JPS5835261B2 - Electrodes for sputtering targets - Google Patents

Electrodes for sputtering targets

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JPS5835261B2
JPS5835261B2 JP12929578A JP12929578A JPS5835261B2 JP S5835261 B2 JPS5835261 B2 JP S5835261B2 JP 12929578 A JP12929578 A JP 12929578A JP 12929578 A JP12929578 A JP 12929578A JP S5835261 B2 JPS5835261 B2 JP S5835261B2
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雄司 戸上
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Nippon Hoso Kyokai NHK
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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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スパッタリング基板に対向させてスパッタリ
ングターゲットを端面上に配置し、基板とターゲットと
の間に直流電界を印加してスパッタリングを行なわせる
ための電極0改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in electrode 0 for disposing a sputtering target on an end face facing a sputtering substrate and applying a DC electric field between the substrate and the target to perform sputtering. It is.

一般に、希土類金属と鉄族金属との組合わせからなるG
dCo、GdFe等の非晶質磁性薄膜は、膜面に垂直の
方向に磁気異方性を有するので、高密度の熱磁気記録材
料や磁気バルブ材料として注目され、従来、種々の研究
が進められている。
Generally, G consists of a combination of rare earth metals and iron group metals.
Amorphous magnetic thin films such as dCo and GdFe have magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the film surface, so they have attracted attention as high-density thermomagnetic recording materials and magnetic valve materials, and various studies have been conducted on them. ing.

かかる非晶質磁性薄膜を上述の材料として実用するに際
しては、均質の大面積磁性薄膜とすることが必要となる
When such an amorphous magnetic thin film is put to practical use as the above-mentioned material, it is necessary to form a homogeneous, large-area magnetic thin film.

しかして、かかる非晶質磁性薄膜を製作するにはスパッ
タリング法、蒸着法等各種の薄膜形成技術が適用されて
おり、その優劣は末だつけ難いが、少なくとも、垂直磁
気異方性を有するGdCo非晶質薄膜はスパッタリング
法によらなければ実用可能のものを製作し得ず、さらに
、このスパッタリング法は他の磁性材料からなる薄膜の
形成にも広く実用することができ、しかも、スパッタリ
ング法によれば、他の薄膜形成技術に比して格段に大き
い面積を有し、かつ、均質の薄膜を容易に製作すること
ができ、したがって、スパッタリング法は薄膜形成技術
として幾多の長所を有している。
Various thin film forming techniques such as sputtering and vapor deposition have been applied to produce such amorphous magnetic thin films, and although it is difficult to determine their superiority or inferiority, at least GdCo, which has perpendicular magnetic anisotropy, Practical amorphous thin films cannot be produced without sputtering, and this sputtering method can also be widely used to form thin films made of other magnetic materials. According to the method, it is possible to easily produce a homogeneous thin film having a much larger area than other thin film forming techniques, and therefore, the sputtering method has many advantages as a thin film forming technique. There is.

そこで、まず、第1図につきスパッタリング法を簡単に
説明するに、真空容器中にアルゴン等の不活性ガスを満
たして対向電極間に直流高電圧を印加すると、その強力
な直流電界により例えばアルゴンガスがイオン化され、
正電荷を有するアルゴンイオンの粒子が負電位にあるタ
ーゲット1に衝突してターゲット1の構成材料を放出さ
せ、その放出されたターゲット材料の粒子が飛散して正
電位にある基板2に被着し、ターゲット材料の薄膜を基
板2上に形成する。
Therefore, first, to briefly explain the sputtering method with reference to Figure 1, when a vacuum container is filled with an inert gas such as argon and a DC high voltage is applied between opposing electrodes, the strong DC electric field creates a is ionized,
Particles of argon ions having a positive charge collide with the target 1 at a negative potential to release constituent materials of the target 1, and the released particles of the target material scatter and adhere to the substrate 2 at a positive potential. , a thin film of target material is formed on the substrate 2.

かかるスパッタリング法に使用するターゲットとしては
、従来、アークメルト法、すなわち、組成材料の混合粉
末等をアーク放電によ−り加熱溶融させることにより製
作した合金ターゲット、ホットプレス法、すなわち、組
成材料の混合粉末を加圧加熱により焼結させて製作した
ホットプレスターゲット、あるいは、前述した非晶質磁
性薄膜を製作する場合に用いる、鉄族金属円板上に希土
類金属を被着させたターゲット等が使用されており、そ
の優劣も末だつけ難いが、一般に、合金ターゲットが多
く用いられている。
Targets used in such sputtering methods are conventionally used in the arc melt method, that is, an alloy target produced by heating and melting a mixed powder of the composition materials by arc discharge, and the hot press method, that is, the alloy target produced by heating and melting the mixed powder of the composition materials. A hot press target made by sintering mixed powder under pressure and heat, or a target made by depositing a rare earth metal on an iron group metal disk, which is used to make the aforementioned amorphous magnetic thin film, etc. Although it is difficult to determine the superiority or inferiority of these targets, in general, alloy targets are often used.

したがって、本発明も合金ターゲットを用いて行なうス
パッタリング法の改良を主たる目的とはしているが、後
述するように本発明は他のターゲットを用いるスパッタ
リング法にも広く適用することができる。
Therefore, although the main purpose of the present invention is to improve the sputtering method using an alloy target, the present invention can be widely applied to sputtering methods using other targets as will be described later.

しかして、冒頭に述べた垂直磁気異方性を有する非晶質
磁性薄膜をGdCoを構成材料としてスパッタリング法
により製作する場合を例にとってさらに詳述すると、ス
パッタリング法により形成した薄膜は、一般に膜面に沿
って構成材料の組成比が変化しており、GdCo薄膜の
例では、中心部はどGdの組成比が大きくなっている。
To explain in more detail the case where an amorphous magnetic thin film having perpendicular magnetic anisotropy as mentioned at the beginning is manufactured by sputtering using GdCo as a constituent material, the thin film formed by sputtering generally has a film surface The composition ratio of the constituent materials changes along the curve, and in the example of a GdCo thin film, the composition ratio of Gd becomes larger at the center.

スパッタリング薄膜における材料組成比のかかる不均一
分布は、簡単には、つぎのようにして生ずるものと説明
することができる。
Such non-uniform distribution of the material composition ratio in the sputtered thin film can be easily explained as occurring as follows.

すなわち、ターゲット1から飛来して基板2に被着する
構成材料の組成比自体はターゲット1における組成比に
ほぼ等しく均一に分布されるが、基板2に被着する構成
材料の絶対量は中心部に比して周辺部では減少する。
That is, although the composition ratio of the constituent materials flying from the target 1 and depositing on the substrate 2 is approximately equal to the composition ratio in the target 1, the absolute amount of the constituent materials depositing on the substrate 2 is It decreases in the periphery compared to .

一方、一旦基板2に被着した構成材料がアルゴンイオン
粒子の衝撃を受け、基板2上のスパッタリング被膜から
放出されて再スパックするが、スパッタリング被膜の周
囲をアルゴンガスが均等に囲んでいるので、再スパツタ
により放出される構成材料の絶対量は中心部と周辺部と
でほぼ等しく、しかもGdとCoとの組合わせからなる
スパッタリング被膜から再スパツタにより放出される量
の被着する量に対する比率はGdの方がCoより大きい
On the other hand, the constituent materials once deposited on the substrate 2 are bombarded by argon ion particles and are ejected from the sputtered coating on the substrate 2 and respackled, but since the argon gas evenly surrounds the sputtered coating, The absolute amount of the constituent material released by re-sputtering is approximately equal between the center and the periphery, and the ratio of the amount released by re-sputtering to the amount deposited from the sputtered film consisting of a combination of Gd and Co is Gd is larger than Co.

したがって、所要の膜厚に形成したスパッタリング被膜
においては、中心部はどGdの組成比が増大しているこ
とになる。
Therefore, in a sputtered film formed to a required thickness, the composition ratio of Gd increases in the center.

なお、より詳しくは、R,J 、 Kobl 1ska
。R,Ruf J 、J 、 Cuomo:Uni
formity of amorphousbubbl
e films、 AIIP Conf、 proc、
A24 。
In addition, for more details, R, J, Kobl 1ska
. R, Ruf J, Cuomo: Uni
form of amorphous bubble
e films, AIIP Conf, proc,
A24.

(1974)570.に記載されている。(1974) 570. It is described in.

上述したところを式で表わせば、つぎのように、なる。If the above is expressed in a formula, it becomes as follows.

すなわち、スパッタリング被膜における材料組一方、G
dとCoの組合わせからなるスパッタリング被膜におい
ては、 であり、したがって、スパッタリング被膜の周辺部にお
いては中心部に比べてFGd、FCoが少なく、しかも
、RGd、RCoは周辺部と中心部とでほぼ等しいので
、周辺部におけるGdの組成比が相対的に減少し、 となる。
That is, the material set in the sputtered coating, G
In a sputtered film made of a combination of d and Co, the following is true.Therefore, FGd and FCo are smaller in the peripheral part of the sputtered film than in the center, and RGd and RCo are almost the same between the peripheral part and the central part. Since they are equal, the composition ratio of Gd in the peripheral area decreases relatively, and becomes as follows.

しかして、上述したスパッタリング被膜における組成比
の不均一分布は、所要の被膜面積に比して格段に大きい
面積を有するスパッタリングターゲットを対向配置すれ
ば、その発生を防止することができ、したがって、大面
積の均質なスパッタリングターゲットを使用すれば構成
材料の分布が均一なスパッタリング被膜を製作すること
は可能である。
However, the non-uniform distribution of the composition ratio in the sputtering film described above can be prevented from occurring by arranging sputtering targets that have a much larger area than the required film area. If a sputtering target with a uniform area is used, it is possible to produce a sputtering film with a uniform distribution of constituent materials.

しかしながら、均質な合金ターゲットの製作に適したア
ークメルト法によっては、製作し得るターゲット合金の
大きさに限度があり、ターゲット合金を均質にすればす
る程、また、合金ターゲットを大面積にすればする程、
合金ターゲット製作の過程において製作中のターゲット
が不規則に割れてしまい、通例、直径10α以上の均質
な合金ターゲットを製作するのは困難であり、したがっ
て、かかる合金ターゲットを用いて材料組成比の分布を
均一に製作し得るスパッタリング被膜は直径数傭程度の
小面積のものに限られる。
However, depending on the arc melt method, which is suitable for producing homogeneous alloy targets, there is a limit to the size of the target alloy that can be produced. The more you
In the process of manufacturing an alloy target, the target being manufactured breaks irregularly, and it is usually difficult to manufacture a homogeneous alloy target with a diameter of 10α or more. Therefore, using such an alloy target, the distribution of material composition ratio The sputtering coating that can be uniformly produced is limited to a small area of several centimeters in diameter.

なお、上述のように割れても大面積に製作した合金ター
ゲットを使用してスパッタリングを行なうと、第2図に
示すように、合金ターゲットの割れた隙間から電極3の
構成材料もスパッタされて基板2に飛来し、スパッタリ
ング被膜に不純物として混入するので、大面積であって
も割れた合金ターゲットを用いたのでは、所望の均一組
成を有するスパッタリング被膜を製作することは不可能
である。
Note that when sputtering is performed using an alloy target manufactured to have a large area even if it is cracked as described above, the constituent material of the electrode 3 is also sputtered through the cracked gap in the alloy target, as shown in Figure 2. 2 and mixed into the sputtering film as an impurity, it is impossible to produce a sputtering film with a desired uniform composition by using a cracked alloy target even if it has a large area.

本発明の目的は、上述した従来の問題を解決してその欠
点を除去し、大面積の均質な合金ターゲットを要せずに
、所望の大面積のスパッタリング薄膜を材料組成比の分
布を均一にして製作するに適したスパッタリングターゲ
ット用電極を提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and eliminate their drawbacks, and to produce a desired large-area sputtered thin film with a uniform material composition distribution without requiring a large-area homogeneous alloy target. An object of the present invention is to provide an electrode for a sputtering target that is suitable for manufacturing.

すなわち、本発明スパッタリングターゲット用電極は、
スパッタリングターゲットを平面配置する複数個の電極
ブロックを互いに近接配置し、それらの電極ブロックの
間隙をほぼ満たす遮蔽電極を設けたことを特徴とするも
のであり、互いに近接して配置した複数個の電極ブロッ
ク上に、割れた合金ターゲットをも含めて複数ブロック
のターゲットを平面的に並べ、しかも、それら複数ブロ
ックの間隙をシールド電極をもって塞ぎ、電極構成材料
のスパッタリングを防ぐようにして等価的に大面積の均
質な合金ターゲットの使用を可能にしたものである。
That is, the electrode for sputtering target of the present invention is
The method is characterized in that a plurality of electrode blocks on which a sputtering target is arranged in a plane are arranged close to each other, and a shielding electrode is provided that almost fills the gap between the electrode blocks. Multiple blocks of targets, including cracked alloy targets, are lined up flat on the block, and the gaps between the blocks are closed with shield electrodes to prevent sputtering of the electrode constituent materials, resulting in an equivalently large area. This made it possible to use a homogeneous alloy target.

以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
In the following, the invention will be described in detail by way of example embodiments with reference to the drawings.

上述したように、複数ブロック、例えば7ブロツクの均
質な合金ターゲットを例えばアークメルト法により製作
し、それら複数ブロックのターゲットを互いに密接配置
して実効的に大面積の均質な合金ターゲットを使用して
スパッタリングを行ない得るようにした本発明スパッタ
リングターゲット用電極の構成例を第3図a、b、cに
示す。
As mentioned above, a plurality of blocks, for example seven blocks, of homogeneous alloy targets are manufactured by, for example, the arc melt method, and the targets of the plurality of blocks are arranged closely to each other to effectively use a large area homogeneous alloy target. Examples of the structure of the electrode for sputtering target of the present invention, which is capable of performing sputtering, are shown in FIGS. 3a, 3b, and 3c.

しかして、第3図aはターゲットブロックを配置した状
態の上面図であり、第3図すは第3図aの破線に沿った
縦断面図であり、第3図Cはターゲットブロックを取除
いた状態の上面図である。
Therefore, Figure 3a is a top view with the target block placed, Figure 3S is a longitudinal sectional view taken along the broken line in Figure 3a, and Figure 3C is a diagram with the target block removed. FIG.

これらの図から明らかなように、ターゲットを配置すべ
き端面部を複数ブロックに分割した電極、すなわち、第
1図示の構成における陰極3上に密接配置する複数ブロ
ックのターゲット1は、各ブロックの形状を例えば正E
角形、正四角形等任意に選定することもできるが、効率
よく密接させて大面積のターゲットを構成するには、各
ターゲットブロックの形状をほぼ等面積の正六角形とす
るのが好適である。
As is clear from these figures, the electrode in which the end face portion where the target is placed is divided into a plurality of blocks, that is, the plurality of blocks of targets 1 closely arranged on the cathode 3 in the configuration shown in the first figure, has a shape of each block. For example, positive E
Any shape such as a square or a regular square may be selected, but in order to form a large-area target with efficient close contact, it is preferable that the shape of each target block be a regular hexagon with approximately equal area.

これに対して、各電極ブロック3の形状は、任意形状の
ターゲットブロックに共通に適合させるとともに、後述
するシールド電極4も含めて電極自体の製作を簡単かつ
容易にするために、その端面形状を円形にするのが好適
である。
On the other hand, the shape of each electrode block 3 is commonly adapted to a target block of any shape, and in order to simplify and facilitate the manufacture of the electrodes themselves, including the shield electrode 4 described later, the shape of the end face is changed. A circular shape is preferred.

なお、後述するようにして各電極ブロック3の相互間の
隙間はシールド電極4で塞いでおくので、各ターゲット
ブロックは厳密に密接させる必換はなく、多少の間隙が
あっても支障がないので、それら各ターゲットブロック
の個々の形状は、厳密に、例えば正六角形とする必要は
なく、したがって、各ターゲットブロックの製作が容易
となる。
Note that, as will be described later, the gaps between the electrode blocks 3 are closed with the shield electrodes 4, so the target blocks do not have to be placed in close contact with each other, and there is no problem even if there are some gaps. The shape of each target block need not be strictly, for example, a regular hexagon, and therefore each target block can be manufactured easily.

また、各ターゲットブロック相互間の境界部分のみを適
宜溶融させて互いに接合させておくこともできる。
Alternatively, only the boundary portions between the target blocks may be appropriately melted and bonded to each other.

かかる接合部には前述した割れ目が生じやすいが、上述
したところから、割れ目が生じても伺んら支障はない。
Although the above-mentioned cracks are likely to occur in such joints, as described above, there is no problem even if cracks occur.

しかしながら、第3図すから明らかなように、本発明電
極においては、各電極ブロック3の端面がそれぞれの上
に配置するターゲットブロック1より小さいことが必要
であり、また、それらの電極ブロック3の間隙を塞ぐシ
ールド電極4には基板2を配置した陽極とほぼ同一の電
位を付与しておく。
However, as is clear from FIG. 3, in the electrode of the present invention, it is necessary that the end face of each electrode block 3 is smaller than the target block 1 disposed above each, and A potential approximately the same as that of the anode on which the substrate 2 is placed is applied to the shield electrode 4 that closes the gap.

さらに、第3図すに示すターゲットブロック1とシール
ド電極4との間隙d、および陰極ブロック3とシールド
電極4との間隙d2は、いずれも絶縁破壊が生じない範
囲で小さくしておき、また、ターゲットブロック1の差
し渡しDと各陰極ブロック3の直径りとの間にはD>L
+2d2なる関係を保ち、つねに、陽極側からみて陰極
ブロック3がターゲットブロック1の蔭にかくれている
ようにし、各ターゲットブロック1間の間隙はシールド
電極4が塞いでいるようにすれば、電極の構成材料がス
パッタリングにより放出されることはなくなる。
Furthermore, the gap d between the target block 1 and the shield electrode 4 and the gap d2 between the cathode block 3 and the shield electrode 4 shown in FIG. D>L between the width D of the target block 1 and the diameter of each cathode block 3
If the relationship of +2d2 is maintained, the cathode block 3 is always hidden behind the target block 1 when viewed from the anode side, and the gap between each target block 1 is closed by the shield electrode 4, the electrode The constituent material is no longer sputtered off.

かかる条件は、電極ブロックの個数、寸法形状の如何を
問わず、つねに保持する必要がある。
Such conditions need to be maintained at all times, regardless of the number, size, or shape of the electrode blocks.

なお、各電極ブロックの端面形状を円形にしておけば、
不定の形状寸法となる割れた合金ブロックを継ぎ合わせ
て使用する場合にも、上述の条件を保持するに好適であ
る。
In addition, if the end face shape of each electrode block is made circular,
It is suitable to maintain the above-mentioned conditions even when used by piecing together cracked alloy blocks having irregular shapes and dimensions.

第3図に示した本発明による分割電極を用いて、ターゲ
ットの全面積とほぼ同一の面積を有するスパッタリング
被膜を基板上に形成した場合における非晶質磁性薄膜の
特性を測定した結果を第4図に示し、これと対比して、
従来どおりの一体構成の電極を用い、可能な範囲で一体
に形成した小面積のターゲットによりほぼ同様に形成し
た非晶質磁性薄膜についての測定結果を第5図に示す。
The results of measuring the characteristics of an amorphous magnetic thin film when a sputtering film having an area almost the same as the total area of the target was formed on a substrate using the split electrode according to the present invention shown in FIG. As shown in fig.
FIG. 5 shows the measurement results for an amorphous magnetic thin film formed in substantially the same manner using a conventional integrated electrode and a small-area target integrally formed to the extent possible.

第4図示の測定結果は、第3図示の分割電極上に、アー
メルト法により製作した73at、%Coの組成比を有
するGdCo合金ターゲットブロックを7個密接配置し
て直径70mmのターゲットを構成した場合に得られた
GdCo非晶質薄膜のヒステリシス特性曲線を膜面上の
直径方向に2.5mπおきに測定したものであり、20
m以上の比較的広い面積にわたってほぼ一様の所望の特
性曲線が得られ、はぼ一様の保持力を有していることを
示している。
The measurement results shown in Figure 4 are obtained when seven GdCo alloy target blocks having a composition ratio of 73at and %Co, manufactured by the Amert method, are closely arranged on the divided electrodes shown in Figure 3 to form a target with a diameter of 70 mm. The hysteresis characteristic curve of the GdCo amorphous thin film obtained was measured every 2.5 mπ in the diametrical direction on the film surface.
A desired characteristic curve that is almost uniform over a relatively wide area of 100 m or more is obtained, indicating that the holding force is almost uniform.

なお、上述の合金ターゲットは、各ブロック間における
材料組成比の均一性をよくするために、旦アークメルト
法により製作した合金を粉砕して混合し、再びアークメ
ルト法により新たな合金を製作する過程を数回繰り返し
て各ターゲットブロックを製作したものであり、得られ
た合金ターゲットブロックをそれぞれカッタにより整形
したうえで第3図aに示したように密接配置した。
In addition, in order to improve the uniformity of the material composition ratio between each block, the above-mentioned alloy target is produced by crushing and mixing the alloy produced by the arc melting method, and then producing a new alloy by the arc melting method again. Each target block was manufactured by repeating the process several times, and each of the obtained alloy target blocks was shaped using a cutter and then placed closely together as shown in FIG. 3a.

また、負電極は第3図す、cに示した構造のものとし、
シールド電極4とターゲットブロック1および負電極ブ
ロック3との間隔d1およびd2をいずれも2朋とし、
陽極およびシールド電極4の電位をO■、陰極3の電位
を−1,5kV、アルゴンガス圧5 X 10−2To
rr、 ターゲット1と基板2との距離約40mmの
条件のもとにスパッタリングを行なった。
In addition, the negative electrode has the structure shown in Figure 3, c.
The distances d1 and d2 between the shield electrode 4 and the target block 1 and negative electrode block 3 are both 2 mm,
The potential of the anode and shield electrode 4 is O■, the potential of the cathode 3 is -1.5 kV, and the argon gas pressure is 5 x 10-2 To.
rr, sputtering was performed under the condition that the distance between target 1 and substrate 2 was about 40 mm.

一方、第5図示の測定結果は、上述したと同様にして製
作した直径30mmの一体構成のGdCo合金ターゲッ
トを従来どおりの陰極上に配置して、上述と同一の条件
のもとに形成したGdCo非晶質薄膜について上述と同
様の測定を行なったものであり、前述したようにアルゴ
ンイオンによる再スパツタに基づいて磁性薄膜の周辺部
におけるGdの組成比が減少するがために、第4図示の
場合に比してその約Hの範囲の中央部においてのみほぼ
均一の所望の特性が得られているに過ぎず、かかる測定
結果と第4図示の測定結果とを比較すれば、本発明の効
果が顕著に認められる。
On the other hand, the measurement results shown in FIG. The same measurements as above were carried out on an amorphous thin film, and as mentioned above, the composition ratio of Gd in the peripheral part of the magnetic thin film decreases due to resputtering by argon ions. Compared to the case, almost uniform desired characteristics are obtained only in the center of the range of about H. Comparing this measurement result with the measurement result shown in FIG. 4, it is clear that the effect of the present invention is is clearly recognized.

さて、本発明による分割陰極上に複数ブロックの集合か
らなる合金ターゲットを配置して行なうスパッタリング
法の他の利点は、材料組成比の異なる合金ターゲットブ
ロックを適切に組合わせて密接配置することにより、得
られるスパッタリング被膜の材料組成比を精密に制御し
てその均一性を著しく増大させ得ることである。
Now, another advantage of the sputtering method according to the present invention, which is performed by arranging an alloy target consisting of a set of a plurality of blocks on the divided cathode, is that by appropriately combining and closely arranging alloy target blocks having different material composition ratios, The material composition ratio of the resulting sputtered coating can be precisely controlled to significantly increase its uniformity.

すなわち、前述したように、例えばGdCo薄膜をスパ
ッタリング法により製作する場合には、一般に、得られ
たGdCo薄膜の中央部はどGdの組成比が大きい値を
示すのであるから、かかるGd組成比の分布とは逆の分
布特性のGd組成比を有する合金ターゲットを構成して
、ターゲット全面における周辺部はどGd組成比をあら
かじめ増大させておけば、従来均一分布の組成比を有す
る合金ターゲットを用いる場合には所望のスパッタリン
グ被膜の数倍の面積を有する合金ターゲットを必要とし
たのに対し、格段に小面積の、所望のスパッタリング被
膜と同程度の面積の合金ターゲットを用いて、充分に均
一な材料組成比を有するスパッタリング被膜を製作する
ことができることになるが、例えば第3図示の構成を有
する本発明電極上に配置する各ターゲットブロックの個
々の材料組成比を、上述した逆の分布特性に適合させて
おけば、容易かつ確実に上述した均質被膜の製作方法を
実現することができる。
That is, as mentioned above, when a GdCo thin film is manufactured by sputtering, for example, the central part of the obtained GdCo thin film generally has a large Gd composition ratio. If an alloy target having a Gd composition ratio with a distribution characteristic opposite to the distribution is constructed and the Gd composition ratio is increased in advance in the periphery of the entire surface of the target, an alloy target having a uniform distribution characteristic can be used. In some cases, an alloy target with an area several times the size of the desired sputtering film was required, whereas a sufficiently uniform sputtering film can be obtained using a much smaller alloy target with an area comparable to that of the desired sputtering film. Although it is possible to produce a sputtering film having a material composition ratio, for example, if the individual material composition ratio of each target block placed on the electrode of the present invention having the configuration shown in Figure 3 is changed to the above-mentioned inverse distribution characteristic. By adapting, it is possible to easily and reliably realize the above-described method for producing a homogeneous film.

したがって、かかるターゲットブロックの材料組成比の
微細な制御が可能な状態においては、個々のターゲット
ブロックについては厳密な均質性を要しなくなるので、
本発明電極を用いる場合のターゲットとしては、アーク
メルト法による合金ターゲットのみならず、例えばホッ
トプレスターゲット等、製作の容易な他の形式のターゲ
ットを任意に用いて、所望の均質被膜を比較的容易に製
作することができる。
Therefore, in a state where the material composition ratio of such a target block can be finely controlled, strict homogeneity is no longer required for each target block.
When using the electrode of the present invention, not only an alloy target produced by the arc melt method but also other types of targets that are easy to manufacture, such as a hot press target, can be arbitrarily used to form a desired homogeneous coating relatively easily. can be produced.

さらに、上述したように本発明による分割電極上に配置
する各ターゲットブロック相互間の材料組成比の分布を
円形ターゲットの半径方向に変化させる場合には、本発
明分割電極を第3図示のように構成することなく、ター
ゲットの材料組成比の同心円状分布特性に合わせて、負
電極を同心円状に分割した構成とするのが好適であり、
かかる構成の例を第6図および第7図に示す。
Furthermore, as described above, when the distribution of the material composition ratio between each target block arranged on the divided electrode according to the present invention is changed in the radial direction of the circular target, the divided electrode according to the present invention can be used as shown in the third figure. It is preferable to have a configuration in which the negative electrode is divided into concentric circles according to the concentric distribution characteristics of the material composition ratio of the target, without having to configure
Examples of such configurations are shown in FIGS. 6 and 7.

第6図は、上述したように負電極を同心円状に分割した
本発明による電極ブロック群3上に、同様に同心円状を
なす合金ターゲットブロックを配置して、各ターゲット
ブロックの材料組成比、例えばGdxi Cot−xi
を周辺部はどGdX1が大きくなるように、xi+1≧
xiとした場合の構成例を示す縦断面図である。
FIG. 6 shows that similarly concentric alloy target blocks are arranged on the electrode block group 3 according to the present invention in which the negative electrode is divided concentrically as described above, and the material composition ratio of each target block is determined, e.g. Gdxi Cot-xi
xi+1≧ so that GdX1 becomes larger in the peripheral area.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing an example of the configuration when xi.

また、第7図は、第6図に示したと同様に半径方向に材
料組成比の異なる同心円状のホットプレスターゲットを
同じく同心円状に構成した本発明電極上に配置してスパ
ッタリングを行なう場合のターゲットブロック配置を示
す上面図である。
In addition, FIG. 7 shows a target in the case where concentric hot press targets having different material composition ratios in the radial direction are arranged on the same concentric electrode of the present invention to perform sputtering, as shown in FIG. 6. It is a top view showing block arrangement.

なお、上述したように本発明により負電極を同心円状の
電極ブロックに分割する場合には、少なくとも、半径が
大きく、実質的に大面積ターゲットの製作と同程度の製
作設備を要する外側の環状ターゲットブロックは、これ
をさらに複数ブロックに分割すれば、ターゲットブロッ
クの製作が格段に容易となり、さらに、同心円状の各電
極ブロックも、環状ターゲットブロックの再分割に対応
して複数ブロックに再分割すれば、電極ブロック自体の
製作、組立が容易となり、特に、各電極ブロック間を切
れ目なく塞いで相互に同一電位に保持するシールド電極
の構成、製作が格段に容易となる。
As described above, when the negative electrode is divided into concentric electrode blocks according to the present invention, at least the outer annular target has a large radius and requires substantially the same manufacturing equipment as that for large-area targets. If the block is further divided into multiple blocks, it will be much easier to manufacture the target block, and each concentric electrode block can also be redivided into multiple blocks corresponding to the redivision of the annular target block. It becomes easy to manufacture and assemble the electrode blocks themselves, and in particular, it becomes much easier to construct and manufacture shield electrodes that seamlessly close the gaps between the electrode blocks and hold them at the same potential.

また、本発明により負電極を複数ブロックに分割した各
電極ブロックに印加する電圧を、個々の陰極ブロック毎
に、例えば各ブロック相互間を抵抗素子を介して接続す
るなどして適切に異ならせ、したがって、各ブロック毎
のスパッタリング電流値を異ならせて、例えば、周辺部
における電極ブロックの印加電圧を上げてそのスパッタ
リング電流を増大させれば、例えばGdCo合金ターゲ
ットの材料組成比自体は中央部におけると同一であって
も、周辺部の絶対放出量が増大するので、前述したター
ゲット材料組成比の同心円状分布と同様の作用効果を得
ることができ、かかる作用効果は、第6図および第7図
に示した同心円状分割構成の本発明電極において特に顕
著である。
Further, according to the present invention, the negative electrode is divided into a plurality of blocks, and the voltage applied to each electrode block is appropriately varied for each individual cathode block, for example, by connecting each block through a resistive element, Therefore, if the sputtering current value for each block is made different and the sputtering current is increased by increasing the voltage applied to the electrode blocks in the peripheral area, for example, the material composition ratio of the GdCo alloy target itself will be the same as that in the central area. Even if they are the same, the absolute emitted amount in the peripheral area increases, so it is possible to obtain the same effect as the concentric distribution of the target material composition ratio described above, and this effect is shown in FIGS. 6 and 7. This is particularly noticeable in the electrode of the present invention having a concentrically divided structure shown in FIG.

なお、かかる負電極電圧印加の態様にあっては、各電極
ブロックを絶縁して組立てるほか、各ターゲットブロッ
ク間も離隔しておくこと勿論である。
In this mode of applying the negative electrode voltage, it goes without saying that each electrode block is assembled in an insulated manner, and that each target block is also spaced apart from each other.

以上の説明においては、専らGdCo等の非晶質磁性薄
膜をスパッタリング法により製作する場合の例について
本発明の実施態様を述べたが、本発明は、この例に限る
ことなく、一般に、大面積のターゲットの製作、特に、
均質な大面積ターゲットの製作が困難な材料による均質
なスパッタリング被膜の製作に広く適用して、上述した
と同様の効果を得ることができる。
In the above description, embodiments of the present invention have been described with respect to an example in which an amorphous magnetic thin film such as GdCo is produced by a sputtering method, but the present invention is not limited to this example, and generally applicable to large area The production of targets, especially
The present invention can be widely applied to the production of homogeneous sputtering films using materials for which it is difficult to produce homogeneous large-area targets, and the same effects as described above can be obtained.

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

第1図はスパッタリング法の概要を示す配置図、第2図
は同じくそのターゲットに割れ目がある場合のスパッタ
リングの態様を示す断面図、第3図a、bおよびCは本
発明電極上のターゲット配置の例および本発明電極の構
成例をそれぞれ示す上面図、縦断面図および上面図、第
4図は本発明電極を用いて製作したスパッタリング被膜
の特性例を順次に示す特性曲線図、第5図は従来の態様
により製作したスパッタリング被膜の特性例を順次に示
す特性曲線図、第6図は他の構成による本発明電極上の
ターゲット配置の例を示す縦断面図、第7図は同じくそ
のターゲット配置の他の例を示す上面図である。 1・・・・・・ターゲット、2・・・・・・基板、3・
・・・・・陰極、4・・・・・・シールド電極。
Fig. 1 is a layout diagram showing an overview of the sputtering method, Fig. 2 is a cross-sectional view showing the sputtering mode when the target has cracks, and Figs. 3 a, b, and C are target arrangement on the electrode of the present invention. FIG. 4 is a top view, longitudinal cross-sectional view, and top view showing an example of the structure of the electrode of the present invention and a configuration example of the electrode of the present invention, FIG. 6 is a characteristic curve diagram sequentially showing characteristic examples of a sputtering film produced by a conventional method, FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of target arrangement on the electrode of the present invention with another configuration, and FIG. 7 is a diagram showing the same target. FIG. 7 is a top view showing another example of arrangement. 1...Target, 2...Substrate, 3.
...Cathode, 4...Shield electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 スパッタリングターゲットを平面配置する複数個の
電極ブロックを互いに近接配置し、それらの電極ブロッ
クの間隙をほぼ満たす遮蔽電極を設けたことを特徴とす
るスパッタリングターゲット用電極。 2 前記複数個の電極ブロックを同心固状としたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング
ターゲット用電極。 3 前記複数個の電極ブロックに印加する電圧を異なら
せたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のスパ
ッタリングターゲット用電極。 4 前記複数個の電極ブロックに平面配置する複数個の
スパッタリングターゲットブロックの成分組成比を異な
らせたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のス
パッタリングターゲット用電極。
[Scope of Claims] 1. An electrode for a sputtering target, characterized in that a plurality of electrode blocks on which sputtering targets are disposed in a plane are arranged close to each other, and a shielding electrode is provided that substantially fills the gap between the electrode blocks. 2. The sputtering target electrode according to claim 1, wherein the plurality of electrode blocks are concentrically solid. 3. The sputtering target electrode according to claim 2, wherein the voltages applied to the plurality of electrode blocks are different. 4. The sputtering target electrode according to claim 1, wherein the plurality of sputtering target blocks arranged in a plane on the plurality of electrode blocks have different composition ratios.
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