JPS63243267A - 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−鉄系合金磁性薄瞑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＃Ｍ
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Ｍｕ金金属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素
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。したがってチップオンター
ゲツト法ではターゲット消耗に伴いペレット面積が減少
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、長時間成膜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直流電力を投入し
、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
０反面、スパッターリング用電源を複数用意する心安が
あること、ターゲット間の高周波電力の干渉に対する対
策を茨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積速度、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５
００　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、合金薄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・ターゲット間ッタリングによ
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Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗｂ、Ｔａ
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０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９９．９％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ｐ溶解した後アルゴン
雰囲気で鋳造したものを、直径１５ｃ！ｎ、厚さ５ｍ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（ＮｄＸＤ７１−Ｘ）７（Ｆ’ｅ０，６００００
．４０）Ｚｏｏ−ｙ−ＺＺｒｚ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ＺｒのかわりにＨｆ、Ｎｂ、Ｔａを用いても全く
同じ結果を碍た。

第　　１　　表 実施例２ スパッタリング・ターゲットの組成を （ＮｄＸＴｂｌ−Ｘ）２２（’ＦＥ１０．Ｊ１５０Ｑ０
．１５）７３ｚｒｌＳ　　と表したとき、Ｘの値が［１
０５，Ｑ、２０．α４０．（Ｌ６０゜Ｑ、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次にこれら用いて、初期真空度１．　ｃ＋
　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒにチャンバー内を排気した後
、キャリアーガスとしてＡｒを２　Ｘ　１０−３ＴＯｒ
ｒ導入し、３５０Ｗの高周波電力をカンードに印加して
、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１１００ｒＬ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Ｎｄｍ換量Ｘでプロットし
たものである。Ｘが［ｌＬ６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
。２１０代りにＨｆ、Ｎｂ、Ｔａ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・ターゲットの組成ヲ （Ｎ６０．２５Ｇｄ０，２５Ｄｙ０．５０　）２５　（
？ｅｏ、７０ＤｙＯ，３０）　７５−Ｚ　ＭＺ（但しＭ
はＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａの各元素の１つ）と表したと
き、各Ｍ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。餌２図はカー回転角
を、第３図は磁気異方性定数を、Ｍ添加ｉｌｚ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、磁
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、むしろＺｒ、′Ｈｆのように
磁気特性を改善するものもある。

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
結法で得た従来のスパッタリング・ターゲットの比較を
行った８組成はいずれも（Ｎｄｏ、ｚ２Ｄｙｏ、７ｇ）
２ｓ（ＩＦｅｏｏｇｏｃｏｏ、４ｏ）７ｘ　ｚｒａ　　
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（ツタ
条件で成膜を行った。ここでは磁性膜の膜厚を４０ｒＬ
ｒｎとし保護層には窒化シリコン（５ｉ３Ｎ４）１００
ｒＬｎを用いた。第２表はこれらの瞑のファラデー回転
角θ？、保磁力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ｔｏ（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。

〔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＋１！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。

なお実施例で示した組合せだけでなく、Ｎ（ｉの代りに
Ｃθ、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、
Ｄｙの組合せ、Ｚｒ、Ｈｆ。

Ｎ　ｂ　、、　Ｔ　ａ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）ｚｚ（ＩＦｅｏ、５ｏｏｏｏ、４
ｏ）ｙ３Ｚｒ５　す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６図は （Ｎｄｏ、ｚｓＧｄｏ、ｚｓＤｙｏ、５ｏ）ｚｓ（１？
’ｅｏ、７ｏＯｏｏ、５ｏ）ｙｓ−ｚ　ＭＺ（但しＭは
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ）なる組成式で表された組成の
スパッタリング・ターゲットから作製した膜のカー回転
角および磁気異方性定数と２の関係を示した図、（但し
、実線はｚｒ、破線はＨｆ、一点鎖線はＮｂ、二点鎖線
はＴａ）以　　上

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Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ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Ｚｒ
   、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ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４項記
   載のスパッタリング・ターゲット。