JPS5929111B2 - 強磁性材料のマグネトロンスパッタリング方法及びカソ−ド・タ−ゲット - Google Patents

強磁性材料のマグネトロンスパッタリング方法及びカソ−ド・タ−ゲット

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JPS5929111B2
JPS5929111B2 JP53079235A JP7923578A JPS5929111B2 JP S5929111 B2 JPS5929111 B2 JP S5929111B2 JP 53079235 A JP53079235 A JP 53079235A JP 7923578 A JP7923578 A JP 7923578A JP S5929111 B2 JPS5929111 B2 JP S5929111B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、強磁性材料がマグネトロン・スパッタリング
技術により蒸着され得る力法及びカソード、ターゲット
に関する。
薄膜蒸着用の工業的に使用される多くの技術が存在する
。
選択される特定の技術は、特定の応用に依存するもので
あり、高真空蒸着、気相成長、プレーライング或いはス
パッタリング法を具えるであろう。これらの技術の各々
は、幾つかの独特の利点を提供する。例えば、金属及び
絶縁物の両者を含む殆んどいかなる材料もスパッタリン
グ法により蒸着されることができる。スパッタリングに
より、合金及び混合物は、分溜することなく、膜（フィ
ルム）の組成が製造工程中（ｆｒｏｍｒｕｎｔｏｒｕｎ
）一定に保たれることを保証して蒸着されることができ
る。蒸着物質源（ｓｏｕｒｃｅｍａｔ一ｅｒｌａｌ）は
、補給なしで多量の蒸着を継続するであろう。また、更
に、あるモードのスパッタリングの利点は、蒸着が比較
的低温度においてなされることであり、従つてフィルム
は、他の蒸着法に遭遇される温度により反対に影響され
る多数の材料に適用されることができるようにする。古
典的なスパッタ蒸着と関連した２つの問題は、低い蒸着
速度と貧弱な（ｐｏｏｒ）電力効率である。
これらの問題は、大部分高速度磁気に助力された即ちマ
グネトロン・スパッタリングにおける最近の進歩により
克服された。マグネトロン・スパツ’ タリングにより
、磁石は、閉磁界ループをカソードを介して切断せしめ
るような力法でカソード・ターゲットの後側に配置され
る。磁界ループの一部分は、カソードの前表面の正面に
ある。磁界と電界の組合せは、ターゲット材料の表面に
隣接楼門 近して極めて密度の濃いプラズマ（ｄｅｎｓ
ｅｐｌａｓｍａ）を発生し、電子が長く局限された通路
（ｐａｔｈ）内を螺旋運動をするようにさせる。この密
度の濃いプラズマは、ターゲツトからスパツタされる材
料の生産量を増大することを容易にする。然しながら、
マグネトロン・スパツタリングの１つの制限は、この技
術が強磁性材料の蒸着を容易に受けないということであ
る。
強磁性材料のターゲツトは、分路（Ｓｈｕｎｔ）として
作用し、磁界線（Ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｌｌｎｅ
）がターゲツトを介して切断されないようにし、必要な
如くターゲツトの前面に配置される。従つて、鉄，ニツ
ケルのような材料は、マグネトロン・スパツタされるこ
とができない。これに対する唯一の例外は、強磁性材料
の薄層（云わば、約１／１６インチ）が非磁性基体材料
上にプレートきれるという幾つかの制限された成功例が
、特殊につくられたターゲツトを使用することにより達
成されていることである。その層は、磁界を完全に分路
しない程充分に薄い。然しながら、かようなターゲツト
の使用は、スパツタリングの幾つかの利点を無用のもの
とする。例えば、そのターゲツトは、今非常に高価であ
り、蒸着源材料の寿命は、蒸着源材料の量を減少させた
ために極端に制限される。強磁性材料の幾つかは、多く
の薄膜応用においてそれらを価値のあるものとする非常
に望ましい特性を有する。
例えば、ニツケルは、半導体工業に広く受け入れられる
ことが見出された。従つて、その必要囲は、材料の非磁
性特性を保持する改良された強磁性材料のマグネトロン
・スパツタリング法に存在している。本発明の目的は、
強磁性材料のマグネトロン・スパツタリングによる蒸着
法を提供することである。
本発明の更により特定の目的は、強磁性材料中に所望の
非磁性特性を保持するニツケル或いは他の強磁性材料の
マグネトロン・スパツタ蒸着法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、強磁性材料のマグネトロン・
スパツタリング用のカソード・ターゲツトを提供するこ
とである。
強磁性材料のマグネトロン・スパツタリングは、ターゲ
ツト材料としてその材料の適当に選択された合金を使用
することにより達成されることができる。
選択された合金は、スパツタリング・プロセスに先だつ
て或いはその間ターゲツトによつて維持される温度より
も低いキユ一り温度を有していなければならない。選択
された合金は、また強磁性材料自身の他の所望特性を保
持するものでなければならない。明確に云えば、ニツケ
ルは、銅（Ｃｕ）の約３０乃至３５原子％を有するニツ
ケル合金を構成することによつてマグネトロン・スパツ
タリングにより蒸着されることができる。この合金は、
通常のスパツタリング温度以下のキ１一リ温度を有する
が、しかもその合金は、未だ、ステイフネス性（Ｓｔｉ
ｆｆｎｅｓｓ），熱伝達性，耐食性及び半田付特性によ
つて所望のニツケル特性を保持する。先ず第１図に戻り
、マグネトロン・スパツタリング技術により材料を蒸着
する装置が概略的に示されている。
カソード・ターゲツト１０は、加工片１２上に薄膜層状
に蒸着されるべき所望の物質からつくられる。アノード
１４は、一般的に電気的に接地電位或いは少し正電位に
保たれ、電界は、カソード１０とアノード１４との間に
設定される。磁石１６は、力゛ハード１０の後側に配置
され、線１８で示されるような磁力線を発生せしめる。
閉ループ磁力線１８は、一部の磁力線が、カソード１０
の前面に存在するようにカソード１０を通過する。カソ
ードの正面の電子は、結合した電界及び磁界の力により
作用される。かような力は、カソード・ターゲツト１０
の前表面に接近隣接した長い螺旋パスに電子を強制的に
拘束する。プラズマを増大し、マグネトロン・スパツタ
リング装置の効率を改善するのは、カソード近傍におけ
る電子を電磁的に閉じこめることである。しかし，カソ
ード１０が強磁性材料で構成される場合、この物質は、
磁界を分路する。
磁力線は、点線２０で示されるようにカソード物質を介
するパスに追随するであろう。磁力線は、カソードの前
面に存在しなくなるから、増大したプラズマが存在する
はずがない。キユ一１１温度は、自発磁気ば消滅する温
度として定義される。
キユ一り温度は、無秩序（ＤｌｓＯ一Ｒｄｅｒｅｄ）常
磁性相と配列（０ｒｄｅｒｅｄ）強磁性相とを分離する
。他の方法で云えば、物質のキユ一り温度以下の温度に
おいて、その物質は、強い磁気を示す。キユ一り温度以
上の温度において磁気特性は消滅する。キユ一り温度は
、種々の物質に対し広範囲にわたつて変化し、合金のい
かなる成分に対するものと合金に対するものとは異なる
はずである。
多少とも他の元素と強磁囲体合金を適当に構成すること
によつて、キユ一り温度は、所望のスパツタリング温度
よりも低い温度に下げられるはずである。低いキユ一り
温度により、合金は、スパツタリング温度において非磁
性となり、従つてマゲネトロン・スパツタリングをたや
すく受け入れる。この方法でキユ一り温度を下げるよう
に合金化できる多くの強磁性体がある。本発明による３
個の特定したしかも非限定的な例がこ＼に述べられる。
多くの応用例に対して極めて望ましい薄膜金層であるニ
ツケルは、約３７０℃のキユ一り温度有する。室温近辺
に保持されるターゲツトによりマグネトロン・スパツタ
リングを行なうことは通常望ましいことであり、室温に
おいてニツケルは強磁性である。第２図は、ニツケルの
３個の異なる合金に対する合金組成の関数としてキユ一
り温度を示すグラフである。これらは、ニツケル一銅、
ニツケル一錫（Ｓｎ）、ニツケル一白金（Ｐｌａｔｉｎ
ｕｍ）の合金を包含している。本発明の好ましい実施例
において、約３０乃至３５原子％の銅を有するニツケル
合金は、マグネトロン・スパツタリング用ターゲツトと
して使用される。その特定の合金は、＋２０℃と−４０
℃の間の範囲にあるキユ一り温度を有する。この合金は
、その非磁性特ｌのすべてにおいて極めてニツケルに類
似しており、従つて、例えば、半導体装置についての多
層金属相互接続構成に使用される。その合金は、純粋な
銅のみよりもシリコン，２酸化シリコン（ＳｉｌｉｃＯ
ｎｄｉＯｘｉｄｅ）の両者に粘着する。ニツケル一銅合
金は、また良好な半田付け特性を有する。即ち、その合
金は、容易に半田に濡れ易く、しかも半田中で溶解しな
い。ニツケルのような合金は、また比較的悪い（ＰＯＯ
ｒ）熱伝導体である。同様な力法で、約４０原子％の白
金とニツケルとの合金或いはニツケルと約１０原子％の
錫との合金は、マグネトロン・スパツタリング技術によ
り容易に蒸着されることができ、これらの両合金は、ま
だニツケルと同様な特性を保持する。かくして、本発明
により、強磁性材料がマグネトロン・スパツタリング技
術により蒸着される力法及びカソード・ターゲツトが提
供されることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、マグネトロン・スパツタリング装置の概略図
である。 第２図は、ニツケルの異なる３個の合金に対するキユ一
り温度或いは合金組成の関数を示す。第１図において、
１０はカソード・ターゲツト、１２は加工片、１４はア
ノード、１６は磁石、第２図は、カソード・ターゲツト
用合金の特性を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ マグネトロン・スパツタリング中、カソード・ター
    ゲットは室温又はその近傍に維持され、マグネトロン・
    スパッタリング中、強磁性材料と非強磁性材料とを合金
    化して形成したカソード・ターゲットを使用することを
    特徴とする強磁性材料の特性を有するマグネトロン・ス
    パッタによる薄膜を製造する方法。 ２ 強磁性材料及び非強磁性材料の合金から構成され、
    前記合金は、室温のスパッタリング・ターゲット温度よ
    りも低いキューリ温度を有し、前記合金は、マグネトロ
    ン・スパッタリングを受け易い特性を有することを特徴
    とするマグネトロン・スパッタリング装置用カソード・
    ターゲット。
JP53079235A 1977-07-25 1978-06-29 強磁性材料のマグネトロンスパッタリング方法及びカソ−ド・タ−ゲット Expired JPS5929111B2 (ja)

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