JP4419346B2 - スパッタリングターゲット及びその配置方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成用のスパッタリングターゲット及びその配置方法に関し、特に、マグネトロンスパッタ法により、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置の電極及び配線、あるいは多種機能性を有するコーティング膜等を形成する際に用いて好適なスパッタリングターゲット及びその配置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜を形成する方法の１種にマグネトロンスパッタ法がある。
この方法は、基板の温度上昇を低く抑えることができ、ターゲットへ大電力を投入してスパッタ速度を大きくすることができ、数十ｎｍ〜μｍオーダーの膜厚を容易に得ることができる等の利点があるために、現在では最も多用されている成膜方法の１つである。
この方法では、基板に対向して配置されたターゲットの裏側に永久磁石を配置し、この永久磁石により生じる漏れ磁束によりスパッタ面上に磁界を形成し、この磁界と電界が直交するマグネトロン放電を発生させてスパッタ面から原子を叩き出し、この原子を基板上に付着させて薄膜とする。
ここでは、スパッタ面上の磁界が均一であるほど、基板上に成膜される薄膜の膜厚が均一なものとなる。
【０００３】
例えば、成膜の対象となるものがシリコンウェハのような比較的小面積の場合には、ターゲットの形状を円板状とし、このターゲットの裏側に、中央部にＮ極が、周縁部にＳ極がそれぞれくるように複数の永久磁石を環状に配置し、これらの永久磁石により生じる漏れ磁束によりスパッタ面上に均一な磁界を形成することで、シリコンウェハ上の所望の位置に電極及び配線を形成している。
ところで、このシリコンウェハを用いたＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置においては、高集積化が進展するに伴い、電極及び配線材料として、従来より用いられてきたＡｌ薄膜あるいはＡｌ合金薄膜に替わり、高純度コバルトを用いてコバルトシリサイド薄膜を製造する試みがなされている。
【０００４】
一方、アモルファスコバルト薄膜をガラス板や耐熱性透明プラスチック板の表面に形成して電磁波遮断用の被膜とすることにより、ＯＡ機器の電磁波遮断性能を向上させたいという要望があり、１ｍあるいはそれ以上の長さの長尺のターゲットを用いたマグネトロンスパッタ法が試みられている。
図６は、従来の高純度コバルトターゲットの一例を示す平面図であり、このターゲット１は、高純度コバルトインゴットをクロス圧延して得られる長尺の矩形平板状のもので、平滑な表面がスパッタ面１ａとされ、このスパッタ面１ａ内の互いに直交する２方向の透磁率μ₁、μ₂は等しいとされている。
【０００５】
このターゲット１は、マグネトロンスパッタ装置内の環状のスパッタ領域に配置された複数の永久磁石上に載置され、これらの永久磁石により生じる漏れ磁束によりスパッタ面１ａ上に磁界Ｈが環状に形成される。この環状の磁界Ｈは磁界トンネルと称される。
このターゲット１では、マグネトロン放電により発生した電子は、この磁界トンネルに沿ってドリフト力を受けて空間中のガスを次々にイオン化し、これらのイオンはスパッタ面１ａに衝突する際に、高いイオンエネルギーでターゲット１を構成する原子を叩き出す。これらの原子はスパッタ面１ａに平行に配置された基板上に高いエネルギーで付着するので、膜強度に優れた薄膜を形成することができる。
【０００６】
図７は、従来の高純度コバルトターゲットの他の一例を示す平面図であり、このターゲット２は、高純度コバルトインゴットをクロス圧延して得られる矩形平板状のターゲット部材３を複数個、永久磁石の配列方向に沿って並べたものである。
このターゲット部材３は、平滑な表面がスパッタ面３ａとされ、このスパッタ面３ａ内の互いに直交する２方向の透磁率μ₁、μ₂は等しいとされている。
【０００７】
これらのターゲット部材３、３、…を、マグネトロンスパッタ装置内のスパッタ領域に永久磁石の配列方向に沿って配列することで、各々のターゲット部材３では、永久磁石により生じる漏れ磁束によりスパッタ面３ａ上に磁界Ｈが形成される。そして、各ターゲット部材３により形成される磁界Ｈは永久磁石が配置される方向に沿って連なることで、スパッタ面３ａ、３ａ、…上に環状の磁界トンネルが形成される。
このターゲット２においても、上述したターゲット１と同様に膜強度に優れた薄膜を形成することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のターゲット１は、長尺かつ矩形平板状のものであるから、このターゲット１のスパッタ面１ａ上に環状の磁界トンネルを形成する必要がある。したがって、スパッタ面１ａの両端部の磁界の方向を、略半円状になるように変える必要がある。
しかしながら、この両端部における方向の異なる磁界が、磁界トンネルに対して影響を及ぼすために、磁界の均一性が両端部から中央部にかけて損なわれ、その結果、得られた薄膜の面内均一性が低下するという問題点があった。
【０００９】
また、上述した従来の他のターゲット２においても環状の磁界トンネルを形成する必要があるために、両端部のターゲット部材３，３では磁界の方向を変える必要がある。
しかしながら、両端部のターゲット部材３，３と、これらの間に配置されたターゲット部材３，３では、磁界の方向が異なるために互いに影響を及ぼし合うこととなり、その結果、両端部近傍における磁界の均一性が損なわれ、得られた薄膜の面内均一性が低下するという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、その結果、欠陥等が無く、高品質の薄膜を形成することが可能なスパッタリングターゲット及びその配置方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、コバルトを主成分とするスパッタリングターゲットのスパッタ面内の透磁率に異方性を持たせるには、コバルトのインゴットに再結晶温度（４５０℃）以下で圧延加工を施す際に、圧延方向を一定にすることにより、圧延方向で同一面内の透磁率が最小となり、圧延方向と直交する方向で同一面内の透磁率が最大となることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の請求項１記載のスパッタリングターゲットは、コバルトを主成分とする矩形板状のスパッタリングターゲットにおいて、スパッタ面の短手方向が圧延方向と一致し、かつ、長手方向が圧延方向と直交するように、一方向圧延が施され、前記圧延方向に沿う透磁率が８．５〜１１．５の範囲のスパッタ面内最小透磁率であり、前記圧延方向と直交する透磁率が１２．１〜１５．０の範囲のスパッタ面内最大透磁率であることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載のスパッタリングターゲットは、請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、前記一方向圧延の圧下率は２０〜４５％であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載のスパッタリングターゲットは、請求項１または２記載のスパッタリングターゲットにおいて、前記一方向圧延は、コバルトの再結晶温度以下で行われたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載のスパッタリングターゲットの配置方法は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置内のスパッタ領域に配置する方法であって、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面内最大透磁率の方向が、前記スパッタ領域の複数の永久磁石の配列方向に沿うように、配置することを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載のスパッタリングターゲットの配置方法は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置内のスパッタ領域に配置する方法であって、前記スパッタリングターゲットは、長尺かつ矩形板状の第１のターゲット部材と、この第１のターゲット部材の長手方向の両端部それぞれに近接して配置される矩形板状の第２のターゲット部材とからなり、前記第１のターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向が、前記第２のターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向と直交するように、前記スパッタ領域の複数の永久磁石の配列方向に沿って配置することを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載のスパッタリングターゲットの配置方法は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置内のスパッタ領域に配置する方法であって、前記スパッタリングターゲットは、前記スパッタ領域に沿って配列される複数個の矩形板状のターゲット部材からなり、これらのターゲット部材のうち、配列方向の両端部それぞれに位置するターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向が、これらのターゲット部材を除くターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向と直交するように、前記スパッタ領域の複数の永久磁石の配列方向に沿って配置することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスパッタリングターゲット及びその配置方法の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る高純度コバルトのスパッタリングターゲットを示す平面図であり、このターゲット１１は、コバルトの含有量が９９．９０〜９９．９８重量％の高純度コバルトのインゴットに、再結晶温度（４５０℃）以下の温度で一方向圧延を施すことにより、長尺かつ矩形板状のターゲットとされ、その表面がスパッタ面１１ａとされている。
【００２３】
このターゲット１１は、スパッタ面１１ａの短手方向が圧延方向と一致し、かつ、長手方向が圧延方向と直交するように、一方向圧延が施される結果、このスパッタ面１１ａにおいては、圧延方向に沿う透磁率がスパッタ面内最小透磁率μ₁₁となり、圧延方向と直交する透磁率がスパッタ面内最大透磁率μ₁₂となる。
【００２４】
上記のスパッタ面内最小透磁率μ₁₁は８．５〜１１．５の範囲が好適であり、スパッタ面内最大透磁率μ₁₂は１２．１〜１５．０の範囲が好適である。
ここで、スパッタ面内最小透磁率μ₁₁が１１．５を超えると、このターゲット１１の下側に複数個の永久磁石を配列した際に、これらの永久磁石によりスパッタ面１１ａ上に漏れる磁束の強度が弱く、強度の十分な磁界Ｈが得られず、その結果、マグネトロン放電を十分に行うことができない。
【００２５】
また、スパッタ面内最大透磁率μ₁₂が１２．１を下回ると、スパッタ面１１ａ内の磁界Ｈが不均一なものとなり、特に端部側の磁界Ｈの不均一性が大きなものとなり、成膜した際に膜の厚みが不均一なものとなる。このように、膜の厚みが不均一であった場合、膜に欠陥が生じ易くなり、結果的に、膜の信頼性が低下する。
【００２６】
このターゲット１１のコバルトの含有量を９９．９０〜９９．９８重量％と限定した理由は、含有量が９９．９０重量％未満では、圧延工程において所定の圧下率に到達する前に割れやマイクロクラックが生じてしまい、ターゲットとしての形状を保持することができないために好ましくなく、また、含有量が９９．９８重量％を超えると、圧延時にスパッタ面に波打ちと称されるうねりが生じ、スパッタ面における平滑性が低下するからである。
【００２７】
このターゲット１１では、一方向圧延を再結晶温度（４５０℃）以下の温度で施すことにより、コバルト結晶のＣ軸方向が圧延面に対して垂直に、さらに、圧延方向に対しても垂直になろうとするため、
ａ．圧延面に垂直な方向
ｂ．圧延面に平行かつ圧延方向に対して平行な方向
ｃ．圧延面に平行かつ圧延方向に対して直交する方向
の３方向で透磁率に異方性が生じることとなる。
【００２８】
なお、再結晶温度（４５０℃）を超える温度で一方向圧延を施した場合には、コバルト結晶のＣ軸方向が圧延面に対して垂直方向に揃わずにランダムな状態となるので、圧延方向とそれに直交する方向とで透磁率に異方性が生じることはない。
【００２９】
このターゲット１１は、マグネトロンスパッタ装置内の長尺かつ略矩形状のスパッタ領域に沿って配置された複数の永久磁石上に配置される。これらの永久磁石により漏れ磁束が生じ、これらの漏れ磁束によりスパッタ面１１ａ上のスパッタ領域に沿って磁界トンネルと称される磁界Ｈが形成される。
【００３０】
ここでは、スパッタ面１１ａの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、発生する漏れ磁束はスパッタ面１１ａ上に容易に漏れ出すこととなる。また、スパッタ面１１ａの長手方向の透磁率がスパッタ面内で最大であるから、磁界トンネルの方向が変わる両端部から漏れる磁束が最小限に留められ、両端部から中央部に向けて漏れる磁束が抑制される。これにより、スパッタ面１１ａには短手方向に均一な磁界が形成されることとなり、結果的に、スパッタ面１１ａ上の磁場の均一性が高まる。これにより、このターゲット１１を用いて成膜すると、得られる薄膜の膜厚が均一化され、膜としての信頼性も向上する。
【００３１】
このターゲット１１では、マグネトロン放電により発生した電子は、上述した磁界トンネルに沿って移動する間に、ドリフト力を受けて空間中のガスを次々にイオン化する。これらのイオンはスパッタ面１１ａに衝突するが、この際、高いイオンエネルギーでターゲット１１を構成する原子を叩き出すので、これらの原子はスパッタ面１１ａに平行に配置された基板上に高いエネルギーで付着することとなり、膜強度に優れた薄膜が形成される。
【００３２】
このターゲット１１を作製するには、まず、真空溶解法により、コバルトの含有量が９９．９０〜９９．９８重量％の高純度コバルトインゴットを作製し、熱間圧延後、この高純度コバルト熱間圧延板に一方向圧延を施すことで得られる。この一方向圧延としては、コバルトの再結晶温度（４５０℃）以下で温間圧延または冷間圧延を施す方法が好適に用いられる。
【００３３】
この一方向圧延では、コバルトの再結晶温度（４５０℃）以下で圧延する際に、圧延方向を一定にすることにより、同一平面内において、圧延方向で透磁率がスパッタ面内で最小となり、前記圧延方向と直交する方向で透磁率がスパッタ面内で最大となる。したがって、この一方向圧延を施すことで、スパッタ面１１ａ内の透磁率に異方性を持たせることができる。
【００３４】
この一方向圧延では、圧下率は、２０〜４５％が好ましい。その理由は、圧下率が２０％未満では、スパッタ面内の最小透磁率が１１．５よりも大きくなってしまい、スパッタ面上に十分な磁界が形成されなくなり、スパッタ放電を十分に行えなくなってしまうからであり、また、圧下率が４５％を超えると、ターゲット自体に割れ等が生じ、好ましくないからである。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態のターゲット１１によれば、スパッタ面１１ａ内の圧延方向に沿う透磁率をスパッタ面内最小透磁率μ₁₁とし、圧延方向と直交する透磁率をスパッタ面内最大透磁率μ₁₂としたので、スパッタ面１１ａの短手方向に沿って均一な磁界Ｈを形成することができ、その結果、スパッタ面１１ａ上の磁場の均一性を高めることができる。したがって、このターゲット１１を用いて成膜した場合に、得られる薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、欠陥等が無く、高品質の薄膜を形成することができる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る高純度コバルトのスパッタリングターゲットを示す平面図であり、このターゲット２１は、中心部を構成する長尺かつ矩形板状のターゲット（第１のターゲット部材）２２と、このターゲット２２の長手方向の両端部に隣接して配置された矩形板状のターゲット（第２のターゲット部材）２３、２３とにより構成されている。
【００３７】
このターゲット２２の短手方向の長さは、ターゲット２３、２３それぞれの長手方向の長さと等しいとされている。そして、ターゲット２２の両端部にターゲット２３、２３を配置することで、全体の形状が長尺かつ矩形状のターゲットとされている。
これらのターゲット２２、２３は、第１の実施の形態のターゲット１１と全く同様、その主成分はコバルトの含有量が９９．９０〜９９．９８重量％の高純度コバルトからなる。
【００３８】
これらのターゲット２２、２３は、コバルトの含有量が上記の範囲の高純度コバルトのインゴットに、再結晶温度（４５０℃）以下の温度で一方向圧延を施すことにより得られる。
【００３９】
例えば、ターゲット２２では、一方向圧延に沿う方向、すなわちスパッタ面２２ａの短手方向における透磁率がスパッタ面内最小透磁率μ₂₁とされ、一方向圧延に直交する方向、すなわちスパッタ面２２ａの長手方向における透磁率がスパッタ面内最大透磁率μ₂₂とされている。
【００４０】
また、ターゲット２３では、一方向圧延に沿う方向、すなわちスパッタ面２３ａの短手方向における透磁率がスパッタ面内最小透磁率μ₂₃とされ、一方向圧延に直交する方向、すなわちスパッタ面２３ａの長手方向における透磁率がスパッタ面内最大透磁率μ₂₄とされている。
これらターゲット２２、２３のスパッタ面内最小透磁率μ₂₁、μ₂₃は８．５〜１１．５の範囲が好適であり、スパッタ面内最大透磁率μ₂₂、μ₂₄は１２．１〜１５．０の範囲が好適である。
【００４１】
これらターゲット２２、２３は、マグネトロンスパッタ装置内の長尺かつ略矩形状のスパッタ領域に沿って配置された複数の永久磁石上に配置される。
まず、ターゲット２２を、スパッタ領域の主要部である中央部に配置し、次いで、ターゲット２３、２３のそれぞれの長手方向がターゲット２２の短手方向に一致するように、これらターゲット２３、２３をターゲット２２の長手方向の両端部に配置する。
【００４２】
これらターゲット２２、２３は、その下に配置された複数の永久磁石により漏れ磁束が生じ、これらの漏れ磁束によりスパッタ面２２ａ、２３ａ、２３ａ上のスパッタ領域に沿って磁界トンネルと称される磁界Ｈが形成される。
このターゲット２２では、スパッタ面２２ａの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、発生する漏れ磁束はスパッタ面２２ａ上に容易に漏れ出すこととなる。
【００４３】
また、ターゲット２３、２３では、スパッタ面２３ａの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、発生する漏れ磁束はスパッタ面２３ａ、２３ａ上に容易に漏れ出すこととなる。一方、ターゲット２２では、スパッタ面２２ａの長手方向の透磁率がスパッタ面内で最大であることから、ターゲット２３、２３間に配置されたターゲット２２の長手方向と平行となる磁場方向成分の磁束がスパッタ面２２ａに漏れ難くなっている。これにより、スパッタ面２２ａ上には短手方向に沿った均一な磁界Ｈが形成され、スパッタ面２３ａ上にも短手方向に沿った磁界Ｈが形成される。
【００４４】
このターゲット２１では、マグネトロン放電により発生した電子は、上述した磁界トンネルに沿って移動する間に、ドリフト力を受けて空間中のガスを次々にイオン化する。これらのイオンはスパッタ面２２ａ、２３ａ、２３ａに衝突するが、この際、高いイオンエネルギーでターゲット２２、２３、２３を構成する原子を叩き出すので、これらの原子はスパッタ面２２ａ、２３ａ、２３ａに平行に配置された基板上に高いエネルギーで付着することとなり、膜強度に優れた薄膜が形成される。
【００４５】
このターゲット２１の製造方法は、上述した第１の実施の形態のターゲット１１の製造方法と全く同様である。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のターゲット２１によれば、ターゲット２２の両端部にターゲット２３、２３を配置し、これらターゲット２２、２３の短手方向における透磁率をスパッタ面内最小透磁率μ₂₁、μ₂₃、長手方向における透磁率をスパッタ面内最大透磁率μ₂₂、μ₂₄としたので、スパッタ面２２ａの短手方向に沿って均一な磁界Ｈを形成することができ、その結果、スパッタ面２２ａ上の磁場の均一性を高めることができる。したがって、このターゲット２１を用いて成膜した場合に、得られる薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、欠陥等が無く、高品質の薄膜を形成することができる。
【００４７】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る高純度コバルトのスパッタリングターゲットを示す平面図であり、このターゲット３１は、同一の大きさの矩形板状のターゲット（部材）が複数個、スパッタ領域に直線状に配列されたもので、スパッタ領域に直線状に配列された複数枚のターゲット（部材）３２、３２、…（図３では６枚）と、これらターゲット３２、３２、…の両端部に位置する一対のターゲット（部材）３３、３３とにより構成されている。
【００４８】
ターゲット３２では、長手方向に沿った透磁率がスパッタ面内最小透磁率μ₃₁、短手方向に沿った透磁率がスパッタ面内最大透磁率μ₃₂とされている。
ターゲット３３では、ターゲット３２と反対に、短手方向に沿った透磁率がスパッタ面内最小透磁率μ₃₃、長手方向に沿った透磁率がスパッタ面内最大透磁率μ₃₄とされている。
これらターゲット３２、３３、…のスパッタ面内最小透磁率μ₃₁、μ₃₃は８．５〜１１．５の範囲が好適であり、スパッタ面内最大透磁率μ₃₂、μ₃₄は１２．１〜１５．０の範囲が好適である。
【００４９】
これらのターゲット３２、３３、…は、第１の実施の形態のターゲット１１と全く同様、その主成分はコバルトの含有量が９９．９０〜９９．９８重量％の高純度コバルトからなる。
これらのターゲット３２、３３、…は、コバルトの含有量が上記の範囲の高純度コバルトのインゴットに、再結晶温度（４５０℃）以下の温度で一方向圧延を施すことにより得られる。
【００５０】
これらターゲット３２、３３、…は、マグネトロンスパッタ装置内の長尺かつ略矩形状のスパッタ領域に沿って配置された複数の永久磁石上に配置される。
まず、ターゲット３２、３２、…を、長辺が互いに隣接するように、スパッタ領域の主要部である中央部に配置し、次いで、ターゲット３３、３３をターゲット３２、３２、…の配列方向の両端部に、長辺が互いに隣接するように配置する。
【００５１】
これらターゲット３２、３３、…は、その下に配置された複数の永久磁石により漏れ磁束が生じ、これらの漏れ磁束によりスパッタ面３２ａ、３３ａ、…上のスパッタ領域に沿って磁界トンネルと称される磁界Ｈが形成される。
ターゲット３２、３２、…では、スパッタ面３２ａの長手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、発生する漏れ磁束はスパッタ面３２ａ上に容易に漏れ出すこととなる。
【００５２】
また、ターゲット３３、３３では、スパッタ面３３ａの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、発生する漏れ磁束はスパッタ面３３ａ、３３ａ上に容易に漏れ出すこととなる。一方、ターゲット３２、３２、…では、スパッタ面３２ａの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最大であることから、ターゲット３３、３３間に配置されたターゲット３２、３２、…の短手方向と平行となる磁場方向成分の磁束がスパッタ面３２ａ、３２ａ、…に漏れ難くなっている。これにより、スパッタ面３２ａ、３２ａ、…上には長手方向に沿った均一な磁界Ｈが形成され、スパッタ面３３ａ、３３ａ上にも長手方向に沿った磁界Ｈが形成される。
【００５３】
このターゲット３１では、マグネトロン放電により発生した電子は、上述した磁界トンネルに沿って移動する間に、ドリフト力を受けて空間中のガスを次々にイオン化する。これらのイオンはスパッタ面３２ａ、３３ａ、…に衝突するが、この際、高いイオンエネルギーでターゲット３２、３３、…を構成する原子を叩き出すので、これらの原子はスパッタ面３２ａ、３３ａ、…に平行に配置された基板上に高いエネルギーで付着することとなり、膜強度に優れた薄膜が形成される。
【００５４】
このターゲット３１の製造方法は、上述した第１の実施の形態のターゲット１１の製造方法と全く同様である。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態のターゲット３１によれば、スパッタ領域に直線状に配列されたターゲット３２、３２、…の両端部にターゲット３３、３３を配置し、ターゲット３２の長手方向に沿った透磁率をスパッタ面内最小透磁率μ₃₁、短手方向に沿った透磁率をスパッタ面内最大透磁率μ₃₂、ターゲット３３の短手方向に沿った透磁率をスパッタ面内最小透磁率μ₃₃、長手方向に沿った透磁率をスパッタ面内最大透磁率μ₃₄としたので、スパッタ面３２ａ、３３ａ、…の長手方向に沿って均一な磁界Ｈを形成することができ、その結果、スパッタ面３２ａ、３３ａ、…上の磁場の均一性を高めることができる。したがって、このターゲット３１を用いて成膜した場合に、得られる薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、欠陥等が無く、高品質の薄膜を形成することができる。
【００５６】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る高純度コバルトのスパッタリングターゲットを示す部分平面図であり、このターゲット４１は、上述した第１の実施の形態に係るターゲットを複数枚、マグネトロンスパッタ装置内のスパッタ領域に沿って配置したもので、図４ではスパッタ領域の角部にターゲット４１Ａ、４１Ｂを配置した状態を示している。
【００５７】
これらターゲット４１Ａ、４１Ｂは、ターゲット４１Ａの長辺の端部にターゲット４１Ｂの短辺を当接するように配置されているので、その下にくの字型に配置された複数の永久磁石により漏れ磁束が生じ、これらの漏れ磁束によりスパッタ面４１ａ、４１ｂ上のスパッタ領域に沿って磁界トンネルと称される磁界Ｈが形成される。
ターゲット４１Ａでは、スパッタ面４１ａの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、発生する漏れ磁束はスパッタ４１ａ上に容易に漏れ出すこととなる。
【００５８】
また、ターゲット４１Ｂでは、ターゲット４１Ａと同様、スパッタ面４１ｂの短手方向の透磁率がスパッタ面内で最小であるから、スパッタ面４１ｂ上に容易に漏れ出ることとなる。一方、ターゲット４１Ａでは、スパッタ面４１ａの長手方向の透磁率がスパッタ面内で最大であることから、ターゲット４１Ｂに配置されたターゲット４１Ａの長手方向と平行となる磁場方向成分の磁束がスパッタ面４１ａに漏れ難くなっている。
【００５９】
同様に、ターゲット４１Ｂでは、スパッタ面４１ｂの長手方向の透磁率がスパッタ面内で最大であることから、ターゲット４１Ａに配置されたターゲット４１Ｂの長手方向と平行となる磁場方向成分の磁束がスパッタ面４１ｂに漏れ難くなっている。これにより、スパッタ面４１ａ上には短手方向に沿った均一な磁界Ｈが形成され、スパッタ面４１ｂ上にも同様に、短手方向に沿った均一な磁界Ｈが形成される。
【００６０】
本実施形態のターゲット４１においても、上述した第１の実施の形態のターゲット１１と全く同様に、スパッタ面４１ａ、４１ｂの短手方向に沿って均一な磁界Ｈを形成することができ、その結果、スパッタ面上の磁場の均一性を高めることができる。したがって、得られる薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、欠陥等が無く、高品質の薄膜を形成することができる。
【００６１】
図５は、本実施形態のターゲット４１の変形例を示す部分平面図であり、ターゲット４１Ａの短辺にターゲット４１Ｂの長辺の端部を当接するように配置した点が異なる。
このターゲットにおいても、上述したターゲット４１と全く同様の作用・効果を奏することができる。
【００６２】
【実施例】
次に、実施例及び比較例により本発明のスパッタリングターゲットについて具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実施例により限定されるものではない。
【００６３】
（実施例）
まず、真空溶解法により、コバルトの含有量が９９．９０〜９９．９８重量％の高純度コバルトインゴットを作製した。
次いで、この高純度コバルトインゴットを１１５０℃にて鍛造し、長さ８００ｍｍ、幅１３０ｍｍ、厚み４０ｍｍの長方形状の高純度コバルト板とした。
次いで、例えばグラインダー等の研削装置を用いて、上述の高純度コバルト板の表面を研削して、その表面に付着する不純物や汚れ等を除去した。その後、１１５０℃にて熱間圧延を施し、長さ８００ｍｍ、幅２６０ｍｍ、厚み２０ｍｍの長方形状の高純度コバルト厚板とした。なお、この熱間圧延の圧下率を５０％とした。
【００６４】
次いで、上記の高純度コバルト厚板の表面を研磨し、その後、この高純度コバルト厚板に、圧延方向が同一となるように冷間圧延を施し、長さ８００ｍｍ、幅２９０ｍｍ、厚み１８ｍｍの長方形状の高純度コバルト厚板とした。なお、この冷間圧延の圧下率は１０％であった。
次いで、この高純度コバルト厚板に、圧延方向が上記の冷間圧延と同一となるように、コバルトの再結晶温度（４５０℃）以下の温度、例えば４００℃で温間圧延を施し、長さ８００ｍｍ、幅３９０ｍｍ、厚み１３．５ｍｍの長方形状の高純度コバルト厚板とした。なお、この温間圧延の圧下率は２５％であった。
【００６５】
次いで、この高純度コバルト厚板を切断し、長さ６００ｍｍ、幅２９０ｍｍ、厚み１３．５ｍｍのターゲットＡとした。
さらに、この高純度コバルト厚板と同様の方法で作製した高純度コバルト厚板を切断し、長さ２９０ｍｍ、幅１００ｍｍ（圧延方向）、厚み１３．５ｍｍのターゲットＢを２枚とし、これらターゲットＡ及びターゲットＢを図２のように組み合わせ、成膜試験用のターゲットとした。
【００６６】
（比較例１）
−スパッタ面内最大透磁率が１２．１未満の場合−
上述した実施例と全く同様にして、表面研磨が施された高純度コバルト厚板を作製した。
次いで、この高純度コバルト厚板に、冷間圧延を施し、長さ８４２ｍｍ、幅２７４ｍｍ、厚み１８ｍｍの長方形状の高純度コバルト厚板とした。この冷間圧延は、その幅方向と長さ方向に交互に圧延を施すクロス圧延とした。なお、この冷間圧延の圧下率は１０％であった。
【００６７】
次いで、この高純度コバルト厚板に、コバルトの再結晶温度（４５０℃）以下の温度、例えば４００℃で温間圧延を施し、長さ９８０ｍｍ、幅３１３ｍｍ、厚み１３．５ｍｍの長方形状の高純度コバルト厚板とした。この温間圧延は、その幅方向と長さ方向に交互に圧延を施すクロス圧延とした。なお、この温間圧延の圧下率は２５％であった。
次いで、この高純度コバルト厚板を切断し、長さ８００ｍｍ、幅２９０ｍｍ、厚み１３．５ｍｍの成膜試験用のターゲットとした。
【００６８】
（比較例２）
−スパッタ面内最小透磁率が１１．５を越える場合−
上述した実施例と全く同様にして、一方向冷間圧延が施された高純度コバルト厚板を作製した。この高純度コバルト厚板の形状は、長さ８００ｍｍ、幅２９０ｍｍ、厚み１８ｍｍであった。
次いで、この高純度コバルト厚板を面削・切断し、長さ８００ｍｍ、幅２９０ｍｍ、厚み１３．５ｍｍの成膜試験用のターゲットとした。
【００６９】
次に、実施例及び比較例１、２のターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングを行い、基板上にコバルト薄膜を形成し、評価用の試料とした。
マグネトロンスパッタリングの成膜条件は、Ａｒガス圧を０．４Ｐａ、スパッタパワーを３．５Ｗ／ｃｍ²とした。また、成膜範囲は、２９０ｍｍ×８００ｍｍとした。
【００７０】
次に、実施例及び比較例１、２のターゲット各々に対して、スパッタ面におけるスパッタ面内最大透磁率及びスパッタ面内最小透磁率を測定した。
また、実施例の評価用の試料に対しては、図２に示した薄膜２５のＡ〜Ｅ点それぞれにおける膜厚を測定した。比較例の評価用の試料に対しても同様に、図６に示した薄膜５のＡ〜Ｅ点それぞれにおける膜厚を測定した。
これらの測定結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】

【００７２】
表１によれば、実施例のターゲットでは、中央部のターゲットＡにより得られる薄膜の膜厚（Ｃ〜Ｅ）は２９０〜３００ｎｍであり、比較例１の薄膜の膜厚（Ｃ〜Ｅ）と比べてバラツキが小さいことが分かった。
また、比較例２のターゲットでは、成膜することができず、膜厚を測定することができなかった。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のスパッタリングターゲットによれば、コバルトを主成分とする矩形板状のスパッタリングターゲットのスパッタ面の短手方向が圧延方向と一致し、かつ、長手方向が圧延方向と直交するように、一方向圧延を施し、圧延方向に沿う透磁率を８．５〜１１．５の範囲のスパッタ面内最小透磁率とし、圧延方向と直交する透磁率を１２．１〜１５．０の範囲のスパッタ面内最大透磁率としたので、成膜された薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、その結果、欠陥等が無く、高品質の薄膜を得ることができる。
【００７４】
本発明のスパッタリングターゲットの配置方法によれば、面内不均一性が大幅に改善された薄膜を成膜することができ、その結果、欠陥等が無く、高品質の薄膜を容易に作製することができる。
【００７５】
以上により、薄膜の面内不均一性を大幅に改善することができ、その結果、欠陥等が無く、高品質の薄膜を形成することが可能なスパッタリングターゲット及びその配置方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のスパッタリングターゲットを示す平面図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態のスパッタリングターゲットを示す図であり、（ａ）はスパッタリングターゲットを示す平面図、（ｂ）は成膜された薄膜を示す平面図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態のスパッタリングターゲットを示す平面図である。
【図４】 本発明の第４の実施の形態のスパッタリングターゲットを示す平面図である。
【図５】 本発明の第４の実施の形態のスパッタリングターゲットの変形例を示す平面図である。
【図６】 従来の高純度コバルトターゲットの一例を示す図であり、（ａ）はスパッタリングターゲットを示す平面図、（ｂ）は成膜された薄膜を示す平面図である。
【図７】 従来の高純度コバルトターゲットの他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ターゲット
１ａ スパッタ面
２ ターゲット
３ ターゲット部材
３ａ スパッタ面
５ 薄膜
１１ ターゲット
１１ａ スパッタ面
２１ ターゲット
２２ ターゲット（第１のターゲット部材）
２２ａ スパッタ面
２３ ターゲット（第２のターゲット部材）
２３ａ スパッタ面
２５ 薄膜
３１ ターゲット
３２ ターゲット（部材）
３２ａ スパッタ面
３３ ターゲット（部材）
３３ａ スパッタ面
４１ ターゲット
４１Ａ、４１Ｂ ターゲット
４１ａ、４１ｂ スパッタ面

Claims (6)

1. コバルトを主成分とする矩形板状のスパッタリングターゲットにおいて、
   スパッタ面の短手方向が圧延方向と一致し、かつ、長手方向が圧延方向と直交するように、一方向圧延が施され、
   前記圧延方向に沿う透磁率が８．５〜１１．５の範囲のスパッタ面内最小透磁率であり、前記圧延方向と直交する透磁率が１２．１〜１５．０の範囲のスパッタ面内最大透磁率であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 前記一方向圧延の圧下率は２０〜４５％であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
3. 前記一方向圧延は、コバルトの再結晶温度以下で行われたことを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリングターゲット。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置内のスパッタ領域に配置する方法であって、
   前記スパッタリングターゲットのスパッタ面内最大透磁率の方向が、前記スパッタ領域の複数の永久磁石の配列方向に沿うように、配置することを特徴とするスパッタリングターゲットの配置方法。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置内のスパッタ領域に配置する方法であって、
   前記スパッタリングターゲットは、長尺かつ矩形板状の第１のターゲット部材と、この第１のターゲット部材の長手方向の両端部それぞれに近接して配置される矩形板状の第２のターゲット部材とからなり、
   前記第１のターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向が、前記第２のターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向と直交するように、前記スパッタ領域の複数の永久磁石の配列方向に沿って配置することを特徴とするスパッタリングターゲットの配置方法。
6. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置内のスパッタ領域に配置する方法であって、
   前記スパッタリングターゲットは、前記スパッタ領域に沿って配列される複数個の矩形板状のターゲット部材からなり、
   これらのターゲット部材のうち、配列方向の両端部それぞれに位置するターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向が、これらのターゲット部材を除くターゲット部材のスパッタ面内最大透磁率の方向と直交するように、前記スパッタ領域の複数の永久磁石の配列方向に沿って配置することを特徴とするスパッタリングターゲットの配置方法。

Images