JPS63243266A - スパツタリング・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〕 本発明は、例えば磁気光学素子に用いられる重希土類金
属−鉄系合金磁性薄膜作成に用いるスパッタリング・タ
ーゲットに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、重希土類金属−鉄系合金薄膜の成膜には一般に真
空蒸着、スパッタリング等が用いられる、中でも、スパ
ッタリング法は他の成膜法に較べて、磁気的に優れた膜
が得られる点や、マグネトロンスパッタリング法の進歩
により量産性が著しく向上したことなどの理由で、今日
では最も広く利用されている。

スパッタリングにより２種以上の元素からなる合金薄膜
を作成する方法は、スパッタリング・ターゲットの構成
により次のように分類できる。

■複合ターゲットを用いる方法 ■複数のターゲットを用いる多元同時スパッタ法■合金
ターゲットを用いる方法 複合ターゲットには、ある金属ターゲット上に異種金属
チップを配置した、いわゆるチップオンターゲットと、
母金属に異種金属を埋め込んだ埋め込みターゲットがあ
る。複合ターゲツト法は、ターゲット表面での異種元累
間の面積比を制御することによって、合金薄膜組成をコ
ントロールする方法である。したがってチップπフタ−
ゲット法ではターゲット消耗に伴いベレット面積が減少
し、膜の組成が変化してしまうので、長時間に亘っての
成膜には適していない。この欠点を改良したものが埋め
込みターゲットである。このターゲットは消耗してもタ
ーゲット上での各元素の領域の面積比がほとんど変化し
ないので、長時間戊辰を行っても一定の組成の膜を得る
ことができる。

ところが、複合ターゲット共通に、ターゲット表面での
各元素の配置が膜面内での組成の揺らぎに帰するという
欠点を有している。

■の多元同時スパッタ法は、異る材料からなる複数のタ
ーゲットに各々独立に高周波電力又はｉば流電力を投入
し、基板上で合金化した膜を得る方法で、長所は投入電
力を変えることにより合金組成を容易に変え得る点にあ
る。反面、スパッタリング用電源を複数用意する必要が
あること、ターゲット間の高周波電力の干渉に対する対
策な斐するなどの欠点がある。さらに各ターゲットから
の膜堆積速度や膜厚分布が膜の組成に直接影響を与える
ため、ターゲットの消耗に伴う堆ｆ［度、膜厚分布の変
化により、一定の組成の均一な膜を長時間に亘って得る
ことが困難である。

■の合金ターゲットは、巨視的には厚さ方向、面内方向
のいずれにおいても均一な組成のものが得られるため、
スパッタリングを多数回繰り返し行っても、これによっ
て得られた膜の組成は一定で均一なものとなる。

合金ターゲットは、その製造法から焼結ターゲット鋳造
ターゲットに分けることができる。焼結ターゲットは、
比較的大面積のものを材料によらず作ることができるが
、不純物である酸素、窒素含有量を各々２０００　ｐｐ
ｍ　以下に抑えるためには特殊な技術を要するため、純
度の高い合金薄膜を作るのには不都合である。一方、所
望の組成の溶融金属を不活性ガス中、或いは真空中で鋳
造して得られる鋳造ターゲットは含有不純物ガス濃度を
５００　ｐｐｍ　以下にすることが可能であり、高純度
の合金薄膜を得ることができる。

以上に述べたように、合金＃膜の工業的生産には、鋳造
ターゲットを用いたスパッタリング法が最も適している
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、重希土類金属と鉄は多種の金属間化合物を形成
するため、インゴットは脆く、ターゲット形状に加工す
ることはもちろん、大面積のインゴットを得ることすら
困難である。そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的と、するところは、大面積で加工性
の良い重希土類金属−鉄系合金を提供することにより、
高純度の合金ターゲットを供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のスパッタリング・ターゲットは、スパッタリン
グ法により重希土類金属および鉄を主たる成分とする磁
性薄膜の成膜に用いるスパッタリング・ターゲットが、
軽希土類元素を成分として含有し、かつＰ（１、Ｐｔ　
、Ａｇ　、Ａｕの少くとも１種以上の元素を含有する鋳
造物であることを特徴としている。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する１本実
施例に用いたスパッタリング・ターゲットは特に断らな
い限りすべて、純度９　ｑ、　ｃｐ　′％以上の高純度
金属の原料を、誘導加熱炉にて真空中で加熱・溶解した
後アルゴン雰［気で鋳造したものを、直径１５　ｃｍ　
、厚さ５ｇの円盤上に加工し、さらに銅板からなるバッ
キングプレートにインジウム系ハンダで接合し用いた。

また以下に示す組成は、原子比である。

実施例１ 組成を、（ＮｄｃＤｙｘ−ｘ）ｙ（］１Ｆｅｏ、ａｏ０
ｏｏ、４ｏ）ｔｏｏ−ｙ−ｚ　Ｐｄｚと表したとき第１
表に表す組成で合金ターゲットの製造を試みた。その結
果、本発明の実施例である試料１〜７はいずれも良好な
スパッタリング・ターゲットとすることができたが、比
較例１および２は鋳造時に、比較例３は加工時に割れた
ためスパッタリング・ターゲットとすることはできなか
った。なおＰｃｔのかわりにＰｔ、Ａｇ、Ａｕを用いて
も全く同じ結果を得た。

第　　１　　表 実施例２ スパッタリング・ターゲットの組成を （ＮｄｘＴｂｘ−ｘ）ｚｚ（？ｅｏ、ａｓＯｏｏ、ｔｓ
）ｙｓ　Ｆｄｓ　　と表したとき、Ｘの値が（Ｌ０５．
（Ｌ２０．［Ｌ４０．（Ｌ６０゜０−８０の組成で鋳造
ターゲットの製作を試みたところ、いずれの組成につい
てもスパッタリング・ターゲットとして加工することが
できた０次にこれらを用いて、初期真′空度Ｌ　ＯＸ　
１０−’　Ｔｏｒｒ以下にチャ／バー内を排気した後、
キャリアーガスとしてＡｒを２×１０″″”　Ｔｏｒｒ
導入し、３５０Ｗの高ｒに波電力をカソードに印加して
、ガラス基板上に５０ｒＬｒｒＬの膜厚で成膜した。な
お保護層としてアルミニウム膜を磁性層の成膜に連続し
て１００３ｍ形成した。第１図は、こうして得た膜のカ
ーループから得た保磁力をＮｄ置換ｉｘでプロットした
ものである。Ｘが０６を越えると急激に保磁力が低下し
、充分な磁気特性が得られなくなることがわかる。Ｐｄ
の代りにＰｔ、Ａｇ、Ａｕを用いた場合も全く同様の結
果が得られた。

実施例３ スパッタリング・ターゲットの組成を （ＮｄＯ，２ＳＧｄ０，２５Ｄｙ０．８０）！！！（？
ａ０．７０Ｄｙ０．３０）７Ｂ−ｚ　ＭＺ（但しＭはＰ
ｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕの各元素の１つ）と表したとき、
各Ｖについてｚ＝１．５，１０．１５．２０の組成の鋳
造ターゲットの製作を試みたところ、すべての試料をス
パッタリング・ターゲットとして使用することができた
０次に、これらのターゲットを用いて実施例２と同じ方
法でガラス基板上に成膜した。第２図はカー回転角を、
第３図は磁気異方性定数を、Ｍ添加量２に対してプロッ
トしたものである。２が１５を越えるとカー回転角、磁
気異方性定数のいずれも急激に減少するため°、離性膜
としては好ましくないが、ｚく１５での変化は許容でき
る範囲のものであり、訃しろＰ（１，Ｐｔのように磁気
特性を改善するものである。

実施例４ 鋳造法で得た本発明のスパッタリング・ターゲットと焼
結法で碍た従来のスパッタリング・ターゲットの比較を
行った。組成はいずれも（Ｎ（ｉｏ、２２Ｄ７０．７８
）２５（７８Ｇ、６００００．４０）７１　Ｐｄ４であ
る。これらのターゲットを用いて実施例２と同じスノく
ツタ条件で成膜を行った。ここでは磁性膜の膜厚を４０
ｒＬｒＩＬとし保護層には窒化シリ：ｌ　：／　（Ｓｉ
３Ｎ４　）１００＋ｚｍを用いた。第２表はこれらの膜
の７アラデ一回転角θＦ、保硼力Ｈａ、異方性定数Ｋｕ
、さらに熱分解法で得た各ターゲットの酸素含有［０（
０）を比較して示したものである。磁気特性、磁気光学
特性のいずれも、本発明の実施例の方が優れているが、
これはターゲット中に含まれる酸素量の差に起因するも
のである。

第２表 〔発明の効果〕 上述したように本発明によれば、重希土類−鉄系薄膜の
成膜に用いるスパッタリング・ターゲットを鋳造法で容
易に得ることができ、かつ、本発明のスパッタリング・
ターゲットは酸素量が少いため、スパッタ法で得た膜の
磁気特性が向上するという効果を有する。さらに、高価
で希少な重希土類元素を、安価で豊富な資源量を誇る軽
希土類元素で置換することができるため、原料コストを
低くすることができる。

ナオ実施例で示した組合せだけでなく、Ｎ４０代りにＣ
θ、Ｐｒ、Ｓｍを単独、或いは複数組合せて用いても上
述の効果が同様に得られること・およびＧｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙの組合せ、Ｐｄ、Ｐｔ。

Ａｇ　ｐ　Ａ　ｕの２種以上の組合せについても同様な
効果が得られることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するために （ＮｄＸＴｂｌ−Ｘ）　２２（１１ｅ０，６０Ｃ！００
，４０）７３　Ｆ（１５なる組成式で表される組成のス
パッタリング・ターゲットから作製した膜の保磁力とＸ
の関係を示した図。 第２図および第３図は （ＮｄＯＪ５Ｇｃ１０．２＋１Ｄｙ（Ｌ５０　＞２ｓ（
ｙｅｏ、ｒｏａｏｏ、３ｏ　）　ｙｓ−ｉ　Ｍｚ（但し
ＭはＰｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ）なる組成式で表された組
成のスパッタリング・ターゲットか１、（、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スパッタリング法により重希土類金属および鉄を
   主たる成分とする磁性薄膜の成膜に用いるスパッタリン
   グターゲットが、軽希土類金属を成分として含有し、か
   つＰｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕの少くとも１種以上の元素を
   含有する鋳造物でであることを特徴とするスパッタリン
   グ・ターゲット。 （２）前記重希土類金属（ＨＲ）および軽希土類金属（
   ＬＲ）が各々、Ｇｄ、Ｔｂ、ＤｙおよびＣｅ、Ｐｒ、Ｎ
   ｄ、Ｓｍから選ばれた１種以上の元素であり、前記スパ
   ッタリングターゲットの組成を、原子比で ｛（ＬＲ）ｘ（ＨＲ）＿１＿−＿ｘ｝＿ｙＡ＿１＿０＿
   ０＿−＿ｙ＿−＿ｚＭ＿ｚと表すとき（但しＭはＰｄ、
   Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕから選ばれた１種以上の元素、Ａは鉄
   を含む（ＬＲ）、（ＨＲ）、Ｍ以外の元素を表す）、ｘ
   、ｙ、ｚが各々 ０．０５≦ｘ≦０．６０ １０≦ｙ≦５０ ０＜ｚ≦１５ の範囲に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・ターゲット。