JP4353323B2 - 強磁性体タ−ゲット用バッキングプレ−トおよび強磁性体タ−ゲット／バッキングプレ−ト組立体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロンスパッタリングに用いるための強磁性体ターゲット用のバッキングプレートおよび強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体に関する。
【０００２】
【従来技術および問題点】
半導体薄膜の形成方法として、スパッタリング法が盛んに用いられている。スパッタリング法は、基板とターゲットとを対向させ、基板を陽極、ターゲットを陰極とし、不活性ガス雰囲気下でこの両者間に高電圧を印加し電場を発生させ、電離した電子が不活性ガスと衝突してプラズマが形成され、プラズマ中の陽イオンがターゲット表面に衝突することによりターゲット構成原子が飛び出し、基板表面に付着して膜を形成する方法である。
【０００３】
現在、一般に行われているスパッタリングのほとんどは、いわゆるマグネトロンスパッタリング法と呼ばれる方法である。マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの裏側に磁石をセットしてターゲット表面に電界と垂直方向に磁界を発生させてスパッタリングを行う方法であり、このような直交電磁界空間内ではプラズマの安定化および高密度化が可能であり、スパッタ速度を大きくすることができる。
【０００４】
非磁性体ターゲットを用いる場合には、磁石から発生した磁力線は装置の設計通りの形状（Ｎ極とＳ極間でドーム状）になり、磁力線はターゲットの外側に広がることはない。しかし、ＣｏやＮｉなどの強磁性体ターゲットを陰極に装着した場合には、磁力線がターゲット自体の影響を受けて曲げられ広がったり、ターゲット側面に漏洩し、磁力線の一部が周辺のパーツやバッキングプレート側面にまで及び、そのために周辺パーツやバッキングプレートがエロージョンされ、膜中にこれらの元素が混入するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、強磁性体ターゲットをマグネトロンスパッタする際の磁力線の広がりを抑制し、スパッタ面以外への磁力線の漏洩をなくし、ターゲット周囲のパーツやバッキングプレート側面がエロージョンされ膜中にターゲット以外の元素が混入することを防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、バッキングプレート側面に高透磁率材料を配置することにより、スパッタ面以外への磁力線の漏洩を防止することが可能であるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づき、
１．強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体において、ターゲットとバッキングプレートとの接着面直下のバッキングプレートの外周部に、ターゲットよりも透磁率が高い高透磁率材料をリング状に配置し、ターゲットのスパッタ面以外から磁力線が漏洩しないようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体
２．高透磁率材料として、軟磁性材料を用いたことを特徴とする上記１記載のマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体
３．ターゲットに接合するバッキンプレートの上部の外径がターゲットの外径よりもやや小さく、ターゲットとバッキンプレートが接合した場合に形成されるターゲットとバッキンプレートの間であり、かつバッキングプレートの外周であるリング状の窪みに、高透磁率材料のリングを配置したことを特徴とする上記１又は２記載のマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体
４．強磁性体ターゲットが高純度コバルトまたは高純度コバルト合金、高純度ニッケルまたは高純度ニッケル合金であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体
、を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、半導体や磁気ヘッド、ハードディスクなどの強磁性体薄膜を作製するための強磁性体ターゲット用のバッキングプレートに適用することが可能である。強磁性体材料としては、Fe,Co,Niの単体金属あるいはその合金、希土類金属のGd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm等がある。また、これらの化合物、合金も強磁性を示す。さらに、単体では非強磁性金属であるが合金になった場合には強磁性を示すものもあり、その代表的な例はCu2MnAl（ホイスラー合金）やMnAl,MnBi等である。これらの強磁性体材料からなるスパッタリングターゲット用のバッキングプレートのいずれに対しても本発明を適用することができる。
【０００８】
バッキングプレートとしては、通常は無酸素銅が使用されるが、他に軽量化のためにＡｌ合金を用いたり、特殊な場合ではあるがチタン合金を用いる場合もある。
【０００９】
本発明における高透磁率材料は、少なくともターゲットよりは透磁率が高いことが必要であり、透磁率５０以上のものが好ましい。
一般的に透磁率が大きく磁化しやすい材料であるいわゆる軟磁性材料が適している。軟磁性材料としてはFe合金、例えばパーマロイ（Fe-Ni合金）や純鉄、珪素鋼板等が代表的に挙げられる。
【００１０】
強磁性体ターゲットの場合の磁力線の広がりを抑えるためには、高透磁率材料を磁力線の軌跡内に配置すれば良い。しかし、その配置の仕方によっては、磁力線のターゲット表面への漏洩が小さくなりプラズマの発生・維持に悪影響を与えることになる。高透磁率材料の配置方法としては、バッキングプレートの側面またはバッキングプレートのターゲットとの接着面外周部下部に、リング状に高透磁率材料を配置して、ターゲットのスパッタ面以外から磁力線が漏洩しないようにすることが重要である。
【００１１】
図１は、高透磁率材料をバッキングプレートの側面にリング状に配置した場合の例を模式的に示した断面図である。また、図２は高透磁率材料をバッキングプレートのターゲットとの接着面外周部下部にリング状に配置した場合の例を模式的に示した断面図である。
強磁性体ターゲットの影響で曲げられ広がった磁力線はＳ極近傍に配置した高透磁率材料に集中するため磁力線が広がるのを効果的に防止することが可能である。さらに、一端、高透磁率材料を通過した磁力線は外に漏洩することはないのでスパッタ面以外への漏洩を防止することができる。
【００１２】
高透磁率材料からなるリング状部材は、溶接、ロウ付け、拡散接合などの方法によってバッキングプレートに接合したり、あるいはネジ止めなどの方法でバッキングプレートに固定しても良い。
このようにして、リング状の高透磁率材料を側面または外周部下部に配置したバッキングプレートは、強磁性体ターゲットとボンディングを行い、ターゲット／バッキングプレート組立体とする。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
強磁性体ターゲットとして直径33cm、厚さ3mmの高純度コバルトターゲットを作製した。
直径36cmの無酸素銅製バッキングプレートの側面に、高透磁率材料であるNi-Fe製（透磁率：100）のリング状部材（厚さ5mm）を溶接によって接合した。
この、高透磁率材料を側面に配置したバッキングプレートと高純度コバルトターゲットとをロウ付けによってボンディングし一体化させ、ターゲット／バッキングプレート組立体とした。
このターゲット／バッキングプレート組立体をマグネトロンスパッタ装置に装着し、マグネトロンスパッタ成膜試験を行った。
ターゲットのスパッタ面以外から漏洩する磁力線は実質上ほとんどなかった。
スパッタリング条件は下記の通りである。
Arガス圧 ：10mTorr
入力パワー：1kW
基板距離 ：50mm
ターゲットシールド：ステンレス
スパッタによって成膜した高純度コバルト薄膜中の不純物量を測定した。表１にその結果を示す。
【００１４】
【表１】
薄膜中にはバッキングプレート材料である銅や周辺パーツ材料であるTi,Al,Fe,Ni,Crなどの不純物の混入はほとんど見られなかった。
【００１６】
（比較例１）
バッキングプレートに高透磁率材料を装着しないこと以外は実施例１と全く同じ方法で高純度コバルトスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製し、このターゲット／バッキングプレート組立体をマグネトロンスパッタ装置に装着し、マグネトロンスパッタ成膜試験を行った。
ターゲットのスパッタ面以外からも磁力線の漏洩が見られた。
ターゲットのシールドとしてTi,Al,ステンレスを用いた場合に、スパッタによって成膜した高純度コバルト薄膜中の不純物量の測定結果を表１に示す。
【００１７】
実施例１の場合と比較してもわかるように、薄膜中にはバッキングプレート材料である銅や周辺パーツ材料であるTi,Alやステンレスに起因すると思われるFe,Ni,Crなどの不純物が混入していた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、強磁性体ターゲットをマグネトロンスパッタする際に、磁力線の広がりを抑制し、スパッタ面以外への磁力線の漏洩をなくすることができる。
これにより、従来、問題となっていた漏洩磁力線によって生じるターゲット近傍のパーツやバッキングプレートのエロージョンを効果的に防止することでき、スパッタ膜中にターゲット以外の不純物元素が混入するのを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における、高透磁率材料をバッキングプレートの側面にリング状に配置した場合の例を模式的に示した断面図。
【図２】本発明における、高透磁率材料をバッキングプレートのターゲットとの接着面外周部下部にリング状に配置した場合の例を模式的に示した断面図。
【符号の説明】
１ 強磁性体ターゲット
２ リング状高透磁率材料
Claims (4)
- 強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体において、ターゲットとバッキングプレートとの接着面直下のバッキングプレートの外周部に、ターゲットよりも透磁率が高い高透磁率材料をリング状に配置し、ターゲットのスパッタ面以外から磁力線が漏洩しないようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体。
- 高透磁率材料として、軟磁性材料を用いたことを特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体。
- ターゲットに接合するバッキンプレートの上部の外径がターゲットの外径よりもやや小さく、ターゲットとバッキンプレートが接合した場合に形成されるターゲットとバッキンプレートの間であり、かつバッキングプレートの外周であるリング状の窪みに、高透磁率材料のリングを配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体。
- 強磁性体ターゲットが高純度コバルトまたは高純度コバルト合金、高純度ニッケルまたは高純度ニッケル合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用強磁性体ターゲット／バッキングプレート組立体。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04289197A JP4353323B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 強磁性体タ−ゲット用バッキングプレ−トおよび強磁性体タ−ゲット／バッキングプレ−ト組立体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH10219446A JPH10219446A (ja) | 1998-08-18 |
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| JP04289197A Expired - Fee Related JP4353323B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 強磁性体タ−ゲット用バッキングプレ−トおよび強磁性体タ−ゲット／バッキングプレ−ト組立体 |
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1997
- 1997-02-13 JP JP04289197A patent/JP4353323B2/ja not_active Expired - Fee Related
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