化学株式会社製の架橋アクリル単分散粒子、φ30 μm)を15.0 g混合し、1500℃の大気雰囲気中で焼結して多孔質の酸化マグネシウムターゲット(φ104 mm、厚さ3 mm)を得た。ターゲットの嵩密度は1.67 g/cm3、熱膨張係数は13×10-6 K-1であった。
孔径が大きい例として、以下の手順でターゲットを作成した。
前述した第二の態様に基づいて、以下の要領でターゲットを製造した。
100 第一の態様に係るターゲット
110 スパッタ部
112 開放表面
120 断熱部
122 カソード電極側配置表面
130 界面
200 第二の態様に係るターゲット
210 スパッタ部
212 開放表面
220 断熱部
222 カソード電極側配置表面
230 接合層
Claims (10)
- 酸化マグネシウムを含んで構成されるスパッタリングターゲットであって、
スパッタリング装置のカソード電極側を向いて配置されるように構成されたカソード電極側配置表面を有し、多孔質の酸化マグネシウム焼結体を含んだ断熱部と、
前記断熱部の前記カソード電極側配置表面の反対方向を向いた開放表面を有し、前記開放表面から酸化マグネシウムを昇華させて放出するように構成され、かつ前記断熱部と直接または間接に接続されたスパッタ部と
を有し、
前記断熱部の嵩密度が、3.00 g/cm3以下であり、
前記断熱部の熱膨張係数が300 Kにおいて、12.0×10-6 K-1から13.5×10-6 K-1の範囲であり、
前記スパッタ部の熱膨張係数が300 Kにおいて、12.0×10-6 K-1から14.5×10-6 K-1の範囲である
ことを特徴とする、スパッタリングターゲット。 - 前記断熱部と前記スパッタ部とが接合層を介して接着された構造を有する、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記接合層が、Ag、Au、Pd、およびNiからなる群から選択される一種以上の金属を含む、請求項2に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記スパッタ部が緻密質の酸化マグネシウム焼結体を99質量パーセント以上の純度で含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記断熱部と前記スパッタ部とが、一体化された多孔質構造を構成している、請求項1に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記断熱部と前記スパッタ部とが同一の多孔質の酸化マグネシウム焼結体により構成されている、請求項5に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記断熱部の有する平均孔径が、200 μm以下の範囲である、請求項1から6のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記断熱部の有する平均孔径が、2 μm以上160 μm以下の範囲である、請求項7に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記断熱部の嵩密度が、1.50 g/cm3以上2.90 g/cm3以下の範囲である、請求項1から8のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
- (002)配向のMgO層を作成するために用いられる、請求項1から9のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
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