JP2003226965A - Sputtering target - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、マグネトロン放
電型スパッタ装置に用いるに好適な磁性材製のスパッタ
リングターゲットに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sputtering target made of a magnetic material suitable for use in a magnetron discharge type sputtering apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のスパッタリングターゲッ
トとしては、図７，８に示すものが知られている（例え
ば、特開平６−２６４２１８号公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of sputtering target, those shown in FIGS. 7 and 8 have been known (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 6-264218).
【０００３】支持部材１の上には、磁界発生装置２を介
してバッキングプレート３が設けられており、バッキン
グプレート３の表面には、磁性材製のスパッタリングタ
ーゲット４が装着されている。磁界発生装置２は、バッ
キングプレート３側がＳ極になるようにバッキングプレ
ート３の中央部に配置された永久磁石２ａと、この永久
磁石２ａを四角枠状に取囲み且つバッキングプレート３
側がＮ極になるように配置された永久磁石２ｂとを備え
ている。スパッタリングターゲット４において、スパッ
タ面には、漏れ磁束を多くするために、深さ３ｍｍ程度
の溝４Ａが磁石２ａ，２ｂ間の空間に対応して四角枠状
に形成されている。A backing plate 3 is provided on the support member 1 via a magnetic field generator 2, and a sputtering target 4 made of a magnetic material is mounted on the surface of the backing plate 3. The magnetic field generator 2 includes a permanent magnet 2a arranged in the central portion of the backing plate 3 such that the backing plate 3 side becomes the S pole, and a square frame surrounding the permanent magnet 2a and the backing plate 3
The permanent magnet 2b is arranged so that the side thereof becomes the N pole. In the sputtering target 4, a groove 4A having a depth of about 3 mm is formed in a quadrangular frame shape on the sputtering surface so as to increase the leakage flux, corresponding to the space between the magnets 2a and 2b.
【０００４】図９，１０は、従来の磁性材製のスパッタ
リングターゲットの他の例を示すもので、図７，８と同
様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略す
る。図９のスパッタリングターゲット５は、図７のスパ
ッタリングターゲット４とは４Ａ相当の溝がない点で異
なるものである。また、図１０のスパッタリングターゲ
ット６は、図７のスパッタリングターゲット４とは４Ａ
相当の溝がない点と、形状が円形である点とで異なるも
のである。FIGS. 9 and 10 show another example of a conventional sputtering target made of a magnetic material. The same parts as those in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The sputtering target 5 of FIG. 9 differs from the sputtering target 4 of FIG. 7 in that it has no groove equivalent to 4A. Further, the sputtering target 6 of FIG. 10 is 4A different from the sputtering target 4 of FIG.
The difference is that there is no substantial groove and the shape is circular.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図９，１０のスパッタ
リングターゲットによると、スパッタ面において、磁石
２ａ，２ｂ間の空間に対応する個所に磁束が集中するた
め、エロージョン（磁界による自己スパッタ）が進行し
てエロージョン溝５ａ，６ａが形成される。この結果、
ターゲット寿命が短くなる。また、ターゲットの一部分
が集中的にイオンに打たれるため、スパッタ粒径が不揃
いになり、スパッタ組成や膜厚分布の均一性が低下す
る。According to the sputtering target of FIGS. 9 and 10, since the magnetic flux is concentrated on the sputtering surface at a location corresponding to the space between the magnets 2a and 2b, erosion (self-sputtering by a magnetic field) progresses. As a result, erosion grooves 5a and 6a are formed. As a result,
Target life is shortened. In addition, since a part of the target is intensively bombarded with ions, the sputtered particle size becomes non-uniform, and the uniformity of the sputter composition and the film thickness distribution deteriorates.
【０００６】一方、図７，８のスパッタリングターゲッ
トによると、溝４Ａに放電プラズマが集中的に作用する
ため、高速のスパッタリングが可能になるものの、溝４
Ａにてエロージョンが進行するのを避けることができな
い。このため、ターゲット寿命が短くなると共にスパッ
タ粒径が不揃いになるという問題点を免れない。On the other hand, according to the sputtering targets of FIGS. 7 and 8, since discharge plasma concentrates on the groove 4A, high-speed sputtering is possible, but the groove 4
Inevitably erosion progresses at A. For this reason, the target life is shortened, and the sputtered particles are not uniform in size.
【０００７】この発明の目的は、ターゲット寿命の延長
とスパッタ組成及び膜厚分布の均一性向上とを達成でき
る新規なスパッタリングターゲットを提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a novel sputtering target which can extend the life of the target and improve the uniformity of sputtering composition and film thickness distribution.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係るスパッタ
リングターゲットは、バッキングプレートを介して磁界
が印加される磁性材製のスパッタリングターゲットであ
って、スパッタ面においてエロージョン溝の形成が予想
される磁束集中領域の近傍に磁束漏洩用の溝を設けたこ
とを特徴とするものである。A sputtering target according to the present invention is a sputtering target made of a magnetic material to which a magnetic field is applied via a backing plate, and a magnetic flux concentration in which an erosion groove is expected to be formed on the sputtering surface. It is characterized in that a groove for magnetic flux leakage is provided in the vicinity of the region.
【０００９】この発明のスパッタリングターゲットによ
れば、スパッタ面においてエロージョン溝の形成が予想
される磁束集中領域の近傍に磁束漏洩用の溝を設けたの
で、放電プラズマは、磁束集中領域のみならず磁束漏洩
用の溝及びその近傍にも作用するようになり、スパッタ
面積が拡大される。このため、ターゲットの均一消費が
可能となり、ターゲット寿命が延長される。また、スパ
ッタ粒径が揃うようになり、スパッタ組成の均一性及び
スパッタ膜厚分布の均一性が向上する。According to the sputtering target of the present invention, since the groove for magnetic flux leakage is provided in the vicinity of the magnetic flux concentration region where the formation of the erosion groove is expected on the sputtering surface, the discharge plasma can generate not only the magnetic flux concentration region but also the magnetic flux concentration region. It also acts on the leakage groove and its vicinity, and the sputtering area is expanded. Therefore, the target can be consumed uniformly and the target life is extended. Also, the sputtered particle diameters are made uniform, and the uniformity of the sputter composition and the uniformity of the sputtered film thickness distribution are improved.
【００１０】この発明のスパッタリングターゲットにお
いては、磁束集中領域を両側から挟むように磁束漏洩用
の溝を複数設けたり、磁束集中領域の一方側及び他方側
にそれぞれ磁束漏洩用の溝を複数並設したりしてもよ
く、磁束漏洩用の溝を複数並設したときは磁束集中領域
に近い溝より磁束集中領域から遠い溝を深く形成しても
よい。このようにすると、スパッタ面積が一層拡大さ
れ、ターゲット消費の均一性が一層向上する。In the sputtering target of the present invention, a plurality of grooves for magnetic flux leakage are provided so as to sandwich the magnetic flux concentration area from both sides, or a plurality of grooves for magnetic flux leakage are arranged in parallel on one side and the other side of the magnetic flux concentration area. When a plurality of grooves for magnetic flux leakage are arranged in parallel, the groove farther from the magnetic flux concentration area may be formed deeper than the groove near the magnetic flux concentration area. By doing so, the sputtering area is further expanded, and the uniformity of target consumption is further improved.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１，２は、この発明の一実施形
態に係るスパッタリングターゲットを示すもので、図１
は、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面を示す。1 and 2 show a sputtering target according to an embodiment of the present invention.
Shows a cross section taken along the line AA 'in FIG.
【００１２】Ｃｕ等の導電材からなるバッキングプレー
ト１２の一方の主面には、磁界発生装置１０が設けられ
と共に、バッキングプレート１２の他方の主面には、Ｆ
ｅ等の磁性材からなるスパッタリングターゲット１４が
設けられている。磁界発生装置１０は、バッキングプレ
ート１２側がＮ極になるようにバッキングプレート１２
の中央部に配置された永久磁石１０ａと、この永久磁石
１０ａを四角枠状に取囲み且つバッキングプレート１２
側がＳ極になるように配置された永久磁石１０ｂとを備
えている。スパッタリングターゲット１４には、破線Ｍ
で磁束分布を示すように磁界発生装置１０からバッキン
グプレート１２を介して磁界が印加される。The magnetic field generator 10 is provided on one main surface of the backing plate 12 made of a conductive material such as Cu, and F is provided on the other main surface of the backing plate 12.
A sputtering target 14 made of a magnetic material such as e is provided. The magnetic field generator 10 includes a backing plate 12 so that the backing plate 12 side becomes the N pole.
And a backing plate 12 that surrounds the permanent magnet 10a in the shape of a square frame and that is arranged in the central portion of the
The permanent magnet 10b is arranged so that the side thereof becomes the S pole. For the sputtering target 14, a broken line M
A magnetic field is applied from the magnetic field generator 10 through the backing plate 12 so as to show the magnetic flux distribution.
【００１３】スパッタリングターゲット１４のスパッタ
面において、エロージョン溝の形成が予想される磁束集
中領域１４ａの内側には、磁石１０ａの４つの外側壁に
それぞれ対応して磁束漏洩用の溝１６，１８，２０，２
２が形成されると共に、磁束集中領域１４ａの外側に
は、磁石１０ｂの４つの内側壁にそれぞれ対応して磁束
漏洩用の溝２４，２６，２８，３０が形成されている。
溝１６〜３０について、深さＤは、０．２〜０．６ｍｍ
程度とすることができる。溝１６〜３０の形成は、切削
加工等により行うことができる。On the sputtering surface of the sputtering target 14, inside the magnetic flux concentration region 14a where erosion grooves are expected to be formed, the magnetic flux leakage grooves 16, 18 and 20 corresponding to the four outer walls of the magnet 10a, respectively. , 2
2, and grooves 24, 26, 28, 30 for magnetic flux leakage are formed outside the magnetic flux concentration region 14a corresponding to the four inner side walls of the magnet 10b.
For the grooves 16 to 30, the depth D is 0.2 to 0.6 mm.
It can be a degree. The grooves 16 to 30 can be formed by cutting or the like.
【００１４】溝１６〜３０を設けたので、磁束集中領域
１４ａのみならず磁束漏洩用の溝１６〜３０及びその近
傍にも導電プラズマが作用するようになり、スパッタ面
積が拡大される。このため、ターゲット１４の均一消費
が可能となり、ターゲット寿命が延長される。また、ス
パッタ粒径が揃うようになり、スパッタ組成や膜厚分布
の均一性が向上する。Since the grooves 16 to 30 are provided, the conductive plasma acts not only on the magnetic flux concentration region 14a but also on the grooves 16 to 30 for magnetic flux leakage and in the vicinity thereof, thereby expanding the sputtering area. Therefore, the target 14 can be consumed uniformly and the target life is extended. Further, the particle diameters of the sputters are made uniform, and the uniformity of the sputter composition and the film thickness distribution is improved.
【００１５】図３，４は、この発明の他の実施形態に係
るスパッタリングターゲットを示すもので、図３は、図
４のＢ−Ｂ’線断面を示す。図３，４において、図１，
２と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省
略する図３，４のスパッタリングターゲット１４は、図
１，２に関して前述したスパッタリングターゲットにお
いて、溝１６〜３０をいずれも２本にしたものに相当す
る。すなわち、エロージョン溝の形成が予想される磁束
集中領域１４ａの内側には、４組の磁束漏洩用の溝１６
ａ−１６ｂ，１８ａ−１８ｂ，２０ａ−２０ｂ，２２ａ
−２２ｂが磁石１０ａの４つの外側壁にそれぞれ対応し
て設けられると共に、磁束集中領域１４ａの外側には、
４組の磁束漏洩用の溝２４ａ−２４ｂ，２６ａ−２６
ｂ，２８ａ−２８ｂ，３０ａ−３０ｂが磁石１０ｂの４
つの内側壁にそれぞれ対応して設けられている。磁束漏
洩用の各組の２本の溝は、ほぼ平行に延長するように形
成されている。3 and 4 show a sputtering target according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a cross section taken along the line BB 'of FIG. 3 and 4, in FIG.
The same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 2 and detailed description thereof will be omitted. The sputtering target 14 of FIGS. Equivalent to what you did. That is, four sets of the magnetic flux leakage grooves 16 are provided inside the magnetic flux concentration region 14a where the formation of the erosion groove is expected.
a-16b, 18a-18b, 20a-20b, 22a
-22b is provided corresponding to each of the four outer walls of the magnet 10a, and outside the magnetic flux concentration region 14a,
Four sets of magnetic flux leakage grooves 24a-24b, 26a-26
b, 28a-28b, 30a-30b are 4 of the magnet 10b.
It is provided corresponding to each inner wall. The two grooves of each set for magnetic flux leakage are formed so as to extend substantially in parallel.
【００１６】図５は、図３，４のスパッタリングターゲ
ットの変形例を示すもので、図３，４と同様の部分には
同様の符号を付して詳細な説明を省略する。FIG. 5 shows a modification of the sputtering target shown in FIGS. 3 and 4. The same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
【００１７】図５のスパッタリングターゲット１４は、
図３，４に関して前述したスパッタリングターゲットに
おいて、磁束漏洩用の各組の２本の溝のうち磁束集中領
域１４ａに近い溝より磁束集中領域１４ａから遠い溝を
深く形成したものに相当する。すなわち、溝１６ａ〜３
０ａより溝１６ｂ〜３０ｂが深く形成されている。溝１
６ａ〜３０ａについて、深さＤ１は、０．２〜０．６ｍ
ｍとすることができると共に、溝１６ｂ〜３０ｂについ
て、深さＤ２は、０．６〜０．７ｍｍとすることができ
る。The sputtering target 14 shown in FIG.
This corresponds to the sputtering target described above with reference to FIGS. 3 and 4 in which the groove farther from the magnetic flux concentration area 14a is formed deeper than the groove closer to the magnetic flux concentration area 14a among the two grooves of each group for magnetic flux leakage. That is, the grooves 16a to 3
The grooves 16b to 30b are formed deeper than 0a. Groove 1
For 6a to 30a, the depth D 1 is 0.2 to 0.6 m.
The depth D 2 of the grooves 16b to 30b can be 0.6 to 0.7 mm.
【００１８】図６は、図３，４のスパッタリングターゲ
ットの他の変形例を示すもので、図３，４と同様の部分
には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。FIG. 6 shows another modification of the sputtering targets of FIGS. 3 and 4. The same parts as those of FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００１９】図６のスパッタリングターゲット１４は、
図３，４に関して前述したスパッタリングターゲットに
おいて、磁束漏洩用の各組の２本の溝をそれぞれ複数に
分割したものに相当する。すなわち、溝１６ａ，１６
ｂ、２０ａ，２０ｂ、２４ａ，２４ｂ、２８ａ，２８ｂ
は、各組毎に２分割されると共に、溝１８ａ，１８ｂ、
２２ａ，２２ｂ、２６ａ，２６ｂ、３０ａ，３０ｂは、
各組毎に３分割されている。The sputtering target 14 shown in FIG.
This corresponds to the sputtering target described above with reference to FIGS. 3 and 4 in which each pair of two grooves for magnetic flux leakage is divided into a plurality of grooves. That is, the grooves 16a, 16
b, 20a, 20b, 24a, 24b, 28a, 28b
Is divided into two for each set, and the grooves 18a, 18b,
22a, 22b, 26a, 26b, 30a, 30b are
Each group is divided into three.
【００２０】図３〜６に関して前述したパッタリングタ
ーゲットによれば、図１，２に関して前述したパッタリ
ングターゲットに比べてスパッタ面積が一層拡大され
る。従って、ターゲット寿命が一層延長されると共に、
スパッタ組成や膜厚分布の均一性が一層向上する。According to the sputtering target described above with reference to FIGS. 3 to 6, the sputtering area is further expanded as compared with the sputtering target described above with reference to FIGS. Therefore, the target life is further extended and
The uniformity of sputtering composition and film thickness distribution is further improved.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁性
材製のスパッタリングターゲットのスパッタ面において
エロージョン溝の形成が予想される磁束集中領域の近傍
に磁束漏洩用の溝を設けてターゲットの均一消費を可能
としたので、ターゲット寿命の延長とスパッタ組成及び
膜厚分布の均一性向上とを達成できる効果が得られる。As described above, according to the present invention, a groove for magnetic flux leakage is provided in the vicinity of a magnetic flux concentration region where an erosion groove is expected to be formed on the sputtering surface of a sputtering target made of a magnetic material. Since the uniform consumption is possible, it is possible to obtain the effect of extending the target life and improving the uniformity of the sputtering composition and the film thickness distribution.
【図１】 この発明の一実施形態に係るスパッタリング
ターゲットを示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a sputtering target according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１のスパッタリングターゲットのスパッタ
面を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a sputtering surface of the sputtering target of FIG.
【図３】 この発明の他の実施形態に係るスパッタリン
グターゲットを示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a sputtering target according to another embodiment of the present invention.
【図４】 図３のスパッタリングターゲットのスパッタ
面を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a sputtering surface of the sputtering target of FIG.
【図５】 図３，４のスパッタリングターゲットの変形
例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the sputtering target shown in FIGS.
【図６】 図３，４のスパッタリングターゲットの他の
変形例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another modification of the sputtering target shown in FIGS.
【図７】 従来のスパッタリングターゲットの一例を示
す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional sputtering target.
【図８】 図７のＸ−Ｘ’線に沿う断面図である。8 is a cross-sectional view taken along line X-X 'of FIG.
【図９】 従来のスパッタリングターゲットの他の例を
示す一部断面斜視図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view showing another example of a conventional sputtering target.
【図１０】 従来のスパッタリングターゲットの更に他
の例を示す一部断面斜視図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional perspective view showing still another example of the conventional sputtering target.
１０：磁界発生装置、１２：バッキングプレート、１
４：スパッタリングターゲット、１４ａ：磁束集中領
域、１６〜３０，１６ａ〜３０ａ，１６ｂ〜３０ｂ：磁
束漏洩用の溝。10: magnetic field generator, 12: backing plate, 1
4: sputtering target, 14a: magnetic flux concentration region, 16 to 30, 16a to 30a, 16b to 30b: grooves for magnetic flux leakage.
Claims (4)
される磁性材製のスパッタリングターゲットであって、 スパッタ面においてエロージョン溝の形成が予想される
磁束集中領域の近傍に磁束漏洩用の溝を設けたことを特
徴とするスパッタリングターゲット。1. A sputtering target made of a magnetic material, to which a magnetic field is applied via a backing plate, wherein a groove for magnetic flux leakage is provided in the vicinity of a magnetic flux concentration region where an erosion groove is expected to be formed on the sputtering surface. A sputtering target characterized in that.
前記溝を複数設けた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。2. The sputtering target according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are provided so as to sandwich the magnetic flux concentration region from both sides.
それぞれ前記溝を複数並設した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。3. The sputtering target according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are arranged in parallel on one side and the other side of the magnetic flux concentration region.
集中領域から遠い溝を深く形成したことを特徴とする請
求項３記載のスパッタリングターゲット。4. The sputtering target according to claim 3, wherein a groove farther from the magnetic flux concentration region is formed deeper than a groove closer to the magnetic flux concentration region.
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