DE4438202A1 - Cobalt@-platinum@-chromium@ alloy magnetron sputtering target - Google Patents
Cobalt@-platinum@-chromium@ alloy magnetron sputtering targetInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Target für eine Magnetron-Kathodenzerstäubungsvorrichtung aus einer Co-Basislegierung mit Zusätzen von Pt und Cr, mit überwiegend kubischen Phasenanteilen und einer niedrigen Anfangspermeabilität.The invention relates to a target for a Magnetron sputtering device from one Co-based alloy with additions of Pt and Cr, with predominantly cubic phase components and one low initial permeability.
Beim Magnetron-Kathodenzerstäuben sind zur Optimierung des Zerstäubungsprozesses Permamentmagnete hinter dem Target (Kathode) angeordnet, durch die das Entladungsplasma lokalisiert wird. Der Bereich der Targetoberfläche, über dem das Plasma lokalisiert ist, wird bevorzugt zerstäubt, wodurch sich dort ein Erosionsgraben bildet.When magnetron sputtering are for optimization of the sputtering process permanent magnets behind the Target (cathode) arranged through which the Discharge plasma is localized. The area of Target surface over which the plasma is localized is preferably atomized, which causes a Erosion ditch forms.
Bei ferromagnetischen Targets treten dabei hauptsächlich zwei Probleme auf:This occurs with ferromagnetic targets mainly two problems:
-
- Erstens wird der magnetische Fluß der
Permanentmagnete im Target gebündelt, so daß
ein geringer Fluß in den Entladungsraum
dringen kann.
Dieses Problem erfordert daher die Verwendung sehr dünner ferromagnetischer Targets.- First, the magnetic flux of the permanent magnets is bundled in the target, so that a small flux can penetrate into the discharge space.
This problem therefore requires the use of very thin ferromagnetic targets. - - Zweitens bewirkt die lokale Querschnittsabnahme des Targets während der Kathodenzerstäubung (Erosionsgraben) bei ferromagnetischen Targets einen zunehmenden Magnetfluß direkt über dem Erosionsgraben. Dadurch tritt lokal eine höhere Ionisationswahrscheinlichkeit auf, mit der Folge, daß der Erosionsgraben sehr eng wird, verbunden mit einer nur sehr geringen Materialausbeute des Targets.- Second, the local one Cross-sectional decrease of the target during the Sputtering (erosion trench) ferromagnetic targets an increasing Magnetic flux directly over the erosion trench. As a result, a higher one occurs locally Ionization probability with which Consequence that the erosion trench becomes very narrow, associated with a very small Material yield of the target.
Diese Probleme können gemildert werden, indem sogenannte Dachtargets eingesetzt werden, bei denen kein geschlossener magnetischer Pfad mehr existiert. Das Target besteht dann im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich zwei Dachteilen sowie einem racetrack-Teil.These problems can be mitigated by so-called roof targets are used in which no closed magnetic path exists. The target then essentially consists of three Parts, namely two roof parts and one racetrack part.
Simulationsrechnungen zeigen, daß das Target, bestehend aus beiden Dachteilen und dem racetrack-Teil in dieser Dachtargetanordnung trotz hoher Felder im Entladungsraum bei Feldstärken H 5 kA/m betrieben wird. Der Magnetisierungsverlauf des Targetmaterials in diesem Bereich hat somit einen erheblichen Einfluß auf das in den Entladungsraum gelangende Streufeld.Simulation calculations show that the target exists from both roof parts and the racetrack part in this Roof target arrangement despite high fields in the Discharge room operated at field strengths H 5 kA / m becomes. The magnetization curve of the target material in this area therefore has a significant impact the stray field entering the discharge space.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Targetmaterial auf der Basis von CoPtCr-Legierungen zu schaffen, das ein möglichst hohes Streufeld und somit eine möglichst niedrige Magnetisierung im Bereich niedriger H-Feldstärken aufweist.It is therefore an object of the present invention Target material based on CoPtCr alloys create that as high a stray field as possible the lowest possible magnetization in the area has lower H field strengths.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Targetma terial gelöst, das eine Magnetisierungskurve M(H) auf weist mit einem Wendepunkt im Bereich 0 H 5 kA/m und für das zudemThis object is achieved by a targetma material solved that the magnetization curve M (H) points with a turning point in the range 0 H 5 kA / m and for that too
Die Targetzusammensetzung erhält dabei vorzugsweise 6-20 at% Pt und 10-22% Cr. Bei niedrigeren Pt-Gehalten ist die Permeabilität des Materials so niedrig, daß keine besondere Behandlung erforderlich ist. Bei höheren Pt-Gehalten werden die Schreib- und Leseeigenschaften der Schichten ungünstig. Dies gilt auch für niedrigere und höhere Cr-Gehalte.The target composition preferably receives 6-20 at% Pt and 10-22% Cr. At lower Pt levels the permeability of the material is so low that no special treatment is required. At higher Pt contents are the writing and Reading properties of the layers unfavorable. this applies also for lower and higher Cr contents.
Es hat sich gezeigt, daß ab etwa 5-10 at% Pt-Gehalt auch bei Zimmertemperatur die kubische fcc-Modifikation des Co-Mischkristalls dominiert und allenfalls noch geringe hexagonale hcp-Anteile vorliegen. Die Einstellung eines überwiegend hexagonalen Targetgefüges, wie z. B. in der EP 252 478 beschrieben, ist also nicht möglich, da die martensitische Umwandlung durch den Pt-Einbau entweder ganz unterdrückt worden ist, oder erst bei so niedrigen Temperaturen erfolgt, daß sie ohne Bedeutung ist (T < 20°C).It has been shown that from about 5-10 at% Pt content the cubic fcc modification even at room temperature of the co-mixed crystal dominates and at most still small hexagonal hcp components are present. The Setting a predominantly hexagonal Target structure, such as. B. described in EP 252 478, is not possible because the martensitic Conversion through the Pt installation either entirely has been suppressed, or only at such low levels Temperatures occur that it is of no importance (T <20 ° C).
Aus den gleichen Gründen ist auch die in DE 38 19 906 beschriebene Texturwalzung unter Ausnutzung der hexagonalen (0001)-Fasertextur nicht möglich.For the same reasons, that in DE 38 19 906 described texture rolling using the hexagonal (0001) fiber texture not possible.
Es wurden verschiedene thermomechanische Behandlungsprozesse untersucht. Überraschenderweise ergab sich, daß eine Walzbehandlung bei Temperaturen im Bereich von 0,5 bis 0,9 Tsolidus eine im Vergleich zum Gußzustand deutliche Erhöhung des Magnetfelddurchgriffs über dem Target entsprechend Fig. 1 brachte. Röntgenphasenuntersuchungen zeigten sogar eine bessere Ausprägung der magnetisch weicheren und vergleichsweise isotropen fcc-Phase als im Gußzustand. Die magnetische Charakterisierung der Materialien zeigt, daß die Walzbehandlung im Bereich sehr niedriger Magnetfeldstärken zu einer Absenkung der erzeugten Magnetisierung führt.Different thermomechanical treatment processes were examined. Surprisingly, it was found that rolling treatment at temperatures in the range from 0.5 to 0.9 T solidus brought about a marked increase in the penetration of the magnetic field over the target in accordance with FIG . X-ray phase examinations even showed a better expression of the magnetically softer and comparatively isotropic fcc phase than in the as-cast state. The magnetic characterization of the materials shows that the rolling treatment in the area of very low magnetic field strengths leads to a reduction in the magnetization generated.
Bei höheren Feldstärken (H < 1 bis 5 kA/m) sind die Magnetisierungsverläufe für den Gußzustand und den Walzzustand nahezu gleich.At higher field strengths (H <1 to 5 kA / m) they are Magnetization curves for the as-cast state and the Rolling condition almost the same.
Die Herabsetzung der Magnetisierung zu Beginn der M(H)-Kurve infolge der Walzbehandlung führt zu dem in Fig. 2 schematisch gezeigten S-förmigen Verlauf.The reduction in magnetization at the beginning of the M (H) curve as a result of the rolling treatment leads to the S-shaped course shown schematically in FIG. 2.
In manchen Fällen ist die Magnetisierung im Walzzustand wegen der besseren Ausbildung der fcc-Phase sogar oberhalb von H = 1-5 kA/m leicht höher als im Gußzustand. Daß der Magnetfelddurchgriff im Walzzustand dennoch besser ist, liegt an der niedrigeren Anfangssteigerung ΔM/ΔH im Vergleich zum Gußzustand. Zum Beispiel wurde eine Legierung der Zusammensetzung CoPt(11)Cr(20) durch Schmelzen und Gießen zu einer Platte geformt und anschließend bei Temperaturen im Bereich von 0,5-0,8 Tsolidus heißgewalzt.In some cases the magnetization in the rolled state is slightly higher than in the cast state due to the better formation of the fcc phase even above H = 1-5 kA / m. That the magnetic field penetration is still better in the rolled state is due to the lower initial increase ΔM / ΔH compared to the cast state. For example, an alloy of the composition CoPt (11) Cr (20) was formed into a plate by melting and casting and then hot-rolled at temperatures in the range of 0.5-0.8 T solidus .
Es ergab sich der in Fig. 2 wiedergegebene S-förmige Verlauf mit einem Wendepunkt bei H ≅ 1 kA/m und einer Anfangssteigerung (H=0) < 30.The S-shaped curve shown in FIG. 2 resulted with an inflection point at H ≅ 1 kA / m and an initial increase (H = 0) <30.
In der nachfolgenden Tabelle sind weitere Beispiele aufgeführt:The table below shows other examples listed:
BezugszeichenlisteReference list
1, 2 Dachteil
3 racetrack-Teil
4 Fe-Abstandsstück
5 Magnet ↑
6 Magnet ↓
7 Jodplatte, Fe 1 , 2 roof part
3 racetrack part
4 Fe spacer
5 magnet ↑
6 magnet ↓
7 iodine plate, Fe
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944438202 DE4438202A1 (en) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | Cobalt@-platinum@-chromium@ alloy magnetron sputtering target |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4438202A1 true DE4438202A1 (en) | 1996-05-02 |
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ID=6531716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944438202 Ceased DE4438202A1 (en) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | Cobalt@-platinum@-chromium@ alloy magnetron sputtering target |
Country Status (1)
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