CN104919082A - 磁控管溅射用磁场生成装置 - Google Patents

Abstract

一种磁控管溅射用磁场生成装置，具有由直线部以及拐角部构成的跑道形状，在非磁性体的基底上具有：(a)直线状的中央磁极部件；(b)外周磁极部件，其设置为将所述中央磁极部件包围；(c)多个垂直永久磁铁，配置在所述中央磁极部件与所述外周磁极部件之间，并在与靶面垂直的方向上被磁化；和(d)多个第一以及第二水平永久磁铁，配置在垂直永久磁铁的两侧，并在与靶面平行的方向上被磁化，所述第一以及第二水平永久磁铁的与所述垂直永久磁铁对置的一侧的极、和所述垂直永久磁铁的与靶材表面对置的一侧的极相同。

Description

磁控管溅射用磁场生成装置

技术领域

本发明涉及一种组装在为了在基板表面形成薄膜而使用的磁控管溅射装置中的磁场生成装置。

背景技术

溅射是指通过对氩(Ar)等惰性物质高速轰击而轰击出构成靶材的原子或分子的现象，通过使该被轰击出的原子或分子附着在基板上，能够形成薄膜。磁控管溅射法能够通过在阴极内部引进磁场，从而在基板上提高靶材物质的积聚速度，而且，由于不会引起电子对基板的轰击，因此，是一种能够低温成膜的方法。因此，在半导体IC、平板显示器、太阳能电池等电子部件或反射膜等的制造工序中，为了在基板表面形成薄膜，大多会使用磁控管溅射法。

磁控管溅射装置，在真空室内具有阳极侧的基板、与基板对置配置的靶材(阴极)以及配置在靶材下方的磁场生成装置。通过对阳极与阴极之间施加电压而引起辉光放电，使真空室内的惰性气体(0.1Pa左右的Ar气体等)离子化，另一方面，利用由磁场生成装置形成的磁场来捕获从靶材释放出的二次电子，在靶材表面进行旋轮线运动。由于电子的旋轮线运动促进了气体分子的离子化，因此，膜的生成速度与不使用磁场的情况相比显著变大，膜的附着强度变大。

JP特开2008-156735号公开了如图15(a)以及图15(b)所示的磁控管溅射用磁场生成装置200，其具有：由非磁性体形成的基底210；在其表面设置的棒状的中央磁极片220；设置在其周围的长圆形状的外周磁极片230；以及配置在所述中央磁极片与所述外周磁极片之间的多个永久磁铁240、250，所述永久磁铁240、250在水平方向上被磁化，并且相同极性的磁极以与所述中央磁极片对置的方式配置，并且，所述中央磁极片的高度以及所述外周磁极片的高度为所述永久磁铁的高度以上，通过使用该磁场生成装置，具有用为了将等离子状态的惰性气体封闭而所需要的强度(磁通密度水平分量为10mT以上)的磁场区域会特别在拐角部扩展，因此，能够使拐角部的侵蚀区域扩大，并使直线部以及拐角部的侵蚀变得均匀。

但是，由该磁场生成装置获得的磁场的与中央磁极片对置的部分的磁通密度比其他部分低，因此，靶材的中央部分(与中央磁极片对置的部分)的侵蚀进展会较慢。为了进一步提高靶材的使用效率，期待开发一种能够将靶材上的磁通密度的分布平均化，并相对地加快与靶材的中央磁极片对置的部分的侵蚀进展的技术。

JP特公平7-74439号公开了一种磁控管溅射装置，其具有：内侧磁极；将该内侧磁极包围且具有相反极性的外侧磁极；以及从所述内侧磁极向外侧磁极附近的两个磁极上配置的靶材，所述两个磁极设置具有垂直方向的磁化的永久磁铁、或者由软磁性体构成并且在所述两个磁极之间具有水平方向的磁化的永久磁铁，而且，在所述外侧磁极的外侧面设置具有与所述水平方向逆向的磁化的永久磁铁，所述磁控管溅射装置能够在稳定地保持靶材上的等离子的同时，防止靶材的局部的侵蚀，从而显著地延长靶材的寿命。

但是，JP特公平7-74439号所记载的磁控管溅射装置为了防止靶材的局部的侵蚀，而将永久磁铁一直设到比靶材更外侧(外侧磁极的外侧)，因此，会产生磁力生成装置大型化而导致成本增加的这一课题。

发明内容

发明要解决的技术课题

因此，本发明的目的在于提供一种通过使与靶材的中央磁极部件对置的部分的侵蚀的进展相对地加速，而将靶材上的磁通密度的分布平均化，从而能够提高靶材的利用效率的磁控管溅射用磁场生成装置。

解决技术课题的手段

鉴于上述目的，在经过锐意研究之后，本发明人获得了以下结果，即，在由直线状的中央磁极部件与外周磁极部件构成的跑道状的区域中，设置在与靶面平行的方向上被磁化的多个永久磁铁，从而形成磁控管溅射用磁场生成装置，其中，通过将所述永久磁铁置换成将在与靶面垂直的方向上被磁化的多个永久磁铁与配置在其两侧的在与靶面平行的方向上被磁化的多个永久磁铁组合而成的磁铁单元，从而使与中央磁极片对置的靶面上的磁通密度垂直分量(与靶表面垂直的分量)降低，能够使与靶材的中央磁极片对置的部分的侵蚀相对地加速。通过发现以上内容，本发明人实现了本发明。

即，本发明的与靶材对置且用于在靶材表面产生磁场的磁控管溅射用磁场生成装置具有：由直线部以及拐角部构成的跑道形状，其特征在于，在由非磁性体构成的基底上具有：(a)直线状的中央磁极部件；(b)外周磁极部件，其设置为将所述中央磁极部件包围；(c)多个垂直永久磁铁，在所述中央磁极部件与所述外周磁极部件之间设置为：将所述中央磁极部件包围，并且磁化方向垂直于所述靶材表面；(d)多个第一水平永久磁铁，在所述中央磁极部件与所述垂直永久磁铁之间设置为：一方的磁极与所述中央磁极部件对置，另一方的磁极与所述垂直永久磁铁对置；以及(e)多个第二水平永久磁铁，在所述外周磁极部件与所述垂直永久磁铁之间设置为：一方的磁极与所述外周磁极部件对置，另一方的磁极与所述垂直永久磁铁对置，

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述垂直永久磁铁对置的一侧的极、和所述垂直永久磁铁的与所述靶材表面对置的一侧的极相同。

所述第一水平永久磁铁和第二水平永久磁铁的磁化方向长度的合计优选是所述中央磁极部件与所述外周磁极部件的间隔的50～95％。

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度相等，当将它们的所述厚度设为100时，所述垂直永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度优选为0～150。

构成所述拐角部的垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度，优选分别是构成所述直线部的所述垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度的30～100％。

构成所述拐角部的第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度，优选比构成所述拐角部的第一水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度薄。

构成所述拐角部的垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁，优选在俯视时占所述中央磁极部件与所述外周磁极部件的间隙的面积的30％以上。

所述拐角部的所述中央磁极部件与所述外周磁极部件的间隙可以由所述垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁和对所述垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁以外的部分进行填充的非磁性体的垫片构成。

也可以将构成所述拐角部的中央磁极部件的端部、外周磁极部件以及垂直永久磁铁中的一部分或全部除去来构成磁控管溅射用磁场生成装置。

本发明的另一个磁控管溅射用磁场生成装置，在由非磁性体构成的基底上具有：(a)直线状的中央磁极部件；(b)外周磁极部件，其设置为将所述中央磁极部件包围；(c)中间磁极部件，其在所述中央磁极部件与所述外周磁极部件之间设置为将所述中央磁极部件包围；(d)多个第一水平永久磁铁，在所述中央磁极部件与所述中间磁极部件之间设置为：一方的磁极与所述中央磁极部件对置，另一方的磁极与所述中间磁极部件对置；以及(e)多个第二水平永久磁铁，在所述外周磁极部件与所述中间磁极部件之间设置为：一方的磁极与所述外周磁极部件对置，另一方的磁极与所述中间磁极部件对置，

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述中间磁极部件对置的一侧的极相同。

所述中间磁极部件的宽度，优选是所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度的10～75％的长度。

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度相等，当将它们的所述厚度设为100时，优选所述中间磁极部件的与所述靶材表面垂直的方向的厚度为0～150。

也可以将构成所述拐角部的中央磁极部件的端部、外周磁极部件以及中间磁极部件中的一部分或全部除去来构成磁控管溅射用磁场生成装置。

当在所述直线部上针对与轴方向正交的方向测定了施加于所述靶材表面的磁场时，优选与所述靶材表面平行的方向的磁通密度的极大值，比与所述中央磁极部件对置的部分的与所述靶材表面垂直的方向的磁通密度大。

在施加于所述靶材表面的磁场的与所述靶材表面垂直的方向的磁通密度成为零的位置处，优选与所述靶材表面平行的方向的磁通密度为10mT以上。

发明效果

通过使用本发明的磁场生成装置，与靶材的中央磁极部件对置的部分的侵蚀的进展相对加速，能够使靶材的侵蚀的进展变得更加均匀，因此，能够提高靶材的利用效率。

通过使用本发明的磁场生成装置，就变得不需要机械性摇动靶材或磁场生成装置的构件，因此，能够实现装置的小型化和成本的降低。

附图说明

图1(a)是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的一个示例的俯视图。

图1(b)是图1(a)的A-A剖视图。

图1(c)是图1(a)的B-B剖视图。

图2(a)是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的另一示例的俯视图。

图2(b)是图2(a)的C-C剖视图。

图2(c)是图2(a)的D-D剖视图。

图3(a)是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的另一示例的俯视图。

图3(b)是图3(a)的E-E剖视图。

图3(c)是图3(a)的F-F剖视图。

图4(a)是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的另一示例的俯视图。

图4(b)是图4(a)的G-G剖视图。

图4(c)是图4(a)的H-H剖视图。

图5(a)是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的另一示例的俯视图。

图5(b)是图5(a)的I-I剖视图。

图5(c)是图5(a)的J-J剖视图。

图6(a)是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的另一示例的俯视图。

图6(b)是图6(a)的K-K剖视图。

图6(c)是图6(a)的L-L剖视图。

图7是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的拐角部用磁铁的另一示例的剖视图。

图8是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的拐角部的另一示例的俯视图。

图9是表示本发明的磁控管溅射用磁场生成装置的拐角部的另一示例的俯视图。

图10(a)是表示实施例1的磁场生成装置的俯视图。

图10(b)是图10(a)的M-M剖视图。

图11(a)是表示比较例1的磁场生成装置的俯视图。

图11(b)是图11(a)的N-N剖视图。

图12(a)是表示实施例1的磁场生成装置的A线、B线、C线以及D线的示意图。

图12(b)是表示比较例1的磁场生成装置的A线、B线、C线以及D线的示意图。

图13是将利用实施例1的磁场生成装置而在靶面上生成的磁通密度的平行分量以及垂直分量沿着A线、B线、C线以及D线绘制出的图表。

图14是将利用比较例1的磁场生成装置在靶面上生成的磁通密度的平行分量以及垂直分量沿着A线、B线、C线以及D线绘制出的图表。

图15(a)是表示以往的磁控管溅射用磁场生成装置的一个示例的俯视图。

图15(b)是图15(a)的0-0剖视图。

具体实施方式

[1]磁控管溅射用磁场生成装置

(A)整体构成

本发明的磁控管溅射用磁场生成装置是用于在靶材表面生成跑道状的磁场的装置，例如，如图1(a)、图1(b)以及图1(c)所示，具有与靶材7对置并且由直线部20以及两个拐角部30、30形成的跑道形状。

(1)第一构成

第一磁控管溅射用磁场生成装置1的特征在于：在由非磁性体构成的基底6上具有：(a)直线状的中央磁极部件2；(b)外周磁极部件3，其以将所述中央磁极部件2包围的方式设置；(c)多个垂直永久磁铁4a、5a，它们在所述中央磁极部件2与所述外周磁极部件3之间以将所述中央磁极部件2包围、并且磁化方向垂直于所述靶材表面7a的方式配置；(d)多个第一水平永久磁铁4b、5b，它们在所述中央磁极部件2与所述垂直永久磁铁4a、5a之间以一方的磁极与所述中央磁极部件2对置、另一方的磁极与所述垂直永久磁铁4a、5a对置的方式设置；以及(e)多个第二水平永久磁铁4c、5c，它们在所述外周磁极部件3与所述垂直永久磁铁4a、5a之间以一方的磁极与所述外周磁极部件3对置、另一方的磁极与所述垂直永久磁铁4a、5a对置的方式设置，所述第一水平永久磁铁4b、5b以及第二水平永久磁铁4c、5c的与所述垂直永久磁铁4a、5a对置的一侧的极和所述垂直永久磁铁4a、5a的与所述靶材表面7a对置的一侧的极相同。

(i)直线部的构成

例如，如图1(a)以及图1(b)所示，直线部20由设置在由非磁性体构成的基底6上的以下部件构成，它们分别是：(a)四角柱状的中央磁极部件2；(b)四角柱状的两个外周磁极部件3，是与所述中央磁极部件2平行且在所述中央磁极部件2的两侧相间隔地设置的；(c)多个垂直永久磁铁4a，它们在俯视时为长方形，并且在所述中央磁极部件2和所述外周磁极部件3之间按照以下方式连接地配置，即：与所述中央磁极部件2以及外周磁极部件3平行，磁化方向与所述靶材表面7a垂直，一方的同极性的磁极(在图中为N极)与所述靶材表面7a对置；(d)多个第一水平永久磁铁4b，它们在俯视时为长方形，并且在所述中央磁极部件2与所述垂直永久磁铁4a之间按照以下方式连接地配置，即：磁化方向与靶材表面7a平行，一方的同极性的磁极(在图中为S极)与中央磁极部件2对置，另一方的同极性的磁极(在图中为N极)与所述垂直永久磁铁4a对置；以及(e)多个第二水平永久磁铁4c，它们在俯视时为长方形，并且在所述外周磁极部件3与所述垂直永久磁铁4a之间按照以下方式连接地设置，即：磁化方向与靶材表面7a平行，一方的同极性的磁极(在图中为S极)与所述外周磁极部件3对置，另一方的同极性的磁极(在图中为N极)与所述垂直永久磁铁4a对置，所述第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c的与所述垂直永久磁铁4a对置的一侧的极(在图中为N极)和所述垂直永久磁铁4a的与所述靶材表面对置的一侧的极(在图中为N极)相同。

在直线部20上，所述垂直永久磁铁4a、第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c连接而成的永久磁铁单元4是以填充所述中央磁极部件2与所述外周磁极部件3的间隙的方式配置的。所述永久磁铁单元4优选以第一水平永久磁铁4b的磁化方向(各永久磁铁连接的方向)长度Lb和第二水平永久磁铁4c的磁化方向(各永久磁铁连接的方向)长度Lc的合计(Lb+Lc)成为所述永久磁铁单元4的全长L(连接方向的长度)的50～95％的方式构成，更优选成为所述全长L的80～90％的方式构成。因此，优选以所述垂直永久磁铁4a的所述连接方向长度La(相当于所述第一水平永久磁铁4b与第二水平永久磁铁4c的间隔)成为所述全长L的5～50％的方式构成，更优选以成为所述全长L的10～20％的方式构成。所述第一水平永久磁铁4b的磁化方向长度Lb和第二水平永久磁铁4c的磁化方向长度Lc可以不同，但优选为大致相同的长度。

优选第一水平永久磁铁4b的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltb和第二水平永久磁铁4c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltc彼此相等，垂直永久磁铁4a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta既可以与厚度Ltb以及厚度Ltc相同，也可以不同。通过改变该垂直永久磁铁4a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta，能够调节所生成的磁场的强度以及分布。优选所述垂直永久磁铁4a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta是所述厚度Ltb以及厚度Ltc的50～150％，更优选是80～120％。所述厚度Lta无需是构成直线部的所有垂直永久磁铁4a都相同，也可以根据目的的不同而部分地改变厚度Lta。

所述垂直永久磁铁4a、第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c既可以将各自的永久磁铁利用粘结剂等粘贴配置在所述基底6上，也可以将事先把所述垂直永久磁铁4a、第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c粘贴而一体形成的永久磁铁单元4粘贴配置在所述基底6上。另外，各垂直永久磁铁4a、第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c也可以由两个以上的永久磁铁构成。

在图1(a)中，虽然在所述中央磁极部件2和所述外周磁极部件3之间，将由垂直永久磁铁4a、第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c构成的永久磁铁单元4多个连接来构成直线部20的磁回路，但作为这些多个永久磁铁单元4的替代，也可以使用一体形成的永久磁铁单元4来构成直线部20的磁回路。另外，根据所需的磁场强度或磁铁的材质，也可以将多个永久磁铁单元4相间隔地排列来构成直线部20的磁回路。在相间隔配置的情况下，永久磁铁单元4与永久磁铁单元4的间隙既可以用非磁性的垫片填充，也可以什么都不设置。永久磁铁单元4的数量以及大小设有特殊限定，从制造或易于组装的观点来考虑，可以分割成任意的大小，另外，各自的大小可以不同。

(ii)拐角部的构成

例如，如图1(a)以及图1(c)所示，拐角部30由以下部分形成，即：(a)中央磁极部件2的端部2a；(b)拐角部外周磁极部件3c，其以所述中央磁极部件2的端部2a为中心设置成半多角形状；(c)多个垂直永久磁铁5a，它们在俯视时为梯形，并且在所述中央磁极部件2的端部2a与所述拐角部外周磁极部件3c之间按照以下方式连接地设置，即：与所述拐角部外周磁极部件3c平行，磁化方向垂直于所述靶材表面7a，一方的同极性的磁极(在图中为N极)与所述靶材表面7a对置；(d)多个第一水平永久磁铁5b，它们在俯视时为梯形，并且在所述中央磁极部件2的端部2a与所述垂直永久磁铁5a之间按照以下方式连接地设置，即：磁化方向平行于靶材表面7a，一方的同极性的磁极(在图中为S极)与中央磁极部件2的端部2a对置，另一方的同极性的磁极(在图中为N极)与所述垂直永久磁铁5a对置；以及(e)多个第二水平永久磁铁5c，它们在俯视时为梯形，并在所述拐角部外周磁极部件3c与所述垂直永久磁铁5a之间按照以下方式连接地设置，即：磁化方向平行于靶材表面7a，一方的同极性的磁极(在图中为S极)与所述拐角部外周磁极部件3c对置，另一方的同极性的磁极(在图中为N极)与所述垂直永久磁铁5a对置，所述第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c的与所述垂直永久磁铁5a对置的一侧的极(在图中为N极)和所述垂直永久磁铁5a的与所述靶材表面对置的一侧的极(在图中为N极)相同。所述中央磁极部件2的端部2a以及所述拐角部外周磁极部件3c在图1(a)中为半多角形状，但也可以是半圆形。另外，所述垂直永久磁铁5a、第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c在图1(a)中俯视时为梯形，但也可以在俯视时为长方形。

在拐角部30，所述垂直永久磁铁5a、第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c连接而成的永久磁铁单元5是以填充所述中央磁极部件2的端部2a与所述拐角部外周磁极部件3c的间隙的方式配置。所述永久磁铁单元5的构成与所述直线部用的永久磁铁单元4的构成相同。即：所述永久磁铁单元5优选以第一水平永久磁铁5b的磁化方向(各永久磁铁连接的方向)长度Lb′和第二水平永久磁铁5c的磁化方向(各永久磁铁连接的方向)长度Lc′的合计(Lb′+Lc′)成为所述永久磁铁单元5的全长L′(连接方向的长度)的50～95％的方式构成，更优选以成为全长L′的80～90％的方式构成。因此，优选以所述垂直永久磁铁5a的所述连接方向长度La′(相当于所述第一水平永久磁铁5b与第二水平永久磁铁5c的间隔)成为所述全长L′的5～50％的方式构成，更优选以成为所述全长L′的10～20％的方式构成。所述第一水平永久磁铁5b的磁化方向长度Lb′和第二水平永久磁铁5c的磁化方向长度Lc′虽然可以不同，但优选为大致相同的长度。

所述永久磁铁单元5的所述全长L′、垂直永久磁铁5a的长度La′、第一水平永久磁铁5b的长度Lb′以及第二水平永久磁铁5c的长度Lc′，可以以与所述永久磁铁单元4所对应的部分的长度(全长L、长度La、长度Lb以及长度Lc)成为相同长度的方式构成，但根据扩张拐角部分的靶材的侵蚀区域等目的的不同，也可以用与所述永久磁铁单元4所对应的部分的长度不同的长度来构成。在这种情况下，也优选拐角部的垂直永久磁铁5a的连接方向长度La′与直线部的垂直永久磁铁4a的连接方向长度相同。

优选第一水平永久磁铁5b的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltb′和第二水平永久磁铁5c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltc′彼此相等，垂直永久磁铁5a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′既可以与厚度Ltb′以及厚度Ltc′相同，也可以不同。通过改变该垂直永久磁铁5a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′，能够调节所生成的磁场的强度以及分布。优选所述垂直永久磁铁5a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′是所述厚度Ltb′以及厚度Ltc′的50～150％，更优选是80～120％。所述厚度Lta′无需是构成拐角部的所有垂直永久磁铁5a都相同，也可以根据目的的不同而部分地改变厚度Lta′。

如图1(a)所示，拐角部用的永久磁铁单元5既可以以将中央磁极部件2的端部2a和以中央磁极部件2的端部2a为中心呈半多角形状设置的拐角部外周磁极部件3c的间隙全部填充的方式配置，也可以如图7所示，以在拐角部用永久磁铁单元5与拐角部用永久磁铁单元5之间空出间隙5e的方式配置。通过像这样空出间隙5e来配置拐角部用永久磁铁单元5，能够调节靶材表面上的磁通密度。可以在间隙5e中填充非磁性体的垫片。拐角部用永久磁铁单元5相对于中央磁极部件2的端部2a与拐角部外周磁极部件3c的间隙的总面积的占有率，虽然设有特别限定，但优选为30％以上。

优选拐角部用永久磁铁单元5的俯视时的形状根据拐角部外周磁极部件3c的形状来设定。如图7所示，拐角部用永久磁铁单元5，在拐角部外周磁极部件3c为半多角形状的情况下，优选俯视时为大致梯形；如图8所示，在拐角部外周磁极部件3c为半圆状的情况下，优选俯视时为大致扇形。另外，如图9所示，也可以是当俯视时为长方形。拐角部用永久磁铁单元5的数量以及大小设有特殊限定，从制造上或易于安装的观点来看，可以分割成任意的大小，另外，各自的大小也可以不同。

所述垂直永久磁铁5a、第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c既可以将各自的永久磁铁在所述基底6上利用粘结剂等粘贴配置，也可以将事先把所述垂直永久磁铁5a、第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c粘贴而一体形成的拐角部用永久磁铁单元5粘贴配置在所述基底6上。另外，各垂直永久磁铁5a、第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c可以由两个以上的永久磁铁构成。

所述垂直永久磁铁5a的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′、所述第一水平永久磁铁5b的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltb′以及所述第二水平永久磁铁5c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltc′，既可以以与构成所述直线部的永久磁铁单元4所对应的部分的厚度(分别是Lta、Ltb以及Ltc)成为相同厚度的方式构成，也可以根据扩张拐角部分的靶材的侵蚀区域等的目的，以与构成所述直线部的永久磁铁单元4所对应的部分的厚度不同的厚度构成。

例如，如图2(a)、图2(b)以及图2(c)所示，也可以以拐角部用永久磁铁单元5的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lt′变得比直线部用永久磁铁单元4的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lt薄的方式构成。在此，在使拐角部用永久磁铁单元5变薄的情况下，优选使拐角部30的基底6变厚，且不对拐角部用永久磁铁单元5与靶材表面7a的距离进行改变。通过设置成这种结构，能够调节与拐角部对应的部分的靶材表面上的磁通密度。拐角部用永久磁铁单元5的所述厚度Lt′能够根据需要进行适当设定，但直线部用永久磁铁单元4的所述厚度Lt优选为30～100％。

而且，为了调节靶材表面上的磁通密度，例如，如图3(a)、图3(b)以及图3(c)所示，也能够除去构成所述拐角部的中央磁极部件的端部2a、外周磁极部件3c以及垂直永久磁铁5a。虽然可以将所述拐角部的中央磁极部件的端部2a、外周磁极部件3c以及垂直永久磁铁5a全部除去，但为了将靶材表面上的磁通密度调节成合适的大小，也可以将其中的一部分除去。在除去一部分的情况下，优选采用在两个拐角部30、30成为对称，另外通过中央磁极部件2的长轴且与正交于靶材表面的面成为对称(在图3(a)的上下成为对称)的结构。

(2)第二结构

如图4(a)、图4(b)以及图4(c)所示，在所述第一结构中，也可以将构成所述直线部20的垂直永久磁铁4a以及构成拐角部30的垂直永久磁铁5a置换成由磁性体(软磁性体)形成的中间磁极部件8来构成磁控管溅射用磁场生成装置。既可以将所有构成所述直线部20的垂直永久磁铁4a以及构成拐角部30的垂直永久磁铁5a都置换成中间磁极部件8，也可以只将一部分置换成中间磁极部件8。第二结构除了将垂直永久磁铁4a、5a置换成中间磁极部件8之外，都与所述第一结构相同，因此，以下只对中间磁极部件8进行详细说明。

(i)直线部的结构

所述中间磁极部件8的宽度优选是构成所述直线部20的第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度的10～75％的长度，更优选是20～60％的长度。

所述中间磁极部件8的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta、第一水平永久磁铁4b的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltb、以及第二水平永久磁铁4c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltc，可以相同也可以不同。通过使该中间磁极部件8的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta变化，能够调节所生成的磁场的强度以及分布。所述中间磁极部件8的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta优选是所述厚度Ltb以及厚度Ltc的50～150％，更优选是80～120％。

(ii)拐角部的结构

所述中间磁极部件8的宽度优选是所述第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度的10～75％的长度，更优选是20～60％的长度。

所述中间磁极部件8的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′、第一水平永久磁铁5b的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltb′、以及第二水平永久磁铁5c的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Ltc′，可以相同也可以不同。通过使该中间磁极部件8的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′变化，能够调节所生成的磁场的强度以及分布。所述中间磁极部件8的与靶材表面7a垂直的方向的厚度Lta′优选是所述厚度Ltb′以及厚度Ltc′的50～150％，更优选是80～120％。

而且，为了调节靶材表面上的磁通密度，例如，如图5(a)、图5(b)以及图5(c)所示，也能够除去构成所述拐角部的中央磁极部件的端部2a、外周磁极部件3c以及中间磁极部件8。虽然可以将所述拐角部的中央磁极部件的端部2a、外周磁极部件3c以及中间磁极部件8全部除去，但为了将靶材表面上的磁通密度调节成合适的大小，也可以将其中的一部分除去。在除去一部分的情况下，优选采用在两个拐角部30、30成为对称，另外通过中央磁极部件2的长轴且与正交于靶材表面的面成为对称(在图5(a)的上下成为对称)的结构。

(3)第三结构

在所述第一结构中，可以将构成所述直线部20的中央磁极部件2、外周磁极部件3以及垂直永久磁铁4a和构成所述拐角部30的中央磁极部件的端部2a、外周磁极部件3c以及垂直永久磁铁5a全部除去，如图6(a)、图6(b)以及图6(c)所示构成磁控管溅射用磁场生成装置。

(B)永久磁铁

构成直线部以及拐角部的永久磁铁能够利用众所周知的永久磁铁材料来形成。永久磁铁材料的材质可以根据设备的构成(磁场生成装置到靶材的距离)或所需的磁场强度而适当地设定。在本发明中，优选选择靶材表面7a的磁场的磁通密度垂直分量成为零的位置处的磁通密度的平行分量成为10mT以上的永久磁铁。

在希望获得高磁通密度的情况下，使用以R(Nd等的稀土类元素中的至少一种)、T(Fe或Fe以及Co)以及B为必要成分的R-T-B系各向异性烧结磁铁等的稀土类磁铁(从耐腐蚀性的观点来考虑，实施了各种表面处理的材料)即可，在所需的磁通密度不那么高时，铁氧体磁铁也可以。另外，在希望改变直线部和拐角部的磁通密度的情况下，分别根据所需的磁通密度，设定直线部用永久磁铁以及拐角部用永久磁铁的材质或尺寸即可。

(C)磁极部件

优选在磁极部件中使用众所周知的磁性体(软磁性体)，特别优选使用具有磁性的钢材。

[2]其他的实施方式

通过以规定间隔并联地配置多台本发明的磁场生成装置，能够使用一体化的靶材在大型的基板上成膜。另外，也可以在磁场生成装置中设置调节磁场生成装置的上表面与靶面的距离的构件。

实施例

虽然通过实施例对本发明进行了更详细的说明，但本发明并不局限于此。

实施例1

如图10(a)以及图10(b)所示，在Al-Mg系合金(A5052)制成的基底6上配置由铁氧体系不锈钢(SUS430)制成的中央磁极部件2、外周磁极部件3以及铁氧体烧结磁铁(日立金属制造的NMF-12F、残留磁通密度：大约450mT)形成的直线部用永久磁铁单元4(垂直永久磁铁4a、第一水平永久磁铁4b以及第二水平永久磁铁4c)以及拐角部用永久磁铁单元5(垂直永久磁铁5a、第一水平永久磁铁5b以及第二水平永久磁铁5c)，由此来制造磁场生成装置1(W＝160mm、L＝70mm、La＝10mm、Lb＝30mm、Lc＝30mm、a＝10mm、b＝5mm以及c＝25mm)。

比较例1

如图11(a)以及图11(b)所示，将直线部用永久磁铁单元4以及拐角部用永久磁铁单元5分别置换成直线部用永久磁铁40以及拐角部用永久磁铁50，除此之外，与实施例1相同地制造了磁场生成装置1(W＝170mm、L＝75mm、a＝10mm、b＝5mm以及c＝25mm)。

利用磁场解析而求出与实施例1以及比较例1的磁场生成装置1表面(与靶材对置的面)相距25mm的位置(相当于靶材表面的位置)处的磁通密度，如图12(a)以及图12(b)所示，沿着A线(直线部中央)、B线(拐角部)、C线(拐角部)以及D线(拐角部)求出与所述磁通密度的靶材表面平行的分量(磁通密度平行分量)以及垂直的分量(磁通密度垂直分量)，并绘制出图13(实施例1)以及图14(比较例1)。

在图13以及图14中，由于将直线部用永久磁铁40以及拐角部用永久磁铁50置换成直线部用永久磁铁单元4以及拐角部用永久磁铁单元5，因此，与中央磁极部件2对置的部分(与中心相距的距离为0mm的近的一边)的磁通密度垂直分量降低，并且磁通密度垂直分量成为零的点移动至中心方向。由这些结果能够预测的是：本发明的磁场生成装置(实施例1)与以往的装置(比较例1)相比，特别是与靶材的中央磁极部件2对置的部分的侵蚀相对地被促进，靶材的利用效率提高。

Claims (14)

1.一种磁控管溅射用磁场生成装置，与靶材对置且用于在靶材表面产生磁场，呈由直线部以及拐角部构成的跑道形状，其特征在于，

在由非磁性体构成的基底上具有：

(a)直线状的中央磁极部件；

(b)外周磁极部件，其设置为将所述中央磁极部件包围；

(c)多个垂直永久磁铁，在所述中央磁极部件与所述外周磁极部件之间设置为：将所述中央磁极部件包围，并且磁化方向垂直于所述靶材表面；

(d)多个第一水平永久磁铁，在所述中央磁极部件与所述垂直永久磁铁之间设置为：一方的磁极与所述中央磁极部件对置，另一方的磁极与所述垂直永久磁铁对置；以及

(e)多个第二水平永久磁铁，在所述外周磁极部件与所述垂直永久磁铁之间设置为：一方的磁极与所述外周磁极部件对置，另一方的磁极与所述垂直永久磁铁对置，

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述垂直永久磁铁对置的一侧的极、和所述垂直永久磁铁的与所述靶材表面对置的一侧的极相同。

2.根据权利要求1所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

所述第一水平永久磁铁和第二水平永久磁铁的磁化方向长度的合计是所述中央磁极部件与所述外周磁极部件的间隔的50～95％。

3.根据权利要求1或2所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度相等，当将它们的所述厚度设为100时，所述垂直永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度为0～150。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

构成所述拐角部的垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度，分别是构成所述直线部的垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度的30～100％。

5.根据权利要求4所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

构成所述拐角部的第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度，比构成所述拐角部的第一水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度薄。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

构成所述拐角部的垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁，在俯视时占所述中央磁极部件与所述外周磁极部件的间隙的面积的30％以上。

7.根据权利要求6所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

所述拐角部的所述中央磁极部件与所述外周磁极部件的间隙由所述垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁和对所述垂直永久磁铁、第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁以外的部分进行填充的非磁性体的垫片构成。

8.根据权利要求1～7的任意一项所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

具有将构成所述拐角部的中央磁极部件的端部、外周磁极部件以及垂直永久磁铁中的一部分或全部除去的结构。

9.一种磁控管溅射用磁场生成装置，与靶材对置且用于在靶材表面产生磁场，呈由直线部以及拐角部构成的跑道形状，其特征在于，

在由非磁性体构成的基底上具有：

(a)直线状的中央磁极部件；

(b)外周磁极部件，其设置为将所述中央磁极部件包围；

(c)中间磁极部件，其在所述中央磁极部件与所述外周磁极部件之间设置为将所述中央磁极部件包围；

(d)多个第一水平永久磁铁，在所述中央磁极部件与所述中间磁极部件之间设置为：一方的磁极与所述中央磁极部件对置，另一方的磁极与所述中间磁极部件对置；以及

(e)多个第二水平永久磁铁，在所述外周磁极部件与所述中间磁极部件之间设置为：一方的磁极与所述外周磁极部件对置，另一方的磁极与所述中间磁极部件对置，

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述中间磁极部件对置的一侧的极相同。

10.根据权利要求9所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

所述中间磁极部件的宽度，是所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度的10～75％的长度。

11.根据权利要求9或10所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

所述第一水平永久磁铁以及第二水平永久磁铁的与所述靶材表面垂直的方向的厚度相等，当将它们的所述厚度设为100时，所述中间磁极部件的与所述靶材表面垂直的方向的厚度为0～150。

12.根据权利要求9～11的任意一项所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

具有将构成所述拐角部的中央磁极部件的端部、外周磁极部件以及中间磁极部件中的一部分或全部除去的结构。

13.根据权利要求1～12的任意一项所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

当在所述直线部上针对与轴方向正交的方向测定了施加于所述靶材表面的磁场时，与所述靶材表面平行的方向的磁通密度的极大值，比与所述中央磁极部件对置的部分的与所述靶材表面垂直的方向的磁通密度大。

14.根据权利要求1～13的任意一项所述的磁控管溅射用磁场生成装置，其特征在于，

在施加于所述靶材表面的磁场的与所述靶材表面垂直的方向的磁通密度成为零的位置处，与所述靶材表面平行的方向的磁通密度为10mT以上。