JPH02200778A - スパッタリング用ターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板表面にターゲット原子を付着させ薄膜を形
成するスパッタリングに用いられるターゲットに関する
ものである。

〔発明の背景〕

スパッタリングとは所定の基板表面に所定の材料の薄膜
を形成させる方法の一つであり１．アルゴンガスのよう
な不活性ガス雰囲気下に基板とターゲットと呼ばれる薄
膜材料とを対向させ、該基板を陽極とし該ターゲットを
陰極として高電圧を印加することにより電気力線の向き
が該ターゲットの表面（スパッタ面）に対して垂直であ
る世界を形成し、このような電界空間内では電離した電
子が該不活性ガス原子と衝突してプラズマが形成され、
該プラズマ中の陽イオンが陰極であるターゲットのスパ
ッタ面に衝突して、該ターゲットを稙成する原子がエネ
ルギーを受けてスパッタ面から突出し、陽極である基板
表面に付着して薄膜を形成するのである。

マグ名トロンスパッタリングと云うのは該ターゲットの
裏面に磁石を配置してスパッタリングを行なう方法であ
って、該磁石によってターゲットのスパッタ面近傍に磁
力線の向きがＬ記電界の電気力線の向きに直交する漏れ
磁界が形成される。

このような直交電磁界空間内においてはプラズマは安定
化されかつ高密度化されてスパッタリング速度が晶めら
れるのである。

１−記マグネトロンスパツタリングにあってはしたがっ
てターゲットのスパッタ面近傍に形成される漏れ磁界の
強さを大とすることが望ましい。

〔従来の技ｍｌ 従来は上記スパッタリングに用いられろ特に強磁性体の
ター・ゲットとし２てはＣｏ、　ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ
　−Ｎ　ｉ　−Ｃｒ合金、Ｇｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｐｔ
合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金等が材料として
用いられ、該ターゲットは上記材料を冷間または温間で
圧延、鍛造、押出等の塑性加工することによって製造さ
れている（例えば特開昭ｆｉ３−２２７７７５号公報）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのような従来の製造方法にあ−つてはタ
ーゲット内で結晶はほぼ等軸品的になり。

その結果該ターゲットは板厚がうすく、巨視的な形状民
方性のために面方向に磁化容易性を有するよ・）になる
。このような面方向に磁化容易性を有するターゲットに
おいては面方向の磁気抵抗が小さくなり、永久磁石から
出た磁束はターゲット内を通り易くなりターゲットのス
パッタ面から外部に漏れてくる磁束の墓が相対的に少な
く、充分強い漏れ磁界をターゲットのスパッタ而近傍に
形成することが出来ず、マグネトロン放電が効率的に起
らなくなり、マグネＦ・ロンスパッタリングの特徴であ
る高速性が失われｔしまう１−にターゲットの侵食が進
むと漏れ磁界分布や大きさが大きく変動し放電条件がシ
フトするなどして安定なスパッタリングが出来にくくな
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は丘記従来の課題を解決するための手段として、
マグネトロンスパッタリングのターゲットであり、’、
ｆｆ１ｔ孔率が１−％以上、６０％以下の多孔質強磁性
体からなるスパッタリング用ターゲットを提供するもの
である。

本発明に用いられるターゲットの材料としてはＣｏ、Ｃ
ｏ−Ｎ、ｉ合金、Ｃｏ−ＮｉＣｒ合金、　Ｃｏ−Ｃｒ合
金、Ｇｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金等のＣｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ
合金、Ｆ　６　　ＣＯ合金、Ｆｅ−Ａ１合金、Ｆｅ−５
ｊ合金、Ｆｅ−Ｃ合金等のＦｅ系合金、”−［’ｂ−Ｆ
ａ合金、、Ｇｄ　Ｃｏ合金、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ合金、’
Ｊ’　ｂ　−Ｆｅ−Ｃｏ合金等の希土類系合金等の強磁
性体が例示される。上記Ｃｏ系合金は主として磁気記録
媒体として用いられ、上Ｅ　Ｆ　ｅ系合金は主として磁
気ヘッドとして用いられ、」二記希土類系今金は光磁気
記録媒体として用いられる。

本発明のターゲットは上記強磁性体からなり気孔率が１
％以上、６０％以下、望ましくは１０％以上。

５０％以下の多孔質なものであるが、このようなターゲ
ットを製造するには上記強磁性体粉末を形成し焼結した
り、上記強磁性体の溶湯に炭素、木粉、プラスチック粉
等の発泡剤を８合して鋳造を行なう方法が適用在れる。

なお」二記の方法にあっては製品の酸化を防止するため
および、製品から充分に脱ガスをするためにに望ましく
はＩ　Ｘ　ｉ　０−ｓＴｏｒｒ以下の真空状態としたり
、アルゴンガス、ヘリウノ、ガス等の不活性ガス雰囲気
としたり、水素ガス、−酸化炭素ガス等の還元ガス雰囲
気とする。不活性ガスまたは還元ガス雰囲気どするには
鋳造型周囲を一旦望まり、　＜は１×］、０　”’　Ｔ
　ｏｒｒ以下に排気した後不活性ガスまたは還元ガスを
置換する。

［作用〕 第１、図に本発明のターゲット（１）のセット状態を示
す６図において（２）は例えばＦ　ｅ−１２Ｃｒ合金の
ような軟磁性材料からなるヨークであり、該ヨーク（２
）上に中心磁石（３）と周縁磁石（４）とが支持される
。そして該中心磁石（３）と周縁磁石（４）とはフェラ
イト、サマリウム−コバルト等の材料からなる永久磁石
や１１＆石であり、その上にはバッキングプレート（５
）が乗架せられ、該バッキングプレート（５）−ヒにタ
ーゲット（１）が支持されている。ぞしてバッキングプ
レート（５）、ヨーク（２）、磁石（３）　、　（４）
　＆：よって画定される空間（６）には冷却水が導ヌさ
れる、 と記のようにセットされたターゲット０）において、磁
束は周縁磁石（４）のＮ極から出て中心磁石（３）のＳ
極へ至るのであるが、該磁束は主にＡに示すようにター
ゲット（１）内を通るものと已に示すようにターゲット
（１）のスパッタ面から漏れるものとＣに示すようにタ
ーゲットの下部をバイパスするものとがある。しかし本
発明のターゲット（１，）は多孔質であるから透磁率が
小さくなり次式によって磁気抵抗が大きくなる。

ここにＲは磁気抵抗、μは透磁率、Ｓは断面積。

Ｑは長ざ（磁極間圧ｗ！、）である６ 更にターゲット（１）内の粒子の一つ一つを磁性体とす
ると形状異方性によって透磁率が低下し、。

磁気抵抗が大きくなる。したがって漏れ磁束Ｂの葉が相
対的に大きくなり、ターゲラ！・（１）のスパッタ面付
近に強い漏れ磁界が形成される。該漏れ磁界の磁力線の
方向は基板とターゲット（１）間に印加される高電圧に
より形成される電界の電気力線の方向に直交する。この
ような直交電磁界空間内においては磁界と電界との作用
により電子が旋１ｉ’ｊＶ　Ｊｉ動し、てスパッタリン
グ雰囲気の不活性ガス原ｆ−と衝突し放電してプラズマ
が形成される。強い漏れ磁界においては該マグネトロン
放電は効率的に起りプラズマはターゲット（１）のスパ
ッタ面付近に′／ａ縮されて高密度化され、プラズマ中
の陽イオンは陰極であるターゲット（１）のスパッタ面
に高速度で衝突し、該陽イオンのエネルギーを授受した
ターゲット（１）を構成する原子がスパッタ面より飛び
出して陽極である基板表面に付着して薄膜を形成する７
なお該ターゲットの気孔率が１％以下であると多孔質で
ない従来のターゲットと同等の強さの漏れ磁界しか得ら
れず、また６０％以上であるとターゲットの機械的強度
が低ドする。また基板の材質は例えばガラス、セラミッ
クス、プラスチック等の絶縁体やＡ１合金等の金属等で
ある。

〔発明の効果〕

本発明は上記したようにターゲットとして気孔率が１％
以Ｌ、ｔ５０％以下の多孔質強磁性体を用いるから、タ
ーゲット・の磁気抵抗が大きくなり、空間に強い漏れ磁
界が形成さハてターゲットのスパッタ面付近に＃縮され
た高密度化のプラズマが生じ、スパッタリング速度が高
められる。即ち本発明においては雰囲気ガス圧を低くし
ても放電が効率的に起るから雰囲気ガス圧を低くしで基
材表面に形成される薄膜に雰囲気ガスの混入が防止され
で膜質が向トし、更に基材が高温のプラズマに曝されな
くなるから基材の温度」二昇が抑えられる。

〔実施例〕

実施例１ Ｃｏ−３ＯＮｉ−４，５Ｃｒ合金の溶湯を高純度不活性
ガス雰囲気中にスプレー（ガス噴霧法）して粒径１００
μｍ以下の合金粉末を作製した。該粉末を水蒸気流中の
還元ガス焼鈍炉に通して含有酸素を１１０００ｐｐ以下
に規制したものを原料粉末とし、該粉末を５％以下の水
素ガスを含んだ不活性アルゴンガス中で乾式混合した後
、径５．２インチ、深さ６ｍの型凹部を有する金型の該
型四部内に充填し、そのまま真空排気装置付水素ガス還
元炉に入れてへ空排気による脱ガスと減圧水素ガスによ
る還元を行ないつ賢り００℃×２時間の加熱焼結を行い
その後切削加】二により径５インチ２厚さ５Ｉの円盤状
であり気孔率２０％の多孔質ターゲットを作製した。

従来の７００℃以上の熱間鍛造で同材質同寸法のターゲ
ットを比較として作製し、本実施例のターゲットと該比
較ターゲットとの磁化曲線を暦学した９その結果を第２
図に示す。図において縦軸には飽和磁化Ｂ、横軸には外
部磁界Ｈをとり、透磁率は磁化曲線の傾きから計算され
る。図によれば本実施例のターゲット（実線グラフ）は
比較ターゲット（点線グラフ）に比して極端に透磁率μ
が低下し１．シたがって磁気抵抗が大きくなっているこ
とがわかる。

次いでＬ配本実施例のターゲットと比較ターゲットとを
第１図に示すスパッタリング装置の１ｔ３１４１ｉ側に
取り付けた。なおヨーク（２）はＦｅ−１，２ｃｒ・合
金を材料とし、磁石（３）　、　（４）は５ｓ−Ｃｏ合
金からなる永久磁石であり、バッキングプレートは銅で
あり厚さ５喧とする。この状態にして磁石（３）、（＝
１）面より１３−の高さにおける漏れ磁界の水平分布を
測定した。その結果は第；３図に示される０図において
横軸にターゲラ１〜中心からの距ｉｌｌ　Ｄ　（Ｍａ）
　＊縦軸に水Ｊ’ｔ’漏れ磁界強度ＢＸ（にＧ）をとり
、実線グラフは本実施例のターゲット、点線グラフは比
較ターゲットに関するものであり、本実施例のターゲッ
トは多孔性であり低透磁率を有するから磁気抵抗が大き
くなり比較ターゲットに比して大［ｈに空間の漏れ磁界
強度が向上している。

実施例２ 実施例１と同様にしてターゲットを作製するが、成形圧
を変更することによって種々の気孔率のターゲットを作
製した。そして各々のターゲットについて実施例Ｊと同
様にして磁化曲線をＳ定しそれから透磁率μを計算した
。透磁率μと気孔率との関係は第４図に示される。図に
よれば気孔率が１％以ｔになるとμの上！ｔが著しい。

更に各々のターゲットについて曲げ強度σ（にｇ／ｍ２
）を測定した。曲げ強度と気孔率との関係は第５図に示
される。図によれば気孔率が６０％以」二になるとσの
低Ｆが著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図はターゲットをスパッタリング装置の陰極側へ取
り付けた状態の説明図、第２図は実施例１のターゲット
と比較ターゲットの磁化曲線のグラフ、第：（図は実ｍ
Ｎ］のターゲットと比較ターゲットの漏れ磁界水平分布
のグラフ、第４１Δは実施例２において透磁率と気孔率
との関係を示すグラフ、第５図は実施例２において曲げ
強度と気孔率との関係を示すグラフである。 図中（１）・・・ターゲット、 第３図 第２図 第４図 気孔率（＠／、）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マグネトロンスパッタリングのターゲットであり、気孔
   率が１％以上、６０％以下の多孔質強磁性体からなるこ
   とを特徴とするスパッタリング用ターゲット