JPH04365858A - Vapor deposition target of sputtering system for film formation - Google Patents

Vapor deposition target of sputtering system for film formation

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JPH04365858A
JPH04365858A JP14166791A JP14166791A JPH04365858A JP H04365858 A JPH04365858 A JP H04365858A JP 14166791 A JP14166791 A JP 14166791A JP 14166791 A JP14166791 A JP 14166791A JP H04365858 A JPH04365858 A JP H04365858A
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JP
Japan
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target
sputtering
sub
film
main
Prior art date
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Pending
Application number
JP14166791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihisa Obata
明久 小幡
Masaya Yasukochi
正也 安河内
Toshio Tsuchiya
敏雄 土屋
Yoshitsugu Miura
義從 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP14166791A priority Critical patent/JPH04365858A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the composite target constituted in such a manner that a vapor deposited film having extremely high uniformity in both of compsn. and characteristics in all parts is easily obtd. if this target is used at the time of forming the film by a sputtering method using the vapor deposition source of the sputtering system even when the thin film having the compsn. contg. plural elements has the element constitution ratios at which a single phase does not exist. CONSTITUTION:The auxiliary targets 2, 3 suppressed in area per 1 piece respectively uniformly to <=100mm<2> are arranged and fixed onto the surface of the main target 1 by evenly dispersing the targets to the respective parts on the main target surface in such a manner that the height of the auxiliary target surfaces is <=1/30 the distance between electrodes at the time of electric discharging in a sputtering stage if the auxiliary target surfaces project from the main target surface.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は単一相が存在しない元素
構成比率を有する薄膜を、例えば磁気ヘッドや光磁気記
録媒体用に、スパッタリング法で形成させる工程で、蒸
着源ターゲットとして好適な成膜用スパッタリング方式
蒸着源ターゲットに関する。
[Industrial Application Field] The present invention is a process of forming a thin film having an element composition ratio in which no single phase exists, for example, for magnetic heads and magneto-optical recording media, by sputtering, and is suitable as a deposition source target. The present invention relates to a sputtering type evaporation source target for films.

【0002】0002

【従来の技術】近年、単一相が存在しない元素構成比率
を有する薄膜を形成させることが必要な製品が多くなっ
た。例えば、磁気ヘッドの分野ではFeやCoを主成分
とし、それにNb、Zr、Ta、Hf、Cなどを添加し
たもの、光磁気記録の分野ではFeを主成分としてTb
、Nd、Coなどを添加した材料を組成の場所による不
均一が生じないように成膜させることが要求されている
。一般に、このような薄膜の成膜法としてはスパッタリ
ング法が適しているが、単一相が存在しない元素構成比
率を有している場合でも完成した蒸着膜の複数元素の組
成比が何処でも均一になるように成膜させることは必ず
しも容易ではなかった。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, there has been an increase in the number of products that require the formation of thin films having elemental composition ratios in which no single phase exists. For example, in the field of magnetic heads, the main component is Fe or Co, to which Nb, Zr, Ta, Hf, C, etc. are added, and in the field of magneto-optical recording, the main component is Fe and Tb.
, Nd, Co, etc., is required to be formed into a film so that the composition does not vary depending on the location. In general, sputtering is a suitable method for forming such thin films, but even when the composition ratio of elements does not exist in a single phase, the composition ratio of multiple elements in the completed deposited film is uniform everywhere. It was not necessarily easy to form a film to achieve this.

【0003】この種の薄膜を形成させる技術は従来から
いろいろ提案されており、例えば、特開昭59−193
272号公報には、2種以上の金属素材からなる複合型
ターゲットを、一つの金属素材で作成した基材すなわち
主ターゲットの表面に凹部を設け、この凹部に、副ター
ゲットとして他の金属素材を表面が平らになるように嵌
め込み固着させて、形成することが開示されている。
[0003] Various techniques for forming this type of thin film have been proposed in the past;
Publication No. 272 discloses a composite target made of two or more metal materials, in which a recess is provided on the surface of a base material, that is, a main target made of one metal material, and another metal material is placed in the recess as a sub-target. It is disclosed that it is formed by being fitted and fixed so that the surface is flat.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記を含め、
従来の技術では、複数の元素を同時にスパッタさせるこ
とはできても、それぞれ異なる素材よりなる各部分の表
面積がそれぞれ比較的大きいため、組成の均一なスパッ
タリング膜を得るのはなかなか困難であった。
[Problem to be solved by the invention] However, including the above,
With conventional techniques, although it is possible to sputter multiple elements at the same time, it is difficult to obtain a sputtered film with a uniform composition because each part made of a different material has a relatively large surface area.

【0005】本発明は、複数元素よりなり、たとえ単一
相が存在しない元素構成比率を有している場合でも、各
部の組成が均一な薄膜を容易にスパッタリング法により
形成できるような成膜用スパッタリング方式蒸着源ター
ゲットを提供することを目的とする。
[0005] The present invention provides a film-forming method that can easily form a thin film with a uniform composition in each part by a sputtering method even when the composition ratio of elements is such that a single phase does not exist. The purpose of the present invention is to provide a sputtering deposition source target.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、単一相が存在しない元素構成比率
を有する膜を、スパッタリング方式蒸着源を用いて蒸着
法により形成させる際に、成膜用蒸着材をスパッタさせ
る対象となるターゲットを、主成分よりなる主ターゲッ
ト面上に、成分比率の小さい副成分よりなり主ターゲッ
トに比べて面積の小さい副ターゲットを多数分散配置し
た所謂複合ターゲットに構成し、さらに、副ターゲット
1個あたりの面積をそれぞれ均一に100mm2以下に
して、主ターゲット全面にわたって各部分に均等に分散
配置することにした。上記のように比較的小さい副ター
ゲットを、主ターゲット面上に多数均等に分散配置する
には、実際の作業としては、まず副成分よりなる薄い板
状の上記条件に適合する同様形状の小片を多数製作し、
これを主ターゲット面上に均等に分散させて貼り付けて
行くのが比較的容易である。そのようにすれば、副ター
ゲット面が主ターゲット面よりも突出することになるが
、その場合には、副ターゲットが突出している高さを、
主ターゲット面と成膜基板面の間の距離にほぼ等しいス
パッタリング工程放電時の電極間距離の1/30以下に
抑えることにした。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the present invention, when a film having an element composition ratio in which no single phase exists is formed by a vapor deposition method using a sputtering method vapor deposition source, The target for sputtering the deposition material for film formation is a so-called composite target in which many sub-targets made of sub-components with a small proportion of ingredients and having a smaller area than the main target are dispersed on the main target surface made of the main component. Furthermore, the area of each sub-target was uniformly set to 100 mm 2 or less, and the sub-targets were evenly distributed in each part over the entire surface of the main target. In order to evenly distribute a large number of relatively small sub-targets on the main target surface as described above, the actual work is to first prepare thin plate-shaped small pieces of the sub-component that meet the above conditions. Produced in large numbers,
It is relatively easy to uniformly distribute and paste this onto the main target surface. In this case, the sub-target surface will protrude more than the main target surface, but in that case, the height of the protrusion of the sub-target is
It was decided to keep the distance between the electrodes at least 1/30 of the distance between the electrodes during discharge in the sputtering process, which is approximately equal to the distance between the main target surface and the film-forming substrate surface.

【0007】[0007]

【作用】上記のようにすれば、それぞれ異なる元素より
なる複数種類のターゲットの表面積が、どれも比較的小
さく、かつターゲット全面に各部で均等に分散させて配
置してあるので、蒸着により成膜された薄膜の組成は、
良好な均一性を有するものとなる。放電により蒸着膜成
分をターゲットからスパッタさせる際に、一方の電極と
なるターゲット面に凹凸があると、電界強度の強い箇所
と弱い箇所が生じてスパッタリングの速さが、場所によ
って変動相違することになるが、上記の条件に従ってい
る限り、本発明者の実験によれば問題はない。なお、貼
り付けに際しては、かかる作業に適した接着剤が市販さ
れており、貼り付け作業に際して、たとえターゲットの
表面に付着して汚したとしても、容易に除去できて表面
を清浄化することができる。
[Operation] By doing the above, the surface areas of multiple types of targets, each made of different elements, are all relatively small and are evenly distributed over the entire surface of the target, so a film can be formed by vapor deposition. The composition of the thin film was
It has good uniformity. When sputtering deposited film components from a target by electric discharge, if the surface of the target, which serves as one electrode, is uneven, there will be areas where the electric field strength is strong and areas where it is weak, and the sputtering speed will vary depending on the location. However, as long as the above conditions are followed, there is no problem according to the inventor's experiments. In addition, when pasting, adhesives suitable for such work are commercially available, and even if they adhere to and stain the target surface during pasting work, they can be easily removed and the surface can be cleaned. can.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面により本発明を更に詳細に説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明一実施例の平面図、図2はス
パッタリング法で用いられた従来の蒸着源ターゲットの
一例を示す従来例の平面図であるが、いずれの図におい
ても1は主ターゲット、2、3はそれぞれ異なる元素よ
りなる副ターゲットである。
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a conventional example showing an example of a conventional evaporation source target used in a sputtering method. Targets 2 and 3 are sub-targets each made of a different element.

【0010】図1に示した本発明実施例の場合は、それ
ぞれ異種材料よりなる副ターゲット2、3はそれぞれ面
積が約25mm2で、これらは主ターゲット1の面に貼
り付けられている。また、図2に参考用に示した従来例
では、主ターゲット1の上に、面積が約110mm2の
それぞれ異種材料よりなる副ターゲット2、3が貼り付
けてある。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, sub-targets 2 and 3 made of different materials each have an area of about 25 mm 2 and are attached to the surface of the main target 1. Further, in the conventional example shown for reference in FIG. 2, sub-targets 2 and 3 each made of a different material and having an area of about 110 mm2 are pasted on the main target 1.

【0011】図3は、図1に示した本発明実施例複合タ
ーゲットと、図2に従来例として示した従来の複合ター
ゲットを用いて、それぞれ同一なスパッタ条件のもとで
成膜させたスパッタ蒸着膜の、両方の例の図中に、それ
ぞれ符合4、5、6で示した互いに相対応する部位にお
ける蒸着膜組成成分A、B、C(但し、Aは主成分、B
、Cは副成分)の組成の比率を、対照させて示す比較図
である。この図から、本発明による複合ターゲットを用
いた場合には従来の複合ターゲットを用いた場合よりも
、遥かに組成の均一性が向上していることが判る。なお
、ターゲット全体の直径は約150mm、薄膜を形成さ
せる側の基板は50mm×50mmの略正方形とし、電
極間距離を約30mmにしてアルゴンガス中で放電させ
た。
FIG. 3 shows a sputtered film formed under the same sputtering conditions using the composite target according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional composite target shown as the conventional example in FIG. In the drawings of both examples of the vapor deposited film, the vapor deposited film composition components A, B, and C at mutually corresponding parts indicated by numerals 4, 5, and 6, respectively (however, A is the main component and B
, C is a comparison diagram showing the composition ratios of subcomponents). From this figure, it can be seen that when the composite target according to the present invention is used, the uniformity of the composition is far more improved than when the conventional composite target is used. The diameter of the entire target was approximately 150 mm, the substrate on which the thin film was to be formed was approximately square, measuring 50 mm x 50 mm, and the distance between the electrodes was approximately 30 mm, and discharge was performed in argon gas.

【0012】さらに本発明者等は本発明を磁気ヘッドの
主要部分である磁性膜の成膜に適用して重要な知見を得
たので以下それを図4により詳細に説明する。磁気ヘッ
ドの主要部分である磁性膜を、FeMC(但し、MはT
i、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Wのなかの少なく
とも1種を含む、本実施例ではTaを用いた)をその成
分として、図1に示した本発明実施例複合ターゲットと
図2に示した従来例複合ターゲットを用いて、同一条件
のもとでスパッタリング法により成膜させた。図4は、
上記2種類のターゲットを用い、所謂スパッタダウンで
成膜させた磁性膜の、両方の例の図中に、それぞれ符合
4、5、6で示した互いに相対応する部位における蒸着
膜の磁気特性(B−Hカーブ)を対照させて示す比較図
である。従来例では、部位による磁気特性のバラツキが
かなり大きく、また場所によっては特性が余り良好では
ないのに対して、本発明実施例では、部位による磁気特
性のバラツキが認められず、しかもそれらの磁気特性が
何処でも優れている。
Further, the present inventors have obtained important knowledge by applying the present invention to the formation of a magnetic film which is a main part of a magnetic head, which will be explained in detail below with reference to FIG. The magnetic film, which is the main part of the magnetic head, is made of FeMC (where M is T
The composite target of the present invention example shown in FIG. 1 and the composite target of the present invention example shown in FIG. A film was formed by sputtering using the conventional composite target shown in Figure 3 under the same conditions. Figure 4 shows
The magnetic properties ( FIG. In the conventional example, the variation in magnetic properties depending on the location is quite large, and the properties are not very good depending on the location, whereas in the example of the present invention, there is no variation in the magnetic property depending on the location, and the magnetic properties of those locations are not so good. The characteristics are excellent everywhere.

【0013】なお、図3や図4のなかで、従来例を異種
の副ターゲットがそれぞれ縦方向に列をなして配置され
ているように示したが、副ターゲットの大きさや主ター
ゲット面からの突出高さなどが本発明の条件に適合して
いない場合には、たとえ配置だけを各部均等に改善して
も、やはり場所により成分組成や磁気特性の偏移変動が
認められた。
In FIGS. 3 and 4, the conventional example is shown as having different types of sub-targets arranged in rows in the vertical direction, but the size of the sub-targets and the distance from the main target surface When the protrusion height, etc. did not meet the conditions of the present invention, even if only the arrangement was improved uniformly in each part, deviations in component composition and magnetic properties were still observed depending on the location.

【0014】図3や図4から、スパッタリング法による
薄膜形成作業に対して本発明にかかる複合ターゲットを
使用することが極めて有効であることが判る。これらの
図示した実験結果は、上記のように、組成FeTaCの
場合のものであるが、FeやCoと各種カーバイドから
なるFeMC、CoMC、FeCoMC(但し、MはT
i、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Wのなかの少なく
とも1種を含む)のいずれについても、同様に有効であ
ることが確かめられている。
It can be seen from FIGS. 3 and 4 that the use of the composite target according to the present invention is extremely effective for forming thin films by sputtering. As mentioned above, the experimental results shown are for the composition FeTaC, but FeMC, CoMC, and FeCoMC, which are composed of Fe, Co, and various carbides (where M is T
It has been confirmed that any of the following is similarly effective.

【0015】また、本発明者等はCがターゲットからス
パッタされて飛散する確率はほぼガウスの法則に従う、
即ちほぼ直角に入射する確率が大きい、という知見を得
た。このことにより、本発明は、Cを含むターゲットの
スパッタリングに特に有効である。
The inventors also found that the probability that C is sputtered and scattered from the target approximately follows Gauss's law.
In other words, we obtained the knowledge that there is a high probability that the light will be incident at almost right angles. This makes the present invention particularly effective for sputtering targets containing C.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数元素を含む組成の薄膜を、たとえ単一相が存在しない
元素構成比率を有する場合でも、スパッタリング方式蒸
着源を用いて蒸着法により形成させる際のターゲットに
使用して、各部位の組成に偏移のない極めて均質性の高
い製品を容易に量産できる効果が得られる。また、Cを
含むターゲットを使用する場合には特に有効である。
As explained above, according to the present invention, a thin film having a composition containing multiple elements can be formed by vapor deposition using a sputtering vapor deposition source, even if the element composition ratio does not include a single phase. By using it as a target during formation, it is possible to easily mass-produce products with extremely high homogeneity without deviation in the composition of each part. Moreover, it is particularly effective when using a target containing C.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の平面図である。FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention.

【図2】従来の技術による複合ターゲットの一例の平面
図である。
FIG. 2 is a plan view of an example of a composite target according to the prior art.

【図3】本発明実施例と従来例ターゲットを用いて同一
条件下で成膜させたスパッタ蒸着膜の、互いに対応する
部位における蒸着膜の組成の成分比率を示す比較対照図
である。
FIG. 3 is a comparative diagram showing the component ratios of the compositions of the sputter-deposited films in corresponding parts of sputter-deposited films formed under the same conditions using the targets of the embodiment of the present invention and the conventional example.

【図4】本発明実施例と実施例と同一の組成を目標とし
た従来例ターゲットにより成膜させた磁性薄膜の互いに
対応する部位における磁気特性の比較対照図である。
FIG. 4 is a comparative diagram of the magnetic properties of an example of the present invention and a magnetic thin film formed using a conventional target having the same composition as that of the example at corresponding parts.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…主ターゲット、  2、3…副ターゲット、  4
、5、6…夫々本発明実施例複合ターゲットと従来例複
合ターゲットを用いてスパッタリング法により形成され
た薄膜の互いに対応する部位、  A…主ターゲットの
元素、  B,C…副ターゲットの元素。
1...Main target, 2, 3...Secondary target, 4
, 5, 6... Mutually corresponding parts of the thin film formed by sputtering using the composite target of the present invention example and the conventional example composite target, A... Element of main target, B, C... Element of sub target.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】単一相が存在しない元素構成比率を有する
膜を、スパッタリング方式蒸着源を用いてスパッタ法に
より形成させる際に、成膜用蒸着材をスパッタさせる対
象となるターゲットを、主成分よりなる主ターゲット面
上に、成分比率の小さい副成分よりなり主ターゲットに
比べて面積の小さい副ターゲットを多数分散配置した所
謂複合ターゲットに構成し、さらに、副ターゲット1個
あたりの面積をそれぞれ均一に100mm2以下にして
、主ターゲット全面にわたって各部分に均等に分散配置
したことを特徴とする成膜用スパッタリング方式蒸着源
ターゲット。
[Claim 1] When forming a film having an element composition ratio in which no single phase exists by sputtering using a sputtering method vapor deposition source, the target to which the film-forming vapor deposition material is sputtered is A so-called composite target is constructed by dispersing a large number of sub-targets that are made of sub-components with a small component ratio and have a smaller area than the main target on the main target surface, and furthermore, the area of each sub-target is made uniform. A sputtering type evaporation source target for film formation, characterized in that the main target has a diameter of 100 mm2 or less and is evenly distributed in each part over the entire surface of the main target.
【請求項2】副ターゲット面が主ターゲット面よりも突
出している場合に、其の高さを、スパッタリング工程放
電時の電極間距離の1/30以下としたことを特徴とす
る請求項1記載の成膜用スパッタリング方式蒸着源ター
ゲット。
2. The sub-target surface according to claim 1, wherein when the sub-target surface protrudes beyond the main target surface, its height is set to 1/30 or less of the distance between the electrodes during discharge in the sputtering process. sputtering method evaporation source target for film formation.
JP14166791A 1991-06-13 1991-06-13 Vapor deposition target of sputtering system for film formation Pending JPH04365858A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9051211B2 (en) * 2004-04-27 2015-06-09 Ppg Industries Ohio, Inc. Effects of methods of manufacturing sputtering targets on characteristics of coatings

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9051211B2 (en) * 2004-04-27 2015-06-09 Ppg Industries Ohio, Inc. Effects of methods of manufacturing sputtering targets on characteristics of coatings

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