專利名稱：磁控管濺射裝置用的磁體構(gòu)件、陰極單元以及磁控管濺射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁控管濺射裝置用的磁體構(gòu)件、陰極單元以及磁控管濺射裝置(以下 稱為"磁體構(gòu)件等")，更詳細(xì)地說，涉及以提高濺射靶利用率為目的磁控管濺射的 磁體構(gòu)件等的改良技術(shù)。
背景技術(shù)：
通過在真空中使離子(例如Ar離子)撞擊濺射耙材料，使濺射耙的原子飛出，使 該原子附著在與濺射靶材料對置的基板上，利用濺射現(xiàn)象的成膜方法向來已為人所知。
作為這樣的濺射現(xiàn)象的一個方法，磁控管濺射成膜法可以在濺射耙表面(與基板 對置的表面)上形成大于規(guī)定磁通密度的通道狀的泄漏磁場，因此能夠利用用洛倫茲 力捕捉發(fā)生濺射現(xiàn)象過程中產(chǎn)生的次級電子，使其進(jìn)行擺線運(yùn)動，從而可以增加與氬 氣的離子化撞擊的頻度，這樣可以在濺射靶表面附近的空間形成高密度等離子，使成 膜速度高速化。
然而，這樣的磁控管濺射成膜法存在這樣的缺點(diǎn)，即磁場強(qiáng)的區(qū)域的濺射靶材料 由于濺射而局部性快速減少，因而導(dǎo)致濺射耙的面內(nèi)的濺射量存在不均勻，濺射耙的 利用率差。向來， 一直在研究補(bǔ)償這種缺點(diǎn)所用的各種技術(shù)。
例如專利文獻(xiàn)1提出了使包含上述泄漏磁場形成所用的多個磁體、軛鐵、以及各 種連接構(gòu)件的整個磁氣裝置(磁體構(gòu)件)在濺射靶表面的面方向上搖動的磁體構(gòu)件的 驅(qū)動機(jī)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)1)。
如果采用這樣的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，則使磁體沿著濺射靶背面內(nèi)在面方向上移動，因此， 能夠與這樣的磁體的移動，連動改變?yōu)R射靶表面上的磁力線分布。其結(jié)果是，濺射靶 表面上的侵蝕促進(jìn)區(qū)域時刻都發(fā)生著周期性變化，能夠謀求在濺射時濺射靶的表面均 勻侵蝕。
專利文獻(xiàn)特開平4一329874號公報(圖3)

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1記載的磁體構(gòu)件的驅(qū)動機(jī)構(gòu)需要驅(qū)動整個磁體構(gòu)件，因此有導(dǎo) 致驅(qū)動機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化和大型化的缺點(diǎn)。
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而作出的，其目的在于，提供不使整個磁體構(gòu)件搖動， 而能夠借助于簡單的驅(qū)動機(jī)構(gòu)隨著時間的推移，改變?yōu)R射靶表面上的磁力線分布，同 時謀求濺射靶得到均勻侵蝕(wide erosion)的磁體構(gòu)件等。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的磁控管濺射裝置用的磁體構(gòu)件形成如下所述的結(jié)構(gòu)， 即具備配置于靶的背面?zhèn)?，而且配置得能夠形成達(dá)到靶表面上的主磁力線的主磁體； 配置于所述靶的背面?zhèn)?，配置得可形成能夠改變所述主磁力線形成的磁通密度分布的 矯正磁力線的校正磁體；配置于所述靶的背面?zhèn)鹊乃鲂Ｕ帕€的磁路；以及能夠 改變貫通所述磁路內(nèi)的所述校正磁力線的強(qiáng)度的磁場校正手段。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，不使整個磁體構(gòu)件搖動，而能夠借助于簡單的驅(qū)動機(jī)構(gòu)隨著時 間的經(jīng)過改變貫通此路內(nèi)的校正磁力線的強(qiáng)度，進(jìn)而在例如每一周期改變?yōu)R射靶表面 上的主磁力線分布(磁通密度分布)，謀求濺射耙得到均勻侵蝕。
上述磁場校正手段的一個例子是形成這樣的結(jié)構(gòu)，即具備在與所述校正磁體之間， 由處于規(guī)定的設(shè)置位置上的磁性材料構(gòu)成的可動體、以及驅(qū)動所述可動體以使所述設(shè) 定位置改變的驅(qū)動裝置。
借助于這樣的結(jié)構(gòu)，所能夠?qū)崿F(xiàn)的只不過是磁體構(gòu)件的一個構(gòu)件的可動體周期性 運(yùn)動的簡單的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
還有，在這里，也可以具備由支持所述主磁體的磁性材料構(gòu)成的板狀基體，所述 磁路形成包含該基體的結(jié)構(gòu)。這樣一來，能夠?qū)⒒w作為引導(dǎo)校正磁力線的磁路而有 效利用。
這樣的基體也可以由例如一對內(nèi)外部基體構(gòu)成，使所述校正磁體的磁矩的方向與 所述內(nèi)外部基體的面方向平行，利用所述內(nèi)外部基體夾著所述校正磁體。又，所述可動體的一個例子是與所述校正磁體的背面?zhèn)认鄬ε渲玫陌鍢?gòu)件。
這樣一來，在校正磁體的背面?zhèn)却嬖诤线m的空間，因此可望能夠容易地改變可動 體與校正磁體之間的距離。
還有，在這里也可以是所述磁路包含向所述靶背面突出的磁性構(gòu)件形成的凸部， 所述凸部跨越所述校正磁體配置，所述凸部的兩個端面分別連接于所述內(nèi)外部基體上。 這樣的凸部的一個例子是，凸部形成為彎曲的弓形構(gòu)件。
在這里，本發(fā)明的磁控管濺射裝置用的陰極單元形成這樣的結(jié)構(gòu)，即具備非磁性 金屬構(gòu)成的靶、配置于所述靶的背面?zhèn)鹊纳鲜鋈我豁?xiàng)記載的磁體構(gòu)件、以及對所述靶 提供規(guī)定的功率的電力源。
又，本發(fā)明的磁控管濺射裝置，具備容納上述記載的陰極單元以及與所述陰極單 元的所述靶對置的基板，能夠使內(nèi)部減壓的真空槽。
本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)從參照附圖對下述理想的實(shí)施形態(tài) 進(jìn)行的詳細(xì)說明中能夠清楚了解到。
如果采用本發(fā)明，可以得到不使整個磁體構(gòu)件搖動，而能夠借助于簡單的驅(qū)動機(jī) 構(gòu)隨著時間的經(jīng)過改變?yōu)R射靶表面上的磁力線分布，謀求濺射靶得到均勻侵蝕的磁體 構(gòu)件等。


圖1是包含本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的磁體構(gòu)件的陰極單元的俯視圖。
圖2是沿圖i的n —n剖面線的部分的陰極單元的立體圖。
圖3表示利用靜磁場模擬技術(shù)得到的本實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件的分析結(jié)果的一個例子。 圖4表示利用靜磁場模擬技術(shù)得到的本實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件的分析結(jié)果的一個例子。 圖5表示利用靜磁場模擬技術(shù)得到的本實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件的分析結(jié)果的一個例子。
符號說明10中央部永久磁體
11中間永久磁體
12可動體
13最外部永久磁體
14致動器
20耙
21A外部基體
21B內(nèi)部基體
22第1基板
23第2基板
24彎曲磁性構(gòu)件
24A彎曲內(nèi)表面
24B彎曲外表面
25上側(cè)磁力線
26下側(cè)磁力線
26A第1下側(cè)磁力線
26B第2下側(cè)磁力線
27內(nèi)側(cè)中間磁力線
28外側(cè)中間磁力線
29零點(diǎn)
100陰極單元
110磁體構(gòu)件
VI電源
BM1、BM2 零交叉位置
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的理想的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
圖1是包含本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件(磁場形成手段)的陰極單元的俯視圖。又，圖2是沿圖i的n — n剖面線的部分的陰極單元的立體圖。
還有，在圖i中為了作圖的簡化，只將磁體構(gòu)件iio的磁體剖面表示出。
又為了方便，在圖l和圖2中(圖3也相同)，以靶20的寬度方向?yàn)閄方向，以 靶20的厚度方向?yàn)閅方向，對陰極單元100的各構(gòu)成部件進(jìn)行說明。
而且圖2的磁體構(gòu)件IIO的各構(gòu)成部件的縱深方向(垂直于X方向和Y方向的方 向)以區(qū)隔為規(guī)定厚度的形態(tài)表示，但是這樣的構(gòu)成部件實(shí)際上以相同的剖面形狀在 縱深方向延伸構(gòu)成，這種情況參照圖1能夠更容易理解。
本實(shí)施形態(tài)的陰極單元100，如圖2所示，主要具備鋁(A1)等非磁性金屬構(gòu)成的矩 形的靶20和配置于該靶20的背面20B —側(cè)、具有多個磁體的磁體構(gòu)件100所構(gòu)成。
靶20是將覆蓋與其對置的基板(未圖示)的薄膜的母體材料，以將等離子體中的 Ar離子(正離子)拉到近旁為目的，利用電源V1供電使其成為陰極。
又，在這里，容納陰極單元100和基板，能夠使內(nèi)部減壓的磁控管濺射裝置用的 真空槽(未圖示)作為陽極并且接地。
還有，在濺射現(xiàn)象的發(fā)生過程中，利用封閉等離子體用的通道狀的泄漏磁場在耙 20的表面附近形成包含Ar離子的高密度等離子體，另一方面，靶20的構(gòu)成原子(在 這里是鋁原子)由于該Ar離子的碰撞能量的作用從靶表面被打出來，被打出來的原子 堆積在基板上，這種技術(shù)是眾所周知的，在這里不詳細(xì)敘述。
磁體構(gòu)件U0如圖2所示，具有用強(qiáng)磁性不銹鋼或鐵制作的一對外部基體21A和 內(nèi)部基體21B。
外部基體21A利用在俯視情況下與耙20的外形尺寸大致相同的外周面、以及板狀 而且是長圓環(huán)狀的中間永磁體11 (將在下面敘述)能夠嵌入，與其外形尺寸大致相同 的內(nèi)周面區(qū)隔，形成具有長圓孔的環(huán)狀而且是板狀的形態(tài)。
又，內(nèi)部基體21B在俯視情況下形成能夠嵌入中間永磁體11的長圓孔的長圓板狀 的形態(tài)。
還有，在這里，在這些內(nèi)外部基體21A、 21B上，配置磁體或磁性部件，使這些 部件分別在靶20表面20A近旁的上方空間形成封閉等離子體用的通道狀漏磁場(詳細(xì) 情況將在下面敘述)。
還有，磁體構(gòu)件110的各構(gòu)成部件(內(nèi)外部基體21A、 21B、磁體和磁性構(gòu)件)和 靶20等實(shí)際上利用適當(dāng)?shù)墓潭ㄊ侄喂潭橐徽w，但是在這里省略了這樣進(jìn)行固定的 固定手段的圖示和說明。
作為磁體構(gòu)件110的第1主磁體，如圖1和圖2所示，在靶20的背面20B—側(cè)， 位于耙20的寬度方向(X方向)的中央部的大致為長方形狀的中央部永磁體10 (內(nèi)部 磁體)，以在俯視情況下使該磁體10的長度方向中心線與靶20的長邊方向中心線一 致的棒狀的形態(tài)，配置于圖2所示的內(nèi)部基體21B上放置的第l基板22的上表面。
該中央部永久磁體IO，如圖2所示，具有使中央部永久磁體10內(nèi)的磁矩的方向發(fā)生于Y方向的反方向(從靶20的表面20A指向背面20B的方向)的N極和S極，中 央部永久磁體10的N極一側(cè)與靶20的背面20B的中央部接觸，中央部永磁體10的S 極一側(cè)與利用磁性材料(例如強(qiáng)磁性不銹鋼或鐵)制作的第l基板22的上表面接觸， 而且隔著該第1基板22與上述內(nèi)部基體21B的中央部相對。
作為磁體構(gòu)件110的第2主磁體，如圖1和圖2所示，在靶20的背面20B—側(cè)， 位于靶20的寬度方向(X方向)的端部附近內(nèi)側(cè)的大致為長圓筒狀的最外部永久磁體 13 (外部磁體)，在俯視的情況下在形成沿著耙20的端部周圍的環(huán)狀狀態(tài)下，配置于 圖2所示的外部基體20A上放置的第2基板23的上表面。
該最外部永久磁體13，如圖2所示，具有在Y方向(從耙20的背面20B指向表 面20A的方向)產(chǎn)生最外部永久磁體13內(nèi)的磁矩的方向的N極和S極，最外部永久 磁體13的S極一側(cè)與靶20的背面20B的周邊部接觸，最外部永久磁體13的N極一 側(cè)與磁性材料(例如強(qiáng)磁性不銹鋼或鐵)制作的第2基板23的上表面接觸，而且隔著 該第2基板23與上述外部基體21A的周邊部相對。
作為磁體構(gòu)件IIO的校正磁體，如圖1和圖2所示，在靶20的背面20B—側(cè)，位 于中央部永久磁體IO與最外部永久磁體13之間的X方向大致中央，俯視情況下為長 圓環(huán)狀，而且是板狀的中間永久磁體11由內(nèi)外部基體21A、 21B夾著構(gòu)成。
還有，在這里，如圖2所示，中央永久磁體11的厚度與內(nèi)外部基體21A、 21B大 致相同，因此中央永久磁體11與內(nèi)外部基體21A、21B之間不存在階梯。這些構(gòu)件21A、 21B、 ll在外形上分別一體化，形成猶如單一的矩形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。
又，該中間永久磁體11如圖2所示，具有在X方向的相反方向(從靶20的端部 指向中央部的方向)上產(chǎn)生中間永久磁體11內(nèi)的磁矩的方向的N極和S極，中間永久 磁體11的S極一側(cè)與內(nèi)部基體21B的外周面接觸，中間永久磁體11的N極一側(cè)與外 部基體21A的內(nèi)周面接觸。即內(nèi)外部基體21A、 21B形成為使中間永久磁體11內(nèi)的磁 矩的方向與這些內(nèi)外部基體21A、 21B的面方向平行，并且夾著中間永久磁體11的結(jié) 構(gòu)。
還有，以上所述的永久磁體IO、 11、 13用公知的各種磁體材料構(gòu)成，但是在將這 些永久磁體10、 11、 13浸漬于對靶20的背面20B進(jìn)行冷卻的冷卻水中使用的情況下， 最好是對磁體表面進(jìn)行防銹加工或選用不容易生銹的磁體材料(例如鐵氧體磁體)。
彎曲為弓形，利用磁性材料(強(qiáng)磁性不銹鋼或鐵)制作的彎曲磁性構(gòu)件24 (凸部 的強(qiáng)磁性體)，如圖2所示，具有與靶20的背面20B平行的兩個端面，使其端面的一 方與內(nèi)部基體21B的表面接觸，該端面的另一方與外部基體21A的表面接觸，通過形 成這樣的結(jié)構(gòu)使彎曲磁性構(gòu)件24跨越中間永久磁體11，形成在內(nèi)外部基體21A、 21B 之間架橋的結(jié)構(gòu)。
又，該彎曲磁性構(gòu)件24在俯視的情況下呈大致為長圓環(huán)狀的形態(tài)。更詳細(xì)地說， 該彎曲磁性構(gòu)件24具有在靶20的厚度方向(Y方向)上向靶20的背面20B以相同的曲率彎曲為凸?fàn)畹膹澢鷥?nèi)表面24A和彎曲外表面24B，以彎曲內(nèi)外表面24A、 24B之 間的間隔為壁厚的假想的大致長圓斷面的筒體，形成為以上述端面為界的半個長圓形。
而且彎曲磁性構(gòu)件24的彎曲外表面24B的X方向兩端之一與第1基板22的側(cè)面 接觸，另一端與第2基板23的側(cè)面接觸。
這樣一來，利用彎曲磁性構(gòu)件24和內(nèi)外基體21A、 21B的一部分(正確地說，利 用中央永久磁體11的各磁極與彎曲磁性構(gòu)件24的各端面之間存在的內(nèi)外基體21A、 21B的部位)形成中間永久磁體ll產(chǎn)生的校正磁力線的磁路。利用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠 將內(nèi)外基體21A、 21B作為引導(dǎo)第2下側(cè)磁力線26B的磁路使用，有助于磁性構(gòu)件的 有效利用。
還有，磁路形成為使中間永久磁體11的N極發(fā)出的磁力線再度返回中間永久磁體 11的S極，封閉引導(dǎo)校正磁力線的結(jié)構(gòu)，而校正磁力線的具體形態(tài)將在稍后詳細(xì)敘述。
還有，在這里，也可以使彎曲外表面24B的Y方向頂點(diǎn)與靶20的背面20B接觸， 又可以在彎曲外表面24B的Y方向頂點(diǎn)與耙20的背面20B之間設(shè)置適當(dāng)大小的間隙 (未圖示)。
通過使兩者接觸，中間永久磁體11與靶20之間的距離縮短，有時候能夠使由該 磁體帶來的，對封閉等離子體的磁場的形成有貢獻(xiàn)的磁能，有效地發(fā)揮其效果。
通過在兩者之間確保間隙，有時候在利用冷卻水使靶20的背面20B冷卻時是有利 的。例如采用在裝冷卻水的冷卻水容器(未圖示)中，將整個磁體構(gòu)件110全部浸入 其中的冷卻結(jié)構(gòu)的情況下，使冷卻水流過該間隙，能夠使冷卻水與耙20的背面20B之 間有高效率的熱交換。而且為了采用使能夠通冷卻水的中空的矩形背板(未圖示)與 靶20的背面20B接觸的形態(tài)的冷卻結(jié)構(gòu)，作為插入背板的空間，這樣的間隙是不可缺 少的。
又，能夠改變中間永久磁體11產(chǎn)生的校正磁力線的強(qiáng)度的磁場校正手段的構(gòu)成部 件，包括在與中間永久磁體ll之間，處于規(guī)定的設(shè)定位置的磁性材料(例如強(qiáng)磁性不 銹鋼或鐵)的可動體12、以及驅(qū)動可動體12使該設(shè)置位置改變的致動器(驅(qū)動裝置 14)。
可動體12在俯視情況下呈與中間永久磁體11相同尺寸的形狀，在圖2中，在俯 視時與中間永久磁體11 一致形態(tài)的可動體12呈現(xiàn)與中間永久磁體11的背面對置地相 連配置的狀態(tài)。
如果將可動體11與中間永久磁體11的背面?zhèn)葘χ门渲?，則在中間永久磁體11的 背面?zhèn)却嬖谶m當(dāng)?shù)目臻g，因此能夠容易地改變可動體12與中間永久磁體11之間的距 離，而合適的。
又，利用適當(dāng)?shù)目刂剖侄?微處理器等，未圖示)控制的致動器14，能夠每一定 周期搖動該可動體11，使其從兩者接觸的狀態(tài)到離開規(guī)定的設(shè)定距離的狀態(tài)。例如搖 動到向下方(Y方向的反方向)離開的狀態(tài)。當(dāng)然，也可以利用致動器14使該可動體11周期性地在X方向偏移開，形成能夠 由靶20的濺射狀態(tài)決定可動體11的開始移動時間和移動速度的結(jié)構(gòu)。
下面對利用靜磁場模擬技術(shù)檢測以上所述的靶20磁化的磁通密度分布的檢測結(jié)果
進(jìn)行說明。
與圖2所示的形狀大致相同的分析模型被網(wǎng)狀分隔為數(shù)值計算用的單位解析區(qū)域， 生成于計算機(jī)上，向相當(dāng)于磁體構(gòu)件IIO的各構(gòu)成部件的網(wǎng)狀區(qū)域、相當(dāng)于耙20的網(wǎng) 狀區(qū)域、以及他們的邊界網(wǎng)狀區(qū)域輸入各種合適的材料物性數(shù)據(jù)和邊界條件數(shù)據(jù)。
還有，作為分析求解器使用通用的磁場分析軟件(INFOLYTICA公司制造的 "MagNet，，)。
圖3、圖4以及圖5都表示利用靜磁場模擬技術(shù)得到的本實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件的分 析結(jié)果的一個例子。
圖3表示分析模型中的磁通密度分布(等高面)以及磁通密度矢量，表示沿著圖1 的II一II線的二維斷面的分析結(jié)果圖。
但是在這里，省略了各磁體IO、 11、 13內(nèi)的磁通密度矢量的表示。
圖4 (b)表示橫軸為靶表面的X方向的位置，縱軸為靶表面上的磁通密度的Y方 向分量，使用分析結(jié)果得到的數(shù)值數(shù)據(jù)將兩者的關(guān)系作圖的情況，如圖4 (a)所示， 是使可動體12與中央永久磁體11相互接觸時的分析結(jié)果圖。
圖5 (b)表示橫軸為靶表面的X方向的位置，縱軸為靶表面上的磁通密度的Y方 向分量，使用分析結(jié)果得到的數(shù)值數(shù)據(jù)將兩者的關(guān)系作圖的情況，如圖5 (a)所示， 是使可動體12與中央永久磁體11兩者保持規(guī)定的設(shè)定距離時的分析結(jié)果圖。
還有，在這里，圖3中利用灰度表示的磁通密度的等高圖是磁通密度的矢量分量 的合計(絕對值)的高低分布(磁通密度分布)，隨著從淡灰色區(qū)域到深灰色區(qū)域移 動，磁通密度越來越高(但是該磁通密度的上限定為500G)。
還有，如果參照這樣的磁通密度的等高圖或矢量圖，則能夠理解磁力線為各點(diǎn)上 的曲線方向與該點(diǎn)的磁場方向一致的曲線。
但是在圖3中，雖然盡可能仿效分析用計算機(jī)輸出的磁通密度的等高圖和矢量圖， 但是為了容易理解這些內(nèi)容，將計算機(jī)輸出的磁通密度分布簡化表示，同時用假想地 劃粗的二點(diǎn)鎖線分別表示上側(cè)磁力線25、下側(cè)磁力線26 (第1下側(cè)磁力線26A、第2 下側(cè)磁力線26B)、內(nèi)側(cè)中間磁力線27、以及外側(cè)中間磁力線28。
根據(jù)圖3，在靶20的內(nèi)部形成上側(cè)磁力線25和下側(cè)磁力線26 (第1下側(cè)磁力線 26A、第2下側(cè)磁力線26B)，使磁通密度的X方向的矢量分量(靶20的寬度方向的 分量)相互抵消，形成內(nèi)側(cè)中間磁力線27和外側(cè)中間磁力線28，使磁通密度的Y方 向矢量分量(靶20的厚度方向的分量)相互抵消。
上側(cè)磁力線25 (主磁力線)，詳細(xì)地說，從中央部永久磁體10的N極出發(fā)，到 達(dá)靶20的表面20A，在磁通密度的Y方向矢量分量和X方向矢量分量大致為0的0點(diǎn)29的正上方的靶20的內(nèi)部在大致平行于X方向的方向上延伸，彎曲為弓形通過該 內(nèi)部，并且進(jìn)入最外部永久磁體13的S極。
在這里，下側(cè)磁力線26包含以下所述的第1下側(cè)磁力線26A和第2下側(cè)磁力線 26B (校正磁力線)。
第1下側(cè)磁力線26A從最外部永久磁體13的N極出發(fā)，通過第2基板23，進(jìn)入 0點(diǎn)29的正下方的彎曲磁性構(gòu)件24的內(nèi)部，以X方向的反方向大致平行延伸，按照 該彎曲磁性構(gòu)件24的形態(tài)彎曲為弓形，同時通過第l基板22進(jìn)入中央部永久磁體10 的S極。
第2下側(cè)磁力線26B利用下面所述的可動體12的移動動作改變其強(qiáng)度，從中間永 久磁體11的N極出發(fā)，通過外部基體21A,進(jìn)入0點(diǎn)29的正下方的彎曲磁性構(gòu)件24 的內(nèi)部，在平行于X方向的反方向的方向上延伸，按照該彎曲磁性構(gòu)件24的形態(tài)彎曲 為弓形，同時通過內(nèi)部基體21B,返回中間永久磁體10的S極。
還有，該第2下側(cè)磁力線26B與貫通中間永久磁體11內(nèi)部的磁力線形成環(huán)狀的磁路。
又，內(nèi)側(cè)中間磁力線27從中央部永久磁體10的N極出發(fā)到達(dá)耙20的厚度方向的 中途，在靶20內(nèi)部彎曲為弓形地延伸，與Y軸方向的反方向大致平行地通過0點(diǎn)29 的旁邊(從0點(diǎn)29向X方向負(fù)側(cè)的位置)進(jìn)入彎曲磁性構(gòu)件24。
又，外側(cè)中間磁力線28從彎曲磁性構(gòu)件24出發(fā)，與Y軸方向大致平行地通過0 點(diǎn)29的旁邊(從0點(diǎn)29向X方向正側(cè)的位置)到達(dá)靶20的厚度方向的中途，通過其 內(nèi)部弓形彎曲地延伸，進(jìn)入最外部永久磁體13的S極。
然后如圖3所示，這些磁力線25、 26、 27、 28所包圍的區(qū)域內(nèi)形成0點(diǎn)29。還有， 在這里，這樣的0點(diǎn)29存在于靶20的背面20b與彎曲磁性構(gòu)件24的頂點(diǎn)的接觸點(diǎn)近 旁。
這樣將0點(diǎn)29置于對靶20的構(gòu)成(厚度和材料等)合適的最佳位置上，能夠正 確地調(diào)整封閉靶20的表面20A上的等離子體用的泄漏磁場。
更詳細(xì)地說，泄漏到靶20的表面20A的表面20A近旁的泄漏磁場中的平行于表 面20A (X方向)的磁通密度分量(以下稱為"平行磁通密度")，作為封閉等離子 體用的泄漏磁場起作用。
在本磁體構(gòu)件110中，在靶20的表面20A的方向的全部區(qū)域上，上述平行磁體密 度維持于規(guī)定的磁通密度BS (例如200 300G)以上，作為其結(jié)果，可以謀求對靶20 既高效率又均勻侵蝕。
又，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知將上述泄漏磁場中的垂直于表面20A (Y方向)的磁通密度分 量(以下稱為"垂直磁通密度")維持于O附近的靶的部分比較快地因?yàn)R射而消耗。
在本磁體構(gòu)件110中，垂直磁通密度大致為0的零交叉位置(例如圖4(b)的BM1 和圖5的BM2的位置)正好形成于靶20的表面20A的X方向上，其結(jié)果是，有利于磁能的有效利用，能夠謀求靶20的均勻侵蝕。
因此，如果采用本實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件110，則能夠形成包圍耙20的適當(dāng)?shù)胤?例 如背面20B近旁)存在的0點(diǎn)29的上側(cè)磁力線25、下側(cè)磁力線26 (第1下側(cè)磁力線 26A、第2下側(cè)磁力線26B)、內(nèi)側(cè)中間磁力線27、以及外側(cè)中間磁力線28構(gòu)成的四 方向磁場，因此能夠?qū)崿F(xiàn)靶20的局部濺射得到抑制的均勻侵蝕，提高靶的利用效率， 進(jìn)而能夠延長靶20的替換周期，能夠提高平面型磁控管裝置的開動效率。
又，在這里，如圖4和圖5所示，通過周期性改變可動體12與中間永久磁體11 之間的距離，能夠周期性改變垂直磁通密度大致為0的靶20的表面20A上的X方向 的位置(以下稱為"零交叉位置")。
也就是說，通過使與可動體12保持距離的中間永久磁體11 (圖5)和可動體12 接觸(圖4)，從中間永久磁體11發(fā)出的磁力線的一部分短路，其結(jié)果造成貫通磁路 的內(nèi)外部基體21A、 21B內(nèi)的第2下側(cè)磁力線26B (校正磁力線)的強(qiáng)度發(fā)生變化。
這樣一來，靶20的表面20A上的上側(cè)磁力線25 (主磁力線)的磁通密度分布也 能發(fā)生變化，因此可以推定，圖5 (可動體12與中間永久磁體11保持間隔的狀態(tài))垂 直磁通密度大約為0的兩個地方的零交叉位置BM2，會沿著靶20的表面20像圖4(可 動體12與中間永久磁體11接觸的狀態(tài))的垂直磁通密度為0的兩個地方的零交叉位 置BM1那樣，周期性地向X方向(從耙20的中央部向端部方向)移動。
因此，如果采用本實(shí)施形態(tài)的磁體構(gòu)件110，則通過采用不使整個磁體構(gòu)件110 搖動，而僅僅只使磁體構(gòu)件IIO的一個部件的可動體12，相對于中間永久磁體11隨著 時間經(jīng)過而運(yùn)動的簡單的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，能夠使通過彎曲磁性構(gòu)件24內(nèi)的第2下側(cè)磁力線 26B (校正磁力線)的強(qiáng)度隨著時間的經(jīng)過而變更，進(jìn)而能夠按一定周期改變靶20的 表面20A上的磁力線分布(磁通密度分布)，謀求靶20的均勻侵蝕。
根據(jù)上面所述，對于本行業(yè)的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的許多改良和其他實(shí)施 形態(tài)是明顯的。從而，上述說明只以該解釋為例示，是為向本行業(yè)的普通技術(shù)人員示 教執(zhí)行本發(fā)明的最佳形態(tài)這一目的而提供的。在不脫離本發(fā)明的精神的條件下，其結(jié) 構(gòu)和/或功能的細(xì)節(jié)可以有實(shí)質(zhì)性變更。
工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明的磁體構(gòu)件作為例如磁控管濺射裝置用的磁場形成手段是有用的。
權(quán)利要求
1.一種磁控管濺射裝置用的磁體構(gòu)件，其特征在于，具備配置于靶的背面?zhèn)?，而且配置得能夠形成達(dá)到所述靶表面上的主磁力線的主磁體、配置于所述靶的背面?zhèn)龋渲玫每尚纬赡軌蚋淖兯鲋鞔帕€形成的磁通密度分布的校正磁力線的校正磁體、配置于所述靶的背面?zhèn)鹊乃鲂Ｕ帕€的磁路、以及能夠改變貫通所述磁路內(nèi)的所述校正磁力線的強(qiáng)度的磁場校正手段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁體構(gòu)件，其特征在于，所述磁場校正手段具備在與所 述校正磁體之間由處于規(guī)定的設(shè)置位置上的磁性材料構(gòu)成的可動體、以及驅(qū)動所述可 動體，以使所述設(shè)定位置改變的驅(qū)動裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁體構(gòu)件，其特征在于，具備由支持所述主磁體的磁性 材料構(gòu)成的板狀基體，所述磁路形成包含所述基體的結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁體構(gòu)件，其特征在于， 所述基體由一對內(nèi)外部基體構(gòu)成，使所述校正磁體的磁矩的方向與所述內(nèi)外部基體的面方向平行，利用所述內(nèi)外部 基體夾著所述校正磁體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁體構(gòu)件，其特征在于，所述可動體是與所述校正磁體 的背面?zhèn)认鄬ε渲玫陌鍢?gòu)件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁體構(gòu)件，其特征在于，所述磁路包含向所述靶背面突 出的磁性構(gòu)件形成的凸部，所述凸部跨越所述校正磁體配置，所述凸部的兩個端面分別連接于所述內(nèi)外部基 體上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁體構(gòu)件，其特征在于，所述凸部形成為彎曲的弓形。
8. —種磁控管濺射裝置用的陰極單元，其特征在于，具備非磁性金屬構(gòu)成的靶、 配置于所述靶的背面?zhèn)鹊臋?quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)記載的磁體構(gòu)件、以及對所述靶提 供規(guī)定的功率的電力源。
9. 一種磁控管濺射裝置，其特征在于，具備容納權(quán)利要求8所述的陰極單元以及 與所述陰極單元的所述靶對置的基板的，能夠使內(nèi)部減壓的真空槽。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠利用簡單的驅(qū)動機(jī)構(gòu)改變靶表面上的磁力線分布，謀求靶的均勻侵蝕的磁體構(gòu)件。磁體構(gòu)件(110)具備配置于靶(20)的背面(20B)一側(cè)，而且配置得能夠形成達(dá)到靶(20A)表面的主磁力線的主磁體(10、13)、配置于所述靶(20)的背面(20B)一側(cè)，配置得可形成能夠改變主磁力線形成的磁通密度分布的校正磁力線的校正磁體(11)、配置于所述靶(20)的背面(20B)一側(cè)的所述校正磁力線的磁路(21A、21B、24)、以及能夠改變貫通磁路(21A、21B、24)內(nèi)部的校正磁力線的強(qiáng)度的磁場校正手段(12、14)。
文檔編號C23C14/35GK101300372SQ20068004117
公開日2008年11月5日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者堀崇展, 巖崎安邦, 米山信夫, 近藤隆彥 申請人:新明和工業(yè)株式會社