JPH0794709B2 - マグネトロン陰極スパツタ装置用ターゲツト - Google Patents

マグネトロン陰極スパツタ装置用ターゲツト

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JPH0794709B2
JPH0794709B2 JP1146940A JP14694089A JPH0794709B2 JP H0794709 B2 JPH0794709 B2 JP H0794709B2 JP 1146940 A JP1146940 A JP 1146940A JP 14694089 A JP14694089 A JP 14694089A JP H0794709 B2 JPH0794709 B2 JP H0794709B2
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ロレンツ・ベルヒトールト
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マグネトロン陰極スパツタ用ターゲツトであ
つて、強磁性合金よりなり、その状態図は立方晶系及び
六方晶系相を示し、この場合ターゲツトの運転温度のと
き平衝状態で六方晶系相が存在するが、動力学的阻止に
よりなお立方晶系構造成分の大部分が存在し得る形式の
ものに関する。
〔従来の技術〕 マグネトロン陰極スパツタリングではスパツタリング過
程の最適化のために永久磁石をターゲツト(陰極)の後
方に配置してあるから、放電空間内のターゲツトの前方
に磁界が生成する。これにより放電プラズマは局限され
る。プラズマが局限されるターゲツト表面の領域は優先
的にスパツタされ、それによつてそこに浸食溝が生成す
る。
強磁性ターゲツトの場合はこのとき主として2つの問題
が生じる。すなわち、 第1に永久磁石の磁束はターゲツトで集束されるので、
僅かの磁束のみが放電空間に現れ出るにすぎない。それ
故この問題は非常に薄い強磁性ターゲツトを必要とす
る。
第2に陰極スパツタリング中のターゲツトの局部的断面
減小(浸食溝)は強磁性ターゲツトの場合浸食溝上で直
接に磁束の増加を引き起す。それによつて局部的にスパ
ツタリングガスの高いイオン化率及び局部的に高いスパ
ツタリング速度が生じ、その結果浸食溝は非常に狭くな
る、このことはターゲツトの極く僅かの材料収率に結び
つく。
磁界の形状を改良すること及び高い磁界制御能力はター
ゲツト構造に費用を多くかけることで達成することがで
きる。磁界の方向に垂直にターゲツトにスリツトを設け
ることにより、ターゲツトの磁気抵抗を上昇させ、放電
空間により大きな磁界を達成することができる(K.Naka
mura at aL.IEEE Transactions on magnetics 18(198
2)1080)。
クルカ(Kukla)等(IEE Transactions on Magnetics 2
3(1987)137)はより高いマグネトロン磁界を達成する
ため、互に2つの平面に重ねて配置された数個のターゲ
ツトよりなる強磁性材用陰極を記載している。しかしな
がらこれらの構造は高価であり、マグネトロン陰極スパ
ツタリングを困難にする。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、マグネトロン陰極スパツタリング装置
用のターゲツトであつて、強磁性合金からなり、その状
態図が立方晶系相及び六方晶系相を示し、その際ターゲ
ツトの運転温度で平衡状態において六方晶系相が存在す
るが、動力学的阻害によりなお大部分の立方晶系構造成
分が存在し得る形式のものを開発することであつた。こ
のターゲツトにおいて、費用のかかる構造的手段を採る
ことなく、より厚くかつ高い材料利用率を達成すること
であつた。
〔課題を解決するための手段〕
前記課題は本発明により冒頭に記載したマグネトロン陰
極スパツタ装置用ターゲツトにおいて六方晶系相の成分
量が立方晶系の成分量より多く、かつ前記六方晶系相が
その六方晶系柱軸(0001)が優先的にターゲツト表面に
垂直に配列されていることで解決される。
有利には、六方晶系(0001)ブラツグ反射のX線後放散
乱強度が、Mo-Kαビームでターゲツト面に垂直に測定
したとき、ターゲツト面上の全半空間について平均化し
た平均X線強度より1.5倍以上大きいターゲツトを使用
する。(0001)ブラツグ反射のX線後方散乱強度が平均
X線強度より少なくとも2.5倍だけ大きいときは特に良
好なターゲツトが得られる。
これらのターゲツトには、60重量%以上のコバルトの合
金を使用するのが有利である。
これらターゲツトの有利な特性は、相応する合金の場合
に六方晶系相の成分が、相変態温度の上部の焼なまし温
度から徐冷することで得られるよりも多く調整すれば、
ターゲツト材が室温でとにかく完全に六方晶系でない限
りは、達成できる。それに加えてこの六方晶系相成分に
優先的な配向を与えなければならない、それも、六方晶
系柱軸が優先的にターゲツト表面に垂直になるように調
整すべきである(0001−繊維構造)。
意外にも、僅かの(0001)繊維構造はマグネトロンスパ
ツタリングの際の磁力線の経路に関連してターゲツトの
磁性特性に既に著しい改良になることが分つた。磁性タ
ーゲツト特性を明確にするためターゲツト面に平行な磁
界成分を測定したが、これは永久磁石の代表的スパツタ
陰極で得られているものである(磁石上の直接の磁界強
度:240KA/m)。
表には両永久磁石の間の中間でターゲツト表面上直接に
測定した磁界強度を六方晶系または一部六方晶系ターゲ
ツト材について提示した。さらに表には磁気強度が最大
値より10%だけ減少する範囲の巾を示した。はつきりし
ていることは、冷間加工によつて比較的高い六方晶系の
組織成分を得、その六方晶系柱軸が優先的にターゲツト
表面に垂直に向いている材質状態はターゲツトの前で比
較的高い最大磁界強度を持つと同様にターゲツトの前で
広い均一の磁界範囲を持つていることである。
このより高く磁界を制御できることにより、特に増加す
る厚さと共にマグネトロン磁界の相対的増加は大きくな
るから、より厚いターゲツトを使用することができる。
異方性状態における広い均一の磁界領域は平たい初期浸
食溝を生じるので、スパツタリング過程でターゲツトの
高い材料利用率が達成される。
合金1及び3はなお約50%の高い立方晶系の相成分を示
すが調整してない、一方合金2および4は冷間加工によ
り六方晶系の相成分は上昇していて同時に六方晶系柱軸
の調整が行われている。合金5及び7は確かに六方晶系
組織を持つているが、少しも調整されていない。一方合
金6及び8の場合は冷間加工により六方晶系柱軸の調整
が行われている。このことは六方晶系(0001)−反射の
X線後方散乱強度の高い値に現れている。
これらターゲツトの製造は電子ビーム炉で合金を熔融
し、800から1200℃でインゴツトを造しかつ800から12
00℃で加熱圧延することにより行つた。引続き、合金1,
3,5及び7のターゲツトは1200℃で半時間焼きなまし徐
冷した。一方合金2,4,6及び8のターゲツトは水で急冷
し、続いて400℃以下で冷間加工した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−14864(JP,A) 特開 昭63−111172(JP,A) 特開 昭63−262457(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マグネトロン陰極スパツタ装置用ターゲツ
    トであつて、強磁性合金よりなり、その状態図は立方晶
    系相及び六方晶系相を示し、この場合ターゲツトの運転
    温度のとき平衝状態で六方晶系相があるが、動力学的阻
    止によりなお立方晶系構造成分の大部分が存在し得る形
    式のものにおいて、六方晶系相の成分量が立方晶系相の
    成分量より多く、かつ前記六方晶系相はその六方晶系柱
    軸(0001)が優先的にターゲツト表面に垂直に配列され
    ていることを特徴とするマグネトロン陰極スパツタ装置
    用ターゲツト。
  2. 【請求項2】Mo-Kαビームで測定した際の、ターゲツ
    ト面に対して垂直な六方晶系(0001)ブラツグ反射のX
    線後方散乱強度が、ターゲツト平面上の全半空間につい
    て平均化した平均X線強度より1.5倍以上大きい請求項
    1記載のターゲツト。
  3. 【請求項3】(0001)ブラツグ反射のX線後方散乱強度
    が平均X線強度より少なくとも2.5倍だけ大きい請求項
    1又は2記載のターゲツト。
  4. 【請求項4】コバルト合金で、コバルト60重量%以上か
    らなる請求項1から3までのいずれか1項記載のターゲ
    ツト。
JP1146940A 1988-06-11 1989-06-12 マグネトロン陰極スパツタ装置用ターゲツト Expired - Lifetime JPH0794709B2 (ja)

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