JPS6324060A - スパツタリング装置のタ−ゲツト - Google Patents

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〕 この発明はスパッタリング装置のターゲットの構成に関
する。より詳しくは真空容器の中に被加工物（一方の電
柵）とターゲット（他の電極）を設け、この２つの電極
の間にプラズマを発生させ、強磁性材料からなるターゲ
ットの一部を蒸発させて被加工物の表面に薄膜を形成さ
せるための多孔質ターゲットに関する。

〔従来の技術］ 近年、薄膜６ｕ気記録媒体、あるいは薄膜磁気ヘッド等
の薄膜磁性材料の製造法とて、スパッタリング法が一般
的になりつつある。その理由として挙げられるのは。

（１）、下地基板との付着力の強い８膜が得られる。

（２）、広い面積上に均一な厚さの膜が作れる。

（３）、ターゲット組成とほぼ等しい組成の薄膜が得ら
れる。

（４）、酸化物等め絶縁材料も薄膜化できる。

からである。更に、工業的な製造という観点から見ると
、高速で成膜できることが好ましく、このために、種々
のスパッタ方式の中でマグネトロンスパッタ方式が多く
使われている。

第１図は従来技術及びこの発明に係る装置の説明図であ
る。図において１は電源（直流あるいは高周波）、２は
内圧を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度に調圧されたチャンバー、
３：ま強磁性材料からなるターゲット、４は永久磁石、
５は６ｎ気回路を構成するためのヨーク、５ａは他方の
電源１に接読され被加工物である基板６を取り付けるた
めの基板ホルダー、７は真空チャンバー２内を真空にす
るための油回転ポンプ、８（よ超高真空 （約１　ｘ　１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒ）を得るためのクラ
イオソープションポンプ、９はＡｒボンベ１ｏ内の流出
ガスの流出を制御するマスフローコントローラ、＋、−
はこの装置を直流電源によって動作させるときの極性を
示している。

次にこの動作について説明する。先ず油回転ポンプ７に
よって続いてクライオソープションポンプ８によって真
空チャンバー２内の圧力を１Ｏ−７Ｔｏｒｒ＜らいに吸
引する。次にマスフローコントローラー９を通じてＡｒ
ボンベ１０内のＡｒガスを導入し、真空チャンバ２内の
圧力を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ台に調整する。ここで電源１を
動作させればターゲット３の表面付近に高密度Ａｒプラ
ズマを形成し、Ａｒイオンによりターゲット３をスパッ
タするから、ターゲット３を構成している分子のイオン
が飛び出して基板６の表面に薄膜を形成する。この薄膜
の形成速度は非磁性金属で数千〜２０００人／ｍｉｎ、
磁性金属の場合では数百〜数千人、／　ｍ　ｉ　ｎ程度
と極めて遅いものである。

すなわち、磁性金属をスパッタする場合になぜスパッタ
速度が遅くなるかというと、第１図に示すマグネトロン
スパッタの場合、ターゲット３の表面に強磁界を印加す
る必要があるのに、現在のようなターゲットの構成では
、磁界がターゲット３内に吸い込まれてしまい表面付近
に磁界が漏洩しにくいからである。ターゲット３の成分
が高ｊ磁率になるような場合には、この影響がはなはだ
しい。従ってこのような場合にはターゲット３の厚みを
薄くし、磁界をターゲット３の表面からもれ出させる必
要がある。この結果として、−枚のターゲット３あたり
から生産される６丑性薄膜のユは減少し、ターゲット３
を交換するための作業量は増大し、更に、ターゲット３
が脆性を示す場合には、薄く加工するために多大の労力
を要し、歩留も低くなる。

従って薄膜磁気記録媒体あるいは薄膜磁気ヘッドの製造
のように大量生産する商品に適用する場合には多大の問
題を含むものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の様に従来のスパッタリング装置の磁性金属から成
るターゲットにおいてはターゲットの厚さが成る値を越
えるとターゲット表面外に洩れる′６ｆｆ界が減少する
ためスパッタ速度が低下する。そこでターゲットを薄く
すると、この材質は脆い性質を有するために加工性が悪
く、加工費がかさみ永久磁石への取付時あるいはスパッ
タ時に割れを生じることもあり管理上問題が多かった。

（問題点を解決するための手段） この発明に係るスパッタリング装置のターゲットにおい
ては、真空容器の中に対向する基板とターゲットを設け
、このターゲットと上記基板の間にプラズマを発生させ
、この基板の表面に上記ターゲットの薄膜を蒸着させる
装置において、上記ターゲットには多孔質材料を使用す
るようにしたものである。

（作用〕 この発明においてはターゲットの原料として強磁性体の
粉末を用いこれを空隙を有するように厚手に成形したも
のを使用する。永久磁石の磁気回路はターゲットの表面
に迄漏洩してプラズマか形成され易くなりスパッタリン
グが盛んに進行する。

〔実施例〕

第１図は、この発明に係る装置の説明図である。図にお
いて１〜１０は従来の技術とほとんど同一であるので説
明を省略する。但しターゲット３の材Ｘが顕著に異って
いるのてこの事について述べる。

第１実施例としてターゲット３に気孔率の大きい強磁性
材料であるセンダスト合金を用いたので以下に述べる。

センダスト合金粉の化学成分、平均粒径は、第１表のよ
うである。

第工表　センダスト合金製ターゲットの原料表ｗｔ％Ｆ これを金型内で７ｔ’／ｃｍ２の圧力で一軸圧縮により
、３インチ径の円板状に成形後、真空焼結を行う。焼結
温度は１０１０’Ｃ１１０７０ｔ：、１１５０℃の３水
準とした。真空度は１Ｏ−５Ｔｏ’ｒｒ＜らいて１時間
保持した材料を追加工せずに実施した。

第２実施例については第２表に３種の純金属を使用した
ものを示す。

第２表　純金属製ターゲットの原料表 これを第１実施例と同様の焼結条件で焼成したが焼結保
持時間は５時間とした。

第３の実施例とて；士第３表に示す二元合金を用い下記
の組合せ１〜３により混合し、これを焼結したものであ
る。

第３表　二元合金製ターゲットの原料表組合せ例−１，
２，３は 例−１、Ｆｅ粉＋Ｆｅと１７％Ｓｉ合金粉十Ｆｅと１０
％Ａ１合金粉 例−２、Ｆｅ粉＋Ｆｅと１７％Ｓｉ合金粉＋ＡＩ粉 例−３、Ｆｅ粉＋Ｓｉ粉十 Ｆｅと１０％ＡＩ合金粉 以上３種類の組合せで、それぞれセンダスト合金組成と
なるよう粉の配分を調整し混合し圧粉、焼結は第１実施
例に準じた。焼結保持時間は５時間とした。

これらにより出来上がったものの、条件、板厚、空隙率
を第４表に示す。出来上がった円板状ターゲットはその
ままスパッタ用素材とした。

一方比較材として、溶解鋳造法により第５表に示すよう
な混合比で合金を作製し、機械加工により第４表に示す
ような板厚のものを作製した。

第４表　ターゲツト材仕様及び比較材仕様第５表　比較
材成分表 ｗｔ％ 以上のようにして作製した強磁性ターゲットを用い、第
１図の装置によるマグネトロン、スパッタリングを行な
った。スパッタリング条件は第６表に示す。

第６表　スパッタリング条件の表 第６表に示す条件下において、所定時間スパッタリング
を行ない、基板６をとり出し、触針式膜厚計により生成
膜厚を測定した。Ｆｅ−５ｉ−ＡＩ粉末を焼結したター
ゲット３と機械加工により作製したターゲット３との同
じ板厚のものの生成膜厚の比を第２図に示す。明らかに
本発明の方が生成膜厚スピードが速いことがわかる。ま
た第３図は空隙率と膜生成速度比との関係である。

又スパッタリング終了後、この薄膜を化学分析したとこ
ろ、本発明によって作製した薄膜は、初めに混合したタ
ーゲット３の合金比率と全く同一の組成を示した。

しかしなから比較例として示した鋳造法ではＳｌが９．
２％、Ａ１が５，０％を示し、いずれも混合比よりも低
目となった。

（発明の効果） この発明は以上説明した通りターゲットの強磁性材料と
して多孔質の粉末焼結法による合金を用いたので以下に
示すような効果がある。

第一に最終形状（Ｎｅａｒ　　Ｎｅｔ　　５ｈａｐｅ）
が容易に達成でき加工がほとんど不要となる。これはセ
ンダストのような脆性材料の場合大幅なコスト低減につ
ながる。

第二に合金成分を厳密に管理することができるので、ス
パッタ・ターゲット内での成分偏析が絶無となり、個々
のターゲットの成分的中率も高い。

第三に高真空中で製造するのでスパッタ時ターゲットの
消耗にともなうボアの開孔による７囲気の汚染を押える
ことができる。

第四に粉末性状、焼結条件を這べはボアの分布、形状大
きざを自由に調整することができる。以上の点からポー
ラスターゲット作製には粉末冶金法が極めて有効である
。

更に磁性材料をマグネトロンスパッタつまり第１図の方
法で施工するとスパッタ速度を４〜１５倍速くすること
ができ、薄膜作成コストを大幅に下げることができる。

又ターゲットの作製に関し、ターゲットを機械加工する
必要がなく加工費を大幅に下げることができる。

又化学成分を粉体の混合比で決められるので、ターゲッ
トの成分管理が容易であり、成分はずれが起きないため
ターゲット製造歩留が高いことである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明及び従来の技術に係る装置の説明図、
第２図はこの発明による膜成生速度と従来の膜成生速度
の比較を板７９について示す線図、第３図はこの発明に
よる膜成生速度と従来の膜成生速度の比較を空隙率につ
いて示す線図である。 図において、１は電源、２は真空チャンバー、３はター
ゲット、４は永久６ｕ石、５はヨーク、５ａは基板ホル
ダー、６は基板、７は油回転ポンプ、８はクライオソー
プションポンプ、９はマスフローコントローラ、１０は
Ａｒボンベである。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 ５：ヨーク ５０．基板ホルタ− ６：答　板 ７、油回転ボンフ″ ８、タライオンーブノヨン木°ンフ“ ９：マヌフローコントローラー １０　：　Ａｒボンへ 第　３　図 （扱ツマＬユ全で５ｍｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）．真空容器の中に対向する基板とターゲットを設
   け、このターゲットと上記基板の間にプラズマを発生さ
   せ、この基板の表面に上記ターゲットの薄膜を蒸着させ
   る装置において、上記ターゲットには多孔質材料を使用
   することを特徴とするスパッタリング装置のターゲット
   。
2. （２）．上記多孔質材料は粉末焼結法により形成した内
   部に空隙を含む強磁性体である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装置のターゲット
   。