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強磁性体材料ターゲットにおける問題及び困難が解決 GENCOA社

2009年5月10日 18:09

 磁性体材料スパッタリングでは、その磁性体材料とマグネ
トロンの磁場に起因するする多くの問題を抱えています。こ
のもっとも単純な理由は、プラズマ中の電子を閉じ込めるた
めのマグネトロンソースにより生じる磁界が強磁性体ターゲ
ットそのものにより吸収してしまうことにあります。ここの
材料の特性にもよりますが、この問題は大小に関わらず発生
します。この問題の一つは、ターゲットの厚みが制限されて
しまうことです。材料の磁性飽和特性に依存して使用できる
ターゲット厚は変化しますが、強磁性体ターゲットを透過し
てターゲット表面上に放出される磁界強度は、効果的なスパ
ッタリングプラズマを維持するのに十分な磁界強度(200
〜250Gauss)でなければならないため、ターゲット厚を
制限する必要が生じます。これによりターゲットの交換頻度
が増し、アプリケーションによっては装置の生産性を低減す
ることになります。

 ターゲットの厚みを最大にするためにマグネトロンソース
から生成される磁界強度を強くすることは可能ですが、鉄
(Fe)のような材料の場合、極めて高い磁界強度を使用した
場合でもターゲット厚は制限されてしまいます。また、ター
ゲットとマグネトロンソース内の磁石の引力によりターゲッ
ト取付け取外しが困難であるということがあります。
 二つ目の問題として、強磁性体材料スパッタリングに対す
る従来のアプローチではターゲットの使用効果が、非磁性材
料スパッタリングの場合と比較して低いことがあります。こ
の理由はターゲットエロージョンによる形状の変化がターゲ
ット表面上に磁界プロファイルに影響を与えることにありま
す。ターゲットがスパッタリングレーストラックの中心部で
局部的により多くスパッタされるにつれて、その部分の磁性
材料が少なくなり、それにより局所的にさらに強い磁性が発
生します。

 これにより多くの材料がスパッタされることで、局所的に
より強い磁界を発生させ、さらにはよりエロージョンが中心
点に収束されるという悪循環を生じます。この現象は一般的
にプラズマの「pinching(圧迫)」と呼ばれており、材料に
よっては5〜15%の消費率しか得ることができません。こ
の圧迫は磁性を帯びた板(Shunt plates)をターゲット裏側
に設置することである程度防ぐことができますが、この板の
厚みの分ターゲットの厚みはさらに制限されるだけでなく、
消費効率に関しても非磁性材料ターゲットの消費効率に近づ
くことはできません。つまり、問題は重大で、大部分のユー
ザーは強磁性体材料スパッタリングプロセスの非生産性を我
慢しなければなりません。
 この問題を解決する方法のひとつのオプションとしてマグ
ネトロンマグネットを移動(回転)するという方法がありま
す。これは従来から行われている方法で、圧迫効果を解消す
るためにプラズマをターゲット上で移動させるために使用さ
れます。良いデザインであれば、マグネトロンソースで40
%以上の高い使用率を得ることができますが、この強磁性体
材料ターゲットによって引きつけられる磁石を駆動すること
になるためソース自体が高価になります。また、磁石を移動
してもターゲットの厚みの問題は解決されていません。
 GENCOA社ではLOOPまたはLPと呼ぶマグネトロンソースを開
発しました。この特許は、現在出願中のため詳細はお見せす
ることはできませんが、皆様にご紹介する用意は整っており、
マーケティングおよび販売を開始しております。
 LOOPマグネティックスは基本的に強磁性体材料スパッタリ
ングの従来の問題を解決しています。実際の非常に厚いター
ゲットを使用して、例えば最大で12mmあるいは1/2インチ厚
の鉄(Fe)ターゲットを6インチ幅のマグネトロンソースを
使用することができます。しかしより重要なのは、ターゲッ
ト使用率が高い(35〜45%)ということです。つまり非
磁性体材料ターゲットの場合の従来型二極マグネトロンソー
スの使用率(約25%)よりも高く、GENCOA社の高使用効率型
(High Yeild-HY)多極マグネトロンソース(40%以上)と
並ぶ使用率まで高められています。
 性能面においては、強磁性体材料スパッタリングは他のスパ
ッタリングプロセスと同様に実利的に行うことができるように
なりました。鉄(Fe)ターゲットに対して比較を行えば、新型
の6インチ幅LOOPマグネトロンソースでは20〜30倍の長い
ターゲット寿命を実現することができます。またLOOPマグネト
ロンソースの価格は従来型の強磁場型(High Strength-HS)
マグネトロンソースと同様になっております。
 このLOOPソース、強磁性体材料スパッタリングを行っている
プロセス改善を課題にされているお客様はぜひご相談下さい。


GENCOA社製マグネトロンソースのほか、真空排気装置、真空チャ
ンバー、真空ガス導入系のことまで、川口液化ケミカル株式会社
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TEL 048-282-3665

E-mail : CutHere_info@klchem.co.jp

ありがとうございます

今日の埼玉のお天気は?
 5月10日 日曜日
 天気 はれ
 気温 28℃(PM7:00)

です。
 今日は気温が30℃以上に上がって
さいたま市や川口市では光化学スモッグ注意報が
発令されておりました。夏のような気温が早くも
始まりますね。

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