JP5596118B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、マグネトロンスパッタ装置に用いられる磁性体ターゲット、特に漏洩磁束密度を向上させ、安定した放電が可能な磁性体ターゲットに関するものである。

一般に、磁性体薄膜の形成方法として、スパッタリング法が広く用いられている。スパッタリング装置には様々な方式のものがあるが、磁性体膜の成膜では、生産性の高さからＤＣ電源を備えたマグネトロンスパッタリング装置が広く用いられている。スパッタリング法とは、正の電極となる基板と負の電極となるターゲットを対向させ、不活性ガス雰囲気下で、該基板とターゲット間に高電圧を印加して電場を発生させるものである。
この時、不活性ガスが電離し、電子と陽イオンからなるプラズマが形成されるが、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の電極）の表面に衝突するとターゲットを構成する原子が叩き出されるが、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成される。このような一連の動作により、ターゲットを構成する材料が基板上に成膜されるという原理を用いたものである。

前記マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの裏側に磁石をセットしてターゲットの表面に電界と垂直方向に磁界を発生させてスパッタリングを行うものであるが、このような直交電磁界空間内ではプラズマの安定化及び高速化が可能であり、スパッタ速度を大きくすることができるという特徴を有している。

しかしながら、ターゲットが磁性材である場合には、漏洩磁束密度が小さい（透磁率が大きい）ため、プラズマの広がりが小さくなり、堆積速度が低下してスパッタリング効率が低下し、また局部的なエロージョンが進行するため、ターゲット表面のエロージョンが不均一となる欠点がある。また、局部的エロージョンは、その部分がターゲットの寿命を決定するため、使用効率が非磁性材ターゲットに比べて著しく劣るという問題があった。

上記マグネトロンスパッタリング法を用いた場合の、非磁性材ターゲットと強磁性材ターゲットを用いた場合の、透磁率（漏洩磁束密度）の概念図を図１に示す。この図１に示すように、透磁率が小さいと（漏洩磁束密度が大きいと）、ターゲット表面の磁束密度が大きくなる。その結果、広範囲にプラズマが広がり、堆積速度の向上や低圧力下でのスパッタなど、スパッタ効率が向上する。
一方、透磁率が大きいと（漏洩磁束密度が小さいと）、ターゲット表面の磁束密度が小さくなる。その結果、スパッタリングの進行に伴い、ターゲットの表面に局部的に磁力線が集中するため、エロージョン領域が小さく、その部分だけスパッタされる。つまり、ターゲット表面のエロージョンが不均一となる。

このような問題から、公知技術では以下に述べるような改良が図られている。例えば、下記特許文献１には、磁性体ターゲットが磁力線を十分に通過させ、かつ長期間使用可能であるというマグネトロン式スパッタリング装置が開示されている。具体的には、ターゲット載置台の下方に磁界発生手段を有し、基板と磁性体ターゲットとの間に形成される電界と交差する磁界を発生させてスパッタリングを行うマグネトロン式スパッタリング装置であり、前記ターゲット載置台に載置された状態において、前記磁界発生手段による磁力線が通過する箇所に凹部を有する磁性体からなるターゲット本体と、前記ターゲット本体の凹部に埋め込まれた非磁性部材を備えたマグネトロン式スパッタリング装置である。凹部に埋め込む非磁性部材には、Ａｌ、ＳｉＯ_２が使用されている。

この特許文献１の技術は基本的には有効と考えられるが、図に示されているように、凹部の位置がターゲットの中央と縁に限定され、また埋め込材がＳｉＯ_２である場合には、熱伝導率が低いので、全体としては磁性材ターゲットの使用効率を高める構造を有しているとは言えず、さらに改善を図る必要があると言える。
また、埋め込み材がＡｌである場合にも、熱伝導率は高いという利点はあるが、さらに漏洩磁束密度を高め、ターゲットの使用効率を高めるためには、凹部（溝）の形状を工夫することが必要である、しかし、前記特許文献１は特段の改善があるとは言えない。

下記特許文献２に、コバルト等の磁性体材料からなる長寿命を目的とするスパッタリングターゲットが記載されている。具体的には、第１部分と第１部分よりも厚い第２部分を有する(第１部分の厚さが約１ｍｍ、第２部分の厚さが５ｍｍ以上)もので、透過する磁場の強さの一定時間当たりの累計値が、第２部分よりも第１部分の方が大きくなるので、第１部分で磁場を透過させ、第２部分で平行磁場の生成を促すというものである。
ターゲットの厚みを薄くした部分(第１部分)はバッキングプレートの厚みを厚くすることで対応している。これは、ターゲットの薄さ厚さだけの調整で、前記特許文献１と同様に、全体としては磁性材ターゲットの使用効率を高める構造を有しているとは言えず、さらに改善を図る必要があると言える。

下記特許文献３は、使用効率を改善し長寿命化を図った強磁性体スパッタリングターゲットであり、最もエロージョンされやすい領域の両側に予め平行な溝を設けることにより、局部的な消耗を抑制し、ターゲットの使用効率を向上させるものである。ターゲットは強磁性体（具体的にはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの単体金属あるいはその合金、希土類金属のＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｔ、Ｔｍなど、Ｃｕ_２ＭｎＡｌ(ホイスラー合金)、ＭｎＡｌ、ＭｎＢｉ等)またはフェリ磁性体(マグネタイトなどのフェライト、ガーネット類など)が用いられている。
溝の幅は３〜３０ｍｍ、溝の深さは１〜２０ｍｍ、溝と溝との間隔は１０〜１００ｍｍとなっている。これは、ターゲット表面（スパッタ面）の加工であり、特殊な形態を持つもので、前記特許文献１と同様に、全体としては磁性材ターゲットの使用効率を高める構造を有しているとは言えず、さらに改善を図る必要があると言える。

下記特許文献４には、中心磁石と、該中心磁石を囲続する周縁磁石とからなるマグネトロン上にバッキングプレートを載置し、該バッキングプレート上にターゲットを乗架支持したマグネトロンカソードにおいて、該バッキングプレートおよび/またはターゲット内に該マグネトロンからの磁界をガイドする軟磁性ヨークを埋設し、該中心磁石上に配置されるヨークはその上面外径が該中心磁石の外径よりも小さくされ、かつ／または該周縁磁石上に配置されるヨークは該中心磁石と該周縁磁石との極間距離を広げるようにされていることを特徴とするマグネトロンカソード構造が記載されている。
この場合は、周縁磁石上に配置されるヨークが特徴で、全体としては磁性材ターゲットの使用効率を高める構造を有しているとは言えず、さらに改善を図る必要があると言える。

また、下記特許文献５には、ターゲットが厚い磁性体や強磁性体である場合に、ターゲットのスパッタ面に環状溝を形成し、また非スパッタ面に複数の環状凸部及び環状溝を形成したマグネトロンスパッタ装置が提案されている。
この場合、漏洩磁場を大きくすることを狙いとしているが、ターゲットの表面と裏面にそれぞれ凸部と凹部が形成された構造を有しているために、ターゲット構造が複雑であり、制作が煩雑であるという欠点を有する。
またスパッタ表面に設けられた環状の溝のために、少なくとも２個の環状のエッジ部が形成されるので、エッジ部に起因する成膜の不均一性という問題が生じる可能性がある。

特許第３０６３１６９号公報 特開２００３−１３８３７２号公報 特開平１１−１９３４５７号公報 特開平２−２０５６７３号公報 特開２０１０−２２２６９８号公報

ターゲットの裏側に磁石をセットしてターゲットの表面に電界と垂直方向に磁界を発生させてスパッタリングを行い、直交電磁界空間内でプラズマの安定化及び高速化が可能であり、スパッタ速度を大きくすることができるというマグネトロンスパッタリングに好適な磁性材スパッタリングターゲットを提供するものであり、ターゲットが磁性材である場合の欠点を解消するために、漏洩磁束密度が大きくなるように工夫し、プラズマの広がりを大きく、かつ堆積速度を向上させてスパッタリング効率を増加させ、さらに局部的なエロージョンを抑制して、ターゲット表面のエロージョンを均一化し、磁性材ターゲットの使用効率を向上させることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、ターゲットの裏面に溝を設け、この溝の形状と配置及び溝への充填物の工夫をすることにより、漏洩磁束密度を大きくし、プラズマの広がりを大きく、かつ堆積速度を向上させてスパッタリング効率が増加させ、さらに局部的なエロージョンを抑制して、ターゲット表面のエロージョンを均一化し、磁性材ターゲットの使用効率を向上させることができるとの知見を得た。

このような知見に基づき、本発明は、下記の発明を提供するものである。
１）厚みが１〜１０ｍｍである円板状の磁性材スパッタリングターゲットであって、該ターゲットの裏面に、幅が５〜２０ｍｍ、深さが０．１〜３．０ｍｍである該円板状ターゲットの中心を中心とする少なくとも１個の円溝を有し、各溝の間隔は１０ｍｍ以上であり、かつ前記溝に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である非磁性材料が埋め込まれていることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。

上記円溝は、円板（円盤）状ターゲットの中心を芯として画定された円形の溝であり、１個でも良いが、複数個あっても良い。上記円溝が２個以上あれば、それぞれが相互に「同心円の溝」となる。必要に応じて、この「同心円の溝」という用語を使用して、又は「溝」と略記して説明する。この円溝は、円板（円盤）状ターゲットの中心と円形の外周縁との間に形成されるものである。

２）前記溝の断面形状が、Ｕ字形、Ｖ字形又は凹型であることを特徴とする請求項１記載の磁性材スパッタリングターゲット。
３）前記溝に埋め込まれる非磁性材料が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎの単体金属又はこれらを主成分とする合金であることを特徴とする上記１）又は２）記載の磁性材スパッタリングターゲット。

４）ターゲットの飽和磁化密度が２０００Ｇ（ガウス）を越え、かつ最大透磁率μｍａｘが１０を超えることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか１項に記載の磁性材スパッタリングターゲット。
５）磁性材ターゲットが、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ又はＧｄから選択した一成分以上の元素又はこれらを主成分とする合金の強磁性材料からなることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか１項に記載の磁性材スパッタリングターゲット。

６）上記５）記載の強磁性材料に、酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、炭素から選択した一種以上の非磁性材料が分散した焼結体ターゲットであることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。
７）Ｃｒ、Ｂ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉから選択した一種以上の元素を０．５ａｔ％以上、５０ａｔ％以下含有することを特徴とする上記５）又は６）記載の磁性材スパッタリングターゲット。

本願発明のスパッタリングターゲットは、マグネトロンスパッタリングに好適な磁性材スパッタリングターゲットを提供することができ、漏洩磁束密度を大きくすることが可能であり、これによってプラズマの広がりを大きく、かつ堆積速度を向上させてスパッタリング効率が増加させることができ、さらに局部的なエロージョンを抑制して、ターゲット表面のエロージョンを均一化し、磁性材ターゲットの使用効率を向上させることができるという優れた効果を有する。

マグネトロンスパッタリング法を用いた場合の、非磁性材ターゲットと強磁性材ターゲットを用いた場合の、透磁率（漏洩磁束密度）の概念図である。 比較例１に示すターゲット中心からの距離とエロージョン深さの関係を示す図である。 実施例１に示すターゲット中心からの距離とエロージョン深さの関係を示す図である。 磁性材スパッタリングターゲットに溝を形成し、溝の中に非磁性材料を埋め込んだ一例を示す図である。

本発明の磁性材スパッタリングターゲットは円板状（円盤状）のターゲットであり、ターゲットの裏面に溝を形成したものである。この溝の位置は、エロージョンされ難かった部分に形成するのが望ましいが、その位置はマグネトロンスパッタリング装置により依存するので、その位置を固定するのは得策でない。
むしろ、マグネトロンスパッタリング装置の種類に影響しない、広範囲に適用できる磁性材ターゲットとする必要がある。事前に、マグネトロンスパッタリング装置が固定（特定）され、エロージョンされ難かった部分が分かれば、その位置に溝加工するのが良いことは言うまでもない。

本発明の磁性材スパッタリングターゲットは、円板状のターゲットの厚みが１〜１０ｍｍに適用できる。しかし、この厚みは好適なターゲット厚みを意味するもので、これ以上の厚さを有する磁性材スパッタリングターゲットでも、効果があることは容易に理解できるであろう。
本発明の磁性材スパッタリングターゲットの裏面に形成する溝は、幅が５〜２０ｍｍ、深さが０．１〜３．０ｍｍである少なくとも１個の円溝（円形の溝）を有する。この円溝は、円板状のターゲットの中心を中心として画定された溝であり、２個以上の円溝の場合は、それぞれが同心円状の溝からなる。
２個の同心円状の溝である場合には、各同心円状の溝の間隔が１０ｍｍ以上とする。円板状のターゲットの中心部には、溝は不要である。

上記円溝又は同心円状の溝は、ターゲットの中心部又は縁部に形成する必要はない。上記の通り、ターゲットの厚みが１〜１０ｍｍの範囲なので、深さはそれに対応して調整することが必要である。溝の幅は、個々の円溝の個数にもよるが、５〜２０ｍｍで調節することができる。
個々の円溝を増やす場合には、各溝の幅は小さくすることができる。これらは、磁性材ターゲットの種類によって任意に調節できる。

溝の深さを３ｍｍ以下にする理由は、３ｍｍより大きいとターゲットの材質や厚みにもよるが、溝の部分のターゲット強度が弱くなりスパッタ中にターゲットの熱膨張が原因となってターゲットが割れるといった問題が生じる可能性が高くなるためである。
また溝の深さが０．１ｍｍより小さい場合、漏洩磁束密度の向上効果はほとんど見られないため０．１ｍｍ以上にする必要がある。

また、溝の幅はエロージョンの形状にもよるが多くの場合５〜２０ｍｍに調整することが望ましい。５ｍｍより小さいと漏洩磁束密度の向上効果はほとんど見られず、２０ｍｍより大きいとターゲットに溝を加工する際に、ターゲットが反ってしまうなどの問題が生じるためである。
溝同士の間隔は、ターゲットの大きさに依存するが、ターゲットの強度を確保する点から１０ｍｍ以上とすることが望ましく、本件のターゲットの大きさ（直径１６５．１ｍｍ）であれば、最大でも１００ｍｍ以下とする。

さらに、本願発明は、前記各溝に熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である非磁性材料を埋め込むことを要件とする。この「埋め込み」の意味は、固体の非磁性材料の嵌め込みでも良いし、溝に溶融した非磁性材を流し込んで凝固させたものでも良い。また、固体の非磁性材料を溝に密着させ、融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合してもよい。上記「埋め込み」はこれらを包含するものである。
スパッタリングの際には、プラズマによる熱が発生するので、バッキングプレートがその熱を除去する役割を担うのであるが、この熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることは、効率的な徐熱効果を有する。

磁性材スパッタリングターゲットの前記溝の断面形状は、Ｕ字形、Ｖ字形又は凹型とすることができる。これらの溝は、多くの場合ターゲットを作製してから、旋盤などにより切削して形成するので、Ｕ字形、Ｖ字形又は凹型の形状が製作し易いと言える。しかし、これらの形状に制限されるものでないことは容易に理解できるであろう。すなわち、本願発明はこれらの形状及び均等物を包含するものである。
磁性材スパッタリングターゲットに溝を形成した一例を図４に示す。この図４は、磁性材スパッタリングターゲットの断面図であり、この場合のターゲットに形成した溝は凹型の断面形状を有しており、この溝の中に非磁性材料が埋め込まれている様子を示す。

溝に埋め込まれる非磁性材料としては、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎの単体金属又はこれらを主成分とする合金であることが望ましい。これらは、非磁性材であるだけでなく、熱伝導性にも優れているからである。
この意味で、非磁性材であっても、例えば酸化物等を使用することは得策ではない。熱伝導性が劣るからである。
また、埋め込む非磁性材としては、磁性材ターゲットの材料よりも、熱伝導率が高い材料であればよく、Ｃｏ−Ｃｒ合金なども使用することができる。
マグネトロンスパッタリング法により成膜する際に、ターゲットの飽和磁化密度が２０００Ｇ（ガウス）を越え、かつ最大透磁率μｍａｘが１０を超える場合に、特に有効である。また、磁性材ターゲットが、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ又はＧｄから選択した一成分以上の元素又はこれらを主成分とする合金の強磁性材料に適用でき、有効である。

上記の強磁性材料に、酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、炭素からなる非磁性材料が分散した焼結体ターゲットにも有効であることは、容易に理解できるであろう。さらに、さらに、上記磁性材スパッタリングターゲットにＣｒ、Ｂ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉから選択した一種以上の元素を０．５ａｔ％以上、５０ａｔ％以下添加したターゲットにおいても、有効である。

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

（実施例１〜４と比較例１〜２の共通事項）
ターゲット組成が６９Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）で、サイズが直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの円板状のターゲットを作製した。このターゲットの端材を用いてＢ−Ｈトレーサーで測定したときの最大透磁率は１８、飽和磁化密度は７３００Ｇ（ガウス）であった。

次に、漏洩磁束密度の測定をＡＳＴＭ Ｆ２０８６−０１（Standard Test Method for Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets, Method 2）に則して実施した。測定手順の詳細は省略するが、ターゲットの中心を固定し、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度と回転させて測定した漏洩磁束密度を、ＡＳＴＭで定義されているｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｅｌｄの値で割り返し、１００を掛けてパーセントで表した。

そして、これら５点について平均した結果を、平均漏洩磁束密度（％）として表に記載した。次に、このターゲットをマグネトロンスパッタ装置でスパッタし、５０ｋＷｈｒ放電させた後、エロージョンの形状を測定した。
図２は、裏面に円溝を形成していないターゲットであり、該ターゲット中心を含む厚さ方向断面から見たときのエロージョンラインを示した代表的な図であり、図３は、裏面に円溝を形成したターゲットであり、該ターゲット中心を含む厚さ方向断面から見たときのエロージョンラインを示した代表的な図である。これらは、下記において詳細に説明する。

（比較例１）
次に、前記成分組成のターゲットを複数枚用意した。この場合、円溝又は同心円の溝は一切形成しなかった。この結果、平均漏洩磁束密度は３９．１％であり、スパッタリングの効率は低かった。この結果を表１に示す。
比較例１のターゲットの中心（０．００ｍｍ）からターゲットの外周付近（中心からの距離８０．０ｍｍ）にかけてエロージョンを受けた様子（エロージョンライン）を、図２に示す。この図２から明らかなように、ターゲットの中心部と外縁部のエロージョンは少なく、また中心部と外周部の間でもエロージョンラインの起伏が激しく、ばらつきが多いことが分かる。
このように、円板状のターゲットでは、漏洩磁束密度が低く、全体的なターゲットの使用効率が悪いという結果となった。

（比較例２）
次に、前記成分組成のターゲットを複数枚用意し、図２においてエロージョンされにくかった領域（エロージョンの浅い領域≒非エロージョン領域）に同心円状の溝を２つ設けた。溝の位置と溝の形状は表１に示すとおりである。なお、この場合、溝には埋め込みを行っていない例である。
２つの溝は同じ形状とした。このときの平均漏洩磁束密度を、表１に記載する。溝がない場合（比較例１）と比較し、平均漏洩磁束密度が向上していることが確認された。しかしこのターゲットをスパッタリング装置で１０ｋＷｈｒ放電させたところ、ターゲット裏面の溝部分を中心に焼き焦げた跡（酸化模様）が観察された。スパッタリング装置では、通常ターゲット裏面側に冷却板が接し、スパッタリング時の熱を逃がす機構が備わっているが、溝の部分においてターゲットと冷却板との接触が不十分であったため、ターゲットが加熱し上記問題が発生したと考えられる。

（実施例１）
実施例１は、ターゲット組成が６９Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）で、サイズが直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの円板状のターゲットを、中心から２０ｍｍ、４５ｍｍの位置に、幅５ｍｍ、深さ１．０ｍｍの凹状の円溝を形成し、この溝に溶融したＩｎ（熱伝導率８１Ｗ／ｍ・Ｋ）を溝に流しこんで溝を埋めた。
このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングを実施した。これらの溝の条件と平均漏洩磁束密度を表１に記載する。また、この実施例１のターゲットの中心（０．００ｍｍ）からターゲットの外周付近（中心からの距離８０．０ｍｍ）にかけてエロージョンを受けた様子（エロージョンライン）を、図３に示す。
この図３に示すように、ターゲットの中心から１０．０ｍｍ〜７０．０ｍｍの間は、エロージョンラインの起伏が殆どなく、この間のターゲットのエロージョンが均一に行われていることを示している。この結果、使用していないターゲット部分が少なくなり、使用効率が増大する。この相違は、上記図２に示す比較例１と対比すると、そのエロージョンの差異が明瞭となる。
実施例１においては、平均漏洩磁束密度が４２．１％と向上していることが確認された。また、実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例２のような問題は生じなかった。

（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様に、ターゲット組成が６９Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）で、サイズが直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの円板状のターゲットを用い、中心から２０ｍｍ、４５ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、深さ１．５ｍｍの凹状の円溝を形成し、さらにこの溝と同形状の無酸素銅（熱伝導率３９１Ｗ／ｍ・Ｋ）からなるリングを作製し、溝に埋め込んだ。このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングを実施した。
これらの溝の条件と平均漏洩磁束密度を表１に記載する。この実施例２においては、平均漏洩磁束密度が４５．９％と、実施例１に比べてさらに向上していることが確認された。また、実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例２のような問題は生じなかった。

（実施例３）
実施例３では、実施例１と同様に、ターゲット組成が６９Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）で、サイズが直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの円板状のターゲットを用い、中心から２０ｍｍ、４５ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、深さ２．０ｍｍの凹状の円溝を形成し、さらにこの溝と同形状のＡｌ（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）からなるリングを作製し、溝に埋め込んだ。このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングを実施した。
これらの溝の条件と平均漏洩磁束密度を表１に記載する。この実施例３においては、平均漏洩磁束密度が５０．２％と、実施例２に比べても、さらに向上していることが確認された。また、実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例２のような問題は生じなかった。

（実施例４）
実施例４では、実施例１と同様に、ターゲット組成が６９Ｃｏ−６Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２（ｍｏｌ％）で、サイズが直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの円板状のターゲットを用い、中心から２０ｍｍ、４５ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、深さ２．５ｍｍの凹状の円溝を形成し、さらにこの溝と同形状のＣｏ−３０ａｔ．％ Ｃｒ合金（熱伝導率９６Ｗ／ｍ・Ｋ）からなるリングを作製し、溝に埋め込んだ。このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングを実施した。
これらの溝の条件と平均漏洩磁束密度を表１に記載する。この実施例４においては、平均漏洩磁束密度が５４．０％と、実施例３に比べても、さらに向上していることが確認された。また、実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例２のような問題は生じなかった。

（実施例５〜７と比較例３〜４の共通事項）
組成が８５Ｃｏ−１５Ｃｒ（ｍｏｌ％）のターゲット元材料を用意した。この材料をＢ−Ｈトレーサーで測定したときの最大透磁率は２５、飽和磁化密度は約７０００Ｇ（ガウス）であった。

（比較例３）
次に、この元材料からサイズが直径１６５．１ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの円板状のターゲットを作製した。このターゲットの平均漏洩磁束密度を測定したところ５２．１％であった。比較例１に比べて、平均漏洩磁束密度は高くなっているが、これは磁性材そのものの差異によるものと考えられる。

（比較例４）
次に、前記成分組成のターゲットを複数枚用意し、エロージョンされにくいと予想される領域に断面がＶ字形の同心円状の溝を３つ設けた。溝の位置と溝の形状は表２に示す通り、中心から２５ｍｍ、４５ｍｍ、７５ｍｍの位置に、幅５ｍｍ、深さ１．０ｍｍのＶ字溝とした。
このターゲットを用いてスパッタリングした場合の平均漏洩磁束密度を、表２に記載する。溝がない場合（比較例３）と比較し、平均漏洩磁束密度は５６．０％と向上していることが確認された。
しかし、このターゲットをスパッタリング装置で１ｋＷｈｒ放電させたところ、ターゲットが反ってしまい放電がストップしてしまった。これは溝の部分においてターゲットと冷却板との接触が不十分であったため、ターゲットが部分的に異常加熱してしまったためと考えられる。

（実施例５）
実施例５では、組成が８５Ｃｏ−１５Ｃｒ（ｍｏｌ％）のターゲット材料を用い、次にこの成分組成のターゲットを複数枚用意し、エロージョンされにくいと予想される領域に断面がＶ字形の同心円状の溝を３つ設けた。溝の位置と溝の形状は表２に示す通り、中心から２５ｍｍ、４５ｍｍ、７５ｍｍの位置に、幅５ｍｍ、深さ１．０ｍｍのＶ字溝とした。
さらに、これらの溝と同形状のＴｉ（熱伝導率２１．９Ｗ／ｍ・Ｋ）からなるリングを作製し、Ｉｎをろう材に用いて溝に埋め込んだ。このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングした。この場合の平均漏洩磁束密度を、表２に記載する。
実施例５においては平均漏洩磁束密度が５６．０％となり、向上していることが確認された。また実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例４のような問題は生じなかった。

（実施例６）
実施例６では、実施例５と同様に、組成が８５Ｃｏ−１５Ｃｒ（ｍｏｌ％）のターゲット材料を用い、次にこの成分組成のターゲットを複数枚用意し、エロージョンされにくいと予想される領域に断面がＶ字形の同心円状の溝を３つ設けた。溝の位置と溝の形状は表２に示す通り、中心から２５ｍｍ、４５ｍｍ、７５ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、深さ１．５ｍｍのＶ字溝とした。
さらにこれらの溝と同形状のＡｇ（熱伝導率４２９Ｗ／ｍ・Ｋ）からなるリングを作製し、Ｉｎをろう材に用いて溝に埋め込んだ。このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングした。この場合の平均漏洩磁束密度を、表２に記載する。
実施例６においては、平均漏洩磁束密度が５９．７％となり、実施例５よりも向上していることが確認された。また実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例４のような問題は生じなかった。

（実施例７）
実施例７では、実施例５と同様に、組成が８５Ｃｏ−１５Ｃｒ（ｍｏｌ％）のターゲット材料を用い、次にこの成分組成のターゲットを複数枚用意し、エロージョンされにくいと予想される領域に断面がＶ字形の同心円状の溝を３つ設けた。溝の位置と溝の形状は表２に示す通り、中心から２５ｍｍ、４５ｍｍ、７５ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、深さ２．０ｍｍのＶ字溝とした。
さらに、これらの溝と同形状のＺｎ（熱伝導率１１６Ｗ／ｍ・Ｋ）からなるリングを作製し、Ｉｎをろう材に用いて溝に埋め込んだ。このようにして作製したターゲットを用いてスパッタリングした。この場合の平均漏洩磁束密度を、表２に記載する。
実施例７においては、平均漏洩磁束密度が６５．４％となり、実施例６よりも向上していることが確認された。また実際にこれらのターゲットをスパッタリングした結果、比較例４のような問題は生じなかった。

以上に説明するように、漏洩磁束密度を大きくすることが可能であり、これによってプラズマの広がりを大きく、かつ堆積速度を向上させてスパッタリング効率が増加させることができ、さらに局部的なエロージョンを抑制して、ターゲット表面のエロージョンを均一化し、磁性材ターゲットの使用効率を向上させることができる。

上記の実施例及び比較例は、溝の断面が凹溝の例とＶ字溝の例を示したが、Ｕ字形溝でも同様の効果を得ることができた。すなわち、実施例１と同様のエロージョンラインが観察された。
本願発明のターゲットに形成した溝のサイズ、間隔、形状、埋め込み材料については、本願発明の範囲であれば、同等の効果を得ることが可能である。
実施例では、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、ＳｉＯ_２系の磁性材の例を示しているが、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ又はＧｄから選択した一成分以上の元素又はこれらを主成分とする合金の強磁性材料のスパッタリングターゲットに全てに適用でき、同等の効果が得られることを確認している。

本願発明の磁性材ターゲットは、漏洩磁束密度が大きくすることが可能であり、これによってプラズマの広がりを大きく、かつ堆積速度を向上させてスパッタリング効率が増加させることができ、さらに局部的なエロージョンを抑制して、ターゲット表面のエロージョンを均一化し、磁性材ターゲットの使用効率を向上させることができるという優れた効果を有するのでマグネトロンスパッタリングに好適な磁性材スパッタリングターゲットを提供することができる。

Claims (5)

1. マグネトロンスパッタリング装置に使用される厚みが１〜１０ｍｍである円板状の磁性材スパッタリングターゲットであって、該ターゲットの裏面に、幅が５〜２０ｍｍ、深さが０．１〜３．０ｍｍである該円板状ターゲットの中心を中心とする少なくとも２個の円溝を有し、各溝の間隔は１０ｍｍ以上であり、該円板状ターゲットの中心に溝を有せず、前記溝の断面形状が、Ｕ字形、Ｖ字形又は凹型であり、かつ前記溝に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるＴｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎの単体金属又はこれらを主成分とする合金の非磁性材料が埋め込まれていることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。
2. ターゲットの飽和磁化密度が２０００Ｇ（ガウス）を越え、かつ最大透磁率μｍａｘが１０を超えることを特徴とする請求項１記載の磁性材スパッタリングターゲット。
3. 磁性材ターゲットが、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ又はＧｄから選択した一成分以上の元素又はこれらを主成分とする合金の強磁性材料からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の磁性材スパッタリングターゲット。
4. 請求項３記載の強磁性材料に、酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、炭素から選択した一種以上の非磁性材料が分散した焼結体ターゲットであることを特徴とする磁性材スパッタリングターゲット。
5. Ｃｒ、Ｂ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉから選択した一種以上の元素を０．５ａｔ％以上、５０ａｔ％以下含有することを特徴とする請求項３又は４記載の磁性材スパッタリングターゲット。