本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種磁性薄膜沉積腔室及薄膜沉積設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展，集成電路制造工藝已可以顯著縮小處理器的尺寸，但是仍然有一些諸如集成電感、噪聲抑制器等的核心元器件在高頻化、微型化、集成化等方面面臨諸多困難。為了解決此問題，具有高磁化強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、高共振頻率及高電阻率的軟磁薄膜材料引起人們越來越多的關(guān)注。

雖然軟磁薄膜材料主要考慮其高磁導(dǎo)率和高磁化強(qiáng)度，以及低矯頑力和低損耗，但是，左右軟磁薄膜材料發(fā)展的一個(gè)主要因素是它的截止頻率。而通過調(diào)控軟磁薄膜的面內(nèi)單軸各向異性場，可以實(shí)現(xiàn)對軟磁薄膜材料的截止頻率的調(diào)節(jié)。而調(diào)控軟磁薄膜的面內(nèi)單軸各向異性場的一個(gè)常用方法是磁場誘導(dǎo)沉積，其具有工藝簡單、無需增加工藝步驟、對芯片傷害小等的優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)生產(chǎn)的首選方法。

但是，現(xiàn)有的磁場誘導(dǎo)沉積方法還無法應(yīng)用到制備磁性薄膜的生產(chǎn)設(shè)備中，例如pvd設(shè)備。也就是說，現(xiàn)有的薄膜沉積腔室不具有誘發(fā)磁性薄膜的面內(nèi)各向異性的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種磁性薄膜沉積腔室及薄膜沉積設(shè)備，其能夠在基座上方形成足以誘發(fā)磁性薄膜的面內(nèi)各向異性的水平磁場，滿足生產(chǎn)型設(shè)備在大尺寸待加工工件上制備具有面內(nèi)各向異性的磁性薄膜的需要。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種磁性薄膜沉積腔室，包括腔室主體，在所述腔室主體內(nèi)設(shè)置有基座，所述基座包括用于承載待加工工件的承載面，還包括偏置磁場裝置，所述偏置磁場裝置包括第一磁體組，所述第一磁體組設(shè)置在所述基座的承載面下方，用于在所述基座上方形成第一水平磁場，所述第一水平磁場用于使沉積在所述待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性。

優(yōu)選的，所述第一磁體組包括水平設(shè)置的多個(gè)第一磁柱，多個(gè)所述第一磁柱均與所述基座的一條直徑方向相互垂直，且沿所述直徑方向間隔分布；

多個(gè)所述第一磁柱的n極朝向一致，且多個(gè)所述第一磁柱的n極的連線為第一弧線；多個(gè)所述第一磁柱的s極朝向一致，且多個(gè)所述第一磁柱的s極的連接為第二弧線；所述第一弧線和第二弧線相對于所述直徑方向?qū)ΨQ，且與所述直徑方向之間的間距自所述基座的承載面的中心向邊緣逐漸減小。

優(yōu)選的，所述第一磁體組包括兩組子磁體組，兩組所述子磁體組對稱分布在所述基座的一條直徑方向的兩側(cè)；每組所述子磁體組包括豎直設(shè)置的多個(gè)第一磁柱，且沿所述直徑方向間隔分布；

其中一組所述子磁體組中的所有第一磁柱的n極朝上，且所有第一磁柱的n極的連線為第一弧線；其中另一組所述子磁體組中的所有第一磁柱的s極朝上，且所有第一磁柱的s極的連線為第二弧線；所述第一弧線和第二弧線相對于所述直徑方向?qū)ΨQ，且與所述直徑方向之間的間距自所述基座的承載面的中心向邊緣逐漸減小。

優(yōu)選的，所述第一弧線和第二弧線對接形成圓形，且所述圓形的直徑大于或者等于所述待加工工件的直徑。

優(yōu)選的，所述第一磁體組包括豎直設(shè)置的多個(gè)第一磁柱，多個(gè)所述第一磁柱排列成矩形陣列，所述矩形陣列的行數(shù)和列數(shù)均為兩個(gè)以上；且在所述矩形陣列中，同一行或者同一列的所述第一磁柱的極性相同，而各個(gè)相鄰的兩列或者兩行的所述第一磁柱的極性相反。

優(yōu)選的，所述矩形陣列的對角線的長度大于或者等于所述待加工工件的直徑。

優(yōu)選的，所述磁性薄膜沉積腔室還包括磁體安裝組件，所述磁體安裝組件包括導(dǎo)磁底板、多個(gè)導(dǎo)磁條和不導(dǎo)磁頂板，其中，

所述導(dǎo)磁底板與所有的所述第一磁柱的下端連接；

所述導(dǎo)磁條一一對應(yīng)地與同一行或者同一列中極性相同的所有所述第一磁柱的上端連接；

所述不導(dǎo)磁頂板設(shè)置在各個(gè)所述導(dǎo)磁條的上端，且與各個(gè)所述導(dǎo)磁條固定連接。

優(yōu)選的，所述偏置磁場裝置還包括第二磁體組，所述第二磁體組環(huán)繞在所述基座的周圍，用于在所述基座上方形成第二水平磁場，用于與所述第一水平磁場形成疊加磁場，所述疊加磁場在所述基座的徑向上均勻分布。

優(yōu)選的，所述第一磁體組位于與所述基座的承載面的中心區(qū)域相對應(yīng)的位置處，并且，由所述第一磁體組形成的所述第一水平磁場的方向與由所述第二磁體組形成的所述第二水平磁場的方向相反。

優(yōu)選的，所述第二磁體組包括兩組第二子磁體組，兩組所述第二子磁體組對稱分布在所述基座的一條直徑方向的兩側(cè)；每組所述第二子磁體組包括水平設(shè)置的多個(gè)第二磁柱，且沿所述直徑方向間隔分布；并且，所有的所述第二磁柱的磁極方向一致；

所述第一磁體組包括兩組第一子磁體組，兩組所述第一子磁體組對稱分布在所述直徑方向的兩側(cè)；每組所述第一子磁體組包括水平設(shè)置的多個(gè)第一磁柱，且沿所述直徑方向間隔分布；并且，所有的所述第一磁柱的磁極方向一致，且與所述所述第二磁柱的磁極方向相同。

優(yōu)選的，所述第一磁體組與所述基座的承載面之間的豎直間距的取值范圍在20～50mm。

優(yōu)選的，所述磁性薄膜沉積腔室還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置位于所述第一磁體組的下方或者環(huán)繞在所述第一磁體組的周圍，用以冷卻所述第一磁體組。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種薄膜沉積設(shè)備，包括本發(fā)明提供的上述磁性薄膜沉積腔室。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的磁性薄膜沉積腔室，其設(shè)置有偏置磁場裝置，該偏置磁場裝置包括第一磁體組，該第一磁體組設(shè)置在基座的承載面下方，用于在基座上方形成第一水平磁場，該第一水平磁場用于使沉積在待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性，以滿足生產(chǎn)型設(shè)備在待加工工件上制備具有面內(nèi)各向異性的磁性薄膜的需要。另外，由于第一磁體組設(shè)置在基座的承載面下方，這種設(shè)置方式不會制約待加工工件的尺寸，從而薄膜沉積腔室能夠適用于在尺寸較大的待加工工件(例如8寸或12寸晶片)上制備磁性薄膜，以實(shí)現(xiàn)大尺寸的待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性。

本發(fā)明提供的薄膜沉積設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的上述磁性薄膜沉積腔室，可以使沉積在待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性，以滿足生產(chǎn)型設(shè)備在待加工工件上制備具有面內(nèi)各向異性的磁性薄膜的需要，而且可以實(shí)現(xiàn)大尺寸的待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室的剖視圖；

圖1b為圖1a中第一磁體組的結(jié)構(gòu)圖；

圖1c為本發(fā)明第一實(shí)施例中第一磁體的磁力線的路徑圖；

圖2a為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室的剖視圖；

圖2b為圖2a中第一磁體組的結(jié)構(gòu)圖；

圖2c為本發(fā)明第二實(shí)施例中第一磁體的磁力線的路徑圖；

圖3a為本發(fā)明第三實(shí)施例采用的第一磁體組的俯視圖；

圖3b為本發(fā)明第三實(shí)施例中基座的結(jié)構(gòu)圖；

圖3c為發(fā)明第三實(shí)施例采用的第一磁體組沿圖3a中a-a線的剖視圖；

圖3d為發(fā)明第三實(shí)施例采用的第一磁體組沿圖3a中b-b線的剖視圖；

圖4a為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室的剖視圖；

圖4b為圖4a中第一磁體組和第二磁體組的結(jié)構(gòu)圖；

圖4c為本發(fā)明第四實(shí)施例中第一磁體和第二磁體的磁力線的一種路徑圖；

圖4d為本發(fā)明第四實(shí)施例中第一磁體和第二磁體的磁力線的另一種路徑圖；

圖4e為第二磁體組的分解圖；

圖5a為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室的剖視圖；

圖5b為圖5a中第一磁體組和第二磁體組的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明提供的磁性薄膜沉積腔室及薄膜沉積設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。

請一并參閱圖1a～圖1c，磁性薄膜沉積腔室包括腔室主體1和屏蔽組件，其中，在該腔室主體1內(nèi)的頂部設(shè)置有靶材3，且在該腔室主體1內(nèi)，并且位于靶材3的下方設(shè)置有基座2，該基座2包括用于承載待加工工件7的承載面22，該承載面22被定義為將待加工工件7置于基座2上的指定位置，且其形狀和尺寸與該待加工工件7的形狀和尺寸一致。上述屏蔽組件包括上屏蔽環(huán)5、下屏蔽環(huán)4和壓環(huán)6，其中，下屏蔽環(huán)4環(huán)繞設(shè)置在腔室主體1的側(cè)壁內(nèi)側(cè)，且在下屏蔽環(huán)4的下端設(shè)置有支撐件41。上屏蔽環(huán)5環(huán)繞設(shè)置在下屏蔽環(huán)4的內(nèi)側(cè)。上屏蔽環(huán)5和下屏蔽環(huán)4用于防止濺射出的靶材材料沉積在腔室主體1的側(cè)壁。壓環(huán)6用于在基座2位于工藝位置時(shí)，壓住待加工工件7上表面的邊緣區(qū)域，以將待加工工件7固定在基座2上。壓環(huán)6在基座2離開(下降)工藝位置時(shí)由支撐件41支撐。在進(jìn)行工藝時(shí)，下屏蔽環(huán)4、支撐件41和壓環(huán)6遮蓋了基座2與腔室主體1之間的區(qū)域，從而能夠防止濺射出的靶材材料沉積在腔室主體1的底部。圖1僅示意性地示出了腔室主體1位于基座2以上的部分，而未示出腔室主體1的底部。

薄膜沉積腔室還包括偏置磁場裝置，該偏置磁場裝置包括第一磁體組8，該第一磁體組8設(shè)置在基座2的承載面22下方，用于在基座2上方形成第一水平磁場，該第一水平磁場可以在進(jìn)行工藝時(shí)，使沉積在待加工工件7的上表面上的磁性薄膜的磁疇沿水平方向排列，從而能夠在磁疇排列方向上形成易磁化場，而在與磁疇排列方向相互垂直的方向上形成難磁化場，即，形成面內(nèi)各向異性場，進(jìn)而獲得面內(nèi)各向異性的磁性薄膜，以滿足生產(chǎn)型設(shè)備制備具有面內(nèi)各向異性的磁性薄膜的需要。另外，由于第一磁體組8設(shè)置在基座2的承載面22下方，這種設(shè)置方式不會制約待加工工件7的尺寸，從而該薄膜沉積腔室能夠適用于在尺寸較大的待加工工件(例如8寸或12寸晶片)上制備磁性薄膜，以實(shí)現(xiàn)大尺寸的待加工工件7上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性。

在本實(shí)施例中，如圖1b所示，第一磁體組8包括水平設(shè)置(平行于基座2的承載面22)的多個(gè)第一磁柱81，多個(gè)第一磁柱81均與基座2的任意一條直徑方向21相互垂直，且沿該直徑方向21間隔分布。并且，多個(gè)第一磁柱81的n極朝向一致(圖1b中多個(gè)第一磁柱81的n極均朝左)，且多個(gè)第一磁柱81的n極的連線為第一弧線；多個(gè)第一磁柱81的s極朝向一致(圖1b中多個(gè)第一磁柱81的s極均朝右)，且多個(gè)第一磁柱81的s極的連接為第二弧線。該第一弧線和第二弧線相對于上述直徑方向21對稱，且與該直徑方向21之間的間距自基座2的承載面22的中心向邊緣逐漸減小。進(jìn)一步說，為了形成上述第一弧線和第二弧線，多個(gè)第一磁柱81在其寬度方向上的中心線與上述直徑方向21重合，且多個(gè)第一磁柱81的長度不同，并且自基座2的承載面22的中心向邊緣逐漸減小。

通過使多個(gè)第一磁柱81的n極的連線為第一弧線，多個(gè)第一磁柱81的s極的連接為第二弧線，可以使第一水平磁場在上述直徑方向21的方向上的磁場強(qiáng)度分布均勻，保證該方向上的磁場強(qiáng)度均能夠誘發(fā)磁性薄膜的面內(nèi)各向異性，從而可以提高磁性薄膜的磁性能的一致性。

在本實(shí)施例中，上述第一弧線和第二弧線對接形成圓形，且該圓形的直徑等于待加工工件7的直徑，換言之，該圓形在上述基座2的承載面22上的正投影輪廓與該承載面22的邊緣重合。通過使由上述第一弧線和第二弧線對接形成的圓形的直徑等于待加工工件7的直徑，如圖1c所示，可以使由各個(gè)第一磁柱81產(chǎn)生的磁力線的分布覆蓋基座2的承載面22，從而有利于提高上述第一水平磁場在待加工工件7的徑向上的分布均勻性。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況適當(dāng)?shù)卦龃笊鲜鰣A形的直徑，使其大于待加工工件7的直徑，這同樣可以實(shí)現(xiàn)由各個(gè)第一磁柱81產(chǎn)生的磁力線的分布覆蓋基座2的承載面22。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)對第一水平磁場的磁場強(qiáng)度的實(shí)際要求設(shè)定上述第一磁柱81的數(shù)量、尺寸和排布密度以及與基座2的承載面22之間的豎直間距等。

請一并參閱圖2a～圖2c，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室與上述第一實(shí)施例相比，同樣包括腔室主體1、屏蔽組件和偏置磁場裝置。由于腔室主體1和屏蔽組件的結(jié)構(gòu)和功能在上述第一實(shí)施例中已有了詳細(xì)描述，在此不再贅述。下面僅對本實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的區(qū)別進(jìn)行詳細(xì)描述。

具體地，在本實(shí)施例中，偏置磁場裝置包括第一磁體組10。該第一磁體組10包括兩組子磁體組(11,12)，兩組子磁體組(11,12)對稱分布在基座2的任意一條直徑方向21的兩側(cè)。并且，如圖2b所示，圖2b中右側(cè)的子磁體組11包括豎直設(shè)置(垂直于基座2的承載面22)的多個(gè)第一磁柱111，且沿上述直徑方向21間隔分布。圖2b中左側(cè)的子磁體組12包括豎直設(shè)置多個(gè)第一磁柱112，且沿上述直徑方向21間隔分布。

并且，左側(cè)的子磁體組12中的所有第一磁柱112的n極朝上，且所有第一磁柱112的n極的連線為第一弧線；右側(cè)的子磁體組11中的所有第一磁柱111的s極朝上，且所有第一磁柱111的s極的連線為第二弧線；該第一弧線和第二弧線相對于直徑方向21對稱，且與該直徑方向21之間的間距自基座2的承載面22的中心向邊緣逐漸減小。具體來說，在直徑方向21上，最靠近承載面22的中心的第一磁柱112的n極或者第一磁柱111的s極與上述直徑方向21之間的間距dmax最大，而在直徑方向21上，最靠近承載面22的邊緣的第一磁柱112的n極或者第一磁柱111的s極與上述直徑方向21之間的間距dmax最小。通過使所有第一磁柱112的n極的連線為第一弧線，第一磁柱111的s極的連線為第二弧線，可以使第一水平磁場在上述直徑方向21的方向上的磁場強(qiáng)度分布均勻，保證該方向上的磁場強(qiáng)度均能夠誘發(fā)磁性薄膜的面內(nèi)各向異性，從而可以提高磁性薄膜的磁性能的一致性。

在本實(shí)施例中，上述第一弧線和第二弧線對接形成圓形，且該圓形的直徑等于待加工工件7的直徑，換言之，該圓形在上述基座2的承載面22上的正投影輪廓與該承載面22的邊緣重合。通過使由上述第一弧線和第二弧線對接形成的圓形的直徑等于待加工工件7的直徑，如圖2c所示，磁力線由各個(gè)第一磁柱112的n極到位置與該n極相對的各個(gè)第一磁柱111的s極，該磁力線的分布覆蓋基座2的承載面22，從而有利于提高上述第一水平磁場在待加工工件7的徑向上的分布均勻性。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況適當(dāng)?shù)卦龃笊鲜鰣A形的直徑，使其大于待加工工件7的直徑，這同樣可以實(shí)現(xiàn)由第一磁體組10產(chǎn)生的磁力線的分布覆蓋基座2的承載面22。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)對第一水平磁場的磁場強(qiáng)度的實(shí)際要求設(shè)定上述第一磁柱112和第一磁柱111的數(shù)量、尺寸和排布密度以及與基座2的承載面22之間的豎直間距等。

請一并參閱圖3a～圖3d，本發(fā)明第三實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室與上述第一、第二實(shí)施例相比，同樣包括腔室主體1、屏蔽組件和偏置磁場裝置。由于腔室主體1和屏蔽組件的結(jié)構(gòu)和功能在上述第一、第二實(shí)施例中已有了詳細(xì)描述，在此不再贅述。下面僅對本實(shí)施例與上述第一、第二實(shí)施例的區(qū)別進(jìn)行詳細(xì)描述。

具體地，在本實(shí)施例中，偏置磁場裝置包括第一磁體組。該第一磁體組包括豎直設(shè)置的多個(gè)第一磁柱16，且對應(yīng)基座2的承載面22排列成矩形陣列，該矩形陣列的行數(shù)和列數(shù)均為兩個(gè)以上，例如，在本實(shí)施例中，矩形陣列的行和列分別沿圖3a中的x方向和y方向排列，且行數(shù)為4，列數(shù)為5。

而且，在上述矩形陣列中，同一列第一磁柱16的極性相同，而各個(gè)相鄰的兩列第一磁柱16的極性相反。這樣，上述矩形陣列可以產(chǎn)生如圖3c中分布的磁力線，在各個(gè)相鄰的兩列第一磁柱16中，磁力線自第一磁柱16的n極到與該n極同一行的第一磁柱16的s極。根據(jù)該磁力線的分布可知，磁場在x方向和z方向上存在磁場分量，其中，在x方向上的磁場分量足以誘發(fā)磁性薄膜的面內(nèi)各向異性，而z方向上的磁場分量對磁性薄膜的面內(nèi)各向異性沒有影響。

另外，上述矩形陣列的對角線的長度l等于待加工工件7的直徑，以保證磁力線的分布覆蓋基座2的承載面22，從而有利于提高上述第一水平磁場在待加工工件7的徑向上的分布均勻性。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況適當(dāng)?shù)卦龃笊鲜鼍匦侮嚵械膶蔷€的長度l，使其大于待加工工件7的直徑，以保證磁力線的分布覆蓋基座2的承載面22。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)對第一水平磁場的磁場強(qiáng)度的實(shí)際要求設(shè)定上述第一磁柱16的尺寸、數(shù)量和排布密度以及與基座2的承載面之間的豎直間距等。

需要說明的是，在本實(shí)施例中，上述多個(gè)第一磁柱16排列成矩形陣列，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，上述多個(gè)第一磁柱16也可以排列成其他形狀的陣列，以獲得分布成不同形狀的第一水平磁場，滿足不同的需要。

下面對上述第一磁體組的安裝方式進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，如圖3b～圖3d所示，磁性薄膜沉積腔室還包括磁體安裝組件，該磁體安裝組件用于將第一磁體組安裝在基座2中。在本實(shí)施例中，基座2具體包括由上而下依次設(shè)置的基座上板23、固定板24和波紋管上板25，其中，基座上板23的上表面即為上述承載面22。固定板24用于固定背吹氣管26和冷卻液管27，其中，背吹氣管26豎直設(shè)置，其上端延伸至承載面22，用以在進(jìn)行工藝時(shí)，向待加工工件7的下表面與承載面22之間輸送背吹氣體，用以促進(jìn)待加工工件7與基座上板23之間的熱量交換，從而有利于對待加工工件7的溫度控制。在基座上板23中設(shè)置有冷卻通道(圖中未示出)，冷卻液管27用于向該冷卻通道中輸送冷卻液，用以對基座上板23進(jìn)行冷卻。上述基座2的底部還連接有升降軸29，用以驅(qū)動(dòng)該基座2作升降運(yùn)動(dòng)。為了保證沉積腔室的真空度。在該升降軸29上套設(shè)有波紋管28，用以封閉沉積腔室的底壁上的供升降軸29穿過的通孔，同時(shí)能夠允許升降軸29作升降運(yùn)動(dòng)。波紋管上板25用于將波紋管28的上端固定在沉積腔室的底壁上。

上述磁體安裝組件設(shè)置在上述固定板24和波紋管上板25之間，且具有能夠供背吹氣管26和冷卻液管27通過的通孔。具體地，上述磁體安裝組件包括導(dǎo)磁底板30、多個(gè)導(dǎo)磁條32和不導(dǎo)磁頂板31，其中，導(dǎo)磁底板32與波紋管上板25固定連接，具體可以使用真空螺釘固定在一起。并且，該導(dǎo)磁底板32與所有的第一磁柱16的下端連接，進(jìn)一步地，在第一磁柱16的下端設(shè)置有連接柱162，并且在導(dǎo)磁底板32的上表面設(shè)置有連接孔，該連接柱162插入連接孔中，以實(shí)現(xiàn)對第一磁柱16下端的固定。借助導(dǎo)磁底板32，可以使各個(gè)第一磁柱的下端磁導(dǎo)通，從而可以避免磁力線相互抵消，磁場強(qiáng)度減弱。

多個(gè)導(dǎo)磁條32一一對應(yīng)地與同一列中的所有第一磁柱16的上端連接，用以使各個(gè)第一磁柱16的磁性能夠在此列均勻分布，從而可以提高磁場在此列所在方向，即y方向的分布均勻性。在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)磁條32的x方向上的寬度與第一磁柱16的直徑相等。另外，導(dǎo)磁條3與第一磁柱16的上端連接的具體方式與上述導(dǎo)磁底板32與與第一磁柱16的下端連接的方式相同。即，在第一磁柱16的上端設(shè)置有連接柱161，并且在相應(yīng)的導(dǎo)磁條32的下表面設(shè)置有連接孔，該連接柱161插入連接孔中，以實(shí)現(xiàn)對第一磁柱16上端的固定。

不導(dǎo)磁頂板31設(shè)置在各個(gè)導(dǎo)磁條32的上端，且與各個(gè)導(dǎo)磁條32固定連接，具體可以使用真空螺釘固定在一起。并且，不導(dǎo)磁頂板31與固定板24固定連接，具體可以使用真空螺釘固定在一起。

請一并參閱圖4a～圖4e，本發(fā)明第四實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室與上述第一、第二和第三實(shí)施例相比，同樣包括腔室主體1、屏蔽組件和偏置磁場裝置。由于腔室主體1和屏蔽組件的結(jié)構(gòu)和功能在上述第一、第二和第三實(shí)施例中已有了詳細(xì)描述，在此不再贅述。下面僅對本實(shí)施例與上述第一、第二和第三實(shí)施例的區(qū)別進(jìn)行詳細(xì)描述。

具體地，在本實(shí)施例中，偏置磁場裝置在包括上述各個(gè)實(shí)施例中所述的第一磁體組的基礎(chǔ)上，還包括第二磁體組。該第二磁體組環(huán)繞在基座2的周圍，用于在基座2的上方形成第二水平磁場，第二水平磁場用于與上述第一水平磁場形成疊加磁場，該疊加磁場在基座2的承載面22的徑向上均勻分布。進(jìn)一步說，第一水平磁場和第二水平磁場均形成在基座2的上方，以起到使沉積在待加工工件7上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性的作用。同時(shí)，二者相互作用形成疊加磁場，該疊加磁場與上述各個(gè)實(shí)施例中單獨(dú)使用第一磁體組相比，磁場強(qiáng)度在基座2的徑向上的分布更均勻，從而可以提高磁性薄膜在徑向上的磁性能一致性。

在本實(shí)施例中，第二磁體組包括兩組第二子磁體組(13，14)，兩組第二子磁體組(13，14)設(shè)置在腔室主體1內(nèi)，且對稱環(huán)繞在基座2的兩側(cè)，并且兩組第二子磁體組(13，14)對稱分布在基座2的任意一條直徑方向21的兩側(cè)。并且，圖4b中左側(cè)的第二子磁體組13包括水平設(shè)置的多個(gè)第二磁柱131，且沿直徑方向21間隔分布，并且，所有的第二磁柱131的磁極方向一致。圖4b中右側(cè)的第二子磁體組14包括水平設(shè)置的多個(gè)第二磁柱141，且沿直徑方向21間隔分布，并且，所有的第二磁柱131的磁極方向一致。進(jìn)一步的，左側(cè)的第二子磁體組13中的每個(gè)第二磁柱131的n極與右側(cè)的第二子磁體組14中的每個(gè)第二磁柱141的s極均朝向基座2。由此可以獲得第二水平磁場，該第二水平磁場的磁力線1的分布如圖4c所示，可以看出，第二水平磁場在基座2的邊緣區(qū)域分布的磁力線1的密度大于在基座2的中心區(qū)域分布的磁力線1的密度，從而該第二水平磁場在基座2的邊緣區(qū)域的磁場強(qiáng)度大于在基座2的中心區(qū)域的磁場強(qiáng)度。

在本實(shí)施例中，第一磁體組的結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施例中的第一磁體組8的結(jié)構(gòu)相同。并且，該第一磁體組8位于與基座2的承載面22的中心區(qū)域相對應(yīng)的位置處，且，由第一磁體組8形成的第一水平磁場的方向與由第二磁體組形成的第二水平磁場的方向相反，例如，在第二磁體組中，圖4c中左側(cè)的第二子磁體組13中的每個(gè)第二磁柱131的n極與右側(cè)的第二子磁體組14中的每個(gè)第二磁柱141的s極均朝向基座2，在這種情況下，第一磁柱81的n極朝左，s極朝右。

如圖4b所示，第一弧線811和第二弧線812對接形成橢圓形，該橢圓形分布在基座2的承載面22的中心區(qū)域，從而使由各個(gè)第一磁柱81產(chǎn)生的磁力線2的分布如圖4c所示，磁力線2位于基座2的上方，且對應(yīng)承載面22的中心區(qū)域，該磁力線2與上述第二水平磁場的磁力線1相互疊加，形成磁力線1+2，該磁力線1+2在基座2的中心區(qū)域分布密度高于單獨(dú)設(shè)置上述第二水平磁場時(shí)，第二水平磁場的磁力線1在基座2的中心區(qū)域分布密度，而磁力線1+2在基座2的邊緣區(qū)域分布密度與其在基座2的中心區(qū)域分布密度基本一致，從而使磁場強(qiáng)度在基座2的徑向上的分布更均勻。

由此可知，在同時(shí)設(shè)置上述第一磁體組和第二磁體組時(shí)，通過將第一磁體組設(shè)置在基座2的中心區(qū)域，可以對單獨(dú)設(shè)置第二磁體組時(shí)在基座2的徑向上存在的磁場強(qiáng)度差異進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到磁場強(qiáng)度在基座2的徑向上的分布更均勻的目的。

優(yōu)選的，第一磁體組8與基座2的承載面22之間的豎直間距的取值范圍在20～50mm，在該范圍內(nèi)，由二者相互作用形成的疊加磁場的分布效果最佳。

需要說明的是，在本實(shí)施例中，第一磁體組8位于與基座2的承載面22的中心區(qū)域相對應(yīng)位置處，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，上述第二磁體組包括兩組第二子磁體組(13，14)，且設(shè)置方式如圖4a和圖4b所示。在此基礎(chǔ)上，上述第一磁體組8還可以如下設(shè)置：如圖4d所示，第一磁體組8包括兩組第一子磁體組81，兩組第一子磁體組81對稱分布在直徑方向21的兩側(cè)；每組第一子磁體組21包括水平設(shè)置的多個(gè)第一磁柱，且沿直徑方向21間隔分布；并且，所有的第一磁柱的磁極方向一致，且與第二磁柱的磁極方向相同。進(jìn)一步說，圖4d中左側(cè)的所有第二磁柱131的n極與右側(cè)的第二磁柱141的s極均朝向基座2，在這種情況下，第一磁柱81的n極朝右，s極朝左。這樣，由各個(gè)第一磁柱81產(chǎn)生的磁力線2的分布如圖4d所示，磁力線2位于基座2的上方，且對應(yīng)承載面22的中心區(qū)域，該磁力線2與上述第二水平磁場的磁力線1相互疊加，形成磁力線1+2，該磁力線1+2在基座2的中心區(qū)域分布密度高于單獨(dú)設(shè)置上述第二水平磁場時(shí)，第二水平磁場的磁力線1在基座2的中心區(qū)域分布密度，而磁力線1+2在基座2的邊緣區(qū)域分布密度與其在基座2的中心區(qū)域分布密度基本一致，從而使磁場強(qiáng)度在基座2的徑向上的分布更均勻。

在本實(shí)施例中，偏置磁場裝置還包括用于安裝上述第二磁體組的安裝組件。具體地，如圖4e所示，上述安裝組件包括支撐板151、外固定板152、內(nèi)固定板153和上蓋154，其中，支撐板151用于支撐子磁體組，并通過多個(gè)支撐腿將子磁體組與支撐件41固定連接。支撐腿通過螺釘155將支撐板151與支撐件41固定連接。外固定板152和內(nèi)固定板153通過螺釘設(shè)置在支撐板151上，且分別位于子磁體組的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，用以分別固定子磁體組的兩端磁極(n極和s極)，外固定板152和內(nèi)固定板153可以采用導(dǎo)磁材料制作，或者也可以采用不導(dǎo)磁材料制作。上蓋154位于子磁體組的上方，且通過螺釘分別與外固定板152和內(nèi)固定板153固定連接。子磁體組位于支撐板151、外固定板152、內(nèi)固定板153和上蓋154所圍成的空間內(nèi)。支撐板151、外固定板152和內(nèi)固定板153具有一定的隔熱效果，從而可以避免在工藝時(shí)，熱量直接傳遞至子磁體組上，進(jìn)而可以防止子磁體組的磁性消失，磁誘導(dǎo)功能失效。

在本實(shí)施例中，支撐板151和外固定板152均呈圓弧狀，且與圓弧狀的子磁體組相匹配。內(nèi)固定板153呈閉合的環(huán)狀，以便于兩組子磁體組之間的定位。優(yōu)選的，內(nèi)固定板153可以采用不導(dǎo)磁材料制作，這是因?yàn)樵趯?dǎo)磁材料的閉合環(huán)狀的內(nèi)固定板153內(nèi)會形成磁力線閉合，造成磁場強(qiáng)度減小。上蓋154呈閉合的環(huán)狀，用以避免濺射出的靶材材料沉積在磁體組上。在實(shí)際應(yīng)用中，支撐板151和外固定板152也可以采用閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)固定板153和上蓋154也可以采用圓弧狀的結(jié)構(gòu)，且與圓弧狀的磁體組相匹配。圓弧狀的內(nèi)固定板153可以采用導(dǎo)磁材料制作，或者也可以采用不導(dǎo)磁材料制作。

請一并參閱圖5a和圖5b，本發(fā)明第五實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室與第四實(shí)施例相比，其區(qū)別僅在于，第一磁體組的結(jié)構(gòu)與上述第二實(shí)施例中第一磁體組10相同。并且，該第一磁體組10位于與基座2的承載面22的中心區(qū)域相對應(yīng)的位置處，且第一磁體組10的磁極方向與第二磁體組的磁極方向相反。

例如，在本實(shí)施例中，在第二磁體組中，圖5b中左側(cè)的第二子磁體組13中的每個(gè)第二磁柱131的n極與右側(cè)的第二子磁體組14中的每個(gè)第二磁柱141的s極均朝向基座2，在這種情況下，左側(cè)的第一子磁體組12中的各個(gè)第一磁柱112的n極朝上，右側(cè)的第一子磁體組11中的各個(gè)第一磁柱111的s極朝上，從而該第一磁體組10形成的第一水平磁場的磁力線分布與圖4c中的第一磁柱81產(chǎn)生的磁力線2分布相同，這同樣可以起到對單獨(dú)設(shè)置第二磁體組時(shí)在基座2的徑向上存在的磁場強(qiáng)度差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

如圖5b所示，所有第一磁柱112的n極的連線為第一弧線，所有第一磁柱111的s極的連線為第二弧線，該第一弧線和第二弧線與上述第四實(shí)施例中第一弧線811和第二弧線812的形狀相類似，以使第一磁體組10分布在基座2的承載面22的中心區(qū)域。

優(yōu)選的，在上述各個(gè)實(shí)施例中，磁性薄膜沉積腔室還包括冷卻裝置9，該冷卻裝置9設(shè)置在基座2的下方，且根據(jù)第一磁體組的不同結(jié)構(gòu)，選擇性地位于第一磁體組的下方或者環(huán)繞在第一磁體組的周圍，用以冷卻第一磁體組，從而可以避免其因溫度過高而消磁。例如，對于上述第一實(shí)施例中的第一磁體組8，冷卻裝置可以位于第一磁體組的下方。又如，對于上述第二實(shí)施例中的第一磁體組10，冷卻裝置可以環(huán)繞在第一磁體組10的周圍。具體地，上述冷卻裝置可以為環(huán)形的冷卻管路，通過向該冷卻管路中通入冷卻水來冷卻第一磁體組。

在實(shí)際應(yīng)用中，上述磁性薄膜通常由至少一對交替設(shè)置的磁性薄膜和隔離層組成。其中，隔離層采用非導(dǎo)磁性材料制作，用以對相鄰的兩層磁性薄膜起到隔離作用。非導(dǎo)磁性材料包括cu、ta、sio2或者tio2等等。磁性薄膜采用具有軟磁性的材料制作?？蛇x的，具有軟磁性的材料包括nife坡莫合金材料、cozrta非晶態(tài)材料、co基材料、fe基材料或者ni基材料。其中，nife坡莫合金材料例如可以為ni80fe20、ni45fe55或者ni81fe19等等。cozrta非晶態(tài)材料例如可以為co91.5zr4.0ta4.5等等。co基材料、fe基材料或者ni基材料例如可以為co60fe40、nifecr等等。

綜上所述，本發(fā)明上述各個(gè)實(shí)施例提供的磁性薄膜沉積腔室，其設(shè)置有偏置磁場裝置，該偏置磁場裝置包括第一磁體組，該第一磁體組設(shè)置在基座的承載面下方，用于在基座上方形成第一水平磁場，該第一水平磁場用于使沉積在待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性，以滿足生產(chǎn)型設(shè)備在待加工工件上制備具有面內(nèi)各向異性的磁性薄膜的需要。另外，由于第一磁體組設(shè)置在基座的下方，這種設(shè)置方式不會制約待加工工件的尺寸，從而該薄膜沉積腔室能夠適用于在尺寸較大的待加工工件(例如8寸或12寸晶片)上制備磁性薄膜，以實(shí)現(xiàn)大尺寸的待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種薄膜沉積設(shè)備，其包括本發(fā)明上述各個(gè)實(shí)施例提供的上述磁性薄膜沉積腔室。

本發(fā)明提供的薄膜沉積設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的上述磁性薄膜沉積腔室，可以使沉積在待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性，以滿足生產(chǎn)型設(shè)備在待加工工件上制備具有面內(nèi)各向異性的磁性薄膜的需要，而且可以實(shí)現(xiàn)大尺寸的待加工工件上的磁性薄膜具有面內(nèi)各向異性。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。