JPS61291968A - スパツタリング用タ−ゲツト - Google Patents

スパツタリング用タ−ゲツト

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JPS61291968A
JPS61291968A JP13227885A JP13227885A JPS61291968A JP S61291968 A JPS61291968 A JP S61291968A JP 13227885 A JP13227885 A JP 13227885A JP 13227885 A JP13227885 A JP 13227885A JP S61291968 A JPS61291968 A JP S61291968A
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Kunihiro Matsubara
邦弘 松原
Takeo Oota
太田 威夫
Kazuo Inoue
和夫 井上
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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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    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は多元合金あるいは化合物の薄膜を形成するため
のスパッタリング用ターゲットに関するものである。
従来の技術 従来の合金薄膜を形成するターゲットとしては、例えば
第5図のようなものがある。
すなわち、薄膜の主成分金属からなる円板状ターゲット
1oの上に他の構成成分の金属をリング状の薄板14に
して載置したものbや、金属リング16をターゲット表
面に埋め込んだ複合ターゲットCがある。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような構成からなる複合ターゲット
は、いずれも長時間連続スパッタをすると、リング状金
属の内側において、円板状ターゲットの表面に主成分金
属の十分スパッタしきれないものが堆積物16となって
蓄積される傾向にある。この堆積物16の成分は、スパ
ッタガスがムr、He等の不活性の場合には夕〜ゲット
の主成分金属であるが、02.N2等の場合にはそれら
の化合物となる。したがって、この堆積物が蓄積すると
ターゲットの表面の組成が変化したり、堆積物が絶縁性
を有する場合には次第にリングの内側のみがスパッタさ
れにくくなる。
このような現象はいずれも、所望の合金薄膜の組成を変
動させる要因となり、特に製造工程において長時間連続
スパッタをする上で安定な組成を得ようとする場合に大
きな弊害となる。
この堆積物が蓄積される原因としては、次のような場合
が考えられる。第6図は高周波マグネトロンスパッタ装
置のターゲットを示したもので。
入射したスパッタガスイオン17は、円板状ターゲット
の表面粒子を一度スバッタするとエネルギーを消失する
が電界18によって再びエネルギーを得ることにより、
何度もスパッタを繰シ返すことができる。スパッタガス
イオン17の軌道は、マグネトロンスパッタの場合、電
界と8界の向きによって決まるが、第6図では金属リン
グの外曲から内側に向かった軌道をとろうとする。した
がって、スパッタガスイオンが金属リングの外側から内
側に向かう途中、金属リングに入射した場合は電流が金
属リングに流れ、それより内側に入る時には相対的に電
位が下がったのと同様の影響をもたらす。そのため、金
JiA IJソング内側はスパッタされにくくなるとと
もに、一度スバッタされたとしても加速エネルギーが小
さいだめ粒子が戻ってきて再付着すると考えられる。こ
のとき反応性スパッタリングの場合には、一度スバッタ
された粒子が化合物となって付着するものもあるため、
その化合物が絶縁体の場合には、金属リングの内側は一
層スバッタされにくくなり、組成変動を大きくすること
になる。
このような現象は、マグネット19の磁極が逆の場合で
も同様であり、その極性に応じてスパッタガスイオンの
軌道が逆になるため、再付着する場所が金属リングの内
側と外側が逆になるという違いがあるのみである。
また、ターゲットの使用効率を上げるため、第6図のよ
うに、偏心したマグネット19がターゲット中心に対し
て公転する場合でも上述と同様のことかいえる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な構成
で基板上の合金薄膜の膜組成を均一に形成するとともに
、連続スパッタに対しても安定した組成が得られるよう
にするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は。
薄膜の主たる構成成分からなるターゲット表面に載置も
しくは埋め込む他の金属リングを多分割にし、その中心
線がターゲットの中心に対して同軸となる位置に配置す
るものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、上記の構成においてターゲット表面にある金
属リングは多分割されているため、スパッタガスイオン
が金属リングに入射した時に流れる電流は非常に少なく
なる。したがって、金属リングの内側あるいは外側で一
様に電位が降下することもなく、これによるスパッタ粒
子の再付着も非常に少なくなる。よって、連続スパッタ
を行うても組成の安定した合金薄膜を形成することが容
易にできる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第1図において、銅またはステンレス製のバッキン
グプレート1の上にToの金属ターゲット本体2がIn
を主体とする合金材料からなるボンディング層3で接着
されている。このような金属ターゲット4の上にはTe
とは異なる金属、例えばPd、  In、 Sn、 A
u、 Go等の単体金属がリング状の薄板を16分割し
た分割片5として載置されている。これらの分割片5は
すべてを並べ合わせるとほぼリング形状となり、ターゲ
ット中心に対して同軸になるように配置されている。
各分割片間の間隙は互いに接融しないことが必要であり
、その値としてはo、5rran以上であれば特に問題
のないことが実験的に確かめられた。
上記のようなターゲット構成であれは、スパッタガスイ
オンが金属の分割片に入射しても流れる電流はその範囲
内に限られ、隣りの分割片にまでは及ばない。しだがっ
て消失する電流も少なく、リング形状の内側で電位が相
対的に低下することもない。このようなターゲットでは
付着粒子もほとんどなく、薄膜の組成としても安定した
ものが得られた。
なお、以上のような理由から分割片の個数としては多い
方がより効果は大きいが、8分割以上であれば電位の低
下による影響はほとんどなくなることが確かめられた。
また分割片の配置としては、全てを合わせたリング形状
の中心線が円板ターゲットの中心に対して同軸な位置に
なることが必要である。これは、リング形状の最適径が
ターゲットと薄膜を形成する基板との相対位置関係から
、理論的に求められこうすることによって基板上の半径
方向の組成が2〜3%以内のばらつき範囲内におさまる
ようにできるからである。
特に、製造工程において、円板ターゲット上に多数枚の
基板を配置し、1回のスパッタで量産性を向上するため
には、上記の同軸状の配置が必要不可欠となる。例えば
、ターゲツト面から基板面までの高さを90間とし、タ
ーゲット中心から基板中心までの偏心距離を90mとし
た場合のリング形状の最適半径は約40順である。した
がって、この径を中心としたリングの幅を変えることに
より、所望の薄膜の組成比を微妙に調整することができ
る。薄膜の均一性についても、最適半径を中心とした一
定幅のリング形状であるため、実験的にも特性上特に問
題のないものが得られた。
以上のようなターゲット本体の材質としては、Teの他
にAJ、人q、ムu、 Bi、 Gu、 Ge、 In
、 Ni。
Si、 Sn、 Ti、 Zn 等の単体金属や、k1
205゜BI O、CdS 、 In2O3、I To
 、  pbo 、  SiJSi5N4 、5i02
 、5n02 、 Tic 、 TiO2、ZnS 。
Zn5e等の合金、化合物あるいは非金属の材料がある
同様に、ターゲット表面に載置する金属分割片の材料と
しても、Pd 、 In 、 Sn 、人u 、Ge等
の他に、上記のような単体金属、化合物等の材料を用い
てもよい。これらの材料の選択は合金あるいは化合物薄
膜の主成分を構成する材質をターゲット本体に選び、そ
れ以外の少量の成分となる材質を分割片の材料として選
ぶようにする。
次に本発明の第2の実施例を図面とともに説明する。第
2図は、銅製のバッキングプレート1の上にToの金属
ターゲット本体2がInの合金材料からなるボンディン
グ層3で接着されている。
この金属ターゲットの上にはToとは異なる金属。
例えばPdの単体金属の円形状分割片6(a)や四角形
分割片7(b)が多数個載置されている。これらの分割
片の中心は、ターゲットの中心に対して同軸となるよう
に配置されており、各分割片は互いに接触しないように
なっている。
このようなターゲットの構成の場合でも、第1の実施例
の場合と同様に電位の低下によるスパッタ粒子の再付着
はなく、連続スパッタに対しても安定した薄膜の組成が
得られる。また分割片の同軸配置により、基板上薄膜の
半径方向の組成分布も均一なものが得られる。
次に本発明の第3の実施例について図面とともに説明す
る。第3図aは、第1.第2の実施例と同様なToの金
属ターゲットがあり、その上に10とは異なる金属、例
えば、Sn  、 Geの2種の単体金属からなる各分
割片人、B、8.9が互いに接触することなく、その中
心が同軸上に配置されている。これらの分割片の大きさ
は薄膜の組成比によって決まるものであり、大小様々の
ものであってもよいが、薄膜の組成を均一にするために
は各分割片を金属の種類に合せて交互に順序よく配列す
る必要がある。
第3図すは第3図aにおける分割片A、B、8゜9を円
形にしたもの人、B、8’、9’であり、これらの実施
例においても、第1の実施例と同様の効果が得られる。
次に本発明の第4の実施例を図面とともに説明する。第
4図は、Teの金属ターゲットの上に3種の単体金属A
u 、 Sn 、 Geの分割片a、b。
c、11,12.13をそれぞれ異なるリング状に載置
したもので、各分割片はいずれも円板状ターゲットの中
心に対して同軸上に配置されている。
これらのリング状の分割片は、基板の半径方向の組成が
均一となる径を中心に、組成比に応じた幅が選択される
。なお各リング状分割片の内側寄りか外側寄りかの位置
としては、単体金属のスパッタ率を考慮して決めるのが
好ましい。例えば、Auのようなスパッタ率の大きいも
のは、薄膜を形成する基板から離れた位置、すなわちタ
ーゲット上の内側寄りの位置に載置した方が組成分布は
均一にし易い。
この実施例においても、各リング状の分割片は互いに接
触することもなく、細分化されているため、電位の低下
による組成の変動を発生することはない。
以上の実施例においては、いずれも単体金属を円板上タ
ーゲットの上に載置する場合について述べたが、ターゲ
ット表面に単体金属を埋め込む場合でも上述と同様の効
果が得られることは言うまでもない。
発明の効果 本発明は、ターゲット本体の上に合金あるいは化合物薄
膜の構成成分の1つである金属の分割片をターゲット中
心に対して同軸に配置するもので、均一な薄膜を形成す
ることができるとともに、長時間の連続的スパッタに対
しても安定な組成を得ることが可能である。
また、本発明によれば、製造工程における長時間使用に
対しても長寿命なスパッタリング用ターゲットを提供し
、これによる高品質な薄膜を安定に作表するためにも大
きな効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例におけるターゲット平面
図、第2図a、bは本発明の第2の実施例におけるター
ゲットの平面図、第3図a、bは本発明の第3の実施例
におけるターゲットの平面図、第4図は本発明の第6の
実施例におけるターゲットの平面図、第5図a、b、c
は従来例におけるターゲットの平面図および断正面図、
第6図は従来例において堆積物が蓄積される原冴を示す
斜視図である。 1・・・・・・バッキングプレート、2・山・・ターゲ
ット本体、3・・・・・・ボンディング層、6・・・・
・・リング状分割片、6・・・・・・円形分割片、7・
・・・・・四角形分割片、8.9・・・・・・リング状
分割片人、B、8′、9′・・・・・・円形分割片A、
B、11〜13・・・・・・リング状分割片a 、 b
 、 co 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 CcL) (bン 第3図 【α〕 <b) 第4図 1バ・ソキングプし一ト 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属、合金、化合物のいずれかからなるターゲッ
    ト本体と、複数個の金属もしくは合金の分割片を具備し
    、前記分割片を前記ターゲット本体の中心に対して同軸
    の位置になるよう載置もしくは埋め込んだスパッタリン
    グ用ターゲット。
  2. (2)複数個の分割片の各々が、一定の幅を有するリン
    グ形状の一部を形成した特許請求の範囲第1項記載のス
    パッタリング用ターゲット。
  3. (3)複数個の分割片の各々が、円形である特許請求の
    範囲第1項記載のスパッタリング用ターゲット。
  4. (4)複数個の金属もしくは合金の各々が四角形である
    特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング用ターゲッ
    ト。
JP13227885A 1985-06-18 1985-06-18 スパツタリング用タ−ゲツト Granted JPS61291968A (ja)

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JPH0210863B2 JPH0210863B2 (ja) 1990-03-09

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6402906B1 (en) 2000-10-19 2002-06-11 Delphi Technologies, Inc. Sputtering alloy films using a crescent-shaped aperture
US6464844B1 (en) * 2000-09-21 2002-10-15 Delphi Technologies, Inc. Sputtering alloy films using a sintered metal composite target
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59193272A (ja) * 1983-04-15 1984-11-01 Daido Steel Co Ltd スパツタリングにおけるタ−ゲツトおよびスパツタリング方法

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