(57)【要約】【課題】磁束透過率が低く漏れ磁束が小さいターゲットの漏れ磁束を増加させて肉厚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を提供する。【解決手段】スパッタされてエロージョンが発生するスパッタ面５ａと、スパッタ面５ａの反対側に設けられた裏面部５ｂとを備え、裏面部５ｂは、マグネトロンスパッタリング装置１にスパッタリングターゲット５を配置した際に、マグネトロンスパッタリング装置１が備えるマグネット７ａ，７ｂの磁極と対向する磁極対向面５１ａ，５１ｂと、この磁極対向面５１ａ，５１ｂの周囲に設けられスパッタ面５ａ側にくぼんだ凹部５３ａ〜５３ｃとを有し、磁極対向面５１ａ，５１ｂと凹部５３ａ〜５３ｃとにより、磁極対向面５１ａ，５１ｂを先端とする磁極集中部５２ａ，５２ｂが形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンスパッタリング装置に用いられるスパッタリングターゲットであって、使用時にスパッタされてエロージョンが発生するスパッタ面と、前記スパッタ面の反対側に設けられた裏面部とを備え、前記裏面部は、前記マグネトロンスパッタリング装置に該スパッタリングターゲットを配置した際に、前記マグネトロンスパッタリング装置が備えるマグネットの磁極と対向する磁極対向面と、前記磁極対向面の周囲に設けられ前記スパッタ面側にくぼんだ凹部とを有し、前記磁極対向面と前記凹部とにより、前記磁極対向面を先端とする磁極集中部が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記凹部は、前記スパッタ面においてエロージョンの発生が想定されるエロージョン想定領域と対向する位置を避けて配置されてい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。
【請求項４】
前記磁極対向面は、該磁極対向面に対向するマグネットの磁極表面よりも小さく形成され、前記凹部が前記磁極表面の外縁よりも外側にはみ出して配置されていることを特徴とする請求項３記載の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スパッタリング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マグネット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）。
この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）が局部的に集中して進行する。
【０００３】
このようなマグネトロンスパッタリング装置において、そのターゲットとして強磁性体を用いる場合においては、ターゲット表面に十分な磁束強度を得ることが難しい。このため、特許文献２に記載されるターゲットでは、ターゲット表面の内側磁極と外側磁極との間の位置に凹部を設け、この凹部近傍における磁気抵抗を大きくして、ターゲット表面に漏れ出る磁束を増加させるようにしている。また、その凹部をターゲット表面の磁束分布の大きくなる部位に設けて、磁界の強度分布を平滑化させており、これにより、ターゲット表面を均一に浸食させている。
しかし、このようなターゲットは、漏れ磁束を大きくするために凹部を大きくして磁束が通過する断面積を極力小さくする必要があるが、スパッタリングにより浸食されるターゲット表面に凹部が形成されているので、エロージョン領域となるスパッタリングに使用されるターゲット材が少なくなって効率的でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−６０８６７号公報
【特許文献２】実開昭６１−１６８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、磁束透過率が低く漏れ磁束が小さいターゲットの漏れ磁束を増加させて肉厚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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスパッタリングターゲットは、マグネトロンスパッタリング装置に用いられるスパッタリングターゲットであって、使用時にスパッタされてエロージョンが発生するスパッタ面と、前記スパッタ面の反対側に設けられた裏面部とを備え、前記裏面部は、前記マグネトロンスパッタリング装置に該スパッタリングターゲットを配置した際に、前記マグネトロンスパッタリング装置が備えるマグネットの磁極と対向する磁極対向面と、前記磁極対向面の周囲に設けられ前記スパッタ面側にくぼんだ凹部とを有し、前記磁極対向面と前記凹部とにより、前記磁極対向面を先端とする磁極集中部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明のスパッタリングターゲットにおいて、前記凹部は、前記スパッタ面においてエロージョンの発生が想定されるエロージョン想定領域と対向する位置を避けて配置されていることを特徴とする。
【０００７】
このスパッタリングターゲットにおいては、スパッタ面の裏面部に空所となる凹部が設けられており、この凹部は磁気抵抗が大きいので、磁力線は凹部よりも磁気抵抗の小さい磁束集中部に集中して通過する。この磁束集中部は周囲を凹部に囲まれているので、内部を通る磁束は面方向には広がらずに磁束集中部を通ってスパッタ面から外部に漏洩する。これにより、肉厚の強磁性ターゲットを用いた場合においても、スパッタ面から磁束を漏洩させることができる。
また、凹部はエロージョン想定領域を避けて設けられているため、浸食の影響を受けず、ターゲット材の利用効率を向上させることができる。したがって、ターゲットを肉厚に形成することが可能であり、使用寿命を長くし、ターゲットの交換頻度を少なくすることができて効率的である。
【０００８】
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される。
【０００９】
また、本発明のマグネトロンスパッタリング装置において、前記磁極対向面は、該磁極対向面に対向するマグネットの磁極表面よりも小さく形成され、前記凹部が前記磁極表面の外縁よりも外側にはみ出して配置されているとよい。
凹部がマグネットの磁束表面の外縁よりも外側にはみ出して配置されているので、凹部を越えて凹部の外側に侵入する磁束の発生を防止し、磁束集中部に対する磁束の集中を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁束透過率が低く漏れ磁束が小さいターゲットの漏れ磁束を、凹部に囲まれる磁束集中部により増加させることができるので、肉厚のターゲットの使用を可能にして、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】本発明に係るスパッタリングターゲットの第１実施形態の裏面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】本発明に係るスパッタリングターゲットの第２実施形態の裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明のマグネトロンスパッタリング装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示す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架台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７ａ，７ｂが設けられている。図示例では、ターゲット５の中心に板状のマグネット７ａのＮ極が配置されており、このＮ極を囲むように長穴の筒状に設けられたマグネット７ｂのＳ極が配置されている。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９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１０と、排気及び真空引きの為のガス排出口１１とが形成されている。
【００１３】
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９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の背面側に配置されたマグネット７ａ，７ｂからの磁界が二点鎖線で示す矢印のようにターゲット表面に漏洩することにより、放電プラズマがターゲット５の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表面から叩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。
【００１４】
このスパッタ装置１に用いられるターゲット５は、図１及び図２に示すように小判形の板状に形成されており、スパッタ面５ａと反対側の裏面部５ｂに、マグネット７ａ，７ｂの磁極に対向する磁極対向面５１ａ，５１ｂと、この磁極対向面５１ａ，５１ｂを囲むように凹部５３ａ〜５３ｃとが設けられている。そして、この凹部５３ａ〜５３ｂに囲まれ磁極対向面５１ａ，５１ｂを先端に有する凸部が、磁極集中部５２ａ，５２ｂとされている。
【００１５】
本実施形態では、磁極対向面５１ａ，５１ｂは、図１及び図３に示すように、対向するマグネット７ａ，７ｂの磁極表面７１ａ，７１ｂよりも小さく設けられている。図３においては、説明のためバッキングプレート６を不図示にしている。
また、凹部５３ａは、ターゲット５の中心に配置されるマグネット７ａの磁極表面７１ａの外縁に沿って設けられており、凹部５３ａの外縁はマグネット７ａの外縁よりも外側にはみ出して設けられている。また、凹部５３ｂ，５３ｃも同様に、マグネット７ｂの磁極表面７１ｂの外縁に沿って設けられており、凹部５３ｂ，５３ｃの外縁はマグネット７ｂの外縁よりも外側にはみ出して設けられている。そして、凹部５３ａ〜５３ｃは、図１に示すように、エロージョン想定領域１２を避けて配置されている。
【００１６】
本実施形態のターゲットにおいては、図３の二点鎖線で示すように、凹部５３ａの外縁がマグネット７ａの磁極表面７１ａの外縁と面一か、もしくは、磁極表面７１ａの外縁よりも外側に配置されることが好ましい。この面が磁極表面７１ａの外縁より外側にはみ出して凹部５３ａが設けられている方が、破線矢印のように凹部５３ａを越えて通過する磁束の発生を抑制することができ、より確実に磁束集中部５２ａに磁束を通過させることができる。この凹部５３ａの外縁は、磁極表面７１ａの外縁から遠い程、破線矢印の磁束発生を抑制することができるが、配置についてはエロージョン領域との関係で決めればよい。
【００１７】
凹部５３ａに着目して説明したが、凹部５３ｂ，５３ｃについても同様であり、凹部５３ｂ，５３ｃの外縁が、磁極表面７１ｂの外縁と面一か、もしくは、磁極表面７１ｂの外縁より外側にはみ出して設けられているとよい。
また、凹部５３ａ〜５３ｃの深さは、この凹部５３ａ〜５３ｃが設けられる際に残る部分の肉厚が小さい方がターゲット５の面方向への磁束の広がりを防止できるので、漏れ磁束を増加させる効果が大きいが、ターゲット５全体の強度等によって適宜の深さに設定される。
そして、このように形成されたターゲット５は、裏面部５ｂにバッキングプレート６が一体に接合された構成とされて、スパッタリング装置１のターゲットホルダー８に取り付けられる。
【００１８】
このように構成したターゲット５を備えたマグネトロンスパッタリング装置１においては、上述のように、ターゲット５における裏面部５ｂの磁極対向面５１ａ，５１ｂを囲むように凹部５３ａ〜５３ｃが設けられており、この凹部５３ａ〜５３ｃにおける磁気抵抗が大きくなっていることから、図１の二点鎖線の矢印で示すように、磁力線を凹部５３ａ〜５３ｃよりも磁気抵抗の小さい磁束集中部５２ａ，５２ｂに集中させて通過させることができる。
また、凹部５２ａ〜５２ｃはエロージョン想定領域１２を避けた位置に設けられているので、成膜に伴う浸食の影響を受けない。これにより、肉厚の強磁性体であるターゲット５を用いた場合においても、スパッタ面５ａの表面に磁束を漏洩させることができ、ターゲット材の利用効率を向上させることができる。
また、ターゲット５は肉厚に設けられているので使用寿命が長く、ターゲット５の交換頻度を少なくすることができて効率的である。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの記載に限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、板状のマグネット７ａ及び長穴の筒状に設けられたマグネット７ｂと、小判形のターゲット５とが用いられているが、内側のマグネットを棒状に設け、外側のマグネットを円筒状に設けて、図４に示すように円板状のターゲット２０を用いてもよい。
このターゲット２０の場合も、内側のマグネットに対向する磁極対向面２１ａの周りを囲むリング状の凹部２２ａと、外側のマグネットに対向する磁極対向部２１ｂを囲むリング状の凹部２２ｂ，２２ｃとが形成される。
【符号の説明】
【００２０】
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  架台
５，２０  ターゲット
５ａ  スパッタ面
５ｂ  裏面部
２１ａ，２１ｂ，５１ａ，５１ｂ  磁極対向面
２２ａ〜２２ｃ，５２ａ〜５２ｃ  凹部
６  バッキングプレート
７ａ，７ｂ  マグネット
７１ａ，７１ｂ  磁極表面
８  ターゲットホルダー
９  外部電源
１０  ガス導入口
１１  ガス排出口
１２  エロージョン想定領域
【図１】
2011153356.tif 000003
【図２】
2011153356.tif 000004
【図３】
2011153356.tif 000005
【図４】
2011153356.tif 000006