[发明专利]溅射设备和磁体单元

说明书

技术领域

本发明涉及溅射设备和磁体单元，或者更具体地涉及包括磁控阴极的溅射设备和设置在磁控阴极中的磁体单元。

背景技术

作为使用磁控阴极的溅射设备，以往已经公开有构造成使磁体单元摆动以便扩大靶的侵蚀区域并提高靶利用率的设备。例如，专利文献1公开了一种溅射设备，其包括具有大致矩形的平板状的靶保持件并且配备有构造成使具有大致矩形的磁体单元摆动的平面的磁控阴极。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开平10-88339号公报

发明内容

然而，存在着靶利用率上进一步改进的需求。

这里，将参照图5A、图5B和图6来描述在使矩形磁体单元相对于靶摆动的情况下的靶的侵蚀形状和靶利用率。

图5A和图5B是示出了大致矩形磁体单元相对于靶静止时形成在靶上的侵蚀的区域和形状的示意图。图5A是示出形成在靶上的侵蚀的平面图。在图5A中，侵蚀50代表在作为靶表面的xy平面上的侵蚀区域。由于进行了磁控放电，所以侵蚀50的区域被形成为如图5A所示的无端环形形状。图5B是沿着图5A中的VB-VB线截取的截面图，其示出了侵蚀50的截面形状。在图5B中，侵蚀50的两个谷部沿着图5A中的VB-VB线、即在垂直于大致矩形磁体单元的长边并垂直于靶表面的方向上并排地配置。

图6是示出了大致矩形磁体单元相对于靶静止时以及大致矩形磁体单元相对于靶摆动时形成在靶上的侵蚀的形状的模拟结果的截面图。在下文中，磁体单元相对于靶静止时形成在靶上的侵蚀将称作静止侵蚀50，而磁体单元相对于靶摆动时形成在靶上的侵蚀将称作摆动侵蚀51。

在图6中，图示在图中左、右且各包括两个谷部的侵蚀50的虚线和点线示出了当磁体单元700相对于靶分别位于左端和右端时将要形成在靶上的虚拟静止侵蚀的轮廓。在图6中，磁体单元700在磁体单元700的短边方向上摆动。因为磁体单元700相对于靶在区域L内摆动，所以静止侵蚀50相对于靶移位，并且因此在靶中形成摆动侵蚀51。注意，静止侵蚀50和摆动侵蚀51中的每一个都用其相对侵蚀深度指示，该相对侵蚀深度利用其最大侵蚀深度而被标准化。

如从图6清楚看出的，摆动侵蚀51大体上被分成静止侵蚀50随着摆动完全通过靶的区域A和静止侵蚀50随着摆动仅部分地通过靶的区域B。换言之，图6中指示为区域B的靶的在磁体单元的短边方向上的两端部未充分利用，而是留下来未被溅射。

本申请的发明人设想了一种使磁体宽度比在传统方法中的磁体宽度小的方法，以便有效地利用未充分形成侵蚀并且靶被留下来未被溅射的靶的两端部，并由此进一步提高了靶利用率。利用图6，将针对通过该方法提高了多少靶利用率给出说明。

图6中示出的摆动侵蚀51代表在短边方向上宽度W为120mm的磁体单元700在具有180mm的长度的区域L中摆动的情况下形成的侵蚀的模拟结果。例如，当磁体单元700的短边方向上的宽度从120mm减小至90mm时，标志着最大侵蚀深度的区域A可以被扩大并且靶利用率可以被提高。通过如上所述减小磁体单元的宽度W，理论上能够扩大标志着最大侵蚀深度的区域A并能够提高靶利用率。

然而，当基于该理论减小磁体单元的宽度W时，有以下问题：由磁体单元产生的在靶的表面上的漏磁通密度(leakage magnetic flux density)很可能被减少，因此难以获得在磁体单元的宽度W改变之前获得的漏磁通密度。

鉴于上述问题而做出本发明。本发明的目的是提供一种即使当磁体单元的宽度W被减小时也能够在靶的表面上获得充分的漏磁通密度的溅射设备和磁体单元。

为达到该目的，本发明的第一方面提供一种溅射设备，其包括：具有靶载置表面的靶保持件；和具有长边和短边且布置在靶保持件的与靶载置表面相反侧的表面附近的矩形的磁体单元。这里，磁体单元包括：在垂直于靶载置表面的方向上被磁化的第一磁体；以包围第一磁体的方式布置并且在垂直于靶载置表面的方向且在与第一磁体的磁化方向不同的相反方向上被磁化的第二磁体；和位于短边方向上第一磁体与第二磁体之间的一部分处并且在第一磁体与第二磁体之间的至少中央位置处的第三磁体，第三磁体在短边方向上被磁化。第三磁体包括：面对第二磁体并且具有与第二磁体的在靶保持件侧的表面的极性相同的极性的表面，和面对第一磁体并且具有与第一磁体的在靶保持件侧的表面的极性相同的极性的表面。