[發明專利]磁鐵單元和磁控濺射裝置

有效

• 申請號: 200980118213.1
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN102037154A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 遠藤徹哉;愛因斯坦·諾埃爾·阿巴拉
• 申請（專利權）人: 佳能安內華股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種在濺射過程中配置在用于將靶(target)支承在前表面側的陰極電極的背面側的磁鐵單元的構造的改進、以及具有該磁鐵單元的磁控濺射(magnetron?sputtering)裝置。

背景技術

磁控濺射裝置利用配置在用于支承靶的陰極電極的背面側的磁鐵單元在靶的放電面上產生磁控體(magnetron)，然后封入等離子體而使該等離子體具有高密度。然后，使由該裝置產生的等離子體的離子撞擊靶，從而將靶上的物質彈飛而附著在基板上，形成薄膜。

因而，成膜率強烈地依賴于泄漏磁場強度和施加在靶上的電場強度。特別是，磁鐵單元的磁控強度對等離子體密度的影響很大，且影響成膜在基板上的薄膜的膜厚分布。一般而言，磁控強度越高，對應的靶的等離子密度越高從而濺射率越高，因此在對應的基板位置上的成膜率也越高。

另外，圖15是表示一邊使基板通過靶的前方一邊進行成膜的磁控濺射裝置的說明圖。在圖15中，在該種通過式成膜系統中，如圖15的(A)所示，通常使基板87與矩形的靶86的長度方向正交地通過。因而，如圖15的(C)所示，來自靶86的長度方向兩端部的濺射粒子較少，如圖15的(B)所示，在基板87的兩端部上膜厚變薄，從而導致膜厚分布不佳。因此，如圖15的(D)所示，通過增加靶86的長度方向上的長度、且相應地增大陰極電極以及磁鐵單元80，以便改善膜厚分布的不佳。

但是，為了不使基板的兩端部的膜厚變薄而增加靶的長度的這一做法，必然增加靶材料的消耗量，結果增大運行成本。

從上述方面出發，以往提出了用于對成膜在基板上的薄膜的膜厚分布進行調整的各種方法。例如，以往提出了這樣一種技術，即、設置各靶的最佳的磁體(magnet)高度來調整與要改善基板上的薄膜的膜厚分布的區域相對應的靶上的磁場強度，從而實現改善膜厚分布(參照專利文獻1)。即、該膜厚調整方法是這樣一種方法，即、通過提高與基板上的薄膜膜厚較薄的區域相對應的靶上的磁場強度來提高成膜率而增加膜厚從而改善膜厚分布。

此外，以往還提出了這樣一種技術，即、由中心磁鐵、以及圍著該中心磁鐵且極性與該中心磁鐵的極性不同的環狀的外周磁鐵構成，在中心磁鐵的兩端部形成T字部，增大兩端的磁軌(track)，從而改善基板上的薄膜的膜厚分布(參照專利文獻2)。

專利文獻1：日本特公平7-26202號公報

專利文獻2：日本特許第3798039號公報

但是，在專利文獻1的通過設置最佳的磁鐵高度來調整磁場強度的技術中，在靶為磁體、強磁體的情況下，必須增加放電點火所需要的靶上的泄漏磁場強度。例如，在靶材料為FeCo那樣的強磁體的情況下，使用NdFeB材料作為磁體。即使使用這樣強磁性的磁體材料，也很難得到能使FeCo那樣的強磁體靶放電點火的磁場強度。在該種狀況下即使改變磁體材料的高度，也無法將靶上的磁場強度增強到能調整膜厚分布那樣的程度。

另外，在專利文獻2的技術中，在使用強磁體等作為靶材的情況下，為了磁力線容易在靶的內部通過，因此磁軌為切掉(shortcut)角部而形成的形狀。因此，只在中心磁鐵的兩端部形成T字部并不能調整磁軌的長度。為了增加靶的兩端部的磁軌的長度，如圖16所示，必須增加T字部的寬度方向的長度A，但該長度A卻受到磁鐵寬度B的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不管靶的磁性特性是強是弱、且不增加靶的長度、寬度就能使成膜在基板上的薄膜的膜厚分布均勻的磁鐵單元以及磁控濺射裝置。

為了達到上述目的而做成的本發明的結構如下所述。

即、本發明提供一種磁控濺射裝置的磁鐵單元，該磁鐵單元被配置在用于支承矩形的靶的陰極電極的背面側，其包括：磁軛(yoke)，其由強磁性板材構成；環狀的外周磁鐵，其沿著上述靶的輪廓配置在該磁軛上；內部磁鐵，其配置在上述磁軛上的上述外周磁鐵的內部且極性與上述外周磁鐵的極性不同，利用上述外周磁鐵和上述內部磁鐵形成磁軌，該磁軌作為在上述靶上產生的磁力線的切線與上述靶面平行那樣的區域的集合，其特征在于，該磁鐵單元還包括：n(n是2以上的正整數)根延伸磁極部，其自上述內部磁鐵的中央部朝著長度方向的兩側延伸且接近上述外周磁鐵的長度方向的兩端；n-1根突出磁極部，其自上述外周磁鐵的兩端內側朝著長度方向的內方突出且位于上述n根延伸磁極部之間，上述n根延伸磁極部和上述n-1根突出磁極部在上述磁軌的長度方向的兩端部形成數量為2n-1的折回形狀部。