專利名稱：允許厚靶的濺射陰極裝置的制作方法
允許厚耙的il射陰極裝置
存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備是任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有許 多的能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的不同位置。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的一個(gè)常用 位置是盤驅(qū)動(dòng)器。盤驅(qū)動(dòng)器的最基本部件是旋轉(zhuǎn)的信息存儲(chǔ)盤，將換能器移動(dòng) 到盤上的不同位置的執(zhí)行器以及用于從盤讀取數(shù)據(jù)和向盤寫入數(shù)據(jù)的電路。盤 驅(qū)動(dòng)器還包括用于編碼數(shù)據(jù)的電路，以使數(shù)據(jù)能夠成功檢索并寫入到盤表面。 微處理器控制盤驅(qū)動(dòng)器的絕大多數(shù)操作，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送回請(qǐng)求計(jì)算機(jī)并且從 請(qǐng)求計(jì)算機(jī)中獲取數(shù)據(jù)以供存儲(chǔ)到盤。
在盤驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)業(yè)中，本領(lǐng)域中已知通過在用于制備存儲(chǔ)盤的襯底設(shè)備上沉 積連續(xù)層制造而成的高性能、薄膜存儲(chǔ)盤。對(duì)于在剛性盤襯底上形成的存儲(chǔ)盤 類型，在存儲(chǔ)盤中的每一層可沉積在獨(dú)立的室中。例如，下層、磁性層和上層 (潤滑層)通常沉積在獨(dú)立的處理室中。通常這種層使用觀劃寸工藝沉積到盤表面 上。
在襯底上提供相對(duì)均勻的沉積材料的公知的方法是濺射。實(shí)質(zhì)上，濺射通 過在存在靜電場的情況下氣體離子轟擊陰極板或耙板來實(shí)現(xiàn)，這導(dǎo)致陰極板材
料的粒子從此脫落。通過在如此脫落的粒子的路^J:適當(dāng)?shù)脑O(shè)置襯底，陰極材 料的沉積將在襯底上產(chǎn)生。在典型的觀劃寸系統(tǒng)中，靶(陰極)和襯底架(陽極) 被定位成使得其上將沉積薄膜的襯底表面面對(duì)耙放置在襯底架上。
通過將其中產(chǎn)生氣體離子的輝光放電等離子體的電子限制在緊鄰靶板而實(shí) 現(xiàn)增加的濺射速率，使得氣體的電離將更頻繁地發(fā)生。如此，實(shí)現(xiàn)了增加的離 子沖擊靶板的速率從而增強(qiáng)濺射活性。更具體地，磁場被設(shè)置成使得磁通線從 靶板表面的弓形或彎曲通道延伸和返回，從而形成虛擬"隧道"。通過提供上述 的閉合環(huán)路或者"跑道"結(jié)構(gòu)的磁場，在施加的磁場和電場的影響下，電子趨向 掃過這個(gè)環(huán)路。結(jié)果所得的等離子體約束促使諸如氬之類的周圍氣體分子的高 度離子化。離子被靜電吸弓倒耙板，并因此有效的激發(fā)高度的濺射活性和相應(yīng) 的陰極高沉積速率，或被IW在襯底上的材料。
經(jīng)受上述磁場的從靶板濺射的材料主要從磁通曲線下的侵蝕區(qū)域移出。另外，這樣的磁通線平行于陰極所存在的區(qū)域捕獲電子的效率最高。這進(jìn)而導(dǎo)致 與磁通線平行于靶板的上述區(qū)域基本對(duì)齊且在其下方的區(qū)域處有最大革E侵蝕。 當(dāng)考慮到靶板的全部區(qū)域時(shí)，發(fā)現(xiàn)一條限定深'谷"劇氐點(diǎn)的線存在于接近上述 閉合詞環(huán)路的中心的陰極板中。因此，陰極或靶的侵蝕沿著"跑道"而發(fā)生，留 下陰極靶的中心和邊緣保持完好，而不是被沉積到襯底。其缺點(diǎn)在于，正常只 在約靶材料的三分之一能被用于沉積在襯底上。圖1顯示了具有跑道結(jié)構(gòu)的侵 蝕區(qū)域的平面陰極的結(jié)構(gòu)。
如上所述的系統(tǒng)，其中所述靶是稱為平面磁控濺射系統(tǒng)的板狀材料。除了 耙使用率低以外，平面磁控靶還有其他局限性。當(dāng)靶中部分未被濺射時(shí)，它們 從與濺射氣體碰撞的背翻寸的濺射區(qū)收 射原子。隨著時(shí)間過去，聚集在非 濺射區(qū)上的膜形成并還與在不完全真空中總是存在的除惰性、MI寸氣體外的環(huán)境
氣體反應(yīng)。由于環(huán)境氣體是典型的活性的；例如，H20， N2, 02， C02，所以沉 積趨于絕緣的并且因此從放電處收集電荷。當(dāng)電荷足夠多時(shí)，發(fā)生電弧；到達(dá) 室壁，或者通過絕緣膜到達(dá)靶上。電^Iit成局部發(fā)熱和蒸發(fā)；即小型爆發(fā)，其 常常將粒子噴射至U襯底因此導(dǎo)致所沉積的涂層的缺陷。即使沒有電弧發(fā)生，所 形成的膜經(jīng)常有高應(yīng)力并趨于脫落也會(huì)導(dǎo)致膜缺陷。
因此，需要一種具有高靶利用率和更為均勻分布的使用的平面磁控濺射系 統(tǒng)。這種系統(tǒng)將允許增加耙的厚度，同時(shí)也增加每個(gè)耙的產(chǎn)率，因此斷氐了成 本，增加了效率。

發(fā)明內(nèi)容
在實(shí)施例中，本發(fā)明提供容許厚靶的濺射裝置。本發(fā)明包括在濺射期間有 輝光放電等離子體形成在其上的濺射靶。濺射靶設(shè)置在平面上，其中平面的正 面被定義為在濺射期間輝光放電等離子體所處的一側(cè)，且平面背面被定義為相 對(duì)一側(cè)。觀劃寸裝置還包括具有電浮置中心極和電浮置外部極的磁路。中心極和 外部極至少部分設(shè)置在濺射靶定義的平面的正面上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造濺射裝置的方法。該方法包括提 供一環(huán)形靶，該耙為具有正面和背面的平板，使得該正面定義為在濺射期間形 成輝光放電等離子體的面。該方法還包括在環(huán)形耙附近劍共磁元件以形成磁路。 磁電路包括電浮置外部極和電浮置中心極，外部極和中心極至少部分設(shè)置在濺射靶定義的平面的正面上。


正如將認(rèn)識(shí)到的，本發(fā)明具有其他和不同的實(shí)施例，在各方面中可修改其 細(xì)節(jié)，均不背離本發(fā)明。因此，附圖和說明應(yīng)被理解為實(shí)質(zhì)上是說明性的而非 限制性的。
這里參考示例性實(shí)施例和附圖描述本發(fā)明，附圖中 圖1是侵蝕成跑道結(jié)構(gòu)的平面磁控領(lǐng)劃將E的立體圖。 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的立體圖。
圖3是沿著圖2所示實(shí)施例的線3—3截取的橫截面圖。
詳細(xì)說明
圖2所示根據(jù)本發(fā)明的〗鵬寸裝置i 。 il寸裝置包括基本上設(shè)置于由環(huán)形靶的
正面4定向的平面6上的環(huán)形革巴2。出于說明性目的，圖2中示出平面6的小截 面8。在圖中所示的實(shí)施例中，革巴2的正面4是平的，并且平面和耙2的正面4 疊合。然而，靶的正面4不必是平的。事實(shí)上，耙被用于領(lǐng)劃寸，隨著時(shí)間^ifi， 靶的一部分將會(huì)被侵蝕。結(jié)果，即使最初平坦，靶2也不會(huì)保持這啊寺征。相 應(yīng)的，平面6不必通過耙2或者領(lǐng)錢寸裝置1的具體尺寸來限定。在一個(gè)實(shí)施例 中，平面可以經(jīng)過耙2的任一側(cè)24 (圖3所示)。
在所示的實(shí)施例中，靶2具體化為具有延長的環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)形靶2可以被 形成為單獨(dú)的環(huán)形耙塊，或如所示，可以由耙材料的不同部分IO, 12形成。例 如，所示實(shí)施例包括兩個(gè)延長部分10和二個(gè)端部12，它們組成環(huán)形結(jié)構(gòu)。盡管 示為被延長，但包含于其中的濺射裝置和耙能夠具有可選結(jié)構(gòu)。
通過將靶2耦合到電壓電源，本發(fā)明的觀劃將E 2用作陰極。本發(fā)明的濺射 裝置也可以包括至少一個(gè)陽極14。如圖2所示的實(shí)施例中，觀劃寸裝置包括位于 領(lǐng)劃寸裝置1的兩個(gè)延長側(cè)面上的陽極14。在W寸時(shí)，電勢耦合在陰極耙2和陽 極14兩端。結(jié)果，在使用期間，革巴輝光放電等離子體形成在耙的正面，革巴材料 的粒子被觀llt到襯底上，例如磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的濺射裝置1也包括磁路用于幫助限制輝光放電等離子體中的電子， 從而增加濺射速率。磁路可由磁元件16 (在圖3所示)與含鐵或鐵磁元件一起形成。如圖2所示，磁路包括中心磁極18和外部磁極20。中心磁極具有第一磁 極化，而外部磁極具有與之相反的第二磁極化。每個(gè)中心磁極18和外部磁極20 至少部分的設(shè)置在平面6的正面。由于中心磁極18和外部磁極20延伸到平面6 的正面，因此靶2不是磁路中的基本元件。結(jié)果，靶2正面的磁場增加。進(jìn)一 步，這允許使用非磁性材料作為靶2的一部分。除使用非磁性材料外，使耙的 正面磁場力增加允許使用較厚的靶。較厚的革E產(chǎn)生更高的產(chǎn)率和更有效的靶利 用率。
除形成磁路部分之外，中心磁極18和外部磁極20也可以與纟鵬寸裝置1的 其他元件電隔離，使得它們電浮置。在中心磁極18和外部磁極20電浮置的實(shí) 施例中，本發(fā)明的f凝寸裝置提供包含輝光放電等離子體的電子的另外優(yōu)點(diǎn)。在 觀劃寸過程中，形成輝光放電等離子體時(shí)，磁極18、 20最初由來自等離子體的電 子轟擊。因?yàn)榇艠O18， 20電浮置，所以形成在磁極上的lij可電荷都沒有逃走路 徑。從而，磁極18， 20變成帶負(fù)電荷。在濺射期間，在輝光放電等離子體內(nèi)部 的電子從帶負(fù)電荷的磁極18、 20中被排斥。這有助于在密集的等離子體中靶2 的正面容納輝光放電等離子體的電子。被限帝啲輝光放電等離子區(qū)增加觀ll寸裝 置的效率并幫助產(chǎn)生更高的耙利用率。
參考圖3所示橫截面視圖，更容易理解前述本發(fā)明實(shí)施例的其他細(xì)節(jié)。圖3 所示的IH寸裝置1被描述為保持在'颺寸室內(nèi)。盡管沒有示出齡l謝室，但包 括室壁22。耙2被安排成基本與室壁22相沐并且使得輝光放電等離子體遠(yuǎn)離 室壁22定向。靶2設(shè)置在平面6中。如上參考圖2所述，示出靶2的正面4與 平面6相平。然而，參考平板6，靶2可被安掃瞎可選擇結(jié)構(gòu)中。例如，平面6 可經(jīng)過耙2的兩側(cè)24。
觀劃寸裝置的靶2由冷卻塊26 ，。設(shè)置在耙2的外面的靶夾具28將革巴2 穩(wěn)固地保持在7轉(zhuǎn)卩塊26上。耙7賴卩水30通過水路32 t離到冷卻塊26，以將革巴 2維持在可接受的操作溫度。水路32從f鵬t室外部將冷卻水30送到靶2。使用 水路隔離器34用于在水路32進(jìn)入到靶2后面的觀魅t室的入口點(diǎn)，隔離7jC路32 與室壁22。使用室壁32外側(cè)的墊圈36和水路固定螺母38來穩(wěn)固水路32。
濺射裝置的許多磁路位于冷卻塊26的后面。在所示實(shí)施例中由磁元件16 形成磁路。磁元件16可以有多個(gè)不同的實(shí)施例。例如圖3所示，磁元件16可 由多個(gè)zK磁體形成。交替的，磁元件16也可由多個(gè)電磁元件形成。進(jìn)一步的，磁元件16可由單個(gè)磁組件形成~~7乂磁體或電磁體。在本實(shí)施例中，磁元件16
形成磁路的基礎(chǔ)，該磁路也包括中心磁極18和外部電磁極20。雖然外部磁極 20被清楚地描述為二塊， 一個(gè)在左邊一個(gè)在右邊，但外部磁極20可形成為圍繞 耙2的環(huán)形。在這一實(shí)施例中，圖3僅僅示出外部磁極20的左側(cè)和右側(cè)，而非 單獨(dú)且分立的元件。當(dāng)然，外部磁極20可由幾個(gè)元件組成。如上所述，外部和 中心磁極18、 20延長到平面6的正面，有助于避免在磁路中包括靶2。結(jié)果， 利用本發(fā)明的鄰凝寸裝置產(chǎn)生更高辦E利用率并允許鐵磁和非磁材料被領(lǐng)劃寸。
磁元件16以及中心和外部磁極18、 20設(shè)置在磁支撐板40的適當(dāng)位置。進(jìn) 而，磁支承板通過絕緣體44與鄰超鵬寸室壁22的支承塊42分離。絕緣體44 由絕緣體和"O"環(huán)的組合形成。
一對(duì)陽極14被設(shè)置在外部磁極20的外側(cè)。在濺射期間，陽極14耦合到電 壓源，因此在靶陰極2的正面上形鵬光放電等離子體。因此，靶2的材料可 以被觀ll頓度于靶2附近的襯底上。通過^頓該方法，磁性的和非磁性材料的 表層可精確lil寸到不同的襯底上，諸如磁記錄介質(zhì)。
為了提高濺射驢1的效率，外部磁極20和中心磁極18與體1的剩余 部分電隔離。如圖所示，中心極絕緣體46位于中心極18和裝置的其他部分之 間。同樣的，夕卜部極絕緣體48位于外部極20和磁路的剩余部分之間。事實(shí)上， 極絕緣體46和48沒有使磁極18和20絕緣。相反，它們僅僅使極和裝置的其 他部分電隔離。結(jié)果，外部和中心磁極20、 18電浮置并且可以改變電荷。如上 所述，本發(fā)明提供了一種優(yōu)勢。招鵬寸期間，浮置的外部極20和中心極18將 會(huì)被電子轟擊而沒有從極開始的放電路徑。隨著電子持續(xù)碰撞極，它們變成帶 負(fù)電荷并開始排斥輝光放電等離子體內(nèi)的其它電子。由于中心極18和外部極20 基本包圍靶2，通過將電子限制在其中，中心極和外部極有助于容納等離子體。
如所述實(shí)施例所示，中心極18和外部極20可以分別被中心磁屏蔽50和外 部磁屏蔽52覆蓋。磁屏蔽50、 52可以成為磁路的一部分且有助于沿所要求的 方向指引電路。此外，磁屏蔽50、 52可用于在輝光放電等離子體中屏蔽領(lǐng)劃寸裝 置的某些元件。例如，在所示實(shí)施例中示出外部磁屏蔽52覆蓋耙夾具28。這使 得耙夾具可以是金屬的，而基本不會(huì)影響MM裝置的操作。
在本公開中僅示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和一些多功能的示例。可 以理解，本發(fā)明能夠用于各種其他組合和環(huán)境中，并在允許本文表達(dá)的發(fā)明概 念，的范圍內(nèi)的改變和/或修改。
權(quán)利要求
1、一種濺射裝置，包括設(shè)置在平面上的靶，所述靶定義所述平面的正面和所述平面的背面，在濺射期間輝光放電位于所述平面的正面；具有第一極性的電浮置外部磁極；以及具有第二極性的電浮置中心磁極，其中所述外部和中心磁極各自形成磁路的一部分，以及其中所述外部和中心磁極各自至少部分地設(shè)置在所述平面的正面。
2、 如權(quán)利要求1所述的濺射裝置，還包括與所述電浮置夕卜部磁極相鄰的外 部浮置屏蔽和與電浮置中心磁極相鄰的中心浮置屏蔽中的至少一個(gè)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的領(lǐng)劃寸裝置，其特征在于，所述電浮置外部磁極 基本圍繞所述耙和所述電浮置中心磁極。
4、 如權(quán)利要求l， 2或3所述的f凝寸裝置，其特征在于，所述外部和中心 磁極被構(gòu)造成使得在領(lǐng)劃賴月間相應(yīng)極發(fā)展成帶負(fù)電荷。
5、 如權(quán)利要求l， 2， 3或4所述的f凝t裝置，其特征在于，所述耙包括非 磁性材料。
6、 一種包括通過權(quán)利要求l， 2， 3， 4或5之一的IMt裝置將材料從耙濺 射到襯底的方法。
全文摘要
一種允許厚靶的濺射裝置及制作該裝置的方法。該裝置包括濺射靶，在濺射期間輝光放電等離子體形成于該濺射靶上。濺射靶設(shè)置于平面上，且平面的正面被定義為在濺射期間輝光放電等離子體所在的一側(cè)，且平面的背面被定義為相對(duì)的一側(cè)。該濺射裝置還包括帶有電浮置中心極和一電浮置外部極的磁路。中心極和外部極至少部分設(shè)置于由濺射靶定義的平面的正面上。
文檔編號(hào)C23C14/34GK101660129SQ20091017335
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者L·D·哈特叟, P·S·麥克萊奧德 申請(qǐng)人:希捷科技有限公司