(57)【要約】【課題】ＰＴＦが低く漏れ磁束が小さいターゲットのＰＴＦを高くして、成膜速度を高めるとともに、厚肉のターゲットの使用を可能にし、生産性の向上を図る。【解決手段】マグネトロンスパッタリング装置に用いられるターゲットであって、Ｃｒ及びＰｔを含むＣｏ基焼結合金により構成されたターゲット板１１のスパッタ面とは反対側に、該ターゲット板１１よりも磁束透過率の高い材料である、ＣｏＣｒ合金からなる裏当て板１２を接合した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット板のスパッタ面とは反対側に、該ターゲット板よりも磁束透過率の高い材料からなる裏当て板を接合したことを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記ターゲット板がＣｒ及びＰｔを含むＣｏ基焼結合金により構成され、前記裏当て板はＣｏＣｒ合金により構成されることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスパッタリングターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の記録層等の製造に用いられるスパッタリングターゲット及びこのターゲットを利用したマグネトロンスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の記録層等を製造するためのスパッタリング法として、近年では、成膜速度の高速化等のために、ターゲットに磁界を印加するマグネトロンスパッタリング法が主流となってきている。このマグネトロンスパッタリング法では、ターゲットの裏側に磁石を配置した状態で電圧を印加することにより、ターゲットの表面に磁束が漏洩し、その漏洩磁束領域にプラズマが収束して集中的にスパッタリングされ、高速での成膜が可能になる（特許文献１参照）。
【０００３】
また、磁気記録層等を形成するためのターゲットとしてはＣｏ合金系のターゲットが広く用いられており、そのＣｏ合金系のなかでも、超高密度の記録を実現できる垂直磁気記録方式に適用される薄膜としてＣｏＣｒＰｔ系合金にＳｉＯ２等の酸化物を分散させたものが提案されている（特許文献２参照）。
このＣｏＣｒＰｔ系合金により形成したターゲットをバッキングプレートを伴わずにマグネトロンスパッタリング装置に適用する場合、ＣｏにＰｔを含むためターゲットからの漏れ磁束が小さく、プラズマが収束しにくいので、集中的なスパッタができず、成膜速度が低下する傾向にある。特にターゲットが厚い場合に顕著になる。このため、ターゲットを薄く形成して用いることが多いが、頻繁なターゲットの交換が必要になり、生産性が悪い。
【０００４】
従来、このようなマグネトロンスパッタリング装置に適用されるターゲットの磁気特性を改善する技術として、例えば特許文献３には、ターゲット材の合金を個々の成分粉末とし、あるいはその成分による異なる合金粉末として、これらを粉末冶金処理によって圧密にしてターゲットとする技術が示されている。この技術は、ターゲット材の合金よりも個々の成分あるいはその成分による異なる合金とした場合に磁束透過率（ＰＴＦ：Pass-Through-Flux）が高くなるものがあることを利用し、これを粉末冶金処理でターゲットとすることにより、目的の合金で製作したターゲットに比べて、全体としてのＰＴＦを高めて漏れ磁束を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−６０８６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９１５１２号公報
【特許文献３】特表２００５−５３０９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ターゲット合金を個々の成分粉末にして粉末冶金処理で製作しただけでは、ターゲット全体としての成分は同じで変わらず、ＰＴＦの向上には限界がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＰＴＦが低く漏れ磁束が小さいターゲットのＰＴＦを高くして、成膜速度を高めるとともに、厚肉のターゲットの使用を可能にし、生産性の向上を図ることができるスパッタリングターゲット及びマグネトロンスパッタリング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
マグネトロンスパッタリング装置においては、ターゲット上の磁場の強い箇所に放電が集中するため、エロージョン（スパッタリング現象によりターゲット構成元素がはじき飛ばされてターゲットが消耗する現象）がその所定範囲に集中して進行する。このエロージョンによって浸食される領域はターゲットの例えば１／３程度の体積であり、大部分が非エロージョン領域として残り、利用効率が悪い。本発明者は、このターゲットのエロージョン現象に着目し、非エロージョン領域として残るターゲットの背面側の部分をＰＴＦ向上のために活用することに思い至った。
【０００８】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲットは、ターゲット板のスパッタ面とは反対側に、該ターゲット板よりも磁束透過率の高い材料からなる裏当て板を接合したことを特徴とする。
このターゲットは、磁束透過率（ＰＴＦ）が高い裏当て板を設けたことにより、ターゲット板を単体で用いるよりも、全体としての磁束透過率を高くすることができ、その高い磁束透過率により成膜速度を向上させることができる。この場合、裏当て板の部分は非エロージョン領域として残る部分であってスパッタリングには使用されない部分であるから、成膜の品質には影響しない。
ここで磁束透過率（ＰＴＦ：Pass-Through-Flux）とは、印加された磁界（又は磁束）に対してターゲットを透過（貫通）した磁界（又は磁束）の比率をいう。この磁束透過率が１００％となるのが非磁性体である。
【０００９】
本発明のターゲットにおいて、前記ターゲット板がＣｒ及びＰｔを含むＣｏ基焼結合金からなる場合、前記裏当て板は、前記Ｃｏ基焼結合金よりも磁束透過率が高い材料、例えば非磁性体のＣｏＣｒ合金により構成される。
このターゲット板は、Ｐｔの含有により磁束透過率が低くなるが、裏当て板の磁束透過率が高く、全体としての磁束透過率を高めることができ、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体等の製造に好適に用いることができる。
【００１０】
また、本発明のマグネトロンスパッタリング装置は、前記ターゲットを用いたものとして構成することができる。
裏当て板の高い磁束透過率により、ターゲット板のスパッタリングレートを高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ターゲット材よりも磁束透過率の高い裏当て板を設けたことにより、全体としての磁束透過率が大きくなり、成膜速度を高めることができるとともに、厚肉のターゲット板とすることができ、生産性の向上を図ることができる。しかも、比較的安価な裏当て板を接合するだけの簡単な構造であり、低コストで実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマグネトロンスパッタリング装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１におけるターゲットの拡大断面図である。
【図３】本発明のターゲットの他の実施形態を示す図２同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のマグネトロンスパッタリング装置の一実施形態を示している。このマグネトロンスパッタリング装置１は、真空チャンバー２内に、その下部で処理基板３を載置状態に保持するステージ４と、真空チャンバー２の上部でターゲット５を保持するターゲットホルダー６とが設けられており、これら処理基板３とターゲット５との表面が相互間隔をおいて上下に対向させられるようになっている。また、ターゲットホルダー６の内部には、ターゲット５の背面側に配置されるマグネット７が設けられている。このターゲットホルダー６は、真空チャンバー２の壁に絶縁状態で取り付けられており、ターゲット５に電圧を印加するための外部電源８に接続されている。また、真空チャンバー２には、Ａｒガス等の不活性ガスを導入するガス導入口９と、排気及び真空引きのためのガス排出口１０とが形成されている。
【００１４】
そして、このスパッタリング装置１では、真空チャンバー２内を真空状態にしておき、外部電源８からターゲット５と処理基板３との間に電圧を印加して、真空チャンバー２内に不活性ガスを導入すると、ターゲット５背部のマグネット７からの磁界が二点鎖線で示すようにターゲット５の表面に漏洩することにより、破線で示すように放電プラズマがターゲット５表面に高密度に収束し、そのプラズマ中で不活性ガスのイオンが加速されてターゲット５に入射し、これによりターゲット５表面からたたき出されたスパッタ原子が処理基板３に到達して、その表面に薄膜を形成する。
【００１５】
このスパッタリング装置１に用いられるターゲット５としては、薄膜の材料となるターゲット板１１の片面（スパッタ面１１ａとは反対面）に裏当て板１２が一体に接合された構成とされる。
本実施形態においては、処理基板３がガラス基板であり、ターゲット材としては、Ｃｒ、Ｐｔを含むＣｏ基焼結合金相と二酸化珪素相の混合相（ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）を有するＣｏ基焼結合金が用いられる。
このターゲット材は、原料粉末としてＣｒ：５０〜７０原子％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末、Ｐｔ粉末、非磁性酸化物粉末（二酸化珪素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化トリウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウムおよび酸化イットリウムなどの粉末）、Ｃｏ粉末を用意し、これら原料粉末を非磁性酸化物：２〜１５モル％、Ｃｒ：３〜２０モル％、Ｐｔ：５〜３０モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合した後、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスなどの加圧焼結することにより、ターゲット板１１として製造される。
【００１６】
また、このターゲット板１１の片面に、非磁性体のＣｏＣｒ合金からなる裏当て板１２が一体に接合される。この裏当て板１２は、原料粉末としてＣｒ：５０〜７０原子％を含有し、残部がＣｏからなるＣｒ−Ｃｏ合金粉末及びＣｏ粉末を用い、Ｃｒ：２４〜３０モル％、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合し混合した後、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスなどの方法によって加圧焼結することにより製作される。そして、この裏当て板１２はターゲット板１１の片面に拡散接合等によって接合される。
【００１７】
このように、この実施形態のターゲット５は、ターゲット板１１の片面に裏当て板１２が接合された構成とされ、そのターゲット板１２の裏当て板１２が設けられていない側をスパッタ面１１ａとして処理基板３に対向させた状態でスパッタリング装置１のターゲットホルダー６に取り付けられる。
このターゲット５は、ターゲット板１１としてはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を主成分としているため、そのＰＴＦは低いものの、ＣｏＣｒ合金からなる裏当て板１２のＰＴＦが高いので、ターゲット５全体としてのＰＴＦはターゲット板１１単体の場合に比べて高いものとなる。
【００１８】
具体的に、本発明の実施例として、非磁性酸化物：１１モル％、Ｃｒ：１９モル％、Ｐｔ：１６モル％を含有し、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合したもの（以下ＣＣＰと略す）を用いて製作したターゲット板と、Ｃｒ：２６モル％、残部：Ｃｏからなる成分組成となるように配合したものを用いて製作した裏当て板とをホットプレスによって拡散接合してターゲットとし、そのＰＴＦを測定した。その場合、ターゲット板と裏当て板との厚さがそれぞれ１ｍｍのものと、ターゲット板の厚さを６ｍｍにしたものとの二種類とした。また、比較例として、裏当て板のない厚さ７ｍｍのターゲットについても製作してＰＴＦを測定した。
ＰＴＦの測定は、試料の背面に永久磁石を配置し、試料の表面に漏洩する磁束を測定する方法であり、ＡＳＴＭＦ２０８６−０１（Standard Test Method for Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets）に準拠して測定した。
その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
この表１から明らかなように、実施例の構造とすることにより、ＰＴＦは６％以上の増加となった。また、ターゲット板及び裏当て板ともＣｏＣｒ系で同質であるので、これらの接合強度も４４０Ｎ／ｍｍ２以上の高いものであった。
上記実施例、比較例のように、ＰＴＦが５０％以下のレベルのときに、裏当て板を用いることにより、数％以上ＰＴＦが増加すれば、スパッタリングターゲットとして効果的に用いることができる。
【００２１】
したがって、本実施形態のターゲットを用いてスパッタリングを施すと、その高いＰＴＦによりスパッタリングレートが大きくなり、速い成膜速度によって短時間で成膜することができる。また、このターゲットは、高価なＰｔを含むターゲット板に比較的安価なＣｏＣｒ合金からなる裏当て板を接合して製作されるので、全体コストの上昇を抑制することができる。
【００２２】
図３は、本発明のターゲットの他の実施形態を示している。このターゲット１５は、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２を主成分として製作されたターゲット板１６のスパッタ面１６ａとは反対面に、ＣｏＣｒにより製作された裏当て板１７を接合した構成とされている点は、図２の実施形態のものと同様であるが、ターゲット板１６がエロージョンによって溝状に侵食されることに対応し、ターゲット板１６のエロージョン想定領域１８を避けた部分の背部に溝１９が形成されるとともに、この溝１９に嵌合するように裏当て板１７に突条２０が形成され、これらが嵌合した状態で接合されている。
スパッタリング処理によるターゲット板の侵食領域が限られることから、侵食されない部分を裏当て板によって構成するようにして、高価なＣＣＰの利用効率をさらに高めたものである。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、ターゲット板と裏当て板とを拡散接合により一体化したが、ボンディング材により接着する、ボルトで締結するなど、他の接合手段を用いて構成することを除外するものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１  マグネトロンスパッタリング装置
２  真空チャンバー
３  処理基板
４  ステージ
５  ターゲット
６  ターゲットホルダー
７  マグネット
８  外部電源
９  ガス導入口
１０  ガス排出口
１１  ターゲット板
１１ａ  スパッタ面
１２  裏当て板
１５  ターゲット
１６  ターゲット板
１６ａ  スパッタ面
１７  裏当て板
１８  エロージョン想定領域
１９  溝
２０  突条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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