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公開番号2025061172
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025003617,2023557489
出願日2025-01-09,2021-12-02
発明の名称磁気特性が向上したCoZrTa(X)スパッタリングターゲット
出願人マテリオン・アドバンスト・マテリアルズ・ジャーマニー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング,Materion Advanced Materials Germany GmbH
代理人個人,個人
主分類C23C 14/34 20060101AFI20250403BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】マグネトロンカソードと併用した場合にターゲット材料を通る磁場侵入を向上させることができる、および/または磁気均一性が向上した、すなわち、ターゲットの異なる点での漏れ磁束密度の変動が減少した、CoZrTa(X)合金をベースとするスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】Co、Zr、Ta、および場合により、Mo、Pd、Ni、Ti、V、W、およびBの群からの1つまたは複数のさらなる元素Xからなる合金からなるスパッタリングターゲットであって、最大透磁率μ_maxが60以下であることを特徴とする、および/または最大漏れ磁束密度(PTF)変動(F_Max-F_Min)/F_Averageが0.2以下、好ましくは0.15以下、最も好ましくは0.10以下であることを特徴とする、スパッタリングターゲットを提供する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
Ｃｏ、Ｚｒ、Ｔａ、および場合によりＭｏ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＷおよびＢの群からの１つまたは複数のさらなる元素Ｘからなる合金からなるスパッタリングターゲットであって、ターゲットの最大透磁率（a maximum magnetic permeability）μ
ｍａｘ
が６０以下であることを特徴とする、および／またはターゲットの最大漏れ磁束密度（a maximum pass through flux）（ＰＴＦ）変動（Ｆ
Ｍａｘ
－Ｆ
Ｍｉｎ
）／Ｆ
Ａｖｅｒａｇｅ
が０．２以下、好ましくは０．１５以下、最も好ましくは０．１０以下であることを特徴とする、スパッタリングターゲット。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
Ｔａが２～８ａｔ．％の量で合金中に存在する、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
Ｚｒが２～８ａｔ．％の量で存在する、請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＷおよびＢの群からの１つまたは複数のさらなる元素Ｘが、総量で最大７ａｔ．％で合金中に存在する、請求項１～３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
前記ターゲットは５０、好ましくは４０以下の最大透磁率μ
ｍａｘ
を有する、請求項１～４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】
厚さ８ｍｍの試験片の中心においてＡＳＴＭＦ２０８６－０１に従って測定した、ターゲットの漏れ磁束密度（magnetic pass through flux）（ＰＴＦ）は２０％以上である、請求項１～５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】
Ｃｏ、Ｚｒ、Ｔａ、および場合によりＭｏ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＷおよびＢの群からの１つまたは複数のさらなる元素Ｘからなる合金からなるスパッタリングターゲットを製造する方法であって、前記方法は合金を７００～１０００℃、好ましくは８００～９００℃の範囲の温度に加熱することを含むことを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記合金を１０～６０時間、好ましくは１２～４８時間加熱する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１～６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット、または請求項７もしくは８に従って製造されたスパッタリングターゲットを使用する、マグネトロンスパッタリングプロセス。
【請求項１０】
請求項１～６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット、または請求項７もしくは８に従って製造されたスパッタリングターゲットの、マグネトロンスパッタリングのための使用。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンカソードを用いたスパッタリング用のターゲットに関するものであり、前記ターゲットは、Ｚｒ、Ｔａ、および場合によりＰｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＷおよびＢの元素のうちの少なくとも１つを含む添加剤を含むＣｏ合金をベースとする。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
マグネトロンカソードスパッタリングのプロセスでは、スパッタリングプロセスを最適化するためにターゲット（カソード）の後ろに永久磁石が設置される。これらの磁石は、ターゲットの前方、つまり放電空間内に磁場が形成されるように配置される。この磁場は、放電プラズマを局在化する効果がある。プラズマが局在しているターゲット表面の領域は、より活発なスパッタリングを受け、その結果、そこに浸食溝（またはレーストラック）が形成される。
【０００３】
ＣｏＺｒＴａ（Ｘ）合金などの強磁性ターゲットの場合、この状況で発生する主な問題が２つある。
【０００４】
第一に、永久磁石の磁束がターゲット内に集中するため、放電空間には少量の磁束しか侵入できない。したがって、この問題には、非常に薄い強磁性ターゲット、または非常に強力な磁石セットの使用が必要である。
【０００５】
第二に、強磁性ターゲットを使用してカソードスパッタリングを実行するときに生じるターゲット（浸食溝）の断面における局所的な減少は、浸食溝の真上の磁束を増加させる効果がある。その結果、スパッタリングガスのイオン化が局所的に増加し、スパッタリング速度も局所的に増加する。したがって、スパッタリングが進行するにつれて浸食溝はますます狭くなり、これはターゲット材料の利用率が非常に低くなることに関連している。
【０００６】
さらに、ターゲット材料の利用ができるだけ均質になり、堆積膜の厚さができるだけ均一になるように、ターゲットの異なる点で測定される漏れ磁束密度（magnetic pass through flux)の変動はできる限り低くすべきである。
【０００７】
複雑なターゲット設計により、改善された磁場形状とより高い磁場侵入を実現できる。磁場の方向に対して垂直なスロットをターゲットに設けることにより、ターゲット内の磁気抵抗が増加し、放電空間により大きな磁場が生まれる（K. Nakamura et al： IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-18, pp. 1,080-1,082, 1982）。
【０００８】
Kukla et al.（IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-23, pp. 137-139, 1987）は、より強力な磁場を得るために、上下２つの平面に配置されたいくつかの個々のターゲットからなる強磁性材料用のカソードについて記載している。しかし、これらの設計はより高価であり、マグネトロンカソードスパッタリングの操作がより困難になる。
【０００９】
欧州特許出願公開第５３５３１４号明細書は、１０～５５重量％の白金；１～１５重量％の、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される第１の添加元素；１．５重量％以下の、ホウ素、チタン、ランタン、セリウム、ネオジム、ベリリウム、カルシウム、ジルコニウムおよびケイ素からなる群から選択される第２の添加元素；２０重量％以下のクロム；および残部がコバルトから本質的になる白金－コバルト合金のスパッタリングターゲットに関する。ターゲットの透磁率は３０以下である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
欧州特許出願公開第５３５３１４号明細書
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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