[发明专利]多靶溅射源及沉积多层的方法

说明书

本申请主张申请日为2007年6月15日的美国临时专利申请序列号 No.60/944,118的利益，其内容引用结合于此。

技术领域

本发明涉及具有高饱和磁化强度的材料的多靶溅射源和用于沉积多层的方 法，并进一步涉及一种引入高饱和磁化强度材料的合金共溅射方法。

背景技术

多靶溅射源被充分证明可用于沉积硬盘介质中的多层和特殊合金。 EP0162643示出这种溅射源的基本原理，其包括具有独立磁极和独立等离子体 功率源的同心环形靶。该申请的图1示出具有三个同心靶10、11、12的 Oerlikon/Unaxis Triatron溅射源15，这三个同心靶具有各自的磁装置(布置在靶 下方的永磁体)。每个靶通常使用单独的电源，尤其是直流电源。在Triatron设 计中，同心靶10-12之间没有设置阳极，且靶之间的间距减小到避免靶之间寄生 等离子体所需的间距(暗空间)。提供屏罩14以收集没有到达基底13的材料。 基底设置在一平面内，该平面远离但本质上平行于没有使用的溅射表面的平面。 此处基底被显示为具有中心孔，因为例如这对于硬盘基底是常见的。这些基底 的直径通常在20-100mm之间变化。在所示出的布置中，环形靶10的外径是 165mm，靶11外径是121mm，靶12外径是72mm。专业人员将根据待溅射的 膜/层的需要，包括再次引入作为参考的US6,579,424中所描述的教导，而改变 所述直径。

在典型的应用中，最外的靶10和最内的靶12包括钻Co，靶11包括钯Pd。 靶的厚度在2mm到8mm之间变化。靶和基底的距离典型地是50mm。

这种布置对于非磁性的靶以及对于低磁化强度的靶很有用，但对于在生产 磁性硬盘时频繁使用的高磁化强度的靶材料，具有非常有限的表现。溅射高磁 化强度材料的问题在于，由靶后方的磁体阵列产生的磁场不能充分地穿透磁靶。 因为投射在靶表面之上的磁场是磁控溅射效应发生的先决条件，显然高磁化强 度靶不能容易地应用于标准磁控阴极，因为受侵蚀区域的宽度趋向于太小(微 音效应)。

本领域中已知几种溅射高磁化强度材料的可能性：其一包括选择更强的磁 体使靶磁性地(过)饱和和/或选择几毫米材料的薄靶。

溅射高磁化强度材料的另一已知技术是具有槽和孔的靶布置40，如图5所 示。高磁化强度材料的靶46放置在磁体42、43上。在背面上可使用轭41。靶 46将引导大多数的(如果不是全部的)磁通线。通过应用槽44或孔45，迫使 磁通线桥跨缝隙。在这些区域中，等离子体可以点燃，并且磁控溅射效应可以 发生。典型地，槽宽度为0.5到1.5mm。20mm的靶厚度已经被成功地使用。

用于溅射高磁化强度材料的另一已知技术是所谓的顶靶布置，分别如 US4,572,776或US4,601,806中所示。图4a和b描述了该原理。在该布置中，靶 材料被分成至少两部分，一个部分部分地布置在一平面上，该平面上基本平行 于且高于另一部分的表面。图4a说明具有三部分设计的横截面的这种布置：靶 21布置在第一“下”平面以及靶20、22布置在第二“上”平面。图6说明所述 顶靶布置的俯视图；清楚的是，这种设计可应用于包括部分I、II和III的拉长 靶配置，也可应用于只由部分I和III组成的环形配置。在基础布置中，中间部 分22可被省略，靶部分21于是成为连续板。然而，由于靶部分之间的过渡也 是活性的、等离子体暴露部分，省略此另外的靶部分会导致活性区域的损失。

图4a说明有中心轴A的靶布置的截面图。