(57)【要約】【課題】多種類の組成の物質を個別に製造することなく、簡単な操作で同心円形に傾斜的成分（異なる組成割合である）の物質を製作し、この同心円形の成膜物質の組成変化とそれに対応した物質特性を測定又は調査することができるスパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を同心円形に隣接させた一体型ターゲットを同時スパッタリングすることにより、基板上にこれらの物質又は成分組成を同心円形に任意の混合比率で含有するスパッタ膜を形成するスパッタリング方法及びスパッタリング時に基板上に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を同心円形に任意の混合比率で含有するスパッタ膜を形成することができる、異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を同心円形に隣接させた一体型ターゲットであるスパッタリングターゲット。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円形に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を隣接させた一体型ターゲットを同時スパッタリングすることにより、基板上にこれらの物質又は成分組成を任意の混合比率で含有するスパッタ膜を形成することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項２】
スパッタリング時に、基板上に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を同心円形に任意の混合比率で含有するスパッタ膜を形成することができる、同心円形に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を隣接させた一体型ターゲットであることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
２個以上の異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットであることを特徴とする請求項２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
円盤状のターゲットであって、異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットであることを特徴とする請求項２又は３記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
ターゲットの構成要素である異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の１要素の面積比率が１０％以上であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットの構成要素であるターゲットの部分が取外し可能であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
カルコゲナイド系材料であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの少なくとも１以上を含む材料であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項９】
Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗの少なくとも１以上を含む材料であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に一回のスパッタリング操作により異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の混合量が同心円形に任意の分布を有するスパッタ膜を形成し、多種類のターゲット又は多種類の組成の物質を個別に製造することなく、その組合せ物質又はそれらの物質からなるスパッタ膜成分の諸特性を、同時に調査・研究することができるスパッタリング方法及びスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、薄膜を形成する手段として、２極直流スパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法など、いくつかのスパッタリング法があり、それぞれ固有のスパッタリングの性質を利用して、各種電子部品の薄膜を形成する手段として利用されている。
スパッタリング法は、陽極となる基板と陰極となるターゲットとを対向させ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、この時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成されるという原理を用いたものである。
【０００３】
一般に、異なる物質の化合物（合金を含む）又は混合物の、物理的又は化学的性質や特性を調べようとする場合は、必要とする物質が少量の場合であっても、これらの異なる物質をその都度秤量し、混合、反応、溶解、加熱等を行って、所定の組成からなる多数の物質を作製し、それを供試材としていた。
しかし、このような供試材を作製する作業は、多くのコストと時間がかかるという問題があり、簡便にこれらの供試材を用意できる方法が望まれていた。
これに替わるものとして、複数のターゲットをそれぞれ独立に作成し、これらを個別に同時スパッタリングし、形成されたスパッタ膜成分を調査・研究する提案がなされた（例えば、非特許文献１参照）。
この場合に、特に問題となるのは、ターゲットの個数だけ独立のカソード（負極）が必要であり、またそれぞれのターゲットの向きを個別に調節する必要があるため、装置が大掛かりになるという問題があった。また、得られる組成の範囲が±５ａｔ％以下と小さいことも問題であった。
【０００４】
従来技術として、バッキングプレート上に、ターゲット全体は同一の材料系でありながら組成の異なるターゲット材を薄膜における組成の分布を所望の状態になるように、連続的に又は局所的に併設して固着して１枚のスパッタリングターゲットを形成し、このターゲットを用いて薄膜を形成することにより、広い面積にわたって所望の組成分布を有する薄膜を得る提案がある（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この場合はあくまでの同一の材料系のターゲットで、局所的に組成のみを変えることを狙いとしており、異なる物質又は異なる物質を含む成分の組合せ物質からなる任意のスパッタ膜成分の諸特性を、同時に調査・研究することを狙いとするものではない。
また、従来技術としてＭＢＥ（分子線エピタキシアル成長法）又はＩＢＳ（イオンビームスパッタリング）を使用して任意に組成を得ようとする提案もある。ＭＢＥの場合には、組成の再現性は良好だが、成膜速度が極端に遅く，装置が高価であるなどの実用上の問題が大きい（例えば、特許文献２参照）。また、ＩＢＳの場合、基本的に一成膜で一組成しか得られないという制約がある。
さらに、従来技術としてスパッタ電極はアノード電極と２個のカソード電極で構成され、２個のカソード電極に組成の異なるターゲットがそれぞれ貼り付けられ、基板が２個のターゲットで囲まれている空間の外に置かれているスパッタリング装置の提案もある（例えば、特許文献３参照）。
しかし、この特許文献もターゲットの個数だけ独立のスパッタ制御装置が必要であり、またそれぞれのターゲットの距離を個別に調節する必要があるため、装置が大掛かりになるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−３５４８６６号公報
【特許文献２】
特開平１−２７５７５７号公報
【特許文献３】
特開平５−７０９４０号公報
【非特許文献１】
Ｒ．  Ｃｒｅｍｅｒ  外１０名著「Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ  ＆  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ」Ｃａｒｌ  Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，  Ｍｕｎｃｈｅｎ  Ｚ．  Ｍｅｔａｌｌｋｄ．  ９２（２００１）１０，  １１２０−１１２７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題または欠点に鑑みてなされたもので、多種類の組成の物質又はターゲットを個別に製造することなく、また複数のスパッタ装置又はカソードを必要とすることなく、従来の装置をそのまま使用でき、安価にかつ簡単な操作で広い範囲の成分濃度（異なる組成割合である）の物質を同心円形に製作することができ、また同心円形に得られた多元物質の特性の調査又は測定が可能であるスパッタリング方法及びスパッタリングターゲットを提供することにある。
【０００７】
【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、本発明者は、異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の材料を同心円形に隣接させた一体型のターゲットを用いてスパッタリングすることにより、上記のような供試材を一度にかつ多量に作製でき、かつ同心円形に得られた多元物質を測定又は調査できるとの知見を得た。
【０００８】
本発明は、上記知見に基づき、
１．同心円形に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を隣接させた一体型ターゲットを同時スパッタリングすることにより、基板上にこれらの物質又は成分組成を任意の混合比率で含有するスパッタ膜を形成することを特徴とするスパッタリング方法
２．スパッタリング時に、基板上に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を同心円形に任意の混合比率で含有するスパッタ膜を形成することができる、同心円形に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を隣接させた一体型ターゲットであることを特徴とするスパッタリングターゲット
３．２個以上の異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットであることを特徴とする上記２記載のスパッタリングターゲット
４．円盤状のターゲットであって、異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットであることを特徴とする上記２又は３記載のスパッタリングターゲット
５．ターゲットの構成要素である異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の１要素の面積比率が１０％以上であることを特徴とする上記２〜４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット
６．異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットの構成要素であるターゲットの部分が取外し可能であることを特徴とする上記２〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット
７．カルコゲナイド系材料であることを特徴とする上記２〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット
８．Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの少なくとも１以上を含む材料であることを特徴とする上記２〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット
９．Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗの少なくとも１以上を含む材料であることを特徴とする上記２〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット
を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ターゲットから飛来する物質は、ターゲットに対して平行に配置した基板に向かって進むが、垂直に飛来するものだけでなく側方から飛来も飛来する。そのスパッタ形態を見ると、比較的ランダムにスパッタされていることが分かる。
したがって、スパッタの条件が同一であれば、異なる物質のターゲットが隣接している境界線上では、ちょうど双方の物質が均等に混合した状態の膜が形成されるということが、原理的に成り立つ。
そして、その境界線から離れるに従って、一方の物質の濃度がやや高めになり、その距離が増加するに従って一方の物質の濃度が増す。最終的には、斜め方向から飛来する物質が無くなるところで、一方の物質のみが基板に積層される。
【００１０】
このような現象は、基板に形成される物質が基板の幅方向に傾斜的に物質の濃度が変化することを意味する。本発明は、この現象を利用するものであり、それぞれ異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の物質を同心円形に隣接させてターゲットとし、基板上に、これらの物質又は成分組成の混合量が同心円形に傾斜的な分布を有するスパッタ膜を形成し、さらに成膜物質の同心円形の組成変化と、それに対応した物質特性を測定又は調査するものであり、これに適合する一体型スパッタリングターゲットである。
スパッタされる物質は、磁性材料、半導体材料、導電材料、抵抗材料、誘電体材料等の金属材料、無機（セラミックス）材料、有機材料等の、全ての材料を対象とすることができる。そして、これらの材料の組合せによる化合物、合金、混合体等の成分組成変化と、それに対応した諸特性を容易に調査・研究することができる。
【００１１】
基板に形成される物質又は成分組成は同心円形に漸次変化し、かつそれ自体が複雑な成分比を持つ。したがって、基板組成又はターゲットの管理から、比較的単純な組成すなわち２個の異なる物質又は異なる物質を含む成分組成のターゲットであることが望ましいと言えるが、複数の成分組成の物質を同心円形に２個組み合せても良いし、また複数成分の物質を同心円形に複数組み合せたターゲットとしても良い。
このような材料評価に使用されるものとしては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗを含む材料を挙げることができる。しかし、本発明はこれらの材料に制限されるものではなく、目的に応じて他の材料を使用することができる。
【００１２】
スパッタリングの条件をより単純化するために、これらの異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の物質は一体型とすることが必要である。一体型と言った場合、必ずしも取外しができないことを意味しない。緊密に結合できるようにすれば、分離できるものでも良い。一体型ターゲットは、このような構造を含むものである。交換可能であれば、調査目的とするターゲットに容易に組替えることができるという利点がある。
上記一体型ターゲット又は緊密に結合できる構造のターゲットであることは、重要な意味を持つ。これによって、スパッタリングの操作を簡単にし、安定した被膜を形成できるからである。
【００１３】
異なる物質又は材料の組合せに応じて矩形（長方形、正方形）ターゲット、同心円形ターゲット等の、他の形状のターゲットを使用することもできる。
その一例として、同心円形ターゲットについて説明する。本発明の同心円形ターゲット（ドーナッツ型）ターゲットは、後述の実施例で説明するような構造のターゲットであり、円形記録メディアの試料作成に好適である。
例えば、中心部と外周部に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を隣接させ円形記録メディアの放射方向に組成を連続して変化させることができる。
この場合、メディア形状を生かした動的特性評価を行うことが可能であり、またトラック（円周）毎に異なる組成を有する試料を効率的に評価することが可能であるという、これまでは不可能であった細かな組成探索を実現でき、さらに測定器も既存の汎用の動的評価器をそのまま利用できるという優れた効果を有する。
このような特性評価に使用される材料としては、特に、光ディスク用途のカルコゲナイド系材料又は磁気ディスク用途のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの少なくとも１以上を含む材料を挙げることができる。
【００１４】
この他、特に本発明のターゲットを製作する上で配慮しなければならない点は、ターゲットの構成要素である異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の１要素の面積比率が１０％以上とすることが望ましいことである。
面積比率が１０％未満（２種系の場合、例えば面積比率が５：９５）であると、スパッタリングの特徴から小面積側の組成でプラズマが立ち難くなり、作製される膜中の組成が大面積側のものでほぼ全てとなって、当初の目的である多種類の組成の物質が形成されず、試料の評価ができなくなるからである。
【００１５】
次に、実施例に基づいて本発明を説明する。なお、以下の実施例は発明を容易に理解できるようにするためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく他の例又は変形は、当然本発明に含まれるものである。
【００１６】
（実施例）
本発明の同心円形ターゲットの例を図１に示す。中央部は例えばＩｎであり、外周部をＧａ−Ｓｂとした。このターゲットを用いてスパッタリングすると、図２に示すようにトラック１、２方向に異なる組成の薄膜が基板上の形成される。
図３にＩｎ濃度勾配の模式図を示す。濃い方から薄い方にＩｎの濃度勾配を示す。
さらに、図４にこのターゲットを使用してスパッタリングを実施し、インジウム濃度と市販の相変化光ディスク評価器を用いて測定した結晶化速度の相関を示した。
このように、同心円ターゲットは中心部と外周部に異なる物質又は異なる物質を含む成分組成を隣接させ円形記録メディアの放射方向に組成を連続して変化させることができ、これによってメディア形状を生かした動的特性評価を行うことが可能であり、トラック（円周）毎に異なる組成を有する試料を効率的に評価すること可能であるという優れた特徴を有している。
また、本発明の同心円ターゲットは、反射率、シート抵抗などの測定が可能であり、また構造解析も、Ｘ線回折法、透過電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、結晶化速度測定など、様々な手法を適用することが可能である。
さらに、光学定数の測定などの非破壊検査であれば、任意の組成の繰返し測定が可能であり、実験時間の大幅な短縮と詳細な実験パラメーターの設定が実現可能である。
【００１７】
【発明の効果】
異なる物質又は異なる物質を含む成分組成の物質を同心円形に隣接させた一体型ターゲットからなり、基板上にこれらの物質又は成分組成の混合量が同心円形に任意の分布を有するスパッタ膜を形成することにより、多種類の組成の物質を個別に製造することなく、かつ既存の成膜装置を改造することなくそのまま転用でき、基板上に一回のスパッタリング操作により同心円形に成膜された傾斜的成分（異なる組成割合である）の物質を作製し、そのスパッタ膜成分の諸特性を調査・研究することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同心円ターゲットの例を示す説明図である。
【図２】図１のターゲットを用いてスパッタした場合に異なる成分濃度が形成される説明図である。
【図３】Ｉｎ濃度勾配の模式図をし、濃い方から薄い方にＩｎの濃度勾配を示す説明図である。さらに、
【図４】図１のターゲットを使用してスパッタリングを実施した場合のインジウム濃度と結晶化速度の相関を示す説明図である。
【符号の説明】
１，２：  トラック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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