JPS63241165A - 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、飼えば志気光学素子に用いられる重希土類金
属−鉄系合金磁性薄＠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−鉄系合金薄膜の成喚には一般に真
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性に較べて、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９２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＝ゲットヲ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、
母金属に異柚金属ヲ狸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
ーゲット間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ｌ［’に
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
、基板と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
１反面、スパッタリング用電ｉｊＸ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
対策を要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＠全長時間に亘って得
ることが困難である。

■の合金ターゲットは、巨視的には犀さ方向。

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、その製盾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２０００ｐｐｍ
以下に抑えるためには特殊な技術を振するため、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、或いは真空中で鈎潰し
て得られる鋳造ターゲットは含有不純物ガス濃度を５０
０ｐｐｍ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１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、大面積のインボッ）ｆ得るととすら
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ｔＢ
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Ｘｔ成分として含有し、かつＭｏ、Ｗ、Ｔｃ
、Ｒ６の少くとも一棟以との元′ｌＩＡ′ｌｔ含有する
鋳造物であることを特数としている。

〔実施列〕 以下、実施例に基いて本発明の詳細な説明する。

本実施列に用いたスパッタリング・ターゲットは・特に
断らない限りすべで％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・溶解した後ア
ルゴン雰囲気で鋳造したものを、直径１５　ｃｍ　、厚
さ５　ｒｚ＊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（ＮｄｚＤｙｔ−ｚ）ｙ　（Ｆｇｏ、５ｏｃｏｏ
、４ｅ）ｔｏｏ−ｙ−ｚｙｏｚ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
発明の実施列である試料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、比較列ｌ
および２は鋳造時に、比較列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ＭｏのかわりにＷ、ＴＱ、Ｒｇを用いても全く同じ
結果を得た。

第　　１　　表 実ｍ列２ スパッタリング・ターゲットの組成上 （ＨｄｚＴｂｌ−ｚ　）ｉｔ　（Ｆｅｏ、ｗｒＣｏｏ、
ｕ　）ｙｍ”ｏｓと表したとき、２の１直が０．０５　
、０．２０　、０．４０　、０．６０　、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１次にこれらを用いて、初期真空度１
．０ＸｌＯ″″”ｒｏ’ｒｒ以下にチャンバー内を排気
した後、キャリアーガスとしてＡｆｆ２ＸＩＵ　　Ｔｏ
ｒｒ　２ｈ人し、３５０Ｗの高周波電力をカンードに印
加して、ガラス基板上に５０　ｎｍの膜厚で成膜した。

なお保睡層としてアルミニウム模全磁注層の成膜に連続
して１１００ｎ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’ｆｋＭｚでプロットしたものである。

Ｘが０．６金越えるとす、６ｋに保磁力が低下し、充分
な磁気％注が得られなくなることがわかる。Ｍ。

の代りにＷ、Ｔｃ、Ｒ，を用いた場合も全く同僚の結果
が得られた。

実施列３ スパッタリング・ターゲットの組成を （Ｎｄｏ、ａｒＧｄｏ、２ｓＤｙｏ、ｓｏ　　）２６　
　（’ｇｏ・ｙｏＤｙｏ−ｓｏ　　）ｙｓ−２”ｇ（但
しＭｉｌｄＱ　、ｗ、Ｔｃ　ｔＲｇの各元素の１つ）と
表したとき、各ＭについてＺ　＝　１　、５　、　ｌｏ
　。

１５　、２０の組成の鋳造ターゲットの製［−試みたと
ころ、すべての試料をスパッタリング会ターゲットとし
て使用することができた１次にこれらのターゲットを用
いて実施列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１５ｔ−
越えるとカー回転角、磁気異方性定数のいずれも急漱に
減少するため、ＥＢ磁性膜しては好ましくないが、２≦
１５での変化は許容できる範囲のものであり、むしろＭ
ｏ、Ｗのように磁気特注を改善するものもある。

実施列４ 鋳造法で得九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１組成はいずれも（Ｎｄｏ、ａＤｙ＠・ｙｓ　）
ｎ　（Ｆｇ０４ｃ０１１．４０　）７１ＭＯ４である鄭
これらのターゲットを用いて実施例２と同じスパッタ条
件で成ｉを行った。ここでは磁性膜の膜厚全４０ｎｍと
し保護層には蟹化シリコン（５ｉｓＮ４．）　１１００
ｎを用いた。第２表はこれらの膜のファラデー回転角θ
？、保田力Ｈｃ、異方性定数に１Ｌ、さらに熱分解法で
得た各ターゲットの酸素含有Ｗ（”（０）を比較して示
したものである。磁気特性、ＥＨ気光生粋性のいずれも
、本発明の実施列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蓋の差に起因するものである。

第　　２　　表 〔発明の効果〕 と述したように本発明によれば１重希土類−鉄系ｋｍの
［ｌＩｍ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ｒＲ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、安価で豊富な資砿量を
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。

なお実施列で示した組合せだけでなく％Ｎｄの代りにｃ
ｍ、ｐｒ、ａｍ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、Ｍｏ、Ｗ、’ｒｃ、Ｒ＃の２種以との組
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 （ＨｄｚＴｂｌ−ｚ　）ｏ　（Ｆｌｌｌｌ、６０ＧＯ１
１，４（１）７１ＭＯ１１なる組成式で表すれる組成の
スパッタリング・ターゲットから作製した膜の保磁力と
２の関係を示した図。 第２図および第３図は

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Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅの少くとも一種以上の元素を含
   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Ｍｏ、Ｗ
   、Ｔｃ、Ｒｅ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。