[發明專利]磁控濺射陰極、磁控濺射設備及制造磁性器件的方法

有效

• 申請號: 201010119100.8
• 申請日: 2010-02-24
• 公開（公告）號: CN101824600A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 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

本發明涉及一種磁控濺射陰極、磁控濺射設備及制造磁性 器件的方法。

背景技術

使用強磁性材料的濺射處理通常被用于制造諸如GMR頭 和TMR頭等磁頭、MRAM裝置和感應器。

在諸如濺射處理等真空制造過程中，傳統地，認為通過盡 可能地減少更換靶材所需的維護時間來提高操作率和降低制造 成本是重要的。為此，已經摸索了通過增加濺射靶材自身的厚 度和增加操作率來延長靶材壽命的方法。

在磁控濺射中，陰極磁體被設置在濺射靶材的后方，使得 在濺射靶材的放電面上形成閉合電路狀的磁場“隧道”。

在上述濺射處理中，特別地，在制造磁頭的過程中，使用 由諸如鐵鈷合金、鎳鐵合金等強磁性材料制成的濺射靶材。因 為這些強磁性材料具有很高的磁導率和飽和磁通密度，因此， 即使陰極磁體被安裝在由強磁性材料制成的濺射靶材的后方， 幾乎所有的磁力線都通過強磁性靶材的內部，因此，在靶材放 電面不形成磁性隧道，不能獲得足夠的磁場強度。

為了解決上述問題，傳統的濺射陰極已經采用了如下方法： 使靶材的形狀最優化，使得能夠有效地產生從置于靶材后方的 陰極磁體到靶材的前方的磁力線。

日本特表2005-509091號公報已經提出了如下方法：限制 主靶材和通過將靶材分成多個輔助靶材區域而形成的多個輔助 靶材之間的磁場并且使輔助靶材的高度比主靶材的高度大。

然而，作為通過將根據日本特表2005-509091號公報的方 法應用到由具有高的飽和磁通密度的材料、例如鐵鈷合金(飽 和磁通密度為2.4特斯拉)制成的靶材進行模擬來評估靶材面的 磁場的結果，幾乎所有的磁力線都通過主靶材的內部，并且與 主靶材的表面平行的磁場分量變得很小。

傳統地，為了通過延長靶材壽命而提高工具使用率(操作 率)，需要增加靶材的厚度，然而，如上所述，隨著磁體的厚度 的增加，靶材放電面(濺射面)上的磁場變得越來越小，并且 泄漏磁場將很快消失。也就是，如果靶材的厚度增加，則靶材 壽命被延長，因此，靶材的更換周期也被延長，結果，提高了 操作率，然而，如果靶材的厚度增加，則從靶材泄漏的磁場將 減少或消失。因此，傳統地，在實現在靶材放電面上形成足夠 的磁場和延長靶材壽命這兩方面上存在限制。

此外，傳統地，當具有高的磁導率和高的飽和磁通密度的 強磁性體被用作磁體時，即使使用日本特表2005-509091號公 報所說明的方法，也難以使足夠大的磁場泄漏到靶材放電面。

發明內容

因此，本發明的目的是提供即使當靶材材料是磁性體并且 厚和/或強磁性體被用作靶材時也能夠產生足以在靶材面上形 成放電所需的磁性隧道的磁場的磁控濺射陰極、磁控濺射設備 及制造磁性器件的方法。

為了實現上述目的，本發明的第一方面是磁控濺射陰極， 所述磁控濺射陰極包括：靶材，所述靶材具有：第一環狀槽， 其被設置于所述靶材的第一面；第一環狀突起，其被設置于所 述靶材的與所述第一面相反側的第二面上的至少與所述第一環 狀槽相對的位置；第二環狀槽，其被設置于所述第二面上的所 述第一環狀突起的外側和內側中的至少一側；以及第二環狀突 起，其被設置于所述第二面上的所述第二環狀槽的外側和內側 中的至少一側；第一磁體，其在所述靶材的所述第二面側位于 所述靶材的所述第一環狀槽的內側；第二磁體，其具有與所述 第一磁體的極性不同的極性，并且所述第二磁體在所述靶材的 所述第二面側位于所述靶材的所述第一環狀槽的外側，其中， 所述第一環狀槽、所述第二環狀槽、所述第一環狀突起和所述 第二環狀突起位于所述第一磁體和所述第二磁體之間。