JPH11117063A - スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリングターゲットの部分的な浸食を
防いで、スパッタリング装置を変更或いは改造すること
なく使用効率を高めることができるスパッタリングター
ゲットを提供する。 【解決手段】 スパッタ率の異なる複数のターゲット材
料を組合せてバッキングプレート２１にボンディングし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲットに関し、特に、スパッタ率の異なる複数のター
ゲット材料を組合せてターゲットの使用効率を高めたス
パッタリングターゲットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば光磁気ディスク基板に薄膜
を生成するスパッタリング装置において、成膜速度を高
めるために、真空チャンバ内に供給された反応ガスのイ
オン化を促進させるマグネットモジュールを設置したマ
グネトロンスパッタリング方式が採用されている。

【０００３】光磁気ディスクの保護膜には、窒化シリコ
ン或いは窒化アルミニウムが用いられるが、これらはス
パッタリング法により生成される。その成膜用のスパッ
タリングターゲットには、シリコン（Ｓｉ）或いはアル
ミニウム（Ａｌ）若しくはアルミニウム−シリコン合金
等が単独で用いられ、アルゴンと窒素の混合ガス中での
反応スパッタリングにより透明膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この反
応スパッタリングにより浸食されるターゲットは、マグ
ネットモジュールから漏洩する磁場（図示しない）に応
じて、例えば円形ターゲットの外周付近或いは中心部付
近が最も浸食が進行してしまうように、部分的に浸食さ
れることになる。理想的には、ターゲットの何れの位置
においても一様に浸食が進行することが望ましいため、
マグネットモジュール内のマグネット配置を工夫した
り、マグネットを回転させたりして一様な浸食を実現し
ようとしているが、現状は、図５（Ａ）或いは（Ｂ）に
示す部分的な浸食形状となるものが殆どである。

【０００５】従って、ターゲット１の寿命は、例えば図
５（Ａ）においては、外周付近の浸食速度が大きい領域
ａの最も浸食が進行するところに支配されることになっ
て、浸食の進行が遅い浸食速度が小さい領域ｂが残さ
れ、例えば図５（Ｂ）においては、中心回りの内周付近
の浸食速度が大きい領域ｃに支配されることになって、
浸食の進行が遅い領域ｄが残され、結果としてターゲッ
ト１の使用効率は低かった。なお、点線ｅは、浸食前の
ターゲット表面を示す。

【０００６】本発明は、上記従来技術を考慮してなされ
たものであって、スパッタリングターゲットの部分的な
浸食を防いで、スパッタリング装置を変更或いは改造す
ることなく使用効率を高めることができるスパッタリン
グターゲットの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、スパッタ率の異なる複数のター
ゲット材料を組合せてバッキングプレートにボンディン
グしたことを特徴とするスパッタリングターゲットを提
供する。

【０００８】上記構成によれば、浸食進行速度の大きい
領域にスパッタ率の小さいターゲット材料が配置され、
浸食進行速度の小さい領域にスパッタ率の大きいターゲ
ット材料が配置される。これにより、浸食速度がターゲ
ット全体で一様でないスパッタリング装置においても、
スパッタリングターゲットの部分的な浸食を緩和するこ
とができ、従来のスパッタリング装置を変更或いは改造
することなくターゲットの使用効率を高めることができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
るスパッタリングターゲットが装着されるスパッタリン
グ装置の断面説明図である。図１に示すように、マグネ
トロンスパッタリング装置１０は、真空容器１１と、真
空容器１１に取付けられたカソード１２を有し、光磁気
ディスクの保護膜を生成する。この真空容器１１には、
図示しないガス供給部に連通するガス導入口１３と真空
排気口１４が開けられており、真空排気口１４から図示
しない真空排気系により真空排気されている。また、真
空容器１１内には、後述するカソード１２のターゲット
２２に対向して、基板ホルダ１５に保持された基板１６
が配置されている。

【００１０】カソード１２は、カソード取付けボルト１
７によりＯリング１８を介して真空容器１１に固定され
たカソードハウジング１９を有する。このカソードハウ
ジング１９には、マグネットモジュール２０と、真空容
器１１内部側に位置するバッキングプレート２１及びス
パッタリングターゲット（ターゲット）２２が装着され
ている。マグネットモジュール２０とバッキングプレー
ト２１の間には、冷却水導入口２３ａ及び冷却水排出口
２３ｂに連通する冷却水通路２３が設けられている。バ
ッキングプレート２１は、ボルト２４によりＯリング２
５を介してカソードハウジング１９に固定される。ター
ゲット材料をバッキングプレート２１にボンディングし
て形成されたターゲット２２は、基板１６に対向してい
る。このバッキングプレート２１の周縁部を覆って、ア
ーキングを防止するアースシールド２６が設置されてい
る。

【００１１】上記構成を有するマグネトロンスパッタリ
ング装置１０において、ガス供給部から供給されたスパ
ッタガスがガス導入口１３を経て真空容器１１内に導入
され、図示しない直流電源によりカソード１２と基板ホ
ルダ１５間に電圧が印加されて、真空容器１１内でプラ
ズマ状態が発生し、スパッタガスの正イオンを生成す
る。プラズマを発生させる負電荷は、マグネットモジュ
ール２０の作用によりプラズマ領域内に保持される。こ
のイオン化されたスパッタガスが、マイナス電圧が印加
されたカソード１２に向かい、ターゲット２２の表面に
衝突する。この結果、ターゲット２２から粒子が飛び出
し、基板１６のターゲット２２と対向する面に膜が形成
される。

【００１２】スパッタリング中、ターゲット２２の温度
が上昇すると、冷却水導入口２３ａから冷却水通路２３
に冷却水を導入してバッキングプレート２１を冷却し、
冷却熱の伝導によりターゲット２２を冷却する。導入さ
れた冷却水は、冷却水排出口２３ｂから排出される。

【００１３】図２は、第１の実施の形態に係るターゲッ
トを示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、
（Ｃ）は浸食の進行状態を示す縦断面図である。図２に
示すように、円形のターゲット２２ａは、浸食の最も進
行する浸食進行速度が大きい領域ａ（図５（Ａ）参照）
にシリコン２７を、浸食の進行が遅い浸食進行速度が小
さい領域ｂ（図５（Ｂ）参照）にシリコン２７よりスパ
ッタ率の大きなアルミニウム２８を、それぞれ配置した
複合ターゲットとして形成され、銅等の熱伝導率の高い
材料からなるバッキングプレート２１にボンディングさ
れている。

【００１４】この複合ターゲット２２ａを用いてスパッ
タリングを行うと、浸食進行速度が小さい領域ｂに、シ
リコン２７よりスパッタ率の大きなアルミニウム２８が
用いられていることから、浸食進行速度が小さい領域ｂ
では、シリコン２７を用いたときよりも浸食の進行が速
くなる（図２（Ｃ）参照、なお、シリコン２７を用いた
場合の浸食状態を点線ｆで示す）。因みに、スパッタ率
は、６００ｅＶのＡｒイオンに対し、シリコンが０．５
３、アルミニウムが１．２４である（真空ハンドブッ
ク、オーム社参照）。その結果、浸食進行速度が大きい
領域ａと浸食進行速度が小さい領域ｂの浸食進行速度の
差が減少してターゲット全体がほぼ一様に浸食されるこ
とになり、ターゲット材料としてシリコンを単独で用い
たときよりもターゲットの使用効率が向上する。

【００１５】実際に直径５インチ（約１２．７ｃｍ）の
ターゲットを用いた場合、シリコンを単独で用いたシリ
コンターゲットでは３１％のターゲット使用効率であっ
たが、図２に示す複合ターゲット２２ａでは３６％まで
向上した。また、浸食の進行が速くなるということは、
単位時間当りにターゲットから飛び出す原子の数が増え
ることを意味し、結果として成膜速度の増大に結びつき
生産性が向上する。

【００１６】図３は、第２の実施の形態に係る円形ター
ゲットを示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、
（Ｃ）は浸食の進行状態を示す縦断面図である。図３に
示すように、円形のターゲット２２ｂは、浸食の最も進
行する浸食進行速度が大きい領域ｃ（図５（Ｂ）参照）
にシリコン２７を、浸食の進行が遅い浸食進行速度が小
さい領域ｄ（図５（Ｂ）参照）にシリコン２７よりスパ
ッタ率の大きなアルミニウム２８を、それぞれ配置した
複合ターゲットとして形成され、銅等の熱伝導率の高い
材料からなるバッキングプレート２１にボンディングさ
れている。

【００１７】この複合ターゲット２２ｂを用いてスパッ
タリングを行うと、浸食進行速度が小さい領域ｄに、シ
リコン２７よりスパッタ率の大きなアルミニウム２８が
用いられていることから、浸食進行速度が小さい領域ｄ
では、シリコン２７を用いたときよりも浸食の進行が速
くなる（図３（Ｃ）参照、なお、シリコン２７を用いた
場合の浸食状態を点線ｆで示す）。その結果、浸食進行
速度が大きい領域ｃと浸食進行速度が小さい領域ｄの浸
食進行速度の差が減少してターゲット全体がほぼ一様に
浸食されることになり、ターゲット材料としてシリコン
を単独で用いたときよりもターゲットの使用効率が向上
する。

【００１８】実際に直径１６ｃｍの円形ターゲット２２
ｂを用いた場合、シリコンを単独で用いたシリコンター
ゲットでは３２％のターゲット使用効率であったが、図
３に示す複合ターゲット２２ａでは４２％まで向上し
た。また、浸食の進行が速くなるということは、単位時
間当りにターゲットから飛び出す原子の数が増えること
を意味しており、結果として成膜速度の増大に結びつき
生産性が向上する。

【００１９】図４は、生成された保護膜の基板半径に対
する膜厚分布を示すグラフである。図４（Ａ）に示すよ
うに、第１の実施の形態に係る複合ターゲット２２ａの
場合、単一構造のシリコンターゲットＴではミニディス
クのデータエリア内（半径１４．４ｍｍ〜３１ｍｍ）で
±２．５％であったのに対し、複合ターゲット２２ａを
用いると±０．５％となり、著しく向上した。同様に、
図４（Ｂ）に示すように、第２の実施の形態に係る複合
ターゲット２２ｂの場合、単一構造のシリコンターゲッ
トＴではミニディスクのデータエリア内（半径１４．４
ｍｍ〜３１ｍｍ）で±１．３％であったのに対し、複合
ターゲット２２ｂを用いると±０．７％となり、大幅に
改善された。このような良好な膜厚分布が得られるター
ゲットは、今後益々高い膜厚精度が要求される次世代の
光ディスクの製造においても有用である。

【００２０】なお、上述した複合ターゲットを用いた場
合、生成した膜の組成が基板１６内で分布を持つように
なるが、窒化シリコンと窒化アルミニウムの屈折率はほ
ぼ等しいために、生成膜のシリコン／アルミニウム比が
どう変ろうと屈折率は殆ど変動しない。

【００２１】従って、浸食進行速度の大きい領域にスパ
ッタ率の小さい例えばシリコンターゲットを用い、浸食
進行速度の小さい領域にシリコンよりもスパッタ率の大
きい例えばアルミニウムターゲットを用いて、スパッタ
率の異なる複数のターゲット材料を組合せた複合ターゲ
ットにより、マグネットモジュールから漏洩する磁場に
応じて浸食進行速度がターゲット全体で一様でないスパ
ッタリング装置においても、スパッタリングターゲット
の部分的な浸食を緩和することができる。このため、従
来のスパッタリング装置を変更或いは改造することなく
ターゲットの使用効率を高めることができる。また、浸
食進行速度が速まることから成膜速度が増大して生産効
率が向上し、更に膜厚分布の精度を著しく向上させるこ
とができる。

【００２２】なお、上述した複合ターゲットの形状は、
円形に限らず、矩形等その他の形状でもよく、分割数も
２分割に限らず３分割以上でもよい。また、生成される
膜は、光磁気ディスクの保護膜に限らず、他の光ディス
ク或いはハードディスクの保護膜等に適用することがで
き、更に装飾品等の製造に適用してもよい。また、成膜
材料も、窒化シリコンや窒化アルミニウムの窒化膜に限
らず、二酸化シリコンや一酸化シリコン或いは三酸化二
アルミニウム等の酸化膜にも適用することができる。ま
た、複合ターゲットのターゲット材料としては、シリコ
ンとアルミニウムに限らずスパッタ率の異なる金属や半
導体或いは化合物の組合せでも良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスパ
ッタリングターゲットによれば、浸食進行速度の大きい
領域にスパッタ率の小さいターゲット材料が配置され、
浸食進行速度の小さい領域にスパッタ率の大きいターゲ
ット材料が配置されるので、浸食進行速度がターゲット
全体で一様でないスパッタリング装置においても、スパ
ッタリングターゲットの部分的な浸食を防ぐことがで
き、従来のスパッタリング装置を変更或いは改造するこ
となくターゲットの使用効率を高めることができる。ま
た、成膜速度の増大をもたらして生産効率を向上させ、
更に膜厚分布の精度を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るスパッタリングタ
ーゲットが装着されるスパッタリング装置の断面説明
図。

【図２】 第１の実施の形態に係るターゲットを示し、
（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）は浸食の
進行状態を示す縦断面図。

【図３】 第２の実施の形態に係る円形ターゲットを示
し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）は浸
食の進行状態を示す縦断面図。

【図４】 生成された保護膜の基板半径に対する膜厚分
布を示し、（Ａ）は第１の実施の形態におけるグラフ、
（Ｂ）は第２の実施の形態におけるグラフ。

【図５】 従来の反応スパッタリングにより浸食される
ターゲットを示し、（Ａ）は外周付近が浸食の進行が速
い場合の断面図、（Ｂ）は内周付近が浸食の進行が速い
場合の断面図。

【符号の説明】

１０：マグネトロンスパッタリング装置、１１：真空容
器、１２：カソード、１３：ガス導入口、１４：真空排
気口、１５：基板ホルダ、１６：基板、１７：カソード
取付けボルト、１８：Ｏリング、１９：カソードハウジ
ング、２０：マグネットモジュール、２１：バッキング
プレート、２２，２２ａ，２２ｂ：ターゲット、２３：
冷却水通路、２４：ボルト、２５：Ｏリング、２６：ア
ースシールド、２７：シリコン、２８：アルミニウム、
ａ：浸食速度の大きい領域、ｂ：浸食速度の小さい領
域、ｃ：浸食速度の大きい領域、ｄ：浸食速度の小さい
領域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スパッタ率の異なる複数のターゲット材料
   を組合せてバッキングプレートにボンディングしたこと
   を特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 【請求項２】前記スパッタ率の異なる複数のターゲット
   材料は、浸食進行速度に応じて浸食進行速度の大きい領
   域程スパッタ率が小さいターゲット材料を配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲッ
   ト。
3. 【請求項３】スパッタ率の大きい材料としてアルミニウ
   ムを用い、スパッタ率の小さい材料としてシリコンを用
   いたことを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング
   ターゲット。