JPH11193457A - 磁性体スパッタリングターゲット - Google Patents

磁性体スパッタリングターゲット

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JPH11193457A
JPH11193457A JP36664497A JP36664497A JPH11193457A JP H11193457 A JPH11193457 A JP H11193457A JP 36664497 A JP36664497 A JP 36664497A JP 36664497 A JP36664497 A JP 36664497A JP H11193457 A JPH11193457 A JP H11193457A
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JP
Japan
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target
magnetic
sputtering
erosion
eroded
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JP36664497A
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Yuichiro Nakamura
祐一郎 中村
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Eneos Corp
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Japan Energy Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネトロンスパッタリング用の磁性体スパ
ッタリングターゲット、特に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に関する技
術の提供。 【解決手段】 磁性体からなる平板状ターゲットにおい
て、マグネトロンスパッタリングした場合に最もエロー
ジョンされやすい領域の両側に、最もエロージョンされ
やすい領域に平行な溝を少なくとも1本以上設け、該溝
方向にエロージョンが進行するように溝がない場合に最
もエロージョンされる領域を複数に分割したことを特徴
とする磁性体スパッタリングターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンスパ
ッタリング用の磁性体スパッタリングターゲット、特に
使用効率を改善した強磁性体スパッタリングターゲット
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導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。スパッタリング法は、
陽極となる基板と陰極となるターゲットとを対向させ、
不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの間に
高電圧を印加して電場を発生させるものであり、この時
電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成さ
れ、このプラズマ中の陽イオンがターゲット表面に衝突
してターゲット構成原子を叩きだし、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という
原理を用いたものである。
【0003】現在、一般に行なわれているスパッタリン
グの殆どは、いわゆるマグネトロンスパッタリングと呼
ばれている方法が使用されている。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
ッタリングを行なう方法であり、このような直交電磁界
空間内ではプラズマの安定化および高密度化が可能であ
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。
【0004】このようなマグネトロンスパッタリング法
において、CoやNiなどの平板状磁性体ターゲットを
使用する場合、漏れ磁束の最も強い部分に一筋の溝状の
エロージョン領域が形成される。そして形成されたエロ
ージョン溝の近傍には、より強い漏れ磁束が集中するた
め、この部分がさらに優先的にスパッタリングされるよ
うになる。その結果、エロージョン溝が急峻となる。す
なわちターゲットが局部的に消耗されていくことにな
る。ターゲットの厚さにはスパッタ装置上の制限があ
り、特にマグネトロンスパッタリング法で使用される磁
性体ターゲットは、そのターゲットのもつ磁性の関係か
ら他のスパッタリング法に比べターゲットの厚みを薄く
しなければならないという制約があるので、ターゲット
が局部的により強く消耗すると、その部分がターゲット
寿命を決めてしまい、使用効率が非磁性ターゲットに比
べて著しく劣るという問題があった。
【0005】従来技術の中には、スパッタリングを高速
化するためにスパッタリングターゲット面に多数の角を
設けるという技術がある(特開平6−287750号公
報)。この場合は、上記のように多数の角を設けてスパ
ッタリング率を上げるためにターゲット面に碁盤の目状
に多数の切り目が入れられているが、その切り目の箇所
は特に指定されている訳ではない。これは非磁性体ター
ゲットについてはスパッタリング速度の増加が考えられ
るが、磁性体ターゲットの特定域のエロージョン溝が急
峻となるという局部的な消耗防止には全く役に立たな
い。しかも、縦横の多数の切り目を入れるという作業の
煩雑性があり、また同公報に記載されているように、タ
ーゲットの初透磁率が10以下であるという制限がある
ので、磁性体ターゲットをマグネトロンスパッタリング
するには、適合しないものである。
【0006】また、マグネトロンスパッタリングに使用
する磁性体ターゲットに斜めに複数の溝を設けたいわゆ
るGT(ギャプタイプ)ターゲットと呼ばれているもの
がある(特開昭59−211211号公報)。このGT
ターゲットは、該ターゲットの溝の奥がもともとバッキ
ングプレートが露出するように構成されていたのである
が、スパッタリングが進行するにつれてプラズマ中に発
生したイオンが溝の奥まで侵入してバッキングプレート
がスパッタリングされ、基板に形成された磁性薄膜の汚
染となるので、同公報では、その溝の奥に磁性体を少し
残し、バッキングプレートがプラズマ中のイオンに露出
しないようにするというものである。この場合は、ター
ゲットの周囲に斜めの溝を複数形成するという加工工程
の煩雑さもさることながら、そもそもターゲットに形成
した複数の溝方向にエロージョンを進行かつ分散させ
て、磁性体ターゲットの特定域のエロージョン部のみが
急峻となることを防止する、すなわち局部的な消耗防止
を目的とするものではない。以上のように、マグネトロ
ンスパッタリングに使用する磁性体ターゲットにおい
て、該ターゲットが局部的に消耗されることを防止する
ための簡単で有効な手段は従来存在しなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁性材ター
ゲットをマグネトロンスパッタリング際に、簡単な構造
で局部的な消耗を抑制し、ターゲットの使用効率を向上
させることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】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なった結果、磁性体タ
ーゲットの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ことが可能であ
るとの知見を得た。本発明はこの知見に基ずき、 1.磁性体からなる平板状ターゲットにおいて、マグネ
トロンスパッタリングした場合に最もエロージョンされ
やすい領域の両側に、最もエロージョンされやすい領域
に平行な溝を少なくとも1本以上設け、該溝方向にエロ
ージョンが進行するように溝がない場合に最もエロージ
ョンされる領域を複数に分割したことを特徴とする磁性
体スパッタリングターゲット 2.ターゲットが強磁性体またはフェリ磁性体であるこ
とを特徴とする上記1記載の磁性体スパッタリングター
ゲット 3.ターゲットが1000G以上の飽和磁束密度および
10を超える最大透磁率を有することを特徴とする上記
1記載の磁性体スパッタリングターゲット、を提供する
ものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体や磁気ヘツド、
ハ−ドディスクなどの磁性体薄膜を作成するための磁性
体スパッタリングターゲットに適用することができる。
特に強磁性体またはフェリ磁性体ターゲットに適用した
場合に有効である。強磁性体材料としては、Fe,C
o,Niの単体金属あるいはその合金、希土類金属のG
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm等がある。また、こ
れらの化合物、合金も強磁性を示す。さらに、単体では
非強磁性金属であるが合金になつた場合に強磁性を示す
ものもあり、その代表的な例はCu2 MnAl(ホイス
ラ−合金)やMnAl,MnBi等である。フェリ磁性
体としては代表的にはマグネタイトなどのフェライトと
呼ばれる酸化物やガーネット類などを挙げることができ
る。本発明はこれらの磁性体に全て適用することができ
る。
【0010】本発明は上記のような磁性体タ−ゲットに
使用できるが、特に飽和磁束密度が1000G以上およ
び最大透磁率が10を超える強磁性体タ−ゲットに好適
である。飽和磁束密度1000G以上および最大透磁率
が10を超える強磁性体タ−ゲットの場合には、局部的
な磁束の集中が特に生じやすいため本発明の使用効率の
向上がより著しい。一方、非磁性タ−ゲットに対して最
もエロ−ジョンされやすい領域に平行な溝を設けてもほ
とんど効果は見られなかった。
【0011】そして、溝がない場合のタ−ゲットにおけ
る最もエロ−ジョンされやすい領域の両側に、それぞれ
少なくとも1本以上の平行な比較的浅い溝を設ければ良
いので加工もそれほど難しくはない。両側にそれぞれ2
本以上の溝を設ければそれだけエロ−ジョン部が分散さ
れる効果はあるが、加工コスト及び材料歩留まりの関係
から適当な本数の溝とすれば良い。
【0012】溝自体の幅は3〜30mm、溝の深さは1
〜20mmが適当である。また、溝と溝との間隔は10
〜100mmとするのが良い。そして、このような最も
エロ−ジョンされやすい領域の両側に平行な溝を設け、
この溝方向にエロージョンを進行させて溝がない場合に
最もエロ−ジョンされる領域を複数に分割することがで
きる。これによりエロ−ジョン部が分散され、特定エロ
−ジョン部のみが急峻となるのを防止することができ
る。図1に、本発明のタ−ゲット断面におけるスパッタ
リング前aとエロ−ジョン後bの状態の比較を模式的に
示す。また図2に、従来のタ−ゲット断面におけるスパ
ッタリング前aとエロ−ジョン後bの状態の比較を模式
的に示す。
【0013】本発明のタ−ゲツトの場合には、エロ−ジ
ョン領域の最深部はターゲットに形成した溝1方向に複
数に分割され、それによってエロ−ジョン部2が分散さ
れ、それだけ侵食されていくエロ−ジョン部の溝の深さ
は浅くなる。その結果、タ−ゲットの寿命は長くなり、
タ−ゲツト全体の使用効率は向上する。これに対して従
来のタ−ゲツトの場合、エロ−ジョンが進行した後bの
エロ−ジョン部3の深さは急峻である。したがって、最
深部が例えばバッキングプレートに到達した時点で、タ
ーゲットの寿命が尽きる。この結果ターゲットの使用効
率は低下する。
【0014】
【実施例および比較例】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。
【0015】(実施例)強磁性体タ−ゲツトとして直径
76.2cm、厚さ5mmのCo−15%Crタ−ゲツ
ト(飽和磁束密度約7000G、最大透磁率25)を作
成した。このタ−ゲツトの最もエロ−ジョンされ易い領
域の両側に、幅5mm、深さ1mm、溝と溝の間隔10
mmとなるように2本の溝を形成した。このタ−ゲツト
をパッタ装置に装着し、マグネトロンスパッタリング成
膜試験を行なった。
【0016】タ−ゲツトのスパッタリング条件は下記の
通りである。 アルゴン圧力:0.5Pa、放電電力:200W。
【0017】エロージョン最深部がバッキングプレート
に到達するまでの時間をターゲット寿命とし、ターゲッ
トの重量減からターゲットの使用率を求めた。その結
果、ターゲット寿命は、28.0時間、ターゲットの使
用率は20.5%であった。
【0018】(比較例)実施例と同じCo−15%Cr
タ−ゲツトを作製した。このターゲットは従来のターゲ
ットすなわち、特に溝を設けないものである。実施例と
同じ条件でマグネトロンスパッタ試験を行なった。実施
例と同様に、エロージョン最深部がバッキングプレート
に到達するまでの時間をターゲット寿命とし、ターゲッ
トの重量減からターゲットの使用率を求めた。その結
果、ターゲット寿命は、22.5時間、ターゲットの使
用率は16.4%であった。
【0019】
【発明の効果】本発明の磁性体スパッタリングターゲッ
トは、従来のターゲットに比べてマグネトロンスパッタ
の局部的な消耗を抑制し、ターゲットの寿命を延ばし、
ターゲットの使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明のタ−ゲット断面におけるス
パッタリング前aとエロ−ジョン後bの状態を示す模式
図である。
【図2】 図2は、従来のタ−ゲット断面におけるスパ
ッタリング前aとエロ−ジョン後bの状態を示す模式図
である。
【符号の説明】
1:ターゲットに形成した溝 2:溝方向に形成された複数のエロ−ジョン部 3:急峻なエロ−ジョン部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体からなる平板状ターゲットにおい
    て、マグネトロンスパッタリングした場合に最もエロー
    ジョンされやすい領域の両側に、最もエロージョンされ
    やすい領域に平行な溝を少なくとも1本以上設け、該溝
    方向にエロージョンが進行するように溝がない場合に最
    もエロージョンされる領域を複数に分割したことを特徴
    とする磁性体スパッタリングターゲット。
  2. 【請求項2】 ターゲットが強磁性体またはフェリ磁性
    体であることを特徴とする請求項1記載の磁性体スパッ
    タリングターゲット。
  3. 【請求項3】 ターゲットが1000G以上の飽和磁束
    密度および10を超える最大透磁率を有することを特徴
    とする請求項1記載の磁性体スパッタリングターゲッ
    ト。
JP36664497A 1997-12-26 1997-12-26 磁性体スパッタリングターゲット Pending JPH11193457A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030128