CN104487607B - 溅射设备和磁体单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了当磁体单元的宽度被减小时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。该溅射设备设置有靶保持件以及具有长边和短边的矩形磁体单元。磁体单元具有：第一磁体；布置在第一磁体周围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；第三磁体，该第三磁体在短边方向上的第一磁体与第二磁体之间的至少中央位置并且在短边方向上在第一磁体和第二磁体之间的区域的一部分被磁化。第三磁体的面对第二磁体的表面具有与第二磁体的在靶保持件侧的表面相同的极性，并且第三磁体的面对第一磁体的表面具有与第一磁体的在靶保持件侧的表面相同的极性。

Description

溅射设备和磁体单元
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。
同时，本发明的第二方面提供一种具有长边和短边的矩形的磁体单元，磁体单元包括：磁体载置表面；在垂直于磁体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磁体载置表面的方向且在与第一磁体的磁化方向不同的相反的方向上被磁化的第二磁体；和位于短边方向上在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。这里，第三磁体包括：面对第二磁体并且具有与第二磁体的在与磁体载置表面相反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与磁体载置表面相反侧的表面的极性相同的极性的表面。
根据本发明，与传统的示例相比，可以增加靶的表面上的漏磁通密度。因此，能够提供一种通过减小磁体单元的宽度来提高靶利用率的溅射设备和磁控单元。
附图说明
图1是说明适用于本发明的实施方式的溅射设备的构造的示意性截面图。
图2是说明根据本发明的实施方式的磁体单元的细节的平面图。
图3是沿着图2中的III-III线截取的截面图。
图4是说明包括第一磁体、第二磁体以及由板状磁性材料制成并用作磁体载置部的磁轭的传统的磁体单元的平面图。
图5A是由具有大致矩形的磁体单元形成的环状侵蚀的示意性平面图。
图5B是沿着图5A中的VB-VB线截取的截面图。
图6是示出当磁体单元的短边方向上的宽度等于120mm时在靶上形成的静止侵蚀和摆动侵蚀的模拟结果的截面图。
图7是示出当根据本发明的实施方式的磁体单元的短边方向上的宽度等于90mm时在靶上形成的静止侵蚀和摆动侵蚀的模拟结果的截面图。
图8A是说明包括第一磁体、第二磁体以及由板状磁性材料制成并用作磁体载置部的磁轭的传统的磁体单元的截面图。
图8B是说明包括第一磁体、第二磁体以及由板状磁性材料制成并用作磁体载置部的磁轭的传统的磁体单元的截面图。
图8C是说明包括第一磁体、第二磁体以及由板状磁性材料制成并用作磁体载置部的磁轭的传统的磁体单元的截面图。
图9图示了示出由具有传统结构的磁体单元形成的磁环和由根据本发明的实施方式的磁体单元形成的磁环的视图。
图10是说明根据本发明的实施方式的磁体单元的尺寸的平面图。
图11A是用于说明在本发明的另一实施方式中从磁体载置表面到第一至第三磁体的位于与磁体载置表面相反侧的各个表面的距离的视图。
图11B是用于说明在本发明的其他实施方式中从磁体载置表面到第一至第三磁体的位于与磁体载置表面相反侧的各个表面的距离的视图。
图11C是用于说明在本发明的其他实施方式中从磁体载置表面到第一至第三磁体的位于与磁体载置表面相反侧的各个表面的距离的视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面将基于附图来描述本发明的典型实施方式。注意，本发明并不只限于该实施方式，并且能够在不脱离本发明的精神的范围内进行各种改变。
图1是说明适用于该实施方式的溅射设备的构造的示意性截面图。图1中示出的x方向代表靶5以及磁体单元7的短边方向，该方向是磁体单元7的摆动方向。
如图1所示，溅射设备包括作为主要构成要素的室3、磁控阴极40和基板保持件2。另外，溅射设备包括用于将溅射沉积处理所必要的电力施加至靶保持件4的电源13。靶5所接合的靶保持件4经由绝缘体6附接至室3(真空室)。绝缘体6是在室3与靶保持件4之间建立电绝缘的构件。室3、靶保持件4和绝缘体6共同形成能够实现抽真空的处理室14。
靶保持件4设置有靶5通过粘合接合至其上的靶附接表面(靶载置表面)4a。靶附接表面4a形成为面对基板保持件2的平滑表面。靶5是待被沉积的材料，其如之前所述被粘合至靶保持件4的靶附接表面4a。
构造成施加磁控放电所必要的磁场的、具有长边和短边的矩形的磁体单元(磁路单元)7布置在靶保持件4的与靶附接表面4a相反一侧的表面附近。磁体单元7经由接头9从螺纹轴8上悬挂下来，并且马达10被连接至螺纹轴8。螺纹轴8通过马达10转动(正转和反转)。换言之，接头9和螺纹轴8共同形成滚珠丝杠机构。磁体单元7随着螺纹轴8的转动而在x方向(磁体单元7的短边方向)上摆动。通过控制马达10的转动，能够控制磁体单元7的移动距离、移动速度和移动方向。以该方式，由接头9、螺纹轴8和马达10形成的摆动装置能够使磁体单元7如用图1中的虚线所图示地移动。
虽然实施方式包括使磁体单元7仅在磁体单元7的短边方向上移动的摆动装置，但是还可以提供附加地被构造成使磁体单元7在作为磁体单元7的长边方向的y方向上摆动的摆动装置。
能够以面对靶5的方式保持基板1的基板保持件2设置在室3的内部。诸如排气泵等的排气装置经由未图示的传导阀(conductance valve)等被连接至室3的排气口11。设置有质量流量控制器(MFC)等的气体导入机构12作为用于导入处理气体的部件被连接至室3。以预定的流量从气体导入机构12供给处理气体。包含诸如氩(Ar)的稀有气体、氮(N2)等的单一气体或者混合气体可以被用作处理气体。
虽然在该实施方式中磁体单元7布置在靶保持件4的背面侧，但是也能够采用在靶保持件4与磁体单元7之间的位置处设置分隔板并且分隔板被用作真空分隔壁的构造。需要注意的是，在实施方式中，磁体单元7是指着至少包括第一磁体71、第二磁体72和第三磁体(73a，73b)的构造。与此同时，磁控阴极40是指着至少包括磁体单元7和靶保持件4的构造。
图2是说明实施方式的磁体单元7的细节的平面图。图3是沿图2中的III-III线截取的、说明实施方式的磁体单元7的细节的截面图。
磁体单元7包括：第一磁体71；第二磁体72；第三磁体73a；以及磁体载置部74，磁体载置部74设置有用于支撑第一磁体71、第二磁体72和第三磁体73a的磁体载置表面74a。在实施方式中，至少第一磁体71和第二磁体72载置在磁体载置表面74a上。
注意，磁体单元7的长边和短边由第一磁体71和第二磁体72确定。
作为棒状的永磁体的第一磁体71以及作为具有包围第一磁体71的形状的永磁体的第二磁体72相互隔开地设置并且载置在磁体载置部74上。第一磁体71和第二磁体72在垂直于靶表面和靶附接表面4a的方向(z方向)上被磁化。第一磁体71的极性和第二磁体72的极性彼此相对地配置。在实施方式中，第一磁体71设置成使得其N极指向磁体载置表面74a侧，而其S极指向靶保持件4侧。另一方面，第二磁体72被设置成使得其S极指向磁体载置表面74a一侧而其N极指向靶保持件4一侧。换言之，第二磁体72在与第一磁体71的磁化方向不同的相反方向被磁化。
同时，作为棒状的永磁体的第三磁体73a设置在磁体单元7的短边方向上的第一磁体71与第二磁体72之间的各区域中的一部分处，并且至少在第一磁体71与第二磁体72之间的中央位置处。具体地，各第三磁体73a设置成使得第三磁体73a的长边方向与第一磁体71的长边方向一致并且第三磁体73a的短边方向上的中点与第一磁体71和第二磁体72之间的中点一致。这里，从另一角度看，各第三磁体73a沿着磁体单元7的长边方向(y方向)设置成使得第三磁体73a的在第一磁体71侧的表面73b与第一磁体71之间的距离等于第三磁体73a的在第二磁体72侧的表面73c与第二磁体72之间的距离。与此同时，如图2所示，各第三磁体73a的在长边方向上的长度短于第一磁体71的在长边方向上的长度。因此，第三磁体73a未布置在第一磁体71与第二磁体72之间的区域中的在第一磁体71的长边方向上的各端部处。
各第三磁体73a在平行于靶表面和靶附接表面4a的方向以及垂直于磁体单元7的长边方向(x方向)被磁化。第三磁体73a的邻接第一磁体71的表面73b(面对第一磁体71的表面)的极性具有与第一磁体71的面对靶保持件4侧的表面的极性相同的极性。同时，第三磁体73a的邻接第二磁体72的表面73c(面对第二磁体72的表面)的极性具有与第二磁体72的在靶保持件一侧的表面的极性相同的极性。从利用经济上有利的方法产生磁控放电所必要的磁场的观点出发，磁体载置部74优选地由磁性材料制成。另外，从第一磁体71和第二磁体72的固定的角度出发，优选的是存在磁体载置部74。然而，当仅通过第一磁体71、第二磁体72和第三磁体73a就能够产生必要且充分的磁场时，磁体载置部74可以由非磁性材料制成。此外，在该情况下，如果第一磁体71、第二磁体72和第三磁体73a能够相对于彼此固定，则不需要设置磁体载置部74。
支撑部73d设置在各第三磁体73a与磁体载置部74之间。在实施方式中，支撑部73d由作为非磁性材料的铝制成。这里，只要能够设计有利的磁路，支撑部73d可以由磁性材料制成，或者可以是具有与各第三磁体73a相同的磁化方向和相同的极性配置的磁体。可选地，第三磁体73a可以在未设置支撑部73d的情况下直接载置在磁体载置部74上。
实施方式说明了第一磁体71和第二磁体72直接设置在磁体载置部74上的情况。然而，不限于之前所述，也能够在磁体载置部74与第一磁体71和第二磁体72中的至少一个之间设置诸如支撑部73d等的间隔件。
尽管上述实施方式说明了第三磁体73a中的每一个均为棒状的情况。作为替代，第三磁体73a可以是单个的环形磁体。换言之，在实施方式中，第三磁体布置在第一磁体71和第二磁体72的短边方向上的第一磁体71与第二磁体72之间的至少一部分处，并且在第一磁体71与第二磁体72之间的至少中心位置处。
将通过利用图9来描述由实施方式的磁体单元7形成的磁环与由传统的磁体单元90形成的磁环之间的比较。
在图9中，传统结构的磁体单元90具有从本实施方式的磁体单元7上取走第三磁体73a和支撑部73d的构造。在传统的磁体单元90中，磁力线(磁环)91由第一磁体71的作为靶保持件侧的磁极的S极和第二磁体72的作为靶保持件侧的磁极的N极形成。将从第一磁体71和第二磁体72到磁力线91中的与靶表面平行且磁场强度(漏磁通密度)为X(X：任意)高斯的区域的距离定义为L1。
在实施方式的磁体单元7中，在和传统磁体单元90一样由第一磁体71和第二磁体72形成磁力线(磁环)92的同时，在相应的磁力线92的内侧(在第一磁体71侧和第二磁体73侧)由各第三磁体73a的N极和S极进一步形成了磁力线(磁环)93。在实施方式中，从第二磁体72的N极发出的磁力线92与从第三磁体73a的N极发出的磁力线93彼此排斥。为此原因，从第二磁体72的N极发出的磁力线92以使绕着由第三磁体73a形成的磁力线93的绕行的方式进入第一磁体71的S极。结果，能够形成与传统的磁体单元90的情况相比距离磁体单元较远的磁环。
具体地，在实施方式中，各第三磁体73a以如下方式设置在第一磁体71与第二磁体72之间：从面对第二磁体72的表面73c(第三磁体的N极)发出到靶侧的磁力线93进入面对第一磁体71的表面73b(第三磁体的S极)；表面73c的极性是与第二磁体72的面对表面73c的区域的磁性相同的极性；并且表面73b的极性是与第一磁体71的面对表面73b的磁性相同的极性。因此，排斥由第一磁体71和第二磁体72形成的磁力线92的磁力线93能够形成在磁力线92的内侧。通过排斥磁力线92的上述磁力线93的存在，能够形成远离磁体单元7的、与漏磁通密度有关的磁力线92。换言之，能够使得与漏磁通密度有关的磁力线92中的一个的从第一磁体71和第二磁体72到与靶表面平行且磁场强度为上述X高斯的区域的距离L2大于传统磁体单元90中的距离L1。如上所述，在实施方式中，设置成使得由第三磁体73a产生的磁环(磁力线93)排斥由第一磁体71和第二磁体72产生的磁环(磁力线92)的第三磁体73a能够导致与漏磁通密度有关的磁力线92形成在位于距离磁体单元7较远的位置处，使得第三磁体73a能够形成能获得比传统磁体单元的情况中的距离磁体单元7更远的预定漏磁通密度的磁环。以该方式，根据实施方式，由于与漏磁通密度有关的磁力线92能够距离磁体单元7较远地形成，所以即使当磁体单元7的短边方向上的宽度W被减小时也能够在靶表面获得充分的漏磁通密度。
这里，只要各第三磁体73a位于第一磁体71和第二磁体72之间的中央，就能够期望如上所述充分远地形成磁环的效果。另外，各第三磁体73a设置成使得第三磁体73a的短边方向上的中点与第一磁体71和第二磁体72之间的中点一致，由此第三磁体73a的面对第二磁体72的表面73c与第二磁体72之间的距离D1(D4)能够设定为等于第三磁体73a的面对第一磁体71的表面73b与第一磁体71之间的距离D2(D3)。因而，能够使第二磁体72的N极的在磁力线93上的作用与第一磁体71的S极的在磁力线93上的作用相等。结果，形成在各第三磁体73a的靶侧的磁力线93能够在形状上更加对称，并且接收磁力线93的排斥作用的磁力线92也能够形成为更加对称的形状。因此能够形成可以在较远的部位处获得预定的漏磁通密度的区域。
需要注意的是，尽管在实施方式中各第三磁体73a优选地设置成使得第三磁体73a的在短边方向上的中点与第一磁体71和第二磁体72之间的中点一致，但是本发明的效果也可以通过将各第三磁体73a设置在从中点相互一致的位置位移的位置处来获得。换言之，在本发明中，重点是将具有本发明的特征的各第三磁体73a设置在第一磁体71和第二磁体72之间的至少中央位置处，以便尽可能距离磁体单元7远地形成与漏磁通密度有关的磁力线92。于是，从上述中间的位置位移的磁体单元7也被包括在本发明的实施方式中，只要其中的各第三磁体73a以排斥磁力线92的方式在磁力线92的内侧(磁体单元7一侧)形成磁力线93，由此形成磁力线92的位置能够位于更远离磁体单元7的位置处。
此外，在实施方式中，优选的是分别将距离D1、D2、D3和D4设定为等于或小于5mm。当距离D1至D4等于或小于5mm时，能够引起第一磁体71以及第二磁体72上的与第三磁体73a上的相同磁极充分地彼此排斥。从各第三磁体73a的N极发出的磁力线93强烈地排斥位于非常近的第二磁体72的N极，由此形成了在靶侧较远的磁力线93。为此原因，从第二磁体72的N极发出的磁力线92被如上所述较远地形成的磁力线93推动。结果是，磁力线92在靶侧较远地形成。换言之，通过设置第三磁体73a的充分大的宽度(第三磁体73a的在磁体单元7的短边方向(x方向)上的宽度)，能够引起第三磁体73a充分地排斥第一磁体71以及第二磁体72，并且能够利用来自第三磁体73a的磁力线93的如此排斥而在靶侧较远地形成与漏磁通密度有关的磁力线92。注意，在实施方式中，第三磁体73a可以与第一磁体71和第二磁体72中的至少一个接触。在本文中，优选的是将上述距离D1至D4中的每一个设定在从0mm至5mm所包含的范围内。
这里，在实施方式中，磁体载置部74可以是板状的磁轭或者是板状的非磁性材料。当磁体载置部74如上所述是磁轭时，能够形成具有预定的漏磁通密度、甚至距离磁体单元7较远的磁环。
同时，在实施方式中，各第三磁体73a是棒状的永磁体，并且棒状的第三磁体73a的长边方向与第一磁体71的长边方向对齐。于是，能够减少靶的长边方向(纵向)上的端部的被溅射量，以由此延长靶的寿命。因此，通过使靶的在长边方向上的端部被深度削去时的时间延迟并通过延长靶的寿命，能够提高靶的使用效率。
与此同时，在图10中，优选的是将棒状的第一磁体71的在长边方向上的长度a设定为等于或大于棒状的第三磁体73a的在长边方向上的长度b。以该方式，能够减少靶的在长边方向上的端部的被溅射量。因此，能够延长靶的寿命并提高其使用效率。此外，优选的是将磁体单元7的短边方向上的第一磁体71与第二磁体72之间的距离(间距)α设定为等于或大于磁体单元7的长边方向上的第一磁体71与第二磁体72之间的距离(间距)β。以该方式，能够将图10中的区域B中的部位处的侵蚀宽度设定为小于图10中的区域C中的部位处的侵蚀宽度。于是，能够减小在区域A1中的部位处削去的量与在区域A2中的部位处削去的量的比例。当距离β变得小于距离α时，该效果更加显著。由于可以如上所述使比例变小，所以能够延长靶的寿命并提高其使用效率。
(实施例)
该实施例中的靶5的尺寸、形状和材料如下。具体地，靶5由矩形的铝(A1050)制成，该矩形以在短边方向(x方向)上300mm的长度作为其宽度、在长边方向(y方向)上的长度等于1700mm并且其厚度(z方向)等于15mm。与此同时，靶保持件4具有等于20mm的厚度(z方向)。磁体单元7的尺寸被限定为以在短边方向(x方向)上90mm的长度作为其宽度并且在长边方向(y方向)上的长度等于1700mm的矩形。第一磁体71、第二磁体72和第三磁体73a中的每一个都是具有1.39T的剩余磁通密度和12.8kOe的矫顽力的钕磁铁。同时，磁体载置部74由SUS430制成。
从磁体单元7的在靶保持件4侧的表面到靶5的溅射表面的距离等于39mm。图3中的符号g示出了由磁体单元7产生的磁场的磁力线。靶5的与弯曲的磁力线的顶点对应的、用标记p指示的部位(磁力线g变成平行于靶表面的所在部位)处的部分最容易被溅射。磁体单元7在部位p处的短边方向(x方向)上的漏磁通密度等于大约510高斯。
该实施例中磁体单元7的移动距离等于210mm并且用于一个往复运动所需的时间等于10秒。图7是示出了该实施例中的静止侵蚀50和摆动侵蚀51的模拟结果的视图。在模拟中靶利用率等于69％。与此同时，通过测量由实际溅射靶5所获得的摆动侵蚀51而能够得到的靶利用率等于65％。配备有进行非接触测量的激光位移计的坐标测量机被用于测量摆动侵蚀51。
(比较例)
结合本发明对通过图8A至图8C中示出的现有技术的磁体单元700产生的磁场及其靶利用率进行了研究。
图4是示出现有技术的各磁体单元700的平面图。图8A至图8C是说明现有技术的磁体单元700的细节的截面图。
在传统的磁体单元700中的每一个中，作为永磁体并具有棒状的第一磁体71和具有包围第一磁体71的形状的第二磁体72载置在作为磁轭的磁体载置部74上。第一磁体71和第二磁体72在垂直于靶表面和靶载置表面的方向(z方向)上被磁化。第一磁体71的极性和第二磁体72的极性彼此相对地配置。
(比较例1)
图8A中示出的磁体单元700的尺寸被限定为以在短边方向(x方向)上120mm的长度W作为其宽度并且在长边方向(y方向)上的长度等于1700mm的矩形。换言之，该比较例1的磁体单元具有参照图6描述的结构。第一磁体71和第二磁体72中的每一个都是具有1.39T的剩余磁通密度和12.8kOe的矫顽力的钕磁体。同时，磁体载置部74由SUS430制成。
从比较例1的磁体单元700的在靶保持件侧的表面到靶的溅射表面的距离等于39mm，这与实施例相同。在如实施例中所描述的并且在图3中用符号p所指示的，磁体单元700在靶的最容易被溅射的部分的部位处的短边方向(x方向)上的漏磁通密度等于大约520高斯。
比较例1中的磁体单元700的移动距离等于180mm并且用于一个往复运动所需的时间等于10秒。图6示出了比较例1中的静止侵蚀50和摆动侵蚀51的模拟结果。模拟中的靶利用率等于58％。另一方面，实施例中的靶利用率等于69％。因此，显然通过实施例能够提高靶利用率。
(比较例2)
图8B中示出的磁体单元700的尺寸被限定以在短边方向(x方向)上90mm的长度W作为其宽度并且在长边方向(y方向)上的长度等于1700mm的矩形。同时，第一磁体71和第二磁体72的尺寸分别与比较例1中示出的第一磁体71和第二磁体72的尺寸相同。换言之，从第一磁体71到第二磁体72的距离根据磁体单元7的宽度W上的差异而在图8A与图8B之间不同。第一磁体71和第二磁体72中的每一个都是具有1.39T的剩磁通密度和12.8kOe的矫顽力的钕磁体。同时，磁体载置部74由SUS430制成。
从比较例2的磁体单元700的在靶保持件侧的表面到靶的溅射表面的距离等于39mm，这与实施例和比较例1中的相同。在如实施例中所描述的并且在图3中用符号p所指示的，磁体单元700在靶的最容易被溅射的部分的部位处的短边方向(x方向)上的漏磁通密度等于大约330高斯。不能实现如实施例和比较例1中获得的500高斯或500高斯以上。于是，从实施例与比较例2之间的比较显然的是，根据实施例，即使当磁体单元的在短边方向上的宽度被减小时，也能够提高在远离磁体单元的预定距离处的漏磁通密度。
(比较例3)
图8C中示出的磁体单元700的尺寸被限定以在短边方向(x方向)上90mm的长度W作为其宽度并且在长边方向(y方向)上的长度等于1700mm的矩形。第一磁体71和第二磁体72的尺寸不同于比较例1中示出的图8A中的相应尺寸和比较例2中示出的图8B中的相应尺寸。这里，第一磁体71和第二磁体72在相互不分离的情况下被最大化。换言之，该示例具有能够获得在现有技术中可得到的最大漏磁通密度的形状。第一磁体71和第二磁体72中的每一个都是具有1.39T的剩余磁通密度和12.8kOe的矫顽力的钕磁体。同时，磁体载置部74由SUS430制成。
从比较例3的磁体单元700的在靶保持件侧的表面到靶的溅射表面的距离等于39mm，这与实施例以及比较例1和2中的相同。在如实施例中所描述的并且在图3中用符号p所指示的、磁体单元700在靶的最容易被溅射的部分的部位处的短边方向(x方向)上的漏磁通密度等于大约440高斯。不能实现如实施例和比较例1中获得的500高斯或500高斯以上。
(第二实施方式)
该实施方式描述了改变从磁体载置表面74a到第一磁体71、第二磁体72以及各第三磁体73a的在与磁体载置表面74a相反侧的表面的距离(到靶载置表面的余下距离的长度)的情况。
在各情况中，借助于模拟研究了靶表面形成的漏磁场。结果是，能够增加靶表面的漏磁场的强度，即，能够以图11A至图11C中示出的位置关系中的每一个在较远部位处形成磁环。在图11A至图11C中，从磁体载置表面74a到第一磁体71的在与磁体载置表面74a相反侧的表面的第一距离被表示为Da。从磁体载置表面74a到第二磁体72的在与磁体载置表面74a相反侧的表面的第二距离被表示为Db。从磁体载置表面74a到各第三磁体73a的在与磁体载置表面74a相反侧的表面的第三距离被表示为Dc。这里，即使当第一磁体71与磁体载置表面74a之间或者第二磁体72与磁体载置表面74a之间设置有间隔件时，第一距离Da和第二距离Db中的每一个也由从磁体载置表面74a到第一或第二磁体的与磁体载置表面74a相反侧的表面的距离确定。
图11A示出了第一距离Da、第二距离Db和第三距离Dc都相等的方面。同时，图11B示出了第一距离Da和第三距离Dc相等而第二距离Db小于第三距离Dc的方面。此外，图11C示出了第二距离Db和第三距离Dc相等而第一距离Da小于第三距离Dc的方面。换言之，在实施方式中，可以说必不可少的是将第一距离的长度和第二距离的长度设定为等于或小于第三距离的长度，并且将第一距离和第二距离中的至少一个设定为等于第三距离。

Claims (14)

1.一种溅射设备，其包括：
靶保持件，所述靶保持件包括靶载置表面；和
矩形的磁体单元，所述磁体单元布置在所述靶保持件的与所述靶载置表面相反的表面附近，并且具有长边和短边，其中，
所述磁体单元包括：
第一磁体，所述第一磁体在垂直于所述靶载置表面的方向上被磁化，
第二磁体，所述第二磁体以包围所述第一磁体的方式布置，并且在垂直于所述靶载置表面的方向且在与所述第一磁体的磁化方向相反的方向上被磁化，和
第三磁体，所述第三磁体位于短边方向上所述第一磁体与所述第二磁体之间的一部分处，并且在所述第一磁体与所述第二磁体之间的至少正中央位置处，所述第三磁体在短边方向上被磁化，
所述第三磁体包括：
面对所述第二磁体并且具有与所述第二磁体的在所述靶保持件侧的表面的极性相同的极性的表面，和
面对所述第一磁体并且具有与所述第一磁体的在所述靶保持件侧的表面的极性相同的极性的表面，
其中，所述第一磁体与所述第二磁体之间的在长边方向上的端部未设置有所述第三磁体，所述第三磁体的长边方向的长度比所述第一磁体的长边方向的长度短。
2.根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，
所述磁体单元进一步包括位于与所述靶保持件相反侧的用于载置所述第一磁体和所述第二磁体的磁体载置表面，
从所述磁体载置表面到所述第一磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的第一距离或从所述磁体载置表面到所述第二磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的第二距离具有小于从所述磁体载置表面到所述第三磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的第三距离的长度，并且
所述第一距离和所述第二距离中的至少一个等于所述第三距离。
3.根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，面对所述第二磁体的表面与所述第二磁体之间的距离和面对所述第一磁体的表面与所述第一磁体之间的距离均等于或小于5mm。
4.根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，所述第三磁体的在长边方向上的长度比所述第一磁体的在长边方向上的长度短。
5.根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，所述磁体单元进一步包括位于与所述靶保持件相反侧的用于载置所述第一磁体和所述第二磁体的板状磁轭。
6.根据权利要求1所述的溅射设备，其特征在于，所述磁体单元进一步包括位于与所述靶保持件相反侧的用于载置所述第一磁体和所述第二磁体的板状非磁性材料。
7.一种具有长边和短边的矩形的磁体单元，所述磁体单元包括：
磁体载置表面；
第一磁体，所述第一磁体在垂直于所述磁体载置表面的方向上被磁化；
第二磁体，所述第二磁体以包围所述第一磁体的方式布置，并且在沿垂直于所述磁体载置表面的方向上与所述第一磁体的磁化方向相反的方向上被磁化；和
第三磁体，所述第三磁体位于短边方向上在所述第一磁体与所述第二磁体之间的一部分处，并且在所述第一磁体与所述第二磁体之间的至少正中央位置处，所述第三磁体在短边方向上被磁化，其中，
所述第三磁体包括：
面对所述第二磁体并且具有与所述第二磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的极性相同的极性的表面，和
面对所述第一磁体并且具有与所述第一磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的极性相同的极性的表面，
其中，所述第一磁体与所述第二磁体之间的在长边方向上的端部未设置有所述第三磁体，所述第三磁体的长边方向的长度比所述第一磁体的长边方向的长度短。
8.根据权利要求7所述的磁体单元，其特征在于，
从所述磁体载置表面到所述第一磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的第一距离或从所述磁体载置表面到所述第二磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的第二距离具有小于从所述磁体载置表面到所述第三磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的第三距离的长度，并且
所述第一距离和所述第二距离中的至少一个等于所述第三距离。
9.根据权利要求7所述的磁体单元，其特征在于，面对所述第二磁体的表面与所述第二磁体之间的距离和面对所述第一磁体的表面与所述第一磁体之间的距离均等于或小于5mm。
10.根据权利要求7所述的磁体单元，其特征在于，所述第三磁体的在长边方向上的长度比所述第一磁体的在长边方向上的长度短。
11.根据权利要求7所述的磁体单元，其特征在于，所述磁体单元进一步包括用于载置所述第一磁体和所述第二磁体的板状磁轭。
12.根据权利要求7所述的磁体单元，其特征在于，所述磁体单元进一步包括用于载置所述第一磁体和所述第二磁体的板状非磁性材料。
13.一种溅射设备，其包括：
靶保持件，所述靶保持件包括靶载置表面；和
矩形的磁体单元，所述磁体单元布置在所述靶保持件的与所述靶载置表面相反的表面附近，并且具有长边和短边，其中，
所述磁体单元包括：
第一磁体，所述第一磁体在垂直于所述靶载置表面的方向上被磁化，
第二磁体，所述第二磁体以包围所述第一磁体的方式布置，并且在垂直于所述靶载置表面的方向且在与所述第一磁体的磁化方向相反的方向上被磁化，和
第三磁体，所述第三磁体位于短边方向上所述第一磁体与所述第二磁体之间的一部分处，并且在所述第一磁体与所述第二磁体之间的至少正中央位置处，所述第三磁体在短边方向上被磁化，
所述第三磁体包括：
面对所述第二磁体并且具有与所述第二磁体的在所述靶保持件侧的表面的极性相同的极性的表面，和
面对所述第一磁体并且具有与所述第一磁体的在所述靶保持件侧的表面的极性相同的极性的表面，
其中，在长边方向上的所述第一磁体与所述第二磁体之间的间距比在短边方向上的所述第一磁体与所述第二磁体之间的间距短，
所述第一磁体与所述第二磁体之间的在长边方向上的端部未设置有所述第三磁体，所述第三磁体的长边方向的长度比所述第一磁体的长边方向的长度短。
14.一种具有长边和短边的矩形的磁体单元，所述磁体单元包括：
磁体载置表面；
第一磁体，所述第一磁体在垂直于所述磁体载置表面的方向上被磁化；
第二磁体，所述第二磁体以包围所述第一磁体的方式布置，并且在沿垂直于所述磁体载置表面的方向上与所述第一磁体的磁化方向相反的方向上被磁化；和
第三磁体，所述第三磁体位于短边方向上在所述第一磁体与所述第二磁体之间的一部分处，并且在所述第一磁体与所述第二磁体之间的至少正中央位置处，所述第三磁体在短边方向上被磁化，其中，
所述第三磁体包括：
面对所述第二磁体并且具有与所述第二磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的极性相同的极性的表面，和
面对所述第一磁体并且具有与所述第一磁体的在与所述磁体载置表面相反侧的表面的极性相同的极性的表面，
其中，在长边方向上的所述第一磁体与所述第二磁体之间的间距比在短边方向上的所述第一磁体与所述第二磁体之间的间距短，
所述第一磁体与所述第二磁体之间的在长边方向上的端部未设置有所述第三磁体，所述第三磁体的长边方向的长度比所述第一磁体的长边方向的长度短。
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